点火系统检测与波形分析

点火系统检测与波形分析2.3.4.1 点火系检测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四类；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，ECD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ECD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，但如果是六缸机则1，6缸、2，5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。

图2-29 机械点火系和晶体管点火系信号提取接头的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2-29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2-30是电容放电式点火系统的信号提取接头连接方法。

图2-30 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2-31所示。

图2-31 独立式点火线圈上夹持式感应器2.3.4.2 点火波形分析（一）触点式点火系波形作面板上按菜单选择和确认按钮（参见图2-25），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2-32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图2-32 触点式点火系统的正常点火波形正常点火波形，上面为次级波，下面上初级波。

图中A为触点开启段；B为触点闭合段，为点火线圈充磁区。

（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；（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。

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、开启教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9kv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。

（二）无触点点火系波形图2-33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，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相应的波动（图中点2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。

（三）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2-34中（a）所示]，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2-34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2-33 无触点式点火系统的正常点火波形图2-34 无分电器式点火系统的两次点火过程2.3.4.3 点火波形的各种组合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，图2-35所示为一四缸发动机的平列波形，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2-35 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2-36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）重列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2-37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2-36 标准四缸次级电压的并列波形图2-37次级电压重叠波2.3.4.4 点火系统的加载调试大多数情况下运行不正常的汽车并非因零部件损坏而引起故障，而是汽车某些系统没有达到或在使用过程中失去了正确的调整状态，其中尤以点火系统最为突出，因此在故障分析之前进行点火系统的正确调整是十分重要的。

首先利用图4-39所示的并列波，测定各缸闭合角和点火提前角是否正常，六缸发动机和断电器凸轮角为60，闭合角标准值为38~42，四缸机的凸轮角为90，闭合角为40~45，八缸机凸轮角为45，闭合角标准值为29~32。

如这一角度过大则说明机械触点间隙太小，反之当闭合角过小则说明触点间隙太大，这时必须重新调整间隙以使闭合角达到标准值。

无触点的晶体管点火系当闭合角线段不正常时需调整点火信号的触发部件，如电磁式传感器的凸轮齿与传感铁芯的间隙需调整到0.2~0.4mm，具体调整值要视各车型而定。

点火提前角是影响发动机动力性、经济性乃至排放指标的重要参数，利用并列波上第一缸的上止点标志可以清楚查看各缸的点火提前角，也可以用图2-26（8）所示的频闪灯对准曲轴飞轮上的第一缸上止点记号处，调整频闪灯上的电位2（如图2-38）使闪光相位前后移动直到曲轴飞轮上的标记对准飞轮壳上的记号，仪表即会显示第一缸的点火提前角。

图2-38 频闪灯测试点火提前角上面所测到的点火提前角为总提前角，它由提前值和转速提前值组成，对于机械触点式点火系统即为真空提前量和离心提前量，测量时拆去真空管路即为离心提前量，两者之差就是离心提前量。

但在怠速工况下真空和离心提前量无法测定，给发动机的检测带来诸多不定因素。

为了使这两个参数能不互相干扰的独立调整，例如要求在定转速改变负荷，就需要对发动机进行加载，也就是说汽车必须在底盘测功机上进行加载调试，如图2-39所示，加载时一般负荷率为40%~70%，车速为经济车速。

只有这样才能得知在不同转速各种负荷下。

转速提前量和负荷量的数值和动态变化历程是否正常。

图2-39汽车加载调试电子点火系统，尤其是无分电器的直接点火转速提前量和负荷提前量由微分处理器根据发动机转速传感器和节气门位置传感器，还有转速、进气真空度、凸轮位置、水温等信号，从预先贮存在RAM的数据中选定最佳点火提前角，再由微分处理器向电子点火系发出指令送向各缸的点火线圈。

这一系统各部件不可调整，但也须经上述检测确定故障是微分处理器损坏还是传感器失效。

2.3.4.5 故障波形分析造成故障波形的原因很多，现场测得的故障作业十分复杂，以下就是一些常见的典型故障波形进行简略分析。

（一）初级电压分析根据发动机综合分析所采集到的各类故障初级电压波形，可以分析点火系断电电路有关电气元件和机械装置的状态，为断电电路的调整和维修提供可靠的依据，以避免盲目拆卸。

图2-40所示在触点开启点出现大量杂波，显然是触点严重烧蚀造成的，打磨触点或更换断电器即可证实。

图2-40 触点烧蚀的波形图2-41所示的初级电压波形在火花期间衰减数明显减少，幅值也变低，显然是电器漏电造成的。

图2-42所示波形在触点闭合阶段有以外的跳动造成这种现象的原因是触点因弹簧力不足引起不规则跳动。

图2-41电器漏电图2-42触点因弹簧力不足图2-43所示曲线的充磁期即触点闭合角太小，一般由触点间隙过大造成。

如果触点接地不良就会引起低压波水平部分的面积杂波，如图2-44所示。

图2-43 闭合角过小图2-44 接地不良图2-45为电子点火系统的低压故障波形，对比图2-34所示之正常波形，在充磁阶段电压没有上升，说明电路的限流作用失效，无分电器点火系无元件可以调整，当这一波形严重失常时只能逐个更换诸如点火线圈、图2-45 电子点火充磁阶段电压没有上升波形点火系、点火信号发生器和凸轮位置传感器等，找出故障器件或模块。

（二）次级电压波形分析在测试图2-35所示的平列波时，正常情况下各缸击穿电压约为10~20kv，各缸差别不超过2kv，为了初步检测电压线路，简单易行的方法是首先逐个将各缸火花塞接地，例第三缸火花塞短路的平列波如图2-46所示。

正常情况下第三缸击穿电压应不小于5kv，否则说明该缸高压系统接地或绝缘不良。

图2-46第三缸火花塞接地的平列波图2-47第三缸高压开路平列波如果将第三缸的高压线取下使之开路，正常情况下该缸击穿电压应超过10kv，如图2-47所示，如果明显高于这一值则表明高压系统元件如高压线、点火线圈有开路现象，有时低压系统电容器严重漏电也会出现这一情况。

上面分析的初级故障波形必将在次级上有所反映。

另外，二次波形还受火花塞、燃烧过程、混合器成分，发动机热状态，点火线圈等等的影响，情况较为复杂。

以下列举出大量实测的二次故障波形，因导致故障的因素是多方面的，图2-48所示故障解释只是故障成因的主要侧面。

图2-48 故障波形。