王瑜，陳李軍

（江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

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發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力波形分析及故障排除

王瑜，陳李軍

（江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

摘 要：現(xiàn)代汽車維修中，對汽車故障的診斷從“結(jié)果性”向“過程性”轉(zhuǎn)變，汽車示波器起到的作用越來越大。文章重點(diǎn)闡述了氣缸壓力波形的組成及分析方法，并結(jié)合具體故障案例呈現(xiàn)了壓力波形在故障排除過程中所起到的作用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；氣缸壓力波形；示波器；波形分析；故障排除

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.054

陳李軍，講師，技師，就職于江蘇省交通技師學(xué)院車輛工程系。從事教學(xué)工作，研究方向：汽車電器、汽車故障檢修。

CLC NO.: U472.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-152-02

引言

現(xiàn)代汽車診斷設(shè)備發(fā)展已逐步形成多樣化、全面化的市場氛圍，對汽車機(jī)構(gòu)及元器件的性能檢測也從“結(jié)果性”向“過程性”轉(zhuǎn)變，這也可以解釋除了使用萬用表外，汽車示波器越來越起到更大的作用。所有的儀表，無論機(jī)械式還是電子式，均以最終結(jié)果作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，這本無可厚非，那是曾經(jīng)的汽車故障檢測發(fā)展過程中的必然產(chǎn)物。但當(dāng)今汽車中使用的系統(tǒng)及元器件更加先進(jìn)、更加復(fù)雜，因此，在檢測性能或排除故障時(shí)應(yīng)密切關(guān)注元器件或系統(tǒng)的工作過程，這樣才能以更高的效率檢測汽車性能及排除故障。

1、傳統(tǒng)氣缸壓力檢測方法

傳統(tǒng)氣缸壓力檢測的方法就是利用氣缸壓力表進(jìn)行測量，利用壓力表的讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，以此來判斷氣缸可能的故障類型。這種方法一直沿用至今，經(jīng)驗(yàn)豐富的維修技師能從中發(fā)現(xiàn)端倪。但筆者認(rèn)為這種方法存在一些不足之處。

（1）測試條件及工況單一

傳統(tǒng)方法均是在發(fā)動(dòng)機(jī)斷開所有氣缸的點(diǎn)火或者噴油的情況下進(jìn)行測試，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不能工作，僅憑起動(dòng)帶動(dòng)，在此中低轉(zhuǎn)速的情況下進(jìn)行測量，不能測試高轉(zhuǎn)速時(shí)氣缸的壓力變化對發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響。

（2）測試結(jié)果有一定的隨機(jī)性

由于測試條件的諸多限制，如蓄電池電壓、測試時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等等，使得即使每個(gè)氣缸測量2～3次以上，然后取平均值，仍然不能全面觀察各個(gè)氣缸的工作情況，隨機(jī)性較大。

（3）測試結(jié)果只體現(xiàn)最大值，卻不能反映壓力變化的過程性。

（4）操作較復(fù)雜，需要兩人配合才能完成測試過程。

為了高效地完成性能檢測及排除故障，壓力傳感器的使用可以說在一定程度上避開了上述幾個(gè)缺點(diǎn)，使得維修人員對氣缸壓力的分析更加全面。

2、氣缸壓力波形分析

利用壓力傳感器，配合發(fā)動(dòng)機(jī)綜合分析儀，我們可以對某個(gè)氣缸進(jìn)行測量，得到該氣缸的壓力波形圖。標(biāo)準(zhǔn)的壓縮壓力波形圖如圖1所示。

通過波形分TDC、BDC可以辨認(rèn)出活塞的位置，同時(shí)也可以辨認(rèn)出四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)中的做功、排氣、進(jìn)氣、壓縮等四個(gè)行程，還可以看到氣門開閉的時(shí)刻以及進(jìn)、排氣時(shí)氣門的開閉情況。從左上角活塞處于做功行程TDC，及A位置，我們可以測量氣缸的峰值壓力，以此可以判斷氣缸的密封性能，之后可以看到活塞從上活動(dòng)至下止點(diǎn)，如圖中的B～C段，在這個(gè)過程中，壓力降低，此段波形變化趨勢逐漸變緩，可以從實(shí)測波形中判斷氣缸是否漏氣。當(dāng)做功行程終了時(shí)，壓力會(huì)變成負(fù)值，如圖中D位置，這是由于氣缸中沒有燃燒過程進(jìn)行導(dǎo)致的，可以將該氣缸理解為抽氣泵；如果此時(shí)壓力值降低或者升高，說明可能是排氣門活塞環(huán)安裝不正確導(dǎo)致的故障。從圖中還可以看到做功行程終了前排氣門已打開，此時(shí)壓力開始上升，增加至0，我們知道此時(shí)排氣門全開，活塞由下向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)氣流的流動(dòng)引起氣缸內(nèi)壓力的波動(dòng)，如圖中D～E～F～G段波形，此時(shí)可以看到排氣門壓力變化及振蕩，借此可以判斷排氣門及機(jī)械系統(tǒng)的問題。排氣門關(guān)閉之前，進(jìn)氣門已開啟，這就是氣門重疊時(shí)期，之后便進(jìn)入進(jìn)氣行程，活塞又從上向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)排氣門已完全關(guān)閉，進(jìn)氣門完全打開，新鮮空氣被吸入氣缸引起壓力脈動(dòng)，如圖中G～H～I(xiàn)～J段波形，此段波形可以判斷進(jìn)氣系統(tǒng)的問題。隨后氣缸進(jìn)入壓縮行程，活塞從下止點(diǎn)上升至上止點(diǎn)，進(jìn)氣門完全關(guān)閉，氣缸內(nèi)壓力逐漸上升，如圖中K～L～M段波形，此段波形變化趨勢應(yīng)與B～C～D成鏡像狀。

圖1 氣缸壓力波形分析圖

3、案例分析

一輛金杯海獅，車主反映發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)異常。接車后經(jīng)檢查，有高壓火，火花強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，噴油器也正常工作。利用壓力傳感器測試問題氣缸的壓縮壓力波形，如圖2 所示。

圖2 故障波形圖

從圖2中可以看出，單從幅值來看，該氣缸的壓力值能達(dá)到1MPa，應(yīng)該說壓縮壓力是沒有問題的，使用傳統(tǒng)的方法檢測出這樣的結(jié)果，維修人員肯定會(huì)否定發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械構(gòu)造方面出問題的可能性，進(jìn)而轉(zhuǎn)向其他方面檢查故障。但通過與正常波形的對比，可以看出該氣缸壓縮壓力波形的問題，如圖3所示。

圖3 氣缸壓力波形對比圖

從正常波形可以看出：

（1）在做功行程中，活塞由上止點(diǎn)下行時(shí)，壓力的變化會(huì)隨活塞的下移而出現(xiàn)類似“雙曲線”的下降過程；

（2）壓縮行程與做功行程壓力變化的趨勢成鏡像狀，波形偏移寬度一致；

（3）做功行程終了，氣缸內(nèi)會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓。

但是對比實(shí)測到的故障波形，不難發(fā)現(xiàn)，上述3個(gè)地方均與正常波形有較大的出入。尤其是上述（2）、（3）兩個(gè)地方，做功行程壓力變化線很陡直，并且做功終了沒有出現(xiàn)負(fù)壓，說明活塞到達(dá)下止點(diǎn)前，氣缸內(nèi)的壓力已泄漏。

通過故障波形中最大壓力達(dá)到1MPa可以分析，氣缸的密封性能沒有問題，問題在于做功行程氣缸壓力變化太快。眾所周知，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率，配氣機(jī)構(gòu)中設(shè)置了排氣提前角，在做功行程中，只有排氣門會(huì)在行程終了時(shí)提前開啟，因此可以斷定配氣正時(shí)錯(cuò)亂，使得排氣門提前開啟，才是本故障的“始作俑者”。

拆下發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門室罩蓋，檢查配氣正時(shí)，發(fā)現(xiàn)正時(shí)齒輪已錯(cuò)開幾個(gè)齒。更換正時(shí)皮帶后重新測試，一切正常，故障至此完全排除。

4、總結(jié)

本文所闡述的壓力波形只是現(xiàn)如今汽車故障排除中的一個(gè)縮影。波形分析還可以應(yīng)用到其他傳統(tǒng)性能檢測中不曾涉及的地方。正如與只測量“血壓”相比，醫(yī)生利用“心電圖”可以更加正確、全面地了解人體的健康狀況類似，“汽車醫(yī)生”也應(yīng)當(dāng)能利用更加先進(jìn)的儀器，更加全面、具體、全程地診斷汽車故障。

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Waveform Analysis and Corresponding Troubleshooting of EngineCylinder Pressure

Wang Yu, Chen Lijun

（Jiangsu Jiaotong College, Jiangsu Zhenjiang 212006 )

Abstract:Among the maintenance of mordenatuomobile, the performence ofAutomotive Oscilloscopeare getting more important due to the transformation from “ resultativity” to “processness” in automobile fault diagnosis. In this paper, the constitution and analytical method of the cylinder pressure waveform was mainly focused, and combining specific cases, the role of pressure waveform in the trouble removalwas presented, which might provide some reference.

Keywords:Engine; Cylinder pressure waveform; Automotiveoscilloscope; Waveform analysis; Trouble removal

作者簡介：王瑜，講師，高級技師，就職于江蘇省交通技師學(xué)院車輛工程系。從事教學(xué)工作，研究方向：汽車電控、汽車故障檢修。

中圖分類號：U472.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)02-152-02