黃振華 梁稱邦 馮寧

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 失火定義

發(fā)動機(jī)失火，是指發(fā)動機(jī)一個或者多個氣缸不做功或者做功不足，也就是我們經(jīng)常說的發(fā)動機(jī)缺缸。發(fā)動機(jī)失火后，ECU 根據(jù)其邏輯控制，發(fā)動機(jī)故障燈可能會亮起，伴隨整車抖動，并出于保護(hù)三元催化器，極有可能進(jìn)入動力不足、加速無力的跛行模式。部分情況下，熄火拔掉重裝蓄電池負(fù)極或者一定周期后，發(fā)動機(jī)自行恢復(fù)動力，但通過OBD 診斷仍可看到其歷史故障。

2 失火檢測原理

失火檢測是通過曲軸位置傳感器精確感知來自曲軸飛輪信號盤的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動，以便快速判斷發(fā)動機(jī)是否出現(xiàn)失火。當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)生失火時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及扭矩均會突然下降，發(fā)動機(jī)曲軸上飛輪信號齒加速度發(fā)生變化。因此可以用齒加速度的變化做為判斷發(fā)動機(jī)失火依據(jù)。

精確檢測失火是比較困難的，因?yàn)檫\(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)動機(jī)并不是一直穩(wěn)定在某個轉(zhuǎn)速，即使是穩(wěn)態(tài)工作過程中，轉(zhuǎn)速會在一定范圍內(nèi)波動，比如怠速時其范圍可能是±30rpm，發(fā)動機(jī)本身并沒有失火。

另外，失火僅使間隔延長0.2% 左右，ECU 需要根據(jù)實(shí)際情況采取多種措施防止誤判。

3 失火檢測區(qū)域

（1）在扭矩輸出的工作范圍內(nèi)理論上都應(yīng)檢測；

（2）在高轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)域可以關(guān)閉失火檢測。此區(qū)域根據(jù)指定方法確定失火：在進(jìn)氣壓力與轉(zhuǎn)速確定的坐標(biāo)系上，過斷油轉(zhuǎn)速的點(diǎn)，對應(yīng)歧管壓力加上133mPa處對應(yīng)的點(diǎn)，與3000r/min 零扭矩的點(diǎn)做一直線，此線下方不檢測。

（3）是否進(jìn)行失火檢測，在壞路、換擋、啟動、倒拖滑行、急加速等轉(zhuǎn)速變化大的工況時，如無法辨別失火與其它因素的影響，會中斷失火檢測系統(tǒng)。壞路的識別主要依靠整車的輪速傳感器。車輛壞路且輪速傳感器正常工作時，不會進(jìn)行失火檢測。如輪速傳感器失效，控制系統(tǒng)未能識別，有可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)失火故障的誤報，進(jìn)而導(dǎo)致車輛極有可能進(jìn)入跛行模式。

4 失火率與故障燈關(guān)系

出于對三元催化器保護(hù)及滿足排放法規(guī)要求，不同失火率，發(fā)動機(jī)故障燈反應(yīng)為閃爍或者常亮，見表1。

表1 失火率與發(fā)動機(jī)故障燈關(guān)系

失火發(fā)生時，未燃燒的混合氣會在催化器中燃燒，加速催化器涂層老化，甚至損壞催化器。一般催化器載體可接受溫度范圍為900 到1000℃。

在高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷區(qū)域，發(fā)動機(jī)排氣溫度較高，三催溫度可能在很短時間內(nèi)達(dá)到臨界值（≈1s），因此法規(guī)要求在曲軸轉(zhuǎn)200 圈內(nèi)就要將故障檢測出來，相當(dāng)于6000rpm 時約2 秒內(nèi)完成檢測是合理的。

發(fā)動機(jī)故障燈常見的失火故障碼及其解析見表2。

表2 失火故障碼

對于某缸失火故障判斷，ECU 通過凸輪軸信號盤與曲軸信號盤的正時對應(yīng)關(guān)系，可以判斷具體哪一缸失火，見圖1。

5 發(fā)動機(jī)失火故障樹及排查步驟

可能導(dǎo)致失火的原因很多，主要分為點(diǎn)火系統(tǒng)故障、供油系統(tǒng)故障、進(jìn)氣系統(tǒng)故障、發(fā)動機(jī)缸壓不足等，見圖2。

圖2 失火故障樹

點(diǎn)火系統(tǒng)故障，主要檢查火花塞型號、間隙是否正常，如果都正常，可以進(jìn)行跳火試驗(yàn)，確認(rèn)是否有火花，在設(shè)計上應(yīng)盡量避免點(diǎn)火系統(tǒng)尤其是點(diǎn)火線圈進(jìn)水，可通過將點(diǎn)火線圈適當(dāng)高度的凸臺避免涉水時大量進(jìn)水，見圖3。

圖3 凸輪軸罩蓋凸臺

供油系統(tǒng)故障，可以通過油壓表檢查供油壓力，噴油器是否噴油及其霧化是否正常。檢測過程中注意各缸噴油量及霧化是否相差不多。燃油品質(zhì)也需要關(guān)注，劣質(zhì)汽油極有可能導(dǎo)致噴油器堵塞。對于多缸失火且報燃油泵繼電器開路或者短路問題，可以直接檢查燃油泵繼電器是否接觸良好或者已經(jīng)出現(xiàn)燒毀，見圖4。因燃油泵繼電器接觸不良后，各缸均隨機(jī)性無燃油進(jìn)入，導(dǎo)致無法燃燒。

圖4 燃油泵繼電器燒毀圖片

進(jìn)氣系統(tǒng)故障，主要檢查是否漏氣。進(jìn)氣歧管一般與真空助力管路、PCV 管路、空濾等有接口。檢車過程中，注意進(jìn)氣歧管及管路等是否出現(xiàn)破損或者堵塞，見圖5。因未計量在內(nèi)的氣體進(jìn)入，導(dǎo)致燃燒時空燃比偏大，過稀導(dǎo)致無法燃燒。

圖5 進(jìn)氣歧管破損

對于碳罐沖洗問題，可以檢查碳罐電磁閥是否失效。在設(shè)計上，盡量將碳罐脫附管接口在進(jìn)氣歧管入口處，即節(jié)流閥體后，避免各缸油氣不均導(dǎo)致失火。如某廠家的設(shè)計就避免出現(xiàn)油氣不均問題，見圖6。

圖6 脫附接口

在某機(jī)型試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動極大，通過數(shù)據(jù)流檢查，失火次數(shù)極高，接近報警值。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，空燃比波動幅度大，且均為碳罐沖洗時，其轉(zhuǎn)速相比不沖洗時波動大很多。經(jīng)校核，脫附接口在4 缸附近，小進(jìn)氣流量時，進(jìn)氣對碳罐油氣沖擊較弱，碳罐可擴(kuò)散至1、2 缸，整體沖洗問題不大。但是較大的進(jìn)氣流量時，油氣無法擴(kuò)散，基本上進(jìn)入4 缸，導(dǎo)致4 缸油氣很濃，另外3 個缸混合氣極稀，引發(fā)失火。將碳罐脫附管接口改到進(jìn)氣歧管入口處節(jié)流閥體后，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢查發(fā)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)速波動幅度相比之前小很多，見圖7。

圖7 脫附接口變更后數(shù)據(jù)對比

發(fā)動機(jī)缸壓不足，可能原因?yàn)榛钊麚p壞、氣門密封（包括氣門自身損壞、關(guān)閉不嚴(yán)及正時系統(tǒng)故障）、燃燒室出現(xiàn)裂紋。以上故障可以通過內(nèi)窺鏡檢查發(fā)現(xiàn)，見圖8。或者通過檢測發(fā)動機(jī)缸壓發(fā)現(xiàn)。一般自吸缸壓約為10bar 左右，低于6bar 時說明缸壓明顯不足，當(dāng)然具體缸壓值以廠家推薦值為準(zhǔn)。

圖8 使用內(nèi)窺鏡檢查氣門

6 結(jié)語

隨著排放法規(guī)的越加嚴(yán)格，對于發(fā)動機(jī)故障的診斷要求越來越高。本文探討發(fā)動機(jī)失火檢測原理和檢測區(qū)域，并就失火率與故障燈關(guān)系及其對應(yīng)故障碼進(jìn)行列舉。針對發(fā)動機(jī)失火，實(shí)際如何檢查，及設(shè)計中如何規(guī)避失火都有簡單說明。