火花塞损坏故障排查及改进

张鹏飞，孙乐乐，刘 毅，王晓光

（一汽轿车股份有限公司产品部，吉林 长春 130012）

火花塞损坏故障排查及改进

张鹏飞，孙乐乐，刘 毅，王晓光

（一汽轿车股份有限公司产品部，吉林 长春 130012）

通过使用故障诊断的基本方法，分析动力总成搭铁线束折断与火花塞损坏及发动机损坏之间的关联关系，采用故障复现的方式再现了故障问题，并制定了详细的改进措施，经过验证效果良好。

火花塞；搭铁；爆震

1 故障现象描述

车辆在进行高速环路耐久试验过程中，某次试验开始约10 min后，出现发动机抖动随后熄火。滑行到安全区间后，发动机无法重新起动，检查车辆发现蓄电池负极与发动机搭铁连接线折断，如图1所示。更换新搭铁线后，发动机仍然无法正常运转，伴有失火发生，检查点火电路，均无故障。拆卸火花塞后发现火花塞电极熔融，如图2所示。

图1 动力总成搭铁线折断

图2 火花塞熔融照片

2 故障现象复现

为了搞清楚这两个故障是否有必然联系，笔者使用全新车辆并更换新火花塞，将动力总成搭铁线束改制成为可以手动断开的特殊线束。

在汽车转毂试验台上模拟高速环路试验工况，并在高速行驶过程中模拟蓄电池搭铁线与动力总成搭铁线突然断开的故障。

开始模拟故障时，稳态运行约30 s后，驾驶员能够听到来自发动机的明显爆震声，并且伴有车速下降等现象，维持该工况1 min后停止试验并检查发动机。

拆除火花塞检查，发现3、4缸火花塞出现断裂，如图3所示。使用内窥镜对缸内情况进行检查，发现缸内有明显的爆震麻点，如图4所示。同时用缸压表测量缸内压力，发现3、4缸缸压值明显偏低。

图3 故障复现后的故障火花塞

图4 内窥镜检查缸内照片

3 原因分析

图5为点火线圈控制电路及原车搭铁点的电气原理简图。下面详细分析该故障的产生机理。

图5 电气原理简图

1）动力总成搭铁线束端子在外力情况下折断（图1），实物观察明显可以看出该端子表面有裂纹，详见图5中开路①。

2）ECU供电电压为蓄电池电压②（实车测量约12 V）；点火线圈充电电压为发电机电压③（实车测量约15 V）。

3）ECU检测的电源电压由原电压（实车测量约13.5 V）下降至开路故障后蓄电池电压②，由于ECU有电压补偿功能，为了补偿电源电压下降导致的点火能量下降，ECU增大点火线圈充电时间，使得点火能量增大。点火线圈充电时间和充电电流的关系（供电电压为14 V ，环境温度为23 ℃）如图6所示。点火线圈充电时间和放电电压的关系（供电电压为14 V ，环境温度为23 ℃）如图7所示。可知充电时间增加后放电电压明显提高。

图6 点火线圈充电时间和充电电流的关系

图7 点火线圈充电时间和放电电压的关系

4）实际上点火线圈两端电压为发电机电压③（实车测量约15 V），ECU控制点火能量增大，点火线圈两端电压升高，点火能量增大较多，混合气燃烧速度加快，易产生爆震甚至诱发超级爆震。

5）由于爆震和超级爆震导致火花塞电极断裂，并且在活塞顶端和缸壁上出现麻点，同时伴有缸压下降，且在1 min内将发动机损坏，必然诱发了超级爆震。

4 改进措施

为了防止由于搭铁点折断导致的发动机爆震故障，采取如下3个措施。

1）加强装配工艺管理，避免装车过程中出现挤压使端子变形。

2）加强端子机械结构强度，提高端子耐久性。

3）增加动力总成冗余搭铁点，避免由于单个搭铁点损坏后导致发动机损坏。

5 总结

由于直喷增压汽油机在节能技术方面的优势，在汽车行业已被广泛使用。超级爆震是直喷增压汽油机相对非直喷发动机的一个重要特征。

通常大部分读者都知道如何通过设计的方式避免超级爆震，为了避免由于点火系统出现异常导致的超级爆震现象，建议最好采用冗余搭铁的方式避免出现类似故障。

（编辑 心 翔）

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《汽车电器》杂志社

Maintenance and Improvement on Spark Plug

ZHANG Peng-fei，SUN Le-le，LIU Yi，WANG Xiao-guang
(Products Development Department，FAW Co.，Ltd.，Changchun 130012，China)

Through basic fault diagnosis methods，this article analyses the relationship between powertrain grounding harness break off and spark plug damages，and reproduces the problem. Then a detailed improvement scheme is proposed，and verified to be effective.

spark plug； grounding； knock

U463.643

A

1003-8639（2017）03-0047-02

2016-06-27

张鹏飞（1983-），男，工程师，主要从事发动机电控系统开发和标定工作。