【虹科Pico汽车示波器】数学通道的应用（八）-点火提前装置

 

 

 

我终于要重新研究夏尔巴人越野车了，以确定从怠速到更高的发动机转速期间，为什么闭合角会出现一个大约10°的波动。

 首先需要考虑的是，由于真空或离心点火提前调节装置的存在，可能会使得分电器发生转动。不幸的是，这辆车的真空点火提前调节装置的膜片有问题，真空室出现了泄漏，导致真空泵失效。

 

 

 

虽然如此，连续出现的进气歧管真空还是能克服膜片泄漏这个问题，进而让分电器旋转起来。

 

图1波形显示了在应用数学通道、滤波和图形处理之前的原始数据：

 

图1 原始数据

 

图2波形根据我们捕获的原始数据，绘制了真空点火提前调节装置与发动机转速、点火正时、闭合角这些相关参数的实时变化曲线。

我将WPS500X压力传感器（在D通道上）连接到了分电器真空管上，以绘制作用在真空膜片上的压力波形。发动机怠速时，我们暂时从膜片上拆下了真空管，将真空释放到大气当中。

 

图2 数学通道绘制波形

 

真空压力的变化肯定是非常显著的（即使在膜片泄漏的情况下）。

我们在A通道上使用了一个光学传感器，采集曲轴皮带轮信号。这样皮带轮每转一圈会产生一个脉冲，从而可以精确地表示发动机转速。需要注意的是，在给定一个点火正时的情况下，膜片处真空度变小时，发动机转速是下降的。
B通道显示的是一缸点火峰值电压的频率，也就是点火正时。可以留意下点火正时和发动机转速的对应关系。 在整个事件中，C通道上的闭合角保持恒定，这使我们得出一个结论，分点器底板上的真空点火提前调节装置不会影响闭合角。下一步是确定在从怠速到WOT（节气门全开）的过程中，离心点火提前调节装置是否会影响闭合角。为此如图3所示，我们使用Tx20 Torx六角套筒将分电器底板固定（真空装置失效），然后加速发动机从怠速到WOT。

 

图3 固定分电器底板

 

图4显示了发动机从怠速运行到WOT，然后又在分电器底板被固定的情况下回到怠速工况。

 

图4 闭合角变化曲线

 

从波形我们得出结论，闭合角的变化与真空或离心点火提前调节装置无关。因此，闭合角的波动一定是分电器上某个部件造成的！之前我曾说过：“这个车辆运行良好，没有任何运行或正时问题，并且通过机械检查确认了轴的横向运动正常，无明显磨损”。 尽管车辆确实运转正常，但经过仔细检查发现，“无明显磨损”并不准确。

 

 

 

视频2中可以看到一个明显的横向运动，将断电器的触点间隙从0.381mm增加到了0.6096mm。在视频3中可以看到，底板的“浮动”设计是如何使其与可变触头间隙这一特性相匹配的。

 

 

 

在视频4里，是一个新款Lucas分电器装置，也设计了一个与分电器轴类似的横向运动，可以将断电器的触点间隙从0.4064 mm调整到0.5588 mm。

对闭合角总结一下，基于分配器的设计以及从怠速到WOT期间发生的动态变化，我们使用PicoScope捕获的闭合角波动是确实存在的。因此，我们在此强调，闭合角波动是传统点火系统的正常变化，而不是分电器轴轴承/衬套有故障或过度磨损，这也说明了传统点火系统不再适用于现如今车辆的原因。关于B通道捕获气缸1的次级点火事件，我想回答一些可能会提到的问题。我们如何计算点火正时？
使用DeepMeasure功能，我们可以找到气缸1的每一个次级点火事件，同时还显示了每个点火事件之间的时间间隔。 
在发动机处于怠速时，气缸1中每个点火事件之间的时间间隔应保持一致。但是，当真空点火提前装置起作用时，时间间隔将减小，这导致了点火频率升高以及点火正时提前。我们可以将旋转标尺放在曲轴正时位置上，以准确测量相对于曲轴皮带轮上的TDC标记的点火提前角。

图5 真空压力为-304mbar的点火正时

 

图6 无真空提前调节的点火正时

 

如何绘制点火事件波形？

 

实际上，我们绘制了气缸1每次点火事件的波形。如果每次点火事件的时间间隔减小，则点火频率会增加，因此我们可以得出结论，点火正时有变化。

 

如果不是怠速工况，绘制次级点火电压的曲线会非常有挑战性。通常，次级点火波形在怠速时比较稳定，这有助于我们使用数学通道和深度测量。这是因为，如果要计算频率的话，我们需要一个清晰且精准的参考点。

图7 取2900V作为参考电压

如果要绘制峰值点火电压事件的频率波形，则不能使用0V作为参考点。这是因为，相邻气缸的运动和EMI（电磁干扰）会产生干扰。

 

为了解决这一问题，我们可以将信号的参考点提高到选定的电平以上（2900 V），因为只有气缸1的峰值点火电压才能达到此阈值。 

 

要提高B通道的参考点，请使用数学通道freq（B-2900）。这适用于任何数学通道，因此零电压不再是计算信号频率的参考点了。（选择一个与您的信号相关的参考点。）

 

考虑到PicoScope可以检测到信号上的小偏差或毛刺，所以我之前提到绘制次级点火事件波形是很有挑战性的。图8中曲线发生偏离，出现了四个峰值也恰好证明了这点。

图8 次级点火频率波形

 

在这里，数学通道捕获到了次级点火电压频率的瞬时上升，从而导致曲线偏离出现波峰。请记住，这是在怠速工况下测得的，点火事件发生的频率应该是比较稳定的。