發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火故障的診斷分析

趙 華 司臘梅

(西安汽車(chē)職業(yè)大學(xué)，陜西 西安 710600)

0 前言

隨著汽車(chē)技術(shù)的更新?lián)Q代，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程也愈加復(fù)雜，這使得汽車(chē)維修人員在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)維修時(shí)遇到了新的問(wèn)題。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且與其他部件協(xié)同運(yùn)行，因此也受到其他部件工作狀態(tài)的影響。在汽車(chē)維修過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火的問(wèn)題非常普遍，產(chǎn)生故障的原因也多種多樣。因此，分析發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火的故障原因，并采用相應(yīng)的檢測(cè)方法已經(jīng)成為汽車(chē)檢修行業(yè)的主要研究方向之一。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)由多種零部件構(gòu)成，是一類(lèi)較為復(fù)雜而精密的機(jī)械設(shè)備。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)視為一類(lèi)能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，將燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，為車(chē)輛的正常行駛提供動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)是通過(guò)氣缸中活塞連桿組件的往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，為汽車(chē)的行駛提供動(dòng)力來(lái)源。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火控制系統(tǒng)

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的變革

發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)主要通過(guò)斷電開(kāi)關(guān)來(lái)控制點(diǎn)火能量和點(diǎn)火時(shí)間，并確保氣缸內(nèi)的可燃混合氣進(jìn)行充分燃燒。近年來(lái)，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火控制系統(tǒng)出現(xiàn)了顛覆性的變化，由傳統(tǒng)觸點(diǎn)式結(jié)構(gòu)逐步過(guò)渡到無(wú)觸點(diǎn)式結(jié)構(gòu)。在電子燃油噴射(EFI)系統(tǒng)出現(xiàn)后，為順應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，點(diǎn)火控制系統(tǒng)也發(fā)生了顯著變化，在通電時(shí)間控制、點(diǎn)火提前角管理及爆燃控制方面的性能都有了顯著提升。無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)處于何種工況下，點(diǎn)火控制系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)快速點(diǎn)火。

2.2 常見(jiàn)車(chē)型的點(diǎn)火控制系統(tǒng)

雖然各種車(chē)型的點(diǎn)火控制系統(tǒng)各有不同，但基本原理大體一致，不同點(diǎn)在于凸輪軸信號(hào)和曲軸信號(hào)的收集方式，以及點(diǎn)火控制方式。信號(hào)收集可通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)。從使用原理上進(jìn)行區(qū)分，傳感器一般分為霍爾式、磁脈沖式和光電式。從安裝位置上區(qū)分，傳感器可分為凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器。凸輪軸位置傳感器一般安裝在分電器上或凸輪軸上，也有部分車(chē)型將其安裝在曲軸上。

通常，凸輪軸位置傳感器只能辨別活塞是否到達(dá)氣缸上止點(diǎn)，不能辨別具體是哪一缸的上止點(diǎn)。曲軸位置傳感器可以安裝在分電器、凸輪軸或曲軸位置。

點(diǎn)火控制器是一類(lèi)功率三極管，可用于控制點(diǎn)火線(xiàn)圈，在不同車(chē)型上的使用方式并不一樣。某些車(chē)型采用一體式的點(diǎn)火控制器和點(diǎn)火線(xiàn)圈；也有車(chē)型將點(diǎn)火控制器安裝在電子控制單元(ECU)內(nèi)部；還有一些車(chē)型的點(diǎn)火控制器、點(diǎn)火線(xiàn)圈和ECU 是獨(dú)立的，但這種布置方式較為少見(jiàn)。

此外，不同車(chē)型對(duì)高壓點(diǎn)火裝置的分配方式也不完全相同，可分為分電器式、分組點(diǎn)火式和獨(dú)立點(diǎn)火式。目前，采用分電器式的高壓點(diǎn)火裝置已不常見(jiàn)，最為常見(jiàn)的是分組點(diǎn)火式和獨(dú)立點(diǎn)火式分配方式。如果有2個(gè)氣缸的活塞同時(shí)到達(dá)上止點(diǎn)，分組點(diǎn)火式系統(tǒng)可同時(shí)為其點(diǎn)火。例如，在4缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，第1缸和第4缸由一組點(diǎn)火線(xiàn)圈進(jìn)行點(diǎn)火，第2缸和第3缸則由另一組點(diǎn)火線(xiàn)圈進(jìn)行點(diǎn)火。獨(dú)立點(diǎn)火式系統(tǒng)則是指每個(gè)氣缸由單獨(dú)一組特定的點(diǎn)火線(xiàn)圈進(jìn)行點(diǎn)火的分配方式。

2.2.1 分組點(diǎn)火式系統(tǒng)

別克凱越車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火控制系統(tǒng)采用了分組點(diǎn)火式的分配方式。其中，點(diǎn)火線(xiàn)圈可同時(shí)為2個(gè)火花塞提供電能，使其順利完成點(diǎn)火。

發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由ECU 發(fā)出指令，接通點(diǎn)火線(xiàn)圈的集成電路，使電流可在相應(yīng)時(shí)刻流過(guò)初級(jí)線(xiàn)圈繞組。隨后，ECU 發(fā)出指令，使點(diǎn)火線(xiàn)圈的集成電路斷開(kāi)，并阻止電流流過(guò)初級(jí)線(xiàn)圈繞組。在電流經(jīng)過(guò)次級(jí)線(xiàn)圈繞組時(shí)，由初級(jí)線(xiàn)圈繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)消失，并產(chǎn)生高壓電場(chǎng)。此時(shí)，次級(jí)線(xiàn)圈繞組中的電流從線(xiàn)圈輸出端口經(jīng)缸線(xiàn)到達(dá)火花塞間隙，產(chǎn)生的火花瞬間點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的混合氣，完成點(diǎn)火過(guò)程。

別克凱越車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行后，ECU 可根據(jù)凸輪軸傳感器的信號(hào)和曲軸位置傳感器的信號(hào)來(lái)確定基準(zhǔn)信號(hào)。通過(guò)控制電子點(diǎn)火正時(shí)(EST)A 和EST B，使點(diǎn)火線(xiàn)圈保持導(dǎo)通狀態(tài)。此外，ECU 還可根據(jù)凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器的信號(hào)，向點(diǎn)火線(xiàn)圈發(fā)送點(diǎn)火信號(hào)。在點(diǎn)火成功后，若ECU 未收到點(diǎn)火成功的反饋信號(hào)，則說(shuō)明缸內(nèi)發(fā)生爆燃現(xiàn)象。ECU 會(huì)記錄點(diǎn)火信號(hào)的故障碼，在下一工作循環(huán)根據(jù)爆燃傳感器信號(hào)對(duì)爆燃現(xiàn)象進(jìn)行控制[1]。

2.2.2 獨(dú)立點(diǎn)火式系統(tǒng)

豐田3S-FE型發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火控制系統(tǒng)采用獨(dú)立點(diǎn)火式分配方式。該款發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火線(xiàn)圈采用一體式結(jié)構(gòu)，直接安裝在各氣缸的火花塞上，省去了高壓線(xiàn)圈。該系統(tǒng)在工作時(shí)，ECU 按照點(diǎn)火順序向4個(gè)獨(dú)立點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)送點(diǎn)火信號(hào)，控制點(diǎn)火線(xiàn)圈產(chǎn)生高壓電流，并直接傳導(dǎo)到火花塞，火花塞隨后產(chǎn)生高壓火花，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的混合氣。在點(diǎn)火成功后，若ECU 收不到成功點(diǎn)火的反饋信號(hào)，則會(huì)記錄點(diǎn)火信號(hào)故障碼，在下一工作循環(huán)通過(guò)爆燃傳感器對(duì)爆燃現(xiàn)象進(jìn)行控制。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)熄火故障現(xiàn)象

發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火故障具有較大的危害性，容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。因此，在熟悉了發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火原理的基礎(chǔ)上，分析發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火故障的常見(jiàn)原因，提出檢測(cè)診斷該故障的方法。

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火故障常見(jiàn)原因

目前，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)自動(dòng)熄火的常見(jiàn)原因是汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)的不正確點(diǎn)火行為。該行為可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)故障，進(jìn)而導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法正常行駛。在車(chē)輛的正常運(yùn)行過(guò)程中，點(diǎn)火控制系統(tǒng)也可能會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)自動(dòng)熄火。與車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)熄火相比，車(chē)輛在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的自動(dòng)熄火會(huì)帶來(lái)更大的危害。比如，當(dāng)供油系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，燃油供給量下降，無(wú)法維持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火。

在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢修的過(guò)程中，應(yīng)開(kāi)展具有針對(duì)性的診斷分析工作，才能準(zhǔn)確得出發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)自動(dòng)熄火的根本原因，有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)的檢修成果。

3.2 點(diǎn)火控制系統(tǒng)故障檢測(cè)方法

在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，可通過(guò)相應(yīng)的檢測(cè)方法對(duì)各部件進(jìn)行檢測(cè)。以微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的故障檢測(cè)過(guò)程為例，進(jìn)行點(diǎn)火控制系統(tǒng)故障的檢測(cè)分析。由于在微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)中某些部件的排查方式與電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)的排查方式大體相同，此次重點(diǎn)分析微機(jī)控制部件出現(xiàn)故障時(shí)的診斷與檢測(cè)方法。

微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，由于電子元器件損壞或線(xiàn)路接觸不良等原因，會(huì)使微機(jī)出現(xiàn)故障，但在絕大部分情況下，微機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障的概率非常低。當(dāng)微機(jī)控制部件出現(xiàn)故障時(shí)，可采用直觀診斷和自診斷系統(tǒng)檢測(cè)2種診斷方法。若微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)出現(xiàn)故障，優(yōu)先檢查與故障關(guān)聯(lián)的部件，查驗(yàn)導(dǎo)線(xiàn)連接狀態(tài)，檢查是否存在線(xiàn)路磨損或短路現(xiàn)象，判斷插接器是否存在斷開(kāi)或損壞。之后，檢查各個(gè)傳感器和執(zhí)行器是否存在機(jī)械性故障。通過(guò)分析發(fā)動(dòng)機(jī)異響，進(jìn)一步了解實(shí)際故障情況。這種診斷方法直觀有效，并且能夠快速完成檢測(cè)，是首選的故障檢測(cè)方法。

自診斷系統(tǒng)檢測(cè)是另一種重要的故障診斷檢測(cè)方法。微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)一般含有自診斷功能，也可以利用該功能進(jìn)行故障的檢測(cè)工作。借助該功能，通過(guò)調(diào)取和分析系統(tǒng)存儲(chǔ)的故障數(shù)據(jù)，可以快速確定故障范圍，進(jìn)行故障的初步判斷[2]。

同時(shí)，在開(kāi)展故障診斷及維修工作的過(guò)程中，應(yīng)做到細(xì)心和耐心，對(duì)故障進(jìn)行有效的分析和診斷，避免診斷誤判情況的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火故障進(jìn)行診斷分析時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照車(chē)輛檢修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，充分分析可能存在的各種問(wèn)題，開(kāi)展全方位的診斷和檢修工作，最終確保發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。此外，也應(yīng)熟悉車(chē)輛檢修工作，正確識(shí)別相關(guān)故障。