如何用示波器检测次级点火系统（一）

写在最前面：

单看标题可能会让你觉得这篇文章的主题是关于检测线圈，火花塞和火花塞插头电线。但我们指的是分析燃烧室内电子的行为。目标是看燃料混合物，阀座，压缩，积碳和其它影响这种特性的症状。最终目的是要学会分析示波器波形的逻辑思路。

有了扫描工具为什么还要示波器呢？因为很少有店铺会为所有车辆都配备专用扫描工具，使用示波器检测汽车驾驶性问题成为另一种选择。扫描工具可能可以检测出失火的位置，但示波器除此之可以做到更多。它能确定失火是在什么条件（转速、负荷）下发生的，并能据此让技术人员推断出故障的原因。因为你可以在相同的负载下或行驶条件下比较每个缸的工作状况，并向客户展示潜在的失火可能并防止复发。

假设你有一个实验室示波器，但是没有或者没有使用点火探头（高压探头）。如果我们能证明在连接示波器之后整个点火分析能在5分钟内完成，你会重新去认识并定义研究燃烧室内的电子行为世界的美妙和观察每个气缸燃油分配的能力吗？

次级点火波形

如图1所见，跳火所需电压是由电路中最大间隙确定的。并不是系统中所有间隙来确定的。一个更好的术语叫“主导间隙”，因为在加压下，击穿火花塞间隙所需的电压会增加。如果0.045英寸（1.143毫米）间隙在燃烧室外跳火需要2KV电压，那么相同间隙在燃烧室内压力下可能需要10KV才能击穿，提供燃料，可以帮助提高电导率电。

图2是个很好的例子，可以看到在失压的气缸中，所需要的击穿电压减小，而燃烧时间增加。相反的另一个击穿电压高，燃烧时间相对短。我们得之击穿电压是必须有的“寄生虫”，会在燃烧室内抢夺燃烧时间。但击穿电压不燃烧燃料，在燃烧时间燃料才被燃烧！混合气稀薄（碳氢化合物降低）造成击穿电压增大甚至比这个更高。因此，绝缘被击穿导致失火是最寻常的，常由磨损的火花塞和稀薄混合气的任意组合产生异常高的击穿电压需求导致的结果。

没有弄清楚原因就更换部件看失火是否消失是徒劳无功的。击穿电压过高超出绝缘能力时，失火发生。然后火花找到燃烧室外侧接地路径。当发生这种情况时，由于燃烧室外侧没有HC维持导电率，产生较高的电阻，导致过高的燃烧电压和过短燃烧时间。

出于实际的目的，此时没有电流流动，直到火花塞跳火燃烧时间开始。当线圈输出能量耗尽,剩余的能量以振荡消散。因为碳氢化合物(燃料)是导体, 它不仅在电离作用过程中起帮助作用,而且在烧时间期间影响电导率。

我们如何知道是插头线呢？

假设在怠速工况下，一个气缸显示出异常高的击穿电压，并且与其他气缸相比燃烧时间要更短。我们需要找出高击穿电压是在气缸内还是气缸外造成的。控制节气门，加速和减速并观察反应。如果击穿电压居高不下，这表明最大的问题时发生在气缸外的。转速增加，示波器会如何反应呢？

转速为2000转时，点火时间提前到上止点前30~40°之间，这时活塞刚刚开始压缩冲程，导致了火花塞跳火的时候压力较低。因此，击穿电压降低表明点火提前是有功用的，并且有压缩。我们就验证了最大的问题确实发生在燃烧室内，而不是燃烧室外。

火花塞脏了会怎么样？

示波器分析需要很多常识。想象一下火花塞脏了会如何在示波器上体现出来。没有图片帮助记忆，只运用你的想象力。没有火花塞间隙，因此没有鼻子和剩余能量。因为碳阻替代了火花塞间隙，线圈能量被消耗完，由从击穿电压尖峰到停止线的弯坡表明。碳污垢的电阻值可高达2兆欧，比由漏油的喷油嘴导致的湿的火花塞需要更高击穿电压。我们怎么区分其中的区别呢？很简单！

喷油嘴泄漏：在低转速下，它看起来像是火花塞脏了，但是在高速下，泄露的油滴可能着火，因为在燃烧事件中，油滴较少。但是当这个气缸点火时，混合气一直过浓，示波器会显示出较低的击穿电压和较长的燃烧时间并且几乎没有鼻子。电脑检测到这个喷油嘴喷油量大（混合气浓）并减少燃油喷射，造成其它气缸混合气过稀（如图3）。有一个例外，按点火顺序漏油气缸的下一缸，得益于漏油气缸过剩的燃油。电脑控制发动机，发动机所有气缸的整机分析告诉我们一个完整故事，并验证诊断，这是非常重要的，这可以节约宝贵的时间。

探索燃烧时间

点火线圈输出被设计为有足够能量保持燃烧，只要燃烧室内有燃料。由于磁场消失决定线圈能量，发动机转速和负载并不影响它。燃烧时间表明，这种能量如何被用于燃烧燃料的。在怠速下建立电气部件的有效性后，燃烧时间成为我们测量导电的一把标尺。

因为该发动机所有气缸和喷油器都是相同均衡的，比较点火模式可以很容易的找到哪个气缸是不同的。

喷油器喷油量过小

在图4中，我们注意到，气缸B燃烧时间较短。在燃烧结束时的高鼻子特别明显，在燃烧时间的后期碳氢化合物的缺乏尤其明显，以一个很高的鼻子结束。这里的线圈似乎在说，“这不是我的错，这儿还有充足的能量”。然而，在气缸B中还可以观察到其他一些东西。在燃烧开始前一个高的击穿电压和高的燃烧线起点，这些证据早已证明混合气过稀。

与在相同转速相同负载下运行良好气缸做比较是很重要的。我们怎么知道气缸A是正常的呢？第一，注意线圈的能量没有被浪费在击穿电压上。第二，考虑整个燃烧过程的燃烧线的电导率应该是平滑的，只要线圈的能量可用。最后，鼻子告诉我们点火线圈能量是怎样被用来燃烧所有燃料的。这是空气，燃料和点火持续时间的完美匹配。

我们很想知道在在哪、何时和如何得出结论。除了位置，示波器能帮助我们知道有多少气缸受影响，在什么转速或负载下发生问题。不需要任何解释示波器图形的技巧来辨别短于或长于平均燃烧时间的古怪所在。任何燃烧时间变短说明电路中有较高阻抗，可能由于较高的击穿电压或混合气稀造成的。较长的燃烧时间表示电路中阻抗比平均阻抗小。

示波器图形解释中有帮助的提示

了解欧姆定律的人都知道，对电阻的影响和对电流的影响是成正比的。当电池接线柱接触不良的时候，产生的电阻只有0.01欧姆，打开大灯，它只会造成0.1V的电压降—亮度上基本没有变化。

然而，在启动过程中，同样的电阻，在300A的启动负载下意味着在启动中电压降低了3伏。这无疑会减慢启动速度。同样也会减慢进气流动和燃油流动。如果你只想要一杯水的话，给花园的水管打个结不会有太大影响，但在灌溉草坪的时候就会出现问题。燃油滤清器被限制在80%时，对怠速工况没有什么差别，但在汽车爬坡时就会出现动力不足。

测试重点简单的说：在所有不同负荷下测试，完成性能分析。因为连接了示波器，可能在车架上花费一分钟或者花20多分钟在试驾上。有不同的选择和方法来进行负荷测试，但它们都具有两个共同点。第一，它需要有人在驾驶座上来执行。第二，导线必须足够长，以连接到车内的设备。

负荷测试的结果

电阻和限制或阻塞都意味着同一件事，当对流量的需求很高的时候，会产生最大的负面影响。让我们研究一些实例。

排气受阻：当发动机不能正常排放尾气时，所有的功能都受到影响。怠速时显示在示波器上的完美燃烧线将变的参差不齐，并且在负荷扰动下，所有气缸的湍流逐渐变差。此外，EGR（废弃再循环的量）将变成正常的两倍或三倍。

在正常情况下， EGR阀会将7%的废气再循环进入进气道。然而，即使一个很小的排气阻力，这个值可能增加到30%甚至更多。暂时限制EGR阀的功能，观察示波器上波形的改善，也是一种验证阻塞的方法。限制将导致体积减少，但不是有时候说的稀混合气。它不影响空燃比。

双列排气门：由分离的两侧组成，如果一侧被限制，可以从另一侧看出端倪。好的一侧（没有被限制）在示波器图形上一个高的鼻子，表示混合气稀，然而有阻力的一侧几乎没有鼻子，表示混合气较浓。让我们假设一侧NO.1有50%的限制。空气流量传感器（MAF）显示此时进气流量为原来的100加上50再除2（（100%+50%)/2=75%）为75%。计算机将相同数量的燃料分配给进气管。

好的一侧NO.2吸入100%空气却分配到75%燃料。被限制的一侧NO.1吸入50%空气，却得到了一样的燃料（75%）。这一侧比所需要的燃料多了25%。看看你是否可以找到一个混合气稀的气缸和混合气浓的气缸，将匹配NO.1侧和NO.2侧。

磨损的凸轮凸角：这个问题不是经常发生，但是我们在研究如何去解读示波器波形想要告诉我们信息。图5看起来几乎与喷油量过小的喷油器的例图4或者图7相同，但是不同的是击穿电压需求和燃烧线开始的电压。我们需要与一个好的气缸作比较（看5缸波形）。这是一种混合气体积减少的案例而不是空燃比过低造成的。

当空气和燃油两者体积都减少时，会减小气缸压力，因此会造成较低的击穿电压需求。失火取决于气门升程受到影响的程度。随着凸轮降低20%，转速超过2000转可能就会发生失火，当气门升程降低40%时，转速1600转是可能就开始失火。没有升程，发动机你在任何转速下处于熄火状态。

燃料供应不足：无论燃料减少的根源是燃油泵、燃油管被挤压还是燃油滤清器脏了，示波器是分辨不出差别的。仔细看图6，你会注意到燃烧线上的任何地方都有燃料不足的可能。下一步，是如图所示的简单电流测试。在负载下，发动机可能会开始猛烈震动和断续工作。但在断续的失火发生之前，故障指示灯开始闪烁，在气缸之间随意地移动，并随着负载的增加越来越严重。这就是预防性维修得到的回报的地方。

负荷下的失火：失火故障码告诉我们哪个气缸有问题，这就像蒙着眼睛的诊断，因为你仍然不知道为什么，这种情况什么时候或者多久会重复，并且有多少其它气缸存在同样的隐患。图7-1表明失火是只有约25％与燃烧活跃有关。我们还知道，它不是进气泄漏造成的，因为它仅出现在有负荷时。

我们可以断定启动时混合气不稀，因为击穿电压需求是正常的并且燃烧线没有升高。我们很容易看到它不是一个屏幕脏了或是奇怪的喷射图案。如果这种模式一直存在并且不变化，它并非是可以清洁的，并且可能是启动晚的高电阻问题。更换喷油器就足够了。事实上，示波器可以提供所有详细信息，来避免试验和错误的修理方法。

气门座：这是一个常见但经常被忽视的问题。当一个气门座没有回位，它不会冷却，这可能会导致各种故障。在怠速时用示波器很容易发现，最好在行驶状态下。不管什么原因造成的气门没有回位都会造成压缩时气体逸出。众所周知，在怠速下一个灼热的气门是非常容易察觉的，但在60英里每小时下，小缝隙是没有什么影响的，因为气体没有足够时间去逸出。因此必须在低速时做测试。

在行驶状态怠速时做测试的另一个原因是当点火发生在上止（TDC）点附近，此时气体被压缩到它的顶点。气体逸出造成的影响可以在示波器上看到，如图8，在燃烧线开始处就出现震荡。

因为低压我们将看到一个低的击穿电压，接着是由空气流动造成的火花扭曲。根据频率，这个问题可以追溯到气门磨损、积碳、气门弹簧变弱或者润滑不良。最终的诊断取决于有多少气缸受到影响和故障是间歇性还是永久性的。

示波器的价值是显而易见的，前提是要完全了解它的潜力。让我们假设所有气缸按设计的那样运行。空气进气量是由活塞直径和行程决定的。空气与精确的燃料量相匹配，整个燃烧过程与点火线圈的能量相匹配并几乎不剩下多余能量。所有气缸都是相同的，并遵循精确的燃烧效率模式。任何偏差都会影响燃烧时间并且改变线圈的剩余能量。由于示波器是基于时间的来比较和显示每个气缸的燃烧效率的，所以没有比它更好的测量工具。

作者：Mac Vandenbrink

翻译：有福之人