摘 要：近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平越來(lái)越高，汽車(chē)也成為人們生活中不可或缺的一部分。但是，在車(chē)輛不斷增加的情況下，擁堵，鳴笛噪音、尾氣排放污染問(wèn)題也日趨嚴(yán)重，隨著與汽車(chē)有關(guān)問(wèn)題的增加，汽車(chē)尾氣排放問(wèn)題也成為技術(shù)研發(fā)人員研究的內(nèi)容之一。下面就汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制的元件失效對(duì)汽車(chē)尾氣排放的影響方面進(jìn)行分析，主要研究空氣流量、氧、水溫等傳感器信號(hào)失效對(duì)尾氣排放的影響，從而促進(jìn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)；控制失效；尾氣排放影響

汽車(chē)尾氣排放污染已經(jīng)成為城市污染的主要污染源，給人們的生活帶來(lái)極大的影響。汽車(chē)尾氣的污染問(wèn)題主要源于汽車(chē)制造技術(shù)不先進(jìn)。而如今，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用了電子控制燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)、 VVT、怠速啟停技術(shù)、換擋指示，缸內(nèi)直噴等，這些技術(shù)與傳統(tǒng)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相比，極大的減少了尾氣的排放量。但城市車(chē)輛的尾氣排放量依然比較高，原因是汽車(chē)出現(xiàn)故障后，在運(yùn)行的過(guò)程中將會(huì)增加汽車(chē)尾氣的排放量。

1 空氣流量傳感器信號(hào)失效對(duì)尾氣排放的影響

1.1 無(wú)空氣流量信號(hào)的情況下對(duì)尾氣排放的影響

空氣流量信號(hào)作為噴油量的主控信號(hào)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所獲的最佳濃度混合氣體有很大的影響。空氣流量信號(hào)傳感器測(cè)定汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)每一瞬間吸收的空氣量，然后依據(jù)電控單元 ECU進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算的結(jié)果控制噴油量，從而保證汽車(chē)在不同的氣候環(huán)境下都能夠正常行使 [1]。由此可見(jiàn)，空氣流量傳感器出現(xiàn)故障后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響比較大。

當(dāng)空氣流量傳感器出現(xiàn)故障后， ECU接收不到空氣流量傳感器信號(hào)時(shí)，就會(huì)以大負(fù)荷運(yùn)行模式實(shí)施噴油量控制，這樣增加了汽車(chē)的噴油量，缸內(nèi)的混合氣過(guò)濃，燃料無(wú)法完全燃燒，因而汽車(chē)尾氣中的 CO含量增高。

1.2 空氣流量信號(hào)失常時(shí)對(duì)尾氣排放的影響

對(duì)于熱式空氣流量傳感器而言，主要以傳感器對(duì)熱量的感應(yīng)來(lái)計(jì)算汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的進(jìn)氣量。當(dāng)熱線或熱膜臟污時(shí)，控制單元 ECU無(wú)法精確計(jì)算汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的進(jìn)氣量，會(huì)造成混合氣過(guò)稀的現(xiàn)象，如果情況嚴(yán)重的話，將會(huì)使個(gè)別氣缸失火，導(dǎo)致汽車(chē)尾氣中的 HC含量增高。

2 氧傳感器信號(hào)對(duì)尾氣排放的影響

2.1 氧傳感器信號(hào)對(duì)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(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)氧傳感器信號(hào)丟失后， ECU進(jìn)入開(kāi)環(huán)控制模式，致使 CO的排放量大幅降低。氧傳感器信號(hào)丟失的原因是氧傳感器斷路或者損壞，將錯(cuò)誤電壓信號(hào)傳送給電控單元的情況下，從而使電控單元無(wú)法正確修正噴油量，對(duì)空燃比也無(wú)法控制，最終導(dǎo)催化器的轉(zhuǎn)化效率下降。雖然氧傳感器信號(hào)丟失對(duì)一氧化碳的排放量有所降低，但從整體而言，氧傳感器信號(hào)的失效將增加其他尾氣的排放量，進(jìn)而增加對(duì)環(huán)境的污染程度。

2.2 氧傳感器信號(hào)對(duì)尾氣中 HC排放的影響

由圖 2可以看出，當(dāng)氧傳感器信號(hào)正常時(shí)，空氣中的 HC排放量處于緩慢增長(zhǎng)的狀態(tài)，而在氧傳感器信號(hào)丟失后，在中小負(fù)荷時(shí)混合氣變稀，火焰?zhèn)鞑ニ俣缺阒饾u降緩，使得 HC的排放量增加。而在缸內(nèi)溫度回升時(shí)，混合氣體反應(yīng)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(yīng)用于對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的管理系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)尾氣中氧含量的檢測(cè)，將探測(cè)結(jié)果以電信號(hào)的形式傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，使得探測(cè)結(jié)果與尾氣中的氧含量呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、分析、判斷，然后以指令的形式發(fā)給各執(zhí)行器，最后使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種狀況下都能以最好的狀態(tài)完成工作。由圖可以看出，氧傳感器信號(hào)出現(xiàn)故障后，對(duì)尾氣中的 HC排放量具有很大的影響。從而體現(xiàn)了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車(chē)尾氣排放中的影響作用。

2.3 氧傳感器信號(hào)對(duì)尾氣中 NOX排放的影響

由圖 3可見(jiàn)，在氧傳感器信號(hào)正常的情況下，氮氧化合物的排放量基本處于穩(wěn)定值，但在氧傳感信號(hào)丟失時(shí)，氮氧化合物的排放量比較低，而在氧傳感信號(hào)完全丟失后， K值增大時(shí)，混合氣變稀，燃燒溫度呈下降趨勢(shì)，最終使得氮氧化合物的排放量逐漸減少。汽車(chē)尾氣的氮氧化合物對(duì)空氣具有嚴(yán)重的影響，氮氧化合物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個(gè)重要原因，其中光化學(xué)煙霧是由氮氧化合物與氮?dú)浠衔锝?jīng)紫外線照射而發(fā)生反應(yīng)后形成的有毒煙霧。而酸雨則對(duì)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(hào)對(duì)尾氣排放的影響

水溫傳感器對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫度進(jìn)行檢測(cè)的儀器，它是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的半導(dǎo)體熱電敏電阻，電阻的數(shù)值與水溫成反比例關(guān)系，即水溫越低，電阻的數(shù)值就越高，反之，水溫越高，電阻的數(shù)值就越低。比如：在水溫為 =40℃時(shí)，電阻的數(shù)值為 30KΩ，而水溫在 90℃時(shí)，電阻的數(shù)值只有 1KΩ左右。

下面就水溫傳感器信號(hào)對(duì)汽車(chē)尾氣排放的影響做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，更進(jìn)一步對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制元件失效對(duì)尾氣排放的影響進(jìn)行研究。在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)狀態(tài)下，用外界操作迫使發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器向ECU傳輸?shù)男盘?hào)為0℃，進(jìn)而分析一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物的排放?[3]。

3.1 水溫傳感器信號(hào)對(duì)一氧化碳的影響

將水溫傳感器信號(hào)正常情況下的一氧化碳排放量，與水溫傳感器信號(hào)為 0℃時(shí)的一氧化碳的排放量進(jìn)行對(duì)比：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度為 40℃時(shí)，一氧化碳的排放量為 2.3%；而在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度為 40℃，傳感器信號(hào)輸出為 0℃的情況下，一氧化碳的排放量為 10% 。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度為 80℃時(shí)，一氧化碳的排放量為 1.8%；而在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度為 80℃，傳感器信號(hào)輸出為 0℃的情況下，一氧化碳的排放量為 12%。由此可見(jiàn)，當(dāng)溫度傳感器發(fā)送的信號(hào)為 0℃時(shí)，一氧化碳的排放量呈大幅度增加趨勢(shì)。

3.2 水溫傳感器信號(hào)對(duì)碳?xì)浠衔锏挠绊?/p>

將水溫傳感器信號(hào)正常情況下碳?xì)浠衔锏呐欧帕?，與水溫傳感器信號(hào)為 0℃時(shí)的碳?xì)浠衔锏呐欧帕窟M(jìn)行對(duì)比：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度為 40℃時(shí)，碳?xì)浠衔锏呐欧帕繛?285ppm；而當(dāng)傳感器信號(hào)輸出為 0℃時(shí)，碳?xì)浠衔锏呐欧帕繛?410ppm 。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度為 80℃時(shí)，碳?xì)浠衔锏呐欧帕繛?280ppm；而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度為 80℃，傳感器信號(hào)輸出為 0℃的情況下，碳?xì)浠衔锏呐欧帕繛?460ppm。由以上的測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)傳感器的溫度信號(hào)為 0℃時(shí)，汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)由于噴油增多，過(guò)量空氣系數(shù)逐漸減小，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒不完全，因而碳?xì)浠衔锏呐欧帕坎粩嘣龆唷?/p>

3.3 水溫傳感器信號(hào)對(duì)氮氧化合物的影響

將水溫傳感器信號(hào)正常情況下氮氧化合物的排放量，與水溫傳感器信號(hào)為 0℃時(shí)的氮氧化合物的排放量進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度為 40℃時(shí)，氮氧化合物的排放量為 110ppm，而與此同時(shí)當(dāng)傳感器信號(hào)輸出為 0℃的情況下，氮氧化合物的排放量為 70ppm ，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度為 80℃時(shí)，氮氧化合物的排放量為 100ppm，而與此同時(shí)當(dāng)傳感器信號(hào)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(hào)為 0℃的情況下，氮氧化合物的排放量有所降低。但汽車(chē)在這樣的情況下，一般啟動(dòng)比較困難。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)尾氣污染越來(lái)越嚴(yán)重，因此排放法規(guī)也日趨嚴(yán)格。為了適應(yīng)日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)，使用高效可靠的零部件、研究開(kāi)發(fā)并應(yīng)用更多的節(jié)能新技術(shù)以及加快新能源汽車(chē)的研發(fā)和投放是目前各大整車(chē)廠的工作重點(diǎn)也是整車(chē)廠后續(xù)生存和發(fā)展的必然趨勢(shì)。同時(shí)國(guó)家也應(yīng)該大力發(fā)展城市軌道交通，通過(guò)乘坐舒適、服務(wù)舒心，快速準(zhǔn)時(shí)打造公共交通的高品質(zhì)，讓公交出行者感受到“尊嚴(yán)”和便利，從而讓更多的人乘坐公交，減少汽車(chē)尾氣排放量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]代洪 .汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制元件失效對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響 [J].交通節(jié)能與環(huán)保，2013，06：35-37.

[3]黃志龍 .論汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、尾氣排放與燃油質(zhì)量關(guān)系 [J].中國(guó)化工貿(mào)易，2014，（1）：362-362，345.DOI：10.3969/ j.issn.1674-5167.2014.01.338.

作者簡(jiǎn)介

符傳興：（1982.12—），男，海南文昌，漢族，學(xué)歷：本科學(xué)士學(xué)位。研究方向：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)匹配標(biāo)定。