六 發動機失火故障診斷分析

故障現象定義

故障現象主要表現為行駛中有明顯的聳車現象，用診斷儀檢查發動機控制單元，有單缸或多缸失火記錄。

單缸失火故障診斷分析流程

多缸失火故障診斷分析流程

專家小貼士

發動機監控失火是通過檢查曲軸位置傳感器的轉速波動來初步判斷處于做功和進氣行程的兩個缸單位時間內轉速偏低，之后再通過凸輪軸位置傳感器來精確判斷是哪一個缸處于做功行程，從而準確判斷。失火會使未燃燒的混合氣排到廢氣中，這種情況會使得發動機功率下降以及廢氣質量變差，但主要的危險在于這會使得催化轉化器過熱而損壞。如果因斷火而超過了EOBD的廢氣排放極限值，那么廢氣警告燈就會一直亮著；但是因斷火可能損壞催化轉化器且還沒有離開危險的負荷-轉速范圍的話，那么廢氣警告燈首先會閃爍，隨后相應氣缸的燃油供給馬上就被切斷了。

案例1 A6L-C6發動機EPC、排放燈和ESP燈點亮時聳車

車輛信息

車型：C6 2.4L 發動機型號：BDW 變速器型號：01J

行駛里程：160178km VIN：LFV4A24F98******* 故障頻率：偶發

故障分析

該車到站檢查時用VAS6150B檢查發動機控制單元里有故障碼“P0302發動機2缸失火偶發”。當時檢查發動機運轉平穩，無明顯故障現象，帶上診斷儀實車路試，在讀取發動機數據流01-08-15和16組時發現2缸偶爾有1～2次失火記錄。

根據單缸失火分析思路可能的原因有：①火花塞工作不良；②點火線圈工作不良；③噴油器堵塞或是工作不良；④氣缸壓力相關較大；⑤燃油品質不良。

診斷排除

本著由簡入繁的診斷思路，維修人員給客戶清洗了噴油器和節氣門體，并加注了燃油添加劑G17（大眾專用添加劑，可改善燃燒質量），讓客戶自行使用觀察。

客戶行駛3天后進站反映故障沒有排除。路試數據流顯示2缸仍有失火記錄，嘗試對調噴油器后故障依舊；嘗試和其他車對調一組火花塞，試車發現除了2缸還有1缸、3缸、4缸均有失火記錄。難道是對調的這組火花塞也有故障？重新更換一組新火花塞試車，故障又回到2缸失火，說明對調的火花塞確實工作不良。后來又替換了點火線圈仍然存在失火。

通過幾次路試發現故障出現時車速并不是很快，這與其他失火車輛一般是車速越高越容易出現故障有點不同，但一時也找不到什么理由來解釋。檢查氣缸壓力，各缸均在11bar左右，并無明顯的差異。

在沒找到故障原因之前，決定再親自和客戶溝通一下，具體了解一下故障發生時的現象和頻率。經和客戶溝通得知，故障容易在冷車起動時出現，有時起動后發動機抖動嚴重且儀表故障燈點亮，有時反復起動幾次就可以了，但有時得在故障工況下行駛一段距離后熄火再起動，故障才會消失。經過和客戶溝通發現我們之前一直用盡可能高的車速試車是錯誤的。

接好燃油壓力表后在第二天早上嘗試起動，發動機起動后果然抖動嚴重，而且儀表相關故障燈點亮。此時油壓為4bar，在正常范圍之內，發動機也沒有明顯異響。再次測量缸壓還是11bar左右，此時分析可能是2缸進氣門積炭太多導致冷車2缸混合氣過稀或是2缸氣門不密封，因為之前遇到過氣門燒蝕但測量缸壓沒有明顯的差異。拆下中央進氣歧管檢查，發現2缸進氣門是有積炭，但和其他缸積炭并無明顯差別；在用螺釘旋具挑2缸進氣門上積炭時，發現進氣門居然能轉動。正常氣門安裝到氣缸蓋上后，由于回位彈簧的作用力是不可能輕易轉動的。這時分析可能是氣門彈簧斷裂了，由于沒有取掉凸輪軸并不能清楚看到彈簧有無故障。拆掉正時鏈條取下凸輪軸后，發現果然是2缸進氣門其中的一個氣門彈簧斷裂（圖6-1）。更換損壞的氣門彈簧，經客戶使用一段時間后確認故障排除。

總結

該車在開始診斷時思路就有點問題，服務顧問根據客戶描述就形成了書面的維修項目清單。維修人員根據故障燈亮，用診斷儀檢查出是失火導致，按照以往維修經驗進行逐一排查，使故障排查走了不小彎路。從本故障可以看出，在做診斷前和客戶的親自溝通很重要，能給診斷提供不少有價值的線索。本故障雖然是氣門彈簧斷裂，但發動機并無明顯異響，而且故障一般發生在冷車，給排查工作帶來一些迷茫。

專家提示

氣門彈簧在冷車時有所收縮，導致2缸進氣門密封不良，進而產生抖動和失火現象。而熱車時彈簧會適當伸長一些，且在行駛過程中發動機轉速較高，此時氣門開啟時間較短，漏氣量減小，故障反而不明顯。該車氣門彈簧斷裂處靠近彈簧下端，彈簧的整體功能仍然存在，如彈簧從中間斷裂則故障就應該是持續且會有異響。

案例2 奧迪A6L-C6奇怪的失火故障

車輛信息

車型：C6 3.0T 發動機型號：CAJA 變速器型號：09L

VIN：LFV6A24F893****** 行駛里程：225896km 故障頻率：偶發多次

故障現象

客戶反映在行駛中急加速有時EPC燈亮，接著出現加速不良、發動機抖動的故障現象。熄火后重新起動發動機，可以恢復正常。

診斷分析

用診斷儀檢查01發動機控制單元里有故障碼“P0306氣缸6檢測到不發火靜態”和“P0300檢測到不發火靜態”，故障碼可以清除（圖6-2）。路試發現故障可以重現，根據初步檢查分析是單缸失火。

引起單缸失火的可能原因有火花塞損壞、點火線圈失效、噴油器失效、液壓挺柱失效、氣缸壓縮比不正常。

排除過程

該車上次保養時剛更換過火花塞，懷疑是新換的火花塞工作不良。拆下6缸火花塞檢查，沒有發現明顯問題，嘗試替換6缸火花塞后試車故障沒有出現。但客戶行駛不到300km再次反映故障出現，進站檢查又是6缸失火。為盡量一次解決問題，進一步做了全面檢查。檢查氣缸壓力，各缸壓差在1bar之內；嘗試對調點火線圈，故障仍可重現；對調第一列和第二列噴油器沒有效果；拆下氣門室蓋檢查液壓挺柱，未發現明顯故障（觀察角度不是非常理想）；檢查第二列三元催化器，沒有堵塞現象；再次更換6缸火花塞后故障短時又試不出來。難道是6缸點火線圈工作不正常、工作一段時間后將火花塞擊穿了？出于這種考慮，將6缸點火線圈也一起更換。經過跟蹤回訪，發現客戶仍然只能行駛300km左右故障就會再次出現。

經和客戶協商將車留在站內詳查，在和客戶溝通過程中又得到一個信息：該車每一個月就需要添加0.5L左右的防凍液。決定在發動機冷態下進行加壓測試，對冷卻系統加壓1.5bar。經過12h后檢查冷卻系統外圍沒有滲漏，拆下機械增壓器檢查，沒有發現進氣道有冷卻液痕跡。拆下所有火花塞，用內窺鏡檢查，發現6缸活塞頂部有反光現象且6缸火花塞有濕潮的現象。分析認為可能是缸墊“沖床”或是氣缸蓋有沙眼。拆解氣缸蓋發現6缸活塞發亮，有明顯進水現象，6缸氣缸墊處橡膠密封圈已全部消失（圖6-3和圖6-4）。更換第二列氣缸墊，一個月后回訪，確認故障排除。

總結

由于氣缸墊“沖床”導致失火的故障并不多見，而且該車客戶沒有反映冷卻液溫度高，只是在后期和客戶溝通中才發現冷卻液存在不正常缺失。由于防凍液進入燃燒室，造成火花塞損壞的例子確實不多。

案例3 奧迪A6L-C7奇怪的失火故障

車輛信息

車型：C7 2.5L 發動機型號：CLX 變速器型號：0AW

VIN：LFV5A24G2C3****** 行駛里程：68532km 故障頻率：一直

診斷分析

該車客戶進站報修發動機怠速時運轉不平穩，用診斷儀檢查相關控制單元無任何故障記錄。該車怠速時感覺各缸做功不均勻，發動機有規律地一下一下地抖動，和發動機缺缸故障非常相似。由于發動機控制單元沒有故障記憶，決定讀取各缸失火記錄。該車失火記錄在引導型功能里的數據塊無法實時捕捉到，只能通過“選擇自己的測試計劃-動力總成-有自診斷能力的控制單元-功能-燃燒斷火識別”進行實時檢測。測試結果如圖6-5所示，6缸有約28次失火記錄。

根據檢測初步分析是6缸存在單缸失火現象。現代汽車由于排放要求的提高，失火是一個很常見的故障。

診斷排除

為使故障更加直觀，決定進行路試。路試過程中發現該車在非怠速工況行駛穩定、無明顯的動力不足現象，說明故障主要在怠速工況。根據之前分析，嘗試對調了火花塞、點火線圈、噴油器，故障沒有改善；檢查氣缸壓力，各缸均在11bar左右，相差很小。按單缸失火原因分析，可能是液壓挺柱泄壓或是氣門不密封，決定先拆解凸輪軸檢查液壓挺柱。拆解第二列氣缸蓋凸輪軸后發現，6缸排氣側其中一個凸輪頂圓部分和其對應的液壓挺柱帶搖臂的滾輪產生了不正常的磨損（圖6-6）。

根據以往經驗，判斷是搖臂滾針軸承散落或卡滯導致失火，檢查該車故障搖臂轉動靈活無卡滯現象。分析是凸輪軸或搖臂滾輪出廠加工時可能存在瘕疵，導致它們在相互接觸時產生過大阻力，造成異常磨損。磨損后的排氣凸輪在怠速時存在廢氣排出偏少的情況，使6缸在怠速時燃燒條件變差，產生發動機抖動和失火。更換6缸排氣搖臂和第二列氣缸排氣凸輪軸后故障排除。

專家點評

該車裝配有雙可變配氣相位和進氣側可變氣門升程系統。在怠速時采用小凸輪，進氣較少，而且怠速時通過配氣相位調節減少廢氣再循環（也就是廢氣排出更徹底），提高怠速穩定性。而該車由于6缸一個搖臂滾輪和凸輪頂圓處磨損，導致排氣門打開時升程不足，使廢氣排出不徹底；由于6缸廢氣較多惡化了燃燒環境，使發動機產生抖動和失火。但怠速時單位時間內發動機失火沒有超過觸發故障警告燈的門檻值，所以故障燈并不點亮。而在中小負荷時由于進氣量加大，此時控制單元為降低氮氧化合物會控制排氣門晚開早閉合，使更多廢氣留在氣缸內，以降低燃燒室溫度，所以在中小負荷試車時反而感覺發動機是正常的，且故障燈也不點亮。

案例4 奧迪A6L-C6發動機怠速抖動且儀表排放燈常亮

車輛信息

車型：C6 2.8L前驅 發動機型號：CCE 變速器型號：01J

VIN：LFV5A24F293****** 行駛里程：191316km 故障頻率：一直

診斷分析

用診斷儀檢查01發動機控制單元里有故障碼“P0306：氣缸6檢測到不發火靜態”“P0278：氣缸6噴油量偏差偶發”和“P130A：氣缸壓縮比偶發”。根據檢查判斷該車是典型的單缸失火故障，根據單缸失火診斷思路，可能是6缸的噴油器、火花塞、點火線圈或是配氣系統的機械存在故障。

解決措施

維修人員首先根據維修經驗將6缸點火線圈和火花塞與其他缸分別對調，試車發現故障沒有好轉。接著維修人員檢查了各缸壓力均在13bar左右，用內窺鏡檢查三元催化器沒有堵塞，檢查進氣系統沒有發現漏氣的現象。維修人員根據以上檢查結果判斷是噴油器工作不良。因為該車裝配的發動機是缸內直接噴射FSI系統，拆裝調換噴油器比較費時，同時該噴油器拆下重新安裝時需要更換噴油器修理包（主要是噴油器各密封件），所以維修人員就直接給客戶訂購了全套噴油器。

但噴油器到貨裝車后，故障還是沒有排除。在這種情況下維修人員請求專家技術支持。專家接手該車后首先用診斷儀讀取故障碼，發現與維修人員所述一致；讀取故障碼發生時的環境條件，發現都是在怠速期間。

詢問維修人員得知，在怠速時就可以從數據流讀到6缸失火數據，進入發動機數據流16組發現6缸失火次數達246次，而其他各缸均為0。從初步檢查來看，該車屬于典型的單缸失火。而之前噴油器、火花塞、點火線圈均已替換過，氣缸壓力正常，進排氣無堵塞和漏氣現象，那么只有6缸進氣不足可能導致這個問題。結合以前的維修案例，當氣門彈簧斷時也是怠速時失火明顯；還有氣門燒蝕，當氣門燒蝕不是很嚴重時，單從氣缸壓力上看，有時相差不是很大；再就是液壓挺柱和氣門搖臂，該車氣門搖臂和凸輪軸接觸的部分是一個類似滾針軸承的滾輪，以前也碰到過由于滾輪中間的滾針磨損導致滾輪上下曠動、間隙過大，從而產生失火。氣門燒蝕一般是由燃油品質不良、在高速行駛時爆燃導致；在這種情況下其他各缸一定也會產生失火記錄，所以這個問題基本排除。現在剩下可能的原因有氣門彈簧和氣門搖臂，由于以上部件很難直觀看到，決定拆解氣缸第二列的凸輪軸檢查。拆檢凸輪軸后很明顯發現6缸進氣搖臂的其中一個中間滾輪曠動很大，經更換6缸兩個進氣搖臂后反復試車，確定故障排除。

專家點評

故障分析時應結合整車工作原理，再根據平時積累的經驗，按邏輯推理進行分類檢查。從以往失火維修經驗來看，由于點火系統和燃油品質不良導致的故障一般發生在大負荷或車速較高區域；三元催化器堵塞的一般會報同一列氣缸全部失火；而氣門彈簧和氣門搖臂故障在怠速時更明顯。

案例5 奧迪Q5在70km/h左右勻速行駛有聳車

車輛信息

車型：Q5 2.0 發動機型號：CAD 變速器型號：0B5

行駛里程：102610km VIN：LFV3B28R0A3****** 故障頻率：一直

診斷分析

現場試車發現在70km/h左右勻速行駛時，車輛有明顯的聳車現象。用診斷儀檢查發動機控制單元內沒有故障碼，讀取發動機控制單元不發火累計數據，如圖6-7所示。從數據流可以明顯看出氣缸1失火次數要高于其他缸。用診斷儀讀取增壓壓力規定值與實際值數據，如圖6-8所示，可以看出增壓壓力是正常的。這也就排除了進氣系統漏氣和進排氣系統堵塞的故障可能。嘗試替換所有噴油器和點火線圈，故障沒有改變，檢查氣缸壓力，除4缸是10bar外，其他缸都是9bar，說明故障不是由氣缸壓力差導致的。

在準備替換噴油器時拆下進氣歧管，發現進氣歧管內的進氣口和氣門背面有大量積炭（圖6-9）。嘗試清除所有積炭后，試車故障消除。

專家點評

由于積炭嚴重已影響到正常的進氣量，導致空燃比失調產生失火；而1缸積炭最為嚴重，所以1缸失火次數最多。在傳統思維里，只有進氣歧管噴射才會在氣門背面形成積炭，通過本案例我們可以清楚地看到，缸內直噴也能在氣門背面產生積炭，所以定期清理進氣道的積炭還是很有必要的。

案例6 奧迪A3經常性失火

車輛信息

車型：A3 1.4T 變速器型號：0AM 行駛里程：38569km

發動機型號：CDA VIN：WAUACC8P7CA******** 故障頻率：經常

診斷分析

用診斷儀檢查01發動機控制單元里有故障碼“P0303：氣缸3檢測到不發火偶發”和“P130A：氣缸壓縮比偶發”。根據單缸失火診斷思路，可能是6缸的噴油器、火花塞、點火線圈或是配氣系統的機械存在故障。

排查過程

檢查進、排氣系統正常，嘗試替換火花塞、點火線圈、噴油器、J623無效，更換汽油，故障也沒有排除。檢查氣缸壓力，如圖6-10所示，各缸壓力偏差在正常范圍之內。

嘗試替換了氣缸蓋總成，仍沒有解決問題。在這種情況下只能重新分析整理思路，該車2、3缸火花塞在失火后有明顯的機油和積炭。清除火花塞上積炭后發動機可以平穩運轉30min左右，此時拆下火花塞發現2、3缸上已經有機油和部分積炭；繼續運轉一段時間后當機油將火花塞電極短路后出現失火和缺缸現象。分析機油是由氣缸蓋（氣門、氣門導管或缸蓋裂紋）或是缸筒與活塞環之間竄油導致，替換氣缸蓋后故障沒有排除。拆解發動機發現2、3缸缸壁下部各有一個環形劃痕，尤其是3缸有長約10mm、寬約1mm的明顯凹痕，手感明顯（圖6-11）。

更換氣缸體后故障排除。分析認為是2、3缸缸壁損傷使缸壁與活塞環配合間隙增大，導致機油竄入燃燒室，最終火花塞電極由于機油形成短路導致發動機失火。

專家點評

此凹槽位于活塞第1和第2氣環之間，不拆下活塞無法發現故障點。活塞在上下運動過程中產生泵油作用，導致過多的機油經活塞環進入燃燒室，進而導致火花塞積炭。

案例7 一汽大眾速騰發動機抖動并伴有發動機警告燈點亮

車輛信息

車型：速騰 1.4T VIN：LFV2A21K6D4****** 發動機型號：CFB

變速器型號：DQ200 行駛里程：76352km 故障頻率：經常

診斷分析

用診斷儀檢查01發動機控制單元內有故障碼“P0300：檢測到不發火主動/靜態”和“P0302：檢測到2缸不發火主動/靜態”，如圖6-12所示。

根據診斷儀檢查結果，判斷屬于典型的單缸失火。按單缸失火診斷思路，首先對調了火花塞和點火線圈，之后路試發現故障隨火花塞轉移，判定是2缸火花塞工作不良。客戶使用一周后再次因失火進站檢查，診斷儀檢查結果仍和上次完全一致。

拆下2缸火花塞，發現火花塞發黑且上面附著有機油（圖6-13），根據檢查結果，初步判定是有機油過多地進入燃燒室。

機油進入燃燒室主要原因有氣門油封處不密封、活塞環處竄油和曲軸箱強制通風閥竄油導致機油經進氣道進入燃燒室。檢查進氣歧管內沒有機油存在，排除了曲軸箱強制通風閥（廢氣閥）竄氣的可能。進一步檢查發現在2缸氣門背面有大量的積炭，判斷是2缸氣門油封密封不良所導致。

排除與總結

更換所有氣門油封后故障排除。在檢查失火故障時，如火花塞電極處有機油油膜時一定要先排除產生機油的原因，再進行其他原因的檢查。