让“燃油修正系数”帮您诊断故障（上）

   北京市环保局颁布的国Ⅲ排放标准规定，从2006年12月1日起，在北京销售的新车必须加装车载自动诊断系统 (OBD)。如果没有加装OBD，新车将不能在北京上牌。可能有人曾经不重视二代车载故障诊断技术(OBDⅡ)，但是它已经走过十个年头。通过下面的例子，可以清楚地知道OBDⅡ对简化故障诊断过程有多大帮助。

   近日，笔者维修了一辆1992款的斯巴鲁（该车没有装OBDⅡ）。为了读取汽车的故障码，我必须将仪表盘拆下，按照车辆诊断手册跳接诊断插座，然后记录故障指示灯的闪烁次数，最后读取故障码。整个过程用了将近15min。如果对一辆装有OBDⅡ的汽车，那将在30s以内得到故障码。

   “OBDⅡ”使我们很容易获得燃油修正数据。通过燃油修正处理这个窗口，可以了解到ECU是如何控制燃油供给和PCM对喷油修正如何进行自适应控制。

   燃油修正是汽车生产商为了满足环保要求而采取的控制措施。为此发动机工程师们设计了氧闭环控制系统来保持这个比值不变，即通过氧传感器和其它输入的信号控制喷射脉宽的长度。燃油修正系数用百分比来表示，正常情况下，该值在正负5%以内。

   正值的燃油修正系数表示动力控制系统(PCM)试图加浓混和气；负值的燃油修正系数表示PCM要降低混合气浓度。动力控制系统通过调整长、短效燃油修正系数，将空燃比保持在14.7:1左右。

   故障诊断时首先要从燃油修正处理这个窗口来查看短效和长效修正系数是否正常。通常在大多数车辆上采用两种基本燃油控制系统：速度密度型控制系统，即使用发动机转速、进气管内的绝对压力(MAP)和大气压(BARO)来计算发动机负荷；质量流量型，即通过空气质量流量和发动机转速来计算发动机负荷。无论在哪种系统中，PCM首先根据不同传感器的输入和内部燃油MAP图得到标准油量喷射脉宽。早期装有OBD II的克莱斯勒汽车使用以下公式计算初始喷油脉宽：

   喷射脉宽=(发动机转速×进气歧管内绝对压力/大气压力)×节气门位置修正×冷却水温修正×进气温度修正×蓄电池电压修正×氧气修正系数(短效值乘以长效值)。

   车辆处于行驶状态时，发动机进入闭环控制，那么PCM主要依靠氧传感器的反馈值来判定空燃比是否维持在14.7:1左右。

   可以认为闭环控制是一个“感知-决策-执行”的控制模式。图1展示的是一个典型的质量流量型发动机控制系统的结构图以及燃油修正故障诊断的工作过程。它说明了闭环控制系统“感知—决策—执行”控制模式的过程。如前所述，PCM确定基本喷油脉宽。一旦进入发动机闭环控制，那么首先进入感知阶段，在这个阶段主要依靠氧传感器来感知空燃比的变化。在进入决策阶段后，PCM利用氧传感器的数据来检测空燃比是否稳定在14.7:1。如果该比例是正确的，那么PCM不对喷射脉宽进行修正。在这种情况下，执行阶段时喷油脉宽等于基本脉宽。然而，如果在感知阶段发现空燃比为16.1:1(下降)，那么PCM将做出增大喷射脉宽的指令，以纠正下降的空燃比。在此执行阶段，PCM使喷油器保持更长的喷油时间。“感知-决策-执行”模式始终贯穿于闭环控制，以保证合适的空燃比。

   在闭环控制过程中，PCM是通过对短效修正系数和长效修正系数(OBD II标准参数)的改变，来反映了燃油修正值的变化。对大多数汽车，短效修正系数通常随氧传感器值更新的很快。在很多情况下，如果绘制出Bank1短效修正系数和B1S1氧传感器的图，从两者关系可以看出，当氧传感器显示混合气过浓时，短效修正系数会减小以减小混合气浓度。反之，当氧传感器显示混合气过稀时，短效修正系数增大。

   对于大多数汽车来说，长效修正系数一般较为稳定，即在一个相对长的时间内保持不变。在某些车辆上，如果短效修正系数达到一个设定的极限值，那么在接下来的几秒钟内，长效修正系数将发生改变。在另一些汽车上则可能需要经过15～20s，长效修正值才发生改变。计算出的长效修正值一般会保存在存储器中，以备重新启动时PCM采用最后算出的喷油脉宽。而短效修正系数并不保存，通常会从0调整到当前状况。当故障码清零以后，不论是短效修正系数还是长效修正系数均恢复成默认值。

   为了更好地了解燃油修正是如何保持合适空燃比，可以参看图2的燃油喷射系统，这些2000款本田奥德赛的喷油器正在喷射泵实验台上接受Linder Technical Services的测试(在对其清洗或重设置前)。通过对故障码的分析得知此车怠速和燃油修正存在与故障码相关的故障。从图中可以看出各喷油器所喷油束形状和油量的不同之处。喷油器1、3、5所喷油束形状和油量比较相似，而喷油器2的油量偏少。对于喷油器4、6，不光所喷油量偏少，而且油束形状欠佳。

   下一步是检测喷油器的流量。在压力275.65kPa(40psi)时、30s内各喷油器所喷油量总合如图3所示。检测的结果显示出最大和最小喷油量相差了30%。如此大的不平衡使PCM很难将空燃比控制在合适值。

   实际喷油量似乎与图2所示的油束形状有关，但如何真正知道多少喷油量可以呈现出更好的油束形状，则需要对喷油量和燃油修正之间的关系进行进一步深入的研究。

   喷油器1、3、5所喷射的油量非常接近61～64mL。为了方便讨论，我们设喷油量64mL为100%正确喷油量或空燃比为14.7:1的基本线。我注意到一件事，那就是所有偶数喷油器所喷油量存在问题。在这台发动机上，有问题的喷油器分布在不同排上(参看图3发动机发火顺序)。如果所有偶数喷油器在同一排，那么表明燃油系统燃油可能受污染或油道阻塞。对于这个机型，没有分开对左右两排燃油进行独立控制，所以长效修正系数是所有喷油器的平均值。

   考虑4缸的闭环控制过程：氧传感器将报告给PCM4缸的空燃比过低，PCM将命令在下一次喷射时增加喷油脉宽以增加喷入4缸的油量。PCM的最终目的就是使4缸的空燃比回到14.7:1。在OBD II通用检测工具中将报告短效修正系数大约在+30%。为了完成循环，氧传感器将喷油脉宽增加的结果回报给PCM。如果当前空燃比值合适，进一步的调整将不需要。在几次循环之后，短效修正系数和喷油脉宽就趋于稳定。PCM下一步所做的就是如果需要，进行长效修正系数的修正。

   如果是单缸发动机，长效修正系数将最终为+30%，而短效修正系数将最终归零。在有些情况下，PCM可能将长效修正系数限制在一个特殊的最大值或者最小值。举个例子，如果长效修正系数最大值调整量是+25%，而整个燃油修正量为+30%，那么为了总的燃油调整量为30%，PCM将报告长效修正系数为+25%，短效修正系数为+5%。大多数汽车所计算的长效修正系数会保存在自身的存储器中，所以PCM在下次发动机启动时不需重新计算燃油修正。（未完待续）
（编辑 李阳）