淺析尾氣分析在汽車維修中的運用

張賢棟，倪晉挺，王波，曹義結

（安徽機電職業技術學院 汽車工程系，安徽 蕪湖 241002 ）

引言

我國汽車產業的發展非常迅速，汽車已經走入尋常百姓家。隨著汽車井噴式增多，汽車尾氣帶來的環境問題越來越嚴重。汽車尾氣中含有HC、CO、NOX等有害氣體和CO2、H20、O2等無害氣體。尾氣中各成分的含量直接反映了可燃混合氣燃燒情況的好壞。

通過尾氣分析可以判斷發動機的工作狀況，如果發動機某個系統出現故障，尾氣排放必然偏離正常值。通過檢測發動機不同工況下尾氣中不同氣體成分的含量，可判斷發動機故障所在的部位。

1 尾氣主要成分及產生機理

電噴汽油發動機燃燒的是汽油和空氣的可燃混合氣，電腦根據空氣流量計測得的數據，控制噴油量。HC是未完全燃燒的燃料，當空燃比在14.7附近的時候燃燒比較完全，尾氣中的HC含量最低。CO2是可燃混合氣充分燃燒的產物，其含量的高低直接反映出混合氣燃燒的好壞，燃燒的越完全CO2的含量就越高。CO的產生是在混合氣中氧氣含量不足的情況不完全燃所形成的產物，空燃比越小，氧氣越少時，CO生成就越多，尾氣中CO的含量就越高。CO對人體的危害極大，容易造成中毒，導致窒息。NOX是空氣中的 N2與O2在高溫富氧的條件下反應產生的NO、NO2等混合物的總稱。混合氣越稀，溫度越高，NOX的含量就越多。

2 尾氣分析儀的使用（雙怠速法）

目前我們常用的是不分光紅外線五氣廢氣分析儀，可以檢測尾氣中 HC、CO、CO2、O2和 NO，它是利用廢氣中的氣體可以吸收特定波長的紅外線，測得某種廢氣的含量。

操作方法如下：接通電源，預熱30分鐘，進行設備自檢。將被測車輛運轉達到正常工作溫度。將發動機從怠速狀態加速到0.7倍額定轉速，運轉30s后降到高怠速狀態(2500r/min左右)。把取樣探頭插入排氣管，深度至少40cm，維持15s，讀取30s內平均值。從高怠速降至怠速狀態15s后，讀取30s內平均值[1]。

3 尾氣排放標準及異常分析

HC的數值高，主要說明燃油沒有充分燃燒或失火[2]。發動機正常工作時尾氣中HC的讀數應該不超過55×10-6。如果超過限值，說明燃油沒有充分燃燒。氣缸壓力過低、冷卻液溫度過低、混合氣泄漏到曲軸箱、混合氣過濃、點火不正時、火花塞間歇性不跳火或火花弱、水溫傳感器故障、噴油器漏油、燃油壓力調節器損壞、壓力過高等因素都將導致HC讀數過高[3]。

CO的正常值應不超過0.5%。讀數越接近零，說明混合氣燃燒充分。C0的含量過高，說明混合氣過濃，考慮燃料供給系統可能存在故障。可能的原因有噴油嘴漏油、燃油壓力過高、空氣濾清器不潔凈、EGR閥泄漏。

CO2的正常數值一般在13.8%～15%之間。該數值的高低可以反映出發動機的燃燒效率。可燃混合氣燃燒越完全，CO2的讀數就越高。當排氣管尾部的CO2低于12%時，需要結合HC、CO等濃度來確定發動機混合氣濃度是過濃還是過稀[4]。所有導致混合氣過濃或過稀的原因都會造成CO2值的偏低。

O2的含量可以作為空燃比最直接的反饋指標。尾氣中O2的含量應為1%～2%。O2的讀數小于1%，說明混合氣過濃；O2的讀數大于2%，表示混合氣太稀[5]。如果測得CO、HC濃度高，CO2、O2濃度低，則表明發動機混合氣過濃。HC和O2的讀數高，則表明點火系統工作不良、混合氣過稀，而引起失火。

4 故障案例分析

4.1 案例1

一輛奇瑞 E3轎車，發動機怠速不穩，經常熄火。讀取故障代碼，無故障碼。用尾氣分析儀進行檢測，HC、CO、CO2、O2分別為 280×10-6、0.5%、14.6%、2.7%。由此看出HC和O2都較高，CO值較低而CO2趨于最大值。分析可得混合氣燃燒充分，點火系統也正常，混合氣偏稀，因此檢查空氣供給系和燃油供給系著。檢查燃油供給系統未發現故障，燃油壓力正常，噴油器霧化良好。檢查進氣系統，發現空氣流量計后面的真空管脫落。重新連接真空管，起動發動機，故障消失，發動機恢復正常。再次用尾氣分析儀進行檢測，結果HC為51×10-6、CO為0.26%、CO2為15%、O2為1.2%，測量結果符合標準。本案例由于真空管脫落，使額外的空氣進入汽缸，這部分空氣未經空氣流量計檢測，造成混合氣過稀，排氣中剩余大量氧氣，發動機怠速不穩，容易熄火。

4.2 案例2

2012款捷達轎車行駛了3萬公里，冷起動困難，但是起動后隨著發動機溫度的升高，出現加速無力的現象。冷起動過程中電腦根據冷卻液溫度傳感器控制噴油量，根據經驗懷疑是冷卻液溫度傳感器失準造成的混合氣過稀的故障。首先使用KT660解碼儀讀取故障碼，顯示無故障碼；然后讀取數據流，比對標準數據，無異常。維修技師用尾氣分析儀檢查，數據顯示CO為0.3%，HC為1000×10-6，CO2為14.1%、O2為2.65%。不難發現HC、O2的數值偏高，經過分析數值偏高的原因是混合氣沒有完全燃燒，HC、O2隨著廢氣排出。測量燃油系統壓力，檢測結果正常。由此得知燃油系統正常，故障可能是點火系統不正常造成部分缸工作不好，重點檢查火系統各部件。分別拔掉各缸高壓線進行逐缸斷火試驗，將1、2、4缸斷火時，發動機轉速明顯下降，而3缸斷火時，發動機轉速無明顯下降，推斷3缸火花塞可能損壞。拆卸火花塞，發現火花塞積炭嚴重，間隙過小。換上新的火花塞，重新起動發動機，冷機起動迅速、熱機工作穩定、加速有力，恢復正常。再次測量尾氣，其中HC下降至160×10-6，O2為1.25%。本故障案例中由于火花弱，使 3缸的燃油量不能正常點燃，致使發動機工作失常，氧傳感器把數據反饋給電腦，電腦認為混合氣過稀，進行加濃控制，造成尾氣超標。

5 結束語

隨著汽車技術的發展，汽車修理中七分診斷三分修理的觀念越來越重要。汽車故障診斷常常依靠故障診斷儀提供幫助，而有時候對于隱形的故障不能夠快速找到故障點，在實際維修中使用尾氣分析儀，測量尾氣中 HC、CO、CO2、O2等含量，分析尾氣中各參數值的大小，可以快速地診斷出引起發動機不正常燃燒的故障原因和部位，對于實際維修有著重要的指導意義。

[1] 陜西省機動車輛檢測協會.機動車檢測技術[M].清華大學出版社,北京交通大學出版社,2010.11.

[2] 黨寶英.汽車尾氣分析與發動機故障診斷的研究.現代經濟信息,2009（23）:334.

[3] 姚天國,章燕,吳小紅等.從尾氣排放分析汽車發動機的故障.科技創新導報,2014（4）:74.

[4] 陳美多.汽車尾氣與汽車故障的關系分析[J].科技創新與應用,2016（3）:117.

[5] 孫宜衷.尾氣分析在汽車檢測與故障診斷中的應用[J].科技信息,2011（33）:141.