尾氣分析在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的作用-畢業(yè)論文

商丘工學(xué)院 2012 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 第一章緒論 1.1尾氣分析的基本概念 尾氣分析是在發(fā)動(dòng)機(jī)不同工作狀況下， 通過檢測廢氣中不同成分氣體的含量 來判斷發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)故障的方法。其目的是對發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況進(jìn)行綜合評價(jià)。 1.2尾氣分析在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中應(yīng)用的背景 在汽車發(fā)展的早期， 人們主要是通過有經(jīng)驗(yàn)的維修人員發(fā)現(xiàn)汽車的故障并作 有針對性的修理。即過去人們常講的“望” 眼看)、 “聞” (耳聽)、 “切”(手 摸)方式。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，汽車檢測 技術(shù)也飛速發(fā)展。基于這幾年對本地區(qū)汽車維修企業(yè)和維修人員的調(diào)查,目前人 們已能依靠各種先進(jìn)的儀器設(shè)備，如汽車故障診斷儀、示波器、紅外線測溫儀等 設(shè)備對汽車進(jìn)行不解體檢測，而且安全、迅速、準(zhǔn)確。但是將汽車尾氣分析應(yīng)用 于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中上還是很少，尾氣分析大都還是環(huán)保部門做檢查環(huán)保， 對修理廠修車用的不是很多。然而這種方法的運(yùn)用是對車的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)和排放整 體的一個(gè)綜合檢測，對它的檢測結(jié)果分析可知汽車總體性能和技術(shù)狀況。尾氣分 析不僅是檢查排放污染物治理效果的唯一途徑， 而且還是對發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況及性 能判定的重要手段。 第二章尾氣分析概述 2.1尾氣的主要成分及尾氣分析參數(shù) 根據(jù)燃燒理論，進(jìn)入汽車燃燒室的成分是空氣和燃油，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可燃 汽車尾氣排放超標(biāo)故障與排除 2 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衔铩⒌趸?物(NOx)、二氧化硫、鋁、碳微粒和其他雜質(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，另外含有 CO2、H20、O2 等氣體。由于尾氣成分與發(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)，尾氣中某種成分必然偏離正 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分的含量，可判斷發(fā)動(dòng)機(jī)故 障所在的部位。尾氣分析主要內(nèi)容有混合氣空燃比、點(diǎn)火正時(shí)及催化器轉(zhuǎn)化效率 等，主要分析的參數(shù)有 CO、HC、CO2 和氧（O2） ，還有空燃比（A/F）或相對空燃 比（） 。 2.2 汽車尾氣排放物的影響因素 汽車尾氣中 CO、HC 和 NOx 三種有害氣體的影響因素比較多，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 2.2.1 空燃比對尾氣成分的影響 HC 是未燃燃料、可燃混合氣不完全燃燒或裂解的碳?xì)浠衔锛吧倭康难趸?反應(yīng)的中間產(chǎn)物。CO 主要來自在空氣不足的情況下可燃混合氣的不完全燃燒， 是汽油機(jī)尾氣中有害成分濃度最大的物質(zhì)。CO2 是可燃混合氣燃燒的產(chǎn)物，它能 夠反映出燃燒的效率。 隨著空燃比的增加，CO 的排放濃度逐漸下降，HC 的排放 濃度兩頭高、中間低，CO2 的排放濃度中間高、兩頭低。當(dāng)空燃比小于 14.7:1 時(shí)（混合氣變濃） ，由于空氣量不足引起不完全燃燒，CO、HC 的排放量增大。空 燃比越接近理論空燃比 14.7:1，燃燒越完全，HC、CO 的值越低，O2 越接近于零， 而 CO2 的值越高（最大值在 13.5%14.8%之間） 。而當(dāng)混合氣空燃比超過 16.2:1 時(shí)（混合氣變?。?，由于燃料成分過少，用通常的燃燒方式已不能正常著火，產(chǎn) 生失火，使未燃 HC 大量排出。在理論空燃比附近，CO 曲線有一個(gè)拐點(diǎn)，當(dāng) A/F 減少時(shí)，可燃混合氣過濃，燃油無法充分燃燒，CO 生成物便急劇增加；當(dāng) A/F 增大時(shí)，氧含量充足，燃油可以充分燃燒，使 CO 生成量減少，而且比較穩(wěn)定。 2.2.2點(diǎn)火正時(shí)對尾氣成分的影響 商丘工學(xué)院 2012 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 點(diǎn)火提前角對 CO 的排放沒有太大影響，但對 HC 和 NOx 的影響較大，過分推 遲點(diǎn)火會使 CO 沒有時(shí)間完全氧化而引起 CO 排放量增加， 但適度推遲點(diǎn)火可減小 CO 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) CO 排放明顯增加。隨著點(diǎn)火提前角的推遲，HC 的含量降低，主要是因?yàn)樵?高了排氣溫度，促進(jìn)了 CO 和 HC 的氧化，也由于減小了燃燒室內(nèi)的激冷面積。 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(diǎn)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(shí) 的速度、 壓力、 溫度等有關(guān)， 當(dāng)點(diǎn)火提前角增大到一定值后， 由于燃燒時(shí)間過短， HC 和 NOx 生成量便有所下降。當(dāng)然，正確的調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)是非常必要的，過遲 的點(diǎn)火提前角會使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，油耗增大，工作不穩(wěn)。 2.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷對尾氣成分的影響 發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷可以用與節(jié)氣門開度相關(guān)的進(jìn)氣管壓力來表示， 進(jìn)氣管壓力越大 （即進(jìn)氣管真空度越低） ，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷也就越大。 對 CO 來說，空燃比不變，功率輸出的大小對 CO 排放沒有影響，CO 的排放 量隨功率的輸出及空氣的消耗量的增加而增大，發(fā)動(dòng)機(jī)在小負(fù)荷及大負(fù)荷工作 時(shí)，所供給的混合氣均較濃，在兩種情況下 CO 排放均比較高。例如，最大功率 時(shí)，節(jié)氣門全開，供給較濃的混合氣，因此 CO 的排放較高。 當(dāng)空燃比和轉(zhuǎn)速保持不變，并按最大功率調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角時(shí)改變負(fù)荷對 HC 的排放影響不大。這是因?yàn)橛绊?HC 排放的因素有的使 HC 降低，有的使它增加， 結(jié)果作用恰恰相互抵消。當(dāng)進(jìn)氣管壓力在 30.5kPa81.0kPa 范圍內(nèi)時(shí)，因供給 的混合氣較稀，所以 HC 排放降至很低，當(dāng)進(jìn)氣管壓力超過 81.0kPa 時(shí)，接近全 負(fù)荷時(shí)混合氣加濃。此時(shí) HC 排放量理應(yīng)上升，但由于全負(fù)荷時(shí)，排氣溫度相應(yīng) 增大，這時(shí)排氣后反應(yīng)對 HC 排放的消除作用加強(qiáng)了，從而限制了 HC 的排放。 小負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣管壓力低，由于缸壁激冷作用的增強(qiáng)，混合氣又較濃，若進(jìn)氣 管壓力低于 20KPA，時(shí)還可能發(fā)生火焰?zhèn)鞑ゲ煌耆?，結(jié)果使 HC 排放明顯升高。 例如在汽車突然關(guān)閉節(jié)氣門時(shí)，進(jìn)氣管內(nèi)液體燃料的瞬時(shí)蒸發(fā)，造成高進(jìn)氣真空 下的混合氣的額外加濃，也會出現(xiàn)這種情況。 發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷小時(shí)（進(jìn)氣管壓力低） ，可使 NOx 排放濃度下降。負(fù)荷減小進(jìn)氣 汽車尾氣排放超標(biāo)故障與排除 4 壓力降低，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低，殘余廢氣增加，導(dǎo)致著火落后期變大及火焰?zhèn)鞑ニ俣?減慢，這兩個(gè)因素均使燃燒時(shí)間加長，若在此時(shí)點(diǎn)火時(shí)間不變，則燃燒過程將更 多的膨脹行程延伸，這樣就會使循環(huán)最高溫度降低而使排氣中的 NOx 濃度下降。 第三章尾氣與發(fā)動(dòng)機(jī)故障之間的關(guān)系 3.1發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放濃度值 3.2發(fā)動(dòng)機(jī)各部分技術(shù)狀況與尾氣成分間的關(guān)系 進(jìn)排氣門、 汽缸襯墊的密封性， 活塞、 活塞環(huán)、 缸套的磨損與密封性等因素， 與之有關(guān)的尾氣成分有 HC、CO。相關(guān)的檢測項(xiàng)目有汽缸壓力、汽缸漏氣率和進(jìn) 氣真空度。 空氣流量、溫度、節(jié)氣門位置、轉(zhuǎn)速傳感器信號及 ECU 等影響噴油壓 力和噴油時(shí)間的因素，噴油器、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣管內(nèi)壁狀況等影響噴油霧化質(zhì)量 的因素，與之有關(guān)的尾氣成分有 HC、CO。相關(guān)的檢測項(xiàng)目有燃油壓力、空燃比 （A/F） 、相關(guān)電路信號、空氣流量計(jì)信號（L 型） 、進(jìn)氣壓力傳感器信號（D 型） 、 轉(zhuǎn)速信號、溫度信號、負(fù)荷信號、氧傳感器信號等。 點(diǎn)火線圈初級繞組電流、 點(diǎn)火初級電路電阻、 電容器等影響點(diǎn)火能量的因素， 斷電器、離心及真空提前裝置、點(diǎn)火模塊、與點(diǎn)火有關(guān)的傳感器信號等影響點(diǎn)火 正時(shí)的因素，火花塞、高壓線、分電器等影響失火率的因素，與之有關(guān)的尾氣成 分有 HC。相關(guān)的檢測項(xiàng)目有點(diǎn)火波形、漏電試驗(yàn)、導(dǎo)通試驗(yàn)。 商丘工學(xué)院 2012 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置、燃油箱蒸發(fā)控制裝置的工作狀況與 HC 的生成有關(guān)， 二次空氣噴射、進(jìn)氣預(yù)熱的工作狀況與 HC、CO 有關(guān)，催化轉(zhuǎn)化器的工作溫度、 轉(zhuǎn)化效率、使用壽命則影響 HC、CO、NOX 的生成。 通過尾氣分析，可以檢測到以下幾個(gè)主要方面的故障：混合氣過濃或過稀、 二次空氣噴射系統(tǒng)失靈、噴油器故障、進(jìn)氣歧管真空泄漏、空氣泵故障、汽缸蓋 襯墊損壞、EGR 閥故障、排氣系統(tǒng)泄漏、點(diǎn)火系統(tǒng)提前角過大等。 3.3尾氣分析的基本結(jié)論 通過尾氣分析，可以檢測到以下幾個(gè)主要方面的故障：混合氣過濃或過稀、 二次空氣噴射系統(tǒng)失靈、噴油器故障、進(jìn)氣歧管真空泄漏、空氣泵故障、汽缸蓋 襯墊損壞、EGR 閥故障、排氣系統(tǒng)泄漏、點(diǎn)火系統(tǒng)提前角過大等。 HC 的讀數(shù)高，說明燃油沒有充分燃燒。偏高的原因是：混合氣過?。?氣缸壓力不足、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過低、混合氣由燃燒室向曲軸箱泄漏、燃油管泄漏、 燃油壓力調(diào)節(jié)器損壞?；旌蠚膺^濃：箱中油氣蒸發(fā)、燃油回油管堵塞燃油壓力調(diào) 節(jié)器損壞。點(diǎn)火時(shí)不準(zhǔn)確、點(diǎn)火間歇性不跳火、溫度傳感器不良、噴油嘴漏油或 堵塞、油壓過高或過低等因素都將導(dǎo)致 HC 讀數(shù)過高。 CO 的讀數(shù)是零或接近零，則說明混合氣充分燃燒。C0 的含量過高，表 明燃油供給過多、空氣供給過少，燃油供給系統(tǒng)和空氣供給系統(tǒng)有故障，如噴油 嘴漏油、燃油壓力過高、空氣濾清器不潔凈。其它問題，如活塞環(huán)膠結(jié)阻塞、曲 軸箱 K 制通風(fēng)系統(tǒng)受阻、點(diǎn)火提前角過大或水溫傳感器和空氣流量計(jì)有故障等。 C0 的含量過低，則表明混合氣過稀，故障原因有：燃油油壓過低、噴油嘴堵塞、 真空泄漏、EGR 閥泄漏等。 CO2 是可燃混合氣燃燒的產(chǎn)物，其高低反映出混合氣燃燒的好壞，即燃 燒效率?？扇蓟旌蠚馊紵酵耆?，CO2 的讀數(shù)就越高，混合氣充分燃燒時(shí)尾氣中 CO2 的含量達(dá)到峰值 1316%。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣出現(xiàn)過濃或過稀時(shí)，CO2 的含量都 將降低。當(dāng)排氣管尾部的 CO2 低于 12%時(shí)，要根據(jù)其他排放物的濃度來確定發(fā)動(dòng) 機(jī)混合氣的濃或稀。燃油濾芯太臟、燃油油壓低、噴油嘴堵塞、真空泄漏、EGR 閥泄漏等將造成混合氣過稀。而空氣濾清器阻塞、燃油壓力過高，都可能導(dǎo)致混 合氣過濃。 汽車尾氣排放超標(biāo)故障與排除 6 O2的含量是反映混合氣空燃比的最好指標(biāo)， 是最有用的診斷數(shù)據(jù)之一。 可燃混合氣燃燒越完全，CO2 的讀數(shù)就越高；與此相反，燃燒正常時(shí)，只有少量 未燃燒的 O2 通過汽缸，尾氣中 O2 的含量應(yīng)為 12%。O2 的讀數(shù)小于 1%，說明 混合氣過濃；O2 的讀數(shù)大于 2%，表示混合氣太稀。導(dǎo)致混合氣過稀的原因有很 多，如燃油濾芯太臟、燃油油壓低、噴油嘴堵塞、真空泄漏、EGR 閥泄漏等。而 空氣濾清器阻塞、燃油壓力過高等都可能導(dǎo)致混合氣過濃。 當(dāng) CO、HC 濃度高，CO2、O2 濃度低時(shí)，表明發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣很濃。HC 和 O2 的讀數(shù)高，則表明點(diǎn)火系統(tǒng)工作不良、混合氣過稀，而引起失火。 氮氧化物含量，在平常溫度下，在三四百度以下，它不燃燒，但是它的再高 溫下，1000 度以上，它非?；钴S，它就想找氧反應(yīng)形成氮氧化物。所以它的產(chǎn) 生第一個(gè)要有足夠高的溫度，第二個(gè)要有高壓，足夠大的壓力，第三個(gè)多余的氧 才能反應(yīng)， 這三個(gè)條件任何一個(gè)不滿足都不會產(chǎn)生氮氧化物。 降低氮氧化物含量， 如果氮氧化物超標(biāo)，可能性最大的原因 EGR 閥，或者是氣缸里面有沒有熾熱點(diǎn)造 成爆燃現(xiàn)象。 第四章 發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放超標(biāo)的診斷與分析 4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放不合格 1.故障現(xiàn)象：汽車排放的有害氣體的量超過國家排放標(biāo)準(zhǔn)。排放不合格可能 只有一種尾氣超標(biāo)，也可能兩種或兩種以上。 2.尾氣排放超標(biāo)的常見原因 (1)HC 排放量過大的常見原因： 1）點(diǎn)火系統(tǒng)缺火或點(diǎn)火能量不足，使混合氣燃燒不充分，應(yīng)檢查點(diǎn)火系統(tǒng)。 2）點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)確，檢查調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)。 3）混合氣過濃或過稀，可用 CO 和 O2 含量來判定到底時(shí)過濃或是過??； 4）氣缸密封性不良，檢查氣缸壓縮壓力是否正常。 5）配氣相位不正確，檢查調(diào)整配氣相位。 6）三元催化轉(zhuǎn)化器有故障，應(yīng)修理或更換。 7）二次空氣噴射系統(tǒng)有故障。 8）EVAP 系統(tǒng)不能正常工作，造成混合氣過濃。 （2）CO 排放量過大的常見原因： 商丘工學(xué)院 2012 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 1）混合氣過濃。檢查空濾器是否過臟，檢查燃油壓力，噴油器的工作性能， 測試輸入的傳感器的數(shù)據(jù)，檢查噴油控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況 2）噴油器有漏油的地方。檢查噴油器的密封性。 3）三元催化轉(zhuǎn)化器存在故障 4）二次空氣噴射系統(tǒng)存在故障 5）EVAP 系統(tǒng)不能正常工作 6）PCV 系統(tǒng)有古裝那個(gè)、竄缸混合氣過多，或機(jī)油受燃油污染 （3）Nox 排放量過大的常見原因： 1）EGR 系統(tǒng)不能正常工作 2）檢查點(diǎn)火提前角及點(diǎn)火正時(shí)系統(tǒng) 3）輸入信號的傳感器有故障導(dǎo)致混合氣過稀，檢查輸入信號 4）燃燒室內(nèi)有積炭，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮情況，看是否高于規(guī)定值 5）發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度過高，觀察診斷儀上的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度是否過高 6）檢查配氣正時(shí)記號、氣門間隙、CVVT 系統(tǒng)。 （4）O2 讀書比正常值低，而 CO 讀數(shù)比正常值高的常見原因： 一般由混合氣過濃引起，應(yīng)主要檢查造成混合氣過濃的原因。 1）噴油器有漏油 2）燃油壓力過高 3）與噴油有關(guān)的傳感器及 PCM 有故障 4）PCV 系統(tǒng)存在故障，使過多的曲軸箱竄氣參與燃燒 5）EVAP 系統(tǒng)不能正常工作 （5）O2 讀書比正常值高，而 CO 讀數(shù)比正常值低的常見原因： 一般由混合氣過稀引起，應(yīng)主要檢查造成混合氣過稀的原因。 1）檢查是否有真空泄漏、燃油壓力是否過低、噴油器是否堵塞、控制系統(tǒng) 是否存在故障 2）二次空氣噴射系統(tǒng)工作不正常 3）排氣系統(tǒng)是否有泄漏的地方，檢查排氣系統(tǒng)的密封性 3.尾氣排放超標(biāo)的一般檢查步驟 （1）用五氣分析儀檢測發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放。初步分析排放超標(biāo)的大的方面的 汽車尾氣排放超標(biāo)故障與排除 8 故障原因，如混合氣稀、混合氣濃、氣缸缺火等。 （2）讀取故障碼和數(shù)據(jù)流。 （3）評定氧傳感器的工作好壞，結(jié)合信號波形與尾氣排放作對比分析 （4）對各執(zhí)行器作動(dòng)作試驗(yàn)，并進(jìn)一步檢查其性能。 （5）檢查機(jī)械系統(tǒng)可能的原因，如積炭、氣缸密封性等。 4.2 故障診斷的相關(guān)技巧 1.了解尾氣排放物 （1）HC 本質(zhì)上是未燃燒的燃油，可被工作良好的三元催化轉(zhuǎn)化器幾乎完全轉(zhuǎn)化。廢 氣分析儀的 HC 讀數(shù)一般表示在尾氣中 HC 體積占尾氣總體積的百萬分比。 混合氣過濃或過稀都會使 HC 排放超標(biāo)，另外氣缸壓力過低也會導(dǎo)致。 （2）CO 是燃燒的副產(chǎn)品，通常在混合氣較濃時(shí)較易產(chǎn)生，任何造成混合氣偏濃的因 素都會造成 CO 排放量增加。一般用體積百分比表示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缺火、個(gè)別缸不 工作時(shí)，會引起氧傳感器檢測混合氣過稀而使 PCM 增加噴油脈寬，使總體混合氣 過濃，CO 排放也會增加。 （3）O2 是混合氣空燃比的很好的指示劑，當(dāng)個(gè)別缸不工作時(shí)，排氣中 O2 會增加 （4）CO2 是燃燒的產(chǎn)物，燃燒不好，排放就低。若空燃比由 9:1 上升到 14.7:1，則 其排放從大約 6%上升到 16% （5）Nox 只有在汽缸的溫度高，且氧濃度充足的情況下才易產(chǎn)生，降低排放的措施就 是降低燃燒溫度。一般單位是百萬分之一容積 2.空燃比對尾氣排放的影響 怠速時(shí) CO 排放量最多，Nox 最少；行駛時(shí)，NOx 排放量最多，HC 最少；加 速時(shí)，各種有害氣體的排放量都會增加，其中 Nox 增加最顯著；減速時(shí)，Nox 最 少，HC 缺顯著增加。 3.使用五氣分析儀檢查尾氣的一般步驟 商丘工學(xué)院 2012 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 （1）確保發(fā)動(dòng)機(jī)處于正常工作溫度 （2）將排放物分析儀連接到正確的供電電源上 （3）讓排放物分析儀進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定 （4）若有二次空氣噴射系統(tǒng)，使 AIR 泵不工作 （5）將分析儀探頭與汽車尾管相連 （6）起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)記錄五氣的各自讀數(shù) （7）保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 2500r/min,記錄此時(shí)五氣的各自讀數(shù) （8）將實(shí)際的排放量與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，分析發(fā)動(dòng)機(jī)工作是否正常 4.理解各種尾氣成分不同組合的形成機(jī)理 表表 4-14-1 尾氣排放不正常及其原因尾氣排放不正常及其原因 尾氣排放量可能引起故障的原因 C O CO2HCO2 低低低高三元催化轉(zhuǎn)化器之后的排氣管漏氣 高低高高發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣過濃， 同時(shí)個(gè)別氣缸缺火或個(gè)別氣缸不工 作導(dǎo)致在閉狀態(tài)下其他缸混合氣過濃 高低正常低混合氣偏濃 高低高低混合氣過濃 低正常低高噴油器缺火且三元催化器工作正常 低低高高點(diǎn)火缺火、混合氣過稀、真空泄漏 高正常高高三元催化器之前的排氣管漏氣、 混合氣過濃或噴油器引 起的氣缸工作不良、三元催化轉(zhuǎn)化器不工作 低正常低偏高所有系統(tǒng)在誤差許可范圍內(nèi)工作，讀書正常 低正常低低燃燒效率高，三元催化器工作良好 表表 4-34-3 廢氣排放與空燃比的關(guān)系廢氣排放與空燃比的關(guān)系 空燃比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速廢氣排放 HCCOCO2O2 在所有轉(zhuǎn)速混合氣 均很濃：空燃比低 于 10:1 怠速250 10 -6 3%7%-9%0.2% 離開怠速275 10 -6 3%7%-9%0.2% 巡航（常速）300 10 -6 3%7%-9%0.2% 存在的其他故障現(xiàn) 象 冒黑煙或有二氧化硫臭味、燃油經(jīng)濟(jì)性差、喘振或斷續(xù)工 作、熄火、怠速不穩(wěn)、發(fā)動(dòng)機(jī)不能升溫到正常工作溫度、 連續(xù)開環(huán)工作 可能的故障原因（1）MAPS 電壓過高（真空泄漏或電氣故障） （2）噴油器漏油 汽車尾氣排放超標(biāo)故障與排除 10 （3）燃油壓力過高 （4）發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)在很低溫度下工作 空燃比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速廢氣排放 HCCOCO2O2 僅在低速時(shí)混合氣 過 濃 : 空 燃 比 為 10:112:1 怠速150 10 -6 1.5%7%-9%0.5% 離開怠速150 10 -6 1.5%7%-9%0.5% 巡航（常速）100 10 -6 1.5%7%-9%1.0% 存在的其他故障癥 狀 燃油經(jīng)濟(jì)性差、喘振和斷續(xù)工作、冒黑煙且火花塞積炭、 怠速不穩(wěn)、活性碳罐內(nèi)燃油飽和或 PSCV 閥損壞 可能的故障原因（1）MAPS 電壓過高 （2）噴油器漏油 （3）發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油被燃油污染 （4）曲軸箱竄氣過重 （5）燃油壓力過高 （6）發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)在很低溫度下工作 空燃比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速廢氣排放 HCCOCO2O2 在所有轉(zhuǎn)速時(shí)混合 氣均過?。?空燃比大 于 16:1 怠速20010 -6 0.5%7%-9%4% 5% 離開怠速20510 -6 0.5%7%-9%4% 5% 巡航（常速）25010 -6 1.0%7%-9%4% 5% 存在的其他故障癥 狀 怠速不穩(wěn)、高速缺火、過熱、喘振和斷續(xù)工作、常速時(shí)出 現(xiàn)爆燃 可能的故障原因（1）斷續(xù)出現(xiàn)的點(diǎn)火故障引起缺火 （2）噴油器堵塞 （3）燃油壓力過低 （4）真空泄漏 （5）主要傳感器信號失準(zhǔn)造成混合氣過稀 （6）氣缸密封性差 （7）點(diǎn)火正時(shí)不正確 （8）發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)工作在很高溫度下 空燃比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速廢氣排放 HCCOCO2O2 在高速時(shí)混合氣過 稀 ： 空 燃 比 大 于 怠速10010 -6 2.5%7%-9%2% 3% 商丘工學(xué)院 2012 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 16:1離開怠速8010 -6 1.0%7%-9%2% 3% 巡航（常速）5010 -6 0.8%7%-9%2% 3% 存在的其他故障癥 狀 怠速不穩(wěn)、缺火、喘振、斷續(xù)工作 可能的故障原因（1）斷續(xù)出現(xiàn)的點(diǎn)火故障引起缺火 （2）噴油器堵塞 （3）燃油壓力過低 （4）真空泄漏 （5）主要傳感器信號失準(zhǔn)造成混合氣過稀 空燃比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速廢氣排放 HCCOCO2O2 空燃比正?；蚩杖?比為 13:115:1， 但發(fā)動(dòng)機(jī)不能完全 升溫 怠速100 10 -6 0.3%10%-12%2.5% 離開怠速8010 -6 0.3%10%-12%2.5% 巡航（常速）5010 -6 0.3%10%-12%2.5% 存在的其他故障癥 狀 發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)排放檢測不合格，三元催化轉(zhuǎn)化器不能升溫 表表 4-34-3 不同故障的廢氣排放不同故障的廢氣排放 發(fā)動(dòng)機(jī)故障原因HCCOCO2O2NOx 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 故 障 混合氣濃中度增加大幅增加有所下降有所下降中度下降 混合氣稀中度增加大幅下降有所下降有所增加中度增加 混合氣過稀大幅增加大幅下降有所下降大幅增加大幅增加 點(diǎn)火缺火大幅增加有所下降有所下降中度增加中度下降 提前點(diǎn)火有所增加無變化或 略有下降 無變化無變化大幅增加 推遲點(diǎn)火有所下降無變化或 略有增加 無變化無變化大幅下降 點(diǎn)火過遲有所增加無變化中度下降無變化有所增加 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 故 障 壓縮壓力過 低 中度增加有所下降有所下降有所增加中度下降 排氣泄漏有所下降有所下降有所下降有所增加無變化 進(jìn)排氣凸輪 磨損 無變化或 有所下降 有所下降有所下降無變化或 有所下降 無變化或 有所下降 發(fā)動(dòng)機(jī)一般 磨損 有所下降有所下降有所下降有所下降無變化或 略有下降 二次空氣噴 射有故障 有所增加大幅增加中度下降中度下降無變化 EGR 泄漏有所增加無變化無變化或 有所下降 無變化無變化或 有所下降 汽車尾氣排放超標(biāo)故障與排除 12 排放 控制 系統(tǒng) 正常 發(fā)動(dòng)機(jī)故障 原因 HCCOCO2O2NOx EGR 工作正常無變化無變化有所下降無變化大幅下降 二次空氣噴 射工作正常 大幅下降大幅下降中度下降大幅增加無變化 5.排放控制系統(tǒng)及其常見部件的檢查診斷 （1）二次空氣噴射系統(tǒng) 一般采用空氣泵式，實(shí)際應(yīng)用中有兩種：一種是只在冷啟動(dòng)暖機(jī)時(shí)把二次空 氣引入排氣歧管，二次空氣噴射在氧傳感器前方、三元催化轉(zhuǎn)化器前方，即只有 上游空氣模式（或稱逆流空氣模式） ，如奧迪 A8 所用；另一種是在起動(dòng)初期一定 時(shí)間內(nèi)位旁通模式，暖機(jī)期間將二次空氣泵派入排氣歧管的上游空氣模式，而在 正常工作溫度下將二次空氣引入前氧傳感器后方的三元催化轉(zhuǎn)化器中， 稱為下游 （或稱順流空氣模式）空氣模式，如福特車系所用。 1）奧迪 A8：應(yīng)用二次空氣噴射的目的主要是通過二次空氣噴射系統(tǒng)可以在 冷啟動(dòng)后實(shí)現(xiàn)更快的加熱，并進(jìn)而使三元催化轉(zhuǎn)化器更早進(jìn)入運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)。由 于在冷啟動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生較高比例的 HC，通過二次空氣噴射可以改善三元催化轉(zhuǎn)化 器的再氧化并進(jìn)而減少有害物質(zhì)的排放值。 同時(shí)再氧化產(chǎn)生的熱量又可以顯著縮 短三元催化器的起動(dòng)時(shí)間，因而冷態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)階段的廢氣質(zhì)量得以改善。 如果二次空氣泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但空氣供應(yīng)量不足，可能是濾芯被污染，應(yīng) 清潔濾芯。 檢查二次空氣噴射電磁閥的電阻，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)值。 這種上游式僅在冷態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)階段工作，正常工作溫度下不工作，否則排氣歧管 處的二次空氣會造成氧傳感器信號失準(zhǔn)，ECU 會接收到氧傳感器所傳送的稀空燃 比信號，會增加噴油脈寬，從而使混合氣變濃，油耗增加，排放性能下降。 2）福特車系。 （2）EGR 系統(tǒng) 有真空驅(qū)動(dòng)型和電驅(qū)動(dòng)型。在維修時(shí)可用診斷儀讀取 EGR 的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流。在 檢查 EGR 系統(tǒng)時(shí)，除檢查 EGR 閥是否能正常動(dòng)作、EGR 閥關(guān)閉是否嚴(yán)密之外，還 應(yīng)注意 EGR 通道是否堵塞。若堵塞，應(yīng)清除其內(nèi)的積炭。 若 EGR 閥在怠速或低速時(shí)是打開的，則會使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)或低速喘振，也 商丘工學(xué)院 2012 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 可能出現(xiàn)加速時(shí)喘氣、減速后過載熄火或冷啟動(dòng)后過載熄火的現(xiàn)象。 （3）曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)（PCV 系統(tǒng)） 發(fā)動(dòng)機(jī)在從壓縮到做功行程時(shí)，未燃燒的氣體經(jīng)活塞環(huán)、氣缸間隙竄入曲軸 箱， 導(dǎo)致機(jī)油與廢氣混合使機(jī)油變稀， 發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑性能下降， 機(jī)油變熱產(chǎn)生油泥， 使金屬零件加速磨損。 竄氣使活塞和氣缸過熱， 積炭造成早燃， 引起活塞環(huán)膠著， 造成氣缸擦傷等，因此曲軸箱內(nèi)必須有新鮮空氣不斷循環(huán)，并帶走其內(nèi)的廢氣。 竄氣的主要成分是 HC。 PCV 工作原理：在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門部分開啟時(shí)，進(jìn)氣歧管通過 PCV 閥吸入曲軸 箱竄氣。正常情況下，PCV 閥通氣量足夠完全吸入曲軸箱竄氣和少量通風(fēng)空氣， 通風(fēng)空氣從進(jìn)氣管吸入曲軸箱。 但在曲軸箱竄氣很嚴(yán)重時(shí)， PCV 閥滿足不了要求。 因?yàn)樵谌魏吻闆r下，都會有一部分氣體通過軟管到達(dá)進(jìn)氣管，此時(shí)泄漏的氣體可 能將機(jī)油帶入空濾器。當(dāng) PCV 閥堵塞時(shí)也會使部分機(jī)油帶入空濾器。 當(dāng) PVC 閥和軟管堵塞時(shí)，將造成怠速不穩(wěn)、失速或怠速過低、漏機(jī)油和曲軸 箱及氣門室罩油泥增加；當(dāng) PVC 閥和軟管泄漏時(shí)，將造成怠速不穩(wěn)、怠速失速和 怠速過高的故障。 PCV 的測試：在發(fā)動(dòng)機(jī)處于正常工作溫度且怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用廢氣分析儀檢測 尾氣，觀察 O2 和 CO 的讀數(shù)。拆下 PCV 閥，但仍連接在進(jìn)氣歧管側(cè)管路上，讓該 閥吸入新鮮空氣。此時(shí) O2 讀數(shù)應(yīng)增加，而 CO 讀數(shù)應(yīng)減小。若 O2 讀數(shù)未發(fā)生變 化，說明 PCV 系統(tǒng)已堵塞。若 O2 讀數(shù)增加多于 1%，或 CO 讀數(shù)減少多于 1%，表 面竄缸混合氣過多，或機(jī)油受燃油污染。 PCV 閥的檢測：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從氣門室罩上拆下 PCV 閥。工作正常 的 PCV 閥應(yīng)能聽到氣流經(jīng)過的噪音。當(dāng)手指放在閥入口處，會立刻感受到真空吸 力。拆下?lián)u動(dòng)時(shí)應(yīng)能聽到閥內(nèi)有“咔喇“勝，否則應(yīng)更換 PCV 閥。 （4）EVAP 系統(tǒng) 一般由 PCM 控制 PSCV 電磁閥來控制燃油蒸汽。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從密封 的油箱中蒸發(fā)出的燃油蒸汽被導(dǎo)入內(nèi)有活性碳的 EVAP 活性碳罐中并被存儲在那 里。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，PCM 根據(jù)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、空氣流量等信號，用占空比控制方 式控制 PSCV 閥的開閉，活性碳罐中的燃油蒸汽就可以通過管路進(jìn)入進(jìn)氣歧管。 汽車尾氣排放超標(biāo)故障與排除 14 一般在減速或怠速時(shí)，電磁閥會關(guān)閉；而在電磁閥打開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作的燃油量 就包括噴油器噴射油量和來自活性碳罐的燃油蒸汽。 當(dāng) PSCV 閥失效或線路不良、活性碳罐損壞、軟管裂開或連接錯(cuò)誤將會引起 怠速不穩(wěn)和世俗、發(fā)動(dòng)機(jī)性能不良和空燃比不正確等故障。 第五章尾氣分析在發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中應(yīng)用的 實(shí)例分析 5.1實(shí)例 1 一輛豐田凌志 ES300，怠速時(shí)有輕微抖動(dòng)，且加速遲緩，無故障碼輸出。進(jìn) 行數(shù)據(jù)流和點(diǎn)火波形檢測，運(yùn)行參數(shù)正常，點(diǎn)火波形也基本正常。用四氣分析儀 進(jìn)行尾氣檢測，CO 為 0.4%、O2 為 2.12%、CO2 為 14.1%、HC 在 26010-6500 10-6 間變化。初步分析是混合氣過稀，導(dǎo)致失火。首先檢修燃油供給部分， 各部件工作正常。清洗噴油器后，HC 值雖然有所下降但仍較高。再檢查空氣供 給系統(tǒng)，無漏氣現(xiàn)象。至此，混合氣過稀而導(dǎo)致失火的可能性被排除，可能是點(diǎn) 火系統(tǒng)的故障。進(jìn)一步檢查電子點(diǎn)火系統(tǒng)，當(dāng)檢查到右側(cè)汽缸的高壓線和火花塞 時(shí)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)缸的高壓線短路，火花塞電極間隙過小。更換高壓線，調(diào)整火花塞 電極間隙，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，故障消失，尾氣檢測值完全在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。 5.2實(shí)例 2 一輛北京現(xiàn)代索納塔 2.O，冷機(jī)啟動(dòng)困難，隨著溫度的升高發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)抖動(dòng) 現(xiàn)象，行駛時(shí)加速無力。讀取故障代碼和數(shù)據(jù)流，一切正常。但用尾氣分析儀檢 查，CO 為 0.23%，HC 高達(dá) 110010-6，CO2 為 13.2%、O2 為 2.35%。HC、O2 的 數(shù)值偏高，一般是由點(diǎn)火不良或混合氣過稀失火而引起的。對點(diǎn)火系統(tǒng)部件進(jìn)行 全面檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。于是，重點(diǎn)檢查供油系。首先檢測燃油壓力，檢測結(jié)果 正常；逐缸進(jìn)行斷油試驗(yàn)，將 1、4 缸斷油時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無明顯下降，推斷 1、 4 缸噴油器可能處于堵塞狀態(tài)。換上兩個(gè)新的噴油器，發(fā)動(dòng)機(jī)工作恢復(fù)正常，冷 商丘工學(xué)院 2012 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 機(jī)啟動(dòng)迅速、熱機(jī)工作穩(wěn)定、加速有力，尾氣中 HC 下降至 15010-6。本例是 由于噴油器堵塞，使實(shí)際噴入 1、 4 缸的燃油量偏少，從而造成兩缸混合氣過稀 而失火，致使發(fā)動(dòng)機(jī)工作失常。 5.3實(shí)例 3 一輛桑塔納 2000GSi，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)，經(jīng)常熄火。調(diào)取故障代碼，顯示為 00525，表明氧傳感器有故障。對氧傳感器進(jìn)行檢測，信號電壓在 00.3V 和 0.71.0V 之間變化,且變化頻率達(dá)到 8Hz 以上，這說明氧傳感器正常。用四氣尾 氣分析儀進(jìn)行檢測，HC、CO、CO2、O2 分別為 25010-6、0.43%、14.6%、2.54%。 由此看出 HC