點火線圈燒損故障淺析及解決方案

吳 霞，胡承建

（神龍汽車有限公司技術中心，湖北 武漢 430056）

1 故障現象

江蘇鹽城明德汽車有限公司反饋一輛東風標致301，由神龍汽車有限公司生產，購車日期：2014年1月16日，故障日期：2015年6月10日，配備EC5自然吸氣發動機，故障里程：17 204 km。客戶反映，車輛在行駛中突然熄火。經過4S店專業技術人員維修，發現該車點火線圈有輕微燒損。

2 故障分析

1）讀取故障碼 使用診斷儀器讀取故障碼，根據故障代碼判斷，發動機電控單元 （CMM）、智能控制盒 （BSI）和電子穩定系統 （ESP）均報出不同的故障。其中，發動機電控單元報點火線圈控制故障與4S專業人員描述一致，如圖1所示。

2）故障件檢查 將點火線圈拆卸下來后，發現其表面有燒損的現象。根據電氣原理圖，檢查點火線圈對應的熔斷絲，該熔斷絲已經燒斷。用萬用表測量點火線圈連接器插針的電源端 （Pin5）與搭鐵端 （Pin6），發現2個端口短路。剖開連接器殼體，發現電源端 （Pin5）已經燒斷。點火線圈電氣接口定義如下：Pin1為發動機氣缸1信號端；Pin2為氣缸2信號端；Pin3為氣缸3信號端；Pin4為氣缸4信號端；Pin5為供電端；Pin6為搭鐵端，如圖2所示。

3）點火線圈原理及結構 在汽車發動機點火系統中，點火線圈是為點燃發動機氣缸內空氣和燃油混合物提供點火能量的執行部件。其主要工作是基于電磁感應的原理，通過電子控制器接收發動機電控單元 （CMM）的指令關斷和打開點火線圈的初級回路，通過初級繞組的電流作為磁場儲存。當初級繞組電流突然被切斷時，磁場衰減，使次級繞組產生感應電動勢，該感應電動勢的電壓足以使火花塞放電。

圖2 點火線圈插接件端口定義

點火線圈結構主要包括控制線、電容、線圈模塊、連接器、連接器插針、金屬導軌、殼體、電阻和橡膠護套等，如圖3所示。

圖3 點火線圈結構圖

4）故障原因分析 故障件檢查顯示，點火線圈插接件的電源端 （Pin5）與搭鐵端 （Pin6）短接。為了查明真正的原因，分析工程師決定利用X光評估零件底座區域的品質，如圖4所示。X光分析顯示出2個關鍵點：①點火線圈連接器與殼體之間有很小的空隙；②連接器插針的電源端與搭鐵端之間 （俯視圖）在可見的空隙位置出現短接。經過深入分析，點火線圈在高低溫工作時會通過空隙吸入潮氣，這樣導致連接器插針的電源端與搭鐵端之間短接。

圖4 點火線圈X光顯示圖

點火線圈的連接器與殼體之間有空隙，其主要原因是殼體底座的生產方式為覆模工藝，造成殼體底座與連接器之間出現脫開現象。根據點火線圈的外殼注塑工藝文件，殼體內熱流道溫度大于230℃，但是成型的連接器在注塑模具腔外的實際溫度僅有80℃，二者之間不可能完全熔合。如果需要這兩者完全熔合，那么連接器溫度需要達到殼體內熱流道的溫度，但是這個要求在二次覆模 （連接器供應商先將連接器和插針一起注塑形成成型件提供給點火線圈供應商）工藝時很難實現，點火線圈殼體注塑見圖5。

圖5 點火線圈殼體注塑圖

3 解決方案

點火線圈在二次覆模時易產生空隙，同時其在高低溫熱環境下吸入的潮氣在空隙內堆積會使插針短接。供應商針對此問題提出4種解決方案：①將點火線圈的連接器與殼體二次覆膜工藝改為一次覆膜工藝，整體注塑，避免出現不能熔合的問題；②在連接器與殼體空隙處外圍一圈開槽，然后在槽中添加防水的密封膠，防止潮氣進入空隙；③在殼體內部插針之間部位開槽，然后灌封樹脂，降低進入縫隙的潮氣引起插針短接的風險；④修改連接器的模具，在連接器插針的針腳和外邊沿一周增加箭頭型凸臺，減小點火線圈殼體底座與連接器之間產生空隙，降低因潮氣進入產生插針短接的風險。

根據供應商的方案介紹資料分析，方案①的修改周期長，費用高；方案②、③修改周期長，而且費用需要待估算；相比前面3種方案，方案④的修改周期短，其周期只有其它方案的一半，費用也低，而且該方案經過驗證后，其樣件能滿足要求。整車廠根據這4個方案的特點，以及當前售后故障問題解決的緊急性需求，最終采用方案④。

方案④的具體操作過程如下：修改連接器的模具，在連接器的插針針腳和邊沿處增加箭頭型凸臺，其3D示意圖如圖6所示，圖6中①②③為增加的凸臺。增加凸臺后，點火線圈殼體底座注塑后的剖面空隙效果如圖7所示，將其更改前后的狀態進行對比，空隙明顯變小。改后的點火線圈樣件在原先測試要求的基礎上，增加空氣熱沖擊、循環連潮濕接頭后電性能測試、冰水熱沖擊后電性能測試、X光分析等新的測試要求，經過驗證，滿足測試要求。

圖6 修改連接器模具增加凸臺3D示意圖

圖7 修改連接器模具前后空隙對比圖

4 分析小結

點火線圈是汽車點火系統的重要器件，其工作性能的好壞直接影響到火花塞火花的強弱，繼而影響發動機的燃燒情況。本次點火線圈的燒損直接導致發動機熄火，其原因是連接器中的插針短路。如果點火線圈采用二次覆膜的工藝，其殼體與連接器之間會容易產生空隙；同時，點火線圈在高低溫工作時會通過空隙吸入潮氣，從而導致連接器內部插針短接。為避免出現這種狀況，產品設計工程師在零件開發階段可以優先考慮整體注塑的方案，降低零件燒損失效的風險。