火花塞損壞故障排查及改進(jìn)

張鵬飛，孫樂樂，劉 毅，王曉光

（一汽轎車股份有限公司產(chǎn)品部，吉林 長春 130012）

火花塞損壞故障排查及改進(jìn)

張鵬飛，孫樂樂，劉 毅，王曉光

（一汽轎車股份有限公司產(chǎn)品部，吉林 長春 130012）

通過使用故障診斷的基本方法，分析動力總成搭鐵線束折斷與火花塞損壞及發(fā)動機(jī)損壞之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用故障復(fù)現(xiàn)的方式再現(xiàn)了故障問題，并制定了詳細(xì)的改進(jìn)措施，經(jīng)過驗證效果良好。

火花塞；搭鐵；爆震

1 故障現(xiàn)象描述

車輛在進(jìn)行高速環(huán)路耐久試驗過程中，某次試驗開始約10 min后，出現(xiàn)發(fā)動機(jī)抖動隨后熄火。滑行到安全區(qū)間后，發(fā)動機(jī)無法重新起動，檢查車輛發(fā)現(xiàn)蓄電池負(fù)極與發(fā)動機(jī)搭鐵連接線折斷，如圖1所示。更換新搭鐵線后，發(fā)動機(jī)仍然無法正常運轉(zhuǎn)，伴有失火發(fā)生，檢查點火電路，均無故障。拆卸火花塞后發(fā)現(xiàn)火花塞電極熔融，如圖2所示。

圖1 動力總成搭鐵線折斷

圖2 火花塞熔融照片

2 故障現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)

為了搞清楚這兩個故障是否有必然聯(lián)系，筆者使用全新車輛并更換新火花塞，將動力總成搭鐵線束改制成為可以手動斷開的特殊線束。

在汽車轉(zhuǎn)轂試驗臺上模擬高速環(huán)路試驗工況，并在高速行駛過程中模擬蓄電池搭鐵線與動力總成搭鐵線突然斷開的故障。

開始模擬故障時，穩(wěn)態(tài)運行約30 s后，駕駛員能夠聽到來自發(fā)動機(jī)的明顯爆震聲，并且伴有車速下降等現(xiàn)象，維持該工況1 min后停止試驗并檢查發(fā)動機(jī)。

拆除火花塞檢查，發(fā)現(xiàn)3、4缸火花塞出現(xiàn)斷裂，如圖3所示。使用內(nèi)窺鏡對缸內(nèi)情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)缸內(nèi)有明顯的爆震麻點，如圖4所示。同時用缸壓表測量缸內(nèi)壓力，發(fā)現(xiàn)3、4缸缸壓值明顯偏低。

圖3 故障復(fù)現(xiàn)后的故障火花塞

圖4 內(nèi)窺鏡檢查缸內(nèi)照片

3 原因分析

圖5為點火線圈控制電路及原車搭鐵點的電氣原理簡圖。下面詳細(xì)分析該故障的產(chǎn)生機(jī)理。

圖5 電氣原理簡圖

1）動力總成搭鐵線束端子在外力情況下折斷（圖1），實物觀察明顯可以看出該端子表面有裂紋，詳見圖5中開路①。

2）ECU供電電壓為蓄電池電壓②（實車測量約12 V）；點火線圈充電電壓為發(fā)電機(jī)電壓③（實車測量約15 V）。

3）ECU檢測的電源電壓由原電壓（實車測量約13.5 V）下降至開路故障后蓄電池電壓②，由于ECU有電壓補(bǔ)償功能，為了補(bǔ)償電源電壓下降導(dǎo)致的點火能量下降，ECU增大點火線圈充電時間，使得點火能量增大。點火線圈充電時間和充電電流的關(guān)系（供電電壓為14 V ，環(huán)境溫度為23 ℃）如圖6所示。點火線圈充電時間和放電電壓的關(guān)系（供電電壓為14 V ，環(huán)境溫度為23 ℃）如圖7所示。可知充電時間增加后放電電壓明顯提高。

圖6 點火線圈充電時間和充電電流的關(guān)系

圖7 點火線圈充電時間和放電電壓的關(guān)系

4）實際上點火線圈兩端電壓為發(fā)電機(jī)電壓③（實車測量約15 V），ECU控制點火能量增大，點火線圈兩端電壓升高，點火能量增大較多，混合氣燃燒速度加快，易產(chǎn)生爆震甚至誘發(fā)超級爆震。

5）由于爆震和超級爆震導(dǎo)致火花塞電極斷裂，并且在活塞頂端和缸壁上出現(xiàn)麻點，同時伴有缸壓下降，且在1 min內(nèi)將發(fā)動機(jī)損壞，必然誘發(fā)了超級爆震。

4 改進(jìn)措施

為了防止由于搭鐵點折斷導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)爆震故障，采取如下3個措施。

1）加強(qiáng)裝配工藝管理，避免裝車過程中出現(xiàn)擠壓使端子變形。

2）加強(qiáng)端子機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高端子耐久性。

3）增加動力總成冗余搭鐵點，避免由于單個搭鐵點損壞后導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞。

5 總結(jié)

由于直噴增壓汽油機(jī)在節(jié)能技術(shù)方面的優(yōu)勢，在汽車行業(yè)已被廣泛使用。超級爆震是直噴增壓汽油機(jī)相對非直噴發(fā)動機(jī)的一個重要特征。

通常大部分讀者都知道如何通過設(shè)計的方式避免超級爆震，為了避免由于點火系統(tǒng)出現(xiàn)異常導(dǎo)致的超級爆震現(xiàn)象，建議最好采用冗余搭鐵的方式避免出現(xiàn)類似故障。

（編輯 心 翔）

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《汽車電器》雜志社

Maintenance and Improvement on Spark Plug

ZHANG Peng-fei，SUN Le-le，LIU Yi，WANG Xiao-guang
(Products Development Department，F(xiàn)AW Co.，Ltd.，Changchun 130012，China)

Through basic fault diagnosis methods，this article analyses the relationship between powertrain grounding harness break off and spark plug damages，and reproduces the problem. Then a detailed improvement scheme is proposed，and verified to be effective.

spark plug； grounding； knock

U463.643

A

1003-8639（2017）03-0047-02

2016-06-27

張鵬飛（1983-），男，工程師，主要從事發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)開發(fā)和標(biāo)定工作。