(1)查找缺火气缸的方法 恒定的气缸缺火是很容易查找的,这就是所谓的“排气突突引擎(发动机)抖,缸不工作是常有”。传统的断火试验就可帮助我们找出不工作的气缸,在无分电器双缸同时点火的点火系中,为做到安全断火,点火线圈高压插孔露在外面的,可事先(发动机熄火状态下)用回形针或类似金属丝别在点火线圈高压线插孔上,再插上高压线,回形针有一部分露出在外,用一条导线一端搭铁,一端去靠近回形针露出部分,以检查气缸的工作情况。若是各缸独立点火的无分电器点火系统,可断开点火线圈低压插头来检查。也可断开各缸喷油器插头来检查气缸的工作情况。在断缸试验的瞬间,发动机转速应下降,各缸引起的转速降应大体相同,如果断开某缸,转速下降明显低于其他缸,则这个缸工作不良。
值得注意的是,在断火或断油试验时,通常发动机处于怠速状态,当试验时发动机转速下降时,怠速控制系统会立即使怠速控制阀动作,转速恢复到目标怠速值。试验时还应注意断火时间尽可能短,以免使三元催化转换器过热,而且现在大多数发动机都具有缺火监测器功能,发现缺火过度,会断开该缸的喷油器电路,此时即使重新恢复该缸点火,这个气缸也不能工作了,因为这个缸的喷油器已不再喷油了。基于这种情况,最好采用专用诊断仪的执行器动态测试功能来做这一试验,由维修人员操作发出断开某缸喷油器的指令,观察单缸转速降,从而检查各缸工作情况。
查找工作不良的缸除用上述的断火或断油的方法,还可以用红外线测温仪在发动机刚发动后不久时测量各缸的排气歧管的温度的差异。
现在,在诊断仪上一般都具备“主动测试”功能,主动测试可以对包括继电器、VSV(真空开关阀)和执行器在内的组件执行测试,而无须拆除任何部件。其中就包括对每个气缸进行燃油切断的功能,在主动测试时通常还可显示数据表。如丰田的专用诊断仪选择Ac-tiveTest(主动测试)功能下的菜单项目“Control the Cylinder#1 Fuel Cut”便可控制1号气缸燃油切断;选择“Control the Cylinder#2 Fuel Cut”、“Control the Cylinder#3 Fuel Cut”、“Control the Cylinder#4 Fuel Cut”便可分别控制2号、3号、4号气缸燃油切断,这样便可很方便地进行断缸试验。
(2)自诊断系统对气缸失火的监控 在不同车系中,对点火系统工作情况的监控方式不同,前面在发动机不能起动的章节中提到的丰田车系电控点火系统中采用IGF信号来监控点火系的工作情况,它对点火次级电路故障(如火花塞)造成的不点火是不能监测的。
OBD-Ⅱ诊断系统能够对发动机失火(MISFIRE)进行连续、精确的监控,这主要是由发动机电脑的失火监控器(MISFIRE MONITOR)来完成的。
工作较差的气缸燃烧时会导致发动机失火,如果气缸的压缩比不够,油量控制不精确,又或者是火花强度不够,都会导致排气管中的碳化氢(HC)含量上升,一般地,HC的增加会使触媒的工作负荷过度,当催化转化器把这些过多的碳氢化合物转化成二氧化碳和水时,催化转化器就会过热。催化转化器中的蜂窝状陶瓷块可能熔为一团实心物质。假如发生这种情况,催化转化器减少排放物的效率将变得很低。加速触媒失效的过程,缩短其寿命。因此,OBD-Ⅱ诊断系统必须能够监控和提示车主发动机出现失火时潜伏的对触媒的破坏或引起发动机排放超标。
汽车制造商通过几条途径来监控失火,监测气缸缺火要求测量出每个气缸对发动机功率的贡献。缺火监测主要是根据气缸在失火时导致燃烧压力下降,从而使活塞的活动速度减慢,发动机的转速也会降低,因而,曲轴位置传感器就能够用来侦测发动机失火,PCM模块监测每次气缸发火时的曲轴加速时间。如果某个气缸提供正常的功率,那就有一个规定的曲轴加速时间。气缸缺火时就不会给发动机提供动力,与那个气缸对应的曲轴加速度将下降。在正常情况下,曲轴位置传感器(CKP)产生的信号的尖峰值,波长都是较为平均的,当发动机出现失火时,曲轴转速会忽然下降,因此,CKP的信号就会出现不平均的波形,通过对比CKP与凸轮轴位置传感器(CMP)的信号,电脑就能够判断哪一个气缸在失火。
失火就是在动力冲程过程中气缸内没有燃烧。当发生失火时,原燃油、未燃烧的燃油和剩余氧气将进入排放的尾气中。有两种情况发生会反向影响尾气排放。首先,尾气中未燃烧的燃油(碳氢化合物)可以继续在催化转化器中燃烧。这样能提高催化转化器的温度并增大了排气管排放HC。再次,氧传感器检测到氧含量水平增加并且PCM错误地假定这是由于燃油混合物较稀引起的。PCM将增大燃油喷射器脉冲宽度使得更多的燃油进入尾气中。长时间的失火会引起催化转化器过热并会导致永久性故障损坏。
OBD-Ⅱ规范要求车辆诊断系统监视发动机失火情况并确定是哪个气缸出现失火现象。
发动机出现失火不能直接检测到,但是可以通过监视曲轴加速度来间接检测。每一次动力冲程都使机轴加速一次。在八缸发动机中,出现一次动力冲程,曲轴每90°旋转都受到动力冲程的一次冲击。在两次动力冲程之间,曲轴滑行并且速度减慢。当气缸失火时,曲轴的下降速度明显比正常情况下慢。监视曲轴位置传感器(CKP)信号以检测此偏差的出现。
在OBD-Ⅱ系统中,缺火被分为两大类型,即甲类缺火(A类缺火)和乙类缺火(B类缺火)。
甲类缺火:监测器检查的是发动机在200个曲轴循环期间的缺火情况。如果缸内缺火率在2%~20%之间,监测器便认为缺火过度。在这种情况下,PCM模块会切断供给缺火气缸的燃油,以限制催化转化器的发热。PCM模块可能同时关闭两个缺火气缸的喷油器。不过,当发动机大负荷运行时,PCM模块将不关闭缺火气缸的喷油器。超过15%的气缸失火会使电脑设置故障码,关闭喷油器。(www.xing528.com)
如果缺火监测器检测出一个甲类缸内缺火,而PCM模块未关闭喷油器,MIL灯就开始闪光。当缺火监测器检测出一个甲类缸内缺火而PCM模块已关闭喷油器时,MIL灯将连续发光。
乙类缺火:监测器检查的是气缸在1000个曲轴循环期间的缺火情况。如果气缸缺火率在2%~3%之间,监测器便认为缺火过度。这种程度的气缸缺火不会引起催化转化器过热,但会引起排放过多。当检测出一个乙类缺火时,一个未定DTC码被置入PCM模块的存储器中。若在连续第二个行驶循环中检测到这个故障,MIL灯就会点亮。
故障指示灯的状态,各车型是有所不同的,应以原厂资料为准。
缺火监测器可以连续不断地对曲轴传感器信号的波动进行监控,如果缺火现象比较稳定,PCM就用凸轮传感器来确认发生故障的气缸。要注意单个气缸缺火的诊断故障码(DTC),如P0304,表明4号气缸有故障,而不是按点火顺序的第4个气缸。如果缺火现象不太稳定或在多缸上均有发生,则诊断故障码(DTC)为P0300。
PCM确认缺火所采用的算法十分精确,这样从曲轴传感器获得的信号就必须十分完整以利于监控器工作。另外还必须考虑到由于制造公差所引起的各个发动机间彼此的差异,PCM感知这些差异后便能对曲轴传感器产生的信号进行校正,从而衰减了这些差异带来的影响。校正系数是在发动机运转但不处于燃烧状态期间进行计算的。选择的最佳时机应是从一个相当高的转速往下降的时候,因为这时PCM关掉了喷油器。例如,刚刚更换了一个曲轴位置传感器,这就需要进行这一校正程序。
用诊断仪除了读取缺火的故障码,还应读取有关缺火的数据,以便迅速缩小故障范围,如数据流项目中的“Cylinder#1 Misfire Rate”即表示1号气缸缺火率。相应的“Cylinder#2Misfire Rat”“Cylinder#3 Misfire Rate”“Cylinder#4 Misfire Rate”就分别表示2号、3号、4号气缸缺火率。
(3)缺火诊断故障码的检查技巧 如果遇到一个具体的缺火诊断故障码,就应该这样考虑,那些对所有气缸都有影响的缺火条件都应归入“不太可能”一类,然后将精力集中到那些只影响个别气缸的因素上,这个气缸可能就是故障所在。
但是,有些因素应该加以考虑。比如,如果已做完一个气缸的平衡测试以寻找偏差,由于检测信号较弱的气缸与相邻的一个气缸之间容易产生干扰,有时就很可能受到蒙蔽。PCM也有同样的麻烦,如果对气缸的测试所设置的DTC(诊断故障码)反映不了任何问题,就应检测具有相同曲柄行程的气缸。而一个采用起动机牵引的压缩比测试也许正是解决这类问题的捷径。
如果一个或几个气缸的气缸压力读数低于规定的压缩压力,那么可能是气门或活塞环已磨损。当个别缸气缸压力数值在第一个压缩行程时显示较低,而在其后的三个压缩行程有某些提高时,但仍低于规定的压缩,可能是活塞环已磨损。如果个别缸在第一个压缩行程读数低,在以后的三个压缩行程增加很小,可能是气门有泄漏。当在两个相邻的气缸的压缩压力读数比规定的要低,可能是两缸之间的气缸垫有泄漏。
喷油器的电子检测用一个实验示波器和一个电流探针就可以进行。不过,要评价喷油器的供油能力并不那么简单,需要进行离车实验。
整个的点火系统都可以用示波器和电流探针进行检测。而许多手持式示波器和图像计量仪对次级点火线圈的检测也大有帮助。用发动机综合分析仪当然更好。曲轴位置(CKP)传感器受到电磁干扰也会导致发动机缺火。
若故障表现为多缸缺火现象,就应将注意力转移到那些能影响所有或者多个气缸的因素上。举个例子,不妨假设怀疑废气再循环阀存在泄漏,首先应查看一下冻结帧(发动机第一次出现故障的数据帧),看看泄漏是发生在怠速状态下还是在低转速状态下。要想一想燃油的压力和流量是否太低?然后再看一下冻结帧,以确定泄漏是发生在高载荷还是高转速工况。
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