淺析混合比失調的故障診斷技巧

文/湖北 熊榮華

淺析混合比失調的故障診斷技巧

文/湖北 熊榮華

熊榮華

(本刊專家委員會委員)

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。

在汽車維修中，混合比失調是經常被大家忽略的故障。通常，影響發動機性能的三個主要因素是壓縮比、點火正時、混合比。這三點中，最令修理工頭疼的故障就是混合比失調。汽車一旦出現混合比失調，輕則發動機怠速不穩，加速聳車；重則故障燈亮起，啟動困難，污染物排放量增加，進氣道回火，排氣管轟鳴，易熄火，無法加速，發動機處于跛行狀態。由于混合比失調較難診斷與維修，所以，不少維修工遇到此類故障，在不能及時查找故障原因時，往往直接刪除故障碼，并告知車主油品質量不良。然而，車主接車后，沒過多久，故障燈再次亮起，如此反復。

混合比失調故障，屬于汽車三高故障，即高油耗、高污染、高隱患故障，應當引起維修工作人員的重視。發動機的電腦，都是利用空燃比反饋信號提取燃油修正量數據，并根據此數據來調整燃油噴射量，維持理想的空燃比。空氣與汽油按質量的理想空燃比為14.7∶1，即實際空氣量與理論空氣量的比值。過量空氣系數λ=1，為理論空燃比（通俗說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）。混合比失調，就是指混合汽稀了或濃了，即偏離了標準14.7∶1的比例。而OBD ⅡECU設置故障碼并點亮故障指示燈的目的，是為了防止排放尾氣時，有毒有害氣體超標，污染環境。

一、汽車燃油監測系統

汽車燃油監測系統的程序相當簡單，但它卻是優先級最高的監測程序之一，無論何時，只要發動機控制系統在閉環模式運行，該程序將連續監測長、短時燃油修正。一旦出現真空泄漏、空氣濾清堵塞或者燃油供油不暢等情況，導致自適應燃油控制變化超過預置的修正限值時，系統將設置偶發故障碼。如果在下一個工作循環中故障不再出現，系統則自動清除偶發故障碼；如果故障再次出現，則系統會再次設置故障碼并點亮故障指示燈。

燃油修正值在偏離標準混合比14.7∶1±15%的范圍內波動時，一般認為是正常的。一般修正值超過± 30%時系統就會設置故障碼，這是因為修正值變得過大，發動機ECU將失去控制混合比在14.7∶1的能力，同時發動機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性變化；CO在高空燃比時，由于O2含量充足，CO產生較少，而在低空燃比時，CO產生較多。NOX產生的因素相對比較復雜，在空燃比為15∶1和16∶1之間時，產生量最大，與此同時，點火正時調整不當，也會導致大量NOX產生。這套燃油監控系統就是為了將空燃比控制在標準范圍內，從而降低尾氣污染。

二、混合汽的修正

1．修正的狀態

通常情況下混合汽的修正有兩種狀態，分別是長時燃油修正和短時燃油修正。長時燃油修正主要依據發動機冷卻液溫度、進氣溫度、發動機轉速、節氣門開度、空氣流量、進氣壓力等來判斷。短時燃油修正主要依據控制噴油量的氧傳感器反饋的廢氣中氧含量信號來判斷，因此氧傳感器的信號都是持續變化的，這都是短時燃油修正所反饋出來的信息。

2．偏差的產生

實踐表明，如果燃油修正量的偏差沒有超過±30%這個范圍，發動機故障燈就不會點亮，但是，偶爾還是會出現混合比失調的故障現象，因為一旦燃油修正速率跟不上空燃比的變化速率，發動機故障便會表現出來。而類似于發動機啟動時或啟動后，冷卻液溫度過高；發動機大負荷及高轉速運轉使節氣門全開；加減速中燃油供應中斷；氧傳感器輸入信號時間超過規定值（稀信號10s以上，濃信號4s以上）以及ECU停止控制空燃比，從而使發動機進入開環控制的運行狀態等情況，都會導致該故障。

當燃油修正量的偏差增大至標準比的±15%～±30%時，燃油修正的速率就變慢，故障表現就越明顯。即使此時發動機故障燈沒有點亮，電控系統也沒有顯示混合比失調的故障碼，同樣會出現混合比失調引起的故障現象。所以，維修人員應當注意，雖然沒有出現故障碼，但并不排除故障現象不是混合比失調造成的，因為在開環狀態下，噴油量完全由進氣量決定。例如，很多車出現怠速抖動、加油門抖動、丟油門抖動，甚至出現無緣無故的偶發性抖動、冷啟動困難、冷車無法加速等現象，而電控系統并沒有故障碼，反復維修也不見好，但清除進氣道積炭，或拆卸缸蓋清除氣門與燃燒室積炭后均恢復正常，因此說明還是積炭引起的混合比失調。

3．偏差的原因

具體來說偏差的原因是混合汽過稀，一般是三個原因引起的：進氣太多、進油太少、缸壓不足。混合汽過濃也主要是三個原因引起的：進氣太少、進油太多、點火能量不足。另外，由于小車發動機主要在兩個工況下工作，一是怠速工況、二是行駛工況，所以對于小車發動機混合汽過稀過濃，又各分為三種情況。混合汽過稀分為：一是怠速時混合汽過稀，2500r/min混合汽正常；二是怠速時混合汽正常，2500r/min混合汽過稀；三是怠速與2500r/min混合汽都過稀。混合汽過濃也分為三種情況：一是怠速時混合汽過濃，2500r/min混合汽正常；二是怠速時混合汽正常，2500r/min混合汽過濃；三是怠速與2500r/min混合汽都過濃。

對于上述情況，維修實踐表明，怠速時混合汽過稀，2500r/min混合汽正常，故障原因一般是節氣門后方漏氣；怠速時混合汽正常，2500r/min混合汽過稀，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；怠速時混合汽過濃，2500r/min混合汽正常，故障原因一般是燃油壓力過高；怠速時混合汽正常，2500r/min混合汽過濃，故障原因一般是空氣濾清器堵塞；怠速與2500r/min混合汽都過濃，一般是點火能量不足或氧傳感器不良或其他傳感器不良引起的。以上說明只有發動機在兩個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及汽缸壓縮壓力與點火進氣方面的問題。另外，對于偶發性的過稀或過濃，比如汽車顛簸后或過溝過坎易熄火，常見故障原因是進氣波紋軟管裂紋，顛簸引起大量空氣未計量漏入造成過稀熄火，而汽車偶發性加速聳車，甚至熄火，熄火后啟動困難，要長時間將油門踏板踩到底斷油才能啟動，多為噴油器漏油所致。對于單純啟動過程中的過稀或過濃故障，若在嘗試點火過程時，中間停頓幾秒，發現此時發動機更容易啟動，說明是油泵不存油引起的過稀；如果稍微加一點油門就容易啟動，說明是進氣道臟污阻礙進氣引起的過濃；如果需要連續多次使用啟動機才能啟動，要考慮是積炭或啟動信號缺失或水溫信號失準引起的混合汽過稀；如果不將油門踩到底就不能啟動，要考慮是否為熱蒸發過濃的原因。對于有些既濃又稀，混合汽調整超過調整值上限和下限的故障碼，在關注電控系統的同時，還需關注積炭的影響，重視清洗匹配保養。

三、診斷方法

1．經驗診斷

關于診斷方法，維修實踐中既可以用診斷設備，又可以憑經驗技巧。這里提供一些常用的經驗技巧。例如診斷加速不良故障的原因，我們可以拆掉空氣濾清器，用手掌擋住進氣口，然后進行加速試驗。若發動機加速恢復正常或好轉，說明故障原因是混合汽過稀；反之若現象惡化，說明故障原因是混合汽過濃。擋住進氣口就是為了讓發動機少進空氣。實踐中，還有不少加速不良的車，拿掉空氣濾清器后，加速就好了起來，也說明故障原因是混合汽過濃。還有啟動時，部分踩下油門踏板或全部踩下油門踏板才能啟動，說明啟動混合汽過濃。啟動時，不額外噴射一點燃油或化清劑就不能啟動，說明啟動時混合汽過稀。另外，發動機怠速時，將進氣口人為堵死，正常情況下，發動機應很快熄火，如果發動機怠速不熄火，只抖動或轉速沒有變化，馬上就可以診斷為進氣道漏氣。以上技巧為混合比失調故障提供簡捷的診斷方式。

2．設備診斷

如果用診斷設備，怠速時，發動機噴油脈寬比正常車輛時間長，就可能是噴油器堵塞或燃油壓力偏低。因為在閉環狀態，接收到氧傳感器混合汽過稀信號，就會對噴油脈寬進行修正，時間長了，噴油脈寬就會比正常脈寬大。對于診斷儀調出空氣流量計或進氣壓力傳感器故障碼的汽車，特別是更換傳感器后故障現象依然存在，故障碼依舊的疑難故障。這里會有多種原因，其中一種是熱膜式空氣流量計的故障，由于進口受到灰塵污染，出口受到積炭污染，一旦計量不準，會引起混合比失調。電腦通過短時與長時燃油修正，甚至點亮故障燈警示，駕駛者還是拖著不修，時間長了，電腦會記憶空氣流量計的故障碼，甚至完全不再采用空氣流量計信號，這時再去維修，我們會發現，怠速抖動，加速不良，換了新的空氣流量計故障還是存在，只有同時更換電腦才能排除故障。一旦遇到這種情況，只要檢測空氣流量計沒有實質性故障，臟的先拆卸下來清洗干凈，然后裝車，利用欺騙電腦的方法修復過來，不但不用換電腦，甚至也不用換空氣流量計。只是注意，此方法需要一人加油門，將發動機轉速控制在2500～3000r/min之間，另一人利用節氣門清洗劑或化油器清洗劑，從空氣流量計的進氣網中間開始，旋轉噴射至邊緣，發動機電腦就會重新學習記憶現在的空氣流量計，故障現象馬上消失。該方法的原理是利用清洗劑代替空氣對熱膜進行降溫，對于新出現的溫差變化，電腦會重新開始記憶。然而，現在生產的汽車絕大部分沒有空氣流量計，檢測進氣量主要是進氣壓力傳感器，但也會發生上述故障現象，其處理方法基本相同，只是欺騙電腦的方法不同。此時需要在進氣壓力傳感器的檢測口上加上壓縮空氣。因為，平時電腦檢測的最大進氣壓就是大氣壓力，如果額外加上幾千帕的壓縮空氣，電腦會重新記憶，從而避免了更換電腦與進氣壓力傳感器才能恢復正常。也解決了混合汽失調或傳感器故障碼無法清除的故障，不過，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，還要重點關注長、短時燃油修正。可以將短時燃油修正值與長時燃油修正值加起來，很快看出混合汽失調的嚴重程度。短時燃油修正其數值范圍一般是-10%～10%（因廠家而異），短時燃油需要微調時，ECU響應燃油控制氧傳感器為電壓高于或低于0.45V限度的時間，短時的校正供油。若氧傳感器電壓保持在0.45V以下，表明混合汽過稀，過量空氣系數λ=1，短時燃油微調則提高至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，短時燃油微調則減小至0以下進入負值范圍，同時ECU減小供油量，補償所指示的濃混合汽狀況。如長時間怠速運行以及環境溫度較高，即使正常操作，碳罐清

污也會使短時燃油微調顯示在負值范圍內。進行短時燃油微調時，ECU最大允許范圍在-10%～10%之間（因廠家而異），在最大允許值時，需要進行短時燃油微調，則表示系統過濃或過稀。

長時燃油修正其數值范圍為-20%～20%（因廠家而異）。長期燃油微調來自短期燃油微調數值，并表示長期供油校正的方向。0表示如果供油不需要補償就能保持ECU指令的空燃比，若明顯低于0，表示系統過濃，ECU應減少供油(減小噴油器脈寬)。如果明顯高于0，表示系統過稀，ECU應增加供油(增加噴油器脈寬)。由于長時燃油微調力圖追隨短時燃油微調，因此怠速碳罐清污產生的負值不屬于異常。進行長時燃油微調時，ECU的最大允許值在-20%～20%之間（因廠家而異），在最大允許時，需要進行長時燃油微調，也表示系統過濃或過稀。

四、診斷實例

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左右側的長時燃油修正。根據不同的發動機管理系統，自適應的修正數據可能存儲于ECU非永久性存儲器或永久性存儲器中。若存儲在非永久性存儲器中，則當關閉點火開關后記憶被刪除，在再次啟動時，修正值歸0；若存儲在永久性存儲器中，則即使關閉點火開關，記憶也不會消失，并且再次啟動時，返回原記憶修正值處，只有斷開蓄電池或拆除ECU的熔斷絲記憶才會被刪除并歸0。

我們也可以將長時、短時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，只有在閉環時才有燃油修正，開環時參數值為固定值。

對于大多數汽車來說，長時燃油修正一般較為穩定，即在一個相對長的時間內保持不變。在某些車輛上，如果短時燃油修正系數超過一個設定的閾值，那么在幾秒鐘后，長時燃油修正系數才將發生改變；在另一些汽車上相同情況則可能需要經過10s以上的時間，長時燃油修正值發生改變。計算出的長時燃油修正值一般會保存在永久存儲器中，以備重新啟動時ECU采用最后算出的噴油脈寬，而短時燃油修正系數并不保存，通常會從0調整到當前狀況。當故障碼清零以后，不論是短時燃油修正系數還是長時燃油修正系數均恢復到初始化狀態。