發動機氣缸壓力波形分析

對于發動機氣缸壓力的測量，國內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，當起動機運行時，氣缸壓力表的指針在活塞的第一個壓縮沖程達到8 bar(1 bar=100 kPa)，在第二個壓縮沖程達到9 bar，在第三個壓縮沖程達到10 bar。如果壓縮壓力沒有達到標準的累積最大值，則判定氣缸泄漏。這種方法適用于氣缸泄漏量大的情況。

現在發動機失火監測越來越準確。只要曲軸旋轉的加速度在校準期間沒有達到預設條件，就會報告發動機失火。發動機工作時，混合氣燃燒產生的向下工作壓力會從一個小的泄漏點流失，導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，此時可以進行鋼瓶壓力泄漏試驗。當活塞處于壓縮上止點時，進氣門和排氣門都關閉。此時，壓縮空氣被充入氣缸。正常情況下，活塞環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異常泄漏，加油口漏油；氣缸墊泄漏和發動機冷卻液氣泡。

與傳統的氣缸壓力試驗相比，氣缸壓力泄漏試驗能更準確地判斷故障點，并能判斷輕微的泄漏故障。但氣缸壓力泄漏試驗是靜態試驗，不能反映活塞實際運動時的泄漏量。如何測量活塞真正運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，啟動發動機，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，由其他氣缸驅動，類似于氣泵。

氣缸壓力波形的優點是能夠以時間軸的方式反映單位時間內的信號變化。采樣頻率越高，單位時間越小。

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

(1)A點是氣缸壓力的峰值，代表壓縮的上止點。一個完整的發動機循環表現在兩個相鄰的峰值之間，即進氣、壓縮、做功和排氣。但是，這個缸不做功。氣體被壓縮后進入膨脹釋放階段，做功沖程被膨脹代替。四個沖程為720曲柄角，每個沖程為180。活塞從上止點運動到下止點，然后運動到上止點兩次。

(2)B點是排氣閥的開啟點，即E VO(排氣閥開啟)，此時活塞從TDC運動到BDC。EVO之前，由于進氣門和排氣門關閉，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點是進氣門的開啟點，即IVO(進氣門開啟)。此時，活塞從下止點移動到上止點。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D是排氣閥的關閉點，即EVC(排氣閥關閉)。此時，活塞從上止點運動到下止點，進入進氣沖程。在EVC之前，進氣效果不明顯，因為無論是排氣v

(6) F是整個發動機循環的氣缸壓力范圍，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，例如對應于EVO、IVO、EVC和IVC的曲柄角。通過這些信息，我們可以看到發動機的氣門正時是否與原廠標定一致，從而確定發動機是否有故障。

(8)從橫坐標可以看出，曲軸每轉一圈是84 ms，所以曲軸在1分鐘內旋轉601 000/84=714圈，即發動機的怠速轉速為714 r/min。

(9)眾所周知，曲軸轉一圈(360)需要84毫秒。曲軸轉一圈需要168毫秒。EVO為31 ms，對應的曲軸轉角為31(7200/168)=133，即在底點(BBDC)470之前；IVO為82 ms，對應的曲軸轉角為82(720/168)=352，即上止點前8(BTDC)；當EVC為86 ms時，對應的曲軸轉角為86x(7200/168)=369，即上止點后9(atdc)；當IVC為136 ms時，對應的曲柄角度為136 (720/168)=583，即從點(ABDC)的底部到后面為43。

相應的氣門分配相位如圖2所示。