浅谈汽车发动机控制元件失效对尾气排放的影响

摘 要：近年来，随着社会经济的不断发展，人们的生活水平越来越高，汽车也成为人们生活中不可或缺的一部分。但是，在车辆不断增加的情况下，拥堵，鸣笛噪音、尾气排放污染问题也日趋严重，随着与汽车有关问题的增加，汽车尾气排放问题也成为技术研发人员研究的内容之一。下面就汽车发动机控制的元件失效对汽车尾气排放的影响方面进行分析，主要研究空气流量、氧、水温等传感器信号失效对尾气排放的影响，从而促进汽车发动机技术的进步与发展。

关键词：汽车发动机；控制失效；尾气排放影响

汽车尾气排放污染已经成为城市污染的主要污染源，给人们的生活带来极大的影响。汽车尾气的污染问题主要源于汽车制造技术不先进。而如今，汽车发动机采用了电子控制燃油喷射发动机、 VVT、怠速启停技术、换挡指示，缸内直喷等，这些技术与传统的汽车发动机技术相比，极大的减少了尾气的排放量。但城市车辆的尾气排放量依然比较高，原因是汽车出现故障后，在运行的过程中将会增加汽车尾气的排放量。

1 空气流量传感器信号失效对尾气排放的影响

1.1 无空气流量信号的情况下对尾气排放的影响

空气流量信号作为喷油量的主控信号，对发动机所获的最佳浓度混合气体有很大的影响。空气流量信号传感器测定汽车发动机每一瞬间吸收的空气量，然后依据电控单元 ECU进行计算，并根据计算的结果控制喷油量，从而保证汽车在不同的气候环境下都能够正常行使 [1]。由此可见，空气流量传感器出现故障后对发动机排放的影响比较大。

当空气流量传感器出现故障后， ECU接收不到空气流量传感器信号时，就会以大负荷运行模式实施喷油量控制，这样增加了汽车的喷油量，缸内的混合气过浓，燃料无法完全燃烧，因而汽车尾气中的 CO含量增高。

1.2 空气流量信号失常时对尾气排放的影响

对于热式空气流量传感器而言，主要以传感器对热量的感应来计算汽车发动机气缸的进气量。当热线或热膜脏污时，控制单元 ECU无法精确计算汽车发动机气缸的进气量，会造成混合气过稀的现象，如果情况严重的话，将会使个别气缸失火，导致汽车尾气中的 HC含量增高。

2 氧传感器信号对尾气排放的影响

2.1 氧传感器信号对尾气 CO排放的影响

如图 1所示，在氧传感器正常的情况下，尾气中 CO的排放量处于稳定状态，当氧传感器信号丢失后， ECU进入开环控制模式，致使 CO的排放量大幅降低。氧传感器信号丢失的原因是氧传感器断路或者损坏，将错误电压信号传送给电控单元的情况下，从而使电控单元无法正确修正喷油量，对空燃比也无法控制，最终导催化器的转化效率下降。虽然氧传感器信号丢失对一氧化碳的排放量有所降低，但从整体而言，氧传感器信号的失效将增加其他尾气的排放量，进而增加对环境的污染程度。

2.2 氧传感器信号对尾气中 HC排放的影响

由图 2可以看出，当氧传感器信号正常时，空气中的 HC排放量处于缓慢增长的状态，而在氧传感器信号丢失后，在中小负荷时混合气变稀，火焰传播速度便逐渐降缓，使得 HC的排放量增加。而在缸内温度回升时，混合气体反应条件变好，空气中的 HC排放量基本保持不变 [2]。

氧传感器主要应用于对汽车发动机的管理系统中，通过对尾气中氧含量的检测，将探测结果以电信号的形式传递给发动机管理系统，使得探测结果与尾气中的氧含量呈一一对应关系，并对信号进行计算、分析、判断，然后以指令的形式发给各执行器，最后使发动机在各种状况下都能以最好的状态完成工作。由图可以看出，氧传感器信号出现故障后，对尾气中的 HC排放量具有很大的影响。从而体现了汽车发动机在汽车尾气排放中的影响作用。

2.3 氧传感器信号对尾气中 NOX排放的影响

由图 3可见，在氧传感器信号正常的情况下，氮氧化合物的排放量基本处于稳定值，但在氧传感信号丢失时，氮氧化合物的排放量比较低，而在氧传感信号完全丢失后， K值增大时，混合气变稀，燃烧温度呈下降趋势，最终使得氮氧化合物的排放量逐渐减少。汽车尾气的氮氧化合物对空气具有严重的影响，氮氧化合物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，其中光化学烟雾是由氮氧化合物与氮氢化合物经紫外线照射而发生反应后形成的有毒烟雾。而酸雨则对雕塑、房屋建筑有腐蚀作用，具有较大的破坏性。

3 水温传感器信号对尾气排放的影响

水温传感器对汽车发动机的冷却水温度进行检测的仪器，它是一个负温度系数的半导体热电敏电阻，电阻的数值与水温成反比例关系，即水温越低，电阻的数值就越高，反之，水温越高，电阻的数值就越低。比如：在水温为 =40℃时，电阻的数值为 30KΩ，而水温在 90℃时，电阻的数值只有 1KΩ左右。

下面就水温传感器信号对汽车尾气排放的影响做了相应的实验，更进一步对汽车发动机控制元件失效对尾气排放的影响进行研究。在发动机暖机状态下，用外界操作迫使发动机水温传感器向ECU传输的信号为0℃，进而分析一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物的排放量 [3]。

3.1 水温传感器信号对一氧化碳的影响

将水温传感器信号正常情况下的一氧化碳排放量，与水温传感器信号为 0℃时的一氧化碳的排放量进行对比：当发动机冷却液的温度为 40℃时，一氧化碳的排放量为 2.3%；而在发动机冷却液的温度为 40℃，传感器信号输出为 0℃的情况下，一氧化碳的排放量为 10% 。当发动机冷却液的温度为 80℃时，一氧化碳的排放量为 1.8%；而在发动机冷却液的温度为 80℃，传感器信号输出为 0℃的情况下，一氧化碳的排放量为 12%。由此可见，当温度传感器发送的信号为 0℃时，一氧化碳的排放量呈大幅度增加趋势。

3.2 水温传感器信号对碳氢化合物的影响

将水温传感器信号正常情况下碳氢化合物的排放量，与水温传感器信号为 0℃时的碳氢化合物的排放量进行对比：当发动机冷却液的温度为 40℃时，碳氢化合物的排放量为 285ppm；而当传感器信号输出为 0℃时，碳氢化合物的排放量为 410ppm 。当发动机冷却液的温度为 80℃时，碳氢化合物的排放量为 280ppm；而当发动机冷却液的温度为 80℃，传感器信号输出为 0℃的情况下，碳氢化合物的排放量为 460ppm。由以上的测试结果显示，当传感器的温度信号为 0℃时，汽车的发动机由于喷油增多，过量空气系数逐渐减小，导致发动机内部燃烧不完全，因而碳氢化合物的排放量不断增多。

3.3 水温传感器信号对氮氧化合物的影响

将水温传感器信号正常情况下氮氧化合物的排放量，与水温传感器信号为 0℃时的氮氧化合物的排放量进行对比。当发动机冷却液的温度为 40℃时，氮氧化合物的排放量为 110ppm，而与此同时当传感器信号输出为 0℃的情况下，氮氧化合物的排放量为 70ppm ，当发动机冷却液的温度为 80℃时，氮氧化合物的排放量为 100ppm，而与此同时当传感器信号输出为 0℃的情况下，氮氧化合物的排放量为 80ppm。综上所述，温度传感器信号为 0℃的情况下，氮氧化合物的排放量有所降低。但汽车在这样的情况下，一般启动比较困难。

4 结束语

随着社会经济的发展，汽车尾气污染越来越严重，因此排放法规也日趋严格。为了适应日趋严格的排放法规，使用高效可靠的零部件、研究开发并应用更多的节能新技术以及加快新能源汽车的研发和投放是目前各大整车厂的工作重点也是整车厂后续生存和发展的必然趋势。同时国家也应该大力发展城市轨道交通，通过乘坐舒适、服务舒心，快速准时打造公共交通的高品质，让公交出行者感受到“尊严”和便利，从而让更多的人乘坐公交，减少汽车尾气排放量。

参考文献：

[1]胡忠录，解福泉，张冬瑜，李岳林 .发动机尾气排放控制探讨 [J].公路与汽运，2013，06：29-32.

[2]代洪 .汽车发动机控制元件失效对燃油经济性的影响 [J].交通节能与环保，2013，06：35-37.

[3]黄志龙 .论汽车发动机技术、尾气排放与燃油质量关系 [J].中国化工贸易，2014，（1）：362-362，345.DOI：10.3969/ j.issn.1674-5167.2014.01.338.

作者简介

符传兴：（1982.12—），男，海南文昌，汉族，学历：本科学士学位。研究方向：汽车发动机匹配标定。