发动机的检测与诊断

5.2　发动机的检测与诊断

发动机是汽车动力的来源。由于其结构复杂，工作条件又很不稳定，经常处于转速与负荷变化的条件下运转，某些零件还处于高温及高压等恶劣条件下工作，因而故障率较高，往往成为检测与诊断的重点对象。

发动机技术状况变化的主要外观症状有：动力性下降，燃料与润滑油消耗量增加，启动困难，漏水、漏油、漏气、漏电以及运转中有异常响声等。

5.2.1　发动机功率的检测

发动机输出的有效功率是指发动机输出轴上发出的功率，是发动机一项综合性指标，通过检测，可掌握发动机的技术状况，确定发动机是否需要大修或鉴定发动机的维修质量。发动机功率的检测可分为稳态测功和动态测功。

稳态测功是指在节气门开度一定，转速一定和其他参数都保持不变的稳定状态下，在发动机试验台上由测功器测试功率的方法。通过测量发动机的输出转矩和转速，由下式计算出发动机的有效功率：

式中　P_e——发动机功率，kW；

　　　n——发动机转速，r／min；

　　　M_e——发动机输出扭矩，Nm。

动态测功是指发动机在低速运转时，突然全开节气门或置油门齿杆位置为最大，使发动机加速运转，用加速性能直接反映最大功率。这种方法不加负荷，可在实验台上进行，也可就车进行，但测量精度比稳态测功要差。

（1）发动机的稳态测功

在实验台上测量发动机输出功率的测试设备有转速仪、水温表、机油压力表、机油温度表、气象仪器（湿度计、大气压力计、温度计）、计时器、燃料测量仪及测功器等。

测功器作为发动机的负载，实现对测定工况的调节，模拟汽车实际行驶时外界负载的变化，同时测量发动机的输出转矩和转速，即可算出发动机的功率。

测功器是发动机性能测试的重要设备，主要的类型有水力式、电力式和电涡流式。水力测功器是利用水作为工作介质，调节制动力矩。电力测功器是利用改变定子磁场的激磁电压产生制动力矩。电涡流测功器是利用电磁感应产生涡电流形成制动作用。这里仅就电涡流测功器的结构和工作原理等作一介绍。

1）电涡流测功器的结构与工作原理

①电涡流测功器的结构

电涡流测功器因结构形式不同，分为盘式和感应子式两类。现在应用最多的是感应子式电涡流测工器。

图5-38为感应子式电涡流测功器的结构图。制动器由转子和定子组成，制成平衡式结构。转子为铁制的齿状圆盘。定子的结构较为复杂，由激磁绕组、涡流环、铁芯组成。电涡流测功器吸收的发动机功率全部转化为热量，测功器工作时，冷却水对测功器进行冷却。

②电涡测功器的工作原理

当激磁绕组中有直流电通过时，在由感应子、空气隙、涡流环和铁芯形成的闭合磁路中产生磁通，当转子转动时，空气隙发生变化，则磁通密度也发生变化。在转子齿顶处的磁通密度大，齿根处磁通密度小，由电磁感应定律可知，此时将产生感应电势，力图阻止磁通的变化，于是在涡流环上感应出涡电流，涡电流的产生引起对转子的制动作用，涡流环吸收发动机的功率，产生的热量由冷却水带走。

图5-38　电涡流测功器结构图

1—转子；2—转子轴；3—连接盘；4—冷却水管；5—激磁绕组；6—外壳；7—冷却水腔；8—转速传感器；9—底座；10—轴承座；11—进水管

2）测试过程

a.将发动机安装在测功器台架上，使发动机曲轴中心线与测功器转轴中心线重合。

b.安装仪表并接上电器线路及接通各种管路。

c.检查调整气门间隙、分电器的断电器触点间隙、火花塞电极间隙及点火提前角，紧固各部螺栓螺母。

柴油机要检查调整喷油器的喷油提前角、喷油压力、喷油锥角及喷雾情况。

d.记录当时气压和气温。

e.启动发动机，操纵试验仪器，观察仪表工作情况，记录下数据，根据记录数据计算并绘制出P_e，M_e，g_e曲线。

（2）发动机的无负荷测功

从汽车上卸下发动机时，将耗费时间和劳力，并增加汽车的停歇时间。另外配合件的拆装，不仅导致原走合面的改变，并且会造成密封件和连接件的损坏，同时将大大缩短机构的工作寿命。在用发动机无负荷测功，可以在不拆卸发动机的情况下，快速测定发动机的功率。

1）发动机无负荷测功的原理

发动机无负荷测功仪不需外加载装置，其测量原理是：对于某一结构的发动机，它的运动件的转动惯量可以认为是一定值，这就是发动机加速时的惯性负载，因此，只要测出发动机在指定转速范围内急加速时的平均加速度，即可得知发动机的动力性能。或者说通过测量某一定转速时的瞬时加速度，就可以确定出发动机的功率大小。瞬时加速度越大，则发动机功率越大。

2）发动机无负荷测功方法

进行无负荷测功时，首先使发动机与传动系分离，并使发动机的温度与转速达到规定值，然后把传感器装入离合器壳的专用孔中，快速打开节气门（汽油机），使发动机加速，此时功率表便可显示被测发动机的功率。为了取得较准确的测量值，可重复试验几次，取平均值。

测试时的加速方法，对汽油机有两种：一种是通过快速打开节气门加速；另一种是在发动机运转时切断点火电路，待发动机转速下降后再接通点火电路加速。后一种加速方法排除了化油器加速泵的附加供油作用，因而可以检查化油器的调整质量。

无负荷测功仪可以测定发动机的全功率，也可测定某一汽缸的功率（断开某一缸的点火或高压油路测得的功率和全功率比较，二者之差即为该缸的单缸功率）。各单缸功率进行对比，可判断各缸技术状况（主要是磨损情况）。

3）无负荷测功仪的使用方法

无负荷测功仪既可以制成单一功能的便携式测功仪，又可以和其他测试仪表组合成为台式发动机综合测试仪。无负荷测功仪的使用方法如下：

①仪器自校、预热

按使用说明书，仪器预热0.5h，然后进行自校（其面板图如图5-39所示）。把计数检查旋钮1拨向“检查”位置，左边时间（T）表头指针1s摆动一次。把旋钮1拨向“测试”位置，把旋钮3拨向“自校”位置，再缓慢旋转“模拟转速”旋钮2，注意转速（n）表头指针慢慢向右偏转（模拟增加转速）。当指针偏转至起始转速n₁＝1000r／min位置时，门控指示灯即亮。继续增加模拟转速至n₂＝2800r／min时，“T”表即指示出加速时间，以表示模拟速度的快慢。按下“复零”按钮，仪器表针回零，门控指示灯熄灭，表示仪器调整正常。否则，微调n₁、n₂电位器。

图5-39　便携式无负荷测功仪面板

②预热发动机，安装转速传感器

预热发动机至正常工作温度（85～95℃），并使发动机怠速正常。变速器空挡，然后把仪器转速传感器二接线卡分别接在分电器低压接柱和接铁线路上。

③测加速时间

操作者在驾驶室内迅速地把加速踏板踩到底，发动机转速猛然上升，当“T”表指针显示出加速时间（或功率）时，应立即松开加速踏板，切忌发动机长时间高速空转。记下读数，仪器复零。重复操作3次，读数取平均值。

袖珍式无负荷测功仪，带有伸缩天线，可收取发动机运转时的点火脉冲信号，而不必与发动机采取任何有线连接。使用时，用手拿着该测功仪，只要面对发动机侧面拉出伸缩天线，发动机突然加速运转，即可遥测到加速时间和转速。然后翻转测功仪，查看壳体背面印制的主要机型的功率、时间对照表，便可得知发动机功率的大小。

不少无负荷测功仪还配备有检测柴油机的传感器，以便对柴油机的功率进行检测。

4）检测结果分析

根据测定结果进行分析，对发动机技术状况作出判断。

在用车发动机功率不得低于原额定功率的75%，大修后发动机功率不得低于原额定功率的90%。

a.若发动机功率偏低，系燃料供给系调整状况不佳，点火系技术状况不佳，应对油、电路进行调整。若调整后功率仍低时，应结合汽缸压力和进气歧管真空度的检查，判断是否是机械部分故障。

b.对个别汽缸技术状况有怀疑时，可对其进行断火后再测功，从功率下降的大小，诊断该缸的工作情况。

也可利用在单缸断火情况下测得的发动机转速下降值，来评价各缸的工作情况。工作正常的发动机，在某一转速下稳定空转时，发动机的指示功率与摩擦功率是平衡的。此时，若取消任一汽缸的工作，发动机转速都会有相同的下降值。要求最高与最低下降之差不大于平均下降值的30%。如果转速下降值低于一定规定值，说明断火之缸工作不良。转速下降值越小，则单缸功率越小，当下降值等于零时，单缸功率也等于零，即该缸不工作。

发动机单缸功率偏低，一般系该缸高压分火线或火花塞技术状况不佳、汽缸密封性不良、汽缸上油（机油）等原因造成，应调整或检修。

c.发动机功率与海拔高度有密切关系，无负荷测功仪所测结果是实际大气压力下的发动机功率，如果要校正到标准大气压下的功率，应乘以校正系数。

5.2.2　汽缸密封性的检测

汽缸密封性与汽缸体、汽缸盖、汽缸垫、活塞、活塞环和进排气门等零件的技术状况有关。在发动机使用过程中，由于这些零件磨损、烧蚀、结焦或积碳，导致汽缸密封性下降，使发动机功率下降，燃油消耗率增加，使用寿命大大缩短。汽缸密封性是表征发动机技术状况的重要参数。

在不解体的条件下，检测汽缸密封性的常用方法有：测量汽缸压缩压力、测量曲轴箱窜气量、测量汽缸漏气量或汽缸漏气率、测量进气管负压等。在就车检测时，只要进行其中的一项或两项，就能确定汽缸密封性的好坏。

（1）汽缸压缩压力的检测

检测活塞到达压缩终了上止点时汽缸压缩压力的大小可以表明汽缸的密封性。检测方法有用汽缸压力表检测和用汽缸压力测试仪检测两种。

1）用汽缸压力表检测

汽缸压力表如图5-40所示。由于用汽缸压力表检测汽缸压缩压力（以下简称汽缸压力）具有价格低廉、仪表轻巧、实用性强和检测方便等优点，因而在汽车维修企业中应用十分广泛。

①检测方法

发动机正常运转，使水温达75℃以上。停机后，拆下空气滤清器，用压缩空气吹净火花塞或喷油器周围的灰尘和脏物，然后卸下全部火花塞或喷油器，并按汽缸次序放置。对于汽油发动机，还应把分电器中央电极高压线拔下并可靠搭铁，以防止电击和着火，然后把汽缸压力表的橡胶接头插在被测缸的火花塞孔内，扶正压紧。节气门和阻风门置于全开位置，用启动机转动曲轴3～5s（不少于4个压缩行程），待压力表头指针指示并保持最大压力后停止转动。取下汽缸压力表，记下读数，按下单向阀使压力表指针回零。按上述方法依次测量各缸，每缸测量次数不少于两次。

图5-40　汽缸压力表

就车检测柴油机汽缸压力时，应使用螺纹接头的汽缸压力表。如果该机要求在较高转速下测量，此种情况除受检汽缸外，其余汽缸均应工作。其他检测条件和检测方法同于汽油机。

②诊断参数标准

汽缸压缩压力标准值一般由制造厂提供。根据《汽车修理质量检查评定标准·发动机大修》（GB／T15746.2—95）附录B的规定：大修竣工发动机的汽缸压力应符合原设计规定，每缸压力与各缸平均压力的差，汽油机不超过8%，柴油机不超过10%。

常见几种车型发动机汽缸压缩压力的标准值如表5-14所示。

表5-14　常见几种车型汽缸压缩压力值

③结果分析

测得结果如高于原设计规定，可能是由于燃烧室积炭过多、汽缸衬垫过薄或缸体与缸盖结合平面经多次修理加工过甚造成。测得结果如低于原设计规定，可向该缸火花塞或喷油器孔内注入适量机油，然后用汽缸压力表重测汽缸压力并记录。

a.如果第二次测出的压力比第一次高，说明汽缸、活塞环、活塞磨损过大或活塞环对口、卡死、断裂及缸壁拉伤等原因造成汽缸不密封。

b.如果第二次测出的压力与第一次相近，说明进、排气门或汽缸衬垫不密封。

c.如果两次检测某相邻两缸压力均较低，说明该两缸相邻处的汽缸衬垫烧损窜气。

2）用汽缸压力测试仪检测

a.用压力传感器式汽缸压力测试仪检测　用这种测试仪检测汽缸压力时，须先拆下被测缸的火花塞，旋上仪器配置的压力传感器，用启动机转动曲轴3～5s，由传感器取出汽缸的压力信号，经放大后送入A／D转换器进行模数转换，再送入显示装置即可获得汽缸压力。

b.用启动电流或启动电压降式汽缸压力测试仪检测　通过测启动电源——蓄电池的电压降，也可获得汽缸压力。这是因为启动机工作时，蓄电池端电压的变化取决于启动机电流的变化。当启动电流增大时，蓄电池端电压降低，即启动电流与电压降成正比。启动电流与汽缸压力成正比，因此启动时蓄电池的电压降与汽缸压力也成正比，所以通过测蓄电池电压降可以获得汽缸压力。用该测试仪检测汽缸压力时，无须拆下火花塞。

c.用电感放电式汽缸压力测试仪检测　这是一种通过检测点火二次电感放电电压来确定汽缸压力的仪器，仅适用于汽油机。汽油机工作中，随着断电器触点打开，二次电压随即上升击穿火花塞间隙，并维持火花塞放电。火花放电电压也称为火花线，它属于点火系电容放电后的电感放电部分。电感放电部分的电压与汽缸压力之间具有近乎直线的对应关系，因此各缸火花放电电压可作为检测各缸压力的信号，该信号经变换处理后即可显示汽缸压力。

图5-41　曲轴箱窜气量检测仪

1—指示仪表；2—预测按钮；3—预调旋钮；4—挡位开关；5—调零旋钮；6—电源开关

使用以上几种测试仪检测汽缸压力时，发动机不应着火工作。汽油机可拔下分电器中央高压线并搭铁或按测试仪要求处理，柴油机可旋松喷油器高压油管接头断油，即可达到目的。

（2）曲轴箱窜气量的检测

检测曲轴箱窜气量，也是检测汽缸密封性的方法之一。特别是在发动机不解体的情况下，使用该方法诊断汽缸活塞摩擦副的工作状况具有明显的作用。

1）曲轴箱窜气量的检测方法

曲轴箱窜气量的检测一般采用专用气体流量计进行，如图5-41所示，具体检测步骤如下：

①打开电源开关，按仪器使用说明书的要求对检测仪进行预调。

②密封曲轴箱，即堵塞机油尺口、曲轴箱通风进出口等，将取样头插入机油加注口内。

③启动发动机，待其运转平稳后，仪表箱仪表的指示值即为发动机曲轴箱在该转速下的窜气量。

曲轴箱窜气量除与发动机汽缸活塞组技术状况有关外，还与发动机转速和负荷有关。因此在检测时，发动机应加载，节气门全开（或柴油机最大供油量），在最大转矩转速（此时窜气量达最大值）下测试。发动机加载可在底盘测功机上实现，测功机的加载装置可方便地通过滚筒对发动机进行加载，以实现发动机在全负荷工况下从最大转矩转速至额定转速的任一转速下运转，因此，可用曲轴箱窜气量检测仪检测出各种工况下曲轴箱的窜气量。

2）曲轴箱窜气量诊断参数标准

对曲轴箱窜气量还没有制定出统一的国家诊断标准，有些维修企业自用的企业标准一般是根据具体车型逐渐积累资料制定的。由于曲轴箱窜气量还与缸径大小和缸数多少有关，很难把众多车型统一在一个诊断参数标准内。有些国家以单缸平均窜气量作为诊断参数。综合国内外情况，单缸平均窜气量值可参考以下标准：

汽油机：新机2～4L／min，达到16～22L／min时需大修。

柴油机：新机3～8L／min，达到18～28L／min时需大修。

曲轴箱窜气量大，一般是汽缸、活塞、活塞环磨损量大，使各部分间隙大；活塞环对口、结胶、积碳、失去弹性、断裂及缸壁拉伤等原因造成，应结合使用、维修和配件质量等情况来进行深入诊断。

（3）汽缸漏气量和漏气率的检测

1）汽缸漏气量的检测

汽缸的密封性可用检测汽缸漏气量的方法进行评价。检测汽缸漏气量时，发动机不运转，活塞处在压缩终了上止点位置，从火花塞孔处通入一定压力的压缩空气，通过测量汽缸内压力的变化情况，来表征整个汽缸组的密封性，即不仅表征汽缸活塞摩擦副，还表征进排气门、汽缸衬垫、汽缸盖及汽缸的密封性。该方法仅适用于对汽油机的检测。

国产QLY-1型汽缸漏气量检测仪如图5-42所示。该仪器由调压阀、进气压力表、测量表、校正孔板、橡胶软管、快速接头和充气嘴等组成，此外还须配备外部气源、指示活塞位置的指针和活塞定位盘。外部气源的压力相当于汽缸压缩压力，一般为600～900kPa。压缩空气按箭头方向进入汽缸漏气量检测仪，其压力由进气压力表2显示。随后，它经由调压阀、校正孔板、橡胶软管、快速接头和充气嘴进入汽缸，汽缸内的压力变化情况由测量表3显示。检测方法如下：

图5-42　汽缸漏气量检测仪

1—调压阀；2—进气压力表；3—测量表；4—橡胶软管；5—快速接头；6—充气嘴；7—校正孔板

①先将发动机预热到正常工作温度，然后用压缩空气吹净缸盖，特别要吹净火花塞孔上的灰尘，拧下所有火花塞，装上充气嘴。

②将仪器接上气源，在仪器出气口完全密封的情况下，通过调节调压阀，使测量表的指针指在392kPa位置上。

③卸下分电器盖和分火头，装上指针和活塞定位盘。指针可用旧分火头改制，仍装在原来的位置上。活塞定位盘用较薄的板材制成，其上按缸数进行刻度，并按分火头的旋转方向和点火次序刻有缸号。假定是六缸发动机，分火头顺时针方向转动，点火次序为1—5—3—6—2—4，则活塞定位盘上每60°有一刻度，共有6个刻度，并按顺时针方向在每个刻度上分别刻有1，5，3，6，2，4的字样。

④摇转曲轴，先使第1缸活塞处于压缩终了上止点位置，然后转动活塞定位盘，使刻度“1”对正指针。变速器挂低速挡，拉紧驻车制动器，以保证压缩空气进入汽缸后，不会推动活塞下移。

⑤把1缸充气嘴接上快速接头，向1缸充气，测量表上的读数，便反映了该缸在充气的同时，可以从进气口、排气消声器口、散热器加水口和加机油口等处，察听是否有漏气声，以便找出故障部位。

⑥摇转曲轴，使指针对正活塞定位盘下一缸的刻度线，按以上方法检测下一缸漏气量。

⑦按以上方法和点火次序，检测其他各缸的漏气量。为使数据可靠，各缸应重复测量一次。

仪器使用完毕后，调压阀应退回到原来的位置。

对于解放和东风等国产发动机，在确认进排气门和汽缸衬垫密封良好的情况下，其测量读数值大于246kPa，汽缸活塞摩擦副的密封性可诊断为合格；如读数值小于246kPa，则需换环或镗缸换活塞。

2）汽缸漏气率的检测

汽缸漏气率的检测，无论在使用的仪器、检测的方法，还是判断故障的方法上，与汽缸漏气量的检测是基本一致的，只不过汽缸漏气量检测仪的测量表标定单位为kPa或MPa，而汽缸漏气率测量表的标定单位为百分数。一般来说，当汽缸漏气率达30%～40%时，如果能确认进排气门、汽缸衬垫、汽缸盖和汽缸套等是密封的（可从各泄漏处有无漏气或迹象确认），则说明汽缸活塞摩擦副的磨损临近极限值，已到了需换环或镗磨缸的程度。

（4）进气管负压的检测

进气管负压（也称真空度）是进气管内的压力与大气压力的差值，发动机进气管负压的大小随汽缸活塞组零件的磨损而变化，并与气门组零件的技术状况、进气管的密封性以及点火系和供油系的调整有关。因此，检测进气管负压，可以用来诊断发动机多种故障。

进气管负压用真空表检测，无须拆任何机件，而且快速简便，应用极广。一般发动机综合分析仪也具有进气管负压检测功能。

1）测试条件及操作方法

①启动发动机，并使其以高于怠速的转速空转30min以上，使发动机达到正常工作温度。

②将真空表软管接到进气歧管的测压孔上。

③变速器挂空挡，发动机怠速运转。

④读取真空表上的示值。

2）诊断标准

根据《汽车发动机大修竣工技术条件》（GB3799—83）的规定，大修竣工的四行程汽油机转速在500～600r／min时，以海平面为准，进气管负压应为57.33～70.66kPa。波动范围：六缸汽油机一般不超过3.33kPa，四缸汽油机一般不超过5.07kPa。

进气管负压随海拔升高而降低。海拔每升高1000m，负压约减少10kPa，检测应根据所在地的海拔高度进行折算。

5.2.3　点火系的检测与诊断

发动机在运行过程中出现的故障大多数都是由供油系和点火系引起的。一般情况下发动机在运转中突然熄火并发动不着，多为点火系故障。发动机在运转过程中逐渐熄火，多为供油系故障。

点火系的主要故障有无火、缺火、乱火、火弱及点火正时失准等。点火系故障部位可分为低压线路和高压线路两部分。

点火系的故障可采用人工经验诊断法和仪器诊断法进行，这里主要讲述仪器诊断法。

（1）点火示波器的使用及波形分析

1）点火示波器简介

示波器可显示电压随时间变化的波形，是一种多用途的检测设备。示波器显示信号的速度比一般电子检测设备要快得多，是唯一能即时显示瞬态波形的仪器。

示波器一般由传感器（包括夹持器、测试探头和测针等）、中间处理环节和显示器等组成。

汽油机点火示波器是示波器的一种，专门用来检测诊断汽油机点火系的技术状况。使用汽车专用的点火示波器可以查看点火系统的工作波形，并根据点火的波形判断点火系统的故障。

当点火示波器连接在运转的汽油机点火系电路上时，示波器屏幕上将显示出点火系中电压随时间变化的曲线，即点火波形。示波器屏幕显示的波形，在垂直方向上表示电压，在水平方向上表示时间，基线的上方为正电压，下方为负电压。

2）传统点火系点火波形分析

示波器可以显示发动机点火过程的3类波形：直列波、重叠波和高压波，通过所显示的波形与标准波形的比较，即可诊断出故障所在部位。

①直列波

在进行测试时，先按图5-43所示将示波器的信号线和电源线接好，打开示波器电源，调整示波器上的上下、左右旋钮，使屏幕上的光点位于屏幕的中央，然后启动发动机，使发动机的转速保持在1500r／min。调整各旋钮，使各汽缸直列波形显示在坐标刻度内，其波形如图5-44所示。

发动机工作时，其次级电压的波形即为直列波，调整示波器的左右旋钮，使要观察的某一缸的波形位于屏幕标线的适当位置，此时屏幕上所显示波形如图5-45所示，此波形即为单缸直列波。此波形反映了点火系次级电压在点火工作过程中各个阶段的变化情况，波形各阶段的含义如下：

EA段：为断电器触点闭合，初级电流增长的阶段。E点为触点闭合的瞬间，因触点闭合时初级电流的突然增加，在次级绕组中会出现一个小而向下的振荡波形（第二次振荡），随着初级电流变化率的减小，次级电压即成为1条水平线。

图5-43　示波器与点火系的接线

图5-44　点火系直列波

图5-45　单缸直列波

AB段：为触点断开、次级电压上升的阶段。A点为触点断开的瞬间，AB垂线表示点火线圈所产生的击穿电压。

BC段：为电容放电阶段的电压。

CD段：为电感放电阶段的电压。在电感放电的同时，伴随有高频震荡波的发射。

DE段：为火花消失后剩余能量所维持的低频震荡波（第一次振荡）。

如果示波器显示的波形与标准不同，说明点火系统中出现了故障。常见的故障波形见图5-46所示。

第一次振荡波少，说明初级电路中的电阻过大。

第一次振荡波多，说明初级电路的电容量过大或点火系次极电路阻抗大。

第二次振荡波前出现小的多余波形，说明初级电路在接通瞬间，导通状况不够好，故出现小的多余波形。

第二次振荡波呈上下振荡形式，说明初级电路在接通瞬间有时断时通的情况，而引起电压波动。

第二次振荡波小而少，说明点火线圈的阻抗过大，将这部分振荡波吸收。

初级电路在切断之前有小的多余波形，说明初级电路中有接触不良的部位，在初级电路切断之前，出现瞬间的接触不良，引起电压波动，出现多余波形。

初级电路导通阶段出现多余波形，说明初级电路中有接触不良的部位，在初级电路导通的时间内，由于接触不良而引起电压波动而出现多余波形。

图5-46　单缸直列波常见故障波形

无点火线，说明高压线接触不良。

波形上下颠倒，说明点火线圈的初级绕组的两个接线柱的导线接反。

火花电压过低而且第一次振荡波基本消失，说明火花塞短路或漏电。

点火线变长，说明火花塞间隙过大。

点火线与第一次振荡界限分不清，说明火花塞的间隙无法被击穿。

点火线变短，说明初级电流小，点火能量小。

闭合时间短，说明初级电路的闭合角小。

图5-47　重叠波

②重叠波

重叠波是将多缸发动机次级电压的波形重叠（首对齐并重叠成近似一个点火波形放置的排列方式）在一起。利用重叠波可以检查初级电路的闭合角，断电器凸轮的状况，各缸工作的均匀情况等。

检查时在上述单缸直列波的基础上调出各缸的直列波，并使发动机的转速保持在1000r／min左右，按下示波器的重叠波按键，调整各旋钮，使波形位于坐标刻度内。屏幕内出现的波形如图5-47所示。

在标准重叠波中，初级电路导通时间（触点闭合的时间）所占的比例，四缸发动机为45%～50%；六缸发动机为63%～70%；八缸发动机为64%～71%。此外，要求闭合段波形的变化范围不应超过整个闭合段的5%。

图5-48所示为重叠波显示的故障波形。

闭合波太短，说明断电器触点间隙过大或闭合角过小。

闭合波太长，说明断电器触点间隙过小或闭合角过大。

闭合段的变化大于5%，说明断电器凸轮不均匀或分电器轴与铜套磨损过大等。

图5-48　故障重叠波

图5-49　标准高压波

③高压波

多缸发动机各缸的次级点火电压同时显示于屏幕，即为高压波，一般用于诊断次级电路故障。检查时，先将各缸直列波调出，发动机转速保持在1500r／min，按下KV键，调整上下、左右旋钮，把各缸波形调整到屏幕的坐标刻度上，高压波形底端与横坐标重合。高压波的标准波形见图5-49所示。

高压波的常见故障波形见图5-50所示。

各缸点火电压均过高，可能由于火花塞间隙过大或烧蚀、混合气过稀引起。

图5-50　常见高压故障波形

个别汽缸点火电压过高，如图中的3，4缸，说明这两个汽缸的火花塞可能烧蚀。

全部汽缸点火电压过低，原因可能是电源电压过低，火花塞间隙过小，混合气过浓等。

个别汽缸点火电压过低，如图中的3缸，可能为该缸的火花塞间隙小或绝缘体损坏。

拔下某缸的高压线，电压应为20～30kV，否则说明高压线、分电器盖绝缘不良或点火线圈、电容器性能不良。

拔下某缸的高压线，电压低于20kV，说明点火线圈性能不好或分电器和高压线有漏电故障。

将发动机的转速提高到2500r／min，各缸点火电压减小，保持在5kV以上，说明点火系能在高速正常工作。

发动机转速升高后，个别汽缸的电压高于其他汽缸，说明该缸火花塞的间隙过大。

发动机转速升高后，个别汽缸的电压低于其他汽缸，说明该缸火花塞的间隙过小、脏污或绝缘体绝缘不良。

3）电子点火系点火波形的特点

随着电子技术的发展，现在汽车上广泛采用了电子点火系统。电子点火系统使得发动机的动力性和经济性大大提高，排放污染物值显著下降。电子点火系的点火波形与传统点火系波形正比，波形类别、波形观测方法等均相同，不同之处如下：

点火波形上低频振荡波异常时，仅表示点火线圈的技术状况不良，而不是电容器的原因，因为电子点火系中无电容器。

点火波形上闭合点处和张开点处的波形，虽然与传统点火系极为相似，但不是触点闭合和张开造成的，而是三极管或晶闸管的导通和截止电流造成的。

点火波形上波形闭合段的长度、形状与传统点火系波形不完全相同，甚至车型之间也略有差异，有的车型闭合段在发动机高速时加长，这属正常现象。

有的电子点火系当点火波形闭合段结束时，先产生一条锯齿状的上升斜线，然后导出点火线，不像传统点火系点火波形那样，随着触点打开产生一条急剧上升的点火线。

（2）点火正时的检测与校正

发动机的点火正时是非常重要的，它直接影响到汽车的动力性、燃料经济性和排气净化。检测点火正时的方法有人工法、正时灯法和缸压法等。

1）人工法

①拆下分电器盖，取下分火头，用手摇把摇转曲轴，使分电器凸轮将断电器触点完全打开，检查并调整触点间隙，使其保持在0.35～0.45mm范围内。

②拆下第1缸火花塞，摇转曲轴，若听到从火花塞孔发出排气声，说明第1缸已处于压缩行程；此时应在慢摇曲轴的同时，观察正时标记并使它们对齐，然后停止摇转并抽出摇把。

③拆去分电器真空式调节器的连接管路，松开分电器壳与缸体之间的定位螺钉，有辛烷值调节器的应将其调整在“0”的位置上。

④用手握住分电器壳，先顺分火头转动方向转动一个角度，使触点闭合，然后再逆分火头转动方向转动一个角度，使触点刚刚打开。

⑤拧紧分电器壳定位螺钉，并连接好真空式调节器的管路。

⑥插上分火头，扣上分电器盖，分火头指向的插孔即为第1缸高压线插孔。插上第1缸高压线，该线的另一端和第1缸火花塞连接；然后沿分火头转动方向按点火次序插上其他各缸高压线，并与对应的火花塞连接好。

⑦启动发动机并走热，进行无负荷加速试验。当突然打开节气门时，发动机应加速良好。如果加速不良，且有较严重的金属敲击声（爆震敲声缸），则为点火过早；如果加速不良且发闷，甚至排气管有“突、突”声，则为点火过迟。准确检查点火正时应进行路试。

⑧路试时，应选择平坦、坚硬的直线道路或专用跑道，走热后以最高挡最低稳定车速行驶，然后突然将加速踏板踩到底，使汽车处于急加速状态。此时，若能听到发动机有轻微的爆震声，且瞬间消失，则为点火正时正确；若爆震声强烈，且较长时间不消失，则为点火时间过早；若听不到爆震声，且加速困难，甚至排气管有“突、突”声，则为点火时间过迟。

如点火时间过早，应顺分火头的旋转方向转动分电器外壳；如点火时间过迟，则应逆分火头旋转方向转动分电器外壳。

2）正时灯法

正时灯是一种频率闪光灯，每闪光一次表示第1缸的火花塞发火一次，因此闪光与第1缸点火同步。它一般由闪光灯、传感器、中间处理环节和指示装置等组成。当正时灯对准发动机第1缸压缩终了上止点标记，并按实际跳火时间进行闪光时，若飞轮或曲轴传动带盘上的标记还未到达固定指针，即第1缸活塞还未到达压缩终了上止点。此时，可调整正时灯电位器，使闪光时机推迟至转动部分上的标记正好对准固定指针之时，那么推迟闪光的时间就是点火提前的时间，将其显示到表头上，便可读出要测的点火提前角。需要说明的是，有些表头指针的角度是分电器凸轮轴转角，对于四冲程发动机来说，换算成曲轴转角则要乘以2。

图5-51　发动机测试仪上的正时灯

测量时，将正时灯的电源线接到蓄电池的正负极柱上，再将传感器夹在第1缸分高压线上，并事先擦拭飞轮或曲轴带轮上第1缸压缩终了上止点标记，最好用粉笔或油漆将标记涂白。发动机怠速下稳定运转，打开正时灯并对准飞轮壳或机体前端面上的固定指针。调正时灯电位器，使飞轮或曲轴传动带盘上的标记逐渐与固定指针对齐，此时表头的读数即为发动机怠速运转时的点火提前角。

测出的点火提前角应与规定值进行对照。测完后，注意将正时灯及时关闭。

如图5-51所示的仪器为一发动机测试仪上的正时灯，它不仅能用闪光法测出发动机的点火提前角，而且能测出发动机转速、触点闭合角以及电压、电阻等参数。

3）用缸压法检测点火正时

用缸压法制成的点火正时仪，由缸压传感器、点火传感器、中间处理环节和指示装置等组成。如果仪器带有油压传感器，还可以检测柴油机供油提前角。国产QFC-5型和WFJ-1型等发动机综合测试仪，都带有缸压法检测点火（供油）正时的装置，其测量的基本原理是采用缸压传感器找出某一缸压缩压力的最大点作为活塞上止点，同时用点火传感器（油压传感器）找出同一缸的点火（供油）时刻，两者之间的凸轮轴转角即为点火（供油）提前角，如图5-52所示。

图5-52　缸压法检测提前角的原理图

用该仪器检测点火提前角时，应走热发动机，拆下任意一缸的火花塞，装上缸压传感器。在拆下的火花塞上插接点火传感器并接上原高压线，然后放置在机体上使之良好搭铁。启动发动机运转。由于被测缸不工作，因而缸压传感器采集的是汽缸压缩压力信号，其压力最大点就是活塞压缩终了上止点。拆下的火花塞虽在缸外但仍在跳火，其上的点火传感器可采集到点火开始信号。此时，通过按键或输入操作码，即可从指示装置得到怠速、规定转速或任意转速下的点火提前角及对应的转速。测得的点火提前角如不符合规定，应在正时仪监测情况下重新调整，直到符合要求。

缸压法和闪光法检测点火正时时，一般仅测得一个缸，一般可以认为各缸间的点火间隔是相等的，此时被测缸的点火提前角可认为是整台发动机的点火提前角。

4）电喷发动机点火提前角的检测

电控汽油喷射发动机，是由电子控制器ECU控制点火系统，其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3部分。电控汽油喷射发动机的点火提前角一般是不可调的，但需要检测，目的是当发现点火提前角不符合要求时，进一步确定是否微处理器或传感器的存在故障。

电控汽油喷射发动机点火提前角的检测方法，与传统发动机相同。

5.2.4　润滑系的检测

（1）润滑系的主要部件及其检查

1）机油泵

机油泵的故障主要是机械磨损或泄漏引起的泵油压力不足，再就是限压阀的卡滞和集滤器的堵塞等。对其进行检查时应重点检查泵油能力和安装在它上面的限压阀的工作情况（在后面介绍）。

2）机油滤清器

检查时，可使发动机在油压高于0.15MPa下运转10s以上，然后立即熄火，此时在发动机旁若听不到细滤器转子转动的“嗡嗡”声，说明细滤器不工作。原因可能是进油单向阀卡住或滤清器杂质过多堵塞油路，需要拆卸清洗。

3）机油泵限压阀

当限压阀的弹簧过软或折断，有杂质卡在阀门处，维修时漏装弹簧或阀门（钢球）都会引起油压过低；若弹簧压力过大或由于脏堵使阀门打不开，则会使油压过高。因此维修检查时需清洗阀门组件并检查柱塞或钢球滑动的灵活性（不发卡）和弹簧的弹力。

4）其他阀门检查

机油粗滤器的旁通阀、机油细滤器的进油限压阀、机油散热器的泄油安全阀等，使用中会出现弹簧变软或折断，造成阀门关闭不严；维修时更换的弹簧压力过大，致使阀门无法打开等故障。

若机油粗滤器的旁通阀关闭不严，会使机油不经滤清器直接进入主油道，加剧发动机的磨损；若粗滤器堵塞后旁通阀不能打开，会使主油道丧失油压，产生严重的烧瓦抱轴事故。若机油细滤器的进油限压阀关闭压力太小，会使主油道油压过低；若关闭压力过大，则会使机油的细滤能力下降。若机油散热器的泄油安全阀弹簧过软、关闭不严，会使机油的散热能力下降；若弹簧过硬，油压高时不能泄油，会使机油散热器胀坏。因此，在维修时应注意检查这几个阀门，必要时更换新件。

5）机油压力表及其传感器和报警电路的检测

若发现压力表指示油压不正常或低压报警灯点亮，而用油压表检测实际油压正常，则为油压传感器的导线断路（无油压指示）或搭铁（指示油压过高）；油压传感器、油压表损坏；油压报警开关短路损坏或其导线搭铁。若油压过低而报警灯不亮，则为油压报警开关断路或其导线断路、报警灯烧坏等。检查断路故障可用万用表逐点测直流电压法，检查搭铁故障可用逐点拆线法。

6）机油散热器

和冷却系作用类似，保证机油的合理温度，进而保证润滑系的正常有效循环。

（2）润滑系的故障检测诊断

发动机润滑系技术状况的好坏，通常根据润滑系的机油压力来判断，油压过高或过低都说明润滑系统有故障。为了维持发动机的正常运转，润滑系的机油压力应达到一定的值。通常，汽油机机油压力应为0.2～0.4MPa，低温启动时，允许到0.45MPa，发动机温度升高时，允许降至0.15MPa，而柴油机的机油压力应为0.29～0.59MPa。具体车型的机油压力可参考其维修手册。而影响油压的因素又是多方面的，因此，当油压不正常时，应对润滑系的各总成部件及相关因素进行认真的检查。

1）机油压力过低

故障诊断与排除方法：

a.观察机油压力表或报警指示灯，如发现油压过低，应停车熄火检查。先拔出机油尺检查油量及品质，若油量不足，及时添加；若机油中含水或燃油，应拆检查出渗漏部位；若黏度过小，应更换合适牌号机油。

b.若油量充足没变质，检查机油压力传感器的导线是否脱落。若连接良好，且发动机运转时，拧松机油压力传感器或主油道螺塞，机油从连接螺纹处喷出有力，则为机油压力表或传感器、连接线路故障；若喷出无力，应立即熄火，检查滤芯、旁通阀、限压阀、机油进油管、集滤器、机油泵等工作是否正常，各进出油管、油道及油堵是否漏油。

c.若以上检查都正常，而发动机又接近大修里程，则应检查主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承的间隙是否过大。

2）机油压力过高

故障诊断与排除方法：

发现油压过高，应立即熄火排除故障。否则会造成冲裂滤清器、油压传感器和密封油封。

a.检查机油黏度是否太大，若黏度过大，应换为合适牌号的机油。

b.若机油压力表读数突然增高，而未见其他异常现象，应首先检查机油压力传感器上的导线是否搭铁，若搭铁，则应维修或更换导线。为了进一步确认，可接通点火开关（不启动发动机），此时若机油压力表读数即可升至很大，即为机油压力传感器上的导线有搭铁故障或传感器内部损坏。

c.若油压表指示一直偏高而非突然增高，为了确认是否油压真的偏高，可用一精确的机械式油压表连接在主油道上（机油压力传感器的连接螺纹处或主油道的螺塞处），启动发动机后观察压力表指示读数，若油压正常，则为机油压力表或其传感器及连接线路故障；若油压仍然偏高，再考虑排除润滑系的油路及相关机件故障。

d.若是装有机油细滤器的大车，此时首先应检查其进油限压阀是否卡住打不开或因污泥过多致使细滤器不工作，若是则进行针对性地维修；若无细滤器或细滤器的限压阀经维修后油压仍然偏高，则应检查限压阀（一般安装在机油泵上）是否调整不当或卡住后不能开启。若机油限压阀不能开启，在发动机高速运转时，很容易冲破机油滤清器盖上的密封垫。若是则需清洗调整机油限压阀，必要时更换。

e.若油压冲破机油滤清器盖上的密封垫，而机油压力表指示油压却很低，则为机油粗滤器的滤芯堵塞且旁通阀开启困难或缸体的主油道堵塞。应首先清洗或更换滤芯、清洗旁通阀、限压阀及缸体的油道，然后再考虑调整限压阀，只有在润滑系油路和机件均正常，而油压仍不合适时，才可考虑调整限压阀，以免掩盖其他故障隐患。

f.对于新大修的发动机，若主轴承、连杆轴承或凸轮轴轴承间隙偏小时，会引起油压偏高，但不会使油压过高，否则将导致发动机转动阻力过大不易启动。

3）机油变质

①现象

a.颜色发生明显变化，且失去黏性。

b.机油中含有水分，机油乳浊状并有泡沫。

②原因

a.活塞环漏气。

b.机油使用时间太长、未定期更换，机油因持续在高温和氧化作用下逐渐变质。

c.机油滤清器堵塞而失去滤清作用。

d.曲轴箱通风不良，机油中混杂废气中的燃油，致使机油变质。

e.发动机缸体或缸垫漏水。

③故障诊断与排除方法

a.用机油尺取几滴机油滴在中性纸上，若发黑则说明机油变质。

b.用手捻搓，有滑腻感，说明机油内混有燃油，同时应伴随车辆燃油消耗增加，动力不足。

c.若取出的机油为乳浊状且有泡沫，说明机油中进水，应查找漏水部位（前面有介绍）。

d.机油过脏，更换机油及滤芯。

（3）冷却系检测

1）压力试验

压力试验主要检查内部渗漏，一般常见的内部渗漏有汽缸垫漏气、缸盖螺栓松脱及缸盖或缸体上有裂纹。下面介绍两种压力试验方法：

①汽缸漏气试验

依次对每个汽缸充入700kPa压缩空气（从火花塞孔或喷油器孔向内冲气，这时活塞应处于压缩行程的上止点）。并将缸盖上的出水管拆去，若汽缸向冷却水道漏气，则冷却液中将有气泡冒出。

②冷却系密封性试验

在发动机不工作时，将50kPa的压缩空气从散热器的放水阀导入，如果气压不降低，表示散热器加注口密封正常。启动发动机，在发动机热起后，再通入20kPa的压缩空气，若冷却系工作正常，气压表指针应抖动，不抖动表示节温器堵塞；若气压表指针迅速上升至50kPa，可能散热器阻塞或汽缸垫漏气。发动机熄火后，压力表指针若不立即下降，则故障属于散热器水管阻塞；若指针迅速下降，则说明汽缸垫漏气。检查时应考虑有无漏水处。

2）水泵检查

水泵工作状态不正常或叶轮打滑，或者水封泄漏，会使水泵的泵水量不能与发动机的转速成正比。

①水泵工作状态检查

打开散热器的加水口盖，使发动机缓慢加速，察看加水口内冷却液的循环，若不断加快，则水泵工作正常，叶轮也不打滑，反之，水泵则有问题；另一种方法是让发动机在冷却液温度高时熄火，迅速拆下缸盖通往散热器上水室接头的胶管，再用布团将上水室接头塞住，从加水口向散热器内加注冷却液，再启动发动机，如汽缸水套内和散热器中的冷却液被水泵泵出胶管口外200mm左右，说明水泵工作正常，叶轮也不打滑，反之，水泵则有问题。

②水泵流量检验

水泵流量试验须在专用试验台上进行，由试验台的驱动装置带动水泵转动，观察排水量是否符合制造厂的标准或者是否有漏水现象。

3）节温器性能检查

①方法一

可将节温器放到一个带水的容器内，容器内放有温度计观察水温，用酒精灯给容器加热，观察节温器是否在规定的温度打开或关闭，从而判定其好坏。

②方法二

在冷却液温度高时熄火，拆下缸盖通往散热器上水室接头的胶管，再用布团将上水室接头塞住，从加水口向散热器内加注冷却液，再启动发动机，当冷却液温度达到80℃时，节温器处于开启状态，此时，应看到水从开启的节温器内泵出，发动机转速越高，泵出的水量及距离越大，高温水泵出一段时间后，向散热器内加入冷却液，节温器将随发动机的温度降低而关闭，通往散热器上水室的胶管就无冷却液泵出了。如果发动机继续运转，当水温升到80℃以上时，节温器重又开启。应当注意的是，不同车辆装用的节温器，其开启和关闭的温度是不一样的。

经过上述检查，若节温器到了规定的温度打不开或到了关闭的温度不能完全关闭，则需更换新件。