发动机冷测试中的点火测试技术分析与应用

　　发动机的点火测试是发动机出厂检测的重要环节，为达到保证发动机质量的目的，针对发动机装配过程中在线检测的需要提出了一种快速检测的冷测试技术。

图1发动机点火原理

　　发动机的点火测试是发动机出厂检测的重要环节，为达到保证发动机质量的目的，针对发动机装配过程中在线检测的需要提出了一种快速检测的冷测试技术。

　　发动机的点火测试是发动机出厂检测的重要环节，传统的发动机测试都是基于发动机热试试验，因此无法进行装配线的在线快速检测，而且会产生大量废气和噪音，对环境造成污染。

　　本测试方法由于是伺服电机拖动发动机稳速运转，在测试过程中发动机本身不作功，发动机仍然是按照四个冲程运行，在这四个过程中，由于没有燃油的注入因而不存在燃烧，但其点火过程是始终存在的。通过测试台架上靠近4个点火线圈的磁场传感器来感应点火过程中磁场的变化并记录感应的波形，因而可以实现发动机点火快速在线检测的功能。相对热试而言发动机冷测试技术具有明显的优势，目前已广泛应用于通用、大众等各大汽车制造厂家。

图2点火线圈结构

　　点火测试原理

　　目前大多数汽车制造厂家都已采用笔式点火线圈，其原理如图1所示。图1是一台采用笔式点火线圈八缸发动机的点火原理图，其点火正时信号是通过曲轴发信轮和凸轮轴发信轮来给定，PCM通过这些信号来给出确定的点火时序，通过点火线圈增压依次分配到各缸的火花塞中使其击穿，从而达到使油气混合物点燃的目的。由于冷测试过程没有燃油的注入，不存在燃烧，但是其火花塞已被击穿。在整个点火过程中火花塞的点火线圈起到了至关重要的作用，其结构如图2所示，它是一个类似于变压器的结构，有初级和次级两个绕组，通过给初级绕组通断电来实现次级绕组感应出瞬间高压从而击穿火花塞。

　　在点火测试中正是利用了点火线圈初级绕组和次级绕组相互感应这一特性进行测试。对直列四缸形式的发动机而言在测试台架中存在4个独立的磁感应线圈，通过他们来感应点火过程中线圈中初级线圈的电压变化情况，通过观察感应到的波形来判断发动机点火系统的好坏，可以快速精确简单地判定出潜在的问题。

图3发动机点火正时信号（EST）

　　发动机点火冷测试的整个过程非常简单，发动机的ECU根据曲轴位置传感器所提供的信号来产生EST（electronsparktiming）信号，这是一个类似于脉冲序列的信号，如图3所示，信号的上升沿和下降沿的时间差就是其供给点火线圈初级绕组的充电时间（dwelltime），在整车中充电时间通常都是固定，但在发动机冷试点火测试时这个时间是可调节的，EST信号一般是幅值固定的电压信号。在冷测试台架中会有一路电压可调节的电源专门用来给点火线圈的初级绕组充电，其充电时间可由EST信号来控制，在整车中由EST信号所确定的充电时间和供给点火线圈初级线圈的充电电压通常都是固定的，而在发动机冷测试台架中这两个参数则是可调节的，在实际的测试过程中通过对这两个参数的调整而实现点火线圈测试的目的。

　　冷试点火测试波形分析

　　在实际的生产过程中，为了及早发现发动机点火系统更多的缺陷，往往采用高压点火和低压点火两种策略，其本质就是调节EST信号的充电时间和初级线圈供电电压，在高压点火时往往采用相对较高的EST电压幅值和较长的充电时间，而低压点火时往往采用较低的电压幅值和较短的充电时间，通过这两种点火方式可以更好地检测出发动机点火系统中潜在的问题。

图4低压点火测试波形

　　1.低压点火测试波形分析

　　低压点火测试是利用一个低于常规充电电压值来进行的检测，当电压值过低时火花塞不能击穿，低压测试的方法即是寻找一个合适的初级线圈充电电压使得火花塞处于一种临界击穿的状态，此时的火花塞并没有击穿，但当充电电压再略高一点时就会导致击穿。图4是一个典型的低压点火测试波形，在这个测试过程中，EST电压信号的幅值较低，如图5中低压部分波形所示，由于未击穿火花塞其波形在第一次峰值后就进入衰减振荡的环节，直到点火线圈中能量耗尽。低压点火可以用来检测火花塞间隙，当火花塞间隙较小时，相比正常的间隙其更容易被击穿，低压点火所积蓄的能量就可以击穿这个间隙相对较小的火花塞，因此其点火波形也将明显不同于正常的火花塞间隙。

　　2.高压点火测试波形分析

当初级线圈充电电压信号电压的幅值相对较高时，如图5中高压部分所示，其击穿电压的幅值、持续时间都会相应的变高。当充电电压调整一个较高值时其点火波形如图6所示。图6是一个典型的高压点火测试波形，在这个测试过程中，初级线圈充电电压较高，由于在整车中5V的电压幅值已