摘要：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣成份直接與發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況有關(guān)，對于發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下尾氣中的氣體含量進(jìn)行分析和檢測，可以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)工作是否正常，也可以據(jù)此對汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，本文主要闡述的是如何利用尾氣分析結(jié)果，對發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行診斷的研究。
　　關(guān)鍵詞：故障,診斷,尾氣,分析
　　
　　發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，如果它在工作過程中發(fā)生故障，其它工作就無從談起，因此對于發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法進(jìn)行研究非常重要。由于尾氣成份與發(fā)動(dòng)機(jī)的工況有最直接的聯(lián)系，所以通過汽車尾氣的檢測可初步分析發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況、性能好壞，可以檢查包括燃燒情況、點(diǎn)火能量、進(jìn)氣效果、供油情況、機(jī)械情況等諸多方面。更為重要的是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，尾氣中某種成份必然偏離正常值，通過檢測發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下尾氣中不同氣體成份的含量，可判斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障所在的部位。因此，通過檢測發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下尾氣中不同氣體成份的含量，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障所在的部位，同時(shí)可以為診斷發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)的工作提供重要依據(jù)。
　　一、汽車排放尾氣的成份及形成機(jī)理
　　根據(jù)燃燒理論，進(jìn)入汽車燃燒室的成份是空氣和燃油，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣在燃燒過程中產(chǎn)生汽車排放尾氣中含有一氧化碳、碳?xì)浠�合物、氮氧化合物、二氧化硫、鋁、碳微粒、二氧化碳、氧氣等氣體和其他雜質(zhì)粉塵等，這些物質(zhì)對人類和整個(gè)生態(tài)環(huán)境危害極大，汽車廢氣中一氧化碳、碳?xì)浠�合物、氮氧化合物三種有害氣體的影響因素比較多。一氧化碳主要由于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部缺氧和低溫引起的不完全燃燒而產(chǎn)生，是汽油機(jī)尾氣中有害成份濃度最大的物質(zhì)。碳?xì)浠�合物在汽油機(jī)和柴油機(jī)中形成的機(jī)理有一定區(qū)別，在汽油機(jī)中，它主要由于不完全燃燒和壁面效應(yīng)而產(chǎn)生的；在柴油機(jī)中，由于燃料混合不均勻和燃燒不完全所致。氮氧化物是在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程中產(chǎn)生的，其中一氧化氮成份占比例較大，而少量成份是二氧化氮，熱力型一氧化氮的生成是在高溫條件下產(chǎn)生的。二氧化碳是可燃混合氣燃燒的產(chǎn)物，它能夠反映出燃燒的效率。
　　二、汽車廢氣排放物的影響因素
　　影響汽車有害排放物生產(chǎn)的因素很多也很復(fù)雜，但這些排放物畢竟是燃燒化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，因而這些影響因素歸結(jié)起來，同影響化學(xué)反應(yīng)的因素一樣，主要為可燃混合氣的空燃比，點(diǎn)火提前角、發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速以及發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。
　　（一） 空燃比的影響
　　汽車尾氣排放主要與發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣形成、燃燒過程及燃燒結(jié)束后在排氣過程中的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，理想的空燃比是14.7：1，由于空氣中的主要成份為氧氣和氮?dú)狻Ｆ�油中的主要成份為碳和氫，最理想的結(jié)果是發(fā)動(dòng)機(jī)排放出二氧化碳、水及氮?dú)狻５�發(fā)動(dòng)機(jī)無法達(dá)到百分之百的燃燒效率，因此會(huì)產(chǎn)生一些不平衡燃燒氣體，其中包括：一氧化碳、碳?xì)浠�合物、氮氧化物、二氧化碳和氧氣。隨著空燃比的增加，一氧化碳的排放濃度逐漸下降。當(dāng)空燃比小于14.7：l時(shí)，由于空氣量不足引起不完全燃燒，一氧化碳、碳?xì)浠�合物的排放量增大。空燃比接近理論空燃�?4.7：l，燃燒越完全，一氧化碳、碳?xì)浠�合物降低，氧氣接近零。而二氧化碳值升高。�?dāng)空燃比超過14.7：l時(shí)，由于燃料成份減少。用通常的燃燒方式已不能正常著火，產(chǎn)生失火，使未燃碳?xì)浠�合物大量排出。混合氣過濃將產(chǎn)生大量的一氧化碳、碳?xì)浠�合物，混合氣過稀將引起失火而生成過多的碳?xì)浠�合物�?br /> 　　（二） 點(diǎn)火提前角的影響
　　點(diǎn)火提前角對一氧化碳的排放沒有太大的影響，過分推遲點(diǎn)火會(huì)使一氧化碳沒有時(shí)間完全氧化而引起一氧化碳排放量增加，但適度推遲點(diǎn)火可減小一氧化碳排放。實(shí)際上當(dāng)點(diǎn)火時(shí)間推遲時(shí)，為了維持輸出功率不變需要開大節(jié)氣門，這時(shí)一氧化碳排放明顯增加。隨著點(diǎn)火提前角的推遲，碳?xì)浠�合物的含量降低，主要是因�(yàn)樵龈吡伺艢鉁囟龋�促進(jìn)了一氧化碳和碳?xì)浠�合物的氧化�?br /> 　　（三） 點(diǎn)火能量的影響
　　火花塞電極間隙影響點(diǎn)火能量，碳?xì)浠�合物的排放濃度常隨著火花塞電極間隙的增加而減小，而一氧化碳的排放濃度常隨著火花塞電極間隙的增大加而增大，但當(dāng)火花塞電極間隙繼續(xù)增大時(shí)，一氧化碳的排放濃度則又隨之降低。
　　（四） 氣缸密封性的影響
　　進(jìn)排氣門、氣缸襯墊的密封性，活塞、活塞環(huán)、缸套的磨損與密封性等。都會(huì)影響汽車尾氣的排放。如氣缸壓力過低會(huì)使燃燒不良，不僅使燃油經(jīng)濟(jì)性下降，而且碳?xì)浠�合物和一氧化碳的排放量增加�?br /> 　　三、尾氣分析的基本規(guī)則
　　（一）一氧化碳
　　一氧化碳讀數(shù)是零或接近于零，則說明混合氣充分燃燒。一氧化碳含量過高，說明燃油供給過多，空氣供給過少，混合氣過濃，燃料供給系統(tǒng)和空氣供給系統(tǒng)有故障，如噴油嘴漏油、燃油壓力過高或空氣濾清器不潔凈所致，其它問題可能是由三元催化轉(zhuǎn)換器有故障，水溫傳感器有故障，點(diǎn)火提前角過大，混合氣過稀等其它原因所致。
　　（二）碳?xì)浠�合�?br /> 　　碳?xì)浠�合物讀數(shù)高，說明燃料沒有完全燃燒，混合氣過濃或過稀，點(diǎn)火系統(tǒng)缺火或點(diǎn)火能量不足，配氣相位和點(diǎn)火正時(shí)不正確，油壓過高或過低，氣缸密封性不良，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過低，溫度傳感器有故障，三元催化轉(zhuǎn)換器有故障，噴油器漏油或堵塞等其它原因所致。
　　（三）二氧化碳
　　二氧化碳讀數(shù)的高低可反映出混合氣燃燒的好壞。如果混合氣燃燒完全，二氧化碳讀數(shù)很高，最好狀態(tài)13.5％—14.8％之間；如果混合器燃燒不完全，二氧化碳讀數(shù)很低，可以降至12％，同時(shí)應(yīng)該根據(jù)其它排放物的濃度決定混合氣是濃還是稀。燃油濾芯太臟，燃油油壓過低，噴油器堵塞，真空泄漏等都會(huì)造成混合氣過稀，而空氣濾清器臟堵，燃油油壓過高等都會(huì)造成混合氣過濃。
　　（四）氧氣
　　氧氣的含量是反映混合氣空燃比的最好指標(biāo)，他和其它三個(gè)數(shù)值一起能夠找出故障的難點(diǎn)，如上所述，可燃混合氣燃燒完全，二氧化碳讀數(shù)很高，此時(shí)只有少量未燃燒的氧氣通過氣缸，氧氣含量小于1%說明混合氣濃，氧氣含量大于2%說明混合氣稀，混合氣過濃，氧氣的讀數(shù)低，一氧化碳的讀數(shù)高，反之混合氣過稀，氧氣的讀數(shù)高，一氧化碳的讀數(shù)低，導(dǎo)致混合氣過稀的原因有很多，燃油濾清器濾芯堵塞，噴油嘴堵塞，油壓過低，真空泄漏等原因造成。當(dāng)氧氣讀數(shù)偏低，一氧化碳的讀數(shù)偏高，主要應(yīng)檢查混合氣過濃的原因，如噴油器有故障，燃油壓力調(diào)節(jié)器造成油壓過高，相關(guān)傳感器是否有故障，相關(guān)控制模塊是否有故障等原因所致。

　　利用功率平衡試驗(yàn)和四氣尾氣分析儀的讀數(shù)，可以看出每個(gè)缸的工作狀況。如果每個(gè)缸一氧化碳和二氧化碳的讀數(shù)都下降，碳?xì)浠�合物和氧氣讀數(shù)上升，且上升和下降的量都一樣，則證明每個(gè)缸都工作正常。如果只有一個(gè)缸的變化很小，其它缸都一樣，則表明這個(gè)缸點(diǎn)火或燃燒不正常。一個(gè)調(diào)整好的閉環(huán)控制電控汽車的尾氣排放中，碳?xì)浠�合物的含量大約為55-100ppm，一氧化碳應(yīng)低于0.5％，氧氣為1.0％-2.0％，二氧化碳為13.8％-15.0％。
　　四、故障實(shí)例應(yīng)用
　　我曾經(jīng)在修理廠修理過一輛捷達(dá)轎車，此車配有三元催化轉(zhuǎn)換器。用戶反映該車發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)，測量尾氣排放嚴(yán)重超標(biāo)。根據(jù)該車故障現(xiàn)象，我首先檢查火花塞，發(fā)現(xiàn)火花塞間隙偏大，更換新件后，尾氣排放情況略有好轉(zhuǎn)，但未得到明顯改善。連接故障診斷儀對發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行檢測，調(diào)出1個(gè)故障碼是氧傳感器。我按故障碼的提示，檢查氧傳感器至發(fā)動(dòng)機(jī)電腦的連接線束，未發(fā)現(xiàn)短路、斷路情況，于是我將氧傳感器更換。隨后試車，繼續(xù)測量尾氣，尾氣排放指標(biāo)依然偏高，但發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)已無故障顯示。我繼續(xù)從燃油系統(tǒng)檢查，我用燃油壓力表測量噴射系統(tǒng)壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油壓為250kPa，急加速時(shí)為300kPa；關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)10min后，系統(tǒng)保持壓力為200kPa，以上各項(xiàng)數(shù)據(jù)均正常。接下來拆下噴油嘴進(jìn)行超聲波清洗，測量其電阻值15Ω，也符合標(biāo)準(zhǔn)。連接壓力機(jī)，觀察噴油嘴霧化狀態(tài)良好，檢查噴油嘴連接線束，也無短路、斷路情況。我又繼續(xù)檢查點(diǎn)火系統(tǒng)，用萬用表測量點(diǎn)火線圈、高壓線電阻均正常。將發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)后試車，故障依舊。用故障診斷儀查尋故障存儲，仍沒有故障碼出現(xiàn)。在讀取測量數(shù)據(jù)時(shí)，觀察到氧傳感器信號電壓在正常范圍之間變動(dòng)，屬正常；進(jìn)氣壓力傳感器的數(shù)據(jù)也符合標(biāo)準(zhǔn)。于是我懷疑三元催化轉(zhuǎn)換器有問題，將其更換后試車，尾氣排放依然超標(biāo)。我檢查配氣相位，正時(shí)標(biāo)記正確，懷疑汽油質(zhì)量有問題，清洗油箱及管路并更換優(yōu)質(zhì)汽油后，情況絲毫不見好轉(zhuǎn)，我又仔細(xì)觀察，最后發(fā)現(xiàn)：如果起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后怠速運(yùn)轉(zhuǎn)而不進(jìn)行路試，尾氣排放基本合格；路試約2km后尾氣排放指標(biāo)升高；若每次起動(dòng)間隔時(shí)間超過30min，怠速測量基本合格。問題到底在哪，于是，我抱著試試看的想法，拆下排氣歧管進(jìn)行檢查，并與新的排氣歧管進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)該車氧傳感器的排氣取樣孔偏小。換上新的排氣歧管進(jìn)行尾氣檢測，各項(xiàng)指標(biāo)顯著降低。對該車進(jìn)行路試，尾氣排放依然合格。恢復(fù)該車所換的其它配件，繼續(xù)試車，尾氣排放始終未超標(biāo)。
　　由此可以斷定，故障部位就在氧傳感器排氣取樣孔。由于從氣缸內(nèi)排出的廢氣處于高速流動(dòng)狀態(tài)，行至氧傳感器取樣孔處時(shí)形成渦流，導(dǎo)致排出的廢氣不能及時(shí)在此處更新，使氧傳感器不能準(zhǔn)確地向發(fā)動(dòng)機(jī)電腦反饋同步信號，造成發(fā)動(dòng)機(jī)電腦不能根據(jù)實(shí)際工況對噴油脈寬進(jìn)行正確修正，最終出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常，尾氣排放嚴(yán)重超標(biāo)的故障。對它進(jìn)行修理后故障排除。
　　汽車尾氣成份與汽車的丁況有最直接的關(guān)系，可通過汽車尾氣成份的檢測可分析汽車的工作狀況、性能好壞。通過實(shí)驗(yàn)的手段，采集充分的數(shù)據(jù)，檢測汽車不同工況下尾氣中氣體成份的含量，逐漸的摸索確立了尾氣分析在汽車故障診斷中的應(yīng)用，判斷汽車的故障部位。最后通過案例，汽車尾氣成份分析以及故障診斷在汽車維修巾的實(shí)際意義。
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