發(fā)動(dòng)機冷測試中的點(diǎn)火測試技術(shù)分析與應用

發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火測試是發(fā)動(dòng)機出廠(chǎng)檢測的重要環(huán)節，為達到保證發(fā)動(dòng)機質(zhì)量的目的，針對發(fā)動(dòng)機裝配過(guò)程中在線(xiàn)檢測的需要提出了一種快速檢測的冷測試技術(shù)。

圖1發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火原理

發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火測試是發(fā)動(dòng)機出廠(chǎng)檢測的重要環(huán)節，為達到保證發(fā)動(dòng)機質(zhì)量的目的，針對發(fā)動(dòng)機裝配過(guò)程中在線(xiàn)檢測的需要提出了一種快速檢測的冷測試技術(shù)。

發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火測試是發(fā)動(dòng)機出廠(chǎng)檢測的重要環(huán)節，傳統的發(fā)動(dòng)機測試都是基于發(fā)動(dòng)機熱試試驗，因此無(wú)法進(jìn)行裝配線(xiàn)的在線(xiàn)快速檢測，而且會(huì )產(chǎn)生大量廢氣和噪音，對環(huán)境造成污染。

本測試方法由于是伺服電機拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機穩速運轉，在測試過(guò)程中發(fā)動(dòng)機本身不作功，發(fā)動(dòng)機仍然是按照四個(gè)沖程運行，在這四個(gè)過(guò)程中，由于沒(méi)有燃油的注入因而不存在燃燒，但其點(diǎn)火過(guò)程是始終存在的。通過(guò)測試臺架上靠近4個(gè)點(diǎn)火線(xiàn)圈的磁場(chǎng)傳感器來(lái)感應點(diǎn)火過(guò)程中磁場(chǎng)的變化并記錄感應的波形，因而可以實(shí)現發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火快速在線(xiàn)檢測的功能。相對熱試而言發(fā)動(dòng)機冷測試技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，目前已廣泛應用于通用、大眾等各大汽車(chē)制造廠(chǎng)家。

圖2點(diǎn)火線(xiàn)圈結構

點(diǎn)火測試原理

目前大多數汽車(chē)制造廠(chǎng)家都已采用筆式點(diǎn)火線(xiàn)圈，其原理如圖1所示。圖1是一臺采用筆式點(diǎn)火線(xiàn)圈八缸發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火原理圖，其點(diǎn)火正時(shí)信號是通過(guò)曲軸發(fā)信輪和凸輪軸發(fā)信輪來(lái)給定，PCM通過(guò)這些信號來(lái)給出確定的點(diǎn)火時(shí)序，通過(guò)點(diǎn)火線(xiàn)圈增壓依次分配到各缸的火花塞中使其擊穿，從而達到使油氣混合物點(diǎn)燃的目的。由于冷測試過(guò)程沒(méi)有燃油的注入，不存在燃燒，但是其火花塞已被擊穿。在整個(gè)點(diǎn)火過(guò)程中火花塞的點(diǎn)火線(xiàn)圈起到了至關(guān)重要的作用，其結構如圖2所示，它是一個(gè)類(lèi)似于變壓器的結構，有初級和次級兩個(gè)繞組，通過(guò)給初級繞組通斷電來(lái)實(shí)現次級繞組感應出瞬間高壓從而擊穿火花塞。

在點(diǎn)火測試中正是利用了點(diǎn)火線(xiàn)圈初級繞組和次級繞組相互感應這一特性進(jìn)行測試。對直列四缸形式的發(fā)動(dòng)機而言在測試臺架中存在4個(gè)獨立的磁感應線(xiàn)圈，通過(guò)他們來(lái)感應點(diǎn)火過(guò)程中線(xiàn)圈中初級線(xiàn)圈的電壓變化情況，通過(guò)觀(guān)察感應到的波形來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火系統的好壞，可以快速精確簡(jiǎn)單地判定出潛在的問(wèn)題。

圖3發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火正時(shí)信號（EST）

發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火冷測試的整個(gè)過(guò)程非常簡(jiǎn)單，發(fā)動(dòng)機的ECU根據曲軸位置傳感器所提供的信號來(lái)產(chǎn)生EST（electronsparktiming）信號，這是一個(gè)類(lèi)似于脈沖序列的信號，如圖3所示，信號的上升沿和下降沿的時(shí)間差就是其供給點(diǎn)火線(xiàn)圈初級繞組的充電時(shí)間（dwelltime），在整車(chē)中充電時(shí)間通常都是固定，但在發(fā)動(dòng)機冷試點(diǎn)火測試時(shí)這個(gè)時(shí)間是可調節的，EST信號一般是幅值固定的電壓信號。在冷測試臺架中會(huì )有一路電壓可調節的電源專(zhuān)門(mén)用來(lái)給點(diǎn)火線(xiàn)圈的初級繞組充電，其充電時(shí)間可由EST信號來(lái)控制，在整車(chē)中由EST信號所確定的充電時(shí)間和供給點(diǎn)火線(xiàn)圈初級線(xiàn)圈的充電電壓通常都是固定的，而在發(fā)動(dòng)機冷測試臺架中這兩個(gè)參數則是可調節的，在實(shí)際的測試過(guò)程中通過(guò)對這兩個(gè)參數的調整而實(shí)現點(diǎn)火線(xiàn)圈測試的目的。

冷試點(diǎn)火測試波形分析

在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，為了及早發(fā)現發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火系統更多的缺陷，往往采用高壓點(diǎn)火和低壓點(diǎn)火兩種策略，其本質(zhì)就是調節EST信號的充電時(shí)間和初級線(xiàn)圈供電電壓，在高壓點(diǎn)火時(shí)往往采用相對較高的EST電壓幅值和較長(cháng)的充電時(shí)間，而低壓點(diǎn)火時(shí)往往采用較低的電壓幅值和較短的充電時(shí)間，通過(guò)這兩種點(diǎn)火方式可以更好地檢測出發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火系統中潛在的問(wèn)題。

圖4低壓點(diǎn)火測試波形

1.低壓點(diǎn)火測試波形分析

低壓點(diǎn)火測試是利用一個(gè)低于常規充電電壓值來(lái)進(jìn)行的檢測，當電壓值過(guò)低時(shí)火花塞不能擊穿，低壓測試的方法即是尋找一個(gè)合適的初級線(xiàn)圈充電電壓使得火花塞處于一種臨界擊穿的狀態(tài)，此時(shí)的火花塞并沒(méi)有擊穿，但當充電電壓再略高一點(diǎn)時(shí)就會(huì )導致?lián)舸?。圖4是一個(gè)典型的低壓點(diǎn)火測試波形，在這個(gè)測試過(guò)程中，EST電壓信號的幅值較低，如圖5中低壓部分波形所示，由于未擊穿火花塞其波形在第一次峰值后就進(jìn)入衰減振蕩的環(huán)節，直到點(diǎn)火線(xiàn)圈中能量耗盡。低壓點(diǎn)火可以用來(lái)檢測火花塞間隙，當火花塞間隙較小時(shí)，相比正常的間隙其更容易被擊穿，低壓點(diǎn)火所積蓄的能量就可以擊穿這個(gè)間隙相對較小的火花塞，因此其點(diǎn)火波形也將明顯不同于正常的火花塞間隙。

2.高壓點(diǎn)火測試波形分析

當初級線(xiàn)圈充電電壓信號電壓的幅值相對較高時(shí)，如圖5中高壓部分所示，其擊穿電壓的幅值、持續時(shí)間都會(huì )相應的變高。當充電電壓調整一個(gè)較高值時(shí)其點(diǎn)火波形如圖6所示。圖6是一個(gè)典型的高壓點(diǎn)火測試波形，在這個(gè)測試過(guò)程中，初級線(xiàn)圈充電電壓較高，由于在整車(chē)中5V的電壓幅值已可以保證火花塞擊穿，因此在只要大于5V電壓情況下點(diǎn)火線(xiàn)路中的火花塞已被完全擊穿，由于其電壓幅值較高，從其波形上來(lái)看其第一次的峰值也相對較高，此后還有一段較長(cháng)的持續時(shí)間并在結束時(shí)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)較小的峰值脈沖直到線(xiàn)圈中的能量耗盡。

圖5低壓點(diǎn)火和高壓點(diǎn)火初級線(xiàn)圈充電電壓波形

當充電時(shí)間都相同的情況下，電壓幅值的高低將直接決定點(diǎn)火線(xiàn)圈所積蓄能量的多少，因此高壓點(diǎn)火積蓄的能量過(guò)高，其點(diǎn)火所感應到的波形如圖6所示，而低壓點(diǎn)火線(xiàn)圈所積蓄的能量相對較低，不能擊穿正常的火花塞，因此其點(diǎn)火波形如圖4所示

在實(shí)際測試過(guò)程中將會(huì )記錄測試所顯示波形的初始峰值、次級峰值、持續時(shí)間等比較明顯的特征值，并將其與正常發(fā)動(dòng)機的測試記錄進(jìn)行比較，如果存在明顯的差異則可以確定這是一臺點(diǎn)火系統存在問(wèn)題的發(fā)動(dòng)機。通常情況下高壓點(diǎn)火可以檢測出許多發(fā)動(dòng)機熱試所不能發(fā)現的問(wèn)題，這種測試方法可以檢測點(diǎn)火系統中線(xiàn)路的連接、較寬的火花塞間隙、點(diǎn)火線(xiàn)圈中潛在的問(wèn)題等一種或幾種故障。

圖6高壓點(diǎn)火測試波形

結語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機冷試中的點(diǎn)火測試可以盡早的幫助生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)現點(diǎn)火線(xiàn)路存在的問(wèn)題，如過(guò)寬或過(guò)窄的火花塞間隙、點(diǎn)火線(xiàn)圈中初級線(xiàn)圈和次級線(xiàn)圈的匝數問(wèn)題和點(diǎn)火線(xiàn)圈斷路等，比發(fā)動(dòng)機熱試具有更高的靈敏度。

目前發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火測試是冷試臺架的一部分，其低壓非擊穿點(diǎn)火經(jīng)常設置在高轉速時(shí)測試，高壓擊穿點(diǎn)火則設置在低轉速時(shí)測試，兩者都是冷試過(guò)程的某個(gè)階段，現在許多廠(chǎng)家將點(diǎn)火測試獨立冷試工位之外單獨設置一個(gè)工位，這樣在發(fā)動(dòng)機不需要拖動(dòng)的情況下就可以進(jìn)行點(diǎn)火測試，其測試的精度和可靠性進(jìn)一步得到提高。除了在文章開(kāi)頭所提到的利用磁場(chǎng)傳感器感應點(diǎn)火波形的方法之外，很多廠(chǎng)家也采用直接測量點(diǎn)火線(xiàn)圈初級線(xiàn)路的感應電壓來(lái)得到點(diǎn)火波形，這中方法具有更高的靈敏度，但基本原理都是相通的，目前也得到廣泛的應用。