從尾氣成分判斷電控發動機故障

楊萌萌

（韶關市技師學院，廣東 韶關 510025）

1　汽車尾氣排放物的影響因素

1.1　空燃比對尾氣成分的影響

當空燃比小于14.7:1時，混合氣變濃，由于空氣量不足而引起不完全燃燒，CO、HC的排放量增大。空燃比越接近理論空燃比14.7:1時，燃燒越完全，HC、CO的值越低，02越接近于零，CO2的值也越高。如圖1所示。

1.2　點火正時對尾氣成分的影響

隨著點火提前角的推遲，HC的含量降低，主要是因為排氣溫度增高，促使 CO和HC的氧化。點火提前角對CO的生成量影響不大，但對HC和NOx的影響較大。隨著點火提前角的增大，HC和NOx生成物都會急劇增加，其原因與燃燒時的速度、壓力、溫度等有關，當點火提前角增大到一定值的后，由于燃燒時間過短，HC和NOx生成量便會有所下降。正確調整點火正時是必需的，點火提前角過遲會使發動機動力下降，油耗增大，工作不穩。如圖2所示。

圖1　空燃比與尾氣成分的關系

圖2　點火正時與尾氣成分的關系

1.3　發動機負荷對尾氣成分的影響

發動機負荷可以用與節氣門開度相關的進氣管壓力來表示，進氣管壓力越大，即進氣管真空度越低，發動機負荷也就越大。發動機在小負荷及大負荷工況工作時，所供給的混合氣均較濃，在這兩種情況下CO排放量均比較高。最大功率時，節氣門全開，供給較濃的混合氣，因此CO的排放較高。接近全負荷工況時混合氣加濃，此時HC排放量理應上升，但由于全負荷時，排氣溫度相應增大，這時排氣后的結果對HC排放的消除作用加強了，從而限制了HC的排放。小負荷時進氣管壓力較低，混合氣又比較濃，若進氣管壓力低于20kPa，這時還有可能發生火焰傳播不完全，結果使HC排放明顯升高。發動機負荷較小時，進氣管壓力較低， NOx排放濃度下降。

2　尾氣成分異常對發動機的影響

2.1　CO的形成

CO是燃燒期間燃料不完全燃燒的產物之一，CO的生成量與混合氣的空燃比關系密切。如果CO和02的排放值都很低，那么說明發動機效率很高。CO排放值高是混合氣過濃的緣故，在發動機上會造成故障的原因有：噴油壓力過高；噴入燃油量增加；曲軸箱受到污染； PCV閥堵塞；EVAP系統故障等。

2.2　HC的形成

汽油機在燃燒過程中，一些HC未燃燒便被排氣系統排出。從排氣管排出HC表明存在未燃燒的燃料。正常運轉工況下，HC排放值一般低于250ppm。汽車排放的HC中有20%來自燃油蒸發控制系統。在著火期間，火焰將穿越整個燃燒室，當火焰前鋒到達汽缸壁時，混合氣中的燃油會冷卻而使火焰前鋒熄滅，導致部分HC未能燃燒便從排氣管中排出。HC排放量增加的原因有：發動機缺火；燃油系統故障；點火過早；氣缸壓縮壓值；真空泄露等。

2.3　O2的形成

發動機缺火會導致02排放值升高，這是因為在排氣行程中未燃燒的混合氣被排出燃燒室。此外，當 02排放值高于2.5%時，這意味著混合氣開始變得太稀。在達到缺火之前，隨著混合氣的變稀，02排放值會成比例增加。達到缺火點時，02排放值會急劇增加，因此，02是混合氣濃稀的一種很好標志。在四沖程發動機中，如果CO和02相等，并在0.2%～1.5%之間，證明發動機正常運轉。另外，排氣管中的02排放值不會受到催化轉化的影響，使02排放值成為一個很有意義的讀數。如果系統有二次空氣噴射，02排放值可能會比較高，達到8%。二次空氣噴射或排氣系統出現泄露能稀釋廢氣樣本，使02排放值升高。

2.4　NOx的形成

NOx是可燃混合氣中 N2分子和 02分子在溫度高于 1 357.1時的產物，在裝有完好催化轉化器的汽車上，NOx的排放要低于500ppm。造成NOx排放過高的原因有：真空泄漏，混合氣過稀；燃油供給系統故障，噴油器過贓，噴油器積污堵塞；發動機過熱；EGR系統故障；燃燒室內積碳；點火過早；催化轉化器有故障等。

2.5　CO2的形成

CO2是完全燃燒的產物之一，是燃燒效率高低的標志。燃燒后CO2的排放值應在 13%～15%之間，排放值越高，發動機的運轉效率越高。按照理論上的理想燃燒化學方程式，CO2的排放值應為 15.5%。對于裝有高效催化轉化器的高效率發動機，CO2的排放值實際上接近于16%，因為催化劑將CO和HC轉化成了CO2。缺火會使CO2的排放值下降，而02的排放值會上升。任何時候只要燃燒效率受到影響，比如空燃比或點火時間不當，都會使得CO2排放下降。二次空氣噴射以及廢氣泄露都會使空氣稀釋廢氣，從而也會導致CO2排放值降低，同時伴隨02排放值增加。

3　尾氣分析儀在檢測中的應用

SV-5Q型汽車五尾氣檢測儀，可雙怠速，多組份測量，每半小時自動提示調零。在-5℃至40℃范圍，采用不分光紅外吸收原理，通過微電腦分析測量汽車尾氣中的HC、CO、CO2的濃度；采用電化學原理測量尾氣中的NOx、02濃度，并可根據測得的CO、CO2、HC和02的濃度計算出過量空氣系數λ。這將大大提高汽車故障檢測診斷的準確性，簡化維修工序，加快檢修速度。

4　故障檢測案例

一輛2013年1月生產的廣汽豐田凱美瑞轎車，發動機型號2AZ-FE，行駛里程5.6萬km，起動發動機，發現加速無力，怠速不穩。

（1）五尾氣分析儀檢測結果如表1：

表1　

（2）檢測結果分析：HC含量比較高，02含量高于2.5，CO含量較低，CO2含量也較高，說明可燃混合氣燃燒充分，判斷點火系統沒有問題；但是λ值較高，說明發動機工作時可燃混合氣偏稀，因此，可以從進氣系統以及燃油供給系統來檢查故障。

（3）故障檢修：檢查空氣流量計和進氣溫度傳感器無異常，檢測點火正時，沒有異常；檢查火花塞和EVAP系統沒有故障，檢查進氣岐管真空度，真空度偏低，然后對真空管進行檢查，發現有兩根真空管在噴油器處有漏氣現象，取下噴油器發現密封圈有老化現象，更換新的密封圈，起動發動機，進行試車，恢復正常，故障排除后再次對尾氣進行檢測，結果如表2：

表2　

[1] 戈國鵬,趙龍等.汽車故障診斷技術（新編版）.[M].人民交通出版社,2011,(4）.

[2] 蔣鳴雷.汽車故障診斷技術發展趨勢[J].中國新技術新產品,2013,（9）:102.