标签: 发动机怠速

我终于要重新研究夏尔巴人越野车了，以确定从怠速到更高的发动机转速期间，为什么闭合角会出现一个大约10°的波动。 首先需要考虑的是，由于真空或离心点火提前调节装置的存在，可能会使得分电器发生转动。 不幸的是，这辆车的真空点火提前调节装置的膜片有问题，真空室出现了泄漏，导致真空泵失效。 虽然如此，连续出现的进气歧管真空还是能克服膜片泄漏这个问题，进而让分电器旋转起来。 图1波形显示了在应用数学通道、滤波和图形处理之前的原始数据： 图1 原始数据 图2波形根据我们捕获的原始数据，绘制了真空点火提前调节装置与发动机转速、点火正时、闭合角这些相关参数的实时变化曲线。 我将WPS500X压力传感器（在D通道上）连接到了分电器真空管上，以绘制作用在真空膜片上的压力波形。发动机怠速时，我们暂时从膜片上拆下了真空管，将真空释放到大气当中。 图2 数学通道绘制波形 真空压力的变化肯定是非常显著的（即使在膜片泄漏的情况下）。 我们在A通道上使用了一个光学传感器，采集曲轴皮带轮信号。这样皮带轮每转一圈会产生一个脉冲，从而可以精确地表示发动机转速。需要注意的是，在给定一个点火正时的情况下，膜片处真空度变小时，发动机转速是下降的。 B通道显示的是一缸点火峰值电压的频率，也就是点火正时。可以留意下点火正时和发动机转速的对应关系。 在整个事件中，C通道上的闭合角保持恒定，这使我们得出一个结论， 分点器底板上的真空点火提前调节装置不会影响闭合角 。 下一步是确定在从怠速到WOT（节气门全开）的过程中，离心点火提前调节装置是否会影响闭合角。为此如图3所示，我们 使用Tx20 Torx六角套筒将分电器底板固定（真空装置失效） ，然后加速发动机从怠速到WOT。 图3 固定分电器底板 图4显示了发动机从怠速运行到WOT，然后又在分电器底板被固定的情况下回到怠速工况。 图4 闭合角变化曲线 从波形我们得出结论， 闭合角的变化与真空或离心点火提前调节装置无关 。 因此，闭合角的波动一定是分电器上某个部件造成的！ 之前我曾说过：“这个车辆运行良好，没有任何运行或正时问题，并且通过机械检查确认了轴的横向运动正常，无明显磨损”。 尽管车辆确实运转正常，但经过仔细检查发现，“无明显磨损”并不准确。 视频2中可以看到一个明显的横向运动，将断电器的触点间隙从0.381mm增加到了0.6096mm。 在视频3中可以看到，底板的“浮动”设计是如何使其与可变触头间隙这一特性相匹配的。 在视频4里，是一个新款Lucas分电器装置，也设计了一个与分电器轴类似的横向运动，可以将断电器的触点间隙从0.4064 mm调整到0.5588 mm。 对闭合角总结一下，基于分配器的设计以及从怠速到WOT期间发生的动态变化，我们使用PicoScope捕获的闭合角波动是确实存在的。因此，我们在此强调， 闭合角波动是传统点火系统的正常变化，而不是分电器轴轴承/衬套有故障或过度磨损 ，这也说明了传统点火系统不再适用于现如今车辆的原因。 关于B通道捕获气缸1的次级点火事件，我想回答一些可能会提到的问题。 我们如何计算点火正时？ 使用DeepMeasure功能，我们可以找到气缸1的每一个次级点火事件，同时还显示了每个点火事件之间的时间间隔。 在发动机处于怠速时，气缸1中每个点火事件之间的时间间隔应保持一致 。 但是， 当真空点火提前装置起作用时，时间间隔将减小 ， 这导致了点火频率升高以及点火正时提前。我们可以将旋转标尺放在曲轴正时位置上，以准确测量相对于曲轴皮带轮上的TDC标记的点火提前角。 图5 真空压力为-304mbar的点火正时 图6 无真空提前调节的点火正时 如何绘制点火事件波形？ 实际上，我们绘制了气缸1每次点火事件的波形。如果每次点火事件的时间间隔减小，则点火频率会增加，因此我们可以得出结论，点火正时有变化。 如果不是怠速工况，绘制次级点火电压的曲线会非常有挑战性。通常，次级点火波形在怠速时比较稳定，这有助于我们使用数学通道和深度测量。这是因为，如果要计算频率的话，我们需要一个清晰且精准的参考点。 图7 取2900V作为参考电压 如果要绘制峰值点火电压事件的频率波形，则不能使用0V作为参考点 。 这是因为，相邻气缸的运动和EMI（电磁干扰）会产生干扰。 为了解决这一问题，我们可以将信号的参考点提高到选定的电平以上（2900 V），因为只有气缸1的峰值点火电压才能达到此阈值。 要提高B通道的参考点，请使用数学通道freq（B-2900） 。 这适用于任何数学通道，因此零电压不再是计算信号频率的参考点了。（选择一个与您的信号相关的参考点。） 考虑到PicoScope可以检测到信号上的小偏差或毛刺，所以我之前提到绘制次级点火事件波形是很有挑战性的。图8中曲线发生偏离，出现了四个峰值也恰好证明了这点。 图8 次级点火频率波形 在这里，数学通道捕获到了次级点火电压频率的瞬时上升，从而导致曲线偏离出现波峰。请记住，这是在怠速工况下测得的，点火事件发生的频率应该是比较稳定的。

一、故障现象 一辆2016款东风悦达起亚K5车，搭载G4FJ发动机，累计行驶里程约为8.2万km。该车发动机怠速抖动严重、加速无力，同时发动机故障灯异常点亮，为此在其他维修厂更换了所有点火线圈和火花塞，故障依旧，于是将车拖至我厂检修。 二、故障诊断 接车后试车，确认故障现象与车主所述一致。用故障检测仪（KDS）检测，发动机控制模块（ECM）中存储有多个故障代码（图1）； 图1　ECM中存储的故障代码 读取发动机失火数据（图2），发现气缸1和气缸3与排放关联的失火18总计数持续存在。根据厂家技术通报升级ECM软件后试车，故障代码P0351、P0352、P0353及P0354未再出现，但故障代码P0301和P0303仍然存在，由此推断气缸1和气缸3失火。 图2　发动机失火数据 读取燃油压力数据（图3），低压燃油压力的目标值和实际值均为4.5bar（1bar=100kPa），燃油共轨压力的设定值和实际值均约为58.0bar，正常；发动机熄火后，燃油共轨压力一直上升，说明喷油器不存在泄漏，由此排除燃油供给系统存在故障的可能。 图3　燃油压力数据 测量气缸1、气缸3点火线圈的供电和搭铁，均正常；用LED试灯测量点火控制信号，LED试灯均会闪烁，说明ECM发出了点火控制信号，暂时排除点火系统存在故障的可能。用气缸压力表测量气缸压力，均约为10bar，说明气缸不存在大泄漏。 使用气缸漏气量测量仪进行气缸密封测试，向每个气缸注入4bar的气体，结果充注压力和泄漏压力均约为4bar，说明气缸也不存在小泄漏，气缸密封良好。 梳理上述诊断过程，想起在用LED试灯测试点火控制信号时，虽然试灯均会闪烁，但是试灯的亮度有所区别：测试气缸1和气缸3的点火控制信号时，试灯较暗；测试气缸2和气缸4的点火控制信号时，试灯较亮。由此怀疑气缸1和气缸3的点火控制信号不正常。 如图4所示，三极管（起到电子开关的作用）内置于独立点火线圈内部，点火线圈上的3根导线分别为电源线、搭铁线和点火控制信号线；ECM控制点火线圈内部的三极管导通，初级线圈工作，进行充磁；ECM控制三极管截止，初级线圈产生的感应电动势感应到次级线圈；次级线圈产生的高压电作用在火花塞上，火花塞上产生的电火花点燃混合气。 图4　点火线圈工作原理示意 用 pico示波器 同时测量4个气缸的点火控制信号波形（图5），发现气缸1的点火控制信号电压约为0.9V，气缸3点火控制信号几乎没有，气缸2和气缸4的点火控制信号电压均约为4.9V，由此确认气缸1和气缸3的点火控制信号异常，推断可能的原因有：点火控制线路虚接或对搭铁短路；ECM损坏。测量气缸1和气缸3的点火控制线路，均不存在虚接及对搭铁短路的情况，由此推断ECM损坏。 图5　故障车发动机怠速时4个气缸的点火控制信号波形 三、故障排除 更换ECM后试车，发动机怠速、加速均正常；再次测量4个气缸的点火控制信号波形（图6），信号电压均约为4.8V，充磁时间约为3.6ms，正常，故障排除。 图6　正常车发动机怠速时4个气缸的点火控制信号波形 四、故障总结 通过本案例可以看出，用LED试灯判断点火控制信号有时容易出现误判，而用示波器测量完整的点火控制信号波形，便能准确地判断点火控制信号是否正常。 作者： 广西普鑫泽源汽车销售服务有限公司　李康林 李康林，Tech Gear汽车诊断学院优秀学员，从事汽车维修工作10 年，现任广西普鑫泽源汽车销售服务 有限公司机电组长。