六 发动机失火故障诊断分析

故障现象定义

故障现象主要表现为行驶中有明显的耸车现象，用诊断仪检查发动机控制单元，有单缸或多缸失火记录。

单缸失火故障诊断分析流程

多缸失火故障诊断分析流程

专家小贴士

发动机监控失火是通过检查曲轴位置传感器的转速波动来初步判断处于做功和进气行程的两个缸单位时间内转速偏低，之后再通过凸轮轴位置传感器来精确判断是哪一个缸处于做功行程，从而准确判断。失火会使未燃烧的混合气排到废气中，这种情况会使得发动机功率下降以及废气质量变差，但主要的危险在于这会使得催化转化器过热而损坏。如果因断火而超过了EOBD的废气排放极限值，那么废气警告灯就会一直亮着；但是因断火可能损坏催化转化器且还没有离开危险的负荷-转速范围的话，那么废气警告灯首先会闪烁，随后相应气缸的燃油供给马上就被切断了。

案例1 A6L-C6发动机EPC、排放灯和ESP灯点亮时耸车

车辆信息

车型：C6 2.4L 发动机型号：BDW 变速器型号：01J

行驶里程：160178km VIN：LFV4A24F98******* 故障频率：偶发

故障分析

该车到站检查时用VAS6150B检查发动机控制单元里有故障码“P0302发动机2缸失火偶发”。当时检查发动机运转平稳，无明显故障现象，带上诊断仪实车路试，在读取发动机数据流01-08-15和16组时发现2缸偶尔有1～2次失火记录。

根据单缸失火分析思路可能的原因有：①火花塞工作不良；②点火线圈工作不良；③喷油器堵塞或是工作不良；④气缸压力相关较大；⑤燃油品质不良。

诊断排除

本着由简入繁的诊断思路，维修人员给客户清洗了喷油器和节气门体，并加注了燃油添加剂G17（大众专用添加剂，可改善燃烧质量），让客户自行使用观察。

客户行驶3天后进站反映故障没有排除。路试数据流显示2缸仍有失火记录，尝试对调喷油器后故障依旧；尝试和其他车对调一组火花塞，试车发现除了2缸还有1缸、3缸、4缸均有失火记录。难道是对调的这组火花塞也有故障？重新更换一组新火花塞试车，故障又回到2缸失火，说明对调的火花塞确实工作不良。后来又替换了点火线圈仍然存在失火。

通过几次路试发现故障出现时车速并不是很快，这与其他失火车辆一般是车速越高越容易出现故障有点不同，但一时也找不到什么理由来解释。检查气缸压力，各缸均在11bar左右，并无明显的差异。

在没找到故障原因之前，决定再亲自和客户沟通一下，具体了解一下故障发生时的现象和频率。经和客户沟通得知，故障容易在冷车起动时出现，有时起动后发动机抖动严重且仪表故障灯点亮，有时反复起动几次就可以了，但有时得在故障工况下行驶一段距离后熄火再起动，故障才会消失。经过和客户沟通发现我们之前一直用尽可能高的车速试车是错误的。

接好燃油压力表后在第二天早上尝试起动，发动机起动后果然抖动严重，而且仪表相关故障灯点亮。此时油压为4bar，在正常范围之内，发动机也没有明显异响。再次测量缸压还是11bar左右，此时分析可能是2缸进气门积炭太多导致冷车2缸混合气过稀或是2缸气门不密封，因为之前遇到过气门烧蚀但测量缸压没有明显的差异。拆下中央进气歧管检查，发现2缸进气门是有积炭，但和其他缸积炭并无明显差别；在用螺钉旋具挑2缸进气门上积炭时，发现进气门居然能转动。正常气门安装到气缸盖上后，由于回位弹簧的作用力是不可能轻易转动的。这时分析可能是气门弹簧断裂了，由于没有取掉凸轮轴并不能清楚看到弹簧有无故障。拆掉正时链条取下凸轮轴后，发现果然是2缸进气门其中的一个气门弹簧断裂（图6-1）。更换损坏的气门弹簧，经客户使用一段时间后确认故障排除。

总结

该车在开始诊断时思路就有点问题，服务顾问根据客户描述就形成了书面的维修项目清单。维修人员根据故障灯亮，用诊断仪检查出是失火导致，按照以往维修经验进行逐一排查，使故障排查走了不小弯路。从本故障可以看出，在做诊断前和客户的亲自沟通很重要，能给诊断提供不少有价值的线索。本故障虽然是气门弹簧断裂，但发动机并无明显异响，而且故障一般发生在冷车，给排查工作带来一些迷茫。

专家提示

气门弹簧在冷车时有所收缩，导致2缸进气门密封不良，进而产生抖动和失火现象。而热车时弹簧会适当伸长一些，且在行驶过程中发动机转速较高，此时气门开启时间较短，漏气量减小，故障反而不明显。该车气门弹簧断裂处靠近弹簧下端，弹簧的整体功能仍然存在，如弹簧从中间断裂则故障就应该是持续且会有异响。

案例2 奥迪A6L-C6奇怪的失火故障

车辆信息

车型：C6 3.0T 发动机型号：CAJA 变速器型号：09L

VIN：LFV6A24F893****** 行驶里程：225896km 故障频率：偶发多次

故障现象

客户反映在行驶中急加速有时EPC灯亮，接着出现加速不良、发动机抖动的故障现象。熄火后重新起动发动机，可以恢复正常。

诊断分析

用诊断仪检查01发动机控制单元里有故障码“P0306气缸6检测到不发火静态”和“P0300检测到不发火静态”，故障码可以清除（图6-2）。路试发现故障可以重现，根据初步检查分析是单缸失火。

引起单缸失火的可能原因有火花塞损坏、点火线圈失效、喷油器失效、液压挺柱失效、气缸压缩比不正常。

排除过程

该车上次保养时刚更换过火花塞，怀疑是新换的火花塞工作不良。拆下6缸火花塞检查，没有发现明显问题，尝试替换6缸火花塞后试车故障没有出现。但客户行驶不到300km再次反映故障出现，进站检查又是6缸失火。为尽量一次解决问题，进一步做了全面检查。检查气缸压力，各缸压差在1bar之内；尝试对调点火线圈，故障仍可重现；对调第一列和第二列喷油器没有效果；拆下气门室盖检查液压挺柱，未发现明显故障（观察角度不是非常理想）；检查第二列三元催化器，没有堵塞现象；再次更换6缸火花塞后故障短时又试不出来。难道是6缸点火线圈工作不正常、工作一段时间后将火花塞击穿了？出于这种考虑，将6缸点火线圈也一起更换。经过跟踪回访，发现客户仍然只能行驶300km左右故障就会再次出现。

经和客户协商将车留在站内详查，在和客户沟通过程中又得到一个信息：该车每一个月就需要添加0.5L左右的防冻液。决定在发动机冷态下进行加压测试，对冷却系统加压1.5bar。经过12h后检查冷却系统外围没有渗漏，拆下机械增压器检查，没有发现进气道有冷却液痕迹。拆下所有火花塞，用内窥镜检查，发现6缸活塞顶部有反光现象且6缸火花塞有湿潮的现象。分析认为可能是缸垫“冲床”或是气缸盖有沙眼。拆解气缸盖发现6缸活塞发亮，有明显进水现象，6缸气缸垫处橡胶密封圈已全部消失（图6-3和图6-4）。更换第二列气缸垫，一个月后回访，确认故障排除。

总结

由于气缸垫“冲床”导致失火的故障并不多见，而且该车客户没有反映冷却液温度高，只是在后期和客户沟通中才发现冷却液存在不正常缺失。由于防冻液进入燃烧室，造成火花塞损坏的例子确实不多。

案例3 奥迪A6L-C7奇怪的失火故障

车辆信息

车型：C7 2.5L 发动机型号：CLX 变速器型号：0AW

VIN：LFV5A24G2C3****** 行驶里程：68532km 故障频率：一直

诊断分析

该车客户进站报修发动机怠速时运转不平稳，用诊断仪检查相关控制单元无任何故障记录。该车怠速时感觉各缸做功不均匀，发动机有规律地一下一下地抖动，和发动机缺缸故障非常相似。由于发动机控制单元没有故障记忆，决定读取各缸失火记录。该车失火记录在引导型功能里的数据块无法实时捕捉到，只能通过“选择自己的测试计划-动力总成-有自诊断能力的控制单元-功能-燃烧断火识别”进行实时检测。测试结果如图6-5所示，6缸有约28次失火记录。

根据检测初步分析是6缸存在单缸失火现象。现代汽车由于排放要求的提高，失火是一个很常见的故障。

诊断排除

为使故障更加直观，决定进行路试。路试过程中发现该车在非怠速工况行驶稳定、无明显的动力不足现象，说明故障主要在怠速工况。根据之前分析，尝试对调了火花塞、点火线圈、喷油器，故障没有改善；检查气缸压力，各缸均在11bar左右，相差很小。按单缸失火原因分析，可能是液压挺柱泄压或是气门不密封，决定先拆解凸轮轴检查液压挺柱。拆解第二列气缸盖凸轮轴后发现，6缸排气侧其中一个凸轮顶圆部分和其对应的液压挺柱带摇臂的滚轮产生了不正常的磨损（图6-6）。

根据以往经验，判断是摇臂滚针轴承散落或卡滞导致失火，检查该车故障摇臂转动灵活无卡滞现象。分析是凸轮轴或摇臂滚轮出厂加工时可能存在瘕疵，导致它们在相互接触时产生过大阻力，造成异常磨损。磨损后的排气凸轮在怠速时存在废气排出偏少的情况，使6缸在怠速时燃烧条件变差，产生发动机抖动和失火。更换6缸排气摇臂和第二列气缸排气凸轮轴后故障排除。

专家点评

该车装配有双可变配气相位和进气侧可变气门升程系统。在怠速时采用小凸轮，进气较少，而且怠速时通过配气相位调节减少废气再循环（也就是废气排出更彻底），提高怠速稳定性。而该车由于6缸一个摇臂滚轮和凸轮顶圆处磨损，导致排气门打开时升程不足，使废气排出不彻底；由于6缸废气较多恶化了燃烧环境，使发动机产生抖动和失火。但怠速时单位时间内发动机失火没有超过触发故障警告灯的门槛值，所以故障灯并不点亮。而在中小负荷时由于进气量加大，此时控制单元为降低氮氧化合物会控制排气门晚开早闭合，使更多废气留在气缸内，以降低燃烧室温度，所以在中小负荷试车时反而感觉发动机是正常的，且故障灯也不点亮。

案例4 奥迪A6L-C6发动机怠速抖动且仪表排放灯常亮

车辆信息

车型：C6 2.8L前驱 发动机型号：CCE 变速器型号：01J

VIN：LFV5A24F293****** 行驶里程：191316km 故障频率：一直

诊断分析

用诊断仪检查01发动机控制单元里有故障码“P0306：气缸6检测到不发火静态”“P0278：气缸6喷油量偏差偶发”和“P130A：气缸压缩比偶发”。根据检查判断该车是典型的单缸失火故障，根据单缸失火诊断思路，可能是6缸的喷油器、火花塞、点火线圈或是配气系统的机械存在故障。

解决措施

维修人员首先根据维修经验将6缸点火线圈和火花塞与其他缸分别对调，试车发现故障没有好转。接着维修人员检查了各缸压力均在13bar左右，用内窥镜检查三元催化器没有堵塞，检查进气系统没有发现漏气的现象。维修人员根据以上检查结果判断是喷油器工作不良。因为该车装配的发动机是缸内直接喷射FSI系统，拆装调换喷油器比较费时，同时该喷油器拆下重新安装时需要更换喷油器修理包（主要是喷油器各密封件），所以维修人员就直接给客户订购了全套喷油器。

但喷油器到货装车后，故障还是没有排除。在这种情况下维修人员请求专家技术支持。专家接手该车后首先用诊断仪读取故障码，发现与维修人员所述一致；读取故障码发生时的环境条件，发现都是在怠速期间。

询问维修人员得知，在怠速时就可以从数据流读到6缸失火数据，进入发动机数据流16组发现6缸失火次数达246次，而其他各缸均为0。从初步检查来看，该车属于典型的单缸失火。而之前喷油器、火花塞、点火线圈均已替换过，气缸压力正常，进排气无堵塞和漏气现象，那么只有6缸进气不足可能导致这个问题。结合以前的维修案例，当气门弹簧断时也是怠速时失火明显；还有气门烧蚀，当气门烧蚀不是很严重时，单从气缸压力上看，有时相差不是很大；再就是液压挺柱和气门摇臂，该车气门摇臂和凸轮轴接触的部分是一个类似滚针轴承的滚轮，以前也碰到过由于滚轮中间的滚针磨损导致滚轮上下旷动、间隙过大，从而产生失火。气门烧蚀一般是由燃油品质不良、在高速行驶时爆燃导致；在这种情况下其他各缸一定也会产生失火记录，所以这个问题基本排除。现在剩下可能的原因有气门弹簧和气门摇臂，由于以上部件很难直观看到，决定拆解气缸第二列的凸轮轴检查。拆检凸轮轴后很明显发现6缸进气摇臂的其中一个中间滚轮旷动很大，经更换6缸两个进气摇臂后反复试车，确定故障排除。

专家点评

故障分析时应结合整车工作原理，再根据平时积累的经验，按逻辑推理进行分类检查。从以往失火维修经验来看，由于点火系统和燃油品质不良导致的故障一般发生在大负荷或车速较高区域；三元催化器堵塞的一般会报同一列气缸全部失火；而气门弹簧和气门摇臂故障在怠速时更明显。

案例5 奥迪Q5在70km/h左右匀速行驶有耸车

车辆信息

车型：Q5 2.0 发动机型号：CAD 变速器型号：0B5

行驶里程：102610km VIN：LFV3B28R0A3****** 故障频率：一直

诊断分析

现场试车发现在70km/h左右匀速行驶时，车辆有明显的耸车现象。用诊断仪检查发动机控制单元内没有故障码，读取发动机控制单元不发火累计数据，如图6-7所示。从数据流可以明显看出气缸1失火次数要高于其他缸。用诊断仪读取增压压力规定值与实际值数据，如图6-8所示，可以看出增压压力是正常的。这也就排除了进气系统漏气和进排气系统堵塞的故障可能。尝试替换所有喷油器和点火线圈，故障没有改变，检查气缸压力，除4缸是10bar外，其他缸都是9bar，说明故障不是由气缸压力差导致的。

在准备替换喷油器时拆下进气歧管，发现进气歧管内的进气口和气门背面有大量积炭（图6-9）。尝试清除所有积炭后，试车故障消除。

专家点评

由于积炭严重已影响到正常的进气量，导致空燃比失调产生失火；而1缸积炭最为严重，所以1缸失火次数最多。在传统思维里，只有进气歧管喷射才会在气门背面形成积炭，通过本案例我们可以清楚地看到，缸内直喷也能在气门背面产生积炭，所以定期清理进气道的积炭还是很有必要的。

案例6 奥迪A3经常性失火

车辆信息

车型：A3 1.4T 变速器型号：0AM 行驶里程：38569km

发动机型号：CDA VIN：WAUACC8P7CA******** 故障频率：经常

诊断分析

用诊断仪检查01发动机控制单元里有故障码“P0303：气缸3检测到不发火偶发”和“P130A：气缸压缩比偶发”。根据单缸失火诊断思路，可能是6缸的喷油器、火花塞、点火线圈或是配气系统的机械存在故障。

排查过程

检查进、排气系统正常，尝试替换火花塞、点火线圈、喷油器、J623无效，更换汽油，故障也没有排除。检查气缸压力，如图6-10所示，各缸压力偏差在正常范围之内。

尝试替换了气缸盖总成，仍没有解决问题。在这种情况下只能重新分析整理思路，该车2、3缸火花塞在失火后有明显的机油和积炭。清除火花塞上积炭后发动机可以平稳运转30min左右，此时拆下火花塞发现2、3缸上已经有机油和部分积炭；继续运转一段时间后当机油将火花塞电极短路后出现失火和缺缸现象。分析机油是由气缸盖（气门、气门导管或缸盖裂纹）或是缸筒与活塞环之间窜油导致，替换气缸盖后故障没有排除。拆解发动机发现2、3缸缸壁下部各有一个环形划痕，尤其是3缸有长约10mm、宽约1mm的明显凹痕，手感明显（图6-11）。

更换气缸体后故障排除。分析认为是2、3缸缸壁损伤使缸壁与活塞环配合间隙增大，导致机油窜入燃烧室，最终火花塞电极由于机油形成短路导致发动机失火。

专家点评

此凹槽位于活塞第1和第2气环之间，不拆下活塞无法发现故障点。活塞在上下运动过程中产生泵油作用，导致过多的机油经活塞环进入燃烧室，进而导致火花塞积炭。

案例7 一汽大众速腾发动机抖动并伴有发动机警告灯点亮

车辆信息

车型：速腾 1.4T VIN：LFV2A21K6D4****** 发动机型号：CFB

变速器型号：DQ200 行驶里程：76352km 故障频率：经常

诊断分析

用诊断仪检查01发动机控制单元内有故障码“P0300：检测到不发火主动/静态”和“P0302：检测到2缸不发火主动/静态”，如图6-12所示。

根据诊断仪检查结果，判断属于典型的单缸失火。按单缸失火诊断思路，首先对调了火花塞和点火线圈，之后路试发现故障随火花塞转移，判定是2缸火花塞工作不良。客户使用一周后再次因失火进站检查，诊断仪检查结果仍和上次完全一致。

拆下2缸火花塞，发现火花塞发黑且上面附着有机油（图6-13），根据检查结果，初步判定是有机油过多地进入燃烧室。

机油进入燃烧室主要原因有气门油封处不密封、活塞环处窜油和曲轴箱强制通风阀窜油导致机油经进气道进入燃烧室。检查进气歧管内没有机油存在，排除了曲轴箱强制通风阀（废气阀）窜气的可能。进一步检查发现在2缸气门背面有大量的积炭，判断是2缸气门油封密封不良所导致。

排除与总结

更换所有气门油封后故障排除。在检查失火故障时，如火花塞电极处有机油油膜时一定要先排除产生机油的原因，再进行其他原因的检查。