發(fā)動機(jī)氣缸壓力波形分析

對于發(fā)動機(jī)氣缸壓力的測量，國內(nèi)最常用的方法是使用氣缸壓力表。實際上，這種方法測量的不是氣缸工作時的有效壓力，而是累計的總壓力。例如，當(dāng)起動機(jī)運(yùn)行時，氣缸壓力表的指針在活塞的第一個壓縮沖程達(dá)到8 bar(1 bar=100 kPa)，在第二個壓縮沖程達(dá)到9 bar，在第三個壓縮沖程達(dá)到10 bar。如果壓縮壓力沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的累積最大值，則判定氣缸泄漏。這種方法適用于氣缸泄漏量大的情況。

現(xiàn)在發(fā)動機(jī)失火監(jiān)測越來越準(zhǔn)確。只要曲軸旋轉(zhuǎn)的加速度在校準(zhǔn)期間沒有達(dá)到預(yù)設(shè)條件，就會報告發(fā)動機(jī)失火。發(fā)動機(jī)工作時，混合氣燃燒產(chǎn)生的向下工作壓力會從一個小的泄漏點(diǎn)流失，導(dǎo)致推動活塞的力流失，降低向下加速度。

對于小泄漏，用鋼瓶壓力表很難測量，此時可以進(jìn)行鋼瓶壓力泄漏試驗。當(dāng)活塞處于壓縮上止點(diǎn)時，進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉。此時，壓縮空氣被充入氣缸。正常情況下，活塞環(huán)和氣缸壁之間會泄漏不到10%的氣體。如果滲漏超過10%，說明這個近乎封閉的空間存在滲漏。這個時候，你可以聽聽從幾個地方傳來的聲音。如果能聽到漏氣的聲音，說明有漏氣，比如進(jìn)氣閥漏氣，油門后面漏氣。排氣閥漏氣，排氣管漏氣；氣缸體磨損或活塞環(huán)異常泄漏，加油口漏油；氣缸墊泄漏和發(fā)動機(jī)冷卻液氣泡。

與傳統(tǒng)的氣缸壓力試驗相比，氣缸壓力泄漏試驗?zāi)芨鼫?zhǔn)確地判斷故障點(diǎn)，并能判斷輕微的泄漏故障。但氣缸壓力泄漏試驗是靜態(tài)試驗，不能反映活塞實際運(yùn)動時的泄漏量。如何測量活塞真正運(yùn)動時氣缸壓力的變化？因此，許多診斷軟件公司(PICO、ATS和FLUCK等。)研制了一種能實時反映氣缸壓力變化的氣缸壓力傳感器。以PICO公司開發(fā)的WSP 500X氣缸壓力傳感器為例，取下某個氣缸的火花塞，安裝氣缸壓力傳感器，啟動發(fā)動機(jī)，通過采集到的氣缸壓力波形反映氣缸壓力變化。測試過程中，被測氣缸不做功，由其他氣缸驅(qū)動，類似于氣泵。

氣缸壓力波形的優(yōu)點(diǎn)是能夠以時間軸的方式反映單位時間內(nèi)的信號變化。采樣頻率越高，單位時間越小。

圖1是發(fā)動機(jī)怠速時采集的氣缸壓力波形，可以反映活塞和氣門的運(yùn)動信息。分析如下。

(1)A點(diǎn)是氣缸壓力的峰值，代表壓縮的上止點(diǎn)。一個完整的發(fā)動機(jī)循環(huán)表現(xiàn)在兩個相鄰的峰值之間，即進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣。但是，這個缸不做功。氣體被壓縮后進(jìn)入膨脹釋放階段，做功沖程被膨脹代替。四個沖程為720曲柄角，每個沖程為180。活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動到下止點(diǎn)，然后運(yùn)動到上止點(diǎn)兩次。

(2)B點(diǎn)是排氣閥的開啟點(diǎn)，即E VO(排氣閥開啟)，此時活塞從TDC運(yùn)動到BDC。EVO之前，由于進(jìn)氣門和排氣門關(guān)閉，氣缸壓力下降，壓力釋放后形成真空；EVO后，由于排氣閥打開，氣缸與大氣連通，氣缸壓力逐漸接近大氣壓力，回到0 bar。

(3)C點(diǎn)是進(jìn)氣門的開啟點(diǎn)，即IVO(進(jìn)氣門開啟)。此時，活塞從下止點(diǎn)移動到上止點(diǎn)。因為排氣門還開著，氣缸壓力沒有明顯變化，還是大氣壓力。

(4)點(diǎn)D是排氣閥的關(guān)閉點(diǎn)，即EVC(排氣閥關(guān)閉)。此時，活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動到下止點(diǎn)，進(jìn)入進(jìn)氣沖程。在EVC之前，進(jìn)氣效果不明顯，因為無論是排氣v

(6) F是整個發(fā)動機(jī)循環(huán)的氣缸壓力范圍，與大氣相通時為0 bar，怠速時最高氣缸約為5.4 bar，最低真空度約為0.8 bar。

(7) G是整個波形的一些時間信息，例如對應(yīng)于EVO、IVO、EVC和IVC的曲柄角。通過這些信息，我們可以看到發(fā)動機(jī)的氣門正時是否與原廠標(biāo)定一致，從而確定發(fā)動機(jī)是否有故障。

(8)從橫坐標(biāo)可以看出，曲軸每轉(zhuǎn)一圈是84 ms，所以曲軸在1分鐘內(nèi)旋轉(zhuǎn)601 000/84=714圈，即發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速為714 r/min。

(9)眾所周知，曲軸轉(zhuǎn)一圈(360)需要84毫秒。曲軸轉(zhuǎn)一圈需要168毫秒。EVO為31 ms，對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為31(7200/168)=133，即在底點(diǎn)(BBDC)470之前；IVO為82 ms，對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為82(720/168)=352，即上止點(diǎn)前8(BTDC)；當(dāng)EVC為86 ms時，對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為86x(7200/168)=369，即上止點(diǎn)后9(atdc)；當(dāng)IVC為136 ms時，對應(yīng)的曲柄角度為136 (720/168)=583，即從點(diǎn)(ABDC)的底部到后面為43。

相應(yīng)的氣門分配相位如圖2所示。