车辆发动机报失火故障案例诊断

车辆发动机报失火故障案例诊断
摘要：通过对两例报失火故障车辆进行检查诊断、排除故障，为其他车
辆的维修诊断提供一个很好的模板。

关键词：燃油；对车辆失火故障；影响。

前言
维修人员检修发动机动力部分问题，如果系统报故障码，一般的问题都较容
易发现，根据故障码查找相关的部位基本上都可以发现问题。

但对于失火故障，判断较为复杂，在此以案例的方式进行解析。

一、河北某地反馈有某车型车辆在早上冷车启动时发动机抖动，发动机故障
灯点亮，经检测报P0300多缸失火故障。

测量缸压、燃油压力均无异常，按常规
方法检查并尝试更换火花塞、喷油嘴、点火线圈、燃油泵、发动机控制模块等零
件故障均未解决。

工厂工程师到现场检查故障车辆，车况良好（当天下午试车，气温
约15度），启动、怠速、中高速路试均无异常；对故障车辆检测：
1、测量对比故障车辆及正常车辆的燃油压力，启动前燃油压力均为320KPa，启动后燃油压力均为360KPa，无差异。

2、检查火花塞，发现表面有明显积碳：
3、放出故障车辆及正常试乘试驾车辆的汽油，发现颜色有差异：
4、对故障车辆采集数据分析
第二天凌晨5点试车（启动车辆时冷却液温度为1.5度），故障未出现，但通过专用诊断设备能看出有要抖动的趋势。

读取故障码为P0300多缸失火、
P0304四缸失火。

原车故障现象数据：
原车＋原数据＋本地燃油：
车辆启动后，λ保持在1.2～1.5之间，混合气偏稀。

（黄：λ
值红：转速蓝：启动水温1.5℃）
对故障车辆进行两个对比验证测试：测试1——原车数据＋新加燃油；测试2——加浓数据＋原车燃油：
对比结果：
测试1和测试2，车辆启动后，抖动情况均不再现，表现良好。

考虑测试1的启动温度更低（测试1的启动环境更“恶劣”），且λ1比λ2略低（说明测试1的混合气略浓），因此认为测试1的效果比测试2更好。

备注：
1——原车数据＋新加燃油
2——加浓数据＋原车燃油
红：λ1值
黄：λ2值
绿：转速1
白：转速2
紫：启动水温1（7℃）
蓝：启动水温2（8℃）
结论：因燃油因素导致车辆冷启动时混合气偏稀，发动机振动大，报失火故障。

将故障车辆燃油重新加注后，故障不再重现。

二、浙江某地有多台车辆报失火故障，这些车辆的失火现象有很强的偶发性、复现率很低。

据车主和服务站的人员介绍，在首次发生故障并清除故障后，一般
至少需要2 至6 个月才能再出现过一次亮MIL灯的情况。

工厂工程师到现场检查故障车辆，测试、排查过程如下：
1）寻找复现失火发生时工况
要调查故障，首先要能复现出故障。

工程师用KIC（发动机电喷系统专用检
测仪器）连接ECU 采集数据，然后驾驶故障车辆在温州不同道路上进行各种工
况下测试，以期能捕捉到车辆失火发生时候的工况，但从前三天采集的大量数据
来看，每个车各只出现过一次失火现象。

虽然复现率很低，但是工程师总结出失火发生现象主要存在以下特点：①主
要发生在怠速工况，其他正常行驶非怠速工况则没有出现失火；②冷机启动后发
生失火的概率更高一些；③失火发生后，如未达到断缸条件，失火现象将逐渐消失。

图1 KIC 采集到的失火发生时刻
2）确立提高失火复现概率方法
为了能提高失火复现概率，以便快速地确定和了解失火的原因，经过一天不断地尝试，终于确定出能够较易发现失火发生的工况。

主要方法是：车辆在停车怠速时，猛地空踩油门3-4 次至发动机转速至4000-6000rpm，然后当转速回落至怠速阶段，将有可能出现单缸连续失火的情况，见图2。

这个方法能使车辆在1 个小时至2 个小时左右的时间内复现出一次失火现象，仍存在复现的难度。

幸运的是，在新到服务站的浙C***** 故障车辆，存在失火情况比较严重的现象，在这个车上基本能在半个小时至1 个小时试验出1 次失火。

因此后续的调查测试，主要集中在该车辆上进行。

从采集到的原车失火数据来看，发生失火的气缸存在不确定性，每次失火发生时候的气缸都不太一样，如图2 采集的数据显示失火分别分布在物理2，3，4缸。

图2 提高失火复现的工况方法
3)调查油路和火路问题
从驻车怠速采集到的失火数据来看，当突然发生失火时，前氧信号和后氧信号都突然往浓方面跳跃，fr_w 一直往下拉（见图3），说明失火时刻混合气是偏浓的。

图3 驻车怠速采集到的失火信号
工程师通过上述现象的猜测，混合气偏浓很可能是燃油通过如碳罐、曲轴箱通风系统等外围部件进入燃烧室引起的，并且基于先从容易排查的部件着手，一
步步深入调查的原则，首先排查外围连接管路：碳罐控制阀、曲轴箱通风阀（PCV）、以及EGR 系统。

在分别堵住上述三个外围部件进行测试，结果失火现
象依然存在。

这否定了原先的猜测，表明上述外围部件不是引起失火的主要原因。

接着开始排查油路及火路系统，查找是否是喷油器多喷油或是混合气燃烧不
好引起失火时的混合气偏浓。

尝试更换了新的喷油器、油轨、点火线圈、火花塞。

从拆下来的喷油器来看，喷油器积碳严重，上面覆盖了一层黑色胶状物（见图4）。

新旧喷油器（见图5）。

图4 喷油孔积碳情况
图5 新老状态喷油器对比（左边绿色为老状态，右边紫色为新状态）
从拆下来的火花塞来看，火花塞表面覆盖一层黄色覆盖物，应该为锰元素的
沉积物。

这些元素的沉积会影响到点火线圈的能量，并且有可能引起失火（见图6）。

图6 拆下来的火花塞情况
为此，在更换为新的点火系统和喷油系统后，用ETK 进行模拟实验，也出现了失火现象，并且试验中有一次模拟到由于严重失火导致系统断缸，车辆重新启动后失火情况仍继续存在。

测量怠速时的燃油的压力为3.9bar(正常范围
3.8±0.2bar)。

更换为新的喷油和点火系统、在燃油压力正常的情况下，也出现失火现象，说明油路和火路方面很可能不是引起该车失火的主要原因。

3）气缸气密性检查、气门间隙检查：在油路和火路基本排查完后，那么主要从气路上排查。

首先检查气缸的密闭性。

在冷态时，测量发动机的缸压，各缸的缸压大约都在10bar 左右，说明冷态时气缸的气密性还是能够得到保证的。

接着检查冷态时气门的间隙，在冷态时，基本上几个缸的进排气门间隙和装配标准气门间隙一致（装配标准冷态气门间隙：进气门0.1±0.025mm，排气门
0.27±0.025mm）。

考虑到换新喷油器验证是否是油路存在问题的试验过程中，发现车辆在怠速熄火后重启发动机，失火仍然存在。

因此工程师又重新模拟该工况，当发生失火时（见图7），发现燃油压力表没有明显的波动。

然后熄火,测量发动机气缸缸压。

此时由ETK采集的数据确定得知失火发生在物理3缸。

这时测量物理3缸的缸压只有5bar，而其他几个缸的缸压在10bar左右（见图8）。

图7 物理3缸连续发生失火
图8 失火情况发生后，熄火测量到的缸压情况（分别为物理1，2，3，4缸）
该试验表明失火与匹配数据无关，失火原因是由于失火工况时缸压偏低的原
因造成的。

缸压偏低即燃烧室密封性差（一般气门及活塞环密闭不严造成的），
将使发动机燃烧不完全，从而导致失火。

4）验证缸压对失火的影响。

当重启发动机后，刚开始失火现象仍然存在。

但大约过了3-5 分钟之后，发动机失火检测噪声却能自动慢慢衰减至正常水平
（见图9）。

这时测量各缸的缸压，发现每个缸都为正常的10bar 左右。

这一方面验证了缸压确实是引起失火的原因，另一方面也说明了失火发生存在一定偶然性和可恢复正常性。

图9 重启发动机后失火信号将自动衰减恢复至正常情况
从发现浙C5****车辆失火问题原因所在，到在另一车浙C2**** 上复现出该问题并验证，可以充分证明这些车辆的偶发性失火都是由于气缸压力偶发性突然降低，导致燃烧不充分引起的。

对故障发动机拆解发现燃烧室积碳较严重、气门密封不严，通过清洗缸盖、燃烧室、气门，重新研磨气门，重新装配修复发动机，同时更换燃油，之后故障车辆均没有再出现报失火故障的情况。

三、通过两个案例的检修过程可以看出，车辆报失火故障，诊断思路还是通过对车辆发动机的油路、气路、电路进行排查，同时部分故障是显性的、容易发现，部分故障可能是隐性的、不容易发现，需要通过多种方法测试验证、判断，才能锁定故障根本原因，彻底排除问题。

希望以上的案例，对维修同仁起参考借鉴作用。

参考文献：
(德)德国BOSCH公司著，BOSCH汽车工程手册[M].顾柏良等译，北京：北京理工大学出版社。