汽车多线圈点火系统的使用与维修

文/新疆 金新文

一、多线圈点火系统的优点

点火线圈加装在火花塞的多线圈点火系统(COP)因为有许多的封装，性能，排放和维修的原因成为热门的安装。将单个的点火线圈直接封装在每个火花塞上面，去掉了需要的长的，体积大的(并且昂贵的)高压火花塞线缆。这样就减少了无线电频率的干扰，消除了潜在的由燃烧，假货或者松动的线缆而引起的不点火问题。沿着点火线圈到火花塞之间的路径没有导线连接而减少了电阻。因此，每个点火线圈能够是较小的，较轻的并且使用较少的能量使火花塞跳火。

从一个点火性能角度来看，每个缸有一个单独的点火线圈就可以在各气缸点火之间给每个点火线圈更多时间的再充电。在只有一个点火线圈分电器点火系统中，在一个四缸发动机里曲轴的每个循环，点火线圈必须点火四次，即四个缸各点火一次。而在一个V8发动机里一个点火线圈要工作8次，即8个缸各点火一次。在带有多线圈的点火系统里，每个点火线圈在曲轴的每个循环中只点火一次。这样就提供了较高的火花能量，特别是在高转数下当点火时间极大地减少时，这样就减少了不点火现象的发生，使燃烧更加充分并且提高了燃油的经济性。

为每一个气缸设定一个独立的点火线圈也能够提高发动机的性能，处理更多的排气再循环，减少二氧化氮气体的排放量(对于今天的低排放车辆标来说是重要的)。一个较高能量的火花也使火花塞能够烧尽污物并使火花塞能够达到16万公里的寿命里程。一个多线圈点火系统也能够提高了怠速稳定性能和怠速排放。

二、点火线圈的安装位置

典型的多线圈点火系统可以有几种不同配置中的一个。在克莱斯勒，丰田和其他的进口车辆上，这个点火线圈直接被加装在火花塞上面。即(COP)系统。在其他的应用中，例如美国通用汽车公司的Quad 2.2L发动机的线圈在火花塞的点火系统中，点火线圈被放在一个盒子里。在近期的车型中，美国通用公司的雪佛兰(corvette)、Camaro)和其他的V8车型，则使用点火线圈靠近火花塞的点火系统，即(CNP)点火系统，因为火花塞是从汽缸盖的侧面伸出并且在每个火花塞的末端没有空间容纳点火线圈。这种单个的点火线圈通过短的火花塞导线安装在气门盖上。

三、点火线圈的工作过程

在多数的老的无分电器点火系统里，一个电子模块是点火线圈包裹总成的一部分并控制点火线圈的接通和断开。在多数的较新的车辆的点火系统里，尽管在每个点火线圈的顶部有很多的附带的电器和二极管，但点火线圈初级绕组通断的开关的功能是由动力控制模块(PCM)来控制。这个动力控制模块(PCM)从曲轴位置传感器 和有时一个凸轮轴位置传感器接收一个基本的点火正时信号确定发动机的速度、点火顺序和点火时间。然后根据从节气门位置传感器，空气流量传感器，冷却液传感器，进气支管压力传感器(MAP)甚至自动变速器的信号确定每个缸的正确的点火时间。多数的多线圈点火系(COP)统能够在气缸点火之间调整时间，使这些系统很敏感并能很快地适应发动机的负荷和驾驶条件。

四、点火线圈技术

所有的点火线圈是发动机点火系统中必不可少的变压器，是由初级绕组和次级绕组环绕着铁芯组成。初级绕组的导线直径比次级绕组的大，它的匝数较少。初级绕组和次级绕组的匝数比确定了点火线圈的输出电压(较高的匝数比，就有较大的输出电压)，很多汽车点火系统的次级绕组的匝数是初级绕组匝数的10倍左右，高性能点火线圈则更多。

常规的罐状的或者金属容器型点火线圈在老的分电器点火系统使用。它通常有一个初级绕组和次级绕组有一个公共的搭铁连接。高能量的点火线圈可以使用一个相似的设计或者有一个隔离的初级绕组和次级绕组(这在典型的双缸点火系统中使用)，或者一个公共的初级电路带有一个隔离的次级电路。多线圈点火系统(COP)和点火线圈加装在靠近火花塞(CNP)点火系统通常有一个共用的初级和次搭铁节点。

所有类型的点火线圈，初级和次级绕组被相互隔离并不接触。初级绕组的电阻一般是比较低的。通常少于几欧姆。在一些个别的点火线圈的初级绕组只有0.6到0.7欧姆。次级绕组的电阻，通过比较对照，是非常高的。可达到5500欧姆左右，串联的的点火线圈次级绕组可达到10000到14000欧姆的范围。因为点火线圈初级和初级绕组的电阻值变化很大，在测试时应查询具体的车型所使用的点火线圈。

一个点火线圈实际怎样使火花塞跳火呢？当蓄电池的电流流过计算机(PCM)到达点火模块后，由点火模块给点火线圈初级绕组通电，点火线圈的铁芯成为一个强大的电磁铁。这个形成磁力线环绕铁芯和次级绕组。当初级绕组被断电时，磁场衰弱。在次级绕组中感应出高压电来。这个电压从点火线圈的次级绕组出来到达火花塞并产生一个火花点燃可燃混合气。

五、故障诊断

尽管点火线圈是非常可靠的，但有时也会出现故障，因为电压震荡会使点火线圈发热，随着时间的推移，热量和电压的聚合破坏了绕组，点火线圈壳体或者塔之间的绝缘，如果一个点火线圈有问题，能够用一个欧姆表来测量点火线圈的初级和次级绕组的电阻。如果任何一个超出规定的值，则应更换这个点火线圈。

如果一个短路或者比正常电阻低的初级绕组会有很大的电流通过点火线圈，并能很快地损坏点火模块。这也减少点火线圈的电压输出，在负荷或者当加速时，导致一个差的火花，启动困难或者不点火。

初级绕组的断路或者高电阻通常不会立刻损伤点火模块或者PCM驱动电路，但可以引起点火模块发热并缩短它的使用寿命。在这种状况下，点火线圈输出低电压或者没有电压输出(差的火花或者没有火花)。点火线圈初级绕组的短路或者低电阻将导致一个差的火花。但不会损伤点火模块或者PCM驱动电路。点火线圈的次级绕组的断路或者高电阻也将引起一个差的火花或者不点火。它也可以由于反馈感应初级电路而损坏点火模块。

对于所有的点火线圈来说，重要的一点是当初级绕组断路电磁场衰减时，如果高的点火线圈输出电压不能到达火花塞，它会在另一个地方搭铁——可以返回通过点火模块、PCM、驱动电路或者通过点火线圈里面本身的绝缘外壳搭铁。这就很可能损坏这些部件。所以，当发动机正在运行时绝不能拆卸火花塞导线或者COP点火线圈。这时的输出电流会因人组成搭铁回路而击伤人。在一个分电器点火系统中，当一个点火线圈出现故障时，它影响所有的气缸，发动机不能启动，或者在负荷下不点火，但在多线圈点火系统中，一个单个点火线圈出现故障只影响一个气缸或者一对气缸(在双缸点火系统中)。

在1996年生产的新的车辆上，这个OBDII自诊断系统也能够检测点火线圈问题，包括不点火并且产生故障码鉴定点火线圈或者气缸的问题。例如一个不点火故障码P0301，应当指示一缸不点火。当然，不点火也可能由很多其他的因素引起。可能是一个磨损的或者损坏的火花塞，一个损坏的点火线圈，一个坏的火花塞导线或者一个在无分电器点火DIS或者点火线圈靠近火花塞的CNP点火系统的情形里的线路连接、一个脏的或者损坏的喷油嘴，或者压缩损失(排气阀烧蚀或者汽缸盖漏气)等。进一步诊断是需要隔离和找出这个原因——多线圈点火系统中因为没有火花塞导线，不能够观察点火次级波形曲线而不能判别哪一个地方出现了问题除非使用一些适合这个点火线圈本身类型的适配器或者感应信号的拾取装置。

六、故障诊断的手动工具

美国实耐宝公司提供一定数量的感应拾取信号适配器，能够直接地连接到各种COP系统点火线圈上收集次级点火信息。这些适配器中的多数允许使用一个实耐宝KV模块观察每个点火线圈的次级点火数据。在多数的应用中，连接适配器时不必拆掉点火线圈(它适合在点火线圈的顶部并使用感应来拾取点火线圈的电压信号。)

另一种手动工具是Waekon Coil On Plug Ignition Quick Probe(WAE6560)，它能够快速找到一个坏的或者性能不好的点火线圈。这种手持工具使用简单，它有一个感应夹放在线圈上检测点火线圈的活动。线圈每次点火时一个超级明亮的LED闪光灯闪烁并产生足够的KV电压. 在检测期间当火花出现时，一个绿的LED指示器也闪烁。这个工具不需要连接到背针插接器，在插接器上拆卸点火线圈并测试点火线圈即可。

另一个值得考虑的工具是Ferret FER72 Primary Ignition Probe Inductive Power，这个工具有一个夹型的感应拾取装置能够用于靠近点火线圈靠近火花塞(CNP)的火花塞导线上，无分电器的或者分电器点火系统上。这个拾取信号装置在不用刺穿导线或者没有背针插接器时都可以测试。这个工具有一个20-线条杆刻度显示峰值电流(用于驱动点火线圈或者点火模块的电流)，到达电流最大值所花费的时间，或者在按下按钮时，电流通过点火模块的时间。它使用电流接线夹检测点火线圈和模块的问题。从感应拾取装置获取的点火信号能够是外面通过一个高频线接插器(BNC)连接到示波器或者带波形的万用电表来显示电流波形。

七、点火线圈的更换

更换点火线圈必须是和原来的同一基本型号，并且和原来的初级绕组电阻相同。使用不同型号的点火线圈可能损坏其他的点火部件或者引起新的点火线圈故障。

如果一个发动机由于更换点火线圈而出现重复的点火线圈故障，这个点火线圈工作困难，根本的原因是通常高的次级绕组电阻(坏的火花塞导线或者火花塞)，或者在一些情形里，一个稀薄的燃油状态(脏污的喷油器，真空泄漏和泄漏的EGR阀)引起。

避免点火线圈问题是当新的的点火线圈被安装时要清洁这个插接器和接线端头。腐蚀能够增加线路的电阻引起断断续续地工作和丧失工作的连续性并可能有助于电子部件损坏。给线路连接处运用不导电的润滑脂能够帮助防止腐蚀并确保一个好的连接。

在有分电器或者无分电器点火系统的高里程发动机上，火花塞导线也应当随一个坏的点火线圈被更换以确保高能量的火花。新的火花塞也应当被安装如果原来的火花塞被弄脏了或者是接近他们的服务约定。