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第8章 汽车发动机检测(4)

用频闪法检测点火提前角使用的点火正时仪又称为正时灯,如图2-23所示。该仪器由闪光灯、传感器、整形装置、延时触发装置和显示装置构成,利用闪光时刻与I缸点火同步的原理,测出发动机的点火提前角,其基本工作原理建立在频闪原理的基础上。即:如果在精确地确定时刻,相对转动零件的转角,照射一束短(约1/5000s)的且频率与旋转零件转动频率相同的脉冲,由于人们视力的生理惯性,似乎觉得零件是不转动的。

用闪光法制成的点火正时检测仪,既可以制成单一功能便携式,又可以与其他的仪器构成多功能综合式(如发动机综合性能实验台)。其指示装置既可以是指针式,也可以是数码式,有的带有打印输出功能。

指示装置具有测速并显示瞬时转速的功能时,可在规定转速下测得发动机的点火提前角。

检测时,先把正时灯的两个电源夹,接到蓄电池的正、负电极上,再把点火脉冲传感器串接在一缸火花塞与高压线间或外卡在一缸高压线上(感应式传感器);把正时灯的电位计调到初始位置,打开开关,正时灯应闪光,指示装置应指示零位;擦拭飞轮或曲轴带轮使之清晰显露出正时标记;置发动机于怠速工况下运转,打开正时灯并使之对准正式标记;调整电位计旋钮,使活动标记与固定标记对齐,此时所显示的读数即为怠速工况下的点火提前角。用同样方法可测出不同工况下的点火提前角。

发动机怠速运转时,离心式和真空式点火提前装置未起作用或起作用很小,此时测得的点火提前角为初始提前角。测出的各工况下的点火提前角若符合规定,说明初始点火提前角调整正确,同时说明离心点火提前装置和真空点火提前装置工作正常。也可对各种工况下的离心提前角和真空提前角进行测试。拆下分电器真空提前装置的真空软管用在真空提前装置不起作用时,各种转速下的点火提前角减去初始点火提前角,即可得到在各种转速下的离心提前角;在连接真空提前装置真空软管的情况下,用在同样转速下测得的点火提前角减去离心提前角和初始提前角,则又可得到真空点火提前角。

对于计算机控制电子点火系统而言,其点火提前角的检测应按制造厂的规定的校准点火正时的步骤进行。电控点火系统的点火提前角包括初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角三部分。其中:基本点火提前角是点火提前中最主要的部分,其大小取决于发动机工况。检测时,一般应先把发动机罩下的点火正时检验接线柱搭铁,使计算机控制点火提前不起作用。首先检测基本提前角(即发动机自动控制点火提前装置不起作用时的点火提前角),检测完后再把搭铁导线拆除。具体检测方法和步骤应查阅说明书。表2-3为常见车型发动机的基本点火提前角。使用闪光灯检测电控燃油喷射发动机点火提前角的原理和方法与传统发动机相同。

2.缸压法检测

当某缸活塞到达压缩行程上止点时,汽缸内压缩压力最高。用缸压传感器检测出这一时刻,同时用点火传感器检测出同一缸的点火时刻,两者间所对应的曲轴转角即为点火提前角。用缸压法制成的点火正时检测仪,由缸压传感器、点火传感器、处理装置和指示装置等构成。如果点火正时检测仪带有油压传感器,还可以用来检测柴油机的供油提前角。用缸压法制成的点火正时检测仪,既有单一功能便携式,又可以与其他仪表一起构成多功能综合式。许多类型的发动机综合检测仪(如国产QFC-4型和WFJ-1型等)都具有用缸压法检测发动机点火提前角的功能。图2-24为缸压法检测发动机点火或供油提前角的原理图。

用缸压法制成的点火正时仪或发动机综合检测仪检测发动机的点火提前角时的检测步骤如下:

①运转发动机使其达到正常工作温度后停机。

②拆下某一缸的火花塞,把缸压传感器(图2-25)装在火花塞孔内。

③把拆下的火花塞固定在机体上使之搭铁(注意:中心电极不能与机体相碰),并把点火传感器插接在火花塞上,连接好该缸的高压线。此时,该缸火花塞可缸外点火。

④启动发动机运转,由于被测缸不工作,因而缸压传感器输出的缸压信号反映汽缸压缩压力大小,其最大值产生于活塞压缩终了上止点,连接在该缸火花塞上的点火传感器输出点火脉冲信号或点火电压波形信号。

⑤按仪器使用说明书的要求操作(如使用WFJ-1型发动机检测仪测点火提前角时,需键人操作码08,按屏幕上的提示进行操作),可从指示装置上测得怠速、规定转速或任一转速下的点火提前角。对具有打印功能的检测仪,在按下打印键后,还可打印出检测结果。

缸压法与闪光法一样,可测得初始点火提前角和不同工况下的总提前角、离心提前角、真空提前角以及计算机控制电子点火系统的基本点火提前角。检测点火正时时,一般只测一个缸(如1缸),其他缸的点火提前角决定于点火间隔,而点火间隔可从示波器屏幕上显示的并列波上得到,微机控制式点火示波器可直接显示出点火间隙。然后根据被测缸的点火正时和各缸的点火间隔,即可得到其他各缸的点火提前角。当各缸点火波形的重叠角很小时,可认为各缸的点火间隔相等,因而其他缸的点火提前角与被测缸相同,此时被测缸的点火提前角即是整台发动机的点火提前角。

(第五节)柴油机供油系的检测

喷油提前角的检测

喷油提前角的检测有人工经验检查校正、缸压法检测和频闪法检测三种方法。

1.人工经验检查校正步骤如下:

①摇转曲轴使1缸活塞处于压缩行程,当飞轮上的上止点标记与发动机外壳上的标记对准时,停止转动。

②检查喷油泵联轴器从动盘上的刻线记号是否与泵壳前端面上的刻线对齐,如图2-26所示。若两者对齐,说明喷油器供油时刻正确;若从动盘刻线位于泵壳前端固定刻线之前,则1缸供油迟;反之,则1缸供油早。

③当1缸供油过早或过晚时,松开喷油泵万向节固定螺钉,使活动记号与固定记号对齐后紧固,并启动发动机进行路试。

④选择平坦、坚硬的直线道路或专用跑道作为供油提前角的试验道路,待汽车走热后以最高挡、最稳定车速行驶,而后将加速踏板猛踩到底使汽车急加速。如果此时柴油机有轻微的着火敲击声,并能在短时期内自行消失,则供油提前角正确;若着火敲击声强烈,且短时期内不能自行消失,则供油提前角太大;若听不到着火敲喷油泵1缸开始供油记号击声,且加速无力、排气管冒白烟,则供油提前角太小。当发动机供油提前角过大或过小时,可停车松开喷油器万向节固定螺栓,使喷油泵凸轮轴逆转动方向或顺转动方向转动少许后固定,反复试车调试直到供油时刻正确为止。

2.缸压法检测

使用发动机综合检测仪,采用缸压法可快速检测发动机1缸或某缸的供油提前角,其基本原理是:用缸压传感器确定某缸压缩压力最大点(即该缸活塞上止点),用油压传感器确定该缸的供油时刻。两者之间所对应的曲轴转角即是该缸供油提前角的数值,如图2-24所示。

测量时,拆下所测缸的喷油器,并在其座孔上安装缸压传感器;把油压传感器按要求串接在所测缸的喷油器和高压油管之间,使喷油器向外喷油;把发动机转速稳定在规定转速(800-1000r/min),根据仪器使用说明书的要求选择按键,即可在屏幕上显示出所测缸供油提前角的检测值。

3.频闪法检测

在频闪原理基础上制成的柴油机供油正时仪,其组成、工作原理和使用方法与汽油点火正时仪基本相同(参阅本章(第四节))。

检测时,供油正时仪的油压传感器串接于1缸高压油管与喷油器之间或外卡于高压油管,使油压脉冲信号转变为电信号,并触发正时灯闪光。闪光一次,则1缸供油一次,两者具有相同频率。用正时灯对准1缸压缩终了上止点标记,并与供油时刻同步闪光时,可看到运转飞轮或曲轴带轮上的供油提前角记号位于固定记号之前,说明1缸供油时,活塞尚未到达上止点,供油时刻在活塞到达上止点前。为测得供油提前角大小,可调整正时灯上的电位计,使频闪时刻延迟于供油时刻,逐渐使转动部件上的供油提前角标记接近固定标记,并使两标记对齐,闪光延迟的时间即为供油提前时间,经仪器变换为供油提前角数值后,即可在指示装置上显示出来。

调整供油提前角的方法如前所述,调整后的供油提前角应使其符合原厂规定。可采用供油正时仪边检测边调整,以使供油提前角达到规定值。常见柴油汽车发动机供油提前角的规定值见表2-4。

4.各缸供油间隔检测

1缸供油提前角检测出来后,如果按工作顺序各缸供油间隔相等,则各缸的供油提前角均等于1缸供油提前角。所以,必须检测各缸间的供油间隔,以确知各缸的供油提前角是否符合要求。利用发动机综合测试仪示波器检测各缸供油间隔时,应在观测针阀升程波形之后接着进行,仍保持原来的操作键位。观测时,通过操作有关旋钮使屏幕上的并列线首端与屏幕左边的横标尺零线对齐,而尾端处于屏幕右边横标尺额60°(喷油泵凸轮轴转角)左右。读取各线所占屏幕横标尺度数,即为各缸实际供油间隔。各并列线的长度可能是不相等的,其中最短并列线与最长并列线之间的重叠区所占凸轮轴转角,称为喷油泵重叠角,如图2-27所示。重叠角越接近零越好,即各缸2供油间隔的误差越小越好。

轴转角,而4缸、8缸柴油机的各缸供油间隔分别为90。和45。凸轮轴转角,因此读数时要注意选择横标尺。

各缸供油间隔也可以用曲轴转角表示。根据规定,实际供油间隔与标准供油间隔相比,其误差应在士0.5°曲轴转角的范围内。

如果各缸供油间隔不符合要求,可通过调整喷油泵柱塞与滚轮之间的调整螺钉高度或更换不同厚度的调整垫块加以解决,直至符合要求。

二、喷油器技术状况的检测

喷油器的技术状况决定柴油机燃油的喷射质量,因此对柴油机的燃烧过程和技术性能有重大影响。

喷油器技术状况的检测应在专用试验器上进行,如图2-28所示。试验器由手压泵、油箱及压力表组成。油箱内的柴油经滤清后流人手压油泵的油腔,压动手压油泵泵油时,高压油经油阀流人喷油器,使喷油器喷油,同时在压力表上显示出油压。

1.喷油压力的测试

拆下试验器的锁紧螺母,旋松调节螺钉,然后把喷油器装在试验器上;压动试验器手柄,排出留在油管和喷油器中的空气和脏物。

以每分钟60次的速度按压试验器手柄,同时观察喷油器喷油过程中压力表上的读数。各缸喷油器的喷油压力应相同,并应符合制造厂的规定标准。如果喷油器的喷油压力不符合规定,可通过增、减喷油器调压弹簧处的垫片或调整喷油器调节螺钉的旋人量调节喷油压力。旋人调节螺钉时,喷油压力应提高;反之,则应降低。

调整喷油器后,应旋紧锁紧螺母,重新进行喷油压力试验,直至调整到符合标准值。

2.喷雾质量的检查

以每分钟120次的速度按压试验器的手柄,喷油器喷出的油雾束应呈细小均匀的雾状。油束喷射方向及其锥角应符合要求。例如,五孔喷油器喷出的五束油雾锥角应在10°-40°、且均匀对称;轴针式喷出的一束油雾锥角应在10。-60。且均匀对称,如图2-29所示。除此以外,还要求油雾内部细微均匀;喷油、断油干脆:经多次喷油后喷孔附近应干燥或少许湿润,不应有油液出现。

三、供油压力波形及分析

柴油机喷油泵和喷油器的技术状况决定了燃油的喷射质量,从而对柴油机的工作性能有很大影响。在不解体情况下,可以通过燃油喷射过程中高压油管中的压力变化来检测柴油机燃油供给系统的技术状况。当燃油供给系统某一主要零部件工作不良时,必然会对燃油喷射过程产生影响,其燃油压力波形也就会发生变化。因此,根据测得的喷油压力波形的特征并与标准波形进行比较,就可以据此判断燃油供给系统的技术状况和故障原因。

1.压力波形的检测

采用柴油机专用示波器和柴油机综合测试仪、汽柴油机综合测试仪等均能在柴油机不解体情况下,检测各缸高压油管中的压力波形和喷油器针阀升程波形。通过波形分析,不但可以得到最高压力Pmax,针阀开启、关闭压力Po、Pb以及残余压力Pr,还可判断喷油泵、喷油器故障和各缸喷油过程的均匀性。常用的检测仪器有CFC-I型柴油发动机测试仪、QFC-4型发动机综合测试仪和WFJ-1型微电脑发动机检测仪等。

检测时,检测仪经预热、自校、调试后,把串接式油压传感器按使用要求安装在高压油管与喷油器之间或把外卡式油压传感器按要求卡在高压油管上;将发动机转速稳定在800-1000r/min,按使用说明书的要求通过按键选择,屏幕上即可出现被测发动机的供油压力波形。

高压油管内的压力波形,可通过按键选择用全周期单缸波、多缸平列波、多缸并列波和多缸重叠波四种方式进行观测。

全周期单缸波(图2-30)指喷油泵凸轮轴旋转360°时某单缸高压油管中的压力变化波形。

多缸平列波(图2-31)是以各缸高压油管中的残余压力Pr为基线,按发火次序把各缸压力波形从左到右首尾相接所形成的波形,利用该波形可比较各缸的Pq、Pb和Pmax的大小是否一致。

多缸并列波(图2-32)指把各缸压力波形首部对齐,按发火次序在垂直方向上自下而上展开所形成的波形,通过比较各缸压力波形三阶段面积的大小,即可判断各缸喷油量的一致性。

多缸重叠波(图2-33)指将各缸压力波形首部对齐重叠在一起所形成的波形,利用重叠波可比较各缸压力波形的高度、长度、面积和各缸Po、ft、Pmax、Pr的一致性。

观测针阀升程波形时,应拆下所测缸喷油器的回油管,并旋入针阀传感器。当传感器触杆被顶起时,把传感器锁紧,使发动机在中速下运转,按使用要求通过按键选择,使屏幕上出现六条并列线,被测缸的针阀升程波形则会显示在屏幕相应并列线上(图2-27)。必要时,可把该缸针阀升程波形和压力波形同时显示在屏幕上,以便对照观测。

用WFJ-1型微电脑发动机检测仪检测柴油机燃油供给系统时,除用示波器显示外,还可打印输出发动机转速值、最大压力Pmax、残余压力和压力波形。

2.压力波形分析

(1)典型故障波形

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