張鵬飛，孫樂樂，劉 毅，王曉光

（一汽轎車股份有限公司產(chǎn)品部，吉林 長春 130012）

火花塞損壞故障排查及改進(jìn)

張鵬飛，孫樂樂，劉 毅，王曉光

（一汽轎車股份有限公司產(chǎn)品部，吉林 長春 130012）

通過使用故障診斷的基本方法，分析動(dòng)力總成搭鐵線束折斷與火花塞損壞及發(fā)動(dòng)機(jī)損壞之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用故障復(fù)現(xiàn)的方式再現(xiàn)了故障問題，并制定了詳細(xì)的改進(jìn)措施，經(jīng)過驗(yàn)證效果良好。

火花塞；搭鐵；爆震

1 故障現(xiàn)象描述

車輛在進(jìn)行高速環(huán)路耐久試驗(yàn)過程中，某次試驗(yàn)開始約10 min后，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)隨后熄火。滑行到安全區(qū)間后，發(fā)動(dòng)機(jī)無法重新起動(dòng)，檢查車輛發(fā)現(xiàn)蓄電池負(fù)極與發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵連接線折斷，如圖1所示。更換新搭鐵線后，發(fā)動(dòng)機(jī)仍然無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，伴有失火發(fā)生，檢查點(diǎn)火電路，均無故障。拆卸火花塞后發(fā)現(xiàn)火花塞電極熔融，如圖2所示。

圖1 動(dòng)力總成搭鐵線折斷

圖2 火花塞熔融照片

2 故障現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)

為了搞清楚這兩個(gè)故障是否有必然聯(lián)系，筆者使用全新車輛并更換新火花塞，將動(dòng)力總成搭鐵線束改制成為可以手動(dòng)斷開的特殊線束。

在汽車轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)臺上模擬高速環(huán)路試驗(yàn)工況，并在高速行駛過程中模擬蓄電池搭鐵線與動(dòng)力總成搭鐵線突然斷開的故障。

開始模擬故障時(shí)，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約30 s后，駕駛員能夠聽到來自發(fā)動(dòng)機(jī)的明顯爆震聲，并且伴有車速下降等現(xiàn)象，維持該工況1 min后停止試驗(yàn)并檢查發(fā)動(dòng)機(jī)。

拆除火花塞檢查，發(fā)現(xiàn)3、4缸火花塞出現(xiàn)斷裂，如圖3所示。使用內(nèi)窺鏡對缸內(nèi)情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)缸內(nèi)有明顯的爆震麻點(diǎn)，如圖4所示。同時(shí)用缸壓表測量缸內(nèi)壓力，發(fā)現(xiàn)3、4缸缸壓值明顯偏低。

圖3 故障復(fù)現(xiàn)后的故障火花塞

圖4 內(nèi)窺鏡檢查缸內(nèi)照片

3 原因分析

圖5為點(diǎn)火線圈控制電路及原車搭鐵點(diǎn)的電氣原理簡圖。下面詳細(xì)分析該故障的產(chǎn)生機(jī)理。

圖5 電氣原理簡圖

1）動(dòng)力總成搭鐵線束端子在外力情況下折斷（圖1），實(shí)物觀察明顯可以看出該端子表面有裂紋，詳見圖5中開路①。

2）ECU供電電壓為蓄電池電壓②（實(shí)車測量約12 V）；點(diǎn)火線圈充電電壓為發(fā)電機(jī)電壓③（實(shí)車測量約15 V）。

3）ECU檢測的電源電壓由原電壓（實(shí)車測量約13.5 V）下降至開路故障后蓄電池電壓②，由于ECU有電壓補(bǔ)償功能，為了補(bǔ)償電源電壓下降導(dǎo)致的點(diǎn)火能量下降，ECU增大點(diǎn)火線圈充電時(shí)間，使得點(diǎn)火能量增大。點(diǎn)火線圈充電時(shí)間和充電電流的關(guān)系（供電電壓為14 V ，環(huán)境溫度為23 ℃）如圖6所示。點(diǎn)火線圈充電時(shí)間和放電電壓的關(guān)系（供電電壓為14 V ，環(huán)境溫度為23 ℃）如圖7所示?？芍潆姇r(shí)間增加后放電電壓明顯提高。

圖6 點(diǎn)火線圈充電時(shí)間和充電電流的關(guān)系

圖7 點(diǎn)火線圈充電時(shí)間和放電電壓的關(guān)系

4）實(shí)際上點(diǎn)火線圈兩端電壓為發(fā)電機(jī)電壓③（實(shí)車測量約15 V），ECU控制點(diǎn)火能量增大，點(diǎn)火線圈兩端電壓升高，點(diǎn)火能量增大較多，混合氣燃燒速度加快，易產(chǎn)生爆震甚至誘發(fā)超級爆震。

5）由于爆震和超級爆震導(dǎo)致火花塞電極斷裂，并且在活塞頂端和缸壁上出現(xiàn)麻點(diǎn)，同時(shí)伴有缸壓下降，且在1 min內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)損壞，必然誘發(fā)了超級爆震。

4 改進(jìn)措施

為了防止由于搭鐵點(diǎn)折斷導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)爆震故障，采取如下3個(gè)措施。

1）加強(qiáng)裝配工藝管理，避免裝車過程中出現(xiàn)擠壓使端子變形。

2）加強(qiáng)端子機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高端子耐久性。

3）增加動(dòng)力總成冗余搭鐵點(diǎn)，避免由于單個(gè)搭鐵點(diǎn)損壞后導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。

5 總結(jié)

由于直噴增壓汽油機(jī)在節(jié)能技術(shù)方面的優(yōu)勢，在汽車行業(yè)已被廣泛使用。超級爆震是直噴增壓汽油機(jī)相對非直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要特征。

通常大部分讀者都知道如何通過設(shè)計(jì)的方式避免超級爆震，為了避免由于點(diǎn)火系統(tǒng)出現(xiàn)異常導(dǎo)致的超級爆震現(xiàn)象，建議最好采用冗余搭鐵的方式避免出現(xiàn)類似故障。

（編輯 心 翔）

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《汽車電器》雜志社

Maintenance and Improvement on Spark Plug

ZHANG Peng-fei，SUN Le-le，LIU Yi，WANG Xiao-guang
(Products Development Department，F(xiàn)AW Co.，Ltd.，Changchun 130012，China)

Through basic fault diagnosis methods，this article analyses the relationship between powertrain grounding harness break off and spark plug damages，and reproduces the problem. Then a detailed improvement scheme is proposed，and verified to be effective.

spark plug； grounding； knock

U463.643

A

1003-8639（2017）03-0047-02

2016-06-27

張鵬飛（1983-），男，工程師，主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)開發(fā)和標(biāo)定工作。