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大众Polo车缸压波形是否正常?

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发表于 2020-11-23 14:09:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、背景介绍

这是一辆06年的大众Polo车,搭配一台1.2L的BDM三缸发动机,我在节气门迅速全开的情况下用WPS500X压力传感器进行了缸压测试(软件汽车菜单中有此项引导测试)。


图片1.png
图1 缸压波形和RPM曲线

图1中黄色波形(D通道)为缸压波形,蓝色波形(A通道)是该缸点火信号波形,紫色波形是根据点火信号用数学通道绘制出的发动机转速曲线(也可以根据C通道曲轴信号绘制)。那么问题来了:为什么随着转速增加,缸压峰值一直在变化,先升高后降低?最大的时候甚至超过了20bar,但是怠速工况下的缸压峰值就非常稳定均匀。


起初我们怀疑是排气压力导致的,于是用机械压力表测前氧传感器(三元催化器之前),显示压力值仅为1.5psi(约等于0.1bar)。接着我在拆下前氧传感器的情况下又测了一次缸压波形,还是和之前测的一样。该发动机并不配有可变正时等技术,也许缸压波形这种变化是正常的,可以考虑捕获同一款车的缸压来比较观察。


这辆Polo车起动和怠速运行都是正常的,也没有报任何的故障代码,但是在短时间运行后,三元催化器会烧红。经过多家修理厂维修,更换了多个部件,三元催化还是会烧红,气门仍存在烧蚀。但如果真是排气门泄漏这个问题的话,去年已经对气门维修过两次了,应该已经修好了的。


二、分析解答

我们将波形放大仔细观察发现,在节气门全开的情况下,气缸内的排气背压接近2bar(图2),之前用机械压力表在前氧传感器测得压力值仅为0.1bar。


图片2.png
图2 放大波形观察

事实上压缩峰值这种变化是正常的,和检测设备没有关系,这是因为发动机升高到一定转速后,容积效率(充气效率)会随着转速的增加而降低(在这一特定转速前,发动机充气效率随转速增加而升高)。发动机气缸总容积是一定的,由于高转速下进排气不充分,导致了图2缸压峰值先升高后降低。


假设一个发动机容积效率为100%,在某一转速下马力数为55,那么发动机在该转速下的最大空气流量值为55gm/s。但100%的容积效率只是理想情况下的,实际容积效率是在80%-88%之间。因此如果计算出MAF(空气流量)为48gm/s左右,就可以认为该发动机进气充分,那么就只剩下气缸中排气背压的影响了。


图3是在一台正常的发动机节气门迅速全开时测得的缸压波形,节气门全开时,气缸内的排气背压也是在2bar左右,用机械压力表测前氧传感器处的排气压力为0.35bar。由此看来,由于故障或者排气系统设计的影响,在高转速下(节气门全开)气缸内的排气背压可能会升高到2bar左右。(并不排除存在某些故障导致排气背压高达2bar,如三元催化堵塞等)


图片3.png
图3 正常发动机的缸压波形

接着我们看另一个例子(图4),我们在捕获缸压波形的同时还采集了MAF空气流量计信号波形(蓝色)以及进气歧管压力波形(绿色)。空气流量计信号电压达到最大时,缸压峰值已经处于逐渐下降阶段,并且此时气缸内的排气背压最大(2.23bar)。


图片4.png
4 MAF和进气歧管压力

回到大众Polo车的缸压波形,我还发现,缸压峰值和曲轴转角的位置关系也在变化。如图5所示,发动机转速为5648rpm时,缸压峰值与曲轴信号盘缺齿相差113°曲轴转角,气缸内排气背压为1.958bar。


图片5.png
5 转速为5648rpm时的位置关系

然而在怠速时(发动机转速为827rpm),缸压峰值与曲轴信号盘缺齿相差81°曲轴转角,气缸内排气背压为0(图6)。


图片6.png
图6 怠速时的位置关系

我觉得出现这种缸压波形的原因是,发动机高转速运转时,活塞压缩产生大量的热造成了气体膨胀。图5中发动机转速为5648rpm,气缸压缩速度很快,温度迅速升高造成气体膨胀,因此我们会看到缸压波峰的两侧是不对称的。除此之外,由于排气背压高达2bar,并不总能排光所有的废气。这也就使得一个工作循环结束后气缸内压力大于进气管中的大气压,因此无法充分进气,影响充气效率。


至于这辆Polo车三元催化烧红的问题,如果排除了三元催化堵塞,很有可能是混合气过稀、气体泄漏或者是燃油质量不佳。


本文使用的.psdata文件提供给大家,欢迎下载学习:

大众Polo缸压波形(节气门迅速全开).psdata (10.69 MB, 下载次数: 360)
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