王瑜，陈李军

（江苏省交通技师学院，江苏 镇江 212006）



发动机气缸压力波形分析及故障排除

王瑜，陈李军

（江苏省交通技师学院，江苏 镇江 212006）

摘 要：现代汽车维修中，对汽车故障的诊断从“结果性”向“过程性”转变，汽车示波器起到的作用越来越大。文章重点阐述了气缸压力波形的组成及分析方法，并结合具体故障案例呈现了压力波形在故障排除过程中所起到的作用，仅供参考。

关键词：发动机；气缸压力波形；示波器；波形分析；故障排除

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.054

陈李军，讲师，技师，就职于江苏省交通技师学院车辆工程系。从事教学工作，研究方向：汽车电器、汽车故障检修。

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

引言

现代汽车诊断设备发展已逐步形成多样化、全面化的市场氛围，对汽车机构及元器件的性能检测也从“结果性”向“过程性”转变，这也可以解释除了使用万用表外，汽车示波器越来越起到更大的作用。所有的仪表，无论机械式还是电子式，均以最终结果作为判断标准，这本无可厚非，那是曾经的汽车故障检测发展过程中的必然产物。但当今汽车中使用的系统及元器件更加先进、更加复杂，因此，在检测性能或排除故障时应密切关注元器件或系统的工作过程，这样才能以更高的效率检测汽车性能及排除故障。

1、传统气缸压力检测方法

传统气缸压力检测的方法就是利用气缸压力表进行测量，利用压力表的读数与标准值进行对比，以此来判断气缸可能的故障类型。这种方法一直沿用至今，经验丰富的维修技师能从中发现端倪。但笔者认为这种方法存在一些不足之处。

（1）测试条件及工况单一

传统方法均是在发动机断开所有气缸的点火或者喷油的情况下进行测试，此时发动机不能工作，仅凭起动带动，在此中低转速的情况下进行测量，不能测试高转速时气缸的压力变化对发动机工作的影响。

（2）测试结果有一定的随机性

由于测试条件的诸多限制，如蓄电池电压、测试时发动机的转速等等，使得即使每个气缸测量2～3次以上，然后取平均值，仍然不能全面观察各个气缸的工作情况，随机性较大。

（3）测试结果只体现最大值，却不能反映压力变化的过程性。

（4）操作较复杂，需要两人配合才能完成测试过程。

为了高效地完成性能检测及排除故障，压力传感器的使用可以说在一定程度上避开了上述几个缺点，使得维修人员对气缸压力的分析更加全面。

2、气缸压力波形分析

利用压力传感器，配合发动机综合分析仪，我们可以对某个气缸进行测量，得到该气缸的压力波形图。标准的压缩压力波形图如图1所示。

通过波形分TDC、BDC可以辨认出活塞的位置，同时也可以辨认出四冲程发动机工作循环中的做功、排气、进气、压缩等四个行程，还可以看到气门开闭的时刻以及进、排气时气门的开闭情况。从左上角活塞处于做功行程TDC，及A位置，我们可以测量气缸的峰值压力，以此可以判断气缸的密封性能，之后可以看到活塞从上活动至下止点，如图中的B～C段，在这个过程中，压力降低，此段波形变化趋势逐渐变缓，可以从实测波形中判断气缸是否漏气。当做功行程终了时，压力会变成负值，如图中D位置，这是由于气缸中没有燃烧过程进行导致的，可以将该气缸理解为抽气泵；如果此时压力值降低或者升高，说明可能是排气门活塞环安装不正确导致的故障。从图中还可以看到做功行程终了前排气门已打开，此时压力开始上升，增加至0，我们知道此时排气门全开，活塞由下向上运动，此时气流的流动引起气缸内压力的波动，如图中D～E～F～G段波形，此时可以看到排气门压力变化及振荡，借此可以判断排气门及机械系统的问题。排气门关闭之前，进气门已开启，这就是气门重叠时期，之后便进入进气行程，活塞又从上向下止点运动，此时排气门已完全关闭，进气门完全打开，新鲜空气被吸入气缸引起压力脉动，如图中G～H～I～J段波形，此段波形可以判断进气系统的问题。随后气缸进入压缩行程，活塞从下止点上升至上止点，进气门完全关闭，气缸内压力逐渐上升，如图中K～L～M段波形，此段波形变化趋势应与B～C～D成镜像状。

图1 气缸压力波形分析图

3、案例分析

一辆金杯海狮，车主反映发动机怠速抖动异常。接车后经检查，有高压火，火花强度达标，喷油器也正常工作。利用压力传感器测试问题气缸的压缩压力波形，如图2 所示。

图2 故障波形图

从图2中可以看出，单从幅值来看，该气缸的压力值能达到1MPa，应该说压缩压力是没有问题的，使用传统的方法检测出这样的结果，维修人员肯定会否定发动机机械构造方面出问题的可能性，进而转向其他方面检查故障。但通过与正常波形的对比，可以看出该气缸压缩压力波形的问题，如图3所示。

图3 气缸压力波形对比图

从正常波形可以看出：

（1）在做功行程中，活塞由上止点下行时，压力的变化会随活塞的下移而出现类似“双曲线”的下降过程；

（2）压缩行程与做功行程压力变化的趋势成镜像状，波形偏移宽度一致；

（3）做功行程终了，气缸内会出现负压。

但是对比实测到的故障波形，不难发现，上述3个地方均与正常波形有较大的出入。尤其是上述（2）、（3）两个地方，做功行程压力变化线很陡直，并且做功终了没有出现负压，说明活塞到达下止点前，气缸内的压力已泄漏。

通过故障波形中最大压力达到1MPa可以分析，气缸的密封性能没有问题，问题在于做功行程气缸压力变化太快。众所周知，为了提高发动机的进气效率，配气机构中设置了排气提前角，在做功行程中，只有排气门会在行程终了时提前开启，因此可以断定配气正时错乱，使得排气门提前开启，才是本故障的“始作俑者”。

拆下发动机的气门室罩盖，检查配气正时，发现正时齿轮已错开几个齿。更换正时皮带后重新测试，一切正常，故障至此完全排除。

4、总结

本文所阐述的压力波形只是现如今汽车故障排除中的一个缩影。波形分析还可以应用到其他传统性能检测中不曾涉及的地方。正如与只测量“血压”相比，医生利用“心电图”可以更加正确、全面地了解人体的健康状况类似，“汽车医生”也应当能利用更加先进的仪器，更加全面、具体、全程地诊断汽车故障。

参考文献

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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

作者简介：王瑜，讲师，高级技师，就职于江苏省交通技师学院车辆工程系。从事教学工作，研究方向：汽车电控、汽车故障检修。

中图分类号：U472.2

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)02-152-02