点火缺火识别 – 基本测试的检测计划

熄火不会被直接识别,例如通过气缸内的压力传感器和温度传感器,而是间接通过曲轴的不均匀运转状态(运转平稳性数值)。

 

在各个气缸中每次点火和燃烧混合气时均会稍稍加速曲轴,并在换气期间又再次将其稍微制动。如果加速力占优势,则转速也会增加,直至加速和制动之间重新达到平衡为止。

 

针对 8 缸发动机,在 2 个工作周期 (720° 曲轴角) 内进行 8 次燃烧周期。即,每次燃烧可以分配到 90° 曲轴角度的扇形区。因此,燃烧周期可以分配给各个气缸,并可以相互比较。6 缸发动机示例:720° 除以 6 = 120° 曲轴角。

 

导致运行不稳定的原因包括:

 

超出一定的运转平稳性数值后自身会推断出存在熄火(最有可能的原因)。

 

存储类型为“识别到气缸 1 熄火”的故障。为保护触媒转换器,可能需要额外关闭相应气缸上的燃油喷射。

 

但对该故障记录(对熄火、燃油喷射关闭)的实际故障原因并不明确。即使存储了例如气缸 1 熄火,该气缸 1 上的部件仍有可能没有故障。

 

示例作用方式:不密封的喷油嘴:

不密封的喷油嘴会导致在相关气缸中发生混合气燃料浓缩。通过空燃比控制,会在整体上对混合气燃料浓缩进行调整。也就是说,会减少所有气缸的喷油量。接下来,和带有不密封喷油嘴的气缸相比,带有密封喷油嘴的气缸的混合气会过稀。由于过稀混合气比过浓混合气的燃烧效果差,因此稀混合气的气缸会出现熄火。故障记录指向的是发生了熄火的气缸,而非带有不密封喷油嘴的气缸。

 

通过基本测试,会检查最常见和最可能的熄火故障原因。除此以外,还会执行很大程度上可以自动运行的检测。

 

基本测试涵盖以下一些检测:

  1. 故障数据分析

  2. 无燃油喷射条件下检测运行不稳定性

  3. 冷机起动时的运行不稳定性检测

  4. 保持压力检测

  5. 确定最大运行不稳定性

  6. 点火线圈检测

  7. 火花持续时间和运行不稳定性检测

  8. 混合气浓度偏差检测

  9. 特殊过程“清洁和检测点火装置”

  10. 运行不稳定性的检查测量

  11. 进气系统密封性检测

 

检测计划采用动态设计。也就是说,检测的数量和顺序会随着冷却液温度、车辆的生产时间以及具体的检测结果发生变化。为便于阅读文件,各项检测已依次编号。

 

在本文中,会简短描述各项检测。

 

对于更新部件的说明,在气缸布置方面留意以下文件:FUB-HIL-HI-110008-A18

1.故障数据分析

目标:确定已知的故障症状

 

排除已知故障症状的最常见措施是重新编程。通过分析故障记录的特定边界条件,通常有很大概率可得出是否的确存在已知故障症状的结论。如果存在已知故障症状,则需要重新编程。但无需强制性完成测试模块。

如果不存在已知故障症状,最好仍进行重新编程,从而从根本上避免反复维修。然而,通过重新编程未排除当前存在故障。因此,无论编程与否,都亟需执行测试模块。

2. 无燃油喷射条件下检测运行不稳定性

目标:识别机械性故障原因

 

该检测会评价发动机机械机构。如果在没有燃油喷射的情况下尝试起动时出现增大的运转平稳性数值,则作为不稳定发动机运行的原因,可能存在一处机械问题。

 

气缸内表面的磨损会导致压缩压力降低。如果该磨损是均匀的,则不会因此发生运行不稳定,只会导致动力不足。一旦发生单侧磨损或阀门泄漏,则各个气缸中不同的压缩压力从大约 2 bar 的偏差起就会导致发动机运行不稳定。

 

如果存在机械问题,则以下检测也可能被扭曲或者激化。由于燃烧效果不佳,机械性运行不稳定加剧导致运行不稳定。

 

只有在所有喷油嘴都密封的情况下,才能够有效地关闭燃油输入。

因此,该检测必须配合保持压力检测才具有说服力。只有在通过了接下来的保持压力检测的情况下,喷油嘴才是密封的。的确存在一处机械问题。

如果没有通过接下来的保持压力检测,则接下来存在 2 种可能的故障原因:压力损失可能是由于连至燃烧室的喷油嘴不密封,或者由于连至燃油箱的高压泵和电动燃油泵单向阀所导致的。

 

因此,为了进一步确定故障位置,执行“混合气浓度偏差检测”。

 

如果在“混合气浓度偏差检测”过程中没有发现任何故障,则喷油嘴是密封的,并且的确存在一处机械问题。未通过保持压力检测,因为单向阀明显不密封。不密封的单向阀不会导致熄火。但可能会导致起动时间稍有延长。

 

检测的限制条件:

导致均匀的压缩损失的均匀磨损不能通过该项检测进行识别。因此,不能通过该项检测识别发动机的功率损耗。

3. 冷机起动时的运行不稳定性检测

目标:识别有轻微故障的喷油嘴

 

在冷机起动时,在废气触媒转换器加热过程中空燃比控制不起作用。会进行多次喷射。每次喷油量细小的偏差在效应会产生叠加,并且可能会导致不稳定的发动机运行。

 

如果在冷机起动时在废气触媒转换器加热过程中运转平稳性数值增大,但在发动机暖机或者其他运行状态下并未出现,则不必进行修理。

 

最有可能的故障原因:有轻微故障的喷油嘴。

4.保持压力检测

目标:检测燃油系统是否密封,尤其是识别不密封的喷油嘴

  

对于保持压力检测,会在发动机运行的情况下将油轨压力调节至 100 bar,然后关闭发动机以及电动燃油泵。

保持压力检测最多持续 5 分钟,一旦得出明确检测结果便会提前结束。

如果在一分钟后压力几乎未减少,则燃油系统得到充分密封。一旦压力在检测持续时间内降至 10 bar 以下,则可视为燃油系统泄漏。

 

压力损失可能是由于连至燃烧室的喷油嘴不密封,或者由于连至燃油箱的高压泵和电动燃油泵单向阀所导致的。

但损坏的电动燃油泵单向阀病不会导致熄火!这一方面这很可能是喷油嘴泄漏造成压力损失,另一方面则是喷油嘴出现的轻微泄漏处于公差范围内,并未造成熄火。因此,为了进一步确定故障位置,应执行“混合气浓度偏差检测”。

 

检测的限制条件:

不密封的喷油嘴不能直接加以识别。因此,为了进一步确定故障位置,必须额外执行“混合气浓度偏差检测”。

 

尽管没有通过保持压力检测,但如果在“混合气浓度偏差检测”的过程中没有发现任何异常,则无需更换喷油嘴。

5.确定最大运行不稳定性

目标:规定后续检测的极限值

 

由于运行不稳定值的公差,因此即使发动机无异常/故障也会存在功率波动。该检测会依次关闭所有气缸的喷射,确定从中得出的运行不稳定性变化。由此确定最大运行不稳定性的发动机各自极限值。

6. 点火线圈检测

目标:识别损坏和性能低下的点火线圈

 

检测点火线圈(横向交换)

如果故障原因在于点火线圈/火花塞,则通过横向交换点火线圈/火花塞可以进一步定位故障原因。

 

在点火线圈/火花塞损坏的情况下,故障记录会一起迁移。损坏的火花塞/点火线圈可能相互损坏,因此始终成对进行横向交换。

 

点火线圈检测 (IMIB)

该检测目前仅针对特定发动机可用,参见测试模块中的检测计划。通过智能测量系统接口盒 (IMIB),会在发动机运行的情况下通过测量点火线圈和数字式发动机电子伺控系统 (DME) 之间的电流来确定和评价点火线圈的能量消耗。这样一来,就可以识别性能低下的点火线圈,它们在实际行驶模式下尤其是在负荷较高的情况下可能会导致熄火(过弱的点火火花)。

 

检测的限制条件:

点火线圈原则上必须具有功能性。不得存在任何涉及到点火开关的电气故障。检测是对点火线圈目检的补充,但不能完全替代它(例如电压闪络的损坏症状)。

5. 火花持续时间和运行不稳定性检测

目标:点火装置的检测

 

“火花持续时间和运行不稳定性检测”是在修理厂在相对较低的负荷下进行的。如果没有出现任何异常,则作为识别混合气浓度偏差的原因,可以确定在该负荷区不存在任何点火开关故障。

 

点火开关故障可能会导致燃油在气缸中不能充分燃烧。这样一来,在“混合气浓度偏差检测”过程中,氧传感器就会在废气中测得过高的氧气含量,继而错误地识别过稀的混合气。废气闻上去可能带有浓烈的未燃烧燃油味(并非常见的废气味)。

 

在检测计划过程中,每个气缸会分别执行 100 次火花持续时间、运转平稳性数值和失火计数器测量,并且加以记录和分析。这会分别在 1800 rpm 和怠速条件下进行。分析内容包括检测是否满足绝对极限值要求(例如火花持续时间 = 0 ms)。除此以外,还会将各个气缸的数值和所有气缸的平均值进行对比。

 

如果在火花持续时间和运行不稳定性方面出现异常,则在大部分情况下可以确定有故障的气缸。但并不能确定真正的故障原因或者有故障的部件。

 

点火开关故障的故障原因可以通过目检火花塞是否存在燃油残留物或者严重积碳来进一步缩小范围。通过横向交换火花塞和点火线圈同样也可以进一步缩小点火开关故障的查找范围。在点火线圈/火花塞损坏的情况下,故障记录会一起迁移。损坏的火花塞/点火线圈可能相互损坏,因此始终成对进行横向交换。

 

注释:

同样也有一些点火开关故障在相关气缸上会导致运行不稳定,但在火花持续时间方面并没有任何异常(例如绝缘子断裂)。因此,单单以异常的火花持续时间数值并不能对燃烧进行充分的评价。

 

检测的限制条件:

对在高负荷和高温条件下才会出现异常的火花塞和点火线圈,并不能识别其上的故障。

检测可以识别有故障的气缸,但不能识别真正的故障原因或者损坏的部件。

对于所有火花塞均匀且由于老化所引起的磨损,要加以识别可能会比较迟(火花持续时间极限值小于 0.4 ms)。

火花塞上的积碳可能会影响到检测结果。仅有条件地可以通过特殊过程“点火装置清洁和检测”执行一次清洁(修理厂运行条件下负荷过低,不能实现彻底的清洁)。

8. 混合气浓度偏差检测

目标:识别混合气浓度偏差,包括识别不密封的喷油嘴

 

在“混合气浓度偏差检测”过程中,会逐步关闭各个气缸的喷射。对整个混合气的影响将通过氧传感器进行测量,并且回算到各个气缸上。

 

和密封的喷油嘴相比,不密封或者稍有不密封的喷油嘴在喷油量被关闭的情况下由于不密封仍然会导致较浓的混合气。对于燃油喷射量过少的喷油嘴而言,过稀混合气的识别原理相类似。

 

为了更好地识别故障,在“混合气浓度偏差检测”过程中会停用各类发动机控制调节功能。例如空燃比控制和最小喷油量调校。

 

混合气同样也会受到多种其他故障症状的影响。因此,仅在首先通过了以下检测,或者存在可用的部分结果的情况下,才会执行“混合气浓度偏差检测”。

 

火花持续时间和运行不稳定性检测:

点火开关故障可能会导致燃油在气缸中不能充分燃烧。这样一来,在“混合气浓度偏差检测”过程中,氧传感器就会在废气中测得过高的氧气含量,继而错误地识别过稀的混合气。如果一个不密封的喷油嘴同时产生过浓的混合气,则氧传感器可能会识别正确的混合气。

 

无燃油喷射条件下检测运行不稳定:

如果存在机械问题,则以下检测可能被扭曲。机械性运行不稳定会叠加,导致混合气浓度偏差引发的运行不稳定。

 

保持压力检测:

对检测部分结果的分析可以找到最有可能的故障原因。

 

例如:

从外部无法识别的压力损失可能是由于连至燃烧室的喷油嘴不密封,或者由于连至燃油箱的高压泵和电动燃油泵单向阀所导致的。

 

如果“混合气浓度偏差检测”没有发现任何异常,则很有可能是单向阀不密封而非喷油嘴。在这种情况下,即使喷油嘴不太可能不密封,但仍然有必要额外目检喷油嘴是否密封(尤其是在反复维修的情况下)。留意测试模块中相应的说明。如果保持压力检测没有发现任何故障,但“无燃油喷射条件下的运行不稳定性检测”存在异常的话,则可能存在一处机械问题。“混合气浓度偏差检测”可能被扭曲。机械性运行不稳定会叠加,导致混合气浓度偏差引发的运行不稳定。

 

如果在“混合气浓度偏差检测”过程中多个气缸存在异常,则在测试模块中会推荐检测进气系统。多个喷油嘴同时异常是不太可能的。

 

如果在更新喷油嘴后发动机运行仍然不稳定,则必须额外执行一次压缩压力检测(参见补充测试)。如果始终未找到故障,则在进气区域可能存在一处泄漏或者一处横截面变窄。

 

检测的限制条件:

气油混合气不仅受到故障喷油嘴的影响,而且也会受到点火装置、进气系统和压缩的影响。因此,真正的故障原因往往只能和一定的概率一起说明。尤其是当导致故障的部件仅仅是稍有故障的情况下。

9.特殊过程“清洁和检测点火装置”

目标:清除火花塞上的沉积物

 

短途行驶和不佳的燃油等级以及不密封或者稍有不密封的喷油嘴可能会导致火花塞存在沉积物。为了尽可能不扭曲检测结果,“火花持续时间和运行不稳定性检测”会和所谓的燃烧排堵功能相结合。

 

燃烧排堵功能的首要作用是在可能的情况下,清除由于短途行驶/燃油等级而在火花塞上导致的沉积物。同时,和点火装置检测一样,会测量和分析火花持续时间以及运行不稳定性。这样一来,同样也可以识别仅在该转速范围内才会出现的火花持续时间和运行不稳定性故障。因此,可以将燃烧排堵功能视为“火花持续时间和运行不稳定性检测”的扩展。

 

但特殊过程同样也可以单独在基本测试中作为独立检测计划执行。

 

检测的限制条件:

为了确保良好的清洁,修理厂的负荷可能不一定足够(接通用电器)。

 

在存在异常的情况下,需要额外执行目检,继而可能会产生一定的拆卸方面的开销。

10.运行不稳定性的检查测量

在识别熄火原因的检测过程中,为了更好地识别故障,停用了许多发动机控制装置的调节功能,例如空燃比控制和最小喷油量调校。

 

在结束所有检测时,最后会在接通调节器的情况下检测运行不稳定性。

 

如果和预期不同存在增大的运转平稳性数值,则更新受到怀疑的部件,以便排除故障原因。请注意测试模块的说明。

11.进气系统密封性检测

在进气系统中,即使是最小的泄漏已经也会影响到增压压力调节或者混合气形成。它们可能导致发动机运行不稳定。

 

检测分成 2 个步骤:

  1. 借助过压的密封性检测

    通过该检测可以明确识别进气系统是否密封。但并不清楚泄漏的部位。

  2. 接下来借助泄漏探测仪(“泄漏探测仪”)的泄漏测试

    通过该检测将借助烟气发现泄漏部位。通过预先检测已明确肯定存在一处泄漏。因此,必须连续查找,直至发现泄漏为止。在不易于探查的部位,这样做可能会比较困难。泄漏部位很容易被漏过。

 

原则上,可以使用泄漏探测仪或者通过目检查找泄漏。但要确定“进气系统密封”,就必须执行过压密封性检测。

 

在密封性检测过程中,会使用一种特殊的空气泵在当前空气压力的基础上建立过压,持续最长 6 分钟。如果在当前空气压力的基础上达到 50 mbar 的过压,则认定进气系统密封。

详情参见例如 FUB-FUB-FB-110001-A17

 

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