摘 要：近年來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的生活水平越來越高，汽車也成為人們生活中不可或缺的一部分。但是，在車輛不斷增加的情況下，擁堵，鳴笛噪音、尾氣排放污染問題也日趨嚴(yán)重，隨著與汽車有關(guān)問題的增加，汽車尾氣排放問題也成為技術(shù)研發(fā)人員研究的內(nèi)容之一。下面就汽車發(fā)動機控制的元件失效對汽車尾氣排放的影響方面進行分析，主要研究空氣流量、氧、水溫等傳感器信號失效對尾氣排放的影響，從而促進汽車發(fā)動機技術(shù)的進步與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機；控制失效；尾氣排放影響

汽車尾氣排放污染已經(jīng)成為城市污染的主要污染源，給人們的生活帶來極大的影響。汽車尾氣的污染問題主要源于汽車制造技術(shù)不先進。而如今，汽車發(fā)動機采用了電子控制燃油噴射發(fā)動機、 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)的汽車發(fā)動機技術(shù)相比，極大的減少了尾氣的排放量。但城市車輛的尾氣排放量依然比較高，原因是汽車出現(xiàn)故障后，在運行的過程中將會增加汽車尾氣的排放量。

1 空氣流量傳感器信號失效對尾氣排放的影響

1.1 無空氣流量信號的情況下對尾氣排放的影響

空氣流量信號作為噴油量的主控信號，對發(fā)動機所獲的最佳濃度混合氣體有很大的影響。空氣流量信號傳感器測定汽車發(fā)動機每一瞬間吸收的空氣量，然后依據(jù)電控單元 ECU進行計算，并根據(jù)計算的結(jié)果控制噴油量，從而保證汽車在不同的氣候環(huán)境下都能夠正常行使 [1]。由此可見，空氣流量傳感器出現(xiàn)故障后對發(fā)動機排放的影響比較大。

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時，就會以大負(fù)荷運行模式實施噴油量控制，這樣增加了汽車的噴油量，缸內(nèi)的混合氣過濃，燃料無法完全燃燒，因而汽車尾氣中的 CO含量增高。

1.2 空氣流量信號失常時對尾氣排放的影響

對于熱式空氣流量傳感器而言，主要以傳感器對熱量的感應(yīng)來計算汽車發(fā)動機氣缸的進氣量。當(dāng)熱線或熱膜臟污時，控制單元 ECU無法精確計算汽車發(fā)動機氣缸的進氣量，會造成混合氣過稀的現(xiàn)象，如果情況嚴(yán)重的話，將會使個別氣缸失火，導(dǎo)致汽車尾氣中的 HC含量增高。

2 氧傳感器信號對尾氣排放的影響

2.1 氧傳感器信號對尾氣 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)氧傳感器信號丟失后， ECU進入開環(huán)控制模式，致使 CO的排放量大幅降低。氧傳感器信號丟失的原因是氧傳感器斷路或者損壞，將錯誤電壓信號傳送給電控單元的情況下，從而使電控單元無法正確修正噴油量，對空燃比也無法控制，最終導(dǎo)催化器的轉(zhuǎn)化效率下降。雖然氧傳感器信號丟失對一氧化碳的排放量有所降低，但從整體而言，氧傳感器信號的失效將增加其他尾氣的排放量，進而增加對環(huán)境的污染程度。

2.2 氧傳感器信號對尾氣中 HC排放的影響

由圖 2可以看出，當(dāng)氧傳感器信號正常時，空氣中的 HC排放量處于緩慢增長的狀態(tài)，而在氧傳感器信號丟失后，在中小負(fù)荷時混合氣變稀，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，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)用于對汽車發(fā)動機的管理系統(tǒng)中，通過對尾氣中氧含量的檢測，將探測結(jié)果以電信號的形式傳遞給發(fā)動機管理系統(tǒng)，使得探測結(jié)果與尾氣中的氧含量呈一一對應(yīng)關(guān)系，并對信號進行計算、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)動機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，氧傳感器信號出現(xiàn)故障后，對尾氣中的 HC排放量具有很大的影響。從而體現(xiàn)了汽車發(fā)動機在汽車尾氣排放中的影響作用。

2.3 氧傳感器信號對尾氣中 NOX排放的影響

由圖 3可見，在氧傳感器信號正常的情況下，氮氧化合物的排放量基本處于穩(wěn)定值，但在氧傳感信號丟失時，氮氧化合物的排放量比較低，而在氧傳感信號完全丟失后， K值增大時，混合氣變稀，燃燒溫度呈下降趨勢，最終使得氮氧化合物的排放量逐漸減少。汽車尾氣的氮氧化合物對空氣具有嚴(yán)重的影響，氮氧化合物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個重要原因，其中光化學(xué)煙霧是由氮氧化合物與氮氫化合物經(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 水溫傳感器信號對尾氣排放的影響

水溫傳感器對汽車發(fā)動機的冷卻水溫度進行檢測的儀器，它是一個負(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，電阻的數(shù)值為 30KΩ，而水溫在 90℃時，電阻的數(shù)值只有 1KΩ左右。

下面就水溫傳感器信號對汽車尾氣排放的影響做了相應(yīng)的實驗，更進一步對汽車發(fā)動機控制元件失效對尾氣排放的影響進行研究。在發(fā)動機暖機狀態(tài)下，用外界操作迫使發(fā)動機水溫傳感器向ECU傳輸?shù)男盘枮?℃，進而分析一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物的排放量 [3]。

3.1 水溫傳感器信號對一氧化碳的影響

將水溫傳感器信號正常情況下的一氧化碳排放量，與水溫傳感器信號為 0℃時的一氧化碳的排放量進行對比：當(dāng)發(fā)動機冷卻液的溫度為 40℃時，一氧化碳的排放量為 2.3%；而在發(fā)動機冷卻液的溫度為 40℃，傳感器信號輸出為 0℃的情況下，一氧化碳的排放量為 10% 。當(dāng)發(fā)動機冷卻液的溫度為 80℃時，一氧化碳的排放量為 1.8%；而在發(fā)動機冷卻液的溫度為 80℃，傳感器信號輸出為 0℃的情況下，一氧化碳的排放量為 12%。由此可見，當(dāng)溫度傳感器發(fā)送的信號為 0℃時，一氧化碳的排放量呈大幅度增加趨勢。

3.2 水溫傳感器信號對碳氫化合物的影響

將水溫傳感器信號正常情況下碳氫化合物的排放量，與水溫傳感器信號為 0℃時的碳氫化合物的排放量進行對比：當(dāng)發(fā)動機冷卻液的溫度為 40℃時，碳氫化合物的排放量為 285ppm；而當(dāng)傳感器信號輸出為 0℃時，碳氫化合物的排放量為 410ppm 。當(dāng)發(fā)動機冷卻液的溫度為 80℃時，碳氫化合物的排放量為 280ppm；而當(dāng)發(fā)動機冷卻液的溫度為 80℃，傳感器信號輸出為 0℃的情況下，碳氫化合物的排放量為 460ppm。由以上的測試結(jié)果顯示，當(dāng)傳感器的溫度信號為 0℃時，汽車的發(fā)動機由于噴油增多，過量空氣系數(shù)逐漸減小，導(dǎo)致發(fā)動機內(nèi)部燃燒不完全，因而碳氫化合物的排放量不斷增多。

3.3 水溫傳感器信號對氮氧化合物的影響

將水溫傳感器信號正常情況下氮氧化合物的排放量，與水溫傳感器信號為 0℃時的氮氧化合物的排放量進行對比。當(dāng)發(fā)動機冷卻液的溫度為 40℃時，氮氧化合物的排放量為 110ppm，而與此同時當(dāng)傳感器信號輸出為 0℃的情況下，氮氧化合物的排放量為 70ppm ，當(dāng)發(fā)動機冷卻液的溫度為 80℃時，氮氧化合物的排放量為 100ppm，而與此同時當(dāng)傳感器信號輸出為 0℃的情況下，氮氧化合物的排放量為 80ppm。綜上所述，溫度傳感器信號為 0℃的情況下，氮氧化合物的排放量有所降低。但汽車在這樣的情況下，一般啟動比較困難。

4 結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，汽車尾氣污染越來越嚴(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的研發(fā)和投放是目前各大整車廠的工作重點也是整車廠后續(xù)生存和發(fā)展的必然趨勢。同時國家也應(yīng)該大力發(fā)展城市軌道交通，通過乘坐舒適、服務(wù)舒心，快速準(zhǔn)時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，減少汽車尾氣排放量。

參考文獻：

[1]胡忠錄，解福泉，張冬瑜，李岳林 .發(fā)動機尾氣排放控制探討 [J].公路與汽運，2013，06：29-32.

[2]代洪 .汽車發(fā)動機控制元件失效對燃油經(jīng)濟性的影響 [J].交通節(jié)能與環(huán)保，2013，06：35-37.

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

作者簡介

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：汽車發(fā)動機匹配標(biāo)定。