发动机气缸压力波形分析

对于发动机气缸压力的测量，国内最常用的方法是使用气缸压力表。实际上，这种方法测量的不是气缸工作时的有效压力，而是累计的总压力。例如，当起动机运行时，气缸压力表的指针在活塞的第一个压缩冲程达到8 bar(1 bar=100 kPa)，在第二个压缩冲程达到9 bar，在第三个压缩冲程达到10 bar。如果压缩压力没有达到标准的累积最大值，则判定气缸泄漏。这种方法适用于气缸泄漏量大的情况。

现在发动机失火监测越来越准确。只要曲轴旋转的加速度在校准期间没有达到预设条件，就会报告发动机失火。发动机工作时，混合气燃烧产生的向下工作压力会从一个小的泄漏点流失，导致推动活塞的力流失，降低向下加速度。

对于小泄漏，用钢瓶压力表很难测量，此时可以进行钢瓶压力泄漏试验。当活塞处于压缩上止点时，进气门和排气门都关闭。此时，压缩空气被充入气缸。正常情况下，活塞环和气缸壁之间会泄漏不到10%的气体。如果渗漏超过10%，说明这个近乎封闭的空间存在渗漏。这个时候，你可以听听从几个地方传来的声音。如果能听到漏气的声音，说明有漏气，比如进气阀漏气，油门后面漏气。排气阀漏气，排气管漏气；气缸体磨损或活塞环异常泄漏，加油口漏油；气缸垫泄漏和发动机冷却液气泡。

与传统的气缸压力试验相比，气缸压力泄漏试验能更准确地判断故障点，并能判断轻微的泄漏故障。但气缸压力泄漏试验是静态试验，不能反映活塞实际运动时的泄漏量。如何测量活塞真正运动时气缸压力的变化？因此，许多诊断软件公司(PICO、ATS和FLUCK等。)研制了一种能实时反映气缸压力变化的气缸压力传感器。以PICO公司开发的WSP 500X气缸压力传感器为例，取下某个气缸的火花塞，安装气缸压力传感器，启动发动机，通过采集到的气缸压力波形反映气缸压力变化。测试过程中，被测气缸不做功，由其他气缸驱动，类似于气泵。

气缸压力波形的优点是能够以时间轴的方式反映单位时间内的信号变化。采样频率越高，单位时间越小。

图1是发动机怠速时采集的气缸压力波形，可以反映活塞和气门的运动信息。分析如下。

(1)A点是气缸压力的峰值，代表压缩的上止点。一个完整的发动机循环表现在两个相邻的峰值之间，即进气、压缩、做功和排气。但是，这个缸不做功。气体被压缩后进入膨胀释放阶段，做功冲程被膨胀代替。四个冲程为720曲柄角，每个冲程为180。活塞从上止点运动到下止点，然后运动到上止点两次。

(2)B点是排气阀的开启点，即E VO(排气阀开启)，此时活塞从TDC运动到BDC。EVO之前，由于进气门和排气门关闭，气缸压力下降，压力释放后形成真空；EVO后，由于排气阀打开，气缸与大气连通，气缸压力逐渐接近大气压力，回到0 bar。

(3)C点是进气门的开启点，即IVO(进气门开启)。此时，活塞从下止点移动到上止点。因为排气门还开着，气缸压力没有明显变化，还是大气压力。

(4)点D是排气阀的关闭点，即EVC(排气阀关闭)。此时，活塞从上止点运动到下止点，进入进气冲程。在EVC之前，进气效果不明显，因为无论是排气v

(6) F是整个发动机循环的气缸压力范围，与大气相通时为0 bar，怠速时最高气缸约为5.4 bar，最低真空度约为0.8 bar。

(7) G是整个波形的一些时间信息，例如对应于EVO、IVO、EVC和IVC的曲柄角。通过这些信息，我们可以看到发动机的气门正时是否与原厂标定一致，从而确定发动机是否有故障。

(8)从横坐标可以看出，曲轴每转一圈是84 ms，所以曲轴在1分钟内旋转601 000/84=714圈，即发动机的怠速转速为714 r/min。

(9)众所周知，曲轴转一圈(360)需要84毫秒。曲轴转一圈需要168毫秒。EVO为31 ms，对应的曲轴转角为31(7200/168)=133，即在底点(BBDC)470之前；IVO为82 ms，对应的曲轴转角为82(720/168)=352，即上止点前8(BTDC)；当EVC为86 ms时，对应的曲轴转角为86x(7200/168)=369，即上止点后9(atdc)；当IVC为136 ms时，对应的曲柄角度为136 (720/168)=583，即从点(ABDC)的底部到后面为43。

相应的气门分配相位如图2所示。