尾气分析在电控汽车故障检测诊断中的应用

尾气分析在汽车故障检测诊断中的应用东方天威汽车维修工程师俱乐部专家委员会副主任委员李东江一、环境—当今世界严重的社会问题1、自然环境是人类赖以生存的基本条件阳光、水、空气、土壤、气温、生物合理的存在。2、大气污染是一个十分严重的问题在工业性污染中汽车的废气占70%是一个十分重要的方面。汽车的保有量在不断增加尾气污染已是十分严重的社会问题二、尾气排放污染的产生1、正常在一个大气压下的空气是多种气体的混合物氧气占20.95%氮气占78.09%（惰性气体）稀有气体占0.93%（氖、氩、氦、氙、氪等）二氧化碳占0.02—0.04%水蒸气占4%以下2、发动机的燃烧理论完全燃烧公式=HC+O2↑热H2O+CO2实际在一台不加排气催化器的汽油发动机在欧洲的规范试验（ECE）尾气排放是来自空气的不参与燃烧的氮—占体积分数的70.3%完全燃烧的产物H2O占8.2%和18.1%CO2污染物占1%（CO、HC、NOX）3、尾气污染物CO、HC、NOX、的生成机理尾气排放1、一氧化碳CO燃烧时氧气相对不足，燃料中的碳不能完全燃烧产生或由于混合气不均匀燃烧产生。它是一种窒息性有毒气体2、碳化氢HC主要是未燃烧和未完全燃烧而产生它是一种致癌物质。燃烧室内的壁面、缝隙（藏留）效应，润滑油膜与积碳的吸收和解吸作用。3、氮氧化物NOX在高温富氧中产生（2000℃）会造成中枢神经障碍使血液输氧功能下降对心、肝、肾影响植物枯黄人畜死亡橡胶开裂老化。NOX和HC在强阳光照射下会生成浅兰色的光化学烟雾，引起气喘。50PPm30分钟就会使人死亡。4、碳烟微粒HC中的碳经过高温裂解，大量脱氢的过程中形成的基本晶粒。危害人的呼吸道还会致癌。影响尾气污染的主要因素1、空燃比理论值A/F=14.7:1过量空气系数λ实际燃烧空燃比理论燃烧空燃比λ＜1时为混合气过浓λ＞1时为混合气过稀λ＝0.88—0.9为功率混合气(大负荷)λ＝1.05—1.15为经济混合气(小负荷)λ==1（为标准混合气）2、空燃比对尾气污染最大混合气浓时CO↗HC↗NOX↘混合气稀时CO↘HC↗NOX↗3、负荷百分比表示节气门开度100%或90°a.怠速(燃烧不完全)λ1CO↗HC↗NOX↘b.中等负荷为经济混合气（燃烧完全）λ1CO↘HC↘NOX↗c.大负荷为功率混合气（燃烧时的压力大温度高）λ1CO↗HC↘NOX↗4、车速与发动机转速特性当负荷一定时发动机转速逐渐加快混合气形成好，燃烧时火焰传播快热损失小。气缸温度和压力都增大。燃烧完全。λ1CO↘HC↘NOX↗5、水温机体温度低汽油挥发差，混合气形成差，大部分燃油在进气口和燃烧室壁面，只有10%的混合气进入气缸。混合气稀。CO↘HC↗NOX↘此时只有增加供油量才能迅速起动、暖机达到平衡。6、进气温度A、进气温度低空气密度大，氧富有混合气易过稀，燃烧不完全。CO↘HC↗NOX↘可适当增加供油量来平衡B、进气温度高空气密度小含氧量少，混合气易过浓。CO↗HC↗NOX↘可适当减少供油量来平衡空燃比与氧的关系混合气浓时氧O2↘混合气稀时氧O2↗点火正时对排放的影响点火正时过迟增加排气温度促进了CO和HC的氧化。使排出的HC减少。点火过早气缸的温度、压力增大易形成爆震断火，使排放的HC增加。但点火提前角对CO的排放没有太大的影响当某一缸线或火花塞点火不佳时，会造成尾气中HC↗CO↘O2↗CO2↘与混合气偏稀的现象相似，但混合气偏稀的现象是飘移的。点火产生的是有节奏的规律性变化。中华人民共和国汽车排放污染物限值标准现代发动机减少尾气排放污染的措施利用微机技术控制发动机的燃烧提高充气系数二次空气喷射EGR阀的使用活性碳罐和PCV阀的使用三元催化的使用IGF信号的控制自诊断系统的保护利用尾气分析仪检测发动机的排放污染物是确定发动机的健康的重要手段也是排除现代发动机机、电、油等疑难杂症的重要方法之一尾气分析仪的使用方法1、双怠速法2、加速模拟工况法ASM尾气分析仪对车辆耗油、无力故障的确认。用尾气分析仪确定发动机的健康状态后，对使用客户提出的该车无动力油耗高，可以准确地划分开是车辆底盘、车身因素所引起的而不是发动机本身。底盘与车身对车辆耗油、无力的影响百公里/升耗油1、离合器打滑-----------------------约28-29%2、轮毂轴承过紧（左右）-------------约17%3、车轮制动拖滞（左右）-------------约8-9%4、手制动拖滞（左右）---------------约21%5、全部车轮胎压低于规定值100KPa-----约10-12%6、两前轮胎压低于规定值100KPa-------约6-7%7、轮胎花纹磨损扒地力不足-----------约10-12%8、减速器、轴承、前束调整不规范-----约6-7%9、空气阻力-------------------------约6%尾气分析仪对车辆故障诊断运用拓展1、燃料品质的影响2、燃油系统的影响3、配气正时相位的影响4、排气系统阻塞的影响5、点火系的影响6、喷油嘴的影响7、气缸垫漏气、耗水的影响8、PCV阀的影响9、EGR阀的影响10、燃油调节器的影响11、燃油系统泄漏的影响1、燃料品质的影响燃油胶质挥发性差、点燃性差、易爆燃的现象。发动机无力、耗油、严重时冷车、热车难起动尾气HC↗CO↗O2↗CO2↘2、燃油系统的影响燃油泵气和油系统压力正常，燃油压力表快速波动，气阻。混合气稀并且会造成某一缸不工作。HC↗CO↘O2↗CO2↘3、配气正时相位的影响正时向前错齿怠速较好稳定排放达标BG18285中高速时发动机耗油无力HC偏高CO无穷大O2很小CO2偏低4、排气系统阻塞的影响排气管堵塞发动机无力耗油，瞬时急加速正常进气管处HC增高排气背压大（标准≤25KPa）5、点火系的影响火花塞、缸线超过经济使用寿命发动机耗油动力下降不明显。HC偏高CO偏高CO2较正常O2很少6、喷油嘴的影响喷油嘴堵塞（混合气稀）车辆加速、大负荷发冲喷油嘴滴油（混合气浓）低速排放超标，大负荷动力良好。7、气缸垫漏气、耗水的影响早期不易发现，发动机过热、耗水。水箱中有少量的HC尤其是V型发动机难发现是那一个缸和那一个缸盖垫子漏气。8、PCV阀的影响加机油口处有气压，另外小负荷时混合气显稀拆下PCV阀管CO减少1%以上O2上升堵住PCV阀CO恢复正常9、EGR阀的影响发动机无力HC↗飘移变化CO↗飘移变化O2很少CO2偏低变化10、燃油调节器的影响混合气浓排放中物质CO偏高HC偏高O2很少CO2较正常夹住辅助真空压力调节管排放正常。11、燃油系统泄漏的影响燃油箱、盖、活性碳罐漏气HC↗尾气分析的项目和基本规则尾气分析不仅是检查排放污染物治理效果的唯一途径而且还是对发动机工作状况及性能判定的重要手段尾气分析是在发动机不同工作状况下，通过检测废气中不同成分气体的含量来判断发动机各系统故障的方法其目的是对发动机的燃烧状况进行综合评价尾气分析主要分析内容有混合气空燃比点火正时及催化转化器转化效率等尾气分析主要分析的参数一氧化碳（CO）碳氢化合物（HC）二氧化碳（CO2）氧（02）空燃比（A/F）或相对空燃比λ尾气分析项目系统类型有害气体无害气体其他参考值无催化转化器HCCOCO2O2A/F有催化转化器CO2O2A/F废气分析的基本规则碳氢化合物(HC)和氧(02)的读数高是由点火系统不良和过稀的混合气失火而引起一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)高，二氧化碳(C02)、氧(02)低表明发动机工作混合气很浓如果燃烧室中没有足够的空气(氧气)保证正常燃烧通常情况下，C02的读数和CO、02的读数相反燃烧越完全，C02的读数就越高，其最大值在13.5%~14.8%之间，此时CO的读数应该是或接近0%O2的读数是最有用的诊断数据之一O2的读数和其他3个读数一起，能帮助找出诊断问题的难点通常，装有催化转换器的汽车的02的读数应该是1.0%~2.0%，说明发动机燃烧很好，只有少量末燃烧的O2通过气缸如果02的读数小于1.0%则说明混合气太浓，不利于很好的燃烧如果02的读数超过2%则说明混合气太稀燃油滤清器堵塞、燃油压力低、喷油器阻塞、真空系统漏气、废气再循环(EGR)阀泄漏等都可能导致混合气过稀失火利用功率平衡试验(根据制造厂的使用说明)和四气体排气分析仪的读数，可以指出每个缸的工作状况。如果每个缸CO和CO2的读数都下降，HC和O2的读数都上升，且上升和下降的量都一样则证明每个缸都工作正常如果只有一个缸的变化很小，而其他缸都一样则表明这个缸点火或(和)燃烧不正常尾气测试值与系统故障的判断分析COHCCO2O2故障原因低很高低低间歇性失火低很高低低缸压不正常很高很高/高低低混合气浓COHCCO2O2故障原因很低很高/高低很高/高混合气稀高低正常正常点火太迟低高正常正常点火太早变化变化低正常EGR阀泄漏很低很低很低很高空气喷射系统有故障低低低高排气管漏气隆重推出：李东江讲课实录光盘——《电控汽车检测诊断技术》全套11张VCD光盘,500元/套另：50种汽车维修资料电脑光盘，每张100元。全套50张共2400元李东江地址：210007南京市大光路117号香格里拉花园3幢402室E-mail:[e-mail][e-mail][e-mail]联系电话：[phone]尾气分析仪在故障检测诊断中的应用汽车尾气分析仪有两气、四气和五气等多种类型两气尾气分析仪两气尾气分析仪是用来测量汽车尾气排放中CO和HC的。但是如果一辆车的排气管或尾气分析仪的测量管路有泄漏那么所检测的就是被外部空气稀释的尾气，CO和HC的测量值将降低，自然就不能反映尾气的真实浓度。目前国内所用的两气尾气分析仪绝大多数都不具有检查自身泄漏的功能因此即使用两气尾气分析仪测得的车辆尾气排放结果达标，空气中的有害物质仍不一定能得到控制四气尾气分析仪随着装有三效催化转化器和电子控制系统的汽车的增多，汽车的排放标准也更加严格因此需要更精确地测量排气和诊断排放超标的原因。四气尾气分析仪不仅具备两气尾气分析仪的所有功能，而且还能进行故障诊断和分析四气尾气分析仪除了测量CO和HC外，还能测最CO2和02、发动机油温、转速以及计算过量空气系数λ和空燃比A/F等所以四气尾气分析仪不仅可作为环保检测仪器使用，还可以作为发动机故障检测的辅助诊断工具。这无疑将大大地提高汽车故障检测诊断的准确性，简化维修工序，加快检修速度通过对汽车排气中的HC、CO、CO2和O2成因的深入了解可以帮助人们熟练使用四气尾气分析仪上述四种气体的成因如下：CO2：当混合气充分燃烧时，CO2的浓度将达到峰值。不管是否装有三效催化转化器，峰值均为13.8%~15%在点火失灵或发动机故障被排除之后，通过C02的读数，便可以检测出混合气燃烧的好坏，当混合气变浓或变稀时，CO2值均会降低尾气中CO2的浓度可反映出燃烧的效率。O2燃烧正常排气中应含有1%~2%的O2O2的读数小于l%说明混合气太浓O2的读数大于2%表示混合气太稀造成这种现象的原因很多，燃油滤芯太脏、燃油油压低、喷油器堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等，都可能导致混合气过稀O2是反映空燃比的最好指标如果混合气浓，02的读数就低，CO的读数就高反之混合气稀，02的读数就高，CO的读数就低若混合气偏向失火点，02的读数就会上升得很快，同时，CO值低，HC值高而且不稳定HCHC主要由燃烧室壁面的激冷而形成。HC的读数高则说明燃油没有充分燃烧导致HC读数过高的因素：气缸压力不足发动机温度过低油箱中油气蒸发混合气由燃烧室向曲轴箱泄漏混合气过浓或过稀点火不正时点火间歇性不跳火温度传感器不良喷油器漏油或堵塞油压过高或过低等CO混合气过浓将产生大量的CO，混合气过稀引起失火将生成过多HC高CO表示燃油系统有故障，如混合气不洁净、活塞环胶结阻塞、燃油供应太