現代汽車由于環保和經濟的要求,發動機采用了高壓縮比和稀薄混合氣燃燒技術,所以對點火系統的可靠性、準确性提出了更高的要求。足夠能量的火花和正确的點火時間是保證發動機良好工作的重要條件之一。檢測點火系統故障的有效手段,就是使用示波器分析點火波形。點火波形分析分為次級點火波形分析和初級點火波形分析,最常用的是次級點火波形分析。觀察次級點火波形,使維修人員能從細微處分析車輛的運行狀況,确定點火系統本身、發動機機械部分和燃油系統是否有故障,從而确定修理方向。
1.标準點火波形分析
在進行故障波形分析之前,首先看一下标準的單缸次級點火波形,如圖1-50所示。理想狀态下,該波形非常穩定,每次點火燃燒過程的電壓基本一緻,各氣缸的波形應該大體相仿。單缸次級點火波形分為三段:閉合段、跳火段、衰減振蕩段。
(1)閉合段
即電腦發出點火正時信号,點火功率管導通,點火線圈開始充磁。當點火功率管導通時,初級繞組電流産生,磁場開始建立,這個從無到有的磁場,與次級繞組感應出反向電動勢,于是在閉合段的起始處(圖1-50中A所指)形成一個向下的電壓振蕩波形,這個波形可以反映出次級繞組是否有短路或斷路現象。随着初級繞組電流和磁場的飽和,次級繞組中的感應電動勢也趨于0(圖1-50中B所指),直到開始跳火。圖1-50是豐田汽車上測到的次級點火波形,由于豐田汽車點火模塊電路設計的原因,使閉合段上産生一個向上突起的波形(圖1-50中C所指),這是由點火模塊的限流作用引起的,但在其他車型上不一定有。通過對每缸閉合時間的比較,可以看出各缸閉合角及點火正時是否精确。
(2)跳火段
此時點火模塊切斷初級繞組的電流,初級繞組産生的磁場急劇收縮消失,由于磁場的突變使次級繞組感應出高壓電動勢,電子在高壓的推動下在火花塞電極間産生電離,擊穿火花塞電極之間的混合氣時,火花塞開始跳火。此時在波形中形成一條垂直的點火線(圖1-50中D所指)。一個工作良好的點火線圈可以産生出50kV的高壓電,正常的擊穿電壓是6~15kV。擊穿電壓的高低,可以反映出次級電路中的電阻情況。過高的擊穿電壓,說明次級電路中存在着高阻抗,包括高壓線電阻過大、分電器蓋和分火頭間隙過大、火花塞間隙過大、混合氣過稀。過低的擊穿電壓,可能是點火線圈繞組短路或斷路、高壓線漏電、分火頭擊穿、火花塞漏電或間隙過小。
當高壓線路中的高壓電能擊穿火花塞電極間隙後,高壓電能得以釋放并在火花塞電極之間電壓迅速下降,以等離子形式繼續通過火花塞電極間隙,并持續一段時間,因此形成次級點火波形中的火花線(圖1-50中E所指)。産生等離子時的電壓值稱作燃燒電壓,正常的燃燒電壓是1~4kV。持續的時間,也就是火花線的長短稱作燃燒時間,正常的燃燒時間是0.8~2.4ms。正常時火花線平直,十分幹淨,沒有雜波,過多的雜波表明氣缸内燃燒不穩定。
(3)衰減振蕩段
當點火線圈中的能量不足以維持火花塞跳火時,火花塞停止跳火。由于火花塞電極間等離子減少,電阻增大,導緻波形中火花線終了時電壓輕微上升。當跳火停止後,點火線圈中的剩餘能量會以逐漸衰減的振蕩波釋放出來(圖1-50中F所指)。在次級點火波形中,火花線的後面最少有兩個,最好多于三個振蕩波形,這表明點火線圈和電容性能良好。
2.故障點火波形分析
下面是實際工作當中采集到的各種故障波形。
圖1-51、圖1-52兩個波形,都是火花塞和高壓線密封套之間漏電的波形。但是圖1-51表示火花塞電極間隙過大,高壓線老化引起的;圖1-52表示不正确的火花塞型号與高壓線密封套配合不緊密,造成加速時斷火。▼
圖1-53表示火花塞陶瓷體破裂引起漏電的波形▼
圖1-54表示高壓線電阻太大的波形▼
圖1-55表示火花塞被機油污染的波形▼
圖1-56~圖1-58表示的都是噴油器不噴油時的波形,由于氣缸内缺少碳氫化合物導緻燃燒電壓陡然上升。▼
圖1-59、圖1-60表示的是兩個由于分電器調整不當,造成發動機在中速時,點火正時錯亂的波形。這種現象在帕薩特B4和紅旗488發動機上容易出現。由于分電器調整不當,導緻在一定轉速時,分火頭與分電器兩個電極間距離相等,火花會在兩個電極間來回跳動,導緻點火錯亂。▼
圖1-61、圖1-62所示的波形都沒有衰減振蕩波,說明點火線圈儲備能量不足,加速和大負荷時會出現斷火,次級繞組短路。▼
圖1-63表示一個氣門嚴重燒蝕的波形▼
圖1-64表示氣缸墊燒壞,3缸和4缸串缸的波形,兩個波形的火花線上都有嚴重的雜波。▼
圖1-65、圖1-66表示的是火花塞型号不正确,導緻汽車在正常行駛時間歇性失火的波形。▼
圖1-67表示中心高壓線電阻太大的波形▼
圖1-68、圖1-69表示分電器蓋與分火頭間隙太大的波形,三個波形的燃燒電壓都太高▼
圖1-70、圖1-71表示火花塞被劣質汽油污染的波形▼
圖1-72表示加速時噴油器噴油量太小的波形▼
圖1-73表示三維點火波形,顯示2、3缸加速時漏電▼
圖1-74表示火花塞中心電極漏電的波形▼
圖1-75表示點火線圈漏電的波形▼
圖1-76表示高壓線電阻無窮大,擊穿電壓太大沒有火花線的波形▼
圖1-77表示高壓線絕緣不好對示波器的幹擾的波形▼
圖1-78表示閉合角太小,點火能量不夠的波形▼
圖1-79表示高速時高壓線漏電的波形▼
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