熱機(jī)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(fā)動機(jī)，且解決此類問題非常有難度，下面我們對啟動困難問題進(jìn)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(jī)啟動困難的案例論證以上觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：熱機(jī)；啟動困難；相關(guān)因素

中圖分類號： TM2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）16-190-21 試驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

存在熱機(jī)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(jìn)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(shí)驗(yàn)分析

1.2.1 現(xiàn)象確認(rèn)

原車狀態(tài)下熱車啟動故障驗(yàn)證22次，故障再現(xiàn)3次，故障現(xiàn)象都是拖動時間較長，分別是：1.17s/1.77s/1.37s，然后發(fā)動機(jī)突然啟動，采集的數(shù)據(jù)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(yàn)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(jī)記錄3s的噴油以及用內(nèi)窺鏡觀察啟動噴油，然后把噴油器再裝回到發(fā)動機(jī)上，發(fā)動機(jī)運(yùn)行5～10min，熄火10～40min，再次啟動前如上面的操作執(zhí)行。

驗(yàn)證結(jié)論：用此方法一共做了154次驗(yàn)證，通過回放錄像觀察以及內(nèi)窺鏡觀察，沒有發(fā)現(xiàn)噴油過程中有氣阻。

1.2.2 排氣側(cè)空燃比情況的排查

通過對故障車輛采集的數(shù)據(jù)（約171個）進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)排氣歧管中的空燃比升高與啟動困難沒有必然聯(lián)系。排氣側(cè)空燃比升高的原因是排氣管中進(jìn)入了氧氣，進(jìn)入的途徑有兩個，其一，停機(jī)時進(jìn)氣門與排氣門有重合角，同時打開，造成進(jìn)氣側(cè)的氧氣與排氣管中廢氣對流，導(dǎo)致排氣側(cè)空燃比升高，進(jìn)氣歧管中氧氣含量減少，此情況會導(dǎo)致啟動困難；其二，高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下突然松油門并熄火，在降速過程中，標(biāo)定策略控制噴油停止，由于發(fā)動機(jī)仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，因此將沒有燃燒的氧氣吸到排氣管內(nèi)，造成排氣側(cè)空燃比暫時升高，當(dāng)轉(zhuǎn)速降下來后，恢復(fù)噴油，排氣側(cè)空燃比恢復(fù)到正常的1左右。

1.2.3 進(jìn)氣歧管中廢氣驗(yàn)證

驗(yàn)證方法：在故障車的進(jìn)氣歧管上安裝線氧傳感器，并且斷開與進(jìn)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(jìn)、排氣空燃比，每次啟動前再次采集進(jìn)氣、排氣的空燃比數(shù)值、啟動時間、過沖轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)。

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

1.2.4 進(jìn)氣歧管內(nèi)的廢氣來源分析

對熄火時，采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析，正常情況下鑰匙打到KEY OFF，轉(zhuǎn)速下降，進(jìn)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(wěn)定或非常緩慢下降；故障發(fā)生前，發(fā)動機(jī)熄火瞬間進(jìn)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(jìn)入緩慢下降階段，當(dāng)下降到3以下，就會出現(xiàn)啟動困難故障。

從數(shù)據(jù)上看，關(guān)閉鑰匙后，節(jié)氣門開度從4%下降到2%，歧管壓力由350kPa下降到310kPa，并持續(xù)了0.82s，從曲軸轉(zhuǎn)速下降開始至進(jìn)氣歧管壓力上升到大氣壓力用了3.2s，此時進(jìn)氣歧管會吸入各個方向的空氣，包括發(fā)動機(jī)燃燒后的廢氣，如果此時進(jìn)/排氣門有重合角，廢氣流速大于新鮮空氣從節(jié)氣門進(jìn)入的流速，進(jìn)氣歧管內(nèi)就會吸入大量廢氣，如果新鮮空氣從節(jié)氣門進(jìn)入進(jìn)氣歧管的流速大于廢氣進(jìn)入歧管的流速，進(jìn)氣歧管內(nèi)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(yàn)

將其他車輛怠速的廢氣接入故障車的空濾，并觀察進(jìn)氣的空燃比變化，當(dāng)空燃比降低到3以下時，停止廢氣接入，穩(wěn)定20分鐘，然后啟動車輛，同時采集啟動數(shù)據(jù)，進(jìn)一步證明了廢氣是導(dǎo)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(xiàn)了一次故障，這次起動機(jī)拖動時間為24s，檢查電瓶電壓正常，隨后用示波儀連接點(diǎn)火線路和噴油線路繼續(xù)測量，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)啟動困難現(xiàn)象時示波儀記錄的點(diǎn)火和噴油信號正常，說明此問題與噴油和點(diǎn)火電路方面的控制沒有關(guān)系。

2 結(jié)果與討論

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

通過用示波儀確認(rèn)出現(xiàn)啟動困難現(xiàn)象時的點(diǎn)火信號和噴油信號正常，此問題噴油和點(diǎn)火電路方面的控制沒有關(guān)系。

該車啟動困難的主要原因是進(jìn)氣歧管內(nèi)存有廢氣，導(dǎo)致啟動困難，廢氣濃度及容量與起動機(jī)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(yàn)證，證明產(chǎn)生廢氣的原因是發(fā)動機(jī)停機(jī)時，偶爾停在某個缸的進(jìn)/排氣門重合角上，導(dǎo)致燃燒后的廢氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管。

通過廢氣模擬試驗(yàn)進(jìn)一步證明廢氣是導(dǎo)致該車啟動困難的主要原因。

3 應(yīng)對措施

3.1 更改ECU的標(biāo)定數(shù)據(jù)

實(shí)現(xiàn)關(guān)閉鑰匙后，節(jié)氣門開度從2%更改為7.2%，更改熄火標(biāo)定的驗(yàn)證，原標(biāo)定數(shù)據(jù)：歧管壓力由330kPa開始上升到大氣壓力用了3.28s，更改標(biāo)定后，歧管壓力恢復(fù)到大氣壓力的時間為0.88s，較原標(biāo)定減少了2.4s，也就是說，新鮮空氣比原來標(biāo)定提早了2.4s灌入了進(jìn)氣歧管，減少了廢氣進(jìn)入的時間（或者說是容積）。

3.2 對策驗(yàn)證

驗(yàn)證方法：車輛行駛10min后，熄火放置10～40min，熄火放置期間采集進(jìn)、排氣空燃比，每次啟動前再次采集進(jìn)氣、排氣的空燃比數(shù)值、啟動時間、過沖轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)。

驗(yàn)證結(jié)論：通過54次啟動試驗(yàn)，故障沒有再現(xiàn)，對策有效。

3.3 總結(jié)

把啟動時的節(jié)氣門開度調(diào)整到80%，使更多的新鮮空氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，減少換氣時間，該標(biāo)定數(shù)據(jù)比原標(biāo)定在啟動時間上減少0.49s。結(jié)論是將火后節(jié)氣門開度更改至7.2%的方案已完成63次驗(yàn)證，無啟動困難現(xiàn)象。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張西振，韓梅主編.汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造與維修[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

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

[3] 陳煥江主編.汽車檢測與診斷[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2002.