淺談汽車發動機控制元件失效對尾氣排放的影響

摘 要：近年來，隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活水平越來越高，汽車也成為人們生活中不可或缺的一部分。但是，在車輛不斷增加的情況下，擁堵，鳴笛噪音、尾氣排放污染問題也日趨嚴重，隨著與汽車有關問題的增加，汽車尾氣排放問題也成為技術研發人員研究的內容之一。下面就汽車發動機控制的元件失效對汽車尾氣排放的影響方面進行分析，主要研究空氣流量、氧、水溫等傳感器信號失效對尾氣排放的影響，從而促進汽車發動機技術的進步與發展。

關鍵詞：汽車發動機；控制失效；尾氣排放影響

汽車尾氣排放污染已經成為城市污染的主要污染源，給人們的生活帶來極大的影響。汽車尾氣的污染問題主要源于汽車制造技術不先進。而如今，汽車發動機采用了電子控制燃油噴射發動機、 VVT、怠速啟停技術、換擋指示，缸內直噴等，這些技術與傳統的汽車發動機技術相比，極大的減少了尾氣的排放量。但城市車輛的尾氣排放量依然比較高，原因是汽車出現故障后，在運行的過程中將會增加汽車尾氣的排放量。

1 空氣流量傳感器信號失效對尾氣排放的影響

1.1 無空氣流量信號的情況下對尾氣排放的影響

空氣流量信號作為噴油量的主控信號，對發動機所獲的最佳濃度混合氣體有很大的影響。空氣流量信號傳感器測定汽車發動機每一瞬間吸收的空氣量，然后依據電控單元 ECU進行計算，并根據計算的結果控制噴油量，從而保證汽車在不同的氣候環境下都能夠正常行使 [1]。由此可見，空氣流量傳感器出現故障后對發動機排放的影響比較大。

當空氣流量傳感器出現故障后， ECU接收不到空氣流量傳感器信號時，就會以大負荷運行模式實施噴油量控制，這樣增加了汽車的噴油量，缸內的混合氣過濃，燃料無法完全燃燒，因而汽車尾氣中的 CO含量增高。

1.2 空氣流量信號失常時對尾氣排放的影響

對于熱式空氣流量傳感器而言，主要以傳感器對熱量的感應來計算汽車發動機氣缸的進氣量。當熱線或熱膜臟污時，控制單元 ECU無法精確計算汽車發動機氣缸的進氣量，會造成混合氣過稀的現象，如果情況嚴重的話，將會使個別氣缸失火，導致汽車尾氣中的 HC含量增高。

2 氧傳感器信號對尾氣排放的影響

2.1 氧傳感器信號對尾氣 CO排放的影響

如圖 1所示，在氧傳感器正常的情況下，尾氣中 CO的排放量處于穩定狀態，當氧傳感器信號丟失后， ECU進入開環控制模式，致使 CO的排放量大幅降低。氧傳感器信號丟失的原因是氧傳感器斷路或者損壞，將錯誤電壓信號傳送給電控單元的情況下，從而使電控單元無法正確修正噴油量，對空燃比也無法控制，最終導催化器的轉化效率下降。雖然氧傳感器信號丟失對一氧化碳的排放量有所降低，但從整體而言，氧傳感器信號的失效將增加其他尾氣的排放量，進而增加對環境的污染程度。

2.2 氧傳感器信號對尾氣中 HC排放的影響

由圖 2可以看出，當氧傳感器信號正常時，空氣中的 HC排放量處于緩慢增長的狀態，而在氧傳感器信號丟失后，在中小負荷時混合氣變稀，火焰傳播速度便逐漸降緩，使得 HC的排放量增加。而在缸內溫度回升時，混合氣體反應條件變好，空氣中的 HC排放量基本保持不變 [2]。

氧傳感器主要應用于對汽車發動機的管理系統中，通過對尾氣中氧含量的檢測，將探測結果以電信號的形式傳遞給發動機管理系統，使得探測結果與尾氣中的氧含量呈一一對應關系，并對信號進行計算、分析、判斷，然后以指令的形式發給各執行器，最后使發動機在各種狀況下都能以最好的狀態完成工作。由圖可以看出，氧傳感器信號出現故障后，對尾氣中的 HC排放量具有很大的影響。從而體現了汽車發動機在汽車尾氣排放中的影響作用。

2.3 氧傳感器信號對尾氣中 NOX排放的影響

由圖 3可見，在氧傳感器信號正常的情況下，氮氧化合物的排放量基本處于穩定值，但在氧傳感信號丟失時，氮氧化合物的排放量比較低，而在氧傳感信號完全丟失后， K值增大時，混合氣變稀，燃燒溫度呈下降趨勢，最終使得氮氧化合物的排放量逐漸減少。汽車尾氣的氮氧化合物對空氣具有嚴重的影響，氮氧化合物是形成光化學煙霧和酸雨的一個重要原因，其中光化學煙霧是由氮氧化合物與氮氫化合物經紫外線照射而發生反應后形成的有毒煙霧。而酸雨則對雕塑、房屋建筑有腐蝕作用，具有較大的破壞性。

3 水溫傳感器信號對尾氣排放的影響

水溫傳感器對汽車發動機的冷卻水溫度進行檢測的儀器，它是一個負溫度系數的半導體熱電敏電阻，電阻的數值與水溫成反比例關系，即水溫越低，電阻的數值就越高，反之，水溫越高，電阻的數值就越低。比如：在水溫為 =40℃時，電阻的數值為 30KΩ，而水溫在 90℃時，電阻的數值只有 1KΩ左右。

下面就水溫傳感器信號對汽車尾氣排放的影響做了相應的實驗，更進一步對汽車發動機控制元件失效對尾氣排放的影響進行研究。在發動機暖機狀態下，用外界操作迫使發動機水溫傳感器向ECU傳輸的信號為0℃，進而分析一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物的排放量 [3]。

3.1 水溫傳感器信號對一氧化碳的影響

將水溫傳感器信號正常情況下的一氧化碳排放量，與水溫傳感器信號為 0℃時的一氧化碳的排放量進行對比：當發動機冷卻液的溫度為 40℃時，一氧化碳的排放量為 2.3%；而在發動機冷卻液的溫度為 40℃，傳感器信號輸出為 0℃的情況下，一氧化碳的排放量為 10% 。當發動機冷卻液的溫度為 80℃時，一氧化碳的排放量為 1.8%；而在發動機冷卻液的溫度為 80℃，傳感器信號輸出為 0℃的情況下，一氧化碳的排放量為 12%。由此可見，當溫度傳感器發送的信號為 0℃時，一氧化碳的排放量呈大幅度增加趨勢。

3.2 水溫傳感器信號對碳氫化合物的影響

將水溫傳感器信號正常情況下碳氫化合物的排放量，與水溫傳感器信號為 0℃時的碳氫化合物的排放量進行對比：當發動機冷卻液的溫度為 40℃時，碳氫化合物的排放量為 285ppm；而當傳感器信號輸出為 0℃時，碳氫化合物的排放量為 410ppm 。當發動機冷卻液的溫度為 80℃時，碳氫化合物的排放量為 280ppm；而當發動機冷卻液的溫度為 80℃，傳感器信號輸出為 0℃的情況下，碳氫化合物的排放量為 460ppm。由以上的測試結果顯示，當傳感器的溫度信號為 0℃時，汽車的發動機由于噴油增多，過量空氣系數逐漸減小，導致發動機內部燃燒不完全，因而碳氫化合物的排放量不斷增多。

3.3 水溫傳感器信號對氮氧化合物的影響

將水溫傳感器信號正常情況下氮氧化合物的排放量，與水溫傳感器信號為 0℃時的氮氧化合物的排放量進行對比。當發動機冷卻液的溫度為 40℃時，氮氧化合物的排放量為 110ppm，而與此同時當傳感器信號輸出為 0℃的情況下，氮氧化合物的排放量為 70ppm ，當發動機冷卻液的溫度為 80℃時，氮氧化合物的排放量為 100ppm，而與此同時當傳感器信號輸出為 0℃的情況下，氮氧化合物的排放量為 80ppm。綜上所述，溫度傳感器信號為 0℃的情況下，氮氧化合物的排放量有所降低。但汽車在這樣的情況下，一般啟動比較困難。

4 結束語

隨著社會經濟的發展，汽車尾氣污染越來越嚴重，因此排放法規也日趨嚴格。為了適應日趨嚴格的排放法規，使用高效可靠的零部件、研究開發并應用更多的節能新技術以及加快新能源汽車的研發和投放是目前各大整車廠的工作重點也是整車廠后續生存和發展的必然趨勢。同時國家也應該大力發展城市軌道交通，通過乘坐舒適、服務舒心，快速準時打造公共交通的高品質，讓公交出行者感受到“尊嚴”和便利，從而讓更多的人乘坐公交，減少汽車尾氣排放量。

參考文獻：

[1]胡忠錄，解福泉，張冬瑜，李岳林 .發動機尾氣排放控制探討 [J].公路與汽運，2013，06：29-32.

[2]代洪 .汽車發動機控制元件失效對燃油經濟性的影響 [J].交通節能與環保，2013，06：35-37.

[3]黃志龍 .論汽車發動機技術、尾氣排放與燃油質量關系 [J].中國化工貿易，2014，（1）：362-362，345.DOI：10.3969/ j.issn.1674-5167.2014.01.338.

作者簡介

符傳興：（1982.12—），男，海南文昌，漢族，學歷：本科學士學位。研究方向：汽車發動機匹配標定。