點(diǎn)火波形分析

1、3點(diǎn)火波形分析無(wú)論是傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)還是電子點(diǎn)火系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)，都是由點(diǎn)火線圈通過(guò)互感作用把低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，通過(guò)火花塞跳火點(diǎn)燃混合氣做功的。點(diǎn)火系統(tǒng)低壓、高壓的變化過(guò)程是有規(guī)律的，它可通過(guò)其點(diǎn)火波形予以反映。點(diǎn)火系統(tǒng)正常工作時(shí)的點(diǎn)火線圈初、次級(jí)的電壓波形，稱為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)火波形，它是點(diǎn)火系統(tǒng)的診斷標(biāo)準(zhǔn)。(1) 傳統(tǒng)點(diǎn)火波形圖3-17所示是傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)單缸初、次級(jí)電壓標(biāo)準(zhǔn)波形。圖中張開(kāi)時(shí)間是初級(jí)線圈斷電時(shí)間，它對(duì)應(yīng)于次級(jí)線圈的點(diǎn)火、放電及振蕩階段；閉合時(shí)間是初級(jí)線圈通電時(shí)間，它對(duì)應(yīng)于點(diǎn)火線圈的儲(chǔ)能階段，這兩個(gè)階段組成了一個(gè)完整的點(diǎn)火循環(huán)。圖中波形反映了從斷電器觸點(diǎn)張開(kāi)、閉合、再?gòu)堥_(kāi)的整個(gè)點(diǎn)

2、火過(guò)程中，初、次級(jí)電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律。1)初級(jí)電壓波形。圖3-17a是單缸初級(jí)電壓標(biāo)準(zhǔn)波形。當(dāng)斷電器觸點(diǎn)張開(kāi)時(shí)，初級(jí)電壓迅速提高（約為100300V），從而導(dǎo)致次級(jí)電壓急劇上升擊穿火花塞間隙。當(dāng)火花塞兩極火花放電時(shí)，由于初、次級(jí)間的變壓器效應(yīng)，初級(jí)電壓下降且出現(xiàn)高頻振蕩?；鸹ǚ烹娡戤吅?，由于點(diǎn)火線圈和電容器中殘余能量的釋放，又出現(xiàn)低頻振蕩波，其波幅迅速衰減直至初級(jí)電壓趨向于蓄電池電壓。當(dāng)斷電器觸點(diǎn)閉合后，初級(jí)電壓幾乎為零，成一直線一直延續(xù)到觸點(diǎn)的下一次張開(kāi)。當(dāng)下一缸點(diǎn)火時(shí)，點(diǎn)火循環(huán)又將復(fù)現(xiàn)。示波器上張開(kāi)時(shí)間、閉合時(shí)問(wèn)，通常用毫秒(ms)表示，也可用分電器凸輪軸轉(zhuǎn)角表示，此時(shí)其張開(kāi)時(shí)間、閉合時(shí)

3、間則分別用張開(kāi)角和閉合角表示。2)次級(jí)電壓波形。因點(diǎn)火線圈初、次級(jí)間的變壓器效應(yīng)，其次級(jí)電壓波形與初級(jí)電壓波形具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，圖3-17b是單缸次級(jí)電壓標(biāo)準(zhǔn)波形。有關(guān)次級(jí)電壓波形點(diǎn)線的含義說(shuō)明如下。A點(diǎn)：斷電器觸點(diǎn)張開(kāi)，點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組突然斷電，導(dǎo)致次級(jí)電壓急劇上升。AB線：稱為點(diǎn)火線，其幅值為火花塞擊穿電壓即點(diǎn)火電壓。擊穿電壓約為820kV，不同的車型或點(diǎn)火系統(tǒng)，其擊穿電壓可能不一樣。BC線：在火花塞間隙被擊穿時(shí)，兩電極之間出現(xiàn)火花放電，同時(shí)次級(jí)電壓驟然下降，BC為電壓下降的幅值。CD線：稱為火花線或燃燒線，它是火花塞電極間混合氣被擊穿之后，形成的火花放電過(guò)程，是一段波幅很小的高頻振蕩波

4、。CD的高度是火花放電的電壓，稱為火花電壓，約為2kV；CD的寬度是火花放電的持續(xù)時(shí)間，約為0.61.5ms。不同的缸數(shù)、不同的轉(zhuǎn)速持續(xù)時(shí)間不同。DE線：低頻振蕩波。當(dāng)次級(jí)電路的能量不足以維持火花放電時(shí)，火花消失，電壓急降，點(diǎn)火線圈和電容器中的殘余能量在線路中維持低頻振蕩，形成次級(jí)電壓衰減的震蕩波，并最后以EF直線波形至觸點(diǎn)閉合。F點(diǎn)：斷電器觸點(diǎn)閉合，點(diǎn)火線圈初級(jí)電路有電流通過(guò)，初級(jí)電流開(kāi)始增加，引起次級(jí)電壓突然增大。但由于在F點(diǎn)初級(jí)電流的變化趨勢(shì)與A點(diǎn)正好相反，故在F點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓。FA線：觸點(diǎn)閉合過(guò)程的次級(jí)電壓波形。當(dāng)斷電器觸點(diǎn)剛閉合時(shí)，因初級(jí)電流接通而引起次級(jí)電壓出現(xiàn)衰減振蕩。振蕩消失

5、后，次級(jí)電壓變到零，直至下一點(diǎn)火循環(huán)開(kāi)始。(2)電子點(diǎn)火波形圖3-18所示是電子點(diǎn)火系統(tǒng)單缸初、次級(jí)電壓標(biāo)準(zhǔn)波形，它與傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)波形相似。其點(diǎn)火線、火花線、閉合角等意義與傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的相同。但由于電子點(diǎn)火系統(tǒng)啟用大功率晶體管取代傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的斷電器和電容器，因而其波形也有不同之處，主要如下。1)閉合角可變且小、電子點(diǎn)火系統(tǒng)中閉合角取決于大功率晶體管的導(dǎo)通時(shí)間。其初、次級(jí)電壓波形中的閉合角一般隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變，低速時(shí)閉合角減小，高速時(shí)閉合角增大。由于電子點(diǎn)火系統(tǒng)的次級(jí)點(diǎn)火電壓高，需要點(diǎn)火線圈的初級(jí)電流大，為防止通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致線圈產(chǎn)生高溫?zé)龎?，通?？刂破溟]合角不要過(guò)大。其閉合角一般比傳統(tǒng)點(diǎn)火

6、系統(tǒng)的小。2）火花線變寬且高。電子點(diǎn)火系統(tǒng)因點(diǎn)火電壓高，跳火能量強(qiáng)，因此在火花塞間隙之間維持的火花放電電壓高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。其火花線變寬，一般比傳統(tǒng)點(diǎn)火多1/4的火花持續(xù)時(shí)間，圖3-18之火花線約為2ms；其火花電壓約為3kV。3）衰減振蕩波數(shù)略有減少。傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)，因有電容器，其低頻振蕩波數(shù)一般應(yīng)在5個(gè)以上。而電子點(diǎn)火系統(tǒng)，由于沒(méi)有使用電容器，因此其低頻振蕩波數(shù)少些，約3個(gè)也為正常。4)電壓波閉合段有凸起。有的電子點(diǎn)火系統(tǒng)，為了避免點(diǎn)火線圈溫度過(guò)高而損壞，設(shè)有一次或多次限流控制。其閉合時(shí)的限流作用導(dǎo)致電壓波形有起伏、有波峰，類似波紋、鋸齒狀或凸起（圖3-18），屬于正?，F(xiàn)象。(3)雙缸同時(shí)點(diǎn)火

7、波形 在無(wú)分電器的點(diǎn)火系統(tǒng)中，不少汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用兩缸同時(shí)點(diǎn)火方式。即兩缸共用一個(gè)點(diǎn)火線圈。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理可知，雙缸同時(shí)點(diǎn)火時(shí)，一個(gè)缸是有效點(diǎn)火，而另一個(gè)缸必然是無(wú)效點(diǎn)火。對(duì)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，在壓縮行程末期點(diǎn)火的氣缸是有效點(diǎn)火，由于該工況下氣缸的充量為新鮮可燃混合氣，電離程度低，因而其擊穿電壓和火花電壓都較高（圖3-19）而對(duì)應(yīng)另一缸必然是排氣行程末期點(diǎn)火，是無(wú)效點(diǎn)火，由于該工況下氣缸內(nèi)為燃燒廢氣電離程度高。因而其擊穿電壓及火花電壓都較低(圖3-19)。通常，火花塞無(wú)效點(diǎn)火的峰值電壓約比有效點(diǎn)火的峰值電壓低5kV以上，檢測(cè)時(shí)容易區(qū)分。4點(diǎn)火波形類別為了便于比較、分析各缸點(diǎn)火波形，判別點(diǎn)火系統(tǒng)故障

8、通常按一定的規(guī)則分類排列各缸點(diǎn)火波形。利用示波器可顯示各類點(diǎn)火波形。(l)多缸平列波 將各缸電壓波形按點(diǎn)火順序從左至右依次排列的波形稱為多缸平列波，如圖3-20所示。利用多缸平列波很容易觀察比較各缸點(diǎn)火電壓的高低以及點(diǎn)火狀況是否正常。(2) 多缸并列波 將各缸電壓波形之首對(duì)齊，并按點(diǎn)火順序從下至上依次排列的波形，稱為多缸并列波，如圖3-21所示。利用多缸并列波很容易觀察各缸火花線長(zhǎng)度。各缸閉合角或?qū)〞r(shí)間是否一致，從而判斷點(diǎn)火系統(tǒng)工作狀況是否正常。(3)多缸重疊波 將各缸電壓波形之首對(duì)齊并重疊放在一起的波形，稱為多缸重疊波。如圖3-22所示。利用多缸重疊波可以評(píng)價(jià)各缸工作的一致性，各缸工作一致

9、的重疊波就像一個(gè)單缸波形，只要其中一個(gè)缸工作不佳，其波形就會(huì)偏離重疊波，屆時(shí)通過(guò)逐缸斷火可立即找出這一工作不佳的氣缸。(4)單缸選缸波形在故障判斷過(guò)程中，有時(shí)為了仔細(xì)觀察某一個(gè)缸的故障波形，可將其單獨(dú)選出觀測(cè)。這種視需要單獨(dú)選出的任何一個(gè)缸的單缸點(diǎn)火波形，稱為單缸選缸波形。將選出的波形適當(dāng)提高其垂直幅度以及水平幅度，并與單缸標(biāo)準(zhǔn)波形對(duì)照，很容易發(fā)現(xiàn)故障。5.點(diǎn)火波形診斷把實(shí)測(cè)的點(diǎn)火波形與標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)火波形進(jìn)行分析比較，可以確定點(diǎn)火系統(tǒng)的技術(shù)狀況及診斷故障。實(shí)際診斷時(shí)往往看：所有波形是否正常；波形不正常時(shí)，是否各缸都相同；不正常波形出現(xiàn)在哪一部分。然后分析不正常波形的原因，必要時(shí)可通過(guò)測(cè)試加速、怠速、

10、拆高壓線時(shí)的波形查找故障部件。(1) 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火波形的故障診斷 以點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)測(cè)的次級(jí)平列波為例分析及診斷點(diǎn)火系統(tǒng)故障。這些四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火次序?yàn)?-2-4-3，其點(diǎn)火系統(tǒng)正常工作時(shí)的次級(jí)平列波如圖3-23a所示，其點(diǎn)火電壓符合原廠規(guī)定，約為lOkV，且各缸點(diǎn)火電壓值相差小于2kV，基本一致。1)圖3-23b中，各缸點(diǎn)火電壓均高于標(biāo)準(zhǔn)值，說(shuō)明其高壓回路有高阻，多為點(diǎn)火線圈的高壓線插孔有積炭，各缸火花塞間隙偏大，高壓線內(nèi)有高阻（斷線、接插不牢固）等原因所致。2)圖3-23c中，2缸點(diǎn)火電壓偏高，說(shuō)明該缸高壓電路存在故障，可能是該缸火花塞間隙偏大，該缸高壓線插接間隙過(guò)大、高壓先接觸不良等原因所致

11、。3)圖3-23d中，各缸點(diǎn)火電壓過(guò)低，說(shuō)明點(diǎn)火系統(tǒng)存在故障，可能是點(diǎn)火線圈故障或低壓電路故障，也可能是火花塞臟污，火花塞電極間隙太小等原因所致。另外，氣缸壓縮壓力過(guò)低時(shí)也會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火電壓過(guò)低。4)圖3-23e中，3缸點(diǎn)火電壓過(guò)低，說(shuō)明該缸高壓電路存在短路故障，可能是該缸火花塞間隙太小，火花塞臟污、積碳，以及該缸高壓線絕緣損壞或火花塞磁芯破裂有漏電現(xiàn)象等原因所致。5)圖3-23f中，4缸點(diǎn)火電壓過(guò)高，為4缸高壓線掉落而開(kāi)路所致。有時(shí)為診斷點(diǎn)火系統(tǒng)性能，特意從火花塞拔掉某缸高壓線線進(jìn)行開(kāi)路單缸高壓測(cè)量。此時(shí)，該缸點(diǎn)火電壓應(yīng)達(dá)到20-30kV。否則，說(shuō)明高壓線絕緣不良或點(diǎn)火線圈性能不佳。(2)閉合角

12、檢測(cè)t與故障診斷 利用初級(jí)并列波（圖3-21）可方便的觀測(cè)個(gè)缸的閉合角。對(duì)于電子點(diǎn)火系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，閉合角的大小反映了晶體管導(dǎo)通所占的時(shí)間或凸輪軸轉(zhuǎn)角。電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)正常時(shí)其閉合角的大小是可以控制和調(diào)節(jié)的，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，閉合角應(yīng)增大，轉(zhuǎn)速低時(shí)，閉合角應(yīng)減小且個(gè)缸的閉合角應(yīng)相同。若發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)而閉合角不變。各缸閉合角差異較大-則說(shuō)明點(diǎn)火器或計(jì)算機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)有故障。(3)重疊角檢測(cè)與故障診斷 利用多缸重疊波（圖3-22）可方便的觀測(cè)個(gè)缸波形間的重疊角。重疊角是指各缸點(diǎn)火波形首端對(duì)齊，最長(zhǎng)波形與最短波形長(zhǎng)度之差所占的分電器軸轉(zhuǎn)角。重疊角不應(yīng)大于點(diǎn)火間隔的5%，即4缸發(fā)動(dòng)機(jī)不大于4.5°

13、（分電器軸轉(zhuǎn)角）；6缸發(fā)動(dòng)機(jī)不大于3°；8缸發(fā)動(dòng)機(jī)不大于2.25°。重疊角的大小反映了多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各缸點(diǎn)火間隔的一致程度，重疊角愈大，則點(diǎn)火間隔愈不均勻。這不僅會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，還影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。若重疊角太大，有分電器時(shí)說(shuō)明分電器軸磨損松曠、彎曲變形或點(diǎn)火器性能不良，應(yīng)更換分電器總成或點(diǎn)火器；無(wú)分電器時(shí)，可能是電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有故障。（4） 典型的點(diǎn)火系統(tǒng)故障波形診斷 圖3-24給出了常見(jiàn)的一些次級(jí)電壓故障波形（如箭頭所指處），下面對(duì)這些故障波形進(jìn)行分析與診斷。圖3-24 幾種次級(jí)電壓故障波形1)圖3-24a中，火花線陡而短，火花較快熄滅。故障原因可能是次級(jí)電路阻抗過(guò)大，如高壓線路接觸不良，或火花塞間隙過(guò)大所致。另外，混合氣稀時(shí)會(huì)導(dǎo)致火花持續(xù)時(shí)間變短。2)圖3-24b中，火花線低而長(zhǎng)，火花電壓過(guò)低。故障原因可能是火花塞間隙過(guò)小。花塞積炭嚴(yán)重或漏電；另外，氣缸壓力過(guò)低或混合氣過(guò)濃會(huì)導(dǎo)致火花電壓過(guò)低，火花持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)。3)圖3-24c中，擊穿電壓過(guò)高。且火花線較為陡峭。故障原因可能是火花塞間隙太大，或次級(jí)電路開(kāi)路?；鸹ㄈg隙越大所需擊穿電壓越高，而且往往沒(méi)有良好的放電過(guò)程，因而火花線陡峭。4)圖3-24d中，火花線出現(xiàn)干擾雜波。故障原因可能是分電器蓋或分火頭松動(dòng)，這樣在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因分電器的振動(dòng)會(huì)使火花塞上的電壓不穩(wěn)定而出現(xiàn)