淺談利用汽車廢氣分析發動機的故障

鐘建國

摘要：汽車尾氣排放的物體，主要是一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化合物（NOX）、二氧化碳（CO2）、氧氣（O2）等。通過用廢氣分析儀檢測到的數據與正常值進行對比，在不同工況下對尾氣進行分析，可以初步判斷發動機的故障，有利于一些無法讀取故障碼的故障排除。利用廢氣分析是汽車檢測與診斷的重要指標。

關鍵詞：發動機故障；廢氣分析；故障診斷

中圖分類號：U464 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）16-0084-02

一、引言

汽車是人類發展的必然產物，隨著汽車工業的發展和汽車保有量的急劇增加，汽車排放的污染物是嚴重的社會問題，影響著人類的生活和健康。檢測并控制汽車排氣污染物，已成為汽車檢測中重要的檢測項目。檢測人員通過用尾氣分析儀來檢測汽車尾氣CO、HC、NOX、CO2、O2等濃度，判斷是否符合環保要求[1]。

汽車發動機的有些故障不能通過診斷儀器檢測出來，但是可以通過尾氣找出故障所在。通過尾氣分析儀可以得到不同工況下的尾氣濃度，可以通過這些數據來檢測和診斷發動機的技術狀況，從而找出發動機的基本故障點。

二、利用汽車廢氣排放值分析發動機故障

汽車尾氣排放一般采用雙怠速測量法測量、怠速工況測量和高怠速工況測量，高怠速工況轉速是0.5倍發動機額定轉速，正常發動機尾氣排放標準值見表1。

1.尾氣中CO含量異常分析。汽車CO的產生是混合氣不完全燃燒導致的，發動機混合氣過濃或者燃燒的質量不佳，容易生成CO，按照標準汽車尾氣中的CO含量不超過0.1%。導致混合氣太濃的主要故障有燃油壓力過高、噴油嘴漏油、空氣濾清器堵塞、點火提前角過大等。我們可以用燃油壓力表檢查燃油的壓力，用噴油器檢測儀檢查噴油器的漏油情況和噴油量，更換空氣濾清器、調整點火提前角等措施來解決發動機故障所引起的CO含量異常。

2.尾氣中CO2含量異常分析。汽車CO2是可燃混合氣燃燒的正常產物，其含量的高低反映混合氣燃燒效率。當發動機混合氣出現過濃或者過稀時，CO2的濃度都將降低，一般不在13%～16%范圍里面。所以通過這個基本理論可知，導致CO2含量降低的原因有EGR閥泄漏，燃油壓力過高或者過低，噴油器的堵塞、濾清器的堵塞、燃油濾清器的堵塞、真空泄漏等。通過對這些故障點的排查，基本可以找出引起CO2含量降低的發動機故障。

3.尾氣中氮氧化合物含量異常分析。汽車NOX的產生是發動機工作過程中空氣中N2燃燒所得，混合氣燃燒越充分，所產生的NOX越多。燃燒廢氣的溫度越高，燃燒后燃燒室內過剩的氧氣，高溫度持續的時間越長，氮氧化合物的生成就越多。所以尾氣中氮氧化合物的含量主要和三元催化器及點火時間有關，催化器失效或者點火越提前，氮氧化合物的含量就越高。

4.尾氣中HC化合物含量異常分析。汽油機在任何工況條件下運轉，或多或少有HC化合物的存在。HC化合物是混合氣不完全燃燒的產物，當氧氣充足時HC化合物的含量就低于標準值，而當氧氣不足，HC化合物的含量遠遠大于標準值，對大氣污染很嚴重。發動機正常工作時HC化合物數值應不超過50ppm（50×10-6）。造成混合氣過濃的故障很多，主要是燃料供給系統和空氣供給系統相關部件的故障，還有點火系統的點火正時不正確、配氣相位不準、氣門和火花塞積炭嚴重等都是造成HC含量偏高的原因。

5.尾氣中O2含量異常分析。理論混合氣可以用過量空氣系數和空燃比來表示，當過量空氣系數為1或者空燃比為14.7的混合氣是理論混合氣。當混合氣是理論混合氣時，發動機的動力性、經濟性和排放都會較好。空燃比和過量空氣系數的大小對汽車發動機中O2的排放量會產生影響，一般正常發動機O2含量在1%～2%之間，通過測量尾氣中氧氣含量可以判斷過量空氣系數和空燃比，也可以判斷發動機的基本工作狀況[2]。

當汽車尾氣中O2的含量大于2.0%時，說明過量空氣系數和空燃比太大，混合氣過稀，易于導致點火困難，發動機缺火。造成這種現象的原因有很多，如燃油濾清器堵塞、燃油壓力過低、噴油器堵塞、噴油器線束損壞、真空管路泄漏、EGR閥泄漏等都可能導致混合氣過稀。可以通過對各個環節的檢測與排查找到發動機的故障點。

當汽車尾氣中O2的含量小于1.0%時，說明過量空氣系數和空燃比太小，混合氣太濃，以致燃油與空氣混合比失調，實際空燃比遠遠小于理論空燃比，發動機燃燒時嚴重缺氧，燃燒不充分。造成這種現象的原因有很多，如節氣門積炭嚴重，空氣濾清器堵塞，噴油器漏油導致的噴油量過多，氧傳感器反饋信號不正常導致發動機ECU大量噴油，燃油壓力調節器不正常導致燃油壓力過高，發動機控制單元ECU故障使得燃油控制量不準等[3]。

三、檢測結果總結分析

在汽油發動機尾氣分析中，一般是對CO、HC、CO2、O2四種成分進行分析。根據尾氣成分形成機理，尾氣測量值與發動機系統故障判斷分析通則如表2，其讀數具有以下規律[4]。

1.HC和O2的讀數高，是燃油不盡和過稀的混合氣失火而引起的。

2.CO和HC讀數高，CO2和O2讀數低，表明發動機工作混合氣濃。如果燃燒室中有足夠的氧氣保證正常燃燒，通常情況下，燃燒越完全，CO2讀數就越高，其最大值應該為14.8%～16%，此時CO的讀數接近或等于零。

3.O2的讀數是最有用的診斷數據之一，O2的讀數和其他三個讀數一起，能幫助找出診斷問題的難點。通常，裝有三元催化器的汽車O2的讀數應該是1%～2%，說明發動機燃燒好，如果偏離了這個數值，發動機就會有故障產生。

4.利用功率平衡試驗和尾氣分析儀的讀數，可以指出每個缸的工作狀況。

5.如果每個缸CO和CO2的讀數都下降，HC和O2讀數都上升，且上升和下降的量都一樣，則證明每個缸都工作正常；如果只有一個缸的變化很小，而其他缸都一樣，則表明這個缸點火和燃燒不正常。

6.當發動機中有一個缸不工作時，尾氣含量將上升到4.759%～7.259%，若有兩個缸不工作時，則會上升到9.5%～12.5%.

四、結語

通過上述的分析，我們可以通過汽車尾氣分析儀檢測出尾氣中各成分的含量，通過對比可以初步分析出發動機的工作狀況和性能，并且可以通過數據的分析，初步找到大致故障點的位置，對這些懷疑的部件進行檢測與維修就可以解決發動機的故障了。現代汽車運用尾氣分析儀作為診斷設備是越來越普遍了，因為現在有的發動機故障通過診斷儀器是無法判斷的，所以利用廢氣分析發動機的故障在汽車維修與檢測中運用在逐步的加強。

參考文獻：

[1]婁云，楊洪慶.汽車檢測與診斷技術[M].北京大學出版社，2010：274-275.

[2]談黎虹.汽車發動機構造與檢修[M].杭州：浙江大學出版社，2011：143-144.

[3]吳凱，張莉.發動機廢氣分析儀測試結果故障與分析[J].交通科技與經濟，2009，（1）：39-41.

[4]謝劍.汽車檢測與診斷技術[M].長沙：國防科技大學出版社，2011：196-197.endprint