关于点燃汽油发动机的讨论.docVIP

汽油发动机失火探讨 [摘要] 阐述了汽油机失火的概念．介绍了失火的危害，分析了汽油机失火的原因，并分别介绍了汽油机失火检测的方法，即缸内压力法、点火电压波形法、曲轴转速波形法、OX传感器(氧传感器)法、单缸断火法及离子检测法等。 关健词：汽油机　失火　检测 失火足汽油机最常见的一种故障。随着电子控制汽油喷射系统、三元催化转换器及其它电子装置应用的日趋广泛和汽车保有量的快速增加，失火造成的危害越来越严重。本文拟对失火的定义进行探讨，对失火的危害、原因及有关失火的检测方法进行分析。 1 失火的定义 虽然国外对失火的研究开展较早，也取得许多进展，但对失火循环的定义还不完全一致。据有关资料记摘，有人将发动机的工作循环分为3类：慢燃烧循环，IMEP为平均值的85％～46％；部分燃烧循环，IMEP小于平均值的46％；失火循环，IMEP0、还有人将发动机的工作循环分为另外3类：正常工作循环，1MEP正常；IMEP波动很大的循环；完全失火循环，IMEP≤0。 美国大气资源局的有关规定中指出，失火是指由于火花塞缺火、燃油不足、气缸密封不良或其它原因造成的气缸内的燃烧不充分。 因此，失火可以定义为：在发动机工作过程中，由于各种原因造成的混合气在气缸内不能正常燃烧的现象、根据不正常燃烧的程度，失火分为部分失火和完全失火。部分失火是指混合气在气缸内燃烧不完全，造成IMEP达不到正常值的现象；完全失火是指混合气在气缸内燃烧不足或基本没有燃烧，造成1MEP≤0的现象。根据工作过程中出现的频率，失火义可以分为连续失火和单次失火。连续失火是指在发动机工作过程中，失火气缸连续发生失火的现象。单次失火是指在发动机工作过程中，失火气缸有时正常工作、有时失火的现象。为了反映部分失火和单次失火的失火严重程度，引入一个概念——失火率。失火率是指部分失火造成的IMEP的下降值与正常值的百分比或单次失火中失火循环占总循环的百分比。 2 失火的危害 失火不但降低了汽车发动机的动力性、经济性，而且加速了催化转换器的失效，使排放污染加剧。 2．1 失火加速排气净化催化剂失效 为了反映失火对催化剂的危害程度，引入“催化剂的许可温度”的概念。催化剂的许可温度是指维持催化剂正常工作所允许的最高排气温度。超过这个温度，就会加速催化剂老化。发动机在高速、大负荷工作时，排气温度在950℃左右，因此，确定催化剂的许可温度为1000℃[2]。在一排量为3L的六缸机上试验发现，失火率分别为25％、20％、15％、10％和5％条件下，排气温度上升到1000℃时，相应的负荷(进气管压力)与转速的关系如图１所示。由图1可见，失火率越高，排气温度越容易达到许可温度，对催化剂的危害越严重。当失火率为5％，转速在6000 r/min以上、大负荷(进气管压力较高)时，排气温度才达到许可温度；当失火率为25％时，即使负荷很小(进气管压力为20kPa)，只要转速超过5000 r/min，排气温度就会达到许可温度。从图1还可以看出，失火率一定时，排气温度还与发动机的工况有关，随着负荷的增大，排气温度达到许可温度的最低转速下降很快，即负荷越大，排气温度越容易达到许可温度，对催化剂的危害越严重。另外，发动机负荷一定时，转速越高，排气温度越容易达到许可温度，如进气管压力40kPa、转速2500r／min时，失火率大于25％，排气温度才会达到许可温度；转速5000r/min时，失火率达到20％，排气温度就能达到许可温度。总之，失火率越高，对催化剂的危害越严重；并且这种危害与发动机的工况有关，发动机转速越高，负荷越大，失火对催化剂的危害也越严重。 图1 转速与负荷（进气管压力）的关系曲线 图2 排放物浓度百分比与失火率的关系曲线 图1 转速与负荷（进气管压力）的关系曲线 图2 排放物浓度百分比与失火率的关系曲线 失火对排放的影响主要表现为使HC化合物的排放浓度增大。正常情况下，失火使废气中的氧气浓度增大，导致氧传感器周期性地输出“混合气过稀”的信号，造成混合气过浓。氧传感器的类型不同，混合气变浓的程度不同，相应的CO排放量有不同程度的增加，NOx排放量有不同程度的下降。在一排量为2.81的六缸机上试验发现，各种排放物浓度与失火率的关系曲线如图2所示，图2中纵坐标为各种排放物浓度与美国1994年排放标准(HC0.15g/km，C02.11g/km，NOx0.25g/km)百分比。由图2可见，随着失火率的增加，HC浓度迅速增加，失火率为2.2％时，HC浓度约为失火前的2倍，超出标准约50％。 另外，通过研究点火不良造成的失火对废气排放量的影响发现，点火不良导致的失火对HC排放影响非常严重。当失火率在4％～5％之间时，HC排放量达到