利用次级点火波形分析汽车发动机故障
2014-05-16彭桂枝
彭桂枝
（江阴职业技术学院,江苏 江阴 214433）
现代汽车的结构变得日益复杂，电子控制技术在汽车上的应用越来越普及，在点火系统的诊断中，常规的单缸断火试验已经无法精确判断故障了，汽车专用示波器应运而生，因其具有实时性、连续性、对电信号的变化采集快等特点，得到越来越广泛的应用。
1 次级点火标准波形分析
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
a点、b点、c点为初级绕组从接通到断开的一段过程，在此不作详细说明。
d点：初级绕组断开瞬间次级绕组产生的击穿高压，击穿火花塞间隙的最大电压值，一旦到达此最大电压值意味着火花塞间隙被击穿，此电压值会瞬间下降。该击穿电压与火花塞间隙和电极形状、混合气浓度、汽缸压力和温度等因素有关。
e 点:形成火花的起始点 ( 即高压电压击穿火花塞间隙后形成的瞬间电压 ) 。
f~g段：电压击穿后的燃烧阶段，f点就是燃烧电压，是维持火花继续得以燃烧的电压，该电压比点火电压值小很多，燃烧阶段的波形是一条平滑直线，并且干净无异形波。
h~i段：点火结束后的闭合区：通常会经历三到六个振荡过程。一般对应点火线圈的性能是否良好。
次级线圈波形分析原理：发动机点火系点火时，由于初级线圈断电会在次级线圈产生很高的电压，当电压逐步升高到一定值，火花塞上就能产生火花，此电压就是点火电压（图中的d点） 。随后电压迅速下降到某一电压值并保持一段时间，此电压即是燃烧电压（图中的f点），燃烧时间就是指电压保持在燃烧电压值的一段时间（图中的f~g段）电压维持在燃烧电压值的时间。在燃烧时间末端时，点火线圈中的能量几乎用完，微弱的残余能量在点火线圈上造成阻尼振荡，振荡波数量要求一般至少是3个，至多6个。
2 次级点火系故障波形分析
发动机出现故障后，利用示波器采集发动机波形后，首先应查阅资料后与标准波形对照。如果实际测试波形与标准波形完全一致，说明点火系统工作正常。如果实际测试波形跟标准波形不一致，说明点火系统可能有故障。
图 2中，击穿电压过高，且火花线较为陡峭。 出现这种现象可能的原因有：火花塞间隙问题或者是次级电路的问题。火花塞间隙过大，所需要的击穿电压就要高，而且往往就没有良好的放电过程了。
图 3中，击穿电压过低，且火花线也太低，而且燃烧过程变长了。出现这种现象可能的原因有：火花塞间隙太窄、火花塞导线搭接在发动机上等。火花塞间隙过小或者有积碳，击穿电压就会很低，而火花放电时间则较长。
图 4中，燃烧过程中出现异形波，可能是分电器盖或分火头松动。在发动机高速转动时，分电器受发动机影响而振动，使火花塞上的电压不稳定而出现抖动。
图 5中，完全没有高压击穿电压和燃烧过程波形。说明火花塞未被击穿，也就是说没有放电过程。产生的原因可能是次级回路高压线接触不良或断路，也有可能是火花塞间隙过大。
图 6中， 第 1次振荡次数不在规定的3至6次之内，明显偏少。可能的故障原因是与断电器触点并联的电容器漏电、电容器与搭铁线短接，使得振荡衰减加快。
图 7中，通常故障波形图是由上而下的衰减 ，点火电压由高到低。可能的故障原因：点火线圈的初级线圈极性接反，从而使得初级电流和次级电压方向都变反了。
3 实例分析
一辆2013年的北京现代瑞纳轿车出现怠速不稳，有抖动现象，来到4S店检修。
维修人员使用北京现代专用GDS示波器对该车进行检修，读取到1缸次级波形如图8所示。分析该波形发现燃烧过程明显不正常，火花持续的时间偏短，而且有杂波出现，不是标准波形中该有的直线。以此推断该次级点火波形属于故障波形，分析原因有可能是火花塞间隙问题。维修人员拆下火花塞检测，测得该缸火花塞间隙值为0.8mm，标准间隙值为1.0—1.1mm，发现火花塞间隙过小。更换新的火花塞后试车，故障消失。
4 结束语
利用点火波形判断发动机故障时一种快捷而有效的方法，波形分析法可以用于发动机传感器、执行器和点火系的故障诊断，尤其是对次级点火波形的分析，更是一种行之有效的方法。
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[2]何杰.点火线圈电压故障波形分析[J].汽车电器，2009（01）：33-34.
[3]鲁植雄，刘奕贯.汽车电喷发动机波形图解[M].南京：江苏科学技术出版社，2006（10）
