一种新型发动机失火检测方法的探讨

摘要：发动机是机械设备、车辆运行的核心动力来源，如果其在实际应用的过程中出现了失火问题，不但会为我们设备的使用造成安全隐患，同时也会在失火的过程中排放出大量的有害气体。对此，就需要我们能够做好发动机准确、及时的失火检测以及故障处理工作。在本文中，将就一种新型发动机失火检测方法进行一定的分析与探讨。

关键词：发动机 失火检测方法 探讨

1 概述

发动机失火是发动机实际应用过程中经常会出现的一类问题，失火现象的出现，不仅会对发动机的正常运行产生较大的影响，其在失火过程中所排出的有害气体也会对环境以及催化剂等造成很大的危害。对此，就需要我们能够通过准确的失火检测以及及时、有效的故障处理减少发动机因失火情况所出现的有害气体排放，并在此过程中提升发动机的使用价值。对于目前来说，我们对发动机失火情况进行检测主要是使用曲轴转速波动法进行，但是对于这种方式来说，如果路面情况不佳，就很容易因为判断的不准确而出现误判的情况，且这种检测方式对于信号的处理也具有一个较为复杂的过程，往往涉及到很多的信号控制理论，在实用性方面也不具有很好的效果。对此，我们就需要在这种方法的基础上开发出更为直观、易用的新型失火检测方法。

2 离子电流法

2.1 概述 离子电流法是我国目前新研究开发出的一种发动机检测方式，其通过发动机火花塞为传感器，通过外加偏置电压的方式在火花塞点火时发动机缸内可燃混合气在燃烧过程中生成的离子和自由电子在偏置电压的作用下离子和自由电子发生平移，在这种情况下，火花塞的正负极间会形成一个持续的离子电流，以此帮助我们对发动机所具有的运行参数进行良好的检测，并在此基础上达成对发动机实时监控的目的。

2.2 原理 在发动机工作时，点火线圈会将点火所具有的能量传入到火花塞之中，使缸内所具有的可燃混合气出现燃烧的情况，并引起燃油同氧气之间的燃烧化学反应。而在这个反应的过程中，在生成离子的同时也会产生数量较多的电子，这部分自由电子和离子则能够在燃烧区中随着火焰燃烧过程的变化而随之发生数量上的变化。

3 失火检测

3.1 正常燃烧的离子电流波形 在试验过程中，我们测得在正常燃烧中发动机中的离子电流波形如图1所示：

由图1可知，信号在燃烧的开始阶段出现了一个较为明显的负向脉冲情况，而这种情况的出现则代表着火花塞跳火将发动机缸中的可燃混合气进行了点燃，且这个值通常情况下会被控制在-15V至0V之间。而在距离点火一定时间之后，在缸内的信号中也会出现了一个较为明显的正向峰值，该值则代表了火焰在缸中全部的燃烧过程，且所具有的幅值大于20V。

3.2 失火情况下的离子电流波形 对于发动机来说，其出现失火的原因有很多种，比如点火能力降低、缸内混合气过稀、点火系统火花塞积碳、漏气难以建立压力等。而在我们本次试验中，则以火花塞积碳、调整火花塞间隙以及切断高压线等方式引起发动机的失火。

3.2.1 增大火花塞间隙。火花塞所具有的间隙情况同火花塞的点火性能具有着较为密切的联系，将直接对发动机所具有的排放情况以及综合性能产生影响。当火花塞间隙增加时，火核形成的位置将离开壁面，并以此避开壁面附近残余废气可能产生的影响。而在火核形成的过程中，电极将从火核中吸收能量。如果这部分热量吸收过大，则火核可能不能形成，而这也被称之为电极的“消焰”作用。同时，当间隙增大时，消焰作用也会因此而减弱。根据此种情况，则可以使我们了解到火花更适合于点燃较为稀薄的混合器。在火花塞方面，我们使用较多的是间隙为0.5至0.8mm的火花塞，而当间隙超过1.1mm时我们则称之为宽间隙火花塞。如果我们使用间隙更宽的、间隙为1.5至2mm间的火花塞，其所具有的击穿电压则会更高。

在本次试验中，我们将发动机正常工作间隙控制在0.6mm，并在逐步将间隙增大到1.4mm时出现了失火的现象，并在间隙继续增大到1.5、1.6mm之后则出现了更为明显的失火现象。在该种方式下所获得的发动机波形如图2所示：

3.2.2 火花塞积碳。在发动机运行的过程中，火花塞积碳也是经常出现的一种故障类型。一般来说，如果火花塞积碳情况不是非常严重，其对于发动机所能够造成的影响也不会很大。但是随着发动机使用时间的增加、积碳逐渐的增多，则将会对发动机的正常工作产生较大的影响：当积碳数量增多时，由于碳所具有的导电性，火花塞电极同侧电极之间所具有的积碳就会引起火花塞能量严重分流或者火花塞高压短路情况，并以此导致出现了发动机火花微弱以及火花塞能量下降的情况，进而最终导致发动机出现失火。而在本实验中，我们以汽油喷灯在火花塞中烧制出厚度各不相同的积碳，并测得离子电流信号如图3所示。

3.2.3 切断高压线供电。当我们拔掉高压线、切断向火花塞传送电流时，就会使火花塞两极间不能够被击穿。这种方式可以说是在实验室中较为直接的一种引起发动机失火方法，但是对于这种方式来说，在操作过程中也具有着一定的风险，需要我们谨慎操作以保障操作的安全性。通过这种方式所采集的失火图形如图4所示：

3.3 失火同正常燃烧离子电流信号所存在的差别 从上述我们测得的图形中，可以帮助我们以较为直观的方式对发动机正常燃烧同失火情况下所具有信号的特点与区别进行观察。其中，我们可以看到，掉电情况同火花塞间隙增大情况所具有的波形情况较为类似，因为对于这两种方式的失火情况来说都是由于不能够完全击穿火花塞间隙所造成的，在本质上属于同一个类别。而对于火花塞积碳增加的情况来说，虽然其能够击穿点火，但是由于进行点火的能量依然较弱，则会出现缸内燃烧的正向峰值低于正常燃烧时峰值的情况，而通过该值也可以帮助我们对发动机的失火情况进行判断。

可以说，经过上述的分析可以使我们认识到：失火是发动机实际运行过程中所出现的一种非正常燃烧现象，对于发动机的排放以及综合性能会产生一定的影响。而通过火花塞传感器的应用，则能够以较为简单、低廉以及直观的方式对失火信号进行检测。而当火花塞间隙过大、火花塞积碳和断电情况出现时，也会使发动机出现失火现象，且此时其所具有的电流波形同发动机正常燃烧的波形则具有着很大的区别，根据这种特征，也可以使我们根据其幅值的变化对发动机的失火现象进行检测。

4 结束语

在上文中，我们对一种新型发动机失火检测方法进行了一定的研究与探讨，而在我们后续检测工作开展的过程中，也可以利用本研究所获得成果，从而以更为简单、易行的方式做好发动机失火检测工作。

参考文献：

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作者简介：

乔秀春（1965-），男，山东淄博人，大学本科，高级讲师，研究方向：机械液压技术、汽车检测与维修技术等。