发动机失火是什么原因造成的 发动机失火的故障表现与排除

05-09

发动机失火是指由于点火系统、供油系统、气缸压力异常或其他原因造成的气缸内混合气燃烧不充分或不能燃烧的现象。

根据不正常燃烧的程度,失火分为部分失火和完全失火。部分失火是指混合气在气缸内燃烧不完全;而完全失火是指混合气在气缸内并没有燃烧做功。

根据失火在工作循环中出现的频率,失火又可以分为连续失火和单次失火,连续失火是指在发动机工作过程中,失火气缸连续发生失火的现象;单次失火是指在发动机工作过程中,失火气缸有时正常工作、有时失火的现象。

发动机失火是汽油发动机常见的一种故障现象,对车辆及环境的危害较大,遇此故障应及时检修。




发动机失火的危害



发动机发生失火故障后,会造成发动机工作不稳,动力性能下降,燃油经济性变差,同时由于燃烧不完全的混合气在排气系统中继续燃烧,增加了三元催化器的负担,甚至造成其因高温而损坏,这样排出的废气亦处于不达标的状态,加剧了对环境的污染。



发动机失火的故障现象



发生失火故障时,发动机的动力性能下降,燃油消耗加大,严重时发动机抖动,某些车型还伴随着加速时排气管“放炮”的现象,期间发动机故障灯点亮或闪亮,排气尾管处发出“突突”的异常排气声音,若检测尾气排放为不达标状态。




发动机失火的原因



发动机失火主要表现为某缸(或多缸)不工作或工作不良。导致气缸失火的故障主要有以下原因:
◆点火系统故障(点火正时错乱,火花塞间隙不正常、积炭、击穿,高压线漏电,点火线圈断路、短路,点火模块及线路故障等);
◆供油系统故障(燃油压力过低、过高,喷油嘴线圈断路、短路、机械卡滞等);
◆进气系统故障(空气滤清器堵塞,进气系统漏气等);
◆气缸压力不足(配气机构故障,活塞、活塞环与气缸壁之间密封不严,气缸垫损坏等);
◆发动机电控系统其他故障。



发动机失火的监测方法



动机失火的故障较常发生,且危害较大,因此,多数发动机的控制系统中均具有失火监测功能,当发生失火故障时,及时点亮故障灯和停止故障缸的燃油喷射,以起到保护发动机相关部件、减少环境污染的目的。
失火监测的方法有很多种,但具体可分为曲轴转速波动监测法、缸内压力检测法、点火反馈监测法、离子电流监测法等几种。
(1)曲轴转速波动监测法
发动机正常工作时,由于有压缩、做功的行程,曲轴存在加速、减速的过程,而失火会造成失火气缸无法正常做功,使得发动机缺少一次应有的加速过程,造成转速波动较大。因此可以通过曲轴位置传感器分析转速波动的非规律性来诊断是否发生失火故障(如下图所示),而结合凸轮轴位置传感器便可判断出失火到底发生在哪个气缸。这种监测方法简单易行,被多数车型广泛采用,但其对失火的判断条件比较苛刻,如在道路颠簸、急加速、急减速等工况或飞轮松动等原因均会使发动机转速和输出转矩发生不同程度的波动,必须有一套精确的内部算法以避免误判的发生,以确定是否该执行失火监控功能。
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曲轴转速波动监测法
(2)缸内压力检测法
由于发动机气缸内的压力与燃烧有直接的关系,因此可以通过检测缸内压力的变化来判断发动机是否失火。这种方法的特点是发动机在高速、大负荷条件下,失火的气缸压力与正常燃烧时的气缸压力有很大的差异,失火比较容易检测;而在低速、小负荷时,这种缸压差异不够明显,因此需要通过实际缸内有效平均压力(IMEP)与正常燃烧时(或正常燃烧的气缸)的平均有效压力进行比较,得出燃烧的状况,判断是否发生了失火故障。
这是一种最基本、最准确的测量方法,但是需要在每个气缸上安装一个成本较高的压力传感器,安装也不方便,而且发动机各种工况下正常工作时的IMEP数据不容易得到,因此在实车应用中并不积极。

(3)点火反馈监测法
汽油发动机在压缩终了行程时采用电火花点燃方式,若点火系统不能正常工作,将造成可燃混合气无法燃烧、做功,不但造成燃油的浪费,还会导致三元催化器因过热而损坏,尾气排放超标等故障。因此在丰田等系列车型的点火系统上,采用点火反馈系统,它采集点火时初级点火线圈切断或次级线圈的感应电压作为信号,经整理后给发动机控制单元(ECU)发送一个点火成功的“IGF”反馈信号,在工作过程中,若ECU连续几次未收到“IGF”信号,则认为此缸点火不成功,处于失火状态,会停止故障缸的喷油,以免造成催化器过热及排气污染。

(4)离子电流监测法
这是一种新型的失火检测方法,它以发动机的火花塞电极作为传感器,火花塞点火时,发动机缸内可燃混合气在燃烧过程中会生成离子和自由电子,通过外加在火花塞正负极之间的直流偏置电压,从而在电极间形成持续的离子电流,离子电流的变化规律与曲轴转角、气缸内可燃混合气的燃烧情况有关,将被检气缸的离子电流变化规律与气缸工作正常时的离子电流变化规律相比较,就可以判断出相应的气缸是否存在失火现象。



发动机失火的故障排除方案




1. 首先确定哪个气缸或哪几个气缸存在失火现象,连接故障诊断仪,在发动机运转的情况下,查询有无失火故障缸的故障代码,并结合诊断仪的动态数据流功能,监测故障缸的具体失火情况。
如果不能通过诊断仪得到基本的有效信息,可采用“断缸法”,即在发动机工作时,人为地停止某个气缸的工作(如暂时停止某缸的喷油或点火),若断缸后发动机转速明显下降或抖动加剧,则可判断所断的气缸工作情况良好,若断缸后发动机转速下降不明显或抖动不明显,则可判断此缸工作不正常或不工作。
2. 检查失火气缸的火花塞是否正常(间隙是否合适、有无积炭、有无击穿漏电),如火花塞自身存在故障,更换后即可解决问题;若火花塞无问题,可做失火气缸的高压跳火试验,若火花弱或无火花,可检修点火系统的供电电源、高压线、点火线圈等部件,根据检修结果更换故障部件即可。
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高压跳火试验的方法
3. 若点火系统正常,可在发动机工作时,用听诊工具抵在喷油器体上(如下图所示),检查喷油器有无“嗒嗒”的工作振动,如未听到工作声音,可本着由简到繁的原则检查喷油器电阻、插接器、线路及ECU,若能听到工作声,不代表喷油器工作完全正常,因为喷油器仍可能存在堵塞、滴漏、雾化不良、喷油量异常等机械故障,从而导致发动机出现失火,怀疑此故障可利用喷油器清洗机对喷油器进行清洗,检查,如清洗后效果仍不明显,应更换喷油器。另外,在拆检喷油器前采用喷油器免拆清洗法,也是一种不错的尝试。
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4. 若点火及供油系统均正常,可按照检测缸压的标准流程对气缸压力进行检测,若检测的缸压低于规定数值,应检查发动机换气系统有无堵塞、积炭,正时传动机构有无跳齿,必要时对发动机进行进一步深入拆检、修理。
5. 某些时候失火故障是轻微的、不连续的,这就给诊断带来了一定的困难。此时可借助诊断仪对影响混合气形成及燃烧的各参数(如喷油量、进气量、点火正时、燃油压力、氧传感器、水温等)进行检查,必要时借助示波器对影响供油及点火的相关传感器、执行器、线路等进行深入检测,通过数据分析、结合经验最终找出故障所在。
6. 有时失火故障并不是真的存在,而是监控部分出了问题,从而导致发动机故障灯点亮。如采用曲轴转速波动监测法的发动机失火监测系统,可利用诊断仪的“齿讯学习”功能进行学习,以消除误报现象。

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