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发动机失火与检测(上)


□ 刘春伟

  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。
  
  (未完待续)
  
  (编辑 尹鸿仙)
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