根据发动机混合比或废气成分分析车辆故障(下)

◆文/湖北　熊荣华

熊荣华

(本刊编委会委员)

武汉“五一车务”汽车维修连锁公司资深管理与技术培训专家；湖北交通职业技术学院楚天技能名师；武汉科技大学与江汉大学汽车专业客座教授；汽车质量与机件事故权威鉴定专家；楚天交通广播92.7电台汽车疑难故障现场解答专家。

(接上期)

二、长期燃油修正值与短期燃油修正值

测量与研究混合比的方法之二是分析长期燃油修正值与短期燃油修正值。当ECU(电子控制单元)进入闭环控制后，将利用燃油系统监测器来检查和调整长期燃油修正值和短期燃油修正值。长期燃油修正值和短期燃油修正值的最大校正值为±30%，0表示供油不需要补偿就能保持ECU指令的混合比。若显著低于0，为负值，表示混合比过浓，供油应减少(减小喷油器脉宽)。如果明显高于0，为正值，表示存在过稀状况，ECU要增加油量(增加喷油器脉宽)进行补偿。由于长期燃油微调力图追随短期燃油微调，因此因怠速炭罐清污产生的负值不属于异常。例如某轿车ECU控制长期燃油微调的最大允许值在－20%～20%之间，最大允许燃油微调值表示混合比过浓或过稀。短期燃油修正值是一个数值参数，其数值范围是-10%～10%。短期燃油微调表示，ECU响应燃油控制氧传感器电压高于或低于0.45V限度的时间，是短期的校正供油。若氧传感器电压主要保持在0.45V以下，表示混合汽过稀，短期燃油微调则会提高至0以上的正值范围内，且ECU将增加供油量。若氧传感器电压主要在限值以上，短期燃油微调则减小至0以下，进入负值范围，同时ECU将减小供油量，补偿所指示的浓混合汽状况。某些V型发动机，对左右两侧汽缸均有单独的燃油修正，因此这种发动机参数将分别显示为左右侧长期燃油修正值。

长期燃油修正值随短期燃油修正值的趋势变化，它是计算基本喷油量的组成部分，无论在开环和闭环状态，都直接影响基本喷油量。长期燃油修正值相对比较稳定，是一种长期的调整，一般会在一个相对长的时间内保持不变，当短期燃油修正值在正常范围内时，长期燃油修正值保持氧传感器的平均值在0.45V左右，因此从故障诊断仪上看，长期燃油修正值表现稳定，偶尔发生很小的变化。如果在观察这些数值时，突然踩加速踏板来改变发动机转速，会发现长期燃油修正值发生了变化。但是，这不是实质性的变化，只是长期燃油修正值进入了查找表的另一个不同的单元格。

若连续对发动机供给过多的燃油，人为使短期燃油修正值达到一个设定的极限值后，ECU将增加长期燃油修正值来调整短期燃油修正值的起始点。

虽然有不同的发动机管理系统，但是长期燃油修正值都存储于永久性存储器中。关闭点火开关后，这个数值不会被删除，这样当下次启动时，ECU采用最后计算出的长期燃油修正值来计算基本喷油量，因此可以做到持续修正。

而短期燃油修正值存储在非永久性存储器中，关闭点火开关后记忆被删除，在再次启动时，修正值返回0。可以将长期燃油修正值和短期燃油修正值这两个修正值与喷油器的开启时间加以比较，大于0的值表示开启时间增加，小于0的值表示开启时间减少。只有在闭环中才有燃油修正值，在开环时，参数值为固定值。

综上所述，短期燃油修正值是一种为了将混合比控制在14.7：1的理论值而存在的软件程序，用于对基本喷油量的细调。长期燃油修正值用于对基本喷油量进行粗调，它是一个通过逐渐变化来适应超出系统设计控制要素的学习值，这些要素包括汽油的含氧量、发动机磨损量、进气泄漏情况、燃油压力变化情况等。清除故障码或系统初始化后，长期燃油修正值学习值将被清除，即恢复成查表值。

如果控制系统中各个部分都正常，长期燃油修正值与短期燃油修正值都应该接近于0，一旦氧传感器连续提供了几个高或低的电压信号，表明混合比确实过浓或过稀，短期燃油修正程序将使喷油脉宽发生改变。如果ECU需要连续使用短期燃油修正来校正混合比，长期燃油修正程序将起作用。比如，短期燃油修正值为-10%，长期燃油修正值为-3%，则总的燃油修正值为-13%。不论发动机处于怠速多长时间，长期燃油修正值都不会超过-3%。这时，短期燃油修正值比长期燃油修正值起的作用更大。长期燃油修正值补偿了运行条件随时间改变而采取的适应策略及调整方向；短期燃油修正值指示了当前发生的情况。

三、开环控制与闭环控制

测量与研究混合比的方法之三是分析开环控制与闭环控制。如果控制系统的输出端与输入端之间不存在反馈，也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这样的系统称为开环。就像老师给学生上课，讲完后就离开，课后也不管效果如何，没有反馈信息，就是一种开环状态。控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。同样类比于老师给学生上课，就是讲完课后，学校会安排人员对学生进行回访，然后再将反馈信息提交给老师，使老师能够知道自己的优缺点，并且将好的地方坚持，不好的地方改进，这就是闭环状态。

发动机电喷系统的闭环控制是实时的，是氧传感器、计算机和燃油量控制装置三者之间闭合的三角关系。氧传感器向计算机反馈混合汽的混合比情况，计算机发出命令给燃油量控制装置，向理论值14.7：1的方向调整混合比。这一调整经常会微小偏离理论值，氧传感器察觉出来，并报告计算机，计算机再发出命令调回到14.7：1。因为每一个调整的循环都很快，所以混合比不会偏离14.7：1，一旦发动机运行，这种闭环调整就会连续不断。采用闭环控制的电喷发动机，由于能使发动机始终在较理想的14.7：1标准混合比工况下运行，从而能保证汽车具有较好的动力性能和经济性，还能使汽车有良好的排放性。如果氧传感器有连续的高电压信号，往往提示混合比过浓或氧传感器被污染；反之有连续的低电压信号，往往提示混合比过稀或氧传感器失效。

发动机电喷系统的开环控制是在大负荷或高转速工况下进行的，因为这些工况需要较浓的混合汽，如果在这些工况下进行开环控制，将造成发动机动力不足。另外，在下列情况下，电脑对混合比的控制也是开环的。例如：在发动机启动时，启动后燃油增量修正加浓时，冷却液温度使燃油增量修正时，燃油中断停供时，从氧传感器输入的混合比过稀信号持续时间大于规定值(如10s以上)时，从氧传感器输入的混合比过浓信号持续时间大于规定值(如4s以上)时，ECU停止混合比反馈控制的温度在300℃以下时，氧传感器不会产生电压信号时。换句话说，如果氧传感器加热器不工作，氧传感器达到工作温度的时间就会变长，电脑在开环状态下的时间就长，因而也不会对混合比进行正确的检测，反馈即使闭环也不会发生作用。在开环模式下，电脑提供浓的混合比，燃油经济性下降，排放情况恶化。

四、废气故障分析

对于一辆安装有三元催化器的车辆，使用五气分析仪检测废气，在二次空气喷射泵停止工作的情况下，CO：0.5%～1%；HC：100ppm；NOX：500～800ppm；CO2：14.5%～16.5%；O2：0.3%～3%。人为脱开三元催化器，即在三元催化器前面测量的结果是：CO低于3%，HC低于300ppm，NOX为500～800ppm，CO2为 12.5%～14.5%，O2为 0.5%～2.5%。由于三元催化器可以产生一定的CO2，所以检测装有三元催化器的汽车，CO2的排放量就应该高于没有安装三元催化器的汽车。欧洲商用汽车及柴油汽车废气排放标准见表1。

表1　欧洲商用汽车及柴油汽车废气排放标准

另外，废气分析仪上还可以读取λ值，λ值为过量空气系数，λ值为1表示为理论混合比14.7：1，λ值>1表示混合比稀；λ值<1表示混合比浓。

使用五气分析仪，检测到废气量不正常时，故障原因分析如下。

1.CO排放量过高的原因

①进气太少(氧传感器老化、空滤脏堵、进气加热不良、空气流量计脏污或计量错误、进气压力传感器脏污或计量错误、进气歧管与进气门杆子周围积炭胶质过多、排气管堵塞)。

②进油太多(喷油器泄漏、燃油压力过高、水温传感器失准、PVC阀漏气、油压调节器膜片破裂、炭罐电磁阀常开等)。

③ECU工作不良或输入传感器提供了错误的负荷信号，再或者三元催化器失效。

2.CH排放量过高的原因

①汽缸失火、氧传感器老化、火花塞漏电、高压线不良、点火线圈不良、点火模块不良、汽缸积炭胶质过多、进气歧管漏气、喷油器堵塞或漏油、油压偏高或偏低、汽缸压缩压力偏低、EGR阀漏气、发动机烧机油。

②配气相位不正确(点火时间过早)。

③ECU不良、输入传感器提供了错误的负荷信号或三元催化器失效。

3.NOX排放量过高的原因

①EGR阀工作不正常、三元催化器失效、输入传感器提供了错误的负荷信号。

②爆燃(爆燃传感器损坏、燃料辛烷值偏低、点火时间过早、汽缸积炭过多、可变气门工作不正常)。

③混合汽过稀、燃烧迟缓及发动机高温、真空泄露、进气管过热、喷油器脏堵、燃油泵压力偏低、冷却系统散热不良、发动机发热过多或负荷过大等。

4.CO2排放量过低的原因

①排气系统漏气。

②汽缸压缩不良。

③点火不良或点火不正时。

④混合比不正确(过浓或过稀)。

⑤燃料质量不理想。

5.O2排放量过高和过低的原因

①混合比过浓或过稀(O2过低或过高)。

②进气歧管漏气及真空泄露(O2过低或过高)。

③个别汽缸失火(O2过高)。

④使用乙醇汽油(O2过高)。

⑤排气管漏气或二次空气喷射工作异常(O2过高)。

五、案例分析

1.一辆金杯面包车，发动机排量2.4L，驾驶员反映该车动力不足，反复维修不好。燃烧室做过除积炭处理，没有效果；更换点火系统全部零部件，没有效果；找一辆同型号车，互换了全部的传感器，没有效果；更换全部的喷油器，没有效果。专家对车辆故障进行“会诊”，会诊现场用五气分析仪检测，仅CO超标，说明混合汽过浓。一般车辆混合汽过浓，动力充沛，这辆车反而动力不足，分析可能是进气不足。于是拆卸火花塞，用内窥镜检查，发现燃烧室很干净，没有积炭。拆卸空滤器，用内窥镜检查进气道，发现进气歧管内壁有很厚的一层黑乎乎的胶质，进气门杆子及周围很干净。于是，拆除进气歧管，用清洗剂浸润后，用高压水枪冲洗干净，装复试车，发动机动力恢复正常，CO含量恢复到正常值。分析此车可能用过劣质汽油，回火将胶质物回喷到进气歧管内壁，引起进气不畅，动力不足，CO超标。

2.一辆讴歌MDX，发动机排量3.5L，车主反映总闻到很浓的生油味儿。一直在4S店保养，最近在4S店还为生油味故障专门做过一次大保养，结果故障依旧。分析产生生油味的原因，通常不是炭罐堵塞就是漏油，或者汽缸失火。这辆车听声音每个汽缸都在工作，动力强劲，就是隔一阵子有点儿生油味儿冒出来。于是用五气分析仪检测，发现仅碳氢化合物有点儿超标。于是建议车主连续在两箱汽油的使用过程中分别添加有清洁作用的燃油添加剂，以使车辆在行驶过程中自己修复。一周后，车主反映闻不到生油味儿了，检测尾气，碳氢化合物含量果然恢复了正常。此车故障可能是由于燃烧室积炭过多，积炭为多孔海绵状结构，在发动机进气行程中，会吸收燃油蒸汽，而在排气行程中，燃油蒸汽又会蒸发排出，这部分没有燃烧的燃油蒸汽，被闻到，就是生油味儿。在连续使用了有清洁作用的燃油添加剂后，燃烧室积炭被清除，混合比恢复正常，不再忽稀忽浓，所以再也闻不到生油味儿了。

3.一辆悍马H3，发动机排量3.7L，更换机油后，车辆上坡时有耸车的现象。检查发现机油保养灯还没有复位，于是打开点火开关，在3s时间内，反复踩下和松开加速踏板5次，再关闭点火开关，顺利完成了机油保养灯的复位。开车路试，委实如车主所述，上坡时发动机有耸车现象；再试高速，同样有耸车现象；平路急踩加速踏板，也能感觉到耸车现象，由此分析属于典型的混合汽过稀故障。用五气分析仪检测，仅氮氧化物超标。氮氧化物是高温富氧的产物，分析此车的混合汽过稀，不是进气过多，就是进油不足，或者缸压偏低。检测5个汽缸的缸压均在正常范围，用内窥镜检查进气道，进气门很干净，说明平时养护很好。于是检查是否发热过多或散热不足，车主说该车虽然是前置四驱、全时四驱，但是没有过越野，一直在市内行驶。考虑到车主保修要做空调消毒，根据空调消毒的程序，先将暖风开到最大，持续10min，然后将冷气开到最大，持续10min，喷消毒剂，再将暖风开到最大，持续10min，最后将车门敞开10min。做完空调消毒，发现暖风很差，车主也说去年冬天暖风就不太好，清洗过暖风水箱也无效。凭经验判断是水泵工作能力下降，于是更换水泵，发动机耸车故障消失，尾气检测氮氢化物含量正常，说明该车耸车是发动机高温所致。(全文完)