王小娟

摘 要：点火系统波形分析是开展汽车发动机故障检测的关键技术手段，文章基于博世FSA 740发动机故障检测仪的示波器功能，对汽车发动机电子控制点火系统的初级和次级点火波形进行了检测与分析，阐述了点火波形的检测方法，重点分析了四缸并列次级点火波形和单缸次级点火波形。实验检测结果表明，通过对发动机次级波形闭合部分、点火线、火花线等的分析，观察波形、脉冲、峰值等，可以准确判断发动机工作状态，对发动机进行不解体故障诊断，该分析方法为维修人员可提供高效实用的故障诊断思路和维修依据，提高工作效率。

关键词：发动机;点火波形;次级波形;故障检测

中图分类号：U462  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2019）04-59-03

前言

现代汽车发动机广泛采用电子控制系统，掌握基于波形分析的不解体检测技术与分析方法已成为当下汽车维修人员的迫切需求。德国博世公司研发的FSA 740发动机故障检测仪是一种功能强大、诊断系统完整、集多种检测项目及功能于一体的模块化检测设备。该设备是当前汽车维修行业的高端品牌设备，在业内具有广泛的认可度和较高的知名度，但也正是由于其功能强大，配线数量繁多，操作提示翻译欠精准，致使部分高端维修企业虽然配备了该设备，但有效使用率并不高，使用熟练程度及故障分析能力都有待提升。因此，本文主要基于博世FSA 740示波器，以09款北京现代伊兰特轿车发动机（型号G4ED）为例，进行点火线圈初级、次级电压波形分析，并依据波形数据提出发动机故障分析与诊断的思路。

1 电控发动机电子信号分析原理

发动机电子信號具有幅值、频率、形状、脉宽和阵列等五个可检测指标，通过电子信号的检测，即波形分析，可以精准判断发动机电子控制系统功能是否正常，检测出电路中元器件以及控制系统等部位的故障。发动机点火燃烧过程的电子信号通常是通过次级与初级点火线圈的互感返回到初级电路，因此初级点火波形对检查点火线圈的点火故障非常有效，同时也可用于火花塞、高压线的短路和断路、火花塞污损等点火不良故障以及缸内燃烧情况的检查。

次级点火波形主要用于分析各缸点火和燃烧质量，从波形的变化可以分析点火线圈的充电时间，分析点火线圈和次级高压电路性能，检查单缸燃烧及火花塞污损等情况。

2 电控发动机检测实验

2.1 波形检测准备

为了保证初级、次级波形检测的有效性，提高故障判断的准确度，首先对发动机进行一般条件测试即发动机初检。进入FSA740主界面，按菜单提示进入检测界面，依次完成下述三项检测。

2.1.1 蓄电池静止电流检查

将30A的钳式电流计（CH2）夹在B+的所有电缆（箭头指向B+）或夹在B-的所有电缆（箭头背向B-）上，将蓄电池连接电缆的黑色端子夹在蓄电池负极，红色端子夹在蓄电池正极，连检测蓄电池电压为12.3V，静止电流CH2为2.37A，正常。

2.1.2 蓄电池/起动机/压缩比检查

将1000A的钳式电流计（CH2）夹在B+的所有电缆（箭头指向B+）或夹在B-的所有电缆（箭头背向B-）上，蓄电池连接电缆的黑、红端子仍如上连接，拔下电控燃油泵熔断器或拔出凸轮轴传感器，防止发动机正常起动，拧动点火开关，以起动机带动发动机运转，检查蓄电池、起动机、压缩比状态如图1所示，从数值分析，蓄电池电压正常，起动机电流正常，压缩比所反映的蓄电池输出电流值在46-48.1A之间（被测发动机额定功率为82kW，对应的正常值应为40A左右），该数值略微偏大，表明各缸工作阻力均略有增加，可能是点火不良、燃烧不正常或相关机件变形所致。若某一缸压缩不足，将导致其余气缸起动消耗过高而无法检测，相应气缸在柱状图中将会显示为红色，测试图中无红色条状显示，表明各缸压力均衡，可以正常测试。

2.1.3 发电机检查

将1000A的钳式电流计（CH2）夹在发电机的充电电缆（端子51）上，电流计箭头从发电机引出，蓄电池连接电缆的黑、红端子仍如上连接，测得发动机转速为990转/分时发电机电流为-0.6A，波动率为4.07%，运行正常。

2.2 初级点火波形测试及分析

北京现代伊兰特轿车发动机的点火线圈由低压部分的初级绕组和高压部分的次级绕组两部分组成，初级点火的电压特性可以通过初级和次级点火线圈的互感返回到初级电路，即当初级绕组电流被截止时，通过互感作用，在次级绕组上将产生最高30-40kV的电压。

检测时，将蓄电池连接电缆的红、黑端子分别夹在蓄电池正、负极上，感应式钳式脉冲信号检测器夹在第一缸的点火电缆上，将初级适配器导线的四个绿色端子A、B、C、D分别连接到一、二、三、四缸的点火线圈端子上。仪器进入主菜单，点击“示波器”下的“点火示波器初级”，进入初级波形检测界面，起动发动机开始检测。测得四缸并列波形如图2所示。由图可见，各缸波形频率一致，形状相似，幅值相等，脉冲宽度一致，同时点火的两缸点火时刻相同，波形显示基本正常。

2.3 次级点火波形测试及分析

将蓄电池连接电缆的红、黑端子分别夹在蓄电池正、负极上，将次级检测传感器黑色（-）、红色（+）分别夹在各点火线圈和火花塞之间的点火电缆上，因同时点火的两火花塞极性相反，故应注意点火电压的极性，如若接反，则波形会反向显示。将感应式钳式脉冲信号检测器连接在第一缸的点火电缆上，也可以将初级适配器导线的绿色端子A连接到一缸的点火线圈端子上，用来识别第1缸信号。

2.3.1 四缸并列波形检测及分析

进入主菜单，点击“示波器”下的“点火示波器次级”，进入次级波形检测界面，起动发动机，测得四缸并列波形如图3所示：

观察图3中四缸并列波形，各缸点火频率、脉冲宽度一致，形状近似，但1、2缸点火峰值电压明显低于3、4缸，2缸更突出，其余部位幅值接近。据此判断，若3、4缸点火峰值电压正常，則1、2缸偏低，那么故障可能是1、2缸点火高压线短路或火花塞间隙过小，火花塞污损或破裂等;若1、2缸点，火峰值电压正常，则3、4缸偏高，那么故障可能是3、4缸点火高压线开路、阻值过大或火花塞间隙不正常，点火次级线路电阻过高等。继续进行急加速测试，各缸跳火峰值电压均明显增高，无明显差异。

2.3.2 单缸次级电压及波形分析

用查找模式调出1缸次级电压如图4所示，显示其1缸次级电压峰值为18.7kV，发动机正常工作时，其次级电压峰值可达30-40kV，怠速时通常为15 kV左右，18.7kV属正常范围，因此可判断为1、2缸点火峰值电压正常，则故障可能是3、4缸点火高压线开路、阻值过大或火花塞间隙不正常，点火次级线路电阻过高等。

返回调出单缸（1缸）次级电压波形，如图5所示，由0-40ms的波形放大图可知，闭合部分在点火线圈开始充电时保持一致的波形下降沿，则表明各缸闭合角一致，点火正时准确，点火线电压峰值为18.7 kV，属正常工作范围。若火花线不够平缓，明显倾斜，则说明火花塞有污蚀或积碳;线上有杂波，可断定该缸点火不良（点火过早、喷油器损坏、火花塞污蚀等）;燃烧时间基本正常，则说明可燃混合气浓度正常，无过浓或过稀情况;振荡波振荡不足2次，表明点火线圈可能存在故障。

3 结论

基于博世FSA 740的示波器检测与显示功能，可以完成包括汽车识别、发动机初检、部件测试、发动机测试、尾气分析、故障诊断等众多功能的检测。测量时需按要求正确进行配线连接，尤其要注意配线端子连接的位置和方向。初级点火波形重点分析了频率、幅值和脉宽等特性，可初步筛查点火线圈存在的问题，次级波形的分析依次从波形的闭合部分、点火线、火花线、燃烧时间、线圈振荡情况等五个方面进行形状、走势、峰值等的具体分析，判断发动机故障发生的具体部位及类型。通过电子信号的波形测试与分析，将极大提高维修人员对发动机故障判断的精准性，避免盲目拆换件，提高维修工作效率和维修品质。

参考文献

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