讓“燃油修正系數”幫您診斷故障（上）

北京市環保局頒布的國Ⅲ排放標准規定，從2006年12月1日起，在北京銷售的新車必須加裝車載自動診斷系統 (OBD)。如果沒有加裝OBD，新車將不能在北京上牌。可能有人曾經不重視二代車載故障診斷技術(OBDⅡ)，但是它已經走過十個年頭。通過下面的例子，可以清楚地知道OBDⅡ對簡化故障診斷過程有多大幫助。

近日，筆者維修了一輛1992款的斯巴魯（該車沒有裝OBDⅡ）。為了讀取汽車的故障碼，我必須將儀表盤拆下，按照車輛診斷手冊跳接診斷插座，然後記錄故障指示燈的閃爍次數，最後讀取故障碼。整個過程用了將近15min。如果對一輛裝有OBDⅡ的汽車，那將在30s以內得到故障碼。

“OBDⅡ”使我們很容易獲得燃油修正數據。通過燃油修正處理這個窗口，可以了解到ECU是如何控制燃油供給和PCM對噴油修正如何進行自適應控制。

燃油修正是汽車生產商為了滿足環保要求而采取的控制措施。為此發動機工程師們設計了氧閉環控制系統來保持這個比值不變，即通過氧傳感器和其它輸入的信號控制噴射脈寬的長度。燃油修正系數用百分比來表示，正常情況下，該值在正負5%以內。

正值的燃油修正系數表示動力控制系統(PCM)試圖加濃混和氣；負值的燃油修正系數表示PCM要降低混合氣濃度。動力控制系統通過調整長、短效燃油修正系數，將空燃比保持在14.7:1左右。

故障診斷時首先要從燃油修正處理這個窗口來查看短效和長效修正系數是否正常。通常在大多數車輛上采用兩種基本燃油控制系統：速度密度型控制系統，即使用發動機轉速、進氣管內的絕對壓力(MAP)和大氣壓(BARO)來計算發動機負荷；質量流量型，即通過空氣質量流量和發動機轉速來計算發動機負荷。無論在哪種系統中，PCM首先根據不同傳感器的輸入和內部燃油MAP圖得到標准油量噴射脈寬。早期裝有OBD II的克萊斯勒汽車使用以下公式計算初始噴油脈寬：

噴射脈寬=(發動機轉速×進氣歧管內絕對壓力/大氣壓力)×節氣門位置修正×冷卻水溫修正×進氣溫度修正×蓄電池電壓修正×氧氣修正系數(短效值乘以長效值)。

車輛處於行駛狀態時，發動機進入閉環控制，那麼PCM主要依靠氧傳感器的反饋值來判定空燃比是否維持在14.7:1左右。

可以認為閉環控制是一個“感知-決策-執行”的控制模式。圖1展示的是一個典型的質量流量型發動機控制系統的結構圖以及燃油修正故障診斷的工作過程。它說明了閉環控制系統“感知—決策—執行”控制模式的過程。如前所述，PCM確定基本噴油脈寬。一旦進入發動機閉環控制，那麼首先進入感知階段，在這個階段主要依靠氧傳感器來感知空燃比的變化。在進入決策階段後，PCM利用氧傳感器的數據來檢測空燃比是否穩定在14.7:1。如果該比例是正確的，那麼PCM不對噴射脈寬進行修正。在這種情況下，執行階段時噴油脈寬等於基本脈寬。然而，如果在感知階段發現空燃比為16.1:1(下降)，那麼PCM將做出增大噴射脈寬的指令，以糾正下降的空燃比。在此執行階段，PCM使噴油器保持更長的噴油時間。“感知-決策-執行”模式始終貫穿於閉環控制，以保證合適的空燃比。

在閉環控制過程中，PCM是通過對短效修正系數和長效修正系數(OBD II標准參數)的改變，來反映了燃油修正值的變化。對大多數汽車，短效修正系數通常隨氧傳感器值更新的很快。在很多情況下，如果繪制出Bank1短效修正系數和B1S1氧傳感器的圖，從兩者關系可以看出，當氧傳感器顯示混合氣過濃時，短效修正系數會減小以減小混合氣濃度。反之，當氧傳感器顯示混合氣過稀時，短效修正系數增大。

對於大多數汽車來說，長效修正系數一般較為穩定，即在一個相對長的時間內保持不變。在某些車輛上，如果短效修正系數達到一個設定的極限值，那麼在接下來的幾秒鐘內，長效修正系數將發生改變。在另一些汽車上則可能需要經過15～20s，長效修正值才發生改變。計算出的長效修正值一般會保存在存儲器中，以備重新啟動時PCM采用最後算出的噴油脈寬。而短效修正系數並不保存，通常會從0調整到當前狀況。當故障碼清零以後，不論是短效修正系數還是長效修正系數均恢復成默認值。

為了更好地了解燃油修正是如何保持合適空燃比，可以參看圖2的燃油噴射系統，這些2000款本田奧德賽的噴油器正在噴射泵實驗台上接受Linder Technical Services的測試(在對其清洗或重設置前)。通過對故障碼的分析得知此車怠速和燃油修正存在與故障碼相關的故障。從圖中可以看出各噴油器所噴油束形狀和油量的不同之處。噴油器1、3、5所噴油束形狀和油量比較相似，而噴油器2的油量偏少。對於噴油器4、6，不光所噴油量偏少，而且油束形狀欠佳。

下一步是檢測噴油器的流量。在壓力275.65kPa(40psi)時、30s內各噴油器所噴油量總合如圖3所示。檢測的結果顯示出最大和最小噴油量相差了30%。如此大的不平衡使PCM很難將空燃比控制在合適值。

實際噴油量似乎與圖2所示的油束形狀有關，但如何真正知道多少噴油量可以呈現出更好的油束形狀，則需要對噴油量和燃油修正之間的關系進行進一步深入的研究。

噴油器1、3、5所噴射的油量非常接近61～64mL。為了方便討論，我們設噴油量64mL為100%正確噴油量或空燃比為14.7:1的基本線。我注意到一件事，那就是所有偶數噴油器所噴油量存在問題。在這台發動機上，有問題的噴油器分布在不同排上(參看圖3發動機發火順序)。如果所有偶數噴油器在同一排，那麼表明燃油系統燃油可能受污染或油道阻塞。對於這個機型，沒有分開對左右兩排燃油進行獨立控制，所以長效修正系數是所有噴油器的平均值。

考慮4缸的閉環控制過程：氧傳感器將報告給PCM4缸的空燃比過低，PCM將命令在下一次噴射時增加噴油脈寬以增加噴入4缸的油量。PCM的最終目的就是使4缸的空燃比回到14.7:1。在OBD II通用檢測工具中將報告短效修正系數大約在 30%。為了完成循環，氧傳感器將噴油脈寬增加的結果回報給PCM。如果當前空燃比值合適，進一步的調整將不需要。在幾次循環之後，短效修正系數和噴油脈寬就趨於穩定。PCM下一步所做的就是如果需要，進行長效修正系數的修正。

如果是單缸發動機，長效修正系數將最終為 30%，而短效修正系數將最終歸零。在有些情況下，PCM可能將長效修正系數限制在一個特殊的最大值或者最小值。舉個例子，如果長效修正系數最大值調整量是 25%，而整個燃油修正量為 30%，那麼為了總的燃油調整量為30%，PCM將報告長效修正系數為 25%，短效修正系數為 5%。大多數汽車所計算的長效修正系數會保存在自身的存儲器中，所以PCM在下次發動機啟動時不需重新計算燃油修正。（未完待續）
（編輯 李陽）