发动机失火与检测

发动机失火与检测

在最近维修车辆的过程中，遇到很多顾客车主投诉的问题是：车辆加速无力、发动机着车有突突声、怠速抖动、行车发耸、变速器换挡冲击等。查其故障原因归纳如下：

(1)燃油供给压力低。如汽滤堵塞、电动燃油泵损坏造成燃油压力低于规定标准，通过连接油压表测量油压或计量燃油泵供油量来判断。

(2)排气管路堵塞，主要是三元催化器堵。通过将三元催化器前氧传感器拆下后连接压力表打排气背压来判断。

(3)进气系统漏气。包括节气门体前方与空气流量计之间漏气和节气门后方的进气歧管漏气。

(4)主负荷信号传感器的损坏(如：空气流量计或进气压力传感器)，以及氧传感器、水温传感器等修正信号传感器的故障。这些故障有时会直接报出故障码(Fault code)(简称“报码”)，但更多的时候只是信号发生偏移，没有超出报码的界定、即还不符合报码的条件，那就只能靠读取数据流来发现它们。用解码器可以完成这些故障判断：

①工节气门控制单元故障。

②配气正时错误。现在的发动机大多采用两级正时或可变气门正时，如果没有专用工具情况下，再加上拆装不当，那么发生配气正时装配错误的几率就非常大。还有就是正时皮带的脱齿跳牙引起的。

③点火正时不对或点火顺序错误。

④发动机燃烧“失火”。

1发动机失火的概念与失火的判断

在维修过程中发现发动机燃烧“失火”是造成发动机加速无力、抖动、排放超标的罪魁祸首。那什么是“失火”呢?我们先引入一下“失火”的概念。

所谓“失火”，通俗讲就是缺缸、断缸、断火、不点火、燃烧不良。从广义上理解为由于可燃混合汽配比超差(过浓或过稀)、发动机机械原因、点火系统故障等引起的点火能量小、燃烧质量差、燃烧下完全或完全不燃烧的一种不正常的燃烧状况。给人的感官认识主要表现在发动机着车怠速抖动、加油有突突声、急加速无力、排出的尾气刺鼻恶臭，并伴随着发动机故障灯(如“EPC”)或制动“ESP”警告灯的点亮。

因为发动机燃烧失火会产生大量的HC(碳氢化合物)和CO(一氧化碳)，不仅对环境造成了污染，人体吸收以后也会造成巨大的伤害。故在1990年代中期美国将车载诊断系统(OBD-Ⅱ)作为降低废气排放和进行废气监控的必要部件之后，欧洲联盟也于2000年1月1日起以欧洲车载诊断系统(EOBD)的名称推广该系统。该系统除了统一规定诊断接口DLC的安放位置(诊断接口必须位于驾驶员座椅周围容易操作的地方)，诊断接口插针布局(如图1、16pin诊断接口)统一，故障代码标准化外，更重要的是增加了加强对尾气排放的监控。尤其对“失火”故障的定义和对不点火汽缸的识别。这样就又给出了另外一种对“失火”的解释——判断不点火汽缸的探测系统。

OBD-ⅡL&EOBD对失火的监控策略分为异常运行方法和力矩分析方法。前

者是利用发动机转速传感器计算在做功冲程曲轴标识圆盘的加速度，识别出由失火引起的发动机转速异常，结合霍尔传感器(凸轮轴位置)的信号。发动机控制单元可以识别出是哪一缸失火。

后一种也是根据发动机转速传感器和霍尔传感器提供的信号，来识别出哪一缸发生不点火故障，但两者评价发动机转速信号的方法不同。力矩分析方法是比较由点火和压缩两冲程引起的发动机转速异常(如图2所示)和发动机控制单元中固定的计算值。这些计算的基础是发动机负载和与发动机转速相关的扭矩、离心质量和由此产生的发动机转速特性。而且需要对每一台发动机的转速特性分析，并把它们存储在发动机控制单元中。

以四缸机举例说明：

发动机转速在每一个燃烧周期中因压缩和点火而发生变化。当全部4个汽缸都被检测时，各个发动机转速的变化被重叠，从而产生出一条合成曲线。发动机转速传感器测量该曲线，发动机控制单元检测该曲线并把它与典型的发动机数据进行比较，识别失火(如图3)。

如果因失火而超出了OBD-Ⅱ&EOBD废气排放极限，那么发动机故障灯“ESP”点亮。如果存在因失火，可能损坏三元催化装置的危险和发动机的转速在危险的负荷范围内，则发动机故障灯先开始闪烁，片刻之后相关汽缸的燃油供给被切断。

通过认识失火，了解到造成发动机燃烧失火的原因很多，大致归结为可燃混合汽的形成过程，发动机机械方面的原因(主要影响压缩终了的汽缸压力)以及点火系统的故障三千方面。在本文中重点阐述对由点火系统本身故障所造成发动机燃烧失火的检测。而从德国博世BOSCH汽车专业维修的理念来讲，更注重提倡的是车辆在免拆条件下的检测。因为这样，第一，避免在拆检过程中造成更多的损坏，如在着车的情况下，通过拔点火缸线或插拔点火线圈的电缆插头，又或是拔喷油嘴电缆插头来断火断缸试验，容易损坏电脑，有时还给人身带来伤害。其次，有些隐性故障如轻微失火表现不太明显，人为根本感觉不到，同时也为了重现故障的需要，尽量在线测量。第三，减少由于过多地更换配件所带来的不便，提高一次性判断故障的准确率。因此接下来重点介绍利用博世FSA740发动机综合分析仪对发动机燃烧失火的检测。

根据不同时期、不同汽车制造商生产的汽车采用不同机构特点的点火系统，检测方法也各不相同，主要区别在于接线和数据的采集。

3测点火波形

利用FSA740示波器功能,检测点火次级波形,并从记录的波形中找出细微失火的痕迹。而这些靠人的感官和维修经验是无法察觉到的,但在使用前,需要检测技术人员对被测车的点火系统有一定的了解。博世ESI[Ttonic](如图4概览中提到)电子维修信息会给你提供帮助,可以查到诸如点火系统电路图和点火顺序等信息。正确的选择车型参数包括冲程数、缸数、点火顺序和点火类型是检测点火波形的大前提,至关重要。尤其点火类型的选择对于接下来将FSA740示波探头连接到点火系统的哪个部位起决定性作用。

对于ROV带分电器的点火和DFS双点火线圈的点火这两种点火类型可以通过测次级点火波形的方法判断失火故障,查出失火的原因并确定需要更换的部件。

案例

故障现象:一辆桑塔纳2000,该车已行驶了16万km,据车主描述,下了高速交完费后感觉提速费劲,后来越来越严重,只得开到我厂修理。

故障检修:用电脑检查没有故障码,读数据流,发现空气进气流量和喷油脉宽数值明显偏大,所以首先将节气门和喷油嘴进行了清洗,并更换了空气流量计,提速有了明显好转,正巧车主也有急事要办,所以就把车开走了。可没过几天车主又找了回来,抱怨还是加不上油。连接油压表打油压正常,会不会是点火有问题呢?因为感觉不到明显的缺缸。

将FSA740的红、黑点火次级探头按图6所示的顺序接好,并将一缸感应识别钳卡在一缸缸线上。

打着车让发动机怠速运转,从FSA740中选择“次级点火波形”进入,这时可以看到一个完整的4缸(所有汽缸在720°曲轴转角一个工作循环内)次级点火全示波,也可以通过改变横坐标时间显示单缸波形,并将其放大以便分析点火各阶段参数找出点火缺陷。但对点火特征的展示还有一种更好的表现形式,那就是“查找模式(search mode)”。在测量过程中点击F3功能键停止测量,这时仪器已经记录下了最后一段时刻(8s)的点火特征值。再点击F8功能键进入查找模式。此模式下可使用F4、F5、F6功能键分别观察被记录下的各点火循环的次级击穿电压、燃烧电压和燃烧时间。点击F6得到如图7所示燃烧时间波形图。

从图7中可以明显的看到1缸和4缸的燃烧时间时断时续,为典型的1、4缸失火故障。

故障排除:更换双点火线圈后,故障彻底排除。

此类的例子多不胜举,由于篇幅原因,不再——罗列。

但必须注意的是,并不是所有的ROV和DFS的点火都可以直接测次级波形,主要是考虑到接线问题,如本田雅阁2.3 F23A3发动机的分电器点火将整个点火线圈装在分电器里面,无中央高压线外露。又如采用M-OBD电控系统的美规丰田佳美3.0(1MZFE发动机)和210奔驰E200(M111发动机)的双点火线圈的一端引出一根长缸线插在火花塞上,而另一端直接将点火线圈通过一较短的缸线座在火花塞上。针对这些特殊构造,博世公司供应相应的配线以选择,另外还可以做一