一種新型發動機失火檢測方法的探討

摘要：發動機是機械設備、車輛運行的核心動力來源，如果其在實際應用的過程中出現了失火問題，不但會為我們設備的使用造成安全隱患，同時也會在失火的過程中排放出大量的有害氣體。對此，就需要我們能夠做好發動機準確、及時的失火檢測以及故障處理工作。在本文中，將就一種新型發動機失火檢測方法進行一定的分析與探討。

關鍵詞：發動機 失火檢測方法 探討

1 概述

發動機失火是發動機實際應用過程中經常會出現的一類問題，失火現象的出現，不僅會對發動機的正常運行產生較大的影響，其在失火過程中所排出的有害氣體也會對環境以及催化劑等造成很大的危害。對此，就需要我們能夠通過準確的失火檢測以及及時、有效的故障處理減少發動機因失火情況所出現的有害氣體排放，并在此過程中提升發動機的使用價值。對于目前來說，我們對發動機失火情況進行檢測主要是使用曲軸轉速波動法進行，但是對于這種方式來說，如果路面情況不佳，就很容易因為判斷的不準確而出現誤判的情況，且這種檢測方式對于信號的處理也具有一個較為復雜的過程，往往涉及到很多的信號控制理論，在實用性方面也不具有很好的效果。對此，我們就需要在這種方法的基礎上開發出更為直觀、易用的新型失火檢測方法。

2 離子電流法

2.1 概述 離子電流法是我國目前新研究開發出的一種發動機檢測方式，其通過發動機火花塞為傳感器，通過外加偏置電壓的方式在火花塞點火時發動機缸內可燃混合氣在燃燒過程中生成的離子和自由電子在偏置電壓的作用下離子和自由電子發生平移，在這種情況下，火花塞的正負極間會形成一個持續的離子電流，以此幫助我們對發動機所具有的運行參數進行良好的檢測，并在此基礎上達成對發動機實時監控的目的。

2.2 原理 在發動機工作時，點火線圈會將點火所具有的能量傳入到火花塞之中，使缸內所具有的可燃混合氣出現燃燒的情況，并引起燃油同氧氣之間的燃燒化學反應。而在這個反應的過程中，在生成離子的同時也會產生數量較多的電子，這部分自由電子和離子則能夠在燃燒區中隨著火焰燃燒過程的變化而隨之發生數量上的變化。

3 失火檢測

3.1 正常燃燒的離子電流波形 在試驗過程中，我們測得在正常燃燒中發動機中的離子電流波形如圖1所示：

由圖1可知，信號在燃燒的開始階段出現了一個較為明顯的負向脈沖情況，而這種情況的出現則代表著火花塞跳火將發動機缸中的可燃混合氣進行了點燃，且這個值通常情況下會被控制在-15V至0V之間。而在距離點火一定時間之后，在缸內的信號中也會出現了一個較為明顯的正向峰值，該值則代表了火焰在缸中全部的燃燒過程，且所具有的幅值大于20V。

3.2 失火情況下的離子電流波形 對于發動機來說，其出現失火的原因有很多種，比如點火能力降低、缸內混合氣過稀、點火系統火花塞積碳、漏氣難以建立壓力等。而在我們本次試驗中，則以火花塞積碳、調整火花塞間隙以及切斷高壓線等方式引起發動機的失火。

3.2.1 增大火花塞間隙。火花塞所具有的間隙情況同火花塞的點火性能具有著較為密切的聯系，將直接對發動機所具有的排放情況以及綜合性能產生影響。當火花塞間隙增加時，火核形成的位置將離開壁面，并以此避開壁面附近殘余廢氣可能產生的影響。而在火核形成的過程中，電極將從火核中吸收能量。如果這部分熱量吸收過大，則火核可能不能形成，而這也被稱之為電極的“消焰”作用。同時，當間隙增大時，消焰作用也會因此而減弱。根據此種情況，則可以使我們了解到火花更適合于點燃較為稀薄的混合器。在火花塞方面，我們使用較多的是間隙為0.5至0.8mm的火花塞，而當間隙超過1.1mm時我們則稱之為寬間隙火花塞。如果我們使用間隙更寬的、間隙為1.5至2mm間的火花塞，其所具有的擊穿電壓則會更高。

在本次試驗中，我們將發動機正常工作間隙控制在0.6mm，并在逐步將間隙增大到1.4mm時出現了失火的現象，并在間隙繼續增大到1.5、1.6mm之后則出現了更為明顯的失火現象。在該種方式下所獲得的發動機波形如圖2所示：

3.2.2 火花塞積碳。在發動機運行的過程中，火花塞積碳也是經常出現的一種故障類型。一般來說，如果火花塞積碳情況不是非常嚴重，其對于發動機所能夠造成的影響也不會很大。但是隨著發動機使用時間的增加、積碳逐漸的增多，則將會對發動機的正常工作產生較大的影響：當積碳數量增多時，由于碳所具有的導電性，火花塞電極同側電極之間所具有的積碳就會引起火花塞能量嚴重分流或者火花塞高壓短路情況，并以此導致出現了發動機火花微弱以及火花塞能量下降的情況，進而最終導致發動機出現失火。而在本實驗中，我們以汽油噴燈在火花塞中燒制出厚度各不相同的積碳，并測得離子電流信號如圖3所示。

3.2.3 切斷高壓線供電。當我們拔掉高壓線、切斷向火花塞傳送電流時，就會使火花塞兩極間不能夠被擊穿。這種方式可以說是在實驗室中較為直接的一種引起發動機失火方法，但是對于這種方式來說，在操作過程中也具有著一定的風險，需要我們謹慎操作以保障操作的安全性。通過這種方式所采集的失火圖形如圖4所示：

3.3 失火同正常燃燒離子電流信號所存在的差別 從上述我們測得的圖形中，可以幫助我們以較為直觀的方式對發動機正常燃燒同失火情況下所具有信號的特點與區別進行觀察。其中，我們可以看到，掉電情況同火花塞間隙增大情況所具有的波形情況較為類似，因為對于這兩種方式的失火情況來說都是由于不能夠完全擊穿火花塞間隙所造成的，在本質上屬于同一個類別。而對于火花塞積碳增加的情況來說，雖然其能夠擊穿點火，但是由于進行點火的能量依然較弱，則會出現缸內燃燒的正向峰值低于正常燃燒時峰值的情況，而通過該值也可以幫助我們對發動機的失火情況進行判斷。

可以說，經過上述的分析可以使我們認識到：失火是發動機實際運行過程中所出現的一種非正常燃燒現象，對于發動機的排放以及綜合性能會產生一定的影響。而通過火花塞傳感器的應用，則能夠以較為簡單、低廉以及直觀的方式對失火信號進行檢測。而當火花塞間隙過大、火花塞積碳和斷電情況出現時，也會使發動機出現失火現象，且此時其所具有的電流波形同發動機正常燃燒的波形則具有著很大的區別，根據這種特征，也可以使我們根據其幅值的變化對發動機的失火現象進行檢測。

4 結束語

在上文中，我們對一種新型發動機失火檢測方法進行了一定的研究與探討，而在我們后續檢測工作開展的過程中，也可以利用本研究所獲得成果，從而以更為簡單、易行的方式做好發動機失火檢測工作。

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作者簡介：

喬秀春（1965-），男，山東淄博人，大學本科，高級講師，研究方向：機械液壓技術、汽車檢測與維修技術等。