点火系统波形分析分析.doc

点火系统波形分析
1.点火次级波形
你如同大多数技术人员一样，或许已熟悉了一种类型的示波器，例如在车间使用发动机分析仪里的示波器，正如现在已经知道的发动机分析仪中的示波器是专用的，它被设计成用来测量一个特殊系统--点火系统。

在大多数情况下，发动机分析仪不能提供足够的功能用以诊断当今轿车的所有电气系统。

因为汽车示波器具备测试当今轿车所有必要的功能--包括点火系统，所以这是它胜过发动机分析仪的地方。

用专门设计的点火探头，能够容易地使用汽车示波器去完成通常要用大型昂贵的发动机分析仪才能做到的许多相同的试验和程序，测试例如初级和次级点火阵列波形，单独气缸的初级波形，急加速高压值--至点火系统的输出等等，这些都是汽车示波器容易完成的测试，并且，由于汽车示波器完全是便提式的，所以可以用汽车示波器来进行路试检查在行驶条件下很有可能发生的点火故障，所以在任何有公路的地方，汽车示波器就像一个公路上的“诊所”。

在这一部分中，将看到为测试典型点火系统而设置在汽车示波器中的测试程序一部分，还将学会用它独特的性能去诊断当今汽车的点火系统故障。

①分电器点火次级阵列波形，参见图7。

用点火次级阵列波形显示测试作为有效的行驶能力检查，已有三十年的历史了。

点火的次级阵列波形主要被用来检查短路或开路的火花塞高压线，或引起点火不良的污损火花塞。

这个试验可以为提供一个关于各个气缸燃烧质量情况有价值的资料。

由于点火二次波形明显地受到各种不同的发动机、燃油系统和点火条件的影响，所以它能够有效地检测出发动机机械部件和燃油系统部件以及点火系统部件，故障波形的不同部分能够指明在任何气缸中的某一部件或系统的故障。

试验方法：
起动发动机或驾驶汽车使行驶性能故障或点火不良等情况出现，调整触发电平直到波形稳定和发动机转速可以清楚的在显示屏上显示出来。

波形结果：
确认幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度，在各缸上都是一致的，各缸的点火峰值电压高度应该相对一致、基本相等，任何峰值高度相互之间的差到都表明有故障，一个相比高出很多的峰值，指示在该气缸点火二次系统中存在着高的电阻，这可能意味着点火高压开路或电阻太大，一个相比低出很多的峰值指示出点火高压线短路或火花塞间隙过小，火花塞污损或破裂。

第一缸的点火峰值显示在左侧，气缸的点火波形显示接发动机点火顺序从左至右。

②分电器点火次级(在急加速时)阵列波形，参见图8。

点火次级急加速高压测试是为了判定最大电压或确定在一组气缸中某一给定气缸的点火电压，这个测试可以帮助查出在重负荷或急加速时的点火不良，它能够提供关于各缸的点火和燃烧质量非常有价值的资料。

由于点火次级波形明显地受到不同发动机、燃油系统和点火状况的影响，所以它能够有效地检测出发动机机械部件和燃油系统部件以及点火系统部件的故障，波形的不同表明任一特定气缸中的部件或系统的故障。

试验方法：
起动发动机或驾驶汽车使行驶性能故障或点火不良等情况出现，确定幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度是各缸一致的，特别是在急加速或高负荷时。

波形结果：
各缸之间点火峰值电压高度应基本相等，在急加速或高负荷条件下由于气缸压力的增加，所有点火峰值高度都将增加，任何其它的信号峰值高度的实际偏离都意味着故障，一个高出很多的峰值说明这个气缸的点火次级电路中有高电阻，这可能意味着点火高压线开路或电阻太大，一个低的峰值指示出点火高压线短路或火花塞间隙过小、火花塞污损或破裂，在有负荷或急加速时点火不良，同时还出现所有气缸的点火峰值高度都低，这可能意示着点火线圈性能差。

③分电器点火次级单缸波形，参见图9。

用点火次级单缸波形测试进行有效的行驶能力检查，已有超过三十年的历史，点火次级单缸波形测试主要用来：
a.分析单个气缸的点火闭合角(点火线圈充电时间)；
b.分析点火线圈和次级高压电路性能(从点火线至点火电压线)；
c.查出单缸不适当的混合气空燃比(从燃烧线)；
d.分析电容性能(白金或点火系统)；
e.查出造成气缸失火的火花塞(从燃烧线)。

这个测试能为提供关于每个气缸的燃烧质量非常有价值的资料。

如果有必要甚至可以有行驶条件进行此项测试。

由于点火次级波形明显受不同发动机、燃油系统和点火条件影响，它对检测发动机机械部分和燃油系统部件及点火系统部件的故障是有用的。

波形的不同部分能指明任一特定气缸的某些部件和系统的故障。

参照波形各部分的指示看波形特定段的相关部件运行状况。

汽车示波器屏上用数字的方式显示出波形各部分的判定参数。

试验方法：
按照行驶性能故障或点火不良等情况出现的要求来起动发动机或驾驶汽车。

确认各缸幅
值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度的一致性，检查对应特定部件的波形部分的故障。

波形结果：
流入点火线圈的电流：观察点火线圈在开始充电时，保持相对一致的波形的下降沿，这表明各缸一致的闭合角及点火正时的精确。

点火线：观察跳火电压的高度一致性，一个太高的跳火电压(它甚至超过了示波器的显示屏)表明在点火次级电路中存在着高电阻(例如开路或损坏的火花塞、高压线或是火花塞过大时间隙)，一个太短的跳火电压线，表明点火次级电路电阻低于正常值(污浊和破裂的火花塞和漏电的火花塞高压线等)。

火花或燃烧电压：观察火花或燃烧电压保持相对一致性，这表明火花塞工作的一致性和各缸空燃比，如果混合比太稀，燃烧电压就比正常值低一些。

燃烧线：观察火花或燃烧线应十分“干净”，没有过多的杂波在燃烧线上，过多的杂波表明气缸点火不良，由于点火过早、喷油器损坏、污浊火花塞或其它原因。

燃烧线的持续时间长度表明汽车缸内异常稀或异常浓的混合比。

过长的燃烧线(通常超过2毫秒)表示混合气浓，过短的燃烧线(通常少于0.75毫秒)表示混合气稀。

点火线圈振荡：观察在燃烧线后面最少两个，最好多于三个的振荡波，这表明点火线圈和电容器(在白金或点火系统)是好的。

动态峰值检查显示方式对发现各缸点火过程中的间歇性故障十分有用。

④电子点火(EI)次级单缸波形，参见图10。

a.分析单个气缸的点火闭合角(点火线圈充电时间)；
b.分析点火线圈和次级高压电路性能(从点火线至点火电压线)；
c.查出单缸不适当的混合气空燃比(从燃烧线)；
d.分析电容性能(白金或点火系统)；
e.查出造成气缸失火的原因(污浊或破裂的火花塞，从燃烧线)。

这个测试能提供关于每个气缸的燃烧质量非常有价值的资料。

如果有必要甚至可以在行驶条件进行此顶测试。

由于点火次级波形明显受不同发动机、燃油系统和点火条件影响，它对检测发动机机械部分和燃油系统部件及点火系统部件的故障是有用的。

波形的不同部分能指明任一特定气缸的某些部件和系统的故障。

参照波形图的指示点看波形特定段的相关部件运行状况。

汽车示波器显示屏上用数字的方式显示出波形各部分判定参数。

试验方法：
按照行驶性能故障或点火不良等情况出现的要求来起动发动机或驾驶汽车，在排气行程
火花塞点火系统，调整示波器电压比例在5千伏至10千伏/格之间，这样可以保持作功行程点火的正常显示。

确认各缸幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度的一致性，检查对应特定部件的波形部分的故障，在加速或高负荷下。

波形结果：
点火线：观察各缸跳火电压高度的一致性，在急加速或高负荷时，由于燃烧压力的增加，跳火峰值电压将会增高。

任何与其它信号峰值高度的实际偏差都可能意味着故障。

火花或燃烧电压：观察火花或燃烧电压保持相对一致性，这表明火花塞工作的一致性和各缸空燃比，如果混合比太稀，燃烧电压就比正常值低一些。

燃烧线：观察火花或燃烧线应十分“干净”，没有过多的杂波在燃烧线上，过多的杂波表明气缸点火不良，由于点火过早喷油器损坏，污浊火花塞或其它原因。

燃烧线的持续时间长度表明气缸内异常稀或异常浓的混合比。

过长的燃烧线(通常超远2毫秒)表示混合气浓，过短的燃烧线(通常少于0.75毫秒)表示混合气稀。

点火线圈振荡：观察在燃烧线后面最少两个，最好多于三个的振荡波，这表明点火线圈和电容器(在白金或点火系统)是好的。

动态峰值检测显示方式对发现各缸点火过程中的间歇性故障十分有用。

⑤电子点火次级单缸急加速波形，参见图11。

内容同分电器次级急加速阵列波形见前③部分。

⑥分电器/电子点火线圈压力试验，参见图12。

这个测试步骤在最苛刻的工作方式下--曲轴旋转但不送燃油喷射进气缸时，测试点火线圈最大输出，在许多不同情况和压力条件下(混合比变化，燃烧室紊流，极大的燃烧压力等)，点火线圈都必须有能力提供必要的点火电压，点火线圈被设计成在任何正常发动机工作方式下，都有能力提供超出所需要的最大电压。

然而，振动、热疲劳、点火高压线圈的高电阻和其它因素可能导致点火线圈旱期损坏，这个试验对发现点火线圈在有负荷的情况下(例如加速)，出现时间歇性点火不良或起动困难及无法起动是有用的。

这个试验即可在分电器点火系统也可在无分电器点火系统中执行，在分电器点火系统中只需要用汽车示波器的一个通道，而对无分电器点火系统(一个点火线圈给两个气缸点火)汽车示波器上的两个通道都要用，一个用于作功行程火花塞上，另一个用于排气行程火花塞上，当起动时，火花塞在无燃料的情况下，在气缸内点火，这时它需要最大值的点火电压“跳火”，最大点火电压将会显示在示波器上。

试验方法：
喷油器不工作或切断燃油输送系统(燃油泵等)，以防止起动发动机发动着车，然后起动发动机，观察示波器法形。

波形结果：
确定波形上点火峰值电压，通常在新式或高能点火系统中，波形上点火电压大约在15千伏附近到超过30千伏，点火电压因火花塞间隙，发动机气缸压缩比和混合气空燃比不同而有所差异，在双火花塞(EI)系统中，在排气行程的火花塞峰值电压要比在作功行程的火花塞峰值电压低接近于5千伏。

在判断低峰值电压的点火线圈是否可用时，应先确认火花塞和高压线是否完好，在测试时，短路的火花塞高压线或低电阻火花塞(间隙上、污损)可能导致点火线圈输出电压低。

⑦电子点火作功及排气点火测试，见图13。

点火次级作功及排气点火波形显示对测试电子式点火线圈是有效的方法，点火次级作功及排气点火波形显示可以用于测试电子点火系统工作状况的几个方面：
a.分析单个气缸的点火闭合角(点火线圈充电时间)；
b.分析点火线圈和次级高压电路性能(从点火线至点火电压线)；
c.查出单缸不适当的混合气空燃比(从燃烧线)；
d.分析电容性能(白金或点火系统)；
e.查出造成气缸失火的原因(污浊或破型的火花塞，从燃烧线)。

点火次级作功及排气点火波形测试，使用双通道显示方式，将作功点火和排气点火波形及点火电压(数字显示)同时显示在汽车示波器上。

(以下内容同前③部分)
2.初级低压点火波形分析
①点火初级闭合角波形，参见图14。

自从点火系统发明以来，点火初级闭合角测试是必不可少的调整步骤，现在，有了先进的便携式汽车示波器技术，能够在示波器屏幕上观察波形的同时看到点火初级闭角的数字显示，所有的一切操作都在的手掌中，如果必要，甚至可以在路试之中进行操作。

然而，电子点火控制系统的出现，使闭合角调整已不存在了，它改由发动机控制电脑来控制。

现代发动机控制电脑含有最优化的点火控制图，它对点火正时、闭合角等其它因素的控制比传统的白金--电容系统要精确的多，这对发动机性能和尾气排放都很有益。

但发动机控制电脑以及它们的线路系统和点火控制模块都可能出故障，所以初级点火闭合角测试仍然是有用的，由于点火初级和次级线圈的互感作用，在点火次级发生跳火状态会反馈给初级电路，因此点火初级波形显示就平常有用。

初级点火闭合角显示主要用来：
a.分析单个气缸的点火闭合角(点火线圈充电时间)；
b.确定平均闭合角的度数或毫秒数；
c.分析点火线圈和初级电路性能(从点火高压线)；
d.分析电容性能(白金或点火系统)。

这个试验能提供关于发动机控制电脑(或白金)的闭合角控制和精确等方面的有用资料，如果有必要，甚至在行驶条件也可以提供。

由于点火初级波形非常容易受到不同的发动机、燃油系统和点火条件的影响，因此它对控制发动机和燃油系统部件以及点火系统的部件的问题分析是有价值的。

波形的不用部分能表明任一特定气缸中确定的部件或系统的故障，参见波形图中对波形特定部分和相关元件运行的说明框，汽车示波器在显示屏上可以用数字显示出波形的特征值。

试验方法：
使发动机怠速运转，再加速发动机或按照行驶性能出现故障或点火不良发生的条件来起动发动机或驾驶汽车。

确认各缸幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度的一致性，观察对应特定部件的波形部分的问题，核实初级点火闭合角是否在厂家资料规定的范围内。

波形结果：
总体来说，应该密切注意当发动机负荷和转速变化的闭合角(脉冲宽度)的变化情况。

动态峰值检测显示方式对发现各缸点火过程中的间歇性故障非常有效。

②点火初级线圈，参见图15。

如果怀疑点火线圈短路或点火模块开关晶体管(或白金)有故障，可以用几种方法进行诊断。

制造厂商规范可提供点火初级线圈的电阻范围，这是对初级点火线圈静态测量。

对点火初级线圈更精确的动态测量包括：用分析电流波形的方式在工作状态下测试电流值(安培)，另外，在点火初级线圈电流测试中，可以对点火模块开关晶体管的工作状态进行检查，点火模块电流级限的测试能够确认在点火模块的开关晶体管中的电路运行级限电流是否合适。

进行这个试验需要示波器的附件--电流钳，汽车示波器的内部设置可以不做任何的改动就能直接插上电流钳，只需要做初始设置就可以使用了，在任何时候，这种电流钳都可以用来检查任何电磁阀线圈(喷油器等)、点火线圈或开关电路。

汽车示波器还在显示波形的同时用数字的方式显示最大电流值。

试验方法：
起动发动机并怠速运转，在使故障重复的条件下，加速发动机或驾驶汽车。

如果发动机不能起动，就打起动机让发动机转动，然后观察示波器显示。

波形结果：
当电流开始流入点火初级线圈时，由于线圈特定的电阻和电感特性，引起波形以一定的斜率上升，波形上升的斜率是关键所在，通常点火初级线圈电流波形会以60度角升(在10毫升/格时基下)，大多数新式点火初级电路先提供5-6安培电流给点火线圈，当到达允许最大电流的(5-6安培)，在点火模块中的限流电路就开始起作用。

这使得波形顶部变平，在点火初级线圈的“导通时间”(或闭合角)内电流波形的顶部保持平直。

当点火模块关断电流时，电流波形几乎是垂直下降，点火线圈的电流将下降至0。

在每一个点火循环中，这个过程在重复着。

重要的是，当电流开始流入点火线圈时，观察点火线圈的电流波形，如果在其左侧几乎是垂直上升的，这就说明点火线圈的电阻大小了(短路)，这可能造成行驶性能故障，并损坏点火模块中开关晶体管。

这个电流波形的初始上升相当于达到峰值的时间通常是不变的，这是由于充满一个好的点火线圈的电流所用的时间是保持不变的(随温度有轻微变化)。

发动机控制电脑(逼迫点火模块)增加或减少点火线圈的导通时间。

③分电器点火初级阵列波形，参见图16。

点火线圈初级信号在动力传动管理系统中是一个重要的诊断信号，点火线圈初级信号一直是一个有价值的诊断项目。

对于行驶性能故障，这个信号的应用是最有效诊断的一部分。

例如，不能起动、怠速熄火或行驶中熄火、点火不良、喘抖等。

当行驶性能故障仅仅发生在行驶或是间歇性出现时，由于便捷式汽车示波器能够随车进行路试，所以它对点火初级信号就特别有用。

几十年来，初级点火阵列波形一直是有效的对行驶性能故障的诊断内容。

由于点火次级燃烧的过程，可以通过初级和次级线圈的互感返回到初级电路，所以从点火级上显示的波形是非常有用的。

点火初级阵列波主要用于查出火花塞、高压线的短路或断路故障，或是查出污损的火花塞，它是造成点火不良的主要原因，当点火级不易测试时(例如，无火花塞高压线的汽车)，测试点火初级波形就比较容易了。

这个试验可以提供关于各缸燃烧质量非常有价值的资料，因为点火初级波形受不同发动机、燃油系统和点火条件的影响，所以用它检测发动机机械部分和燃油系统部件及点火系统部件的故障是有用的。

波形的不同部分指示出任一气缸相应部件或系统的故障。

参照波形图中相关部件相对应的波形特定段。

气车示波器在显示屏上可以用数字的方式显示出波形的特征值。

试验方法：
让发动机怠速运转，按照行驶性能故障或点火不良发生的需要来加速或驾驶汽车。

确认各缸信号的幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度的一致性。

波形结果：
跳火电压线：观察跳火峰值电压高度各缸是否相对一致。

任何与其它信号相比高度发生
实际改变的信号都意味着故障。

一个比其它气缸低下很多峰值可能说明这个气缸点火次级电路中存在着高电阻，这可能意味着开路或火花塞高压线电阻太高；一个比其它气缸低很多的峰值可能说明气缸火花塞高压线短路、火花塞间隙小、火花塞破裂或污浊。

第一缸点火峰值显示在最左侧，其它各缸按点火顺序从左至右排列。

④分电器初级阵列波形(调整时基和触发) ，参见图17。

这个波形的测试内容，项目和方法与前面的分电器次级阵列波形完全相同，只是在测试时要确认闭合角随发动机的负荷及转速的变化而改变，还要根据缸数(4，6，8缸)来调整时基(水平轴比例)使得所有气缸峰值都能同时显示在屏幕上。

⑤分电器初级单缸波形，参见图18。

三十年来，点火初级单缸波形测试一直是行驶性能检查的有效手段，由于点火次级燃烧的过程可以通过初级和次级点火线圈的互感返回到初级电路，所以点火初级波形是非常有用的。

这个波形的测试的内容、项目和方法与前面分电器次级单缸波形完全相同，只是测试时要确认闭合角随发动机的负荷和转速变化而改变。

⑥电子点火初级单缸波形，参见图19。

电子点火初级波形测试对查出对应电子点火线圈的点火故障是有效的测试。

由于点火次级燃烧的过程可以通过初级和次级点火线圈的互感返回到初级电路，所以点火初级是非常有用的，电子点火初级单缸波形的测试内容、项目和方法与前面分电器初级单缸波形完全相同，只是在测试时要确认闭合角随发动机的转速和负荷变化而改变的情况，另外还需要这个测试每个点火线圈。

3.点火正时及参考信号
波形点火系统需要几个输入信号才能正常工作，它需要知道什么时候点火、点火线圈通电的多长以及点火正时提前多少。

在早期点火装置中这些信息则是由分电器，真空提前前点装置和白金来提供，因此检测部件的物理手段是最主要诊断方法之一。

现在真空提前点火装置，分电器和白金几乎不复存在了，这当然是件好事，点火系统仍然可以通过示波器的“眼睛”来检查，电子点火正时(EST)从设计上讲是一个复杂系统，但它并不是难以诊断的。

发动机控制电脑发出一个(EST)信号给点火模块或直接给点火线圈，这个EST 信号含有老式真空提前点火装置，分电器和白金所提供的全部信息，发动机控制电脑(PDM)只是收集并传送不同的信息。

电子点火正时(ECT)信号的频率代替了老式的分电器和白金装置--它告诉点火线圈什么时候点火，电子点火正时信号的导通时间或脉冲宽度包含着闭合角的信息，这决定了每次点火时点火线圈充电时间的长短。

点火提前角信息(像老式的真空提前点火装置)也由一个新的方法，即信号的导通时间或脉冲宽度来提供。

发动机控制电脑用来自点火模块的点火参号信号和其它输入信号(例如：MAP，TPS，ECT。