实验三 汽油发动机点火波形检测与分析
指导书
适用专业：汽车服务工程 实验时数：2学时
一、实训目的与要求
1、掌握利用真空表检测发动机故障的方法及原理；
2、根据真空表显示的异常指示找出发动机故障的原因。
二、实训课时
2学时
三、实训设备及器材
1、常用工具1套
2、发动机综合测试仪（或汽车专用示波器）1台
3、技术状况良好的发动机总成1台
四、实训内容及步骤
使用发动机综合测试仪的示波器功能或汽车专业示波器检测点火波形，可用来判断点火系各部件的故障。
1、发动机综合测试仪与发动机的线路连接
（1）将发动机综合测试仪的蓄电池电压拾取器的红、黑夹分别夹在蓄电池的正、负极上。
（2）将红色次级信号夹夹在中央高压线上（从适配器1280408的红色BNC 头引入设备），一缸信号钳夹在一缸高压线上，如图1所示。
图1 发动机综合测试仪与发动机的连接
（3）起动发动机至正常工作温度，并怠速运转。
（4）启动发动机综合测试仪，在“汽油机检测”菜单下用鼠标左键点击“次级信号”图标即进入次级信号测试界面，即可测到次级平列波、并列波、重叠波等波形。
2、标准波形分析
（1）单缸波形
如图2所示为发动机1500r/min时的单缸标准次级波形图。它反映了单缸点火的工作情况。当点火装置出现故障时，次级电压的波形就会发生变化，因此根据波形的变化可初步判断故障所在。
图2 单缸标准次级波形图
图中波形上各点的含义如下：
a 为断电器触点打开，次级电压急剧上升；
ab 为击穿电压；
bc 为电容放电；
cd 为电感放电，称为火花线；
de 为火花消失后，剩余磁场能维持的衰减震荡；
e 点为断电器触点闭合；
ef 为触点闭合导致的负电压，并引起闭合震荡；
ae 为触点打开的全部时间；
ea 为触点闭合的全部时间。如果时间用分电器凸轮轴转角表示，则ae 为断电器触点张开角；ea 为断电器触点闭合角。
（2）多缸重叠波形
多缸重叠波形时将各单缸波形之首对齐并重叠在一起的排列方式。6缸发动机的标准次级重叠波形如图3所示。
图3 标准次级重叠波形
1-平均触点闭合角 2-触点闭合点变化范围 3-重叠角
（3）多缸平列波和多缸并列波形
为比较各缸点火情况，可将各缸点火波形平列和并列在显示屏上。多缸平列波，即在屏幕上从左至右按点火次序将所有各缸点火波形首尾相连的一种排列方式。6缸发动机的标准次级平列波形如图4所示。
图4 标准次级平列波
多缸并列波，即在屏幕上从下到上按点火次序将所有各缸点火波形首尾对齐并分别并分别放置的一种排列方式。6缸发动机的标准次级并列波形如图5所示。
图5 标准次级并列波
3、根据波形检测故障
如果实测波形与标准波形相比有差异，说明点火系统有故障。传统点火系的故障在波形上有四个主要反映区，如图6所示。
图6 次级波形故障反映区
图中A 区为断电器触点故障反映区，B 区为电容器、点火线圈故障反映区，C 区为电容器、断电器触点故障反映区，D 区为配电器、火花塞故障反映区。
（1）多缸重叠波
该波形是各缸点火波形的叠加，因而可评价各缸工作的一致性。各缸工作一致的重叠波就像一个单缸波形，只要其中任一缸工作不佳，其波形就会偏离重叠波，通过逐个单缸断火可立即找出这一工作不佳的气缸。通过多缸重叠波，可进行下列参数的测量。
①各缸波形之间的重叠角。如果各缸点火波形的长度不一样，则表明各缸点火间隔不一样大，此时最短波形与最长波形之间的重叠区所占分电器凸轮轴转角称为各缸波形间的重叠角。重叠角应不大于点火间隔的5％，以接近零为好。根
据这一原则，重叠角的标准值得（分电器凸轮轴转角）应为：
4缸发动机不大于4.5°
6缸发动机不大于3°
8缸发动机不大于2.25°
重叠角的大小，可表征多缸发动机点火间隔的一直程度，重叠角越大，说明点火间隔越不均匀。重叠角太大，是由于分电器凸轮制造不准、磨损不均或分电器凸轮轴磨损松旷、弯曲变形等原因造成的。
②各缸触点闭合角的平均值。断电器触点闭合期间对应的分电器凸轮轴转角，称为触点闭合角。在重叠波上，由于各缸波形重叠在一起，无法测得每缸触点闭合角值，所以只能测得各缸触点闭合角的平均值。
（2）多缸并列波
该波形的最大优点是，既能观察到所有各缸的波形，又能观察到个别缸的波形。正常的次级并列波，各缸的火花线长度应相同，各缸的低频震荡波和闭合段波形应上下对齐。与标准波形对照，实测波形上不正常之处，即反映一定的故障。通过多缸并列波，可进行如下参数的测量和故障诊断。
①各缸闭合角值。测得的闭合角值应与标准值对照。闭合角的标准值（分电器凸轮轴转角）应为：
3缸发动机：60°～66°
4缸发动机：50°～54°
6缸发动机：38°～42°
8缸发动机：29°～32°
如果测出的闭合角太小，说明触点间隙太大，这不仅有可能使点火时间提前，而且造成高速时点火高压不足；若测出的闭合角太大，则又说明触点间隙太小，这不仅有可能使点火时间推迟，而且造成某些缸由于触点张不开而缺火。因此，应调整触点间隙为0.35～0.45mm ，以使闭合角符合标准。但调整触点间隙后，点火提前角也随之改变，因而还应校正点火正时，以保证发动机的动力性、经济性和排放。
②各缸波形的重叠角。
③若并列波的每缸触点闭合角或张开点有杂波，则说明触点烧蚀，如图7所示。
图7 触点烧蚀波形
④若某些触点闭合角附件或触点闭合段内有杂波，则可能是活动触点臂弹簧弹力不足，使触点解除不良造成的。如图8所示。
图8 触点臂弹簧弹力不足的故障波形
⑤某缸火花塞跳火波形震荡波减少，振幅减小，波形变宽，波形平直且不上下跳动，则说明该缸火花塞“淹死”，如图9所示。如波形时好时坏，说明该火花塞性能不良。
图9 5缸火花塞“淹死”的故障波形
⑥如果某一缸跳火后的低频震荡波上下跳动，说明点火线圈次级绕组可能断路，如图10所示。
图10 点火线圈次级绕组断路的故障波形
⑦如果某一缸波形的震荡波减少，振幅变小，则可能是电容器性能不良造成的，如图11所示。
图11 电容器性能不良的故障波形
⑧如果某一缸触点张开波形时有时无，说明触点在该缸有时张不开。这是触点间隙调得太小，再加上凸轮制造不准、，磨损不均或凸轮轴磨损松旷、弯曲变形等原因造成的。
（3）多缸平列波
利用次级多缸平列波可完成以下参数测量和故障诊断。
①各缸点火高压值测量。将次级平列波中击穿电压波形的根部对齐，则可由屏幕上直接读取各缸的击穿电压值。击穿电压值一般6～8kV ，各缸相差不大于2kV ，各缸波形位置按点火次序从左至右排列。下面分四种情况进行故障分析。 a. 如果各缸点火电压均过高，超过10kV ，则可能是混合气过稀、分电器中央高压线端部未插到底或脏污严重、分火头与分电器盖插孔电极间隙太大或各缸火花塞间隙均偏大等原因造成的。
b. 如果个别缸点火电压过高，则可能是该缸高压分线端部未插到底、脏污严重或分电器盖插孔电极与分火头不同心，造曾分火头与该缸高压分线插孔电极间隙太大或该缸火花塞电极间隙太大等原因造成的。
c. 若各缸点火电压均过低（低于6kV ），则可能是混合气过稀、各缸火花塞间隙过小。火花塞电极脏污、蓄电池电压不足或电容器容量不足等原因造成的。 d. 如果个别缸点火电压过低，则可能是该缸火花塞间隙太小、电极脏污或其他绝缘性能差等原因造成的。
②单缸断路高压值测量。将某缸火花塞上的高压线对机体断路，该缸跳火电压应小于5kV ，如图12所示。否则说明分火头与分电器盖插孔电极间隙过大或该缸高压分线与分电器盖插孔接触不良。
图12 2缸火花塞高压短路的次级平列波
③单缸开路高压值测量。将某缸高压线从火花塞上取下而不短路，该缸高压值应达到20～30kV ，否则说明高压线、分电器盖绝缘不良或点火线圈、电容器的性能不良。如图13所示。
图13 2缸火花塞高压线取下的次级平列波形
④火花塞加速电压特性测量。调整化油器节气门调整螺钉，使发动机转速稳定在800r/min左右，突然开大节气门使发动机加速运转。此时各缸点火电压相应增大，但增大部分不应超过3kV ，否则应换火花塞。
五、实训注意事项
1、起动发动机时，一旦着车，应立即松开点火开关，以免起动机损坏。
2、严格按操作规程操作发动机综合测试仪EA2000。
实验三 汽油发动机点火波形检测与分析
指导书
适用专业：汽车服务工程 实验时数：2学时
一、实训目的与要求
1、掌握利用真空表检测发动机故障的方法及原理；
2、根据真空表显示的异常指示找出发动机故障的原因。
二、实训课时
2学时
三、实训设备及器材
1、常用工具1套
2、发动机综合测试仪（或汽车专用示波器）1台
3、技术状况良好的发动机总成1台
四、实训内容及步骤
使用发动机综合测试仪的示波器功能或汽车专业示波器检测点火波形，可用来判断点火系各部件的故障。
1、发动机综合测试仪与发动机的线路连接
（1）将发动机综合测试仪的蓄电池电压拾取器的红、黑夹分别夹在蓄电池的正、负极上。
（2）将红色次级信号夹夹在中央高压线上（从适配器1280408的红色BNC 头引入设备），一缸信号钳夹在一缸高压线上，如图1所示。
图1 发动机综合测试仪与发动机的连接
（3）起动发动机至正常工作温度，并怠速运转。
（4）启动发动机综合测试仪，在“汽油机检测”菜单下用鼠标左键点击“次级信号”图标即进入次级信号测试界面，即可测到次级平列波、并列波、重叠波等波形。
2、标准波形分析
（1）单缸波形
如图2所示为发动机1500r/min时的单缸标准次级波形图。它反映了单缸点火的工作情况。当点火装置出现故障时，次级电压的波形就会发生变化，因此根据波形的变化可初步判断故障所在。
图2 单缸标准次级波形图
图中波形上各点的含义如下：
a 为断电器触点打开，次级电压急剧上升；
ab 为击穿电压；
bc 为电容放电；
cd 为电感放电，称为火花线；
de 为火花消失后，剩余磁场能维持的衰减震荡；
e 点为断电器触点闭合；
ef 为触点闭合导致的负电压，并引起闭合震荡；
ae 为触点打开的全部时间；
ea 为触点闭合的全部时间。如果时间用分电器凸轮轴转角表示，则ae 为断电器触点张开角；ea 为断电器触点闭合角。
（2）多缸重叠波形
多缸重叠波形时将各单缸波形之首对齐并重叠在一起的排列方式。6缸发动机的标准次级重叠波形如图3所示。
图3 标准次级重叠波形
1-平均触点闭合角 2-触点闭合点变化范围 3-重叠角
（3）多缸平列波和多缸并列波形
为比较各缸点火情况，可将各缸点火波形平列和并列在显示屏上。多缸平列波，即在屏幕上从左至右按点火次序将所有各缸点火波形首尾相连的一种排列方式。6缸发动机的标准次级平列波形如图4所示。
图4 标准次级平列波
多缸并列波，即在屏幕上从下到上按点火次序将所有各缸点火波形首尾对齐并分别并分别放置的一种排列方式。6缸发动机的标准次级并列波形如图5所示。
图5 标准次级并列波
3、根据波形检测故障
如果实测波形与标准波形相比有差异，说明点火系统有故障。传统点火系的故障在波形上有四个主要反映区，如图6所示。
图6 次级波形故障反映区
图中A 区为断电器触点故障反映区，B 区为电容器、点火线圈故障反映区，C 区为电容器、断电器触点故障反映区，D 区为配电器、火花塞故障反映区。
（1）多缸重叠波
该波形是各缸点火波形的叠加，因而可评价各缸工作的一致性。各缸工作一致的重叠波就像一个单缸波形，只要其中任一缸工作不佳，其波形就会偏离重叠波，通过逐个单缸断火可立即找出这一工作不佳的气缸。通过多缸重叠波，可进行下列参数的测量。
①各缸波形之间的重叠角。如果各缸点火波形的长度不一样，则表明各缸点火间隔不一样大，此时最短波形与最长波形之间的重叠区所占分电器凸轮轴转角称为各缸波形间的重叠角。重叠角应不大于点火间隔的5％，以接近零为好。根
据这一原则，重叠角的标准值得（分电器凸轮轴转角）应为：
4缸发动机不大于4.5°
6缸发动机不大于3°
8缸发动机不大于2.25°
重叠角的大小，可表征多缸发动机点火间隔的一直程度，重叠角越大，说明点火间隔越不均匀。重叠角太大，是由于分电器凸轮制造不准、磨损不均或分电器凸轮轴磨损松旷、弯曲变形等原因造成的。
②各缸触点闭合角的平均值。断电器触点闭合期间对应的分电器凸轮轴转角，称为触点闭合角。在重叠波上，由于各缸波形重叠在一起，无法测得每缸触点闭合角值，所以只能测得各缸触点闭合角的平均值。
（2）多缸并列波
该波形的最大优点是，既能观察到所有各缸的波形，又能观察到个别缸的波形。正常的次级并列波，各缸的火花线长度应相同，各缸的低频震荡波和闭合段波形应上下对齐。与标准波形对照，实测波形上不正常之处，即反映一定的故障。通过多缸并列波，可进行如下参数的测量和故障诊断。
①各缸闭合角值。测得的闭合角值应与标准值对照。闭合角的标准值（分电器凸轮轴转角）应为：
3缸发动机：60°～66°
4缸发动机：50°～54°
6缸发动机：38°～42°
8缸发动机：29°～32°
如果测出的闭合角太小，说明触点间隙太大，这不仅有可能使点火时间提前，而且造成高速时点火高压不足；若测出的闭合角太大，则又说明触点间隙太小，这不仅有可能使点火时间推迟，而且造成某些缸由于触点张不开而缺火。因此，应调整触点间隙为0.35～0.45mm ，以使闭合角符合标准。但调整触点间隙后，点火提前角也随之改变，因而还应校正点火正时，以保证发动机的动力性、经济性和排放。
②各缸波形的重叠角。
③若并列波的每缸触点闭合角或张开点有杂波，则说明触点烧蚀，如图7所示。
图7 触点烧蚀波形
④若某些触点闭合角附件或触点闭合段内有杂波，则可能是活动触点臂弹簧弹力不足，使触点解除不良造成的。如图8所示。
图8 触点臂弹簧弹力不足的故障波形
⑤某缸火花塞跳火波形震荡波减少，振幅减小，波形变宽，波形平直且不上下跳动，则说明该缸火花塞“淹死”，如图9所示。如波形时好时坏，说明该火花塞性能不良。
图9 5缸火花塞“淹死”的故障波形
⑥如果某一缸跳火后的低频震荡波上下跳动，说明点火线圈次级绕组可能断路，如图10所示。
图10 点火线圈次级绕组断路的故障波形
⑦如果某一缸波形的震荡波减少，振幅变小，则可能是电容器性能不良造成的，如图11所示。
图11 电容器性能不良的故障波形
⑧如果某一缸触点张开波形时有时无，说明触点在该缸有时张不开。这是触点间隙调得太小，再加上凸轮制造不准、，磨损不均或凸轮轴磨损松旷、弯曲变形等原因造成的。
（3）多缸平列波
利用次级多缸平列波可完成以下参数测量和故障诊断。
①各缸点火高压值测量。将次级平列波中击穿电压波形的根部对齐，则可由屏幕上直接读取各缸的击穿电压值。击穿电压值一般6～8kV ，各缸相差不大于2kV ，各缸波形位置按点火次序从左至右排列。下面分四种情况进行故障分析。 a. 如果各缸点火电压均过高，超过10kV ，则可能是混合气过稀、分电器中央高压线端部未插到底或脏污严重、分火头与分电器盖插孔电极间隙太大或各缸火花塞间隙均偏大等原因造成的。
b. 如果个别缸点火电压过高，则可能是该缸高压分线端部未插到底、脏污严重或分电器盖插孔电极与分火头不同心，造曾分火头与该缸高压分线插孔电极间隙太大或该缸火花塞电极间隙太大等原因造成的。
c. 若各缸点火电压均过低（低于6kV ），则可能是混合气过稀、各缸火花塞间隙过小。火花塞电极脏污、蓄电池电压不足或电容器容量不足等原因造成的。 d. 如果个别缸点火电压过低，则可能是该缸火花塞间隙太小、电极脏污或其他绝缘性能差等原因造成的。
②单缸断路高压值测量。将某缸火花塞上的高压线对机体断路，该缸跳火电压应小于5kV ，如图12所示。否则说明分火头与分电器盖插孔电极间隙过大或该缸高压分线与分电器盖插孔接触不良。
图12 2缸火花塞高压短路的次级平列波
③单缸开路高压值测量。将某缸高压线从火花塞上取下而不短路，该缸高压值应达到20～30kV ，否则说明高压线、分电器盖绝缘不良或点火线圈、电容器的性能不良。如图13所示。
图13 2缸火花塞高压线取下的次级平列波形
④火花塞加速电压特性测量。调整化油器节气门调整螺钉，使发动机转速稳定在800r/min左右，突然开大节气门使发动机加速运转。此时各缸点火电压相应增大，但增大部分不应超过3kV ，否则应换火花塞。
五、实训注意事项
1、起动发动机时，一旦着车，应立即松开点火开关，以免起动机损坏。
2、严格按操作规程操作发动机综合测试仪EA2000。