如何检测发动机失火？

众所周知，对于一台4缸发动机来说，在一个完整的工作循环中(即曲轴旋转两次)，会有四个气缸分别点火做功，所以曲轴的转速会有四次小幅波动。控制单元通过曲轴位置传感器监测发动机的转速波动，从而判断是否失火，进而可以借助凸轮轴位置信号识别哪个气缸失火。当失火率超过极限值时，发动机控制单元将记录故障代码并点亮故障灯。

发动机失火原因分析

发动机失火的原因可以归纳为两个方面：发动机电控系统故障和发动机机械部分故障，如图1所示。

图1 发动机失火的可能性分析

电控故障的可能性包括：传感器故障(信号缺失或信号不对中)、控制单元故障(控制信号错误或无信号输出)、执行器故障(喷油器、火花塞、点火线圈等)和连接线故障。

机械故障的可能性包括：气门关闭不严(气门间隙过大、积碳、气门杆弯曲等)、凸轮轴相位不对准、气缸活塞过度磨损等。

下面我们通过一个实际案例来分析一下排除发动机失火的具体维修过程：

不到2个月前购买的2016款雅阁2.0汽车的里程数仅为2367公里。反映车主在启动后怠速时有明显抖动。行驶10min分钟左右，发动机抖动严重，并伴有动力不足的现象。同时，仪表板上的发动机故障灯亮起。

维修人员试运行，确认用户描述的故障。根据以上分析，维修人员首先用本田的专用故障诊断仪HDS检查发动机电控系统，发现故障代码为“P0304——4气缸失火”(图2)。从数据流中可以看出，第4缸的失火计数在增加，其他缸工作正常(图3)。发动机的空燃比、节气门开度、EGR阀开度都在标准范围内(图4)。

图2 检测到单缸失火的故障代码

图3 气缸4的失火次数持续增加。

图4 检测到的数据流

接下来，维护人员检查每个执行器的工作状况。按照由简到繁的原则，调试前将4缸点火线圈与其他缸互换，故障依旧，可见故障与点火线圈无关。然后拆下所有点火线圈和火花塞进行检查，检查火花塞电极间隙为1mm，外观无异常。进行跳火试验，确认4缸火花强度与其他缸无明显差异，点火顺序为1-3-4-2，则判定点火控制和执行正常。确认点火正常后检查喷油，测量4缸喷油器插头的信号电压和电源电压，分别为4.92V和12.51V(图5)。喷油器线圈电阻为12.4，均在标准范围内。拆下所有喷油器检查喷射效果，确认喷射范围均匀，雾化效果良好，无堵塞、滴漏现象。

图5 检查四缸喷油器的信号电压。

通过以上检查，判断发动机电控系统正常。接下来，检查机械部分。或者气缸盖和气缸体密封不良，活塞过度磨损，连杆弯曲导致气缸压力降低，都会导致发动机起火。

首先，检查气缸压力。1 ~ 4缸的缸压分别为1.18MPa、1.21MPa、1.19MPa、1.10MPa。可以看出，4缸的压力低于其他三缸，压差接近10%。因此，可以判断4缸的活塞环或气门有泄漏。

为了进一步验证是气缸体还是气缸盖，从火花塞孔向4缸注入约30mL机油，然后再次测量气缸压力。测得的结果和之前差不多，所以故障部位可以锁定在气缸盖上。

发动机运转过程中未发现泄漏声，发动机表面无明显油污。因为是新车，气缸垫老化的可能性低，而且在气门部分，首先检查气门间隙。拆下气门室盖，顺时针转动曲轴，观察每个气门的打开和关闭。未发现异常。继续旋转曲轴，使凸轮轴链轮上的4号标记向上对齐，并且链轮上的凹槽与气缸盖的顶部边缘对齐(图6)。此时，第四缸的所有四个气门都关闭，因此可以检查气门间隙。

图6 调整凸轮轴，使气缸4的气门完全关闭。

经检查，4缸两个进气门和两个排气门的间隙分别为0.19mm和0.24mm，均符合要求，与其他气缸相比无明显差异。因此排除了气门间隙异常导致气门关闭不严的可能性。

最后，在征得用户同意的情况下，维修人员将拆卸缸盖总成，重点检查4缸气门的密封性。保持4号气缸的所有阀门关闭，然后将少量水倒入其燃烧室(图7)。约3分钟后，发现水量减少并出现气泡，水从气缸盖排气口流出(图8)，但进气口依然干燥。另