根據發動機混合比或廢氣成分分析車輛故障(下)

◆文/湖北　熊榮華

熊榮華

(本刊編委會委員)

武漢“五一車務”汽車維修連鎖公司資深管理與技術培訓專家；湖北交通職業技術學院楚天技能名師；武漢科技大學與江漢大學汽車專業客座教授；汽車質量與機件事故權威鑒定專家；楚天交通廣播92.7電臺汽車疑難故障現場解答專家。

(接上期)

二、長期燃油修正值與短期燃油修正值

測量與研究混合比的方法之二是分析長期燃油修正值與短期燃油修正值。當ECU(電子控制單元)進入閉環控制后，將利用燃油系統監測器來檢查和調整長期燃油修正值和短期燃油修正值。長期燃油修正值和短期燃油修正值的最大校正值為±30%，0表示供油不需要補償就能保持ECU指令的混合比。若顯著低于0，為負值，表示混合比過濃，供油應減少(減小噴油器脈寬)。如果明顯高于0，為正值，表示存在過稀狀況，ECU要增加油量(增加噴油器脈寬)進行補償。由于長期燃油微調力圖追隨短期燃油微調，因此因怠速炭罐清污產生的負值不屬于異常。例如某轎車ECU控制長期燃油微調的最大允許值在－20%～20%之間，最大允許燃油微調值表示混合比過濃或過稀。短期燃油修正值是一個數值參數，其數值范圍是-10%～10%。短期燃油微調表示，ECU響應燃油控制氧傳感器電壓高于或低于0.45V限度的時間，是短期的校正供油。若氧傳感器電壓主要保持在0.45V以下，表示混合汽過稀，短期燃油微調則會提高至0以上的正值范圍內，且ECU將增加供油量。若氧傳感器電壓主要在限值以上，短期燃油微調則減小至0以下，進入負值范圍，同時ECU將減小供油量，補償所指示的濃混合汽狀況。某些V型發動機，對左右兩側汽缸均有單獨的燃油修正，因此這種發動機參數將分別顯示為左右側長期燃油修正值。

長期燃油修正值隨短期燃油修正值的趨勢變化，它是計算基本噴油量的組成部分，無論在開環和閉環狀態，都直接影響基本噴油量。長期燃油修正值相對比較穩定，是一種長期的調整，一般會在一個相對長的時間內保持不變，當短期燃油修正值在正常范圍內時，長期燃油修正值保持氧傳感器的平均值在0.45V左右，因此從故障診斷儀上看，長期燃油修正值表現穩定，偶爾發生很小的變化。如果在觀察這些數值時，突然踩加速踏板來改變發動機轉速，會發現長期燃油修正值發生了變化。但是，這不是實質性的變化，只是長期燃油修正值進入了查找表的另一個不同的單元格。

若連續對發動機供給過多的燃油，人為使短期燃油修正值達到一個設定的極限值后，ECU將增加長期燃油修正值來調整短期燃油修正值的起始點。

雖然有不同的發動機管理系統，但是長期燃油修正值都存儲于永久性存儲器中。關閉點火開關后，這個數值不會被刪除，這樣當下次啟動時，ECU采用最后計算出的長期燃油修正值來計算基本噴油量，因此可以做到持續修正。

而短期燃油修正值存儲在非永久性存儲器中，關閉點火開關后記憶被刪除，在再次啟動時，修正值返回0。可以將長期燃油修正值和短期燃油修正值這兩個修正值與噴油器的開啟時間加以比較，大于0的值表示開啟時間增加，小于0的值表示開啟時間減少。只有在閉環中才有燃油修正值，在開環時，參數值為固定值。

綜上所述，短期燃油修正值是一種為了將混合比控制在14.7：1的理論值而存在的軟件程序，用于對基本噴油量的細調。長期燃油修正值用于對基本噴油量進行粗調，它是一個通過逐漸變化來適應超出系統設計控制要素的學習值，這些要素包括汽油的含氧量、發動機磨損量、進氣泄漏情況、燃油壓力變化情況等。清除故障碼或系統初始化后，長期燃油修正值學習值將被清除，即恢復成查表值。

如果控制系統中各個部分都正常，長期燃油修正值與短期燃油修正值都應該接近于0，一旦氧傳感器連續提供了幾個高或低的電壓信號，表明混合比確實過濃或過稀，短期燃油修正程序將使噴油脈寬發生改變。如果ECU需要連續使用短期燃油修正來校正混合比，長期燃油修正程序將起作用。比如，短期燃油修正值為-10%，長期燃油修正值為-3%，則總的燃油修正值為-13%。不論發動機處于怠速多長時間，長期燃油修正值都不會超過-3%。這時，短期燃油修正值比長期燃油修正值起的作用更大。長期燃油修正值補償了運行條件隨時間改變而采取的適應策略及調整方向；短期燃油修正值指示了當前發生的情況。

三、開環控制與閉環控制

測量與研究混合比的方法之三是分析開環控制與閉環控制。如果控制系統的輸出端與輸入端之間不存在反饋，也就是控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這樣的系統稱為開環。就像老師給學生上課，講完后就離開，課后也不管效果如何，沒有反饋信息，就是一種開環狀態。控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。同樣類比于老師給學生上課，就是講完課后，學校會安排人員對學生進行回訪，然后再將反饋信息提交給老師，使老師能夠知道自己的優缺點，并且將好的地方堅持，不好的地方改進，這就是閉環狀態。

發動機電噴系統的閉環控制是實時的，是氧傳感器、計算機和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關系。氧傳感器向計算機反饋混合汽的混合比情況，計算機發出命令給燃油量控制裝置，向理論值14.7：1的方向調整混合比。這一調整經常會微小偏離理論值，氧傳感器察覺出來，并報告計算機，計算機再發出命令調回到14.7：1。因為每一個調整的循環都很快，所以混合比不會偏離14.7：1，一旦發動機運行，這種閉環調整就會連續不斷。采用閉環控制的電噴發動機，由于能使發動機始終在較理想的14.7：1標準混合比工況下運行，從而能保證汽車具有較好的動力性能和經濟性，還能使汽車有良好的排放性。如果氧傳感器有連續的高電壓信號，往往提示混合比過濃或氧傳感器被污染；反之有連續的低電壓信號，往往提示混合比過稀或氧傳感器失效。

發動機電噴系統的開環控制是在大負荷或高轉速工況下進行的，因為這些工況需要較濃的混合汽，如果在這些工況下進行開環控制，將造成發動機動力不足。另外，在下列情況下，電腦對混合比的控制也是開環的。例如：在發動機啟動時，啟動后燃油增量修正加濃時，冷卻液溫度使燃油增量修正時，燃油中斷停供時，從氧傳感器輸入的混合比過稀信號持續時間大于規定值(如10s以上)時，從氧傳感器輸入的混合比過濃信號持續時間大于規定值(如4s以上)時，ECU停止混合比反饋控制的溫度在300℃以下時，氧傳感器不會產生電壓信號時。換句話說，如果氧傳感器加熱器不工作，氧傳感器達到工作溫度的時間就會變長，電腦在開環狀態下的時間就長，因而也不會對混合比進行正確的檢測，反饋即使閉環也不會發生作用。在開環模式下，電腦提供濃的混合比，燃油經濟性下降，排放情況惡化。

四、廢氣故障分析

對于一輛安裝有三元催化器的車輛，使用五氣分析儀檢測廢氣，在二次空氣噴射泵停止工作的情況下，CO：0.5%～1%；HC：100ppm；NOX：500～800ppm；CO2：14.5%～16.5%；O2：0.3%～3%。人為脫開三元催化器，即在三元催化器前面測量的結果是：CO低于3%，HC低于300ppm，NOX為500～800ppm，CO2為 12.5%～14.5%，O2為 0.5%～2.5%。由于三元催化器可以產生一定的CO2，所以檢測裝有三元催化器的汽車，CO2的排放量就應該高于沒有安裝三元催化器的汽車。歐洲商用汽車及柴油汽車廢氣排放標準見表1。

表1　歐洲商用汽車及柴油汽車廢氣排放標準

另外，廢氣分析儀上還可以讀取λ值，λ值為過量空氣系數，λ值為1表示為理論混合比14.7：1，λ值>1表示混合比稀；λ值<1表示混合比濃。

使用五氣分析儀，檢測到廢氣量不正常時，故障原因分析如下。

1.CO排放量過高的原因

①進氣太少(氧傳感器老化、空濾臟堵、進氣加熱不良、空氣流量計臟污或計量錯誤、進氣壓力傳感器臟污或計量錯誤、進氣歧管與進氣門桿子周圍積炭膠質過多、排氣管堵塞)。

②進油太多(噴油器泄漏、燃油壓力過高、水溫傳感器失準、PVC閥漏氣、油壓調節器膜片破裂、炭罐電磁閥常開等)。

③ECU工作不良或輸入傳感器提供了錯誤的負荷信號，再或者三元催化器失效。

2.CH排放量過高的原因

①汽缸失火、氧傳感器老化、火花塞漏電、高壓線不良、點火線圈不良、點火模塊不良、汽缸積炭膠質過多、進氣歧管漏氣、噴油器堵塞或漏油、油壓偏高或偏低、汽缸壓縮壓力偏低、EGR閥漏氣、發動機燒機油。

②配氣相位不正確(點火時間過早)。

③ECU不良、輸入傳感器提供了錯誤的負荷信號或三元催化器失效。

3.NOX排放量過高的原因

①EGR閥工作不正常、三元催化器失效、輸入傳感器提供了錯誤的負荷信號。

②爆燃(爆燃傳感器損壞、燃料辛烷值偏低、點火時間過早、汽缸積炭過多、可變氣門工作不正常)。

③混合汽過稀、燃燒遲緩及發動機高溫、真空泄露、進氣管過熱、噴油器臟堵、燃油泵壓力偏低、冷卻系統散熱不良、發動機發熱過多或負荷過大等。

4.CO2排放量過低的原因

①排氣系統漏氣。

②汽缸壓縮不良。

③點火不良或點火不正時。

④混合比不正確(過濃或過稀)。

⑤燃料質量不理想。

5.O2排放量過高和過低的原因

①混合比過濃或過稀(O2過低或過高)。

②進氣歧管漏氣及真空泄露(O2過低或過高)。

③個別汽缸失火(O2過高)。

④使用乙醇汽油(O2過高)。

⑤排氣管漏氣或二次空氣噴射工作異常(O2過高)。

五、案例分析

1.一輛金杯面包車，發動機排量2.4L，駕駛員反映該車動力不足，反復維修不好。燃燒室做過除積炭處理，沒有效果；更換點火系統全部零部件，沒有效果；找一輛同型號車，互換了全部的傳感器，沒有效果；更換全部的噴油器，沒有效果。專家對車輛故障進行“會診”，會診現場用五氣分析儀檢測，僅CO超標，說明混合汽過濃。一般車輛混合汽過濃，動力充沛，這輛車反而動力不足，分析可能是進氣不足。于是拆卸火花塞，用內窺鏡檢查，發現燃燒室很干凈，沒有積炭。拆卸空濾器，用內窺鏡檢查進氣道，發現進氣歧管內壁有很厚的一層黑乎乎的膠質，進氣門桿子及周圍很干凈。于是，拆除進氣歧管，用清洗劑浸潤后，用高壓水槍沖洗干凈，裝復試車，發動機動力恢復正常，CO含量恢復到正常值。分析此車可能用過劣質汽油，回火將膠質物回噴到進氣歧管內壁，引起進氣不暢，動力不足，CO超標。

2.一輛謳歌MDX，發動機排量3.5L，車主反映總聞到很濃的生油味兒。一直在4S店保養，最近在4S店還為生油味故障專門做過一次大保養，結果故障依舊。分析產生生油味的原因，通常不是炭罐堵塞就是漏油，或者汽缸失火。這輛車聽聲音每個汽缸都在工作，動力強勁，就是隔一陣子有點兒生油味兒冒出來。于是用五氣分析儀檢測，發現僅碳氫化合物有點兒超標。于是建議車主連續在兩箱汽油的使用過程中分別添加有清潔作用的燃油添加劑，以使車輛在行駛過程中自己修復。一周后，車主反映聞不到生油味兒了，檢測尾氣，碳氫化合物含量果然恢復了正常。此車故障可能是由于燃燒室積炭過多，積炭為多孔海綿狀結構，在發動機進氣行程中，會吸收燃油蒸汽，而在排氣行程中，燃油蒸汽又會蒸發排出，這部分沒有燃燒的燃油蒸汽，被聞到，就是生油味兒。在連續使用了有清潔作用的燃油添加劑后，燃燒室積炭被清除，混合比恢復正常，不再忽稀忽濃，所以再也聞不到生油味兒了。

3.一輛悍馬H3，發動機排量3.7L，更換機油后，車輛上坡時有聳車的現象。檢查發現機油保養燈還沒有復位，于是打開點火開關，在3s時間內，反復踩下和松開加速踏板5次，再關閉點火開關，順利完成了機油保養燈的復位。開車路試，委實如車主所述，上坡時發動機有聳車現象；再試高速，同樣有聳車現象；平路急踩加速踏板，也能感覺到聳車現象，由此分析屬于典型的混合汽過稀故障。用五氣分析儀檢測，僅氮氧化物超標。氮氧化物是高溫富氧的產物，分析此車的混合汽過稀，不是進氣過多，就是進油不足，或者缸壓偏低。檢測5個汽缸的缸壓均在正常范圍，用內窺鏡檢查進氣道，進氣門很干凈，說明平時養護很好。于是檢查是否發熱過多或散熱不足，車主說該車雖然是前置四驅、全時四驅，但是沒有過越野，一直在市內行駛。考慮到車主保修要做空調消毒，根據空調消毒的程序，先將暖風開到最大，持續10min，然后將冷氣開到最大，持續10min，噴消毒劑，再將暖風開到最大，持續10min，最后將車門敞開10min。做完空調消毒，發現暖風很差，車主也說去年冬天暖風就不太好，清洗過暖風水箱也無效。憑經驗判斷是水泵工作能力下降，于是更換水泵，發動機聳車故障消失，尾氣檢測氮氫化物含量正常，說明該車聳車是發動機高溫所致。(全文完)