基于博世FSA 740的發動機點火波形檢測與分析

王小娟

摘 要：點火系統波形分析是開展汽車發動機故障檢測的關鍵技術手段，文章基于博世FSA 740發動機故障檢測儀的示波器功能，對汽車發動機電子控制點火系統的初級和次級點火波形進行了檢測與分析，闡述了點火波形的檢測方法，重點分析了四缸并列次級點火波形和單缸次級點火波形。實驗檢測結果表明，通過對發動機次級波形閉合部分、點火線、火花線等的分析，觀察波形、脈沖、峰值等，可以準確判斷發動機工作狀態，對發動機進行不解體故障診斷，該分析方法為維修人員可提供高效實用的故障診斷思路和維修依據，提高工作效率。

關鍵詞：發動機;點火波形;次級波形;故障檢測

中圖分類號：U462? 文獻標識碼：B? 文章編號：1671-7988（2019）04-59-03

前言

現代汽車發動機廣泛采用電子控制系統，掌握基于波形分析的不解體檢測技術與分析方法已成為當下汽車維修人員的迫切需求。德國博世公司研發的FSA 740發動機故障檢測儀是一種功能強大、診斷系統完整、集多種檢測項目及功能于一體的模塊化檢測設備。該設備是當前汽車維修行業的高端品牌設備，在業內具有廣泛的認可度和較高的知名度，但也正是由于其功能強大，配線數量繁多，操作提示翻譯欠精準，致使部分高端維修企業雖然配備了該設備，但有效使用率并不高，使用熟練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款北京現代伊蘭特轎車發動機（型號G4ED）為例，進行點火線圈初級、次級電壓波形分析，并依據波形數據提出發動機故障分析與診斷的思路。

1 電控發動機電子信號分析原理

發動機電子信號具有幅值、頻率、形狀、脈寬和陣列等五個可檢測指標，通過電子信號的檢測，即波形分析，可以精準判斷發動機電子控制系統功能是否正常，檢測出電路中元器件以及控制系統等部位的故障。發動機點火燃燒過程的電子信號通常是通過次級與初級點火線圈的互感返回到初級電路，因此初級點火波形對檢查點火線圈的點火故障非常有效，同時也可用于火花塞、高壓線的短路和斷路、火花塞污損等點火不良故障以及缸內燃燒情況的檢查。

次級點火波形主要用于分析各缸點火和燃燒質量，從波形的變化可以分析點火線圈的充電時間，分析點火線圈和次級高壓電路性能，檢查單缸燃燒及火花塞污損等情況。

2 電控發動機檢測實驗

2.1 波形檢測準備

為了保證初級、次級波形檢測的有效性，提高故障判斷的準確度，首先對發動機進行一般條件測試即發動機初檢。進入FSA740主界面，按菜單提示進入檢測界面，依次完成下述三項檢測。

2.1.1 蓄電池靜止電流檢查

將30A的鉗式電流計（CH2）夾在B+的所有電纜（箭頭指向B+）或夾在B-的所有電纜（箭頭背向B-）上，將蓄電池連接電纜的黑色端子夾在蓄電池負極，紅色端子夾在蓄電池正極，連檢測蓄電池電壓為12.3V，靜止電流CH2為2.37A，正常。

2.1.2 蓄電池/起動機/壓縮比檢查

將1000A的鉗式電流計（CH2）夾在B+的所有電纜（箭頭指向B+）或夾在B-的所有電纜（箭頭背向B-）上，蓄電池連接電纜的黑、紅端子仍如上連接，拔下電控燃油泵熔斷器或拔出凸輪軸傳感器，防止發動機正常起動，擰動點火開關，以起動機帶動發動機運轉，檢查蓄電池、起動機、壓縮比狀態如圖1所示，從數值分析，蓄電池電壓正常，起動機電流正常，壓縮比所反映的蓄電池輸出電流值在46-48.1A之間（被測發動機額定功率為82kW，對應的正常值應為40A左右），該數值略微偏大，表明各缸工作阻力均略有增加，可能是點火不良、燃燒不正常或相關機件變形所致。若某一缸壓縮不足，將導致其余氣缸起動消耗過高而無法檢測，相應氣缸在柱狀圖中將會顯示為紅色，測試圖中無紅色條狀顯示，表明各缸壓力均衡，可以正常測試。

2.1.3 發電機檢查

將1000A的鉗式電流計（CH2）夾在發電機的充電電纜（端子51）上，電流計箭頭從發電機引出，蓄電池連接電纜的黑、紅端子仍如上連接，測得發動機轉速為990轉/分時發電機電流為-0.6A，波動率為4.07%，運行正常。

2.2 初級點火波形測試及分析

北京現代伊蘭特轎車發動機的點火線圈由低壓部分的初級繞組和高壓部分的次級繞組兩部分組成，初級點火的電壓特性可以通過初級和次級點火線圈的互感返回到初級電路，即當初級繞組電流被截止時，通過互感作用，在次級繞組上將產生最高30-40kV的電壓。

檢測時，將蓄電池連接電纜的紅、黑端子分別夾在蓄電池正、負極上，感應式鉗式脈沖信號檢測器夾在第一缸的點火電纜上，將初級適配器導線的四個綠色端子A、B、C、D分別連接到一、二、三、四缸的點火線圈端子上。儀器進入主菜單，點擊“示波器”下的“點火示波器初級”，進入初級波形檢測界面，起動發動機開始檢測。測得四缸并列波形如圖2所示。由圖可見，各缸波形頻率一致，形狀相似，幅值相等，脈沖寬度一致，同時點火的兩缸點火時刻相同，波形顯示基本正常。

2.3 次級點火波形測試及分析

將蓄電池連接電纜的紅、黑端子分別夾在蓄電池正、負極上，將次級檢測傳感器黑色（-）、紅色（+）分別夾在各點火線圈和火花塞之間的點火電纜上，因同時點火的兩火花塞極性相反，故應注意點火電壓的極性，如若接反，則波形會反向顯示。將感應式鉗式脈沖信號檢測器連接在第一缸的點火電纜上，也可以將初級適配器導線的綠色端子A連接到一缸的點火線圈端子上，用來識別第1缸信號。

2.3.1 四缸并列波形檢測及分析

進入主菜單，點擊“示波器”下的“點火示波器次級”，進入次級波形檢測界面，起動發動機，測得四缸并列波形如圖3所示：

觀察圖3中四缸并列波形，各缸點火頻率、脈沖寬度一致，形狀近似，但1、2缸點火峰值電壓明顯低于3、4缸，2缸更突出，其余部位幅值接近。據此判斷，若3、4缸點火峰值電壓正常，則1、2缸偏低，那么故障可能是1、2缸點火高壓線短路或火花塞間隙過小，火花塞污損或破裂等;若1、2缸點，火峰值電壓正常，則3、4缸偏高，那么故障可能是3、4缸點火高壓線開路、阻值過大或火花塞間隙不正常，點火次級線路電阻過高等。繼續進行急加速測試，各缸跳火峰值電壓均明顯增高，無明顯差異。

2.3.2 單缸次級電壓及波形分析

用查找模式調出1缸次級電壓如圖4所示，顯示其1缸次級電壓峰值為18.7kV，發動機正常工作時，其次級電壓峰值可達30-40kV，怠速時通常為15 kV左右，18.7kV屬正常范圍，因此可判斷為1、2缸點火峰值電壓正常，則故障可能是3、4缸點火高壓線開路、阻值過大或火花塞間隙不正常，點火次級線路電阻過高等。

返回調出單缸（1缸）次級電壓波形，如圖5所示，由0-40ms的波形放大圖可知，閉合部分在點火線圈開始充電時保持一致的波形下降沿，則表明各缸閉合角一致，點火正時準確，點火線電壓峰值為18.7 kV，屬正常工作范圍。若火花線不夠平緩，明顯傾斜，則說明火花塞有污蝕或積碳;線上有雜波，可斷定該缸點火不良（點火過早、噴油器損壞、火花塞污蝕等）;燃燒時間基本正常，則說明可燃混合氣濃度正常，無過濃或過稀情況;振蕩波振蕩不足2次，表明點火線圈可能存在故障。

3 結論

基于博世FSA 740的示波器檢測與顯示功能，可以完成包括汽車識別、發動機初檢、部件測試、發動機測試、尾氣分析、故障診斷等眾多功能的檢測。測量時需按要求正確進行配線連接，尤其要注意配線端子連接的位置和方向。初級點火波形重點分析了頻率、幅值和脈寬等特性，可初步篩查點火線圈存在的問題，次級波形的分析依次從波形的閉合部分、點火線、火花線、燃燒時間、線圈振蕩情況等五個方面進行形狀、走勢、峰值等的具體分析，判斷發動機故障發生的具體部位及類型。通過電子信號的波形測試與分析，將極大提高維修人員對發動機故障判斷的精準性，避免盲目拆換件，提高維修工作效率和維修品質。

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