(第二章项目一)功率和点火系统

第二章发动机综合技术状况检测概述项目一发动机功率的检测项目二汽油车点火系统检测一、概述发动机是汽车中最重要的部件之一。发动机不仅结构复杂，而且运行时内部零部件要在高温、高压的苛刻条件下工作，加上转速和负荷经常变化，所以发动机的故障率比较高，常因故障而导致其性能下降以至不能工作。汽油发动机燃烧室最高温度：2200-2800K燃烧室最高压力：3-5MPa发动机最高转速：6000r/min最大扭矩(Nm/rpm)：330/3250（奥迪A6）我们一般从发动机的动力性、经济性和机械磨损等几方面来评价发动机的技术状况。具体检查项目包括：发动机的功率、燃油消耗、点火系统工作状况、气缸密封性、机油质量、发动机温度以及运行时的异响、振动等。本次重点介绍有关发动机功率检测、点火系统工作状况等问题。GB7285—2004对在用车发动机技术状况规定发动机应动力性能良好，运转平稳，怠速稳定，无异响机油压力正常，功率不允许小于标明的75%；发动机应有良好的启动性能，汽车（三轮汽车和装用单缸柴油机的低速货车除外）发动机应能由驾驶员在座位上启动；柴油机停机装置必须灵活有效；发动机点火、燃料供给、润滑、冷却和排气等系统的机件应齐全，性能良好。第二章发动机综合技术状况检测一、概述二、发动机功率的检测三、汽油车点火系统检测二、发动机功率的检测1、概述我们一般所说发动机的额定功率，就是指发动机携带必要的部件运转时所发出的最大功率；发动机在使用一段时间后，所能够输出的最大功率会比刚出厂时要小，其动力性能逐渐变差。因此，测量发动机最大功率的下降程度，可以作为衡量发动机使用前后或维修前后技术状况变化的一个重要指标；测量发动机功率的试验通常也叫测功试验：有稳态测功和动态测功两种。1）稳态测功（有负荷测功）简介：是指在发动机节气门开度一定、转速一定和其他参数不变的稳定状况下，通过给发动机加一定的模拟负载，来测量发动机的转速、扭矩和功率的方法。这种方法测试结果准确，但需要在专门的试验台架上进行，所以也比较费时费力。通常在发动机设计制造企业、高等院校和科研部门进行性能试验使用。Pe=Te·n/9550电涡流测功机水力测功机发动机台架试验需要将发动机从整车上拆下来2）动态测功（亦称无负荷测功或无外载测功）：是指发动机在不带负荷的情况下，突然开大节气门，使发动机克服惯性和摩擦阻力而加速运转，通过测量发动机的加速性能来测量所发出瞬时功率的方法。这种方法操作简单，不需将发动机从车上拆下来，所用的仪器设备也比较轻便，不过测量精度不高。交通管理部门和维修厂家较多使用这种方法。在用车发动机功率检测无需拆下发动机动态测功基本原理将发动机自身的以及所带的所有运动部件等效地看作是一个绕曲轴中心转动的简单回转体。当发动机在低速情况下突然加大油门时，它所发出的扭矩除了克服各种机械阻力外，其有效扭矩将使发动机加速运转。通过测量发动机的角加速度，或者测量从低速到高速所用的时间，就可以计算出发动机所发出的功率。1）通过测量速度和加速度计算发动机的瞬时功率功率计算公式如下：Pe：发动机在加速过程中所发出的瞬时功率；J：发动机转动系统的当量转动惯量；n：发动机转速；dn/dt：发动机转速变化率；例如，要测量右图升速曲线中A点的瞬时功率，只要知道A点瞬时速度n1和该点速度的变化率(曲线的斜率)即可。dtdnJnPe3210)602(2、无外载测功原理2）通过测量加速时间来计算发动机的平均功率在实际工作中，通常不是测量某一转速下的瞬时功率，而往往是测量加速过程中某段时间内的平均功率。如右图所示，我们要计算转速从n1到n2的平均功率。由上式可知，发动机发出的平均功率Pav与从n1到n2所需时间成反比。实际测量时n1和n2是给定的，所以只要测量时间ΔΤ，就可以算出平均功率。TnnJPav21223210)602(这种试验方法在准确度要求不高的情况下，例如作为同一台发动机维修调整前后的质量判断，或一般的车况分析，常常是十分有效的方法。测量方法一种是将电磁感应式传感器装在离合器壳体上的一个特制的加工孔内，与飞轮齿圈的齿顶保持一定距离，飞轮旋转，传感器产生脉冲信号。另一种是利用天线收取发动机运转时的点火脉冲信号，而与发动机没有任何有线连接。设备简介专用表：QFL-2A型、QCG-2GJ型汽车无负载测功表；综合检测仪：QFC-5型、EA3000型和WFJ-1型发动机综合检测仪3、各气缸功率均衡性检测发动机所发出的功率，应该是各气缸发出功率的总和，从理论上讲，正常运行时，发动机各气缸所发出的功率应是相同的。但由于结构、供油系统以及点火系统方面的差异，各气缸实际发出的功率还是会有所不同；特别是当某气缸有故障时，这种差别就更加明显。例如，当发动机以某一转速运行时，若某气缸火花塞突然断火，该气缸就不能作功，发动机总功率就会下降。依据这种分析，我们就可以采用轮流将各缸断火的办法，来判断某缸技术状况是否完好。“单缸断火”的具体测试方法有两种：一种是测试功率的变化，另一种是测试转速的变化。1）单缸功率的检测利用前面介绍的无外载测功原理，我们可以测量某单个气缸的功率。方法是：首先测量整个发动机的总功率，然后在某缸断火条件下，再测量发动机的功率。两次测量功率之差，就应是断火气缸所发出的功率。用这样的方法，依次将各缸断火，分别测量各次断火后的功率，并得出各单缸功率。比较各单缸功率，即可判断各缸工作情况。正常时，各单缸功率应是基本相同的，单缸断火后的功率也应该是相近的，若某缸断火后，测得的功率没有变化，则可以认为这个气缸本来就未参与做功。2）单缸断火后转速的变化发动机在一定转速下运行时，若某缸突然断火，则发动机输出功率将减少，因而转速也会降低，以寻求与负载和摩擦功率新的平衡。若各缸的功率是均衡的，则当各缸轮换地断火时，转速下降的幅度应基本相同。反之，若转速下降的幅度差别很大，则说明有的气缸工作不正常。因而我们可以利用单缸断火情况下的转速下降数值，来评价各缸的工作状况。正常时转速下降的平均值与气缸数有关。一般要求转速下降的最高、最低值之差，不应大于平均值的30％。若某缸断火后，转速下降值远小于平均值，则说明该缸工作不良。当然，转速下降越小，说明该缸发出的功率也越小；若转速下降为零，证明该气缸不工作。应该指出，发动机气缸数越多，每个气缸对发动机总功率的贡献率就越低，单缸断火后转速下降值就越小，测量的误差以及判断故障的难度也就越大。第三章发动机综合技术状况检测一、概述二、发动机功率的检测三、汽油车点火系统检测三、汽油车点火系统检测我们都知道，汽油发动机工作时，不仅需要一定空燃比的混合气，还需要按一定的顺序及时为各气缸提供电火花以点燃混合气。对点火系统一般的要求是：火花要具有足够高的击穿电压；火花要有足够高的能量以保证可靠点火；点火时刻要能够适应发动机工况的变化。由于点火系统元件较多、工作条件又往往比较恶劣，使用久了，性能会下降，还可能出现故障，这些都会影响发动机的动力性和经济性，严重时还会造成发动机熄火或不能起动。因此，点火系统的故障，往往是发动机不能正常工作的重要原因之一。目前，对点火系统进行检查的方法，主要是利用仪器分析点火线圈初、次级电压波形(主要是次级电压波形)，进而判断点火系统的工作情况，以及测试点火提前角等。第一节点火系的基础知识点火系的分类：（1）传统点火系统（2）电子点火系（3）电控点火系（一）传统点火系主要包括：蓄电池、断电器、点火线圈、分电器、附件电阻、电容器和火花塞（二）电子点火系包括蓄电池、点火信号发生器、点火器、点火线圈、分电器、火花塞、点火开关等。点火信号发生器一般有磁感应式、霍尔式、光电式、电磁振荡式。（三）电控点火系（计算机控制点火系）包括传感器、电子控制单元（ECU）、点火器、点火线圈、分电器、火花塞。微机控制点火系统点火控制模块受ECU控制分类:有分电器式无分电器式:微机控制点火系统-有分电器式微机控制点火系统-无分电器(分组式)微机控制点火系统-无分电器(独立式)仪器设备发动机综合分析仪专用于测试汽车信号的示波器、示波表1.次级电压标准波形分析点火线圈完全相当于一个变压器。在初级线圈周期性通电和断电的过程中，初、次级线圈都因电流变化而感应电动势，初、次级电压随时间变化的规律是相似的。因次级电压对发动机正常工作至关重要，下面我们重点分析次级电压的波形。初级电流：6.9~7.7A次级电压：≥29kV①a点：断电器触点断开，或电子点火器输出断开，点火线圈初级突然断电，导致次级电压急剧上升。②ab段：为火花塞击穿电压。传统点火系统的击穿电压约为15～20kV，电子点火系统可达18～30kV。ab段a点③cd段：为火花塞电极间的混合气被击穿之后，维持火花放电所需电压，一般为几千伏。这段波形通常也叫“火花线”。火花线应具有一定的高度和宽度，它反映了点火能量的大小,也是保证可靠点火的重要条件。④de段：火花消失，点火线圈中剩余磁场能量在线路中维持一段衰减振荡。这段也叫第一次振荡。振荡结束后，电压降到零。⑤f点：断电器触点闭合，或电子点火器输出导通使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。需要注意的是：在a点，初级电流是急剧减小的，而在f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。⑥fg段：因初级电流接通而引起回路电压出现衰减振荡。这段称为第二次振荡。振荡消失后，电压恢复到零。⑦整个波形中，从a到f段对应于初级电流不导通、次级线圈放电阶段，对于传统点火系统，也就是断电器触点断开阶段；从f到a段对应于初级电流导通、线圈储能阶段，也是传统点火系统中断电器触点闭合阶段。第二节次级电压的故障波形分析1）单缸次级电压的故障波形分析若点火系统出现故障，次级电压的波形也会发生相应的变化。所以我们可以通过分析次级电压的波形来判断点火系统可能的故障。下面给出了较常见的一些故障波形：①断电高压产生之前出现小的多余波形，说明断电器触点接触面不平，在完全断开之前有瞬间分离现象，引起电压抖动。②火花线变短，很快熄灭，说明点火系统储能不足。可能是供电电压偏低，或初级电路导线接触不良造成的。③第二次振荡波形之前出现小的杂波，可能是由断电器触点接触面不平，在完全闭合之前有不良接触所致。④在触点闭合阶段，存在多余的小的杂波，可能是初级电路断电器触点搭铁不良，或各接点接触不良，引起了小的电压波动。⑤第二次振荡波形存在严重的杂波，这一般是由于断电器触点臂弹簧弹力太弱，使触点闭合瞬间引起弹跳所致。⑥击穿电压过高，且火花线较为陡峭，这可能是火花塞间隙太大，或次级电路开路等所引起。火花间隙越大，所需击穿电压越高，而且往往没有良好的放电过程。⑦击穿电压和火花线都太低，且火花线变长，这可能是火花塞间隙太小或积炭较严重。在这种情况下，击穿电压就会很低，而火花放电时间则较长。⑧火花线中出现干扰“毛刺”，可能是分电器盖或分火头松动。这样，在发动机高速运转时，因分电器的振动会使火花塞上的电压不稳定而出现抖动。⑨完全没有高压击穿和火花线波形，说明火花塞未被击穿，也就没有火花放电过程。产生的原因可能是次级高压线接触不良或断路，或者火花塞间隙过大。⑩第一次振荡次数明显减少，可能的原因是断电器触点并联的电容器漏电、电容器容量不够或初级线路接触不良，导致线路上电阻增大、耗能增加，火花熄灭后剩余能量小，振荡衰减加快。⑾整个次级电压波形上下颠倒，说明点火线圈初级两端接反或将电源极性接反了。从而初级电流、以至次级电压都改变了方向。⑿与正常时相比，触点闭合阶段变短，说明断电器触点间隙过大了。实际上，次级电压波形不仅与点火系统的状况有关，还要受发动机内部工作状况(温度、压力、燃气成分等)的影响，情况较为复杂。所以在实践中还可能会遇到很多不同形状的故障波形。只要我们掌握了点火系统的基本工作原理，就不难根据故障波形作出相应的分析判断。2）不同气缸次级点火电压波形的对比分析若将不同气缸次