熱機偶爾啟動困難問題的分析和研究

呂園園 武晟鋒 禹闖

摘 要：目前各大汽車品牌都反饋車輛存在啟動困難問題，尤其是自然吸氣式發動機，且解決此類問題非常有難度，下面我們對啟動困難問題進行一下探討，啟動困難問題分為兩類，一類是冷車啟動困難問題，另一類是熱車啟動困難問題，下面我們主要研究一例熱機啟動困難的案例論證以上觀點。

關鍵詞：熱機；啟動困難；相關因素

中圖分類號： TM2 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）16-190-21 試驗

1.1 實驗材料

存在熱機啟動困難問題故障車一臺，自制帶線性氧傳感器安裝孔的進氣歧管工裝、線性氧傳感器和空燃比分析儀、裝有INCA程序的筆記本電腦一臺，ETAS590、油壓

1.2 實驗分析

1.2.1 現象確認

原車狀態下熱車啟動故障驗證22次，故障再現3次，故障現象都是拖動時間較長，分別是：1.17s/1.77s/1.37s，然后發動機突然啟動，采集的數據曲線如圖1所示，正常的啟動如圖2所示，拖動時間為0.5s左右。

驗證方法：車輛行駛10min后，熄火放置10～40min，每次啟動前，先取出噴油器，用錄像機記錄3s的噴油以及用內窺鏡觀察啟動噴油，然后把噴油器再裝回到發動機上，發動機運行5～10min，熄火10～40min，再次啟動前如上面的操作執行。

驗證結論：用此方法一共做了154次驗證，通過回放錄像觀察以及內窺鏡觀察，沒有發現噴油過程中有氣阻。

1.2.2 排氣側空燃比情況的排查

通過對故障車輛采集的數據（約171個）進行排查，發現排氣歧管中的空燃比升高與啟動困難沒有必然聯系。排氣側空燃比升高的原因是排氣管中進入了氧氣，進入的途徑有兩個，其一，停機時進氣門與排氣門有重合角，同時打開，造成進氣側的氧氣與排氣管中廢氣對流，導致排氣側空燃比升高，進氣歧管中氧氣含量減少，此情況會導致啟動困難；其二，高轉速運轉的情況下突然松油門并熄火，在降速過程中，標定策略控制噴油停止，由于發動機仍在運轉，因此將沒有燃燒的氧氣吸到排氣管內，造成排氣側空燃比暫時升高，當轉速降下來后，恢復噴油，排氣側空燃比恢復到正常的1左右。

1.2.3 進氣歧管中廢氣驗證

驗證方法：在故障車的進氣歧管上安裝線氧傳感器，并且斷開與進氣歧管相連的PCV閥、碳罐控制閥、真空助力，VVT控制閥，車輛行駛10min后，熄火放置10～40min，熄火放置期間采集進、排氣空燃比，每次啟動前再次采集進氣、排氣的空燃比數值、啟動時間、過沖轉速等數據。

驗證過程：按上面的方法進行了95次驗證，故障再現12次，故障率為12%，其中11次故障再現時，進氣側空燃比在2.27～3.24之間（正常進氣側空燃比為6～15），排氣側空燃比只有1次升高為3.39（停車一夜），由此發現：進氣側空燃比在3.3以下與啟動困難故障存在非常強的關聯性，驗證過程中進氣側空燃比下降到3.5以下時，進行了兩次發動機拆解檢查，其中一次，一缸進/排氣門有重合角，另一次，四缸進/排氣門有重合角，用強光照射可以看到，氣門的微小縫隙，見圖3，發動機熄火時用內窺鏡對進氣門附近觀察發現，偶爾會見到有氣體從進氣門溢出，見圖4。

1.2.4 進氣歧管內的廢氣來源分析

對熄火時，采集的各項數據分析，正常情況下鑰匙打到KEY OFF，轉速下降，進氣空燃比迅速上升至15～16，然后非常緩慢地下降，一般在0.5小時下降到11左右，1小時下降到9～10之間，之后穩定或非常緩慢下降；故障發生前，發動機熄火瞬間進氣空燃比迅速上升到15左右，接著快速下降，約15秒下降至4.7左右，然后進入緩慢下降階段，當下降到3以下，就會出現啟動困難故障。

從數據上看，關閉鑰匙后，節氣門開度從4%下降到2%，歧管壓力由350kPa下降到310kPa，并持續了0.82s，從曲軸轉速下降開始至進氣歧管壓力上升到大氣壓力用了3.2s，此時進氣歧管會吸入各個方向的空氣，包括發動機燃燒后的廢氣，如果此時進/排氣門有重合角，廢氣流速大于新鮮空氣從節氣門進入的流速，進氣歧管內就會吸入大量廢氣，如果新鮮空氣從節氣門進入進氣歧管的流速大于廢氣進入歧管的流速，進氣歧管內就會吸入大量的新鮮空氣。

1.2.5 廢氣對啟動影響的模擬試驗

將其他車輛怠速的廢氣接入故障車的空濾，并觀察進氣的空燃比變化，當空燃比降低到3以下時，停止廢氣接入，穩定20分鐘，然后啟動車輛，同時采集啟動數據，進一步證明了廢氣是導致啟動困難的主要原因。

1.2.6 電路方面對啟動影響的排查

故障車試車時出現了一次故障，這次起動機拖動時間為24s，檢查電瓶電壓正常，隨后用示波儀連接點火線路和噴油線路繼續測量，發現出現啟動困難現象時示波儀記錄的點火和噴油信號正常，說明此問題與噴油和點火電路方面的控制沒有關系。

2 結果與討論

通過對啟動時的噴油情況進行觀察，說明該車啟動困難原因與油路中的氣阻關系非常小。

通過用示波儀確認出現啟動困難現象時的點火信號和噴油信號正常，此問題噴油和點火電路方面的控制沒有關系。

該車啟動困難的主要原因是進氣歧管內存有廢氣，導致啟動困難，廢氣濃度及容量與起動機拖動時間的長短成比例。

通過切斷PCV/碳罐閥/真空助力管的驗證，證明產生廢氣的原因是發動機停機時，偶爾停在某個缸的進/排氣門重合角上，導致燃燒后的廢氣進入進氣歧管。

通過廢氣模擬試驗進一步證明廢氣是導致該車啟動困難的主要原因。

3 應對措施

3.1 更改ECU的標定數據

實現關閉鑰匙后，節氣門開度從2%更改為7.2%，更改熄火標定的驗證，原標定數據：歧管壓力由330kPa開始上升到大氣壓力用了3.28s，更改標定后，歧管壓力恢復到大氣壓力的時間為0.88s，較原標定減少了2.4s，也就是說，新鮮空氣比原來標定提早了2.4s灌入了進氣歧管，減少了廢氣進入的時間（或者說是容積）。

3.2 對策驗證

驗證方法：車輛行駛10min后，熄火放置10～40min，熄火放置期間采集進、排氣空燃比，每次啟動前再次采集進氣、排氣的空燃比數值、啟動時間、過沖轉速等數據。

驗證結論：通過54次啟動試驗，故障沒有再現，對策有效。

3.3 總結

把啟動時的節氣門開度調整到80%，使更多的新鮮空氣進入進氣歧管，減少換氣時間，該標定數據比原標定在啟動時間上減少0.49s。結論是將火后節氣門開度更改至7.2%的方案已完成63次驗證，無啟動困難現象。

參 考 文 獻

[1] 張西振，韓梅主編.汽車發動機構造與維修[M].機械工業出版社，2005.

[2] 王秀貞主編.汽車故障診斷與檢測技術[M].人民郵電出版社，2003.

[3] 陳煥江主編.汽車檢測與診斷[M].機械工業出版社，2002.