【文章內(nèi)容簡介】 正常運轉(zhuǎn)，進(jìn)行信號提取時必須保證電路有足夠高的輸入阻抗，而且為了保證預(yù)處理系統(tǒng)的主板安全，對各路輸出信號均采取了限幅措施。 發(fā)動機綜合性能分析儀多采用14英寸彩色CRT顯示器，手提便攜式則用小型液晶顯示器，現(xiàn)代分析儀都能醒目地顯示操作菜單，實時顯示當(dāng)前動態(tài)參數(shù)和波形，十字光標(biāo)可顯示曲線任一點的數(shù)值，同時也可顯示極限參數(shù)的數(shù)值，配以色棒顯示以示醒目，可任意設(shè)定顯示范圍和圖形比例。 為捕捉噴油爆震等高頻信號，采集卡一般具有采集功能，采樣率可達(dá)10Msps，量化精度不低于10Bit并行通道，有存儲功能以提供波形回取，鎖定波形供觀察分析或輸出、打印之用。 發(fā)動機動力性檢測 發(fā)動機的動力性指標(biāo)額定功率和扭矩，這些措施的確切數(shù)值只能在發(fā)動機臺架試驗中才能得到，在發(fā)動機不離車的情況下只能使用其他的方法對動力性進(jìn)行間接地判斷，加速法就是其中常用的方法之一。 無外載測功法的理論依據(jù) 以發(fā)動機運轉(zhuǎn)件換算到曲軸中心線的當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量J，在發(fā)動機急加速時的慣性阻力矩T為該工況下的唯一負(fù)載，即： 式中w= n/30為曲軸角速度，n為曲軸轉(zhuǎn)速，將扭矩T代入有效功率Pe的計算式： 式中常數(shù) （1） 只要得知被測發(fā)動機的n值，就可以通過測取發(fā)動機加速度來判斷它的動力性能，因為是瞬態(tài)參數(shù)，所以式（1）計算得的也只是n轉(zhuǎn)速下的瞬時功率，在實際操作中有一定的困難。比較可行的方法是求n1和n2兩個轉(zhuǎn)速之間的平均功率，既把公式（1）的微觀概念予以宏觀化，這一方法理論依據(jù)是認(rèn)為發(fā)動機驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動所做的功等于曲軸旋轉(zhuǎn)動能A的增量，數(shù)值表達(dá)式為： 設(shè)角速度由ω1加速到ω2經(jīng)歷的時間為?t，則此時間間隔的平均功率為： 測試方法 為了提高無外載測功機的測試精度，必須從提高方法和被檢測車輛的準(zhǔn)備工作入手，首先加速踏板下的速度和力度要均勻，且要求重復(fù)性良好，為此該項測試必須由經(jīng)過專門訓(xùn)練的專職人員操作。為避免操作上的誤差，必須取三次測試結(jié)果的平均值，若有飛點必須剔除。 被測車輛與加速性能有關(guān)的機構(gòu)必須處于正常技術(shù)狀況，尤其是供油系統(tǒng)的踏板拉線、油門搖臂機構(gòu)的間隙對發(fā)動機的加速過程影響極大，在測試前不允許調(diào)整原車化油器的加速泵位置和柴油機的調(diào)整機構(gòu)。 慣性系數(shù)k值的確定，對無外載測功至關(guān)重要，k值的內(nèi)涵已經(jīng)完全超出發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量以如前述。儀器生產(chǎn)廠家提供的某些車型的k值多為發(fā)動機臺架試驗的總功率狀態(tài)，即不帶空氣濾清器、冷卻風(fēng)扇和排氣消音器，顯然這一k值不能為檢測站地汽車進(jìn)行就車檢測之用。因此，檢測站測試必須使用有關(guān)部門提供的就車試驗k值，即是同一機型也要注意是否有特殊的附件，如空調(diào)、轉(zhuǎn)向助力泵、風(fēng)扇的驅(qū)動力方式等等，也就是說，對同一底盤的各類型改裝車，k值的選取必須慎重。 對于新型或初次試驗的車型必須經(jīng)過大量試驗并與出廠指標(biāo)和臺架試驗相對比后形成一個具有代表性的統(tǒng)計值作為該車型的k值。 為避免迅猛加速過程操作上的誤差而引起的數(shù)離散，可將節(jié)氣門事先開到最大，然后打開點火開關(guān)，發(fā)動機既起動并自由加速。為使測試數(shù)據(jù)盡量準(zhǔn)確并不傷害發(fā)動機，試驗前必須充分暖車使冷卻系統(tǒng)預(yù)熱到正常溫度。 必須說明的是上述無外載測功的理論依據(jù)尚需斟酌，首先這一方法所測得的是發(fā)動機的加速性能，僅僅是動力性的一個側(cè)面，而不是全部，因為。功率指標(biāo)高的發(fā)動機其加速性能不一定優(yōu)良。 但因無外載測功法簡單易行，在設(shè)有測功設(shè)備或勿須嚴(yán)格要求最終測試結(jié)果的情況下，例如作為同一臺發(fā)動機調(diào)整前后或維修前后的質(zhì)量判斷，這是十分有效的。 點火系檢測 在汽油機各系統(tǒng)中點火系對發(fā)動機性能影響最大，統(tǒng)計數(shù)值表明有將近一半的故障是因為電器系統(tǒng)工作不良而引起的，因此發(fā)動機性能檢測往往從點火系統(tǒng)開始。 首先，使用先進(jìn)電子技術(shù)的當(dāng)屬點火系統(tǒng)。形式結(jié)構(gòu)和工作原理更新最快的非點火系統(tǒng)莫屬。現(xiàn)用點火系統(tǒng)大體分為以下四類；它們在檢測時的接線有所不同，必須區(qū)別對待： （1）由電磁、紅外或霍爾元器件構(gòu)成的非接觸式斷電器組成的點火系統(tǒng)稱為無觸點點火器，其放大電路又分為晶體管電路和電容放電電路兩種。 （2）ECU（Electronic Control Unit）控制的點火系，ECD中的微處理器根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的信號確定點火時刻，因而它沒有斷電器，只有分電器，根據(jù)ECD送來的信號直接控制點火線圈初級電路的通斷。 （3）無分電器點火系統(tǒng)（DistributorLess Ignite）是當(dāng)前最先進(jìn)的點火系統(tǒng)，曲軸傳感器送來的不僅有點火時刻信號，而且還有氣缸識別信號，從而使點火系統(tǒng)能向指定的氣缸在指定的時刻送去點火信號，這就要求每缸配有獨立的點火線圈，但如果是六缸機則1，6缸、2，5缸和3，4缸分別共用一個點火線圈，即共有三個點火線圈，顯然每一個點火線圈點火時，總有一個缸是空點火，檢測時應(yīng)注意到這一點。 無觸點點火系統(tǒng)能使用低阻抗電感線圈，從而大幅度提高初級電流，使次級電壓高達(dá)30kv以上，增強點火能量以提高點燃稀混合氣的能力，在改善燃油經(jīng)濟性的同時也降低排氣污染。無分電器點火系統(tǒng)完全是電子器件無機械運動部件，徹底解決了凸輪和軸承磨損以及點接觸燒蝕間隙失調(diào)而引起的一系列故障。 圖229 機械點火系和晶體管點火系信號提取接頭的連接方法 檢測點火系首先將信號提取系統(tǒng)連接到發(fā)動機線路上，圖229是機械點火系和晶體管點火系信號提取接頭的連接方法，圖230是電容放電式點火系統(tǒng)的信號提取接頭連接方法。 圖230 電容放電式點火系統(tǒng)的信號提取接頭連接方法 無分電器點火系統(tǒng)是將高壓通過獨立式點火線圈連接送向火花塞，當(dāng)高壓感應(yīng)夾難以找到可夾持的位置時，可用一種專用感應(yīng)夾具夾持于獨立式點火線圈上以感應(yīng)出高壓信號，如圖231所示。 圖231 獨立式點火線圈上夾持式感應(yīng)器 點火波形分析 （一）觸點式點火系波形 在發(fā)動機綜合性能分析儀的操作面板上按菜單選擇和確認(rèn)按鈕（參見圖225），使采控系統(tǒng)進(jìn)入波形顯示狀態(tài)，選擇當(dāng)時即可得到點火波形如圖232所示（具體的操作步驟需按所用儀器的使用說明書進(jìn)行）。圖示為觸點式點火系統(tǒng)的正常點火波形，上面為次級波，下面上初級波。 圖中A為觸點開啟段；B為觸點閉合段，為點火線圈充磁區(qū)。 圖232 觸點式點火系統(tǒng)的正常點火波形 （1）觸點開啟點：點火線圈一次回路切斷，次級電壓被感應(yīng)劇烈上升； （2）點火電壓：次級線圈電壓克服高壓線阻尼、斷電器間隙和火花塞間隙而釋放充磁能量，1~2段為擊穿電壓； （3）火花電壓：為電容放電電壓； （4）點火電壓脈沖：為充電、放電段； （5）火花線：電感放電過程，即點火線圈的互感電壓能維持二次回路導(dǎo)通； （6）觸點閉合：電流流入初級線圈，因次級線圈的互感而產(chǎn)生震蕩。 ； ，剩余磁場能量產(chǎn)生的衰減震蕩； 。 從這一波形圖上我們可以清晰地看到斷電器閉合角、開啟教以及擊穿電壓和火花電壓的幅值，并可以測試到火花延遲期和兩次震蕩過程。對于無故障點火系統(tǒng)，觸點閉合角為全周期的45%～50%（四缸機）或63%～70%（六缸機），八缸機約為64%～71%，擊穿電壓超過15kv，火花電壓9kv左右。當(dāng)這些數(shù)值或波形異常時，就意味著故障的出現(xiàn)或系統(tǒng)需要調(diào)整。 （二）無觸點點火系波形 圖233所示為無觸點的電子點火系統(tǒng)的正常點火波形，與有觸點者相比，因其初級電路的通斷不是機械觸點的合與開，而是晶體管的導(dǎo)通持續(xù)期內(nèi)初級電壓沒有明顯的震蕩，而充磁過程中因限流作用電壓有所提高，這一變動因點火圈的感應(yīng)引起次級電壓線相應(yīng)的波動（圖中點2所示），這是無觸點點火波形的正?，F(xiàn)象，檢測時需注意這一點。 （三） 無分電器點火系統(tǒng)波形 無分電器點火系統(tǒng)中兩缸共用一分點火線圈將會發(fā)生一個缸在循環(huán)中點火兩次，一次在壓縮過程末期[圖234中（a）所示]，是有效點火，該工況下因氣缸的充量為新鮮可燃混合氣的電離程度低，因此擊穿電壓和火花電壓較高；另一次是在排氣過程末期[圖234中（b）所示]，是無效點火，該工況下因氣缸為燃燒廢氣，電離程度較高，因為擊穿電壓及火花電壓較低，檢測時加以區(qū)分。 圖233 無觸點式點火系統(tǒng)的正常點火波形 圖234 無分電器式點火系統(tǒng)的兩次點火過程 點火波形的各種組合 當(dāng)氣缸點火波形采集完成后，檢測分析儀采集系統(tǒng)計算機軟件將捕捉的點火波形進(jìn)行不同類別的排列與組合，以供檢測人員快捷而準(zhǔn)確的判斷故障的成因。 （一）平列波 按點火次序?qū)⒏鞲c火波形首尾相連排成一字開來，稱為平列波，圖235所示為一四缸發(fā)動機的平列波形，其作用主要用以分析次級電壓的故障，各缸次級擊穿電壓是否均衡，火花電壓是否均衡，火花電壓是否有差異在平列波圖上一目了然。 圖235 標(biāo)準(zhǔn)四缸次級電壓的平列波形 （二）并列波 如將各缸的點火波形始點對齊而由上至下按點火次序排列而形成的波形，如圖236所示為一個四缸發(fā)動機的初級電壓并列波形。這一波形圖可以看到各缸的全貌，分析各缸閉合角和開起角以及各缸火花塞的工作狀態(tài)十分方便，如使用TDC傳感器或頻閃燈將上止點信號標(biāo)于一缸電壓波形上則可以檢測到點火提前角。 （三）重列波 將各缸的點火波形起始點對齊，全部重疊在一個水平位置上稱為重疊波，如圖237所示。如果觸點式點火系統(tǒng)的分電器凸輪磨損不均勻或凸輪軸磨損嚴(yán)重將會造成波形重疊不良，一般重疊角不能超過周期的5%。 圖236 標(biāo)準(zhǔn)四缸次級電壓的并列波形 圖237次級電壓重疊波 點火系統(tǒng)的加載調(diào)試 大多數(shù)情況下運行不正常的汽車并非因零部件損壞而引起故障，而是汽車某些系統(tǒng)沒有達(dá)到或在使用過程中失去了正確的調(diào)整狀態(tài)，其中尤以點火系統(tǒng)最為突出，因此在故障分析之前進(jìn)行點火系統(tǒng)的正確調(diào)整是十分重要的。首先利用圖439所示的并列波，測定各缸閉合角和點火提前角是否正常，六缸發(fā)動機和斷電器凸輪角為60，閉合角標(biāo)準(zhǔn)值為38~42，四缸機的凸輪角為90，閉合角為40~45，八缸機凸輪角為45，閉合角標(biāo)準(zhǔn)值為29~32。如這一角度過大則說明機械觸點間隙太小，反之當(dāng)閉合角過小則說明觸點間隙太大，這時必須重新調(diào)整間隙以使閉合角達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。 無觸點的晶體管點火系當(dāng)閉合角線段不正常時需調(diào)整點火信號的觸發(fā)部件，~，具體調(diào)整值要視各車型而定。 點火提前角是影響發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性乃至排放指標(biāo)的重要參數(shù)，利用并列波上第一缸的上止點標(biāo)志可以清楚查看各缸的點火提前角，也可以用圖226（8）所示的頻閃燈對準(zhǔn)曲軸飛輪上的第一缸上止點記號處，調(diào)整頻閃燈上的電位2（如圖238）使閃光相位前后移動直到曲軸飛輪上的標(biāo)記對準(zhǔn)飛輪殼上的記號，儀表即會顯示第一缸的點火提前角。 圖238 頻閃燈測試點火提前角 上面所測到的點火提前角為總提前角，它由提前值和轉(zhuǎn)速提前值組成，對于機械觸點式點火系統(tǒng)即為真空提前量和離心提前量，測量時拆去真空管路即為離心提前量，兩者之差就是離心提前量。但在怠速工況下真空和離心提前量無法測定，給發(fā)動機的檢測帶來諸多不定因素。為了使這兩個參數(shù)能不互相干擾的獨立調(diào)整，例如要求在定轉(zhuǎn)速改變負(fù)荷，就需要對發(fā)動機進(jìn)行加載，也就是說汽車必須在底盤測功機上進(jìn)行加載調(diào)試，如圖239所示，加載時一般負(fù)荷率為40%~70%，車速為經(jīng)濟車速。只有這樣才能得知在不同轉(zhuǎn)速各種負(fù)荷下。轉(zhuǎn)速提前量和負(fù)荷量的數(shù)值和動態(tài)變化歷程是否正常。 圖239汽車加載調(diào)試 電子點火系統(tǒng)，尤其是無分電器的直接點火轉(zhuǎn)速提前量和負(fù)荷提前量由微分處理器根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器，還有轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣真空度、凸輪位置、水溫等信號，從預(yù)先貯存在RAM的數(shù)據(jù)中選定最佳點火提前角，再由微分處理器向電子點火系發(fā)出指令送向各缸的點火線圈。這一系統(tǒng)各部件不可調(diào)整，但也須經(jīng)上述檢測確定故障是微分處理器損壞還是傳感器失效。 故障波形分析 造成故障波形的原因很多，現(xiàn)場測得的故障作業(yè)十分復(fù)雜，以下就是一些常見的典型故障波形進(jìn)行簡略分析。 （一）初級電壓分析 根據(jù)發(fā)動機綜合分析所采集到的各類故障初級電壓波形，可以分析點火系斷電電路有關(guān)電氣元件和機械裝置的狀態(tài)，為斷電電路的調(diào)整和維修提供可靠的依據(jù)，以避免盲目拆卸。圖240所示在觸點開啟點出現(xiàn)大量雜波，顯然是觸點嚴(yán)重?zé)g造成的，打磨觸點或更換斷電器即可證實。 圖240 觸點燒蝕的波形 圖241所示的初級電壓波形在火花期間衰減數(shù)明顯減少，幅值也變低，顯然是電器漏電造成的。 圖242所示波形在觸點閉合階段有以外的跳動造成這種現(xiàn)象的原因是觸點因彈簧力不足引起不規(guī)則跳動。 圖241電器漏電 圖242觸點因彈簧力不足 圖243所示曲線的充磁期即觸點閉合角太小，一般由觸點間隙過大造成。 如果觸點接地不良就會引起低壓波水平部分的面積雜波，如圖244所示。 圖243 閉合角過小 圖244 接地不良 圖245為電子點火系統(tǒng)的低壓故障波形，對比圖234所示之正常波形，在充磁階段電壓沒有上升，說明電路的限流作用失效，無分電器點火系無元件可以調(diào)整，當(dāng)這一波形嚴(yán)重失常時只能逐個更換諸如點火線圈、點火系、點火信號發(fā)生器和凸輪位置傳感器等，找出故障器件或模塊。 圖245 電子點火充磁階段電壓沒有上升波形 （二）次級電壓波形分析 在測試圖235所示的平列波時，正常情況下各缸擊穿電壓約為10~20kv，各缸差別不超過2kv，為了初步檢測電壓線路，簡單易行的方法是首先逐個將各缸火花塞接地，例第三缸火花塞短路的平列波如圖246所示。正常情況下第三缸擊穿電壓應(yīng)不小于5kv，否則說明該缸高壓系統(tǒng)接地或絕緣不良。 圖246第三缸火花塞接地的平列波 圖247第三缸高壓開路平列波 如果將第三缸的高壓線取下使之開路，正常情況下該缸擊穿電壓應(yīng)超過10kv，如圖247所示，如果明顯高于這一值則表明高壓系統(tǒng)元件如高壓線、點火線圈有開路現(xiàn)象，有時低壓系統(tǒng)電容器嚴(yán)重漏電也會出現(xiàn)這一情況。 上面分析的初級故障波形必將在次級上有所反映。另外，二次波形還受火花塞、燃燒過程、混合器成分，發(fā)動機熱狀態(tài)，點火線圈等等的影響，情況較為復(fù)雜。以下列舉出大量實測的二次故障波形，因?qū)е鹿收系囊蛩厥嵌喾矫娴模瑘D248所示故障解釋只是故障成因的主要側(cè)面。 圖248 故障波形 電控噴油信號的加載 為測取電控噴油低壓脈沖信號，可拆開噴油路插頭，中間接入一專用T字接頭，其一端接原噴油器，另一端接原