淺析混合比失調(diào)的故障診斷技巧

文/湖北 熊榮華

淺析混合比失調(diào)的故障診斷技巧

文/湖北 熊榮華

熊榮華

(本刊專(zhuān)家委員會(huì)委員)

武漢“五一車(chē)務(wù)”汽車(chē)維修連鎖公司資深管理與技術(shù)培訓(xùn)專(zhuān)家、湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院楚天技能名師、武漢科技大學(xué)與江漢大學(xué)汽車(chē)專(zhuān)業(yè)客座教授、汽車(chē)質(zhì)量與機(jī)件事故權(quán)威鑒定專(zhuān)家、楚天交通廣播92.7電臺(tái)汽車(chē)疑難故障現(xiàn)場(chǎng)解答專(zhuān)家。

在汽車(chē)維修中，混合比失調(diào)是經(jīng)常被大家忽略的故障。通常，影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的三個(gè)主要因素是壓縮比、點(diǎn)火正時(shí)、混合比。這三點(diǎn)中，最令修理工頭疼的故障就是混合比失調(diào)。汽車(chē)一旦出現(xiàn)混合比失調(diào)，輕則發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)，加速聳車(chē)；重則故障燈亮起，啟動(dòng)困難，污染物排放量增加，進(jìn)氣道回火，排氣管轟鳴，易熄火，無(wú)法加速，發(fā)動(dòng)機(jī)處于跛行狀態(tài)。由于混合比失調(diào)較難診斷與維修，所以，不少維修工遇到此類(lèi)故障，在不能及時(shí)查找故障原因時(shí)，往往直接刪除故障碼，并告知車(chē)主油品質(zhì)量不良。然而，車(chē)主接車(chē)后，沒(méi)過(guò)多久，故障燈再次亮起，如此反復(fù)。

混合比失調(diào)故障，屬于汽車(chē)三高故障，即高油耗、高污染、高隱患故障，應(yīng)當(dāng)引起維修工作人員的重視。發(fā)動(dòng)機(jī)的電腦，都是利用空燃比反饋信號(hào)提取燃油修正量數(shù)據(jù)，并根據(jù)此數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整燃油噴射量，維持理想的空燃比?？諝馀c汽油按質(zhì)量的理想空燃比為14.7∶1，即實(shí)際空氣量與理論空氣量的比值。過(guò)量空氣系數(shù)λ=1，為理論空燃比（通俗說(shuō)法是空氣和汽油混合后，完全燃燒的最佳比例），小于1為濃（油多氣少），大于1為稀（油少氣多）?；旌媳仁д{(diào)，就是指混合汽稀了或濃了，即偏離了標(biāo)準(zhǔn)14.7∶1的比例。而OBD ⅡECU設(shè)置故障碼并點(diǎn)亮故障指示燈的目的，是為了防止排放尾氣時(shí)，有毒有害氣體超標(biāo)，污染環(huán)境。

一、汽車(chē)燃油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

汽車(chē)燃油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的程序相當(dāng)簡(jiǎn)單，但它卻是優(yōu)先級(jí)最高的監(jiān)測(cè)程序之一，無(wú)論何時(shí)，只要發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)在閉環(huán)模式運(yùn)行，該程序?qū)⑦B續(xù)監(jiān)測(cè)長(zhǎng)、短時(shí)燃油修正。一旦出現(xiàn)真空泄漏、空氣濾清堵塞或者燃油供油不暢等情況，導(dǎo)致自適應(yīng)燃油控制變化超過(guò)預(yù)置的修正限值時(shí)，系統(tǒng)將設(shè)置偶發(fā)故障碼。如果在下一個(gè)工作循環(huán)中故障不再出現(xiàn)，系統(tǒng)則自動(dòng)清除偶發(fā)故障碼；如果故障再次出現(xiàn)，則系統(tǒng)會(huì)再次設(shè)置故障碼并點(diǎn)亮故障指示燈。

燃油修正值在偏離標(biāo)準(zhǔn)混合比14.7∶1±15%的范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，一般認(rèn)為是正常的。一般修正值超過(guò)± 30%時(shí)系統(tǒng)就會(huì)設(shè)置故障碼，這是因?yàn)樾拚底兊眠^(guò)大，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU將失去控制混合比在14.7∶1的能力，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的污染物也將急劇增加。排放中的三種有毒有害氣體，分別是C、H化合物，CO，和NOX。C、 H化合物含量隨空燃比呈正比線(xiàn)性變化；CO在高空燃比時(shí)，由于O2含量充足，CO產(chǎn)生較少，而在低空燃比時(shí)，CO產(chǎn)生較多。NOX產(chǎn)生的因素相對(duì)比較復(fù)雜，在空燃比為15∶1和16∶1之間時(shí)，產(chǎn)生量最大，與此同時(shí)，點(diǎn)火正時(shí)調(diào)整不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致大量NOX產(chǎn)生。這套燃油監(jiān)控系統(tǒng)就是為了將空燃比控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而降低尾氣污染。

二、混合汽的修正

1．修正的狀態(tài)

通常情況下混合汽的修正有兩種狀態(tài)，分別是長(zhǎng)時(shí)燃油修正和短時(shí)燃油修正。長(zhǎng)時(shí)燃油修正主要依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、空氣流量、進(jìn)氣壓力等來(lái)判斷。短時(shí)燃油修正主要依據(jù)控制噴油量的氧傳感器反饋的廢氣中氧含量信號(hào)來(lái)判斷，因此氧傳感器的信號(hào)都是持續(xù)變化的，這都是短時(shí)燃油修正所反饋出來(lái)的信息。

2．偏差的產(chǎn)生

實(shí)踐表明，如果燃油修正量的偏差沒(méi)有超過(guò)±30%這個(gè)范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈就不會(huì)點(diǎn)亮，但是，偶爾還是會(huì)出現(xiàn)混合比失調(diào)的故障現(xiàn)象，因?yàn)橐坏┤加托拚俾矢簧峡杖急鹊淖兓俾?，發(fā)動(dòng)機(jī)故障便會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。而類(lèi)似于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)或啟動(dòng)后，冷卻液溫度過(guò)高；發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷及高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)使節(jié)氣門(mén)全開(kāi)；加減速中燃油供應(yīng)中斷；氧傳感器輸入信號(hào)時(shí)間超過(guò)規(guī)定值（稀信號(hào)10s以上，濃信號(hào)4s以上）以及ECU停止控制空燃比，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入開(kāi)環(huán)控制的運(yùn)行狀態(tài)等情況，都會(huì)導(dǎo)致該故障。

當(dāng)燃油修正量的偏差增大至標(biāo)準(zhǔn)比的±15%～±30%時(shí)，燃油修正的速率就變慢，故障表現(xiàn)就越明顯。即使此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈沒(méi)有點(diǎn)亮，電控系統(tǒng)也沒(méi)有顯示混合比失調(diào)的故障碼，同樣會(huì)出現(xiàn)混合比失調(diào)引起的故障現(xiàn)象。所以，維修人員應(yīng)當(dāng)注意，雖然沒(méi)有出現(xiàn)故障碼，但并不排除故障現(xiàn)象不是混合比失調(diào)造成的，因?yàn)樵陂_(kāi)環(huán)狀態(tài)下，噴油量完全由進(jìn)氣量決定。例如，很多車(chē)出現(xiàn)怠速抖動(dòng)、加油門(mén)抖動(dòng)、丟油門(mén)抖動(dòng)，甚至出現(xiàn)無(wú)緣無(wú)故的偶發(fā)性抖動(dòng)、冷啟動(dòng)困難、冷車(chē)無(wú)法加速等現(xiàn)象，而電控系統(tǒng)并沒(méi)有故障碼，反復(fù)維修也不見(jiàn)好，但清除進(jìn)氣道積炭，或拆卸缸蓋清除氣門(mén)與燃燒室積炭后均恢復(fù)正常，因此說(shuō)明還是積炭引起的混合比失調(diào)。

3．偏差的原因

具體來(lái)說(shuō)偏差的原因是混合汽過(guò)稀，一般是三個(gè)原因引起的：進(jìn)氣太多、進(jìn)油太少、缸壓不足。混合汽過(guò)濃也主要是三個(gè)原因引起的：進(jìn)氣太少、進(jìn)油太多、點(diǎn)火能量不足。另外，由于小車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)主要在兩個(gè)工況下工作，一是怠速工況、二是行駛工況，所以對(duì)于小車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)混合汽過(guò)稀過(guò)濃，又各分為三種情況?；旌掀^(guò)稀分為：一是怠速時(shí)混合汽過(guò)稀，2500r/min混合汽正常；二是怠速時(shí)混合汽正常，2500r/min混合汽過(guò)??；三是怠速與2500r/min混合汽都過(guò)稀?；旌掀^(guò)濃也分為三種情況：一是怠速時(shí)混合汽過(guò)濃，2500r/min混合汽正常；二是怠速時(shí)混合汽正常，2500r/min混合汽過(guò)濃；三是怠速與2500r/min混合汽都過(guò)濃。

對(duì)于上述情況，維修實(shí)踐表明，怠速時(shí)混合汽過(guò)稀，2500r/min混合汽正常，故障原因一般是節(jié)氣門(mén)后方漏氣；怠速時(shí)混合汽正常，2500r/min混合汽過(guò)稀，故障原因一般是汽油濾清器堵塞；怠速與2500r/min混合汽都過(guò)稀，故障原因一般是噴油器堵塞或汽油泵不良或二次空氣系統(tǒng)；怠速時(shí)混合汽過(guò)濃，2500r/min混合汽正常，故障原因一般是燃油壓力過(guò)高；怠速時(shí)混合汽正常，2500r/min混合汽過(guò)濃，故障原因一般是空氣濾清器堵塞；怠速與2500r/min混合汽都過(guò)濃，一般是點(diǎn)火能量不足或氧傳感器不良或其他傳感器不良引起的。以上說(shuō)明只有發(fā)動(dòng)機(jī)在兩個(gè)主要工況即怠速工況與2500r/min工作工況下，混合汽稀或濃，才需要考慮電控系統(tǒng)及汽缸壓縮壓力與點(diǎn)火進(jìn)氣方面的問(wèn)題。另外，對(duì)于偶發(fā)性的過(guò)稀或過(guò)濃，比如汽車(chē)顛簸后或過(guò)溝過(guò)坎易熄火，常見(jiàn)故障原因是進(jìn)氣波紋軟管裂紋，顛簸引起大量空氣未計(jì)量漏入造成過(guò)稀熄火，而汽車(chē)偶發(fā)性加速聳車(chē)，甚至熄火，熄火后啟動(dòng)困難，要長(zhǎng)時(shí)間將油門(mén)踏板踩到底斷油才能啟動(dòng)，多為噴油器漏油所致。對(duì)于單純啟動(dòng)過(guò)程中的過(guò)稀或過(guò)濃故障，若在嘗試點(diǎn)火過(guò)程時(shí)，中間停頓幾秒，發(fā)現(xiàn)此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)更容易啟動(dòng)，說(shuō)明是油泵不存油引起的過(guò)稀；如果稍微加一點(diǎn)油門(mén)就容易啟動(dòng)，說(shuō)明是進(jìn)氣道臟污阻礙進(jìn)氣引起的過(guò)濃；如果需要連續(xù)多次使用啟動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)，要考慮是積炭或啟動(dòng)信號(hào)缺失或水溫信號(hào)失準(zhǔn)引起的混合汽過(guò)??；如果不將油門(mén)踩到底就不能啟動(dòng)，要考慮是否為熱蒸發(fā)過(guò)濃的原因。對(duì)于有些既濃又稀，混合汽調(diào)整超過(guò)調(diào)整值上限和下限的故障碼，在關(guān)注電控系統(tǒng)的同時(shí)，還需關(guān)注積炭的影響，重視清洗匹配保養(yǎng)。

三、診斷方法

1．經(jīng)驗(yàn)診斷

關(guān)于診斷方法，維修實(shí)踐中既可以用診斷設(shè)備，又可以憑經(jīng)驗(yàn)技巧。這里提供一些常用的經(jīng)驗(yàn)技巧。例如診斷加速不良故障的原因，我們可以拆掉空氣濾清器，用手掌擋住進(jìn)氣口，然后進(jìn)行加速試驗(yàn)。若發(fā)動(dòng)機(jī)加速恢復(fù)正?；蚝棉D(zhuǎn)，說(shuō)明故障原因是混合汽過(guò)稀；反之若現(xiàn)象惡化，說(shuō)明故障原因是混合汽過(guò)濃。擋住進(jìn)氣口就是為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)少進(jìn)空氣。實(shí)踐中，還有不少加速不良的車(chē)，拿掉空氣濾清器后，加速就好了起來(lái)，也說(shuō)明故障原因是混合汽過(guò)濃。還有啟動(dòng)時(shí)，部分踩下油門(mén)踏板或全部踩下油門(mén)踏板才能啟動(dòng)，說(shuō)明啟動(dòng)混合汽過(guò)濃。啟動(dòng)時(shí)，不額外噴射一點(diǎn)燃油或化清劑就不能啟動(dòng)，說(shuō)明啟動(dòng)時(shí)混合汽過(guò)稀。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，將進(jìn)氣口人為堵死，正常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)很快熄火，如果發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不熄火，只抖動(dòng)或轉(zhuǎn)速?zèng)]有變化，馬上就可以診斷為進(jìn)氣道漏氣。以上技巧為混合比失調(diào)故障提供簡(jiǎn)捷的診斷方式。

2．設(shè)備診斷

如果用診斷設(shè)備，怠速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬比正常車(chē)輛時(shí)間長(zhǎng)，就可能是噴油器堵塞或燃油壓力偏低。因?yàn)樵陂]環(huán)狀態(tài)，接收到氧傳感器混合汽過(guò)稀信號(hào)，就會(huì)對(duì)噴油脈寬進(jìn)行修正，時(shí)間長(zhǎng)了，噴油脈寬就會(huì)比正常脈寬大。對(duì)于診斷儀調(diào)出空氣流量計(jì)或進(jìn)氣壓力傳感器故障碼的汽車(chē)，特別是更換傳感器后故障現(xiàn)象依然存在，故障碼依舊的疑難故障。這里會(huì)有多種原因，其中一種是熱膜式空氣流量計(jì)的故障，由于進(jìn)口受到灰塵污染，出口受到積炭污染，一旦計(jì)量不準(zhǔn)，會(huì)引起混合比失調(diào)。電腦通過(guò)短時(shí)與長(zhǎng)時(shí)燃油修正，甚至點(diǎn)亮故障燈警示，駕駛者還是拖著不修，時(shí)間長(zhǎng)了，電腦會(huì)記憶空氣流量計(jì)的故障碼，甚至完全不再采用空氣流量計(jì)信號(hào)，這時(shí)再去維修，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，怠速抖動(dòng)，加速不良，換了新的空氣流量計(jì)故障還是存在，只有同時(shí)更換電腦才能排除故障。一旦遇到這種情況，只要檢測(cè)空氣流量計(jì)沒(méi)有實(shí)質(zhì)性故障，臟的先拆卸下來(lái)清洗干凈，然后裝車(chē)，利用欺騙電腦的方法修復(fù)過(guò)來(lái)，不但不用換電腦，甚至也不用換空氣流量計(jì)。只是注意，此方法需要一人加油門(mén)，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在2500～3000r/min之間，另一人利用節(jié)氣門(mén)清洗劑或化油器清洗劑，從空氣流量計(jì)的進(jìn)氣網(wǎng)中間開(kāi)始，旋轉(zhuǎn)噴射至邊緣，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦就會(huì)重新學(xué)習(xí)記憶現(xiàn)在的空氣流量計(jì)，故障現(xiàn)象馬上消失。該方法的原理是利用清洗劑代替空氣對(duì)熱膜進(jìn)行降溫，對(duì)于新出現(xiàn)的溫差變化，電腦會(huì)重新開(kāi)始記憶。然而，現(xiàn)在生產(chǎn)的汽車(chē)絕大部分沒(méi)有空氣流量計(jì)，檢測(cè)進(jìn)氣量主要是進(jìn)氣壓力傳感器，但也會(huì)發(fā)生上述故障現(xiàn)象，其處理方法基本相同，只是欺騙電腦的方法不同。此時(shí)需要在進(jìn)氣壓力傳感器的檢測(cè)口上加上壓縮空氣。因?yàn)?，平時(shí)電腦檢測(cè)的最大進(jìn)氣壓就是大氣壓力，如果額外加上幾千帕的壓縮空氣，電腦會(huì)重新記憶，從而避免了更換電腦與進(jìn)氣壓力傳感器才能恢復(fù)正常。也解決了混合汽失調(diào)或傳感器故障碼無(wú)法清除的故障，不過(guò)，此方法需要在其他部分均正常的情況下采用。

用診斷儀檢修時(shí)，還要重點(diǎn)關(guān)注長(zhǎng)、短時(shí)燃油修正。可以將短時(shí)燃油修正值與長(zhǎng)時(shí)燃油修正值加起來(lái)，很快看出混合汽失調(diào)的嚴(yán)重程度。短時(shí)燃油修正其數(shù)值范圍一般是-10%～10%（因廠(chǎng)家而異），短時(shí)燃油需要微調(diào)時(shí)，ECU響應(yīng)燃油控制氧傳感器為電壓高于或低于0.45V限度的時(shí)間，短時(shí)的校正供油。若氧傳感器電壓保持在0.45V以下，表明混合汽過(guò)稀，過(guò)量空氣系數(shù)λ=1，短時(shí)燃油微調(diào)則提高至0以上的正值范圍，且ECU將增加供油量；若氧傳感器電壓在限值以上，短時(shí)燃油微調(diào)則減小至0以下進(jìn)入負(fù)值范圍，同時(shí)ECU減小供油量，補(bǔ)償所指示的濃混合汽狀況。如長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)行以及環(huán)境溫度較高，即使正常操作，碳罐清

污也會(huì)使短時(shí)燃油微調(diào)顯示在負(fù)值范圍內(nèi)。進(jìn)行短時(shí)燃油微調(diào)時(shí)，ECU最大允許范圍在-10%～10%之間（因廠(chǎng)家而異），在最大允許值時(shí)，需要進(jìn)行短時(shí)燃油微調(diào)，則表示系統(tǒng)過(guò)濃或過(guò)稀。

長(zhǎng)時(shí)燃油修正其數(shù)值范圍為-20%～20%（因廠(chǎng)家而異）。長(zhǎng)期燃油微調(diào)來(lái)自短期燃油微調(diào)數(shù)值，并表示長(zhǎng)期供油校正的方向。0表示如果供油不需要補(bǔ)償就能保持ECU指令的空燃比，若明顯低于0，表示系統(tǒng)過(guò)濃，ECU應(yīng)減少供油(減小噴油器脈寬)。如果明顯高于0，表示系統(tǒng)過(guò)稀，ECU應(yīng)增加供油(增加噴油器脈寬)。由于長(zhǎng)時(shí)燃油微調(diào)力圖追隨短時(shí)燃油微調(diào)，因此怠速碳罐清污產(chǎn)生的負(fù)值不屬于異常。進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)燃油微調(diào)時(shí)，ECU的最大允許值在-20%～20%之間（因廠(chǎng)家而異），在最大允許時(shí)，需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)燃油微調(diào)，也表示系統(tǒng)過(guò)濃或過(guò)稀。

四、診斷實(shí)例

某些V型發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)左右兩側(cè)汽缸均有單獨(dú)的燃油修正，因此這種發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)將分別顯示左右側(cè)的長(zhǎng)時(shí)燃油修正。根據(jù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，自適應(yīng)的修正數(shù)據(jù)可能存儲(chǔ)于ECU非永久性存儲(chǔ)器或永久性存儲(chǔ)器中。若存儲(chǔ)在非永久性存儲(chǔ)器中，則當(dāng)關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后記憶被刪除，在再次啟動(dòng)時(shí)，修正值歸0；若存儲(chǔ)在永久性存儲(chǔ)器中，則即使關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，記憶也不會(huì)消失，并且再次啟動(dòng)時(shí)，返回原記憶修正值處，只有斷開(kāi)蓄電池或拆除ECU的熔斷絲記憶才會(huì)被刪除并歸0。

我們也可以將長(zhǎng)時(shí)、短時(shí)兩個(gè)修正值與噴油器的開(kāi)啟時(shí)間加以比較，大于0的值表示開(kāi)啟時(shí)間增加，小于0的值表示開(kāi)啟時(shí)間減少，只有在閉環(huán)時(shí)才有燃油修正，開(kāi)環(huán)時(shí)參數(shù)值為固定值。

對(duì)于大多數(shù)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)時(shí)燃油修正一般較為穩(wěn)定，即在一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持不變。在某些車(chē)輛上，如果短時(shí)燃油修正系數(shù)超過(guò)一個(gè)設(shè)定的閾值，那么在幾秒鐘后，長(zhǎng)時(shí)燃油修正系數(shù)才將發(fā)生改變；在另一些汽車(chē)上相同情況則可能需要經(jīng)過(guò)10s以上的時(shí)間，長(zhǎng)時(shí)燃油修正值發(fā)生改變。計(jì)算出的長(zhǎng)時(shí)燃油修正值一般會(huì)保存在永久存儲(chǔ)器中，以備重新啟動(dòng)時(shí)ECU采用最后算出的噴油脈寬，而短時(shí)燃油修正系數(shù)并不保存，通常會(huì)從0調(diào)整到當(dāng)前狀況。當(dāng)故障碼清零以后，不論是短時(shí)燃油修正系數(shù)還是長(zhǎng)時(shí)燃油修正系數(shù)均恢復(fù)到初始化狀態(tài)。