汽车点火波形分析

巡山小妖精
993次浏览
2021年02月20日 04:15
最佳经验
本文由作者推荐

-

2021年2月20日发(作者：昆山办证)


桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文）



汽车点火波形分析




摘



要




汽车电子化的发展，


应用之广与日俱 增，


尤其是计算机、


网络技术的发展为汽车电

< br>子化带来了根本性的变革。


因此，


当代汽车的维修不是单 纯的机械维修，


而是机械与电


子为一体的维修。


由于电子控制元件的维修比较抽象，


给汽车维修技术提出了新的挑战，


使许多维修人员望而止步，感到神秘莫测。



汽 车电控系统技术的发展


,


使现代的汽车成为了一个高科技的结晶 体


,


这就要求汽车


故障诊断技术也向高 新技术方向发展。


传统的故障诊断方式根本不能适应现代汽车故障


诊断的要求


,


尤其对电控系统故障的诊断

,


必须采用先进的检测设备


,


先进 的工作模式。




波形分析技术应用于 汽车维修业


,


可以大大提高汽车故障诊断的速度与准确性


,


利用


波形分析检测时


,


示波器可以显示出电子信号的各种参数


,

< br>利用这些参数就能够判定这个


电子信号的波形是否正常


,


然后


,


通过波形分析便可以进一步检查 出电路中传感器


,


执行


器以及电路和控 制电脑等各部分的故障


,


从而进行修理。




本文叙述了汽车点火系统波形连接、检测、分析方法


;


并结合波形图形象深刻的分


析汽车故障类 型、位置、原因。使学者有一目了然的深刻视觉感受


,


发掘学习 者的兴趣。




【关键词】

< p>
：


点火系统；点火波形图；波形分析；故障波形分析













桂林航天工业高等专科学校毕业设计（论文）



目



录



第


1


章




绪



论


.......................... .................................................. .................................................. ................


1



1.1


引言


........... .................................................. .................................................. ...................................


1



1.2


点火系统概述


..................... .................................................. .................................................. ........


1



第


2


章




点火系统检测连接及点火波形种类、特点


.


.................................... ............................................


3



2.1


点火系统检测连接方法


... .................................................. .................................................. ...........


3



2.2


点火波形种类


....... .................................................. .................................................. .......................


4



2.3


次级点火波形的特点


.... .................................................. .................................................. ..............


5



第


3


章




点火波形分析


......... .................................................. .................................................. ...................


7



3.1


点火波形分析方法


..... .................................................. .................................................. .................


7



3.2


各类点火系波形


...... .................................................. .................................................. ....................


8



3.2.1


触点式点火系波形


... .................................................. .................................................. ........


8



3.2.2


无触点点火系波形


... .................................................. .................................................. ........


9



3.2.3


无分电器点火系统波形


................. .................................................. ...................................


9



3.3


次 级点火波形可查明的故障


............................ .................................................. .............................


9



3.4


分 析次级点火波形的要点


(


五常看


) . .................................................. ...........................................10

< p>


3.5


点火系统的加载调试


.... .................................................. .................................................. ............12



第


4


章




故障波形分析


......... .................................................. .................................................. .................13



4.1


典型故障波形分析


..... .................................................. .................................................. ...............13



4.1.1


初级电压分析


..... .................................................. .................................................. ............14



4.1.2


次级电压波形分析


... .................................................. .................................................. ......15



4.2


次级点火故障波形分析


... .................................................. .................................................. .........16



4.3


点火波形分析举例


..... .................................................. .................................................. ...............


1


7



结



论


.. .................................................. .................................................. .................................................. ....


2


0



参考文献


....................... .................................................. .................................................. ...........................21



致



谢


.. .................................................. .................................................. .................................................. ....22











2


第


1


章




绪



论




第


1


章



绪



论



1.1


引言



汽车自


1886


年诞生以来，发展及其快速，已成为集机、电、 液、气于一体。并能


及时、


广泛地采用世界最先进技术的交通工 具。


特别是电子技术、


微机技术等先进的技

术在汽车上应用，使汽车的动力性、经济性、排放净化性、安全性、操纵稳定性、行使


平顺性、舒适性、通过性和可靠性等使用性能愈来愈完善，使得寿命愈来愈高。



随着汽车电子信息技术的迅速发展


,


汽车上 装用的电子设备越来越多


,


这就对今天的


汽车故障诊断提出了新的挑战。如何快速、准确地诊断出汽车电子控制系统的故障


,< /p>


是


现代许多汽车维修人员面临的一个难题。



汽车故障也会因发动机的使用时间过长、


使用幅度过大、< /p>


使用标准不良等问题而出


现。而点火系是汽油机的一个重要组成部 分


,


其工作状态直接影响发动机的性能


,


对点


火系进行检测与故障诊断对保持发动机良好的工作性能有重要意义。



汽车示波器的诞生为汽车维修人员快速判断汽车电子设备故障提供了有力的工 具，


电子设备的测试设定变得非常简单，


无需任何设定和调整就 可以直接观察电子元件的信


号波形。


汽车示波器是检查点火系的 有力工具


,


它通过显示点火波形能确定发动机机械

< p>
系统、


燃油供给系统及点火系统的故障部件。


同时 ，


波形分析技术也大大提高汽车故障


诊断的速度与准确性。



1.2


点火系统概述



点火系统发展：



1

< br>、


1886


年，磁电机点火系统；



2


、


1908

年，蓄电池点火系统（传统）；



3


、


60


年代，有触点电子点火系统（过渡产品）；

< p>


4


、


70


年代，无触点电子点火系统（


IC


控制）；



5


、


80

< p>
年代，微机控制电子点火系统（


ECU


控制）；< /p>



传统点火系统又称触点式点火系统，主要由点火线圈、分电器、 火花塞、高压线和


分缸线等组成；在传统点火系统中，电源给的


6V


或


12V


的低压直流电，经断电器 和点



1


毕业设计（论文）



火线圈转变为高压 电，


在经配电器分送到各缸火花塞，


在火花塞的电极间产生火花 ，


点


燃混合气，使发动机工作。



点火系统的基本功用是在发动机各种工况和使用条件下，


在气缸内适 时、


准确、


可


靠地产生电火花，以点燃 可燃混合气，使发动机作功。



在汽油机各系统中点火系对发动 机性能影响最大，


统计数值表明有将近一半的故障


是因为电器系 统工作不良而引起的，因此，发动机性能检测往往从点火系统开始。




首先，


使用先进电子技术的当属点火 系统。


形式结构和工作原理更新最快的非点火


系统莫属。


现用点火系统大体分为以下几类；


它们在检测时的接线有所不同，


必须区别


对待：




（


1


）由电磁、红外或霍尔元器件构成 的非接触式断电器组成的点火系统称为无触


点点火器，其放大电路又分为晶体管电路和电 容放电电路两种。




（


2


）


ECU


（


Electronic Control Unit


）控制的点火系，


ECU


中的微处理器根据曲轴


转角传感器的信 号确定点火时刻，因而它没有断电器，只有分电器，根据


ECU


送来的


信号直接控制点火线圈初级电路的通断。




（


3


）无分 电器点火系统（


Distributor-Less Ignite

）是当前最先进的点火系统，曲轴


传感器送来的不仅有点火时刻信号，


而且还有气缸识别信号，


从而使点火系统能向指定


的 气缸在指定的时刻送去点火信号，


这就要求每缸配有独立的点火线圈，

< br>但如果是六缸


机则


1


，


6


缸、


2


，

< p>
5


缸和


3


，


4


缸分别共用一个点火线圈，即共有三个点火线圈，显然

每一个点火线圈点火时，总有一个缸是空点火，检测时应注意到这一点。




无触点点火系统能使用低阻抗电感线圈，

从而大幅度提高初级电流，


使次级电压高


达


30kv


以上，增强点火能量以提高点燃稀混合气的能力，在改善燃油经济性的 同时也


降低排气污染。


无分电器点火系统完全是电子器件无机械 运动部件，


彻底解决了凸轮和


轴承磨损以及点接触烧蚀间隙失调 而引起的一系列故障。













2


第


2


章




点火系统检测连接及点火波形种类、特点



第


2


章



点火系统检测连接及点火波形种类、特点



2.1


点火系统检测连接方法



检测点火系首先将信号提取系统连接到发动机线路上。


图


2-1


是机械点火系和晶体


管点火系信号提取接头的 连接方法；


图


2-2


是电容放电式点火 系统的信号提取接头连接


方法。




图


2-1


机械点火系和晶体管点火系信号提取接头的连接方法





图


2-2


电容放电式点火系统的信号提取接头连接方法




无分电器点火系统是将高压通过独立式点火线圈连接送向火花 塞，


当高压感应夹难



3


毕业设计（论文）



以找到可夹持的位 置时，


可用一种专用感应夹具夹持于独立式点火线圈上以感应出高压

信号，如图


2-3


所示。





图


2-3


独立式点火线圈上夹持式感应器



2.2


点火波形种类




当气缸点火波形采集完成后，


检测分 析仪采集系统计算机软件将捕捉的点火波形进


行不同类别的排列与组合，


以多缸平列波、


多缸并列波、


多缸重叠波和单缸选缸波 四种


排列形式分别显示点火波形，


以便于检测人员从不同排列形 式波形中观测、


分析、


判断


点火系技术 状况。以供检测人员快捷而准确的判断故障的成因。




（一）平列波



按点火次序将各缸点火波形首


尾相连排成一字开来，称为平列波，

< br>图


2-4


所示为一四缸发动机的平列波

< br>形，其作用主要用以分析次级电压的


故障，各缸次级击穿电压是否均衡，


火花电压是否均衡，火花电压是否有


差异在平列波图上一目了然。





图

< p>
2-4


标准四缸次级电压的平列波形



（二）并列波



如将各缸的点火波形始点对齐而由上至下按点火次序排列而形成的波形，如图


2-5


所示为一个四缸发动机的初级电压并列波形。


这一波形图可以看 到各缸的全貌，


分析各


缸闭合角和开起角以及各缸火花塞的工作 状态十分方便，如使用


TDC


传感器或频闪灯

< br>



4


第


2


章




点火系统检测连接及点火波形种类、特点



将上止点信号标于一缸电压波形上则可以检测到点火提前角。




（三）重叠波




将各缸的点火波形起始点对齐，全部重叠在一个水平位置上称 为重叠波，如图


2-6


所示。


如果触点 式点火系统的分电器凸轮磨损不均匀或凸轮轴磨损严重将会造成波形重


叠不良，一般重叠 角不能超过周期的


5%


。





图


2-5


标准四缸次级电压的并列波形



图< /p>


2-6


次级电压重叠波




（四）单缸点火波形





图


2-7


单缸点火波形



2.3


次级点火波形的特点



在发动机点火系中


,


点火线圈的初级和次级绕组均有充电和放电的过程


,


这两个过


程是用汽车示波器以感应方式监测点火过程的基础。

< p>
所有点火系统


,


无论是传统触点点


火系


,


还是磁感应电子点火系和霍尔效应电子点火系


,


均可在示波器上观察点火过程的


曲线变化状态。



发动机停止工作时


,


点火波形在示波器上是一条水平直线


,


该直线定义为零线。当


发动机工作时


,


点火波形呈现在零线上下变化的状态。对于某种完好的点火系统存在该



5


毕业设计（论文）



系统点火曲线形态的相对标准波形。


根据实际监测到的点火波形与标准波形比 较找出差


异


,


即可高效地查出故障源。



测试时


,


发动机处于正常工作温度


,


在不同负荷及转速下检测点火系性能。如下图


2-8


表示


CA 488Q


发动机点火系单缸和多缸并列次级点火波形。




图


2-8


CA 488Q


发动机点火系次级点火波形



(a)


单缸



(b)


多缸




其中 ，


初级电压波形和次级电压波形极为相似


,


但在进行点火系故障诊断时


,


大都


检测次级波形


,


只在判断点火线圈工作质量时才检测初级波形。



（一）单缸标准次级点火波形分成三个部分（图


2-8.a

< br>）：点火部分、中间部分、


闭合部分。



点火部分：点火部分有一条点火线和一条火花线，点火线是一条垂直的直线


,


它代


表克服火花塞间隙所需的电压；


火 花线则是一条近似水平的线，


而微观上为锯齿状曲线


,


代表维持电流通过火花塞所需的电压。



中间部分：


中间部分显示点火线圈中剩余的能量，


它会通过初 级和次级的来回振荡


来耗散剩余的能量。这时白金触点开启或晶体管断路。



闭合部分：


闭合部分代表线圈的通电状态，


这段时间是白金触点接合或晶体管导通


的时间。



（二）


多缸并列标准波形：


各缸波 形的状态、


电压峰值、


频率、


脉冲宽度 等都一致，


且波形测试数据在标准数据范围内。传统点火系统电压约为

< br>10kv


，电子系统应该更高。


点火线应相等，且极易比 较：如果有短线表示引线电阻低；长线表示引线电阻高。





6


第


3


章




点火波形分析




第


3


章



点火波形分析



3.1


点火波形分析方法


< p>
在点火系的故障中，主要的故障有无火、缺火、乱火、火弱及点火正时失准等。这

< br>些故障将会造成发动机不能起动或工作不正常。


点火系故障部位可分为低压线路和 高压


线路两部分。



点火波形是汽油机 在点火过程中，分缸高压线上的电压随时间的变化规律。



如果 实测的点火波形与标准波形出现明显差异，


说明点火系统


（或供 油系统）


有故


障。因此，分析点火波形方法有：



确认幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度，在各缸的点火波形上是否一 致。


特别是在急加速或高负荷时。



各 缸的点火峰值电压高度应该相对一致，


基本相等，


任何峰值电压 高度与实际的偏


差都意味着可能存在故障。


在急加速或高负荷条 件下由于气缸压力的增加，


所有缸的点


火峰值电压高度都应该增 加。



如果有一个气缸的点火波形峰值电压明显比其他缸高出许 多，


则表明该缸的点火次


级电路中电阻过大。

< br>这可能是点火高压线可能开路或电阻太大。


反之，


如果有 一个缸的


点火波形峰值电压比较低，


则可能是点火高压线短路或 火花塞间隙过小、


火花塞受污损


或破裂。



如果检查发动机带负荷的情况下点火的断火情况，


当急加速 时所有气缸的击穿电压


应该均匀地提高，如果某个气缸的击穿电压升高过大，则说明该气 缸有问题。



在有负荷或急加速时点火不良，

< br>并且同时还出现所有气缸的点火峰值电压都低的情


况，这就可能意味着点火线圈的 性能变差了。









7


毕业设计（论文）



3.2


各类点火系波形



3.2.1


触点式点火系波形



在发动机综合性能分析仪的操作


面板上按菜单选择和确认按钮，


使采控


系统进入波形显示状态，


选择当时即 可


得到点火波形如图


3-1


所示


（具体的操


作步骤需按所用仪器的使用说明书进


行）


。


图示为触点式点火系统的正常点


火波形，


上面为次级波，


下面为初级波。



图中


A


为触点开启段；


B


为触点


闭合段，为 点火线圈充磁区。





图


3-1


触点式点火系统的正常点火波形

< p>


（


1


）触点开启点： 点火线圈一次回路切断，次级电压被感应剧烈上升；




（


2


）点火电压：次级线圈电压克服高压线阻 尼、断电器间隙和火花塞间隙而释放


充磁能量，


1~2


段为击穿电压；




（


3


）火花电压：为电容放电电压；




（


4


）点火 电压脉冲：为充电、放电段；




（< /p>


5


）火花线：电感放电过程，即点火线圈的互感电压能维持二次回 路导通；




（


6


）触点闭合：电流流入初级线圈，因次级线圈的互感而产生震荡。

< br>



a.


在火花持续期内因磁感 应而在初级线路上电压震荡；




b.


火花期后，剩余磁场能量产生的衰减震荡；




c.


初级线圈的闭锁段。




从这一波形图上我们可以清晰地看到断电器闭合角、


开启以及击穿电压和火花电压


的幅值，


并可以测 试到火花延迟期和两次震荡过程。


对于无故障点火系统，


触点闭 合角


为全周期的


45%


～


50%


（四缸机）或


63%


～


70%


（六缸机），八缸机约为


64 %


～


71%


，


击穿电压超过


15kv


，火花电压


9k v


左右，火花时间大于


0.8s


。当这 些数值或波形异常


时，就意味着故障的出现或系统需要调整。






8


第


3


章




点火波形分析



3.2.2


无触点点火系波形



图


3-2


所示为无触点的电子点火系统的正 常点火波形，与有触点者相比，因其初级


电路的通断不是机械触点的合与开，

< p>
而是晶体管的导通持续期内初级电压没有明显的震


荡，

而充磁过程中因限流作用电压有所提高，


这一变动因点火圈的感应引起次级电压线< /p>


相应的波动


（图中点


2

< br>所示）


，


这是无触点点火波形的正常现象，


检测时需注意这一点。



3.2.3


无分电器点火系统波形



无分电器点火 系统中两缸共用一分点火线圈将会发生一个缸在循环中点火两次，


一

次在压缩过程末期


[


图


3-3


中（


a


）所示


]< /p>


，是有效点火，该工况下因气缸的充量为新鲜可


燃混合气的电离程 度低，因此击穿电压和火花电压较高；另一次是在排气过程末期


[


图


3-3


中（


b

）所示


]


，是无效点火，该工况下因气缸为燃烧废气，电离 程度较高，因为击


穿电压及火花电压较低，检测时加以区分。





图


3-2


无触点式点火系统的正常点火波形




图


3-3


无分电器式点火系统的两次点 火过程



3.3


次级点火波形可查明的故障



（一）单缸次级点火波形能查明的故障如下：



①



检测单缸的点火闭合角；



②



确定单缸点火线圈的充电时间；



③



判断次级高压电路的性能；



④



判断电容性能；



⑤



查明某缸失火的火花塞；



⑥



查出短路或开路的火花塞、高压线；




9


毕业设计（论文）



⑦



查出点火不良、受污染的火花塞。



（二）多缸并列次级点火波形可查明故障如下：



①



诊断出分电盘的漏电；



②



诊断出分火头的漏电情况；



③



诊断出各缸高压线的漏电情况；



④



诊断出火花塞的漏电情况。



3.4< /p>


分析次级点火波形的要点


(


五常看


)


一


.


看闭合部分


(


如图


3-4):

观察点火线圈在开始充电是是否保持相对一致的波形的


下降沿。下降沿一致


,


表明各缸闭合角一致


,


点火正时正确。




图


3-4


闭合部分



图


3-5


点火线部分

< br>



二


.


看点火线


(


如图


3-5):


观察各缸点火


(


也称跳火


)


电压高度


(


电压峰值


)


是否一致


,


是否


符合该车的技术参数


,


点火线的中、后段是否有 杂讯。怠速时


,


次级点火电压通常为


1 0


～


15kv


。点火电压太高


,


表明在次级线路中存在着高电阻


,

< p>
例如火花塞、高压线开路或损坏


,


火花塞空气间隙 过大。点火电压太低


,


表明点火次级电路电阻低于正常值


,


例如火花塞污


蚀或破损

,


火花塞、高压线漏电等。点火线的中段或后段线条特别粗


,


称杂讯。如果点火


中段或后段有杂讯


,


表明可能喷油嘴或进气阀上积炭严重。


三


.


看火花线


(

< br>如图


3-6):


看点火部分的火花线是否近似水平


,


火花线的起点是否和燃


烧电压一致、稳定< /p>


,


火花线上是否有杂波。火花线近似水平


,


火花线的起点和燃烧电压一


致且稳定


,


表明各缸的空燃比一致


,


火花塞是正 常的。


如果混合比太稀


,


燃烧电压就比 正常


低一些。如果火花塞有污蚀或积炭


,


火花塞的起点就会上下跳动


,


火花线明显会倾斜。火



0


1

-


-


-


-


-


-


-


-