一、背景介紹
這是一輛06年的大衆Polo車，搭配一台1.2L的BDM三缸發動機，我在節氣門迅速全開的情況下用WPS500X壓力傳感器進行了缸壓測試（軟體汽車菜單中有此項引導測試）。
圖1 缸壓波形和RPM曲線
圖1中黃色波形（D通道）為缸壓波形，藍色波形（A通道）是該缸點火信号波形，紫色波形是根據點火信号用數學通道繪制出的發動機轉速曲線（也可以根據C通道曲軸信号繪制）。那麼問題來了：為什麼随着轉速增加，缸壓峰值一直在變化，先升高後降低？最大的時候甚至超過了20bar，但是怠速工況下的缸壓峰值就非常穩定均勻。
起初我們懷疑是排氣壓力導緻的，于是用機械壓力表測前氧傳感器（三元催化器之前），顯示壓力值僅為1.5psi（約等于0.1bar）。接着我在拆下前氧傳感器的情況下又測了一次缸壓波形，還是和之前測的一樣。該發動機并不配有可變正時等技術，也許缸壓波形這種變化是正常的，可以考慮捕獲同一款車的缸壓來比較觀察。
這輛Polo車起動和怠速運作都是正常的，也沒有報任何的故障代碼，但是在短時間運作後，三元催化器會燒紅。經過多家修理廠維修，更換了多個部件，三元催化還是會燒紅，氣門仍存在燒蝕。但如果真是排氣門洩漏這個問題的話，去年已經對氣門維修過兩次了，應該已經修好了的。
二、分析解答
我們将波形放大仔細觀察發現，在節氣門全開的情況下，氣缸内的排氣背壓接近2bar（圖2），之前用機械壓力表在前氧傳感器測得壓力值僅為0.1bar。
圖2 放大波形觀察
事實上壓縮峰值這種變化是正常的，和檢測裝置沒有關系，這是因為發動機升高到一定轉速後，容積效率（充氣效率）會随着轉速的增加而降低（在這一特定轉速前，發動機充氣效率随轉速增加而升高）。發動機氣缸總容積是一定的，由于高轉速下進排氣不充分，導緻了圖2缸壓峰值先升高後降低。
假設一個發動機容積效率為100%，在某一轉速下馬力數為55，那麼發動機在該轉速下的最大空氣流量值為55gm/s。但100%的容積效率隻是理想情況下的，實際容積效率是在80%-88%之間。是以如果計算出MAF（空氣流量）為48gm/s左右，就可以認為該發動機進氣充分，那麼就隻剩下氣缸中排氣背壓的影響了。
圖3是在一台正常的發動機節氣門迅速全開時測得的缸壓波形，節氣門全開時，氣缸内的排氣背壓也是在2bar左右，用機械壓力表測前氧傳感器處的排氣壓力為0.35bar。由此看來，由于故障或者排氣系統設計的影響，在高轉速下（節氣門全開）氣缸内的排氣背壓可能會升高到2bar左右。（并不排除存在某些故障導緻排氣背壓高達2bar，如三元催化堵塞等）
圖3 正常發動機的缸壓波形
接着我們看另一個例子（圖4），我們在捕獲缸壓波形的同時還采集了MAF空氣流量計信号波形（藍色）以及進氣歧管壓力波形（綠色）。空氣流量計信号電壓達到最大時，缸壓峰值已經處于逐漸下降階段，并且此時氣缸内的排氣背壓最大（2.23bar）。
圖4 MAF和進氣歧管壓力
回到大衆Polo車的缸壓波形，我還發現，缸壓峰值和曲軸轉角的位置關系也在變化。如圖5所示，發動機轉速為5648rpm時，缸壓峰值與曲軸信号盤缺齒相差113°曲軸轉角，氣缸内排氣背壓為1.958bar。
圖5 轉速為5648rpm時的位置關系
然而在怠速時（發動機轉速為827rpm），缸壓峰值與曲軸信号盤缺齒相差81°曲軸轉角，氣缸内排氣背壓為0（圖6）。
圖6 怠速時的位置關系
我覺得出現這種缸壓波形的原因是，發動機高轉速運轉時，活塞壓縮産生大量的熱造成了氣體膨脹。圖5中發動機轉速為5648rpm，氣缸壓縮速度很快，溫度迅速升高造成氣體膨脹，是以我們會看到缸壓波峰的兩側是不對稱的。除此之外，由于排氣背壓高達2bar，并不總能排光所有的廢氣。這也就使得一個工作循環結束後氣缸内壓力大于進氣管中的大氣壓，是以無法充分進氣，影響充氣效率。
至于這輛Polo車三元催化燒紅的問題，如果排除了三元催化堵塞，依經驗來看，很有可能是混合氣過稀、氣體洩漏或者是燃油品質不佳。
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