發(fā)動(dòng)機(jī)CKD氣缸壓力波形解讀

    對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力的測(cè)量，在國(guó)內(nèi)為普遍的方法是使用氣缸壓力表。其實(shí)用這個(gè)方法測(cè)得的并不是氣缸工作時(shí)的有效壓力，而是一個(gè)累積后的總壓力，如運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)機(jī)，在活塞1次壓縮行程時(shí)，氣缸壓力表指針達(dá)到8 bar（bar=100 kPa），2次壓縮行程時(shí)上升至9 bar3次壓縮行程時(shí)上升至10 bar若壓縮壓力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的累積值，則判斷氣缸存在泄漏。當(dāng)氣缸泄漏量較大時(shí)適用于此方法。

    現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)失火監(jiān)控越來(lái)越精準(zhǔn)，只要曲軸旋轉(zhuǎn)的加速度未達(dá)到標(biāo)定時(shí)預(yù)設(shè)的條件，就會(huì)報(bào)發(fā)動(dòng)機(jī)失火故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，混合氣燃燒形成的向下做功的壓力會(huì)從很小的泄漏點(diǎn)損失掉，從而引起推動(dòng)活塞的力損失，導(dǎo)致向下的加速度減小。

    對(duì)于較小的泄漏，很難用氣缸壓力表測(cè)量，這時(shí)可以進(jìn)行氣缸壓力泄漏測(cè)試。當(dāng)活塞處于壓縮上止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門和排氣門都處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)往氣缸內(nèi)充入壓縮空氣，正常情況下，會(huì)有10%以內(nèi)的氣體從活塞環(huán)與氣缸壁之間泄漏，如果泄漏量大于10%，說(shuō)明這個(gè)近似密閉的空間存在泄漏，此時(shí)可從幾個(gè)地方聽聲音，如果能聽到漏氣的聲音，說(shuō)明有漏氣，比如進(jìn)氣門漏氣，節(jié)氣門后方有漏氣聲；排氣門漏氣，排氣管有漏氣聲；氣缸體磨損或活塞環(huán)非正常漏氣，機(jī)油加注口有漏氣聲；氣缸墊漏氣，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液冒氣泡。

    氣缸壓力泄漏測(cè)試與傳統(tǒng)的氣缸壓力測(cè)試相比，能更精準(zhǔn)地判斷出故障點(diǎn)，且能判斷出更小的泄漏故障。然而氣缸壓力泄漏測(cè)試屬于靜態(tài)測(cè)試，不能反映活塞真正運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生的泄漏情況。那如何測(cè)量活塞真正運(yùn)動(dòng)時(shí)的氣缸壓力變化呢？為此，很多診斷軟件公司（PICO、ATS及FLUCK等）開發(fā)出了氣缸壓力傳感器，它能實(shí)時(shí)反映氣缸壓力的變化情況。以PICO公司開發(fā)的WSP 500X氣缸壓力傳感器為例，拆下某氣缸的火花塞，安裝氣缸壓力傳感器，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)采集的氣缸壓力波形反應(yīng)氣缸的壓力變化。測(cè)試時(shí)，被測(cè)氣缸并不做功，而由其他氣缸帶著運(yùn)轉(zhuǎn)，類似一個(gè)空氣泵。

    氣缸壓力波形的在于，能用時(shí)間軸的方式反應(yīng)單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的信號(hào)變化，采樣頻率越高，這個(gè)時(shí)間單位就越小。圖1為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行時(shí)采集的氣缸壓力波形，它能反應(yīng)活塞和氣門的運(yùn)動(dòng)信息，分析如下。

    （1）A點(diǎn)為氣缸壓力的波峰，代表壓縮上止點(diǎn)，相鄰兩個(gè)波峰之間代表一個(gè)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)，即進(jìn)氣、壓縮、做功及排氣過(guò)程，但這個(gè)氣缸是不做功的，氣體壓縮后進(jìn)入膨脹釋放階段，所以做功行程用膨脹來(lái)替代。4個(gè)行程為720°曲軸轉(zhuǎn)角，每個(gè)行程分別是180°，活塞從上止點(diǎn)（T）到下止點(diǎn)（BDC）再到TDC兩次。

    （2）B點(diǎn)為排氣門打開點(diǎn)，即EVO（Exhaust Valve Open），此時(shí)活塞從TDC往BDC運(yùn)動(dòng)。在EVO前，由于進(jìn)氣門和排氣門均關(guān)閉，氣缸壓力下降，壓力釋放完后形成真空；在EVO后，由于排氣門打開，氣缸與大氣接通，氣缸壓力逐漸向大氣壓力靠近，恢復(fù)到0 bar

    （3）C點(diǎn)為進(jìn)氣門打開點(diǎn)，即IVO（Intake Valve Open），此時(shí)活塞從BDC往TDC運(yùn)動(dòng)，由于排氣門仍為打開狀態(tài)，所以氣缸壓力沒(méi)有變化，仍然為大氣壓力。

    （4）D點(diǎn)為排氣門關(guān)閉點(diǎn)，即EVC（Exhaust Valve Close），此時(shí)活塞從TDC往BDC運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入進(jìn)氣行程。在EVC前，由于排氣門和進(jìn)氣門均打開，進(jìn)氣效果不；在EVC后，排氣門關(guān)閉，空氣全部從進(jìn)氣門抽入，真空開始形成。需要注意的是，有些車型的EVC在TDC前，就會(huì)使排氣末尾階段有個(gè)翹起的小波峰。

    （5）E點(diǎn)為進(jìn)氣門關(guān)閉點(diǎn)，即IVC（Intake Valve Close），此時(shí)活塞從BDC往TDC運(yùn)動(dòng)。在IVC后，由于進(jìn)氣門和排氣門均關(guān)閉，氣缸壓力開始建立。

    （6）F為整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的氣缸壓力范圍，當(dāng)與大氣相通時(shí)為0 bar，怠速時(shí)氣缸約為5.4 bar，真空的點(diǎn)在0.8 bar左右。

    （7）G為整個(gè)波形的一些時(shí)間信息，如EVO、IVO、EVC、IVC這些點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。通過(guò)這些信息可以看出發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位是否與標(biāo)定的一致，從而判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否有故障。

    （8）由橫坐標(biāo)可知曲軸轉(zhuǎn)1圈為84 ms，那么1 min曲軸轉(zhuǎn)60×1 000/84=714圈，即發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速為714 r/min

    （9）已知曲軸轉(zhuǎn)1圈（360°）所經(jīng)歷的時(shí)間為84 ms。1個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2圈，所經(jīng)歷的時(shí)間為168 ms。EVO在31ms處，對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為31×（720°/ 168）=133°，也就是在下至點(diǎn)前（BBDC）47°；IVO在82 ms處，對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為82×（720°/ 16）=352°，即上止點(diǎn)前（BTDC）8°；EVC在86 ms處，對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為86×（720°/ 168=369°，即上止點(diǎn)后（ATDC）9°；IVC在136 ms處，對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為136×（720°/ 168）=583°，即下至點(diǎn)后（ABDC）43°。