淺談利用汽車廢氣分析發(fā)動機(jī)的故障

鐘建國

摘要：汽車尾氣排放的物體，主要是一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化合物（NOX）、二氧化碳（CO2）、氧氣（O2）等。通過用廢氣分析儀檢測到的數(shù)據(jù)與正常值進(jìn)行對比，在不同工況下對尾氣進(jìn)行分析，可以初步判斷發(fā)動機(jī)的故障，有利于一些無法讀取故障碼的故障排除。利用廢氣分析是汽車檢測與診斷的重要指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)故障；廢氣分析；故障診斷

中圖分類號：U464 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）16-0084-02

一、引言

汽車是人類發(fā)展的必然產(chǎn)物，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車保有量的急劇增加，汽車排放的污染物是嚴(yán)重的社會問題，影響著人類的生活和健康。檢測并控制汽車排氣污染物，已成為汽車檢測中重要的檢測項(xiàng)目。檢測人員通過用尾氣分析儀來檢測汽車尾氣CO、HC、NOX、CO2、O2等濃度，判斷是否符合環(huán)保要求[1]。

汽車發(fā)動機(jī)的有些故障不能通過診斷儀器檢測出來，但是可以通過尾氣找出故障所在。通過尾氣分析儀可以得到不同工況下的尾氣濃度，可以通過這些數(shù)據(jù)來檢測和診斷發(fā)動機(jī)的技術(shù)狀況，從而找出發(fā)動機(jī)的基本故障點(diǎn)。

二、利用汽車廢氣排放值分析發(fā)動機(jī)故障

汽車尾氣排放一般采用雙怠速測量法測量、怠速工況測量和高怠速工況測量，高怠速工況轉(zhuǎn)速是0.5倍發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速，正常發(fā)動機(jī)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)值見表1。

1.尾氣中CO含量異常分析。汽車CO的產(chǎn)生是混合氣不完全燃燒導(dǎo)致的，發(fā)動機(jī)混合氣過濃或者燃燒的質(zhì)量不佳，容易生成CO，按照標(biāo)準(zhǔn)汽車尾氣中的CO含量不超過0.1%。導(dǎo)致混合氣太濃的主要故障有燃油壓力過高、噴油嘴漏油、空氣濾清器堵塞、點(diǎn)火提前角過大等。我們可以用燃油壓力表檢查燃油的壓力，用噴油器檢測儀檢查噴油器的漏油情況和噴油量，更換空氣濾清器、調(diào)整點(diǎn)火提前角等措施來解決發(fā)動機(jī)故障所引起的CO含量異常。

2.尾氣中CO2含量異常分析。汽車CO2是可燃混合氣燃燒的正常產(chǎn)物，其含量的高低反映混合氣燃燒效率。當(dāng)發(fā)動機(jī)混合氣出現(xiàn)過濃或者過稀時，CO2的濃度都將降低，一般不在13%～16%范圍里面。所以通過這個基本理論可知，導(dǎo)致CO2含量降低的原因有EGR閥泄漏，燃油壓力過高或者過低，噴油器的堵塞、濾清器的堵塞、燃油濾清器的堵塞、真空泄漏等。通過對這些故障點(diǎn)的排查，基本可以找出引起CO2含量降低的發(fā)動機(jī)故障。

3.尾氣中氮氧化合物含量異常分析。汽車NOX的產(chǎn)生是發(fā)動機(jī)工作過程中空氣中N2燃燒所得，混合氣燃燒越充分，所產(chǎn)生的NOX越多。燃燒廢氣的溫度越高，燃燒后燃燒室內(nèi)過剩的氧氣，高溫度持續(xù)的時間越長，氮氧化合物的生成就越多。所以尾氣中氮氧化合物的含量主要和三元催化器及點(diǎn)火時間有關(guān)，催化器失效或者點(diǎn)火越提前，氮氧化合物的含量就越高。

4.尾氣中HC化合物含量異常分析。汽油機(jī)在任何工況條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，或多或少有HC化合物的存在。HC化合物是混合氣不完全燃燒的產(chǎn)物，當(dāng)氧氣充足時HC化合物的含量就低于標(biāo)準(zhǔn)值，而當(dāng)氧氣不足，HC化合物的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)值，對大氣污染很嚴(yán)重。發(fā)動機(jī)正常工作時HC化合物數(shù)值應(yīng)不超過50ppm（50×10-6）。造成混合氣過濃的故障很多，主要是燃料供給系統(tǒng)和空氣供給系統(tǒng)相關(guān)部件的故障，還有點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火正時不正確、配氣相位不準(zhǔn)、氣門和火花塞積炭嚴(yán)重等都是造成HC含量偏高的原因。

5.尾氣中O2含量異常分析。理論混合氣可以用過量空氣系數(shù)和空燃比來表示，當(dāng)過量空氣系數(shù)為1或者空燃比為14.7的混合氣是理論混合氣。當(dāng)混合氣是理論混合氣時，發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放都會較好。空燃比和過量空氣系數(shù)的大小對汽車發(fā)動機(jī)中O2的排放量會產(chǎn)生影響，一般正常發(fā)動機(jī)O2含量在1%～2%之間，通過測量尾氣中氧氣含量可以判斷過量空氣系數(shù)和空燃比，也可以判斷發(fā)動機(jī)的基本工作狀況[2]。

當(dāng)汽車尾氣中O2的含量大于2.0%時，說明過量空氣系數(shù)和空燃比太大，混合氣過稀，易于導(dǎo)致點(diǎn)火困難，發(fā)動機(jī)缺火。造成這種現(xiàn)象的原因有很多，如燃油濾清器堵塞、燃油壓力過低、噴油器堵塞、噴油器線束損壞、真空管路泄漏、EGR閥泄漏等都可能導(dǎo)致混合氣過稀。可以通過對各個環(huán)節(jié)的檢測與排查找到發(fā)動機(jī)的故障點(diǎn)。

當(dāng)汽車尾氣中O2的含量小于1.0%時，說明過量空氣系數(shù)和空燃比太小，混合氣太濃，以致燃油與空氣混合比失調(diào)，實(shí)際空燃比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論空燃比，發(fā)動機(jī)燃燒時嚴(yán)重缺氧，燃燒不充分。造成這種現(xiàn)象的原因有很多，如節(jié)氣門積炭嚴(yán)重，空氣濾清器堵塞，噴油器漏油導(dǎo)致的噴油量過多，氧傳感器反饋信號不正常導(dǎo)致發(fā)動機(jī)ECU大量噴油，燃油壓力調(diào)節(jié)器不正常導(dǎo)致燃油壓力過高，發(fā)動機(jī)控制單元ECU故障使得燃油控制量不準(zhǔn)等[3]。

三、檢測結(jié)果總結(jié)分析

在汽油發(fā)動機(jī)尾氣分析中，一般是對CO、HC、CO2、O2四種成分進(jìn)行分析。根據(jù)尾氣成分形成機(jī)理，尾氣測量值與發(fā)動機(jī)系統(tǒng)故障判斷分析通則如表2，其讀數(shù)具有以下規(guī)律[4]。

1.HC和O2的讀數(shù)高，是燃油不盡和過稀的混合氣失火而引起的。

2.CO和HC讀數(shù)高，CO2和O2讀數(shù)低，表明發(fā)動機(jī)工作混合氣濃。如果燃燒室中有足夠的氧氣保證正常燃燒，通常情況下，燃燒越完全，CO2讀數(shù)就越高，其最大值應(yīng)該為14.8%～16%，此時CO的讀數(shù)接近或等于零。

3.O2的讀數(shù)是最有用的診斷數(shù)據(jù)之一，O2的讀數(shù)和其他三個讀數(shù)一起，能幫助找出診斷問題的難點(diǎn)。通常，裝有三元催化器的汽車O2的讀數(shù)應(yīng)該是1%～2%，說明發(fā)動機(jī)燃燒好，如果偏離了這個數(shù)值，發(fā)動機(jī)就會有故障產(chǎn)生。

4.利用功率平衡試驗(yàn)和尾氣分析儀的讀數(shù)，可以指出每個缸的工作狀況。

5.如果每個缸CO和CO2的讀數(shù)都下降，HC和O2讀數(shù)都上升，且上升和下降的量都一樣，則證明每個缸都工作正常；如果只有一個缸的變化很小，而其他缸都一樣，則表明這個缸點(diǎn)火和燃燒不正常。

6.當(dāng)發(fā)動機(jī)中有一個缸不工作時，尾氣含量將上升到4.759%～7.259%，若有兩個缸不工作時，則會上升到9.5%～12.5%.

四、結(jié)語

通過上述的分析，我們可以通過汽車尾氣分析儀檢測出尾氣中各成分的含量，通過對比可以初步分析出發(fā)動機(jī)的工作狀況和性能，并且可以通過數(shù)據(jù)的分析，初步找到大致故障點(diǎn)的位置，對這些懷疑的部件進(jìn)行檢測與維修就可以解決發(fā)動機(jī)的故障了。現(xiàn)代汽車運(yùn)用尾氣分析儀作為診斷設(shè)備是越來越普遍了，因?yàn)楝F(xiàn)在有的發(fā)動機(jī)故障通過診斷儀器是無法判斷的，所以利用廢氣分析發(fā)動機(jī)的故障在汽車維修與檢測中運(yùn)用在逐步的加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]談黎虹.汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造與檢修[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2011：143-144.

[3]吳凱，張莉.發(fā)動機(jī)廢氣分析儀測試結(jié)果故障與分析[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2009，（1）：39-41.

[4]謝劍.汽車檢測與診斷技術(shù)[M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，2011：196-197.endprint