次级点火波形在汽车故障诊断中的应用

第9卷 第3期2010年7月北京工业职业技术学院学报J OURNAL OF BEIJI NG P OLYTECHN I C COLL EGE3Vo.l 9Ju.l 2010收稿日期:2010-06-11作者简介:高吕和(1970-),男,安徽东至人,讲师,主要从事汽车专业教学及研究工作。

次级点火波形在汽车故障诊断中的应用高吕和(北京工业职业技术学院,北京100042)摘 要:点火波形是发动机点火系工作时点火线圈初级、次级电流及电压随时间(或曲轴转角)变化的关系在专用示波器上的显示,它实时反映了点火系的工作状况,次级点火波形分析是现代汽车故障诊断常用方法,对次级点火标准波形及故障波形进行了分析,并以典型的故障波形案例说明了如何运用次级点火波形进行汽车故障诊断。

关键词:次级点火波形;汽车;故障诊断中图分类号:U 463.640.7 文献标识码:B 文章编号:1671-6558(2010)03-06-04Application of Secondary Ign iti onW avefor mto Auto mobile Fault D i agnosisGao Lvhe(Be ijing Po l y technic Co llege ,Be iji n g 100042,China)Abst ract :I gn ition w avefor m reflects the relationsh i p bet w een the variation of pri m ary ,secondary electrical current and vo ltage o f i g nition co il and the ti m e or cranksha ft turn angle of eng i n e duri n g operati o n of the eng i n e ign ition syste m,w hich is d isp layed on a sing le purpose oscilloscope and can sho w w orking m ode of the ign ition syste m in rea lti m e .Secondary i g niti o n w avefor m analysis is a co mm on m ethod o f fau lt d i a gnosis ofm oder n vehic l e s .I n this article ,t h e au t h or ana lyzes the standard w avefor m s and fault w avefor m o f i g niti o n syste m and uses a typical faultw avefor m case to ill u strate ho w to use the secondary i g niti o n w avefor m for auto m ob ile fault d iagnosis .K ey w ords :secondary ign ition w avefor m ;auto m ob ile ;fau lt diagnosis现代汽车采用了大量的电子控制系统,以往常规的检测方式已无法适应现代汽车的要求。

特别是在直接点火系统的检查中,常规的断缸测试已经无法精确判断系统是否正常,而示波器由于其具有实时性、不间断性、直观性,越来越得到广泛的应用。

示波器可用来快速检测诊断汽油机点火系的技术状况。

它能将每个气缸的点火电压随时间的变化关系用波形的形式直观的表现出来,以便于观察、分析和判断。

由于次级点火波形受到发动机、燃油系统和点火条件的影响,所以它对检测发动机机械部分和燃油系统部件及点火系统相关部件的故障非常有用。

同时每个次级点火波形的不同部分还能分别表明其相应汽缸点火系统的相应部件和系统的故障。

对应于每一部分,可以通过参照波形图的指示点及观看波形特定段相应的变化来判定。

但在工作实践中,维修人员常常是虽能得到点火波形,却不能对波形进行正确分析,以解决实际问题。

故笔者结合工作中的体会,对次级点火波形的标准波形、故障波形进行分析,来说明如何应用次级点火波形分析汽车故障。

1次级标准波形分析次级绕组产生的次级点火波形如图1所示,各点分析如下:图1 次级点火标准波形(1)a 点:初级绕组通电时刻(由于初级绕组接通时电流增长速度比较慢,从次级绕组产生一个电动势也慢,且方向与初级绕组的方向相反)。

(2)b 点:初级绕组电流达到饱和时的点(也可以说是初级绕组通电后电流上升到恒流电流值的点,点火控制器恒流功能开始工作)。

(3)a -b 段:初级绕组接通电流增长至点火控制器开始恒流控制的过程(建立磁场能量)。

(4)c 点:初级绕组断电时刻(点火控制器控制初级线圈断电开始点火时刻)。

(5)b -c 段:恒流控制段(初级绕组电流上升到点火控制器恒流电流后的恒流保持段)。

恒流:指的是点火初级绕组充电电流上升到一定电流安倍数后稳定向绕组充电。

(6)a -c 段:闭合角(从接通初级绕组到点火时刻初级绕组的通电时间)。

一般4缸发动机闭合角45%~60%,即按凸轮轴转角计算为90 !(45~60)%,按曲轴转角计算为180 !(45~60)%,意思是说闭合角时间为1个汽缸完成一个工作循环凸轮轴转角度数为90 ,曲轴转角度为180 ,它在整个工作循环中所占的比例为45%~60%的转角角度。

6缸发动机闭合角为60%~70%。

(7)d 点:初级绕组断电瞬间次级绕组产生的击穿高压,击穿火花塞间隙的最高电压点,当一旦击穿火花塞间隙后电压峰值立即下降。

该击穿电压受很多因素的影响,如:火花塞间隙,火花塞电极形状、混合气浓度、汽缸压力、汽缸压缩时的压缩温度等。

火花塞电极间隙越大,电极形状变尖,所需击穿电压越高,所需点火能量也就越大。

混合气过浓,由于H C 和空气分子被压缩后挤压密集,高压力使其正负电子分离更加困难,需要更大的电压才能使其电离形成电子流产生电火花。

混合气过稀时,HC 和空气分子分布比较稀薄,分子无法被同时电离,使其离子电离的电压就越高才能击穿稀松的间隙。

温度越高,各分子比较活跃,电离比较容易,所需击穿电压就低,相反所需电压就高。

只有混合气适中,油气分子分布均匀,电极产生电子流比较容易,此时的击穿电压为标准电压。

(8)e 点:火花形成的起始点(即高压击穿火花塞间隙后形成电子流的瞬间,产生了热能量的转换开始)。

(9)c -f 段:电容放电段(相当于一个大电容放电,火花形成的过程,即击穿电离后形成电子流的过程)。

(10)g 点:火花结束点(即击穿形成电子流后,磁能转换持续到不能维持电子流的最低能量点)。

(11)f -g 段:火花的持续时间,也称燃烧线,即击穿电极后电子流的持续时间,这个电压是火花燃烧电压,是维持火花传递的电压,一般为击穿电的1/4,此段也称电感放电段。

此段应比较平直,干净无异形波。

(12)h -i 段:绕组线圈正常衰减振荡段:一般有3个以上的振荡波,标准为5~6个。

即是磁能转换电能不能维持火花导通后,初级、次级绕组线圈磁能相互转换衰减振荡消失过程。

如果衰减波太少,说明线圈性能下降。

二次线圈波形分析原理:点火时,次级线圈产生很高的电压,当电压逐步升高到一定值,火花塞上产生火花(测试时火花能量表现为蓝白色火焰,且能持续1.5~2.4m s(分电器系统),在无分电器点火系统,则标准火花时间必须在0.8~1.8m s 以上。

此种火焰在汽缸中能量高,传播速度快,使汽缸内燃烧快速充分,爆发压力强,发动机动力输出高),此电压即是点火电压。

随后电压迅速下降到另一电压值并维持一段时间,此电压即是燃烧电压,燃烧时间就是电压维持在燃烧电压值的时间。

在燃烧时间结束时,点火线圈中的能量基本耗尽,残余的能量在线圈上形成阻尼振荡,振荡波数量要求3个以上(标准5~6个)。

理想状态下,该二次波形非常稳定,表示每一次点火燃烧过程的电压都一致。

各气缸的图形应该大体相仿。

然而实际情况并不理想,图形总会有或大或小的抖动,如点火或击穿电压忽高忽低,燃烧时间也可能长短不一,这些并不一定表明发动机有故障。

这7第3期 高吕和:次级点火波形在汽车故障诊断中的应用就需要我们积累经验,结合其它测试数据综合分析。

2次级点火波形故障点分析被测发动机点火波形显示后,首先应与标准波形对照。

如果实测点火波形完全同于标准波形,说明点火系技术状况良好;如果实测波形有异常,说明点火系或其他系统有故障,应按照点火波形不同的故障反映区,诊断出故障原因。

2.1点火线圈充电部分观察点火线圈在开始充电时,保持相对一致的波形的下降沿,这表明各缸一致的闭合角及点火正时的精确,若不重合,超差过多,证明超差缸点火线圈控制器搭铁不良或性能下降。

若下降沿是斜坡,则说明控制器大功率管性能下降或搭铁不良;查看每个气缸的闭合角能否保持一致;查看闭合角的大小能否根据发动机工况的大小进行正确的调整。

2.2次级点火电压分析查看击穿电压大小的变化是否满足发动机工况变化的需要;查看击穿电压在各缸间能否保持一致;通过击穿电压的高低来判定点火系统存在的故障。

击穿电压的高低与汽缸的压力、混合气的浓度和压力、点火系统次级电路的电阻有关。

下面分为4种情况进行故障分析与判断:(1)如果各缸点火电压均过高,超过规定值上限,则可能是混合气过稀或过浓、分电器中央高压线端部未插到底或分电器盖插孔脏污严重、分火头与分电器盖插孔电极间隙太大或各缸火花塞间隙均偏大等原因造成的。

(2)如果个别缸点火电压过高,则可能是该缸高压分线端部未插到底、分电器盖插孔脏污严重或分电器盖插孔电极与分火头不同心,造成分火头与该缸高压分线插孔电极间隙太大或该缸火花塞间隙太大、火花塞损坏等原因造成的。

(3)若各缸点火电压均过低,低于规定值下限,则可能是各缸火花塞间隙过小、火花塞电极油污、点火线圈性能不良、蓄电池电压不足或电容器容量不足等原因造成的。

(4)如果个别缸点火压力过低,则可能是该缸火花塞间隙太小、火花塞电极油污或火花塞绝缘性能差等原因造成的。

2.3燃烧线分析观察火花或燃烧线应十分∀干净#,没有过多的杂波在燃烧线上,过多的杂波表明气缸点火不良,造成的原因有:点火过早、喷油器损坏、火花塞污浊或其它原因。

2.3.1燃烧时间测试条件(1)将发动机运转达正常工作温度;(2)调整发动机转速到2000r /m in 。

正常标准火花时间在1.5~2.4m s(分电器系统),在无分电器点火系统,则标准火花时间必须在0.8~1.8m s 以上。