基于尾氣分析的汽車發(fā)動機(jī)故障診斷研究

卜永麗

摘 要：隨著汽車保有量的增加，汽車尾氣排放對環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，也越來越受到人們的關(guān)注，特別是那些已經(jīng)有故障的汽車，它們產(chǎn)生的尾氣污染比正常汽車要嚴(yán)重得多，汽在發(fā)動機(jī)發(fā)生故障時，利用尾氣分析儀對尾氣進(jìn)行檢測分析，檢測尾氣中超出正常排放值的氣體含量，根據(jù)發(fā)動機(jī)工況和排放尾氣之間的對應(yīng)關(guān)系，可以斷定發(fā)動機(jī)發(fā)生故障的部位。

關(guān)鍵詞：尾氣;分析檢測;故障診斷

一、汽車排放污染物現(xiàn)狀

由于我國汽車數(shù)量逐年增加，機(jī)動車排放對環(huán)境污染日益嚴(yán)重，對人們的健康造成了極大的威脅。那些有故障的汽車，它們產(chǎn)生的尾氣污染比正常汽車要嚴(yán)重得多，故障車尾氣污染會呈幾十、上百倍的增加。

二、汽車排放污染物的生成機(jī)理

發(fā)動機(jī)的主要排放污染物有：

一氧化碳CO、碳?xì)浠衔颒C、氮氧化合物NOx、二氧化硫（SO2）、碳煙。

在汽油機(jī)中，這些排放污染物的生成機(jī)理如下：

（一）CO的生成機(jī)理

主要是由于烴不能完全燃燒而產(chǎn)生，在局部缺氧或低溫條件下，產(chǎn)生CO排出。當(dāng)汽車在某些工況下，無法完全燃燒燃料，廢氣中CO含量會明顯增加。

（二）NOx的生成機(jī)理

氮氧化合物是在高溫富氧的條件下在發(fā)動機(jī)過熱情況下產(chǎn)生的。氮氧化合物的生成原因主要是高溫富氧環(huán)境，比如燃燒室積碳等因素。

（三）HC的生成機(jī)理

碳化氫產(chǎn)生的原因主要是缸壁的激冷效應(yīng)和燃油蒸發(fā);燃料不完全燃燒;進(jìn)排氣掃氣過程中燃料的逃逸作用等。

三、分析尾氣與汽車發(fā)動機(jī)故障的關(guān)系

汽車發(fā)動機(jī)內(nèi)溫度，燃油和潤滑油的溫度不夠，火花塞的間隙過大，燃油霧化不好，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)點火能量偏低。可燃混合氣的燃燒速度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、燃燒室形狀及壓縮比等因素會影響到點火正時。

尾氣成分相關(guān)產(chǎn)生的因素根據(jù)節(jié)氣門、溫度、空氣流量、ECU和轉(zhuǎn)速傳感器信號等干擾噴油時間和噴油壓力所產(chǎn)生的。這些原因會影響進(jìn)氣管內(nèi)壁狀況、噴油器、進(jìn)氣溫度等等影響噴油霧化的質(zhì)量。

（一）汽車尾氣濃度及成分異常的原因分析

通過檢測尾氣中CO濃度，分析尾氣與汽車系統(tǒng)故障的關(guān)系，當(dāng)檢測CO的讀數(shù)接近為零數(shù)值或為零數(shù)值時，說明這個時候的混合氣已經(jīng)開始充分的燃燒。當(dāng)CO的含量過多的時候，說明發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)供給過少，空氣供給系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)就會出現(xiàn)故障。出現(xiàn)這種情況的原因主要是因為油壓調(diào)節(jié)器發(fā)生故障、空氣濾清器堵塞和噴油嘴破損。但也還有其他故障，比如曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)故障、水溫傳感器有故障、活塞環(huán)膠結(jié)阻塞和點火提前角過大。從CO成分的含量過低可以看出此時的混合氣過稀，這一故障的主要原因有噴油嘴的堵塞、EGR閥泄漏、燃油油壓過低和真空泄漏等。

通過檢測尾氣中O2濃度，分析尾氣與汽車系統(tǒng)故障的關(guān)系，當(dāng)可燃混合氣燃燒完全之后，此時CO2成分會上升很多;正常燃燒時，尾氣排放中O2成分含量大概為1～2%。O2的讀數(shù)>2%，這時混合氣較稀;當(dāng)O2讀數(shù)<1%時，表示混合氣濃度較高，混合氣過濃的原因主要有兩種燃油壓力鍋高和空氣濾清器阻塞，當(dāng)燃油油壓低、真空泄漏、燃油濾芯較臟、EGR閥泄漏等都會導(dǎo)致混合氣過稀。

通過檢測尾氣中HC濃度，可以看出燃油有沒有充分燃燒，CH濃度越高，則說明燃油沒有被充分的燃燒。而導(dǎo)致HC含量過高的原因有點火提前角不準(zhǔn)確、水溫傳感器故障、油壓調(diào)節(jié)器故障、燃燒室內(nèi)壓力偏低、空燃比過大或者過小、冷卻液溫度過低、火焰?zhèn)鞑ゲ环€(wěn)定、噴油器漏油或者堵塞、可燃混合氣從氣缸中竄向曲軸箱、汽油蒸汽在油箱蒸發(fā)多等等。

根據(jù)尾氣分析儀器檢測出的的數(shù)據(jù)和利用平衡試驗，看出氣缸的工作情況，CO2和CO的讀數(shù)上升，而O2和HC的讀數(shù)下降時，而且每各缸的下降與上升都是一樣量的情況下，可以知道每個缸都在正常工作。如果出現(xiàn)一個缸發(fā)生變化的情況，但是其他缸都是一樣的情況，說明發(fā)生變化的這個缸燃燒或點火出現(xiàn)問題。當(dāng)兩個氣缸故障作時，發(fā)動機(jī)混合氣很濃時這個時候會發(fā)現(xiàn)CO2和O2濃度低，CO和HC的濃度則會高。O2與HC的含量高時，則可以表明可燃混合氣空燃比過大、點火提前角不準(zhǔn)確，這樣會引起失火。

（二）幾種尾氣成分異常與常見故障原因之間對應(yīng)關(guān)系

（1）發(fā)動機(jī)的故障現(xiàn)象并不明顯：怠速穩(wěn)定，沒有漏氣聲，通過尾氣分析儀檢測卻發(fā)現(xiàn)，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氣稀，噴油量少。

（2）發(fā)動機(jī)的故障表現(xiàn)為：怠速波動大，有漏氣聲，通過尾氣分析儀檢測發(fā)現(xiàn)，NOx和HC含量都很高，故障的主要原因是L型進(jìn)氣道漏氣。

（3）發(fā)動機(jī)的故障表現(xiàn)為：排氣噪聲大，通過尾氣分析儀檢測發(fā)現(xiàn)，NOx和O2含量都很高，故障的主要原因是L型進(jìn)氣道漏氣。

（4）發(fā)動機(jī)的故障表現(xiàn)為：發(fā)動機(jī)抖動嚴(yán)重，通過尾氣分析儀檢測發(fā)現(xiàn)，NOx含量很高，HC含量偏低，故障的主要原因是混合氣較濃。

（5）發(fā)動機(jī)的故障表現(xiàn)為：發(fā)動機(jī)怠速高，通過尾氣分析儀檢測發(fā)現(xiàn)CO含量很高，HC含量高，故障的主要原因是混合氣較濃。

（6）發(fā)動機(jī)的故障表現(xiàn)為：怠速不穩(wěn)，有漏氣聲，通過尾氣分析儀檢測發(fā)現(xiàn)O2、NOx和HC含量都很高，故障的主要原因是 D型進(jìn)氣道漏氣。

四、結(jié)論

利用尾氣分析儀對尾氣進(jìn)行檢測分析，根據(jù)發(fā)動機(jī)工況和排放尾氣之間的對應(yīng)關(guān)系，對尾氣成分進(jìn)行分析，檢測尾氣中超出正常排放值的氣體含量，可以斷定發(fā)動機(jī)發(fā)生故障的部位。這樣不僅節(jié)約了時間還減少了資金浪費。

但是現(xiàn)代的汽車多種化，里面的發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)也不同，而尾氣成分的數(shù)值是受發(fā)動機(jī)故障的影響而變化，所以部分尾氣成分和故障原因以及故障現(xiàn)象都會有所差別。仍然需要在實踐中去把握更多種的發(fā)動機(jī)故障規(guī)律。

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