基于尾气分析的汽车发动机故障诊断研究
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作者:卜永丽
摘 要：随着汽车保有量的增加，汽车尾气排放对环境的污染越来越严重，也越来越受到人们的关注，特别是那些已经有故障的汽车，它们产生的尾气污染比正常汽车要严重得多，汽在发动机发生故障时，利用尾气分析仪对尾气进行检测分析，检测尾气中超出正常排放值的气体含量，根据发动机工况和排放尾气之间的对应关系，可以断定发动机发生故障的部位。
关键词：尾气;分析检测;故障诊断
一、汽车排放污染物现状
由于我国汽车数量逐年增加，机动车排放对环境污染日益严重，对人们的健康造成了极大的威胁。那些有故障的汽车，它们产生的尾气污染比正常汽车要严重得多，故障车尾气污染会呈几十、上百倍的增加。
二、汽车排放污染物的生成机理
发动机的主要排放污染物有：
一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化合物NOx、二氧化硫（SO2）、碳烟。
在汽油机中，这些排放污染物的生成机理如下：
（一）CO的生成机理
主要是由于烃不能完全燃烧而产生，在局部缺氧或低温条件下，产生CO排出。当汽车在某些工况下，无法完全燃烧燃料，废气中CO含量会明显增加。
（二）NOx的生成机理
氮氧化合物是在高温富氧的条件下在发动机过热情况下产生的。氮氧化合物的生成原因主要是高温富氧环境，比如燃烧室积碳等因素。
（三）HC的生成机理
碳化氢产生的原因主要是缸壁的激冷效应和燃油蒸发;燃料不完全燃烧;进排气扫气过程中燃料的逃逸作用等。
三、分析尾气与汽车发动机故障的关系
汽车发动机内温度，燃油和润滑油的温度不够，火花塞的间隙过大，燃油雾化不好，会导致发动机点火能量偏低。可燃混合气的燃烧速度、发动机转速、燃烧室形状及压缩比等因素会影响到点火正时。
尾气成分相关产生的因素根据节气门、温度、空气流量、ECU和转速传感器信号等干扰喷油时间和喷油压力所产生的。这些原因会影响进气管内壁状况、喷油器、进气温度等等影响喷油雾化的质量。
（一）汽车尾气浓度及成分异常的原因分析
通过检测尾气中CO浓度，分析尾气与汽车系统故障的关系，当检测CO的读数接近为零数值或为零数值时，说明这个时候的混合气已经开始充分的燃烧。当CO的含量过多的时候，说明发动机空气系统供给过少，空气供给系统和燃油供给系统就会出现故障。出现这种情况的原因主要是因为油压调节器发生故障、空气滤清器堵塞和喷油嘴破损。但也还有其他故障，比如曲轴箱强制通风系统故障、水温传感器有故障、活塞环胶结阻塞和点火提前角过大。从CO成分的含量过低可以看出此时的混合气过稀，这一故障的主要原因有喷油嘴的堵塞、EGR阀泄漏、燃油油压过低和真空泄漏等。
通过检测尾气中O2浓度，分析尾气与汽车系统故障的关系，当可燃混合气燃烧完全之后，此时CO2成分会上升很多;正常燃烧时，尾气排放中O2成分含量大概为1～2%。O2的读数>2%，这时混合气较稀;当O2读数<1%时，表示混合气浓度较高，混合气过浓的原因主要有两种燃油压力锅高和空气滤清器阻塞，当燃油油压低、真空泄漏、燃油滤芯较脏、EGR阀泄漏等都会导致混合气过稀。
通过检测尾气中HC浓度，可以看出燃油有没有充分燃烧，CH浓度越高，则说明燃油没有被充分的燃烧。而导致HC含量过高的原因有点火提前角不准确、水温传感器故障、油压调节器故障、燃烧室内压力偏低、空燃比过大或者过小、冷却液温度过低、火焰传播不稳定、喷油器漏油或者堵塞、可燃混合气从气缸中窜向曲轴箱、汽油蒸汽在油箱蒸发多等等。
根据尾气分析仪器检测出的的数据和利用平衡试验，看出气缸的工作情况，CO2和CO的读数上升，而O2和HC的读数下降时，而且每各缸的下降与上升都是一样量的情况下，可以知道每个缸都在正常工作。如果出现一个缸发生变化的情况，但是其他缸都是一样的情况，说明发生变化的这个缸燃烧或点火出现问题。当两个气缸故障作时，发动机混合气很浓时这个时候会发现CO2和O2浓度低，CO和HC的浓度则会高。O2与HC的含量高时，则可以表明可燃混合气空燃比过大、点火提前角不准确，这样会引起失火。
（二）几种尾气成分异常与常见故障原因之间对应关系
（1）发动机的故障现象并不明显：怠速稳定，没有漏气声，通过尾气分析仪检测却发现，NOx和HC含量很高，尤其是NOx含量非常高，故障的主要原因是混合气稀，喷油量少。
（2）发动机的故障表现为：怠速波动大，有漏气声，通过尾气分析仪检测发现，NOx和HC含量都很高，故障的主要原因是L型进气道漏气。
（3）發动机的故障表现为：排气噪声大，通过尾气分析仪检测发现，NOx和O2含量都很高，故障的主要原因是L型进气道漏气。
（4）发动机的故障表现为：发动机抖动严重，通过尾气分析仪检测发现，NOx含量很高，HC含量偏低，故障的主要原因是混合气较浓。
（5）发动机的故障表现为：发动机怠速高，通过尾气分析仪检测发现CO含量很高，HC含量高，故障的主要原因是混合气较浓。
（6）发动机的故障表现为：怠速不稳，有漏气声，通过尾气分析仪检测发现O2、NOx和HC含量都很高，故障的主要原因是 D型进气道漏气。
四、结论
利用尾气分析仪对尾气进行检测分析，根据发动机工况和排放尾气之间的对应关系，对尾气成分进行分析，检测尾气中超出正常排放值的气体含量，可以断定发动机发生故障的部位。这样不仅节约了时间还减少了资金浪费。
但是现代的汽车多种化，里面的发动机结构也不同，而尾气成分的数值是受发动机故障的影响而变化，所以部分尾气成分和故障原因以及故障现象都会有所差别。仍然需要在实践中去把握更多种的发动机故障规律。
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