点火系的检测与诊断

点火系的检测与诊断发动机在运行过程中出现的故障大多数都是由供油系和点火系引起的。一般情况下发动机在运转中突然熄火并发动不着，多为点火系故障。发动机在运转过程中逐渐熄火，多为供油系故障。点火系的主要故障有无火、缺火、乱火、火弱及点火正时失准等。点火系故障部位可分为低压线路和高压线路两部份。点火系的故障可采用人工经验诊断法和仪器诊断法进行，这里主要讲述仪器诊断法。一、点火示波器使用及波形分析1．点火示波器简介示波器可显示电压随时间变化的波形，是一种多用途的检测设备。示波器显示信号的速度比一般电子检测设备要快得多，是唯一能即时显示瞬态波形的仪器。示波器一般由传感器(包括夹持器、测试探头和测针等)、中间处理环节和显示器等组成。汽油机点火示波器是示波器的一种，专门用来检测诊断汽油机点火系的技术状况。使用汽车专用的点火示波器可以查看点火系统的工作波形，并根据点火的波形判断点火系统的故障。当点火示波器连接在运转的汽油机点火系电路上时，示波器屏幕上将显示出点火系中电压随时间变化的曲线，即点火波形。示波器屏幕显示的波形，在垂直方向上表示电压，在水平方向上表示时间，基线的上方为正电压，下方为负电压。2．传统点火系点火波形分析示波器可以显示发动机点火过程的三类波形：直列波、重叠波和高压波，通过所显示的波形与标准波形的比较，即可诊断出故障所在部位。(1)直列波在进行测试时，先按图2-6所示将示波器的信号线和电源线接好，打开示波器电源，调整示波器上的上下、左右旋钮，使屏幕上的光点位于屏幕的中央，然后起动发动机，使发动机的转速保持在1500r／min。调整各旋钮，使各气缸直列波形显示在坐标刻度内，其波形如图2-7所示。图2-6示波器与点火系的接线发动机工作时，其次级电压的波形即为直列波，调整示波器的左右旋钮，使要观察的某一缸的波形位于屏幕标线的适当位置，此时屏幕上所显示波形如图2-8所示，此波形即为单缸直列波。此波形反映了点火系次级电压在点火工作过程中各个阶段的变化情况，波形各阶段的含义如下：图2-7点火系直列波EA段：为断电器触点闭合，初级电流增长的阶段。E点为触点闭合的瞬间，因触点闭合时初级电流的突然增加，在次级绕组中会出现一个小而向下的振荡波形（第二次振荡），随着初级电流变化率的减小，次级电压即成为一条水平线。图2-8单缸直列波AB段：为触点断开、次级电压上升的阶段。A点为触点断开的瞬间，AB垂线表示点火线圈所产生的击穿电压。BC段：为电容放电阶段的电压。CD段：为电感放电阶段的电压。在电感放电的同时，伴随有高频震荡波的发射。DE段：为火花消失后剩余能量所维持的低频震荡波(第一次振荡)。如果示波器显示的波形与标准不同，说明点火系统中出现了故障。常见的故障波形见图2-9所示。图2-9单缸直列波常见故障波形第一次振荡波少，说明初级电路中的电阻过大。第一次振荡波多，说明初级电路的电容量过大或点火系次极电路阻抗大。第二次振荡波前出现小的多余波形，说明初级电路在接通瞬间，导通状况不够好，故出现小的多余波形。第二次振荡波呈上下振荡形式，说明初级电路在接通瞬间有时断时通的情况，而引起电压波动。第二次振荡波小而少，说明点火线圈的阻抗过大，将这部分振荡波吸收。初级电路在切断之前有小的多余波形，说明初级电路中有接触不良的部位，在初级电路切断之前，出现瞬间的接触不良，引起电压波动，出现多余波形。初级电路导通阶段出现多余波形，说明初级电路中有接触不良的部位，在初级电路导通的时间内，由于接触不良而引起电压波动而出现多余波形。无点火线，说明高压线接触不良。波形上下颠倒，说明点火线圈的初级绕组的两个接线柱的导线接反。火花电压过低而且第一次振荡波基本消失，说明火花塞短路或漏电。点火线变长，说明火花塞间隙过大。点火线与第一次振荡界限分不清，说明火花塞的间隙无法被击穿。点火线变短，说明初级电流小，点火能量小。闭合时间短，说明初级电路的闭合角小。(2)重叠波重叠波是将多缸发动机次级电压的波形重叠在一起。利用重叠波可以检查初级电路的闭合角，断电器凸轮的状况，各缸工作的均匀情况等。检查时在上述单缸直列波的基础上调出各缸的直列波，并使发动机的转速保持在1000r／min左右，按下示波器的重叠波按键，调整各旋钮，使波形位于坐标刻度内。屏幕内出现的波形如图2-10所示。图2-10重叠波在标准重叠波中，初级电路导通时间(触点闭合的时间)所占的比例，四缸发动机为45％～50％；六缸发动机为63％～70％；八缸发动机为64％～71％。此外，要求闭合段波形的变化范围不应超过整个闭合段的5％。图2-11所示为重叠波显示的故障波形。闭合波太短，说明断电器触点间隙过大或闭合角过小。闭合波太长，说明断电器触点间隙过小或闭合角过大。闭合段的变化大于5％，说明断电器凸轮不均匀或分电器轴与铜套磨损过大等。图2-11故障重叠波(3)高压波多缸发动机各缸的次级点火电压同时显示于屏幕，即为高压波，一般用于诊断次级电路故障。检查时，先将各缸直列波调出，发动机转速保持在1500r／min，按下KV键，调整上下、左右旋钮，把各缸波形调整到屏幕的坐标刻度上，高压波形底端与横坐标重合。高压波的标准波形见图2-12所示。图2-12标准高压波高压波的常见故障波形见图2-13所示。各缸点火电压均过高，可能由于火花塞间隙过大或烧蚀、混合气过稀引起。个别气缸点火电压过高，如图中的3、4缸，说明这两个气缸的火花塞可能烧蚀。全部气缸点火电压过低，原因可能是电源电压过低，火花塞间隙过小，混合气过浓等。个别气缸点火电压过低，如图中的3缸，可能为该缸的火花塞间隙小或绝缘体损坏。拔下某缸的高压线，电压应在20~30kV，否则说明高压线、分电器盖绝缘不良或点火线圈、电容器性能不良。拔下某缸的高压线，电压低于20kV，说明点火线圈性能不好或分电器和高压线有漏电故障。将发动机的转速提高到2500r／min，各缸点火电压减小，保持在5kV以上，说明点火系能在高速正常工作。发动机转速升高后，个别气缸的电压高于其它气缸，说明该缸火花塞的间隙过大。发动机转速升高后，个别气缸的电压低于其它气缸，说明该缸火花塞的间隙过小、脏污或绝缘体绝缘不良。图2-13常见高压故障波形3．电子点火系点火波形的特点随着电子技术的发展，现在汽车上广泛采用了电子点火系统。电子点火系统使得发动机的动力性和经济性大大提高，排放污染物值显著下降。电子点火系的点火波形与传统点火系波形正比，波形类别、波形观测方法等均相同，不同之处如下：点火波形上低频振荡波异常时，仅表示点火线圈的技术状况不良，而不是电容器的原因，因为电子点火系中无电容器。点火波形上闭合点处和张开点处的波形，虽然与传统点火系极为相似，但不是触点闭合和张开造成的，而是三极管或晶闸管的导通和截止电流造成的。点火波形上波形闭合段的长度、形状与传统点火系波形不完全相同，甚至车型之间也略有差异，有的车型闭合段在发动机高速时加长，这属正常现象。有的电子点火系当点火波形闭合段结束时，先产生一条锯齿状的上升斜线，然后导出点火线，不像传统点火系点火波形那样，随着触点打开产生一条急剧上升的点火线。二、点火正时的检测与校正发动机的点火正时是非常重要的，它直接影响到汽车的动力性、燃料经济性和排气净化。检测点火正时的方法有人工法、正时灯法和缸压法等。1．人工法①拆下分电器盖，取下分火头，用手摇把摇转曲轴，使分电器凸轮将断电器触点完全打开，检查并调整触点间隙，使其保持在0.35～0.45mm范围内。②拆下第1缸火花塞，摇转曲轴，若听到从火花塞孔发出排气声，说明第l缸已处于压缩行程；此时应在慢摇曲轴的同时，观察正时标记并使它们对齐，然后停止摇转并抽出摇把。③拆去分电器真空式调节器的连接管路，松开分电器壳与缸体之间的定位螺钉，有辛烷值调节器的应将其调整在“0”的位置上。④用手握住分电器壳，先顺分火头转动方向转动一个角度，使触点闭合，然后再逆分火头转动方向转动一个角度，使触点刚刚打开。⑤拧紧分电器壳定位螺钉，并连接好真空式调节器的管路。⑥插上分火头，扣上分电器盖，分火头指向的插孔即为第1缸高压线插孔。插上第1缸高压线，该线的另一端和第1缸火花塞连接；然后沿分火头转动方向按点火次序插上其它各缸高压线，并与对应的火花塞连接好。⑦起动发动机并走热，进行无负荷加速试验。当突然打开节气门时，发动机应加速良好。如果加速不良，且有较较严重的金属敲击声（爆震敲声缸），则为点火过早；如果加速不良且发闷，甚至排气管有“突、突”声，则为点火过迟。准确检查点火正时应进行路试。⑧路试时，应选择平坦、坚硬的直线道路或专用跑道，走热后以最高档最低稳定车速行驶，然后突然将加速踏板踩到底，使汽车处于急加速状态。此时，若能听到发动机有轻微的爆震声，且瞬间消失，则为点火正时正确；若爆震声强烈，且较长时间不消失，则为点火时间过早；若听不到爆震声，且加速困难，甚至排气管有“突、突”声，则为点火时间过迟。如点火时间过早，应顺分火头的旋转方向转动分电器外壳；如点火时间过迟，则应逆分火头旋转方向转动分电器外壳。2．正时灯法正时灯是一种频率闪光灯，每闪光一次表示第1缸的火花塞发火一次，因此闪光与第1缸点火同步。它一般由闪光灯、传感器、中间处理环节和指示装置等组成。当正时灯对准发动机第l缸压缩终了上止点标记，并按实际跳火时间进行闪光时，若飞轮或曲轴传动带盘上的标记还未到达固定指针，即第1缸活塞还未到达压缩终了上止点。此时，可调整正时灯电位器，使闪光时机推迟至转动部分上的标记正好对准固定指针之时，那么推迟闪光的时间就是点火提前的时间，将其显示到表头上，便可读出要测的点火提前角。需要说明的是，有些表头指针的角度是分电器凸轮轴转角，对于四冲程发动机来说，换算成曲轴转角则要乘以2。测量时，将正时灯的电源线接到蓄电池的正负极柱上，再将传感器夹在第1缸分高压线上，并事先擦拭飞轮或曲轴带轮上第1缸压缩终了上止点标记，最好用粉笔或油漆将标记涂白。发动机怠速下稳定运转，打开正时灯并对准飞轮壳或机体前端面上的固定指针。调正时灯电位器，使飞轮或曲轴传动带盘上的标记逐渐与固定指针对齐，此时表头的读数即为发动机怠速运转时的点火提前角。测出的点火提前角应与规定值进行对照。测完后，注意将正时灯及时关闭。图2-14所示的仪器为一发动机测试仪上的正时灯，它不仅能用闪光法测出发动机的点火提前角，而且能测出发动机转速、触点闭合角以及电压、电阻等参。图2-14发动机测试仪上的正时灯3．用缸压法检测点火正时用缸压法制成的点火正时仪，由缸压传感器、点火传感器、中间处理环节和指示装置等组成。如果仪器带有油压传感器，还可以检测柴油机供油提前角。国产QFC-5型和WFJ-1型等发动机综合测试仪，都带有缸压法检测点火（供油）正时的装置，其测量的基本原理是采用缸压传感器找出某一缸压缩压力的最大点作为活塞上止点，同时用点火传感器(油压传感器)找出同一缸的点火(供油)时刻，两者之间的凸轮轴转角即为点火（供油）提前角，如图2-15所示。图2-15缸压法检测提前角的原理图用该仪器检测点火提前角时，应走热发动机，拆下任意一缸的火花塞，装上缸压传感器。在拆下的火花塞上插接点火传感器并接上原高压线，然后放置在机体上使之良好搭铁。起动发动机运转。由于被测缸不工作，因而缸压传感器采集的是气缸压缩压力信号，其压力最大点就是活塞压缩终了上止点。拆下的火花塞虽在缸外但仍在跳火，其上的点火传感器可采集到点火开始信号。此时，通过按键或输入操作码，即可从指示装置得到怠速、规定转速或任意转速下的点火提前角及对应的转速。测得的点火提前角如不符合规定，应在正时仪监测情况下重新调整，直到符合要求。缸压法和闪光法检测点火正时时，一般仅测得一个缸，一般可以认为各缸间的点火间隔是相等的，此时被测缸的点火提前角可认为是整台发动机的点火提前角。4．电喷发动机点火提前角的检测电控汽油喷射发动机，是由电子控制器ECU控制点火系统，其点火提前角包括初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角三部分。电控汽油喷射发动机的点火提前角一般是不可调的，但需要检测，目的是当发现点火提前角不符合要求时，进一步确定是否微处