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汽车发动机失火故障诊断依据分析

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摘要:本文依据笔者的工作实践经验,从发动机失火故障的原因出发,对失火故障的诊断依据做出了一定的总结和探究。

关键词:发动机;时候故障;诊断依据

在运行汽车发动机的过程中,因为环境条件复杂,并且存在很多不确定因素,可能导致发动机各个方面的故障。其中,发动机失火是一种相对严重的故障类型。它也可能会损坏催化转化器并导致排放增加,增加不必要的经济成本和环境成本。

一、失火故障因素

发动机失火故障是在发动机的动力冲程中,气缸内的油气混合气不能正常燃烧的现象。在实际运行条件下,根据发动机工作循环所需的几个基本条件,引发火灾的因素很多,如空气、燃料、压缩和火花,发动机起火的原因大致可以归结为以下几个方面:(1)油品质量差,积炭,油品粘度高;(2)射频干扰(音频,无线电通讯设备等);(3)EGR阀卡在打开位置;(4)点火系统不良;(5)燃油供给不足以及;(6)发动机机械问题等。

二、失火故障诊断依据

(一)气缸外部依据(1)曲轴瞬时净扭矩。曲轴瞬时净扭矩,来源于发动机燃烧扭矩,它与发动机气缸燃烧产生的动力直接相关,运用曲轴瞬时净扭矩是实现失火判断的又一种方法。发动机曲轴扭矩由两个因素产生:燃烧压力和其他旋转部件的动力。但是,这种方法容易受发动机操作条件的影响,特别是在高速下,当曲轴高速旋转时旋转体的惯性的影响大,可能会导致扭矩降低,从而导致错误判断失误。(2)曲轴瞬时角速度。每次气缸成功点火时,发动机都会接收到功率输入,这反过来会导致发动机转速波动。如果忽略惯性扭矩,负载扭矩,摩擦扭矩和泵送扭矩,则发动机曲轴的瞬时角速度波动和燃烧功率产生波形将直接相关。因此,研究速度变化可以提供一种检测火灾的方法。(3)曲轴瞬时角加速度。研究发现,曲轴瞬时角加速度对于发动机失火故障诊断比曲轴瞬时角速度更有效。根据牛顿第二定律,旋转体的角加速度与精确的作用力偶成正比,并且每个气缸以一定的点火顺序点燃。曲轴不连续性获得能量和角加速度,并且曲轴角加速度将在失火情况下显示更大的识别峰值,因此,曲轴瞬时角加速度可以直接反映发动机的实际工作状态而不是曲轴角速度。(4)曲轴转角。曲轴角度的物理意义是曲轴的位置。从数学的角度来看,曲轴转角是曲轴瞬时角速度的积分值。尽管曲轴转角信号并非直接用于失火判断,但它可以用于通过间接转换的失火故障诊断方法。一些研究人员提出了基于曲柄角的离散动力学模型,使用滑动模式观测器和递推最小二乘法来估计气缸压力。此外,使用所产生的差有效地实现了失火故障诊断。(5)废气压力、废气成分和废气温度信号。发动机排气是气缸内混合气体燃烧过程的产物。目前有关使用废气中的信息进行火灾失火诊断的文献大致分为三类:废气压力、废气成分和废气温度。使用瞬时废气压力来确定失火方法需要安装附加的压力传感器和附加的柔性连接器以连接到它。通常压力传感器安装在排气歧管和催化剂之间,压力传感器膜片的最高温度不超过85℃。与压力传感器匹配的柔性连接器的长度应在165mm以内。因此,这从一定程度上限制了该判别方法的应用。在发动机气缸循环的周期性变化期间,排气阀将根据排气产物和活塞运动的变化周期性地打开,排气管内的压力会随着燃烧特性的变化而波动。由此以产生的低压气缸判定失火缸。一般不点火条件下的排气压力与正常燃烧条件下的排气压力相比减少了大约3~4倍,诊断准确度高于85%。当发动机失火时,排气温度还包含发动机的潜在失火信息,并且废气温度波形的变化可用。通过比较正常状态下的排气温度和失火状态下的温度变化,可以识别发动机气缸内是否存在失火。(6)发动机振动信号。发动机振动信号主要包括车体振动信号和曲轴旋转振动信号。振动信号的测量位置通常是汽缸盖和发动机的汽缸表面,也可以在气缸盖的不同位置分配多个传感器进行测量。由发动机振动机理可知:发动机振动是各种内部激振力的结果,对发动机的振动信号进行研究,也能够对发动机失火故障作出判断。(7)其他信号。这些信号包括:排气噪声和机体噪声信号、氧传感器信号、发动机粗暴度、燃烧时间间隔预处理、缸与缸之间段持续时间等等。

(二)气缸内部依据(1)离子电流信号。在发动机气缸内的燃料混合物的燃烧过程中产生大量的电离信号。测得的离子电流可以估计燃烧过程中的许多参数,包括燃烧室压力,燃烧起始空燃比,燃料混合物等。当离子流信号特别弱时,表示气缸可能出现了失火故障。(2)光学信号。有关发动机燃烧室燃烧过程的信息可以通过光学方式获得。这种方法本质上是一种视觉可见的方法,通常需要记录或评估可见光和热辐射范围内的电磁辐射。直接观察燃烧室中的燃料混合物、充电运动、燃烧过程(点火,火焰扩散)等,从而对发动机情况作出判断。另外,通过使用透镜的傅立叶变换效果获得的光学图像信息将是不错的选择。(3)气缸压力。在发动机运转过程中,燃烧室的压力值与缸内燃烧质量直接相关。所以燃烧室的压力值是半段失火故障的重要依据。

参考文献:

[1]郑太雄,张瑜,李永福.汽车发动机失火故障诊断方法研究综述[J].自动化学报,2017,43(04):509-527.

[2]张振东,王伯年,韩百顺,王祝炜.汽车发动机失火检测与评价方法[J].内燃机,1999(06):12-15.

作者:韩进勇 单位:长城汽车股份有限公司天津哈弗分公司

汽车与新动力杂志责任编辑:张雨    阅读:人次