汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火常見誘因及預(yù)防措施分析

李奕霖 陳國(guó)珍

【摘 要】隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，人們的注意力更多地放在可能致使發(fā)動(dòng)機(jī)排放超標(biāo)的故障上面。在眾多的故障中，內(nèi)燃機(jī)失火是相當(dāng)有危害性的故障之一。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)失火故障時(shí)，若不及時(shí)檢修且繼續(xù)使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，則會(huì)引起催化器的加速損壞，其結(jié)果就是導(dǎo)致后處理系統(tǒng)的損壞及排放污染物的嚴(yán)重超標(biāo)。因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)失火故障的及時(shí)檢測(cè)及判斷哪一缸出現(xiàn)失火故障是相當(dāng)重要的。基于此，本文主要對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火常見誘因及預(yù)防措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

【關(guān)鍵詞】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；失火；常見誘因；預(yù)防措施

【中圖分類號(hào)】U492 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

從近幾年頻繁報(bào)道的新聞可以看出，每到夏季高溫時(shí)節(jié)，汽車自燃事故會(huì)進(jìn)入高發(fā)時(shí)期，這需要人們高度警惕。那么，汽車為何會(huì)發(fā)生失火自燃呢，其根本原因還是在于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，為此，有必要對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火的常見誘因進(jìn)行分析，并采取針對(duì)性的預(yù)防措施，只有這樣才能最大限度的避免汽車自燃事故的發(fā)生。

1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火常見誘因

從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火的條件可以了解到，火源、可燃物與助燃物是引起失火事故的3大要素，因此在對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火常見誘因進(jìn)行分析時(shí)，也需要根據(jù)這3個(gè)條件來進(jìn)行分析。對(duì)于火源來說，其既可能是電火花的形式，也可能是火星、明火以及高溫?zé)嵩吹刃问?，?dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，其點(diǎn)火電路便可能會(huì)因漏電而出現(xiàn)跳火，也可能會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電器線路接觸不良，或是在振動(dòng)條件的作用下因線路絕緣破壞而發(fā)生搭鐵等，這些原因都會(huì)產(chǎn)生電火花，而如果發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，會(huì)造成其機(jī)體表面溫度的急劇升高，進(jìn)而出現(xiàn)高溫?zé)嵩矗藭r(shí)如果高溫?zé)嵩锤浇嬖诳扇嘉?，而溫度又恰好達(dá)到引燃點(diǎn)，便可能會(huì)出現(xiàn)明火。此外，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣總管中出現(xiàn)回火，而回火又竄出發(fā)動(dòng)機(jī)外部，或是汽流進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)中，也同樣會(huì)產(chǎn)生能夠引燃可燃物的明火火源，以上都是火源的產(chǎn)生途徑。

2汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火故障的檢測(cè)方法

2.1曲軸轉(zhuǎn)速診斷的方法

曲軸轉(zhuǎn)速診斷是當(dāng)前我國(guó)汽車行業(yè)應(yīng)用最為普遍的一種方法，主要的應(yīng)用步驟是在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火的時(shí)候，就會(huì)直接造成指示轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，在這個(gè)過程中，曲軸輸出角的速度會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。從這一特殊的過程可看出，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)能直接表明發(fā)動(dòng)機(jī)失火的現(xiàn)象，而瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的測(cè)量又是汽油電控發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，這個(gè)診斷可以直接作為診斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火的重要依據(jù)，相關(guān)的工作人員可以依據(jù)汽車轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)其進(jìn)行追蹤，此外還可以利用相應(yīng)的外部設(shè)備，如汽車診斷儀圖形分析或者示波器以及汽車軟件等都可以獲取這樣的數(shù)據(jù)波形變化圖。

2.2缸內(nèi)壓力診斷的方法

缸內(nèi)壓力診斷跟曲軸轉(zhuǎn)速診斷的方法有異曲同工之處，因汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的壓力跟燃燒有很大的關(guān)系，可以以發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的壓力變化來作為判斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是否失火的診斷依據(jù)，尤其是在當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速、強(qiáng)壓力的情況下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的壓力跟正常情況相比會(huì)產(chǎn)生很大的不同，這個(gè)時(shí)候?qū)τ趬毫Φ募皶r(shí)監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)處于失火的狀態(tài)，可是這種方法也存在一個(gè)弊端，就是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速、弱壓力的情況下，就不會(huì)很大的壓力差，也就無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)失火的發(fā)動(dòng)機(jī)。此外這種方法的成本比較高，因?yàn)樾枰玫揭粋€(gè)壓力傳感器來對(duì)氣缸內(nèi)的壓力進(jìn)行及時(shí)的感知，并且不是很便于安裝操作，所以在實(shí)際操作中運(yùn)用得比較少，主要用于對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究。

2.3發(fā)動(dòng)機(jī)失火故障診斷

發(fā)動(dòng)機(jī)按工作狀態(tài)，可分為“穩(wěn)態(tài)工況”和“動(dòng)態(tài)工況”。“穩(wěn)態(tài)工況”是指恒負(fù)載恒節(jié)氣門開度工況，如：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況或平坦高速時(shí)的巡航等；“動(dòng)態(tài)工況”是指變負(fù)載變節(jié)氣門開度，此工況則對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的更加一般的工作狀態(tài)。對(duì)于現(xiàn)階段診斷失火故障的方法存在的問題，針對(duì)“穩(wěn)態(tài)工況”，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行節(jié)氣門開度和做功周期的非線性預(yù)測(cè)。缸內(nèi)壓力本質(zhì)是一個(gè)變幅值變頻率的周期信號(hào)，所以采用在諸如核能等工程上廣泛應(yīng)用的傅里葉變換對(duì)其進(jìn)行處理～37對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，提高本方法的精確性。本文提出的方法分析了發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換和節(jié)氣門輸入及轉(zhuǎn)速輸出的非線性關(guān)系，具有較強(qiáng)的抗干擾性。仿真和實(shí)驗(yàn)表明，在高轉(zhuǎn)速小負(fù)載和低轉(zhuǎn)速大負(fù)載工況下發(fā)生的失火故障，以及單缸連續(xù)失火和多缸隨機(jī)失火，本方法均能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)故障診斷。針對(duì)“動(dòng)態(tài)工況”，本文利用發(fā)動(dòng)機(jī)做功能量轉(zhuǎn)化定理結(jié)合牛頓能量定律建立起發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模型，進(jìn)而建立與節(jié)氣門開度和負(fù)載相關(guān)的轉(zhuǎn)速迭代模型，利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器對(duì)己建立的轉(zhuǎn)速模型進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)輸出值，提高模型的精度，完成線性化處理。利用拓展卡爾曼濾波器的最優(yōu)輸出，對(duì)失火類型分類的特征量報(bào)警值，可對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波器的最優(yōu)觀測(cè)值與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值的殘差變化率在頻率特性上進(jìn)行分析得出，利用此報(bào)警值設(shè)計(jì)失火診斷策略。失火工況和非失火工況以及不同的失火類型，在頻域上低頻、基頻和倍頻處均呈現(xiàn)出不同的特性，通過合理的設(shè)置基頻和倍頻處的值便可完成對(duì)失火故障的診斷。

節(jié)氣門開度變化和負(fù)載變化將導(dǎo)致殘差序列發(fā)生較大變化，這種變化在頻域上呈現(xiàn)出不同的特性，即在幅值上，出現(xiàn)較大不同。本文將節(jié)氣門開度變化率和負(fù)載變化率作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，頻域上低頻段的幅值為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，其輸出可用以完成對(duì)殘差序列頻域上低頻段幅值的確定。按照四缸發(fā)動(dòng)機(jī)不同的失火缸數(shù)，失火故障可分為：?jiǎn)胃资Щ?，連續(xù)兩缸失火，間隔兩缸失火和三缸失火。分析失火工況和非失火工況，以及不同的失火類型情況下，殘差序列頻域上低頻，基頻和倍頻處幅值表現(xiàn)出的不同特性，利用這些表現(xiàn)出來的不同的特性合理設(shè)計(jì)不同頻段的報(bào)警值，并將報(bào)警值作為輸入，失火故障診斷結(jié)果為輸出進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，即利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出結(jié)合分析殘差序列頻譜在基頻和倍頻處的幅值特性，合理的設(shè)計(jì)報(bào)警值，完成對(duì)失火故障診斷策略的設(shè)計(jì)。

3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火預(yù)防措施

針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中存在的故障問題，為避免其故障影響，還需要加強(qiáng)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的定期保養(yǎng)維護(hù)上，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，并及時(shí)進(jìn)行潤(rùn)滑油更換，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)故障問題，確保其運(yùn)行使用的安全。同時(shí)，還應(yīng)注意及時(shí)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)濾芯更換，避免發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中氣體逆流造成堵塞發(fā)生等，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行進(jìn)行保障。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火的誘因進(jìn)行系統(tǒng)性分析，進(jìn)而明確了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火通常都是由電路故障和可燃油性物質(zhì)泄漏所造成的。因此，在采取相應(yīng)預(yù)防措施時(shí)，也應(yīng)從這兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，通過對(duì)電路及可燃油物質(zhì)進(jìn)行定期的檢查，能夠最大限度的避免汽車發(fā)動(dòng)機(jī)失火事故的發(fā)生，并且在預(yù)防汽車自燃事故時(shí)，還要盡量避免長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)火停放與車輛改裝，同時(shí)做好自燃事故的預(yù)防處理措施，購(gòu)買自燃險(xiǎn)，以使汽車自燃事故所造成的損失能夠降到最低。

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（作者單位：上汽通用（沈陽(yáng)）北盛汽車有限公司）