早燃是指在火花塞点火之前,炽热表面点燃混合汽的现 象。由于它提前点火而且热点表面比火花大,使燃烧速率 快,汽缸压力、温度增高,发动机工作粗暴,并且由于压缩 功增大,向缸壁传热增加,致使功率下降,火花塞、活塞等 零件过热。
早燃会诱发爆燃,爆燃又会让更多的炽热表面温度升高,促 使更剧烈的表面点火,两者互相促进,危害可能更大。
与爆燃不同,表面点火一般是在正常火焰烧到之前由炽 热物点燃混合汽所致,没有压力冲击波,敲缸声比较沉闷, 主要是由活塞、连杆、曲轴等运动部件受到冲击负荷产生振 动而造成。
因此,现代车辆的汽油发动机的点火提前角是根据发动机的 负荷、功率、混合汽浓度、温度等各项数据得出的最佳点火提前 角,如果点火提前角不正确,则容易导致发动机出现爆震或动力 严重下降。为了避免燃油品质不良或燃油标号过低、以及汽缸内 积炭过多导致的爆震情况的发生,发动机控制单元会根据爆震传 感器的信号来判断是否有爆震发生,从而起到保护发动机机械的 作用。
在一些特殊情况下,发动机控制单元也会根据发动机的工 作状况,做出对点火提前角的调整,以控制发动机保持在特殊情 况下的工作。比如,当出现发动机输出功率、扭矩超出发动机的 功率、扭矩需求时,控制单元除了对燃油喷射量进行调整外,还 会推迟点火时刻来降低扭矩的输出。有时候,这种调整是为了发 动机的扭矩输出更加平滑,如踩下离合器踏板时,为了离合器结 合时动力输出的平顺性,控制单元往往要做出减少喷油量、推迟 点火时刻的控制。但这种调整有时候受制于发动机电脑的控制逻 辑,有时候不一定非常的合理。
三、案例分析
下文以别克英朗清洗节气门后的特殊情况进行分析。
读取数据流,得到发动机转速接近1 000r/min时,进气量达 到8.96g/s,节气门开度达到16.3%,喷油时间为5.81ms,发 动机负荷为59.2%。出现发动机怠速转速高于正常怠速,加速迟 缓、动力不足的故障,如图8所示。
同时,该发动机在运转一段时间后,还伴随有排气歧管烧红 的故障现象。车主反映车辆以前没有发现异常,在近期进行了发 动机的保养作业后才出现。对于常规的保养作业如何会导致发动 机出现性能严重变差的故障这个问题,笔者初期也非常不解,如 果单独对前述的数据流进行分析,得到的结论可能是空气流量传 感器严重偏离特性,由于进气量信号过大,导致电脑控制的喷油 时间过长,导致混合汽过浓,致使发动机燃烧速率放缓,发动机 功率下降。
当按照这个思路进行排查时,结果发现,当拔下节气门前方的进气软管,人为将进气量控制在正常范围时,喷油器喷射时间 略有降低,发动机出现了抖动现象,此时的短期燃油修正值突然 上升,喷油器的喷射时间又恢复到了6ms左右,这样的结果,使 笔者非常的迷惑。
进一步对数据流中的短期燃油修正值及长期燃油修正值观 察,发现其值分别为-1%、-7%,说明怠速时,混合汽是处 于正常混合比范围内的,而人为漏气时,其值为正值,且上升 到25%的极限值,说明此时的氧传感器工作正常,更说明此时 的进气量信号也是实际的进气量。再次对数据流中的数据进行 检查,突然发现点火正时的数据为-16.8°这十分不可思议。点火正时居然延迟到了上止点之后。这在常规点火正时控制中 是不可能出现的,如果点火正时这样迟,发动机的功率会严重 下降。
由于清洗节气门后,没有对其进行匹配,所以导致进气量、 喷油量、点火正时严重偏离了正常范围。该发动机控制系统的 控制方式比较奇特。由于积炭导致的节气门开度过大,发动机电 脑记忆的初始节气门位置就会过大,在针对节气门进行清洗作业 后,如果没有进行节气门初始化的话,其节气门开度不会自动减 小,使通过节气门的进气量过大,相应的喷油量也会过大,导致 清洗后的短时间内发动机转速急剧增加,达到2 000r/min左右, 但由于此时的加速踏板位置信号处于全闭状态,电脑又不允许出 现转速过高的情况。
如果是常规发动机,此时会出现怠速燃油切断,导致发动 机转速上下严重波动。但该发动机控制系统没有这样来进行控 制,而是在不改变节气门开度的情况下,通过改变点火正时, 推迟点火提前角,使大量的混合汽在燃烧做功行程的末期进行 燃烧,这样虽然保证了混合汽的完全燃烧,也降低了发动机汽 缸内产生的驱动力,但带来的后果是过量的高温废气进入排气 歧管,使其烧红。