点火波形详解

二、点火系统的波形检测1.次级点火波形的分析发动机的点火线圈是由两部分的线圈组成：低压部分的初级线圈和高压部分的次级线圈。当初级线圈的电流被截断时，初级线圈会产生200V～300V的电压，而在次级线圈上将产生高达15kV～20kV的电压，所以，两者的波形有所不同。次级点火电压标准波形•a点：断电器的触点断开或电子点火器晶体管没导通，点火线圈初级突然断电，使次级电压急剧上升。•ab段：为火花塞的击穿电压，即在断电器打开的瞬间，由于初级电流下降至零，磁通也迅速减小，于是次级产生的高压急剧上升，当次级电压还没有达到最大值时，就将火花塞的间隙击穿。所以ab也称为点火线；(5000-8000v)•bc段：当火花塞的间隙被击穿时，两电极之间要出现火花放电，同时次级电压骤然下降，bc为此时的放电电压；（电容放电阶段电压）•cd段：火花塞电极间隙被击穿后，通过电极间隙的电流迅速增加，致使两极间隙中的可燃气体粒子发生电离，引起火花放电。cd的高度表示火花放电的电压，cd的宽度表示火花放电的持续时间。cd被称为火花线；（电感放电阶段电压）•在火花间隙被击穿的同时，储存在次级电容C2（指分布电容，即点火线圈匝间、火花塞中心电极与侧电极间、高压导线与机体间等所具有的电容量总合）的能量迅速释放，故abc段被称为电容放电。其特点是放电时间极短（1μs），放电电流很大（可达几十安培），所以a，c两点基本是在同一条垂直线上。而电容放电时，伴有迅速消失的高频振荡，频率约为106Hz～107Hz。但电容放电只消耗磁场能的一部分，其余磁场能所维持的放电称为“电感放电”。其特点是放电电压低，放电电流小，持续时间长，但振荡频率仍然较高。所以整个abcd段波形称为高频振荡。•de段：当保持火花塞持续放电的能量消耗完毕，电火花消失，点火线圈和电容器中的残余能量在线路中维持一段衰减振荡。这段振荡也叫第一次振荡。•ef点：断电器触点闭合或电子点火器晶体管导通，是点火线圈初级突然闭合，初级电流开始增加，引起次级电压突然增大。值得注意的是：在a点，初级电流是急剧减小的，而在e点电流是逐渐增加的，所以这两点感应次级电压的方向相反，而且大小也不相同。•fa段：触点闭合后，因初级电流接通而引起回路电压出现衰减振荡。称为第二次振荡。逐渐变化到零。当至a点时，触点又打开，次级电路又产生点火电压。•整个波形中，从a点至e点，对应于初级电流不导通、次级线圈放电阶段，对于传统点火系为断电器触点张开阶段，即触点打开段；从e点至a点对应于初级电流导通、线圈储能阶段，也是传统点火系的触点闭合时间，即触点闭合段。打开段加上闭合段等于一个完整的点火循环。(2)分析次级点火波形的要点•1）观察efa段，即点火线圈在开始充电时，波形的下降沿是否与标准波形一致：如果一致，表明闭合角正常，点火正时准确；如果不一致，表明闭合角出现问题，即电容器，点火线圈和断电器触点出现故障。•2）观察ab段，即点火线。主要看点火线的高度是否符合该车技术参数，点火线的中后段是否有杂讯。一般汽车在怠速时，次级点火电压为10～15kV。如果点火电压过高，表明在次极线路中存在着高电阻，如火花塞，高压线开路或损坏，火花塞的电极间隙过大。如果点火电压过低表明次级线路的电阻低于正常值，如火花塞污蚀或损坏，火花塞，高压线漏电等。•3）观察cd段。即火花线是否近似水平，火花线的起点是否和火花放电电压一致和稳定，以及火花线是否有杂波。如果火花线近似水平，火花线的起点和火花放电电压一致且稳定，表明各缸的空燃比一致，火花塞是正常的。如果火花线的起点比正常火花放电电压低一些，说明混合比过稀；如果火化塞有污蚀或积炭，火花线的起点会上下跳动且火花线明显倾斜；如果火花线有过多的杂波，表明气缸点火不良，其原因为点火过早，喷油器损坏，火化塞污蚀或其他原因。•4）观察cd段的宽度，即看火花线的火花放电持续时间是否符合该车的技术参数。火花放电持续时间表明气缸内混合气的浓与稀。火花放电持续时间过长（通常超过2ms）表示混合气过浓；相反，火花放电持续时间过短（通常少于0.75ms）表示混合气过稀。•5）观察efa段的低频振荡，点火线圈振荡波最少为两个，最好多于三个，这表明点火线圈和电容器的工作正常。(3)常见单缸次级故障波形•1）次级波形在触点断开时刻即出现击穿电压之前出现一个小平台且击穿电压较低，其原因是断电器的电容漏电，使触点放电能量不足。•2）次级波形在触点闭合段的第二次振荡波小而少，其原因是点火线圈的阻抗过大将触点闭合时产生的振荡波吸收。•3）次级波形的火花线倾斜且较陡峭（下降较快），而火花线的起点（c点）也很高。其故障是分电器与该气缸之间的高压分线断路使次级电路电阻增大或火花塞的间隙过大使击穿电压过高。•4）次级波形的火花线向下倾斜且不稳定，有细小的多余波形出现，而火花线的持续电压也不正常。其故障原因是火花塞上具有较多的积炭和油污。火花塞积炭就相当于在火花塞上并联一个分路电阻，与次级电路闭合回路。当触点打开时，次级电路内产生泄漏电流，使击穿电压下降，火花塞的放电过程不稳定。•5）次级波形出现上下平移，其故障原因次级电路出现间歇性断电，导致次级波形有上下波动。•6）次级波形在触点打开段的火花线与第一次振荡界限分不清，失去火花放电过程，其故障原因是火花塞电极的间隙过大，击穿电压再高也无法击穿，而失去了火花塞的放电过程，也就是去了火花线。•7）次级波形的火花线有上下波动的现象。其故障原因是电子燃油喷射系统中的喷油嘴工作不良，喷油不均，引起气缸内混和气的混和雾化不均匀，在做功冲程的燃烧不稳定，致使火花线的持续阶段电压不稳定，火花线出现缓慢上下波动现象。•8）次级波形出现颠倒现象，其故障原因是点火线圈的初级绕组的两个接线柱接反或电源极性接反，以致于初级电流反向，而次级信号与初级信号是通过变压器耦合而得，故次级电流反向，次级信号得波形出现反置。•9）次级波形的火花线起点（c点）过低，远低于该车的技术指标值，且火花线有抖动现象出现。其故障原因是a：火花塞过热，当火花塞电极的温度低于混和气的温度时，击穿电压将会下降约30％－50％；b气门漏气，同理，气门漏气也会造成火花塞电级周围的混和气的密度变小，电极的击穿电压变低且由于在做功冲程里气门漏气造成的混和气逐渐减小，使混和气的燃烧不稳定而导致火花塞电极放电过程不稳定，火花线出现抖动。•10）次级波形的火花线出现抖动现象。可能是发动机的分电盘盖或分火头松动，使发动机在高速运转时，因分电器的振动使火花塞的放电过程中电压不稳定，火花线出现抖动现象。2.不同汽缸次级点火电压波形的对比分析•将不同汽缸次级点火电压波形按照一定的排列方式排在一起，通过观察、比较和分析，了解发动机点火系的技术状况，帮助检查人员发现并判断其故障所在。点火示波器采集到发动机点火信号后，可以多缸平列波、并列波、重叠波、单缸波形等形式显示点火波形。（1）多缸平列波从左到右按点火顺序将所有各缸点火波形首尾相连的排列形式称为多缸平列波。所示为六缸发动机的标准点火次级电压平列波。从多缸平列波，可观察到各缸次级击穿电压是否均衡，火花电压是否有差异等。•第三缸异常的平列波。图中表明，第三缸击穿电压太低。•（2）多缸并列波从下至上按点火顺序将所有气缸点火波形之首对齐并分别放置的排列形式称为并列波。图2-28为六缸发动机的标准点火次级电压并列波。这一波形既能观察到点火系所有各缸的整个波形，也可看到各缸的波形。可比较各缸的闭合角和火花持续时间。在点火系技术状况良好的情况下，各缸闭合角应占点火间隔的百分比为：4缸发动机45％—50％6缸发动机63％—70％8缸发动机64％—71％•（3）多缸重叠波将所有各缸的点火波形之首对齐并重叠在一起的排列形式称为重叠波。•该波形由于将各缸点火波形叠加，因而可评价各缸工作的一致性。各缸工作一致的重叠波就像一个单缸波形，只要其中一个缸工作不佳，其波形就会偏离重叠波。重叠波可观察到各缸波形间的重叠角及各缸对应触点闭合时刻的分散程度。要求闭合段波形的变化范围不应超过波段长度的5％，否则，说明分电器凸轮角不规则或分电器轴松旷。2.初级点火波形分析（1）标准初级点火波形•ab段：为触点打开时，初级线圈上初级电压的迅速增长，而这时次级线圈的电压也迅速增长，当次级电压达到击穿电压的时候，两电压之和就可以击穿火花塞的电极间隙。•bc段：当火花塞的电极间隙被击穿时，两电极之间要出现火花放电，使次级电压骤然下降，而由于点火线圈的初级和次级之间的变压器效应，初级电压也迅速下降。•abc段：当火花塞两电极间出现火花放电时，会伴随出现高频振荡，由于点火线圈的初级和次级之间的变压器效应，初级波形中也会出现，也就是abc段，所以abc段称为高频振荡波形。•cd段：在火花塞放电的持续时间里，初级线圈的电压变化，也反映了火花塞的火花放电持续时间。•de段：当次级火花放电完毕时，点火线圈和电容器中的残余能量要继续释放，初级电路中出现低频振荡波形。de振荡终了时为一段直线，高于基线的距离表示施加于初级电路上的触点两端的电压。而触点在e点闭合。•fa段：当触点闭合后，初级电压几乎降为零，显示如一条直线，一直延续到触点的下一次打开。（2）初级电压点火故障波形•①初级电压波形在火花后期的衰减振荡明显减少，幅值变低，一般是与触点并联的电容漏电所致。•②是电子点火系统的低压故障波形，与正常的波形比较，在充磁阶段（即ea段）的电压没有上升，其故障原因是电路的限流作用失效。当这一波形严重失常时，只能逐个检查点火线圈，点火器，点火信号发生器和凸轮位置传感器等的元件或模块。三、点火提前角的测试•从点火开始到活塞到达上止点，曲轴转过的角度叫点火提前角。调整正确的点火时刻叫“点火正时”。点火正时对发动机的性能影响很大。最佳的点火提前角并非定值，它随转速、负荷及汽油辛烷值等因素的改变而变化，在传统点火系统和一般的电子点火系统中，点火提前角随转速的变化是通过分电器中的离心提前装置控制；而随负荷的变化是由真空提前装置调节的。在无分电器计算机控制电子点火系统中，转速和负荷提前量是由计算机根据发动机转速传感器、节气门位置传感器、进气真空度、凸轮位置和水温等信号，从预先存储的数据中选取最佳的点火提前角，再向电子点火器发出指令控制点火线圈点火。1.点火正时的经验检查法起动发动机并运转到正常工作状态，进行无负荷加速试验。猛踩加速踏板时，发动机若加速不良并有爆燃声，则为点火过早；若发动机加速不良且声音发闷，甚至排气管有“突、突”声，则为点火过迟。无负荷加速试验不太准确，若要准确检查，应在底盘测功机上加上一定负荷试验或进行路试。•路试时，应选择坚硬的平坦路面，将全车运转至正常热状态后，高档位低速行驶，突然急加速，若发动机有轻微的爆燃声且随着车速的提高逐渐消失，则点火时刻正常；若爆燃强烈，且在高速下长时间不消失，则为点火时间过早；若无爆燃声但加速困难，甚至排气管有“突、突”声，则为点火时间过晚。•若点火时间过早，可将分电器壳顺着分火头旋转方向旋转调整；若点火时间过晚，可将分电器壳逆着分火头旋转的方向旋转调整结合路试反复调整直至加速正常。2.用闪光正时灯检测点火正时灯是一种频率闪光灯，可以按照给定的信号频率同步闪光。一般在发动机的旋转部件（齿轮或飞轮）上，刻有正时记号，在相邻的固定机壳上也有一个标记。当曲轴转到两个标记对齐时，第一缸活塞正好达到上止点位置。如果没有点火提前，每次活塞到达上止点时点火，触发点亮的正时灯照射有标记处，可看到两个记号对齐。如果有点火提前，正时灯点亮时第一缸活塞还未到上止点，即活动标记还未转到固定标记处，两个标记没有对齐，它们之间相对应的曲轴转角的角度差，就是点火提前角。（1）擦拭曲轴带盘或飞轮上的标记处，使标记清晰可见。（2）运转发动机至正常工作温度。（3）将正时灯的两个电源夹，红色的夹在蓄电池的正极，黑的夹在负极。（4）将正时灯的外卡式传感器卡在1缸的高压线上。同时将正时灯上的电位器的旋纽旋到“0”。（5）在发动机怠速稳定运转情况下将正时灯打开并对准飞轮或曲轴上的标记。（6）调整正时灯上电位