◆文/山東 焦建剛

(接上期)

4.火花塞積炭時(shí)的故障波形分析

一輛高爾夫1.8L，報(bào)修怠速抖動(dòng)、急加速闖動(dòng)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)1、3缸次級(jí)點(diǎn)火波形的擊穿電壓偏低，故障波形如圖11所示。檢查火花塞表面有積炭。更換火花塞后，當(dāng)時(shí)好轉(zhuǎn)，但幾日后再次出現(xiàn)上述故障。經(jīng)查，仍然是1、3缸的電壓偏低，用博世KTS650電腦檢測(cè)儀測(cè)得有后氧傳感器不工作的故障碼，讀取數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣量信號(hào)達(dá)到4.17g/s，明顯偏大，測(cè)試空燃比傳感器信號(hào)始終偏濃。因此，判斷是空氣流量計(jì)偏離特性，更換后進(jìn)氣量恢復(fù)到2.7g/s，空燃比傳感器和后氧傳感器信號(hào)恢復(fù)正常。

混合汽過(guò)濃，大量未燃燒的碳?xì)浠衔?HC)會(huì)以炭垢的形式附著在火花塞中央電極及絕緣體的表面，當(dāng)積炭嚴(yán)重時(shí)，點(diǎn)火線(xiàn)圈的放電能量會(huì)通過(guò)火花塞分流電阻的旁路泄走，使擊穿電壓降低?；鸹ㄈe炭時(shí)，單缸次級(jí)波形如圖12所示，從圖中可以看到，擊穿電壓降低，燃燒電壓升高，燃燒線(xiàn)明顯向下傾斜。

5.單缸獨(dú)立點(diǎn)火線(xiàn)圈損壞高壓斷火的故障波形分析

一輛奇瑞QQ轎車(chē)，配置3缸發(fā)動(dòng)機(jī)，采用獨(dú)立點(diǎn)火系統(tǒng)，清洗發(fā)動(dòng)機(jī)后出現(xiàn)怠速抖動(dòng)、加速闖動(dòng)、尾氣發(fā)臭的故障。經(jīng)檢查，2、3缸的次級(jí)點(diǎn)火波形時(shí)斷時(shí)續(xù)(圖13)，造成混合汽燃燒不完全。檢查點(diǎn)火控制信號(hào)波形正常。更換火花塞，依舊出現(xiàn)斷火。因此，判斷為2、3缸獨(dú)立點(diǎn)火線(xiàn)圈損壞。更換新的點(diǎn)火線(xiàn)圈后，故障排除。

在針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)清洗的作業(yè)過(guò)程中，特別要注意清洗的方法，不能直接對(duì)電子元件進(jìn)行水洗，以避免發(fā)生電子元件潮濕短路的問(wèn)題，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后，不能對(duì)點(diǎn)火線(xiàn)圈外部噴水清洗，防止由于過(guò)熱的線(xiàn)圈在突然冷卻時(shí)出現(xiàn)絕緣層物質(zhì)脫落，造成匝間短路的故障。

對(duì)于單缸獨(dú)立點(diǎn)火的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講，大多數(shù)技術(shù)人員比較頭痛的是加速闖動(dòng)的故障，其實(shí)，利用示波器的次級(jí)點(diǎn)火波形的檢查分析就可以準(zhǔn)確地判斷點(diǎn)火線(xiàn)圈以及火花塞的好壞。在進(jìn)行波形測(cè)試時(shí)，重點(diǎn)觀(guān)察擊穿電壓的峰值、燃燒線(xiàn)的狀態(tài)、燃燒時(shí)間的長(zhǎng)短。過(guò)低或過(guò)高的擊穿電壓代表著可能是點(diǎn)火不良或造成點(diǎn)火能量不足；燃燒線(xiàn)上出現(xiàn)的雜波，特別是在加速過(guò)程中出現(xiàn)的連續(xù)跳動(dòng)的火花線(xiàn)，代表缸內(nèi)燃燒的不正常狀態(tài)，如出現(xiàn)較高的火花線(xiàn)波動(dòng)，則可能是火花塞電極間出現(xiàn)了火花熄滅然后再次點(diǎn)燃的情況；最后，要測(cè)量燃燒時(shí)間的長(zhǎng)短，正常的范圍是在0.75～2.00ms之間，最佳的燃燒時(shí)間值應(yīng)在1.50ms左右，偏離這一值時(shí)，就已經(jīng)存在不正常的燃燒了。如果擊穿電壓值和燃燒電壓值正常，出現(xiàn)燃燒時(shí)間過(guò)短的情況就可以斷定是點(diǎn)火線(xiàn)圈性能不良，這當(dāng)然會(huì)導(dǎo)致混合汽燃燒不完全。

6.噴油嘴堵塞的故障波形分析

混合汽稀是導(dǎo)致?lián)舸╇妷荷?、燃燒時(shí)間縮短的原因?；旌掀^(guò)稀會(huì)導(dǎo)致火花線(xiàn)向上傾斜。通常，汽缸內(nèi)混合汽越稀，燃燒電壓會(huì)逐漸增加，火花線(xiàn)末端就越陡(圖14)。同時(shí)，由于點(diǎn)火線(xiàn)圈能量的消耗導(dǎo)致燃燒時(shí)間的減少。與此相反的是當(dāng)噴油器出現(xiàn)滴漏的情況時(shí)，會(huì)出現(xiàn)擊穿電壓降低、燃燒電壓低、燃燒時(shí)間延長(zhǎng)的故障波形。

利用示波器的次級(jí)點(diǎn)火波形的檢查，特別是對(duì)火花線(xiàn)的形狀進(jìn)行觀(guān)測(cè)，是判斷噴油器狀態(tài)是否正常的有效手段。當(dāng)然，結(jié)合數(shù)據(jù)流中的長(zhǎng)效燃油噴射修正值和短效燃油噴射修正值的數(shù)值增長(zhǎng)情況可以作出更加準(zhǔn)確的判斷。

7.發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵線(xiàn)不良時(shí)的故障波形分析

圖15為桑塔納3000發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵線(xiàn)銹蝕造成的次級(jí)點(diǎn)火波形異常的波形圖。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)搭鐵不良的故障時(shí)，除了發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)會(huì)由于搭鐵不良造成一系列故障外，對(duì)于次級(jí)點(diǎn)火系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，同樣也會(huì)造成一定的影響，使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)怠速抖動(dòng)、加速不良等故障現(xiàn)象。

在圖15中可以看到存在大量的雜波。在功率晶體管閉合時(shí)、功率晶體管斷開(kāi)產(chǎn)生次級(jí)高壓后的燃燒線(xiàn)上存在大量的干擾雜波。對(duì)初級(jí)點(diǎn)火信號(hào)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)初級(jí)點(diǎn)火信號(hào)的基礎(chǔ)電壓接近2V，最后，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè)的搭鐵線(xiàn)由于涉水銹蝕，導(dǎo)致搭鐵不良，由于初級(jí)線(xiàn)圈的搭鐵不良，導(dǎo)致觸點(diǎn)閉合時(shí)雜波較多。同時(shí)，在火花放電時(shí)，對(duì)地出現(xiàn)放電不良的問(wèn)題，使得次級(jí)點(diǎn)火的能量無(wú)法有效發(fā)揮，多余能量在燃燒線(xiàn)后一段時(shí)間還有振蕩波形出現(xiàn)。對(duì)于此種故障，如果沒(méi)有示波器的協(xié)助分析，極有可能會(huì)由于排放的尾氣不良，而被錯(cuò)認(rèn)為是空氣流量傳感器計(jì)量失準(zhǔn)或點(diǎn)火線(xiàn)圈不良的故障。

8.點(diǎn)火過(guò)早導(dǎo)致的擊穿電壓過(guò)低

一輛寶來(lái)1.6L(發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)BWG)轎車(chē)，出現(xiàn)動(dòng)力不足故障，檢查次級(jí)點(diǎn)火波形(圖16)，擊穿電壓過(guò)低，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)甚至出現(xiàn)擊穿電壓低于4kV的情況。同時(shí)，各缸的燃燒時(shí)間均較短。經(jīng)測(cè)量汽缸壓力正常，檢查排氣背壓正常。根據(jù)出現(xiàn)的P0341故障碼(G40凸輪軸傳感器信號(hào)錯(cuò)誤)，判斷是配氣正時(shí)不良。經(jīng)查，皮帶跳了兩個(gè)齒。因此出現(xiàn)了點(diǎn)火時(shí)刻過(guò)早的故障，由于汽缸壓力較低，導(dǎo)致火花通過(guò)電極間隙的難度降低，導(dǎo)致次級(jí)擊穿電壓過(guò)低。

凸輪軸皮帶輪提前了兩個(gè)齒，造成曲軸角度誤差30°左右。這導(dǎo)致了電腦錯(cuò)誤的提前了30°進(jìn)行點(diǎn)火控制。由于此時(shí)的汽缸壓力較低，所以次級(jí)擊穿電壓較低。

9.點(diǎn)火過(guò)遲導(dǎo)致的擊穿電壓過(guò)高

現(xiàn)代雅紳特發(fā)動(dòng)機(jī)冷車(chē)偶爾抖動(dòng)、動(dòng)力不足。檢查次級(jí)點(diǎn)火波形(圖17)，出現(xiàn)了擊穿電壓過(guò)高的情況。檢查火花塞有不同程度的積炭，更換火花塞后情況未好轉(zhuǎn)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)存在的P0340故障碼，判斷是配氣正時(shí)錯(cuò)誤，經(jīng)查，正時(shí)皮帶向延遲方向錯(cuò)了一個(gè)齒。因此，出現(xiàn)了點(diǎn)火過(guò)晚的故障，由于汽缸壓力過(guò)高，導(dǎo)致火花通過(guò)電極間隙的難度升高，導(dǎo)致次級(jí)擊穿電壓升高。

凸輪軸向延遲方向錯(cuò)了一個(gè)齒凸輪軸皮帶輪40齒，造成曲軸角度誤差18°，這導(dǎo)致了電腦錯(cuò)誤的延遲18°進(jìn)行點(diǎn)火控制。由于此時(shí)的汽缸壓力升高，所以擊穿電壓過(guò)高。

四、總結(jié)

最后，再來(lái)綜述一下?lián)舸╇妷?、燃燒電壓以及燃燒時(shí)間之間的關(guān)系，這些都是非常重要的，在對(duì)次級(jí)點(diǎn)火波形進(jìn)行分析時(shí)，我們應(yīng)時(shí)刻把握這些原則。

燃燒線(xiàn)具有長(zhǎng)度和斜度，并和擊穿電壓一起提供關(guān)于點(diǎn)火性能的信息。燃燒線(xiàn)的斜度表明點(diǎn)火后維持火花塞處的火花所需要的電壓大小，燃燒線(xiàn)的斜度越陡，則克服次級(jí)電路電阻所需要的電壓越大。燃燒線(xiàn)的長(zhǎng)度是用來(lái)衡量火花保持在火花塞的電極間的時(shí)間長(zhǎng)度。點(diǎn)火線(xiàn)圈能量消耗的物理性質(zhì)使得三個(gè)衡量指標(biāo)——擊穿電壓、燃燒電壓、燃燒時(shí)間之間形成一定比例關(guān)系，比如火花塞間隙過(guò)大、次級(jí)電路斷路、火花塞間隙小、火花塞或者高壓線(xiàn)短路(表1)。如果火花塞間隙過(guò)大，點(diǎn)火線(xiàn)的位置會(huì)很高，這表明需要更高的電壓才能觸發(fā)火花塞產(chǎn)生火花。因?yàn)殡娐分性黾痈唠娮韬?，維持火花塞處的火花就需要更高的電壓，這將導(dǎo)致火花線(xiàn)的斜度更陡或燃燒電壓更高。最后，點(diǎn)火線(xiàn)圈的電能過(guò)多消耗會(huì)減少火花在火花塞電極間持續(xù)的時(shí)間，導(dǎo)致更短的火花持續(xù)時(shí)間?？傊绻c(diǎn)火擊穿電壓比正常需要的電壓高，則燃燒時(shí)間將縮短。如果點(diǎn)火擊穿電壓比正常需要的電壓低，則燃燒時(shí)間將增加。

表1 次級(jí)點(diǎn)火波形常規(guī)檢測(cè)數(shù)值

影響和確定所需點(diǎn)火擊穿電壓的因素是重要的，汽缸內(nèi)部和外部的阻力是兩個(gè)基本的影響因素。內(nèi)部阻力因素是指汽缸內(nèi)部所有會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火電壓升高或降低的因素，包括汽缸壓縮壓力情況、混合汽濃度以及溫度。壓縮比越大，則汽缸的壓力越大，這就將增加阻力，因而需要更高的點(diǎn)火電壓。在稀薄混合汽的碳?xì)浠衔锓肿又g有更多的氧分子，多出來(lái)的氧分子不及碳?xì)浠衔镆讓?dǎo)電，所以將需要更高的電壓來(lái)觸發(fā)火花和維持火花，甚至點(diǎn)火時(shí)刻以及燃燒室溫度都將影響所需的點(diǎn)火電壓。過(guò)遲的點(diǎn)火時(shí)刻會(huì)導(dǎo)致缸內(nèi)壓力升高，使得擊穿電壓急劇上升，反之，過(guò)早的點(diǎn)火時(shí)刻會(huì)導(dǎo)致缸內(nèi)壓力降低，使擊穿電壓急劇下降。

外部阻力因素是指汽缸外部的所有因素，通常包括次級(jí)點(diǎn)火系統(tǒng)部件，比如火花塞、高壓線(xiàn)、分電器蓋、分火頭、中央高壓線(xiàn)以及點(diǎn)火線(xiàn)圈?；鸹ㄈg隙大和火花塞導(dǎo)線(xiàn)損壞都將使所需的點(diǎn)火擊穿電壓成比例增加。對(duì)裝有分電器蓋和分火頭的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，分電器蓋和分火頭之間的間隙不當(dāng)也會(huì)有同樣的影響。值得注意的是，確定點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)生的故障是對(duì)針對(duì)所有汽缸的公共故障還是只影響一個(gè)或幾個(gè)汽缸的非公共故障是很有必要的，如果只有一個(gè)或幾個(gè)汽缸的點(diǎn)火線(xiàn)不正常，則故障僅僅與之有關(guān)。

識(shí)別與點(diǎn)火相關(guān)的故障是相對(duì)比較容易的，識(shí)別出故障是公共故障還是只與某個(gè)汽缸有關(guān)以后繼續(xù)進(jìn)行下一步測(cè)試。如果某個(gè)缸的點(diǎn)火線(xiàn)和燃燒時(shí)間不同于其他缸，那么故障最有可能發(fā)生在火花塞、高壓分線(xiàn)或分電器蓋處，也可能是汽缸內(nèi)的混合汽或缸內(nèi)機(jī)械部分發(fā)生故障。

由此可見(jiàn)，示波器在電子點(diǎn)火系統(tǒng)檢測(cè)中起著極其重要的作用，特別是對(duì)于采用直接點(diǎn)火的車(chē)輛來(lái)講，常規(guī)的檢測(cè)方法已經(jīng)無(wú)法完成，只有使用示波器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。示波器除了在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的檢測(cè)中發(fā)揮著重要的作用外，在車(chē)輛的各個(gè)控制系統(tǒng)的檢查中也起著重要的作用，特別是在采用多路通訊系統(tǒng)的車(chē)輛上使用示波器就能比較方便快捷的找到故障部位，否則，就要付出更多代價(jià)，而且還不一定會(huì)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。所以在現(xiàn)代車(chē)輛的維修中，示波器已成為不可或缺的重要檢測(cè)儀器。(全文完)