王小娟

摘 要：點(diǎn)火系統(tǒng)波形分析是開展汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)手段，文章基于博世FSA 740發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)儀的示波器功能，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)的初級(jí)和次級(jí)點(diǎn)火波形進(jìn)行了檢測(cè)與分析，闡述了點(diǎn)火波形的檢測(cè)方法，重點(diǎn)分析了四缸并列次級(jí)點(diǎn)火波形和單缸次級(jí)點(diǎn)火波形。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)次級(jí)波形閉合部分、點(diǎn)火線、火花線等的分析，觀察波形、脈沖、峰值等，可以準(zhǔn)確判斷發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行不解體故障診斷，該分析方法為維修人員可提供高效實(shí)用的故障診斷思路和維修依據(jù)，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);點(diǎn)火波形;次級(jí)波形;故障檢測(cè)

中圖分類號(hào)：U462? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2019）04-59-03

前言

現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用電子控制系統(tǒng)，掌握基于波形分析的不解體檢測(cè)技術(shù)與分析方法已成為當(dāng)下汽車維修人員的迫切需求。德國(guó)博世公司研發(fā)的FSA 740發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)儀是一種功能強(qiáng)大、診斷系統(tǒng)完整、集多種檢測(cè)項(xiàng)目及功能于一體的模塊化檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備是當(dāng)前汽車維修行業(yè)的高端品牌設(shè)備，在業(yè)內(nèi)具有廣泛的認(rèn)可度和較高的知名度，但也正是由于其功能強(qiáng)大，配線數(shù)量繁多，操作提示翻譯欠精準(zhǔn)，致使部分高端維修企業(yè)雖然配備了該設(shè)備，但有效使用率并不高，使用熟練程度及故障分析能力都有待提升。因此，本文主要基于博世FSA 740示波器，以09款北京現(xiàn)代伊蘭特轎車發(fā)動(dòng)機(jī)（型號(hào)G4ED）為例，進(jìn)行點(diǎn)火線圈初級(jí)、次級(jí)電壓波形分析，并依據(jù)波形數(shù)據(jù)提出發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析與診斷的思路。

1 電控發(fā)動(dòng)機(jī)電子信號(hào)分析原理

發(fā)動(dòng)機(jī)電子信號(hào)具有幅值、頻率、形狀、脈寬和陣列等五個(gè)可檢測(cè)指標(biāo)，通過電子信號(hào)的檢測(cè)，即波形分析，可以精準(zhǔn)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)功能是否正常，檢測(cè)出電路中元器件以及控制系統(tǒng)等部位的故障。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火燃燒過程的電子信號(hào)通常是通過次級(jí)與初級(jí)點(diǎn)火線圈的互感返回到初級(jí)電路，因此初級(jí)點(diǎn)火波形對(duì)檢查點(diǎn)火線圈的點(diǎn)火故障非常有效，同時(shí)也可用于火花塞、高壓線的短路和斷路、火花塞污損等點(diǎn)火不良故障以及缸內(nèi)燃燒情況的檢查。

次級(jí)點(diǎn)火波形主要用于分析各缸點(diǎn)火和燃燒質(zhì)量，從波形的變化可以分析點(diǎn)火線圈的充電時(shí)間，分析點(diǎn)火線圈和次級(jí)高壓電路性能，檢查單缸燃燒及火花塞污損等情況。

2 電控發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

2.1 波形檢測(cè)準(zhǔn)備

為了保證初級(jí)、次級(jí)波形檢測(cè)的有效性，提高故障判斷的準(zhǔn)確度，首先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一般條件測(cè)試即發(fā)動(dòng)機(jī)初檢。進(jìn)入FSA740主界面，按菜單提示進(jìn)入檢測(cè)界面，依次完成下述三項(xiàng)檢測(cè)。

2.1.1 蓄電池靜止電流檢查

將30A的鉗式電流計(jì)（CH2）夾在B+的所有電纜（箭頭指向B+）或夾在B-的所有電纜（箭頭背向B-）上，將蓄電池連接電纜的黑色端子夾在蓄電池負(fù)極，紅色端子夾在蓄電池正極，連檢測(cè)蓄電池電壓為12.3V，靜止電流CH2為2.37A，正常。

2.1.2 蓄電池/起動(dòng)機(jī)/壓縮比檢查

將1000A的鉗式電流計(jì)（CH2）夾在B+的所有電纜（箭頭指向B+）或夾在B-的所有電纜（箭頭背向B-）上，蓄電池連接電纜的黑、紅端子仍如上連接，拔下電控燃油泵熔斷器或拔出凸輪軸傳感器，防止發(fā)動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)，擰動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)，以起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查蓄電池、起動(dòng)機(jī)、壓縮比狀態(tài)如圖1所示，從數(shù)值分析，蓄電池電壓正常，起動(dòng)機(jī)電流正常，壓縮比所反映的蓄電池輸出電流值在46-48.1A之間（被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為82kW，對(duì)應(yīng)的正常值應(yīng)為40A左右），該數(shù)值略微偏大，表明各缸工作阻力均略有增加，可能是點(diǎn)火不良、燃燒不正?；蛳嚓P(guān)機(jī)件變形所致。若某一缸壓縮不足，將導(dǎo)致其余氣缸起動(dòng)消耗過高而無法檢測(cè)，相應(yīng)氣缸在柱狀圖中將會(huì)顯示為紅色，測(cè)試圖中無紅色條狀顯示，表明各缸壓力均衡，可以正常測(cè)試。

2.1.3 發(fā)電機(jī)檢查

將1000A的鉗式電流計(jì)（CH2）夾在發(fā)電機(jī)的充電電纜（端子51）上，電流計(jì)箭頭從發(fā)電機(jī)引出，蓄電池連接電纜的黑、紅端子仍如上連接，測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為990轉(zhuǎn)/分時(shí)發(fā)電機(jī)電流為-0.6A，波動(dòng)率為4.07%，運(yùn)行正常。

2.2 初級(jí)點(diǎn)火波形測(cè)試及分析

北京現(xiàn)代伊蘭特轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火線圈由低壓部分的初級(jí)繞組和高壓部分的次級(jí)繞組兩部分組成，初級(jí)點(diǎn)火的電壓特性可以通過初級(jí)和次級(jí)點(diǎn)火線圈的互感返回到初級(jí)電路，即當(dāng)初級(jí)繞組電流被截止時(shí)，通過互感作用，在次級(jí)繞組上將產(chǎn)生最高30-40kV的電壓。

檢測(cè)時(shí)，將蓄電池連接電纜的紅、黑端子分別夾在蓄電池正、負(fù)極上，感應(yīng)式鉗式脈沖信號(hào)檢測(cè)器夾在第一缸的點(diǎn)火電纜上，將初級(jí)適配器導(dǎo)線的四個(gè)綠色端子A、B、C、D分別連接到一、二、三、四缸的點(diǎn)火線圈端子上。儀器進(jìn)入主菜單，點(diǎn)擊“示波器”下的“點(diǎn)火示波器初級(jí)”，進(jìn)入初級(jí)波形檢測(cè)界面，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)開始檢測(cè)。測(cè)得四缸并列波形如圖2所示。由圖可見，各缸波形頻率一致，形狀相似，幅值相等，脈沖寬度一致，同時(shí)點(diǎn)火的兩缸點(diǎn)火時(shí)刻相同，波形顯示基本正常。

2.3 次級(jí)點(diǎn)火波形測(cè)試及分析

將蓄電池連接電纜的紅、黑端子分別夾在蓄電池正、負(fù)極上，將次級(jí)檢測(cè)傳感器黑色（-）、紅色（+）分別夾在各點(diǎn)火線圈和火花塞之間的點(diǎn)火電纜上，因同時(shí)點(diǎn)火的兩火花塞極性相反，故應(yīng)注意點(diǎn)火電壓的極性，如若接反，則波形會(huì)反向顯示。將感應(yīng)式鉗式脈沖信號(hào)檢測(cè)器連接在第一缸的點(diǎn)火電纜上，也可以將初級(jí)適配器導(dǎo)線的綠色端子A連接到一缸的點(diǎn)火線圈端子上，用來識(shí)別第1缸信號(hào)。

2.3.1 四缸并列波形檢測(cè)及分析

進(jìn)入主菜單，點(diǎn)擊“示波器”下的“點(diǎn)火示波器次級(jí)”，進(jìn)入次級(jí)波形檢測(cè)界面，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)得四缸并列波形如圖3所示：

觀察圖3中四缸并列波形，各缸點(diǎn)火頻率、脈沖寬度一致，形狀近似，但1、2缸點(diǎn)火峰值電壓明顯低于3、4缸，2缸更突出，其余部位幅值接近。據(jù)此判斷，若3、4缸點(diǎn)火峰值電壓正常，則1、2缸偏低，那么故障可能是1、2缸點(diǎn)火高壓線短路或火花塞間隙過小，火花塞污損或破裂等;若1、2缸點(diǎn)，火峰值電壓正常，則3、4缸偏高，那么故障可能是3、4缸點(diǎn)火高壓線開路、阻值過大或火花塞間隙不正常，點(diǎn)火次級(jí)線路電阻過高等。繼續(xù)進(jìn)行急加速測(cè)試，各缸跳火峰值電壓均明顯增高，無明顯差異。

2.3.2 單缸次級(jí)電壓及波形分析

用查找模式調(diào)出1缸次級(jí)電壓如圖4所示，顯示其1缸次級(jí)電壓峰值為18.7kV，發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，其次級(jí)電壓峰值可達(dá)30-40kV，怠速時(shí)通常為15 kV左右，18.7kV屬正常范圍，因此可判斷為1、2缸點(diǎn)火峰值電壓正常，則故障可能是3、4缸點(diǎn)火高壓線開路、阻值過大或火花塞間隙不正常，點(diǎn)火次級(jí)線路電阻過高等。

返回調(diào)出單缸（1缸）次級(jí)電壓波形，如圖5所示，由0-40ms的波形放大圖可知，閉合部分在點(diǎn)火線圈開始充電時(shí)保持一致的波形下降沿，則表明各缸閉合角一致，點(diǎn)火正時(shí)準(zhǔn)確，點(diǎn)火線電壓峰值為18.7 kV，屬正常工作范圍。若火花線不夠平緩，明顯傾斜，則說明火花塞有污蝕或積碳;線上有雜波，可斷定該缸點(diǎn)火不良（點(diǎn)火過早、噴油器損壞、火花塞污蝕等）;燃燒時(shí)間基本正常，則說明可燃混合氣濃度正常，無過濃或過稀情況;振蕩波振蕩不足2次，表明點(diǎn)火線圈可能存在故障。

3 結(jié)論

基于博世FSA 740的示波器檢測(cè)與顯示功能，可以完成包括汽車識(shí)別、發(fā)動(dòng)機(jī)初檢、部件測(cè)試、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試、尾氣分析、故障診斷等眾多功能的檢測(cè)。測(cè)量時(shí)需按要求正確進(jìn)行配線連接，尤其要注意配線端子連接的位置和方向。初級(jí)點(diǎn)火波形重點(diǎn)分析了頻率、幅值和脈寬等特性，可初步篩查點(diǎn)火線圈存在的問題，次級(jí)波形的分析依次從波形的閉合部分、點(diǎn)火線、火花線、燃燒時(shí)間、線圈振蕩情況等五個(gè)方面進(jìn)行形狀、走勢(shì)、峰值等的具體分析，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障發(fā)生的具體部位及類型。通過電子信號(hào)的波形測(cè)試與分析，將極大提高維修人員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障判斷的精準(zhǔn)性，避免盲目拆換件，提高維修工作效率和維修品質(zhì)。

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