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楼主: 天之蛟龙

使用【摩托车数据分析仪】进行点火系统的波形识别——有图有真相[长篇连载]

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 楼主| 发表于 2012-10-28 14:08 | 显示全部楼层
    我们在一台发动机上安装可以改变初级导通时间的点火器进行次级燃烧时间的实验,设置在不同的导通角时间使用分析仪进行数据采集。如图62初级导通时间1ms,图63初级导通时间4ms,图64初级导通时间7ms。可以从高压次级信号电压波形中看到,随着导通时间的增加,次级击穿点火后的燃烧时间也在增加。图中紫色波形为初级电流波形,黄色波形为次级电压波形。
图62 62.jpg
图63 63.jpg
图64 64.jpg
    在图64的初级电流波形中,对比不同的导通时间可以看到,初级线圈导通充磁时间在7ms时完全饱和,电流上升趋于平直线状态。此时高压包释放的高压电能达到最大,次级燃烧线持续时间最长。初级导通时间在4ms时,电流和7ms时的大小已经比较接近,说明初级线圈充磁量接近饱和,这时的次级燃烧时间和7ms导通角情况下的时间相比,差距很小。但在1ms导通时间情况下,初级线圈充磁时间过短,建立不了足够的磁场强度,次级的高压电能不足,在击穿火花塞后剩余电能维持燃烧的时间只有饱和状态下的70%。
 楼主| 发表于 2012-11-2 19:09 | 显示全部楼层
    在导通时间固定的情况下,使用不同的高压包,次级波形的燃烧时间也不同。图65,66,67是使用另外一款高压包时测试到的燃烧时间。
图65 65.jpg
图66 66.jpg
图67 67.jpg
 楼主| 发表于 2012-11-5 19:15 | 显示全部楼层
    同样的导通时间条件下,这款高压包的次级燃烧时间远远高于前面那款高压包,7ms导通角的燃烧时间达到4.17ms,接近上一款高压包的4倍时间。从初级电流波形上来看,导通时间也接近饱和导通时间。这是因为两款高压包的初级次级线圈电阻值和匝数比不相同,初级线圈对次级线圈互感出的高压电能不同的结果。
 楼主| 发表于 2012-11-10 20:59 | 显示全部楼层
    使用普通的电容点火的高压包,设置好导通时间后进行测试,得到的数据也不相同。图68是电容高压包使用在电感点火系统中的波形,在初级导通时间1ms时,次级燃烧时间只维持了0.27ms。图69是电流值的测量,可以看到电容高压包因为初级线圈电阻很低,(一般电容高压包初级电阻值只有零点几欧姆,电感高压包初级电阻通常在一点几欧姆甚至更多)在0.4ms时间内就充电饱和,电流高达9安培。
    电容高压包因为初级线圈电阻太小,所以在电感点火电路中通电充磁时间过快就达到饱和,剩余的通电时间会使线圈发热严重,早期电感点火对导通时间的控制并不精准,因此电容高压包使用进电感点火电路中很容易损坏,有的甚至于是短期使用就被发热量过多烧坏初级绕组。这也就是一般维修中很难使用电容高压包代替电感高压包工作的原因。
图68 68.jpg
图69 69.jpg
 楼主| 发表于 2012-11-11 19:25 | 显示全部楼层
    图70为正常混合气情况下的高压次级信号波形,图71为化油器式摩托车发动机突然加速时稀混合气的高压次级波形,可以看到击穿电压提高很多,比正常情况下击穿电压提高了8000伏。因为稀混合气相比正常混合气而言,难以点燃,高压电能要击穿火花塞间隙需要更高的电压,同时因为压力关系要维持火花塞间隙中的电子流也需要高电压,稀混合气状态时,燃烧电压提高了1500伏。这种高击穿电压,高燃烧电压消耗过多的高压电能,高压包的能量很快就不能维持电子流通道,燃烧中断结束。稀混合气的点燃过快的消耗了能量,造成燃烧时间缩短。
图70 70.jpg
图71 71.jpg
 楼主| 发表于 2012-11-18 22:07 | 显示全部楼层
    图72为空滤器严重堵塞时混合气过浓情况下的高压次级波形,次级波形击穿电压并不高,但燃烧电压和燃烧时间缩短。这是因为混合气过浓时,虽然容易击穿点火,但混合气中汽油含量过多,不能完全燃烧,汽油分子降低了火花塞间隙中的温度,相对情况下温度低时电子流通道维持的电压就需要的更高,在次级波形中燃烧电压变得杂乱,而且电压高低跳动剧烈。杂乱的燃烧电压波形是因为燃烧线持续期间气缸内混合气浓度变化引起的,混合气过稀有时也会引起燃烧线杂乱。这个高电压维持时过快的消耗电能,燃烧线也过早的中断。
浓混合气并不能使次级燃烧时间变长。但在排气冲程末期的点火次级波形因为气缸压力关系击穿电压和燃烧就是正常的波形反馈。
图72 72.jpg
 楼主| 发表于 2012-11-18 22:10 | 显示全部楼层
    在电感点火中,初级导通时间相对固定情况下,混合气浓稀变化影响到了高压次级波形的击穿电压,燃烧时间和燃烧电压。同样在电容点火的次级波形中,也是这种变化。
图73 73.jpg
图74 74.jpg
图75 75.jpg
    图73是正常混合气情况下电容点火的次级波形,与图74稀混合气情况下波形相比较,混合气过稀时击穿电压提高了一倍多,燃烧时间缩短一倍,燃烧电压也提高接近一倍。与图75的浓混合气情况下相比较,混合气过浓时击穿电压稍有降低,燃烧时间缩短近40%,燃烧电压提高30%。这些都与电感点火的情况相同。
    所以高压次级波形中的燃烧电压时间,是个总体高压次级电能的表现。并不是单纯的混合气浓或者稀的表现,以这个概念去判断次级波形,会造成很大的判定失误。只能在同款摩托车发动机,使用同样的点火电路零部件的情况下进行相对的比较。
 楼主| 发表于 2012-11-25 17:37 | 显示全部楼层
    在我们使用分析仪对发动机进行测试时,发现了很多看似良好的火花塞都存在高压次级波形严重偏差的现象。这样的火花塞会对摩托车发动机的各方面性能带来影响。利用分析仪,对这些隐蔽性很强的故障能够方便的进行快速识别。
图76 76.jpg
    图76的电感点火高压次级波形,击穿电压符合正常电压值。燃烧时间仅有0.25ms,电感点火的燃烧时间在我们测试中一般在1.2ms左右,这是火花塞故障。
 楼主| 发表于 2012-11-26 22:22 | 显示全部楼层
图77 77.jpg
    图77的高压次级击穿电压升高到13500伏,燃烧电压达到6000伏,这种燃烧电压值接近击穿电压值的50%,燃烧时间缩短50%左右的情况仍然为火花塞故障。在稀混合燃烧中,燃烧电压不会提高到这个幅度。
 楼主| 发表于 2012-11-27 20:16 | 显示全部楼层
图78 78.jpg
图78的高压次级波形完全失去标准波形状态,这是火花塞火花塞绝缘体电阻过低损坏引起的次级波形变形。
 楼主| 发表于 2012-12-1 17:02 | 显示全部楼层
图79 79.jpg
    图79是电容点火的高压次级波形,正常情况下的击穿电压值一般多在8000伏到1万伏的范围,燃烧时间不少于50us。现在的击穿电压偏高,燃烧时间缩短很多,这种不符合标准的波形是火花塞故障引起的。


 楼主| 发表于 2012-12-5 19:24 | 显示全部楼层
图80 80.jpg
图80的波形中,燃烧时间符合标准,但击穿电压提高近一倍,这同样是火花塞故障波形。
 楼主| 发表于 2012-12-8 10:58 | 显示全部楼层
图81 81.jpg
图81中,击穿电压和燃烧电压都提升的很高,燃烧线起点高,跌落快,时间只维持了25us,这仍然是火花塞损坏引起的波形变化。
 楼主| 发表于 2012-12-12 19:27 | 显示全部楼层
图82 82.jpg
图82中的电容点火次级波形各种数据值都符合正常,但在击穿电压位置出现了一个很高的反向高电压,这种情况属于是无电阻火花塞的影响。
 楼主| 发表于 2012-12-13 18:51 | 显示全部楼层
有位摩托车发烧友,行驶路线多在城区马路,为了提高瞬间加速性能,车主将原车的化油器改装为电喷装置。后来感觉提速性能还不能满足需要,又改装了可调曲线的数字点火器。有次因事外出几天回来后将车擦洗干净,发现摩托车启动后在怠速时短时间内自动熄火,再次启动不能着车。开关电门锁后再启动,偶尔能够启动,但很快熄火,根本无法上路行驶。于是去维修站进行修理,维修技师检查了气缸压缩压力,火花塞跳火状况,更换火花塞后用点火正时灯检查了点火角度,没有发现任何异常现象,以没有此款电喷系统的解码仪为由拒绝继续修理。
车主联系平时玩车圈中的朋友借来此款电喷的解码仪后再次去在本地经销某品牌电喷摩托车的维修站修理,维修技师用解码仪检查后说没有任何故障码表现。告诉车主两个选择方案:换回原来的化油器状态,或者另外再购买一套电喷件。车主表示只要能肯定问题出在电喷系统上,再更换一套也没有问题。但是如果更换上去后故障没有排除,他不会支付这套新电喷系统的费用。维修技师不敢肯定故障确实存在于电喷部位,在这种情况下维修站的技师告诉车主,我们店里有套摩托车数据分析仪,是否考虑把车送过去检查一下故障点在什么部位。他和我们比较熟悉,可以帮忙把车拉过去。
车主把车拉到我们店里,讲了下在几家维修站维修的经过,知道车况后我们连接上分析仪,对发动机的运转工况进行数据波形采集分析。启动发动后怠速良好,正如车主所说,很快发动机自动熄火,再次启动无效,必须开关电门锁后又能启动,但仍然很快熄火。连续启动几次后,我们对分析仪上的波形进行查看。发现熄火时喷油器仍然在工作,但是高压初级波形和次级波形消失,并且高压次级波形上杂波很严重。这说明故障不在电喷系统当中,而在点火电路上。如图83
 图83 83.jpg
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