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用示波器测量汽车COP独立点火信号与简要分析
Micsig002 | 2020-06-09 18:46:24    阅读:245   发布文章

示波器点火信号波形分析是检测发动机点火系统故障常用的手段,在国内外应用十分普遍。


我们先来大致了解下汽车的点火系统:

发动机点火系统一般分为三种:第一种比较老式的是发动机所有气缸共用一个点火线圈,点火线圈产生的高压电通过分电器分配给各缸的火花塞。一般早期的汽车桑塔纳、夏利面包车等使用。然后第二种是双缸点火,即两缸共用一个点火线圈,这种点火方式只能用于气缸数目为偶数的发动机上,常见的四缸发动机就是一缸和四缸共用一个点火线圈,二缸和三缸共用一个点火线圈。第三种被称为COP独立点火,Coil-On-Plug中文直译为“线圈在火花塞上”,线圈直接安装在火花塞上,即一个汽缸一个独立线圈,俗称“独立点火”。每缸火花塞上一个点火线圈,通过凸轮轴传感器或通过监测气缸压缩来实现精确点火,它适用于任何缸数的发动机,现在生产的汽车基本上都是这种点火系统.


下图为一个点火线圈的横截面图片,从中我们可以看到两个线圈绕组,初级线圈和次级线圈。初级线圈用较粗的漆包线,通常用0.5-1毫米左右的漆包线绕200-500匝左右;次级线圈用较细的漆包线,通常用0.1毫米左右的漆包线绕15000-25000匝左右。初级线圈一端与车上低压电源(+)联接,另一端与开关装置(断电器)联接。次级线圈一端与初级线圈联接,另一端与高压线输出端联接输出高压电。

点火线圈之所以能将车上低压电变成高电压,是由于有与普通变压器相同的形式,初级线圈比次级线圈的匝数比大。但点火线圈工作方式却与普通变压器不一样,普通变压器的工作频率是固定50Hz,又称工频变压器,而点火线圈则是以脉冲形式工作的,可以看成是脉冲变压器,它根据发动机不同的转速以不同的频率反复进行储能及放能。当初级线圈接通电源时,随着电流的增长四周产生一个很强的磁场,铁芯储存了磁场能;当开关装置使初级线圈电路断开时,初级线圈的磁场迅速衰减,次级线圈就会感应出很高的电压。初级线圈的磁场消失速度越快,电流断开瞬间的电流越大,两个线圈的匝比越大,则次级线圈感应出来的电压越高。


如何用示波器和COP独立点火探头测量波形:

测量COP独立点火波形可以帮助我们查明各种故障,如检测单缸的点火闭合角;确定单缸点火线圈的充电时间;判断次级高压电路的性能;判断电容性能;查明某缸失火的火花塞;查出短路或开路的火花塞、高压线;查出点火不良、受污染的火花塞等。


测量独立点火波形,不仅仅要用到示波器,还需要COP独立点火探头。COP独立点火探头SA204可以提供免拆式快速诊断,快速感应线圈及火花塞的点火是否正常,为判断失火及其他相关故障提供了准确的判断依据。可与市场上任何常规示波器兼容。无需使用电源给探头供电,可以依靠电磁感应测量带线圈插头、单线圈和分电器的次级点火系统。


使用此探头将BNC端连接示波器上模拟通道的BNC端头,开启示波器,并在示波器模拟通道设置好探针衰减比例为5kX。启动车辆,手持探头将感应端放在点火线圈上方,在示波器上通过调节垂直档位和水平时基来查看波形。

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测量时为避免受伤,使用时独立点火探头要远离活动部件,如交流发电机传动带和冷却风扇。为避免损坏独立点火探头,使用时也要远离排气系统等高温部件。


下面来看点火波形分析:


上图就是一个次级点火波形,它分为三个部分。

闭合部分:代表线圈通电状态,这段时间是触发闭合或者晶体管导通的时间。

点火部分:点火部分有一条点火线和一条火花线,点火线是一条垂直的线,代表克服火花塞空气间隙所需电压,上图这个是23.1KV。火花线则是一条近似水平的线,代表维持电流通过火花塞间隙所需电压。

中间部分:显示点火线圈剩余的能量,通过初级和次级之前的来回振荡来消耗剩余能量。


线圈振荡阶段应当显示最少4个尖峰(包括波峰和波谷)。损失尖峰意味着要更换线圈。线圈振荡与下一个波形下降之间的时间,线圈处于空闲状态,此时线圈次级电路没有电压。下一个波形下降的开始为闭合部分,这个波形下降被称为负极性峰值,并产生一个与火花塞击穿电压相反方向的小振荡。这是由于线圈的初级电流刚开启。线圈里的电压只有在正确的点火时刻才被释放,然后高压火花点燃空气燃油混合物。火花塞击穿电压是击穿火花塞电极间隙所需的电压,上图的火花塞击穿电压即测量项的最大值23.1kV。


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