寧波技師學(xué)院 高 吉

10 尾氣分析在發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

尾氣分析是發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中較為復(fù)雜的一種診斷方式，通過分析尾氣可以了解發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)、燃燒室、排氣系統(tǒng)及廢氣再循環(huán)系統(tǒng)等的工作情況。用尾氣分析儀對(duì)尾氣成分的測試一般包括一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOx）、二氧化碳（CO2）和氧氣（O2）。空燃比越接近理論空燃比（14.7∶1），燃燒就越充分，尾氣中CO、HC和O2的含量就越低，CO2的含量就越高（一般最大值為13.5%～14.8%）；可燃混合氣過濃或過稀都會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不良，同時(shí)產(chǎn)生大量的有害氣體。

10.1 汽車尾氣產(chǎn)生機(jī)理

發(fā)動(dòng)機(jī)既是動(dòng)力發(fā)生源，也是能量轉(zhuǎn)換器，能把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，再由熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能的能量轉(zhuǎn)換過程中，燃燒需要用一定量的空氣作為氧化劑。在尾氣中除了2種最終氧化物（CO2和H2O）以外，還有CO、HC及燃燒時(shí)高溫產(chǎn)生的NOx等有害氣體。

10.2 尾氣測試中一氧化碳（CO）含量的分析

一般情況下，進(jìn)入閉環(huán)控制后，氧傳感器和三元催化轉(zhuǎn)化器正常時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為0.5%～1%；采用二次空氣噴射系統(tǒng)的CO的體積分?jǐn)?shù)為0%～0.3%。CO含量的高低與燃燒室溫度、O2有關(guān)。汽油中的碳和氫與空氣中的氧組成的可燃混合氣在燃燒室燃燒時(shí)，其主要產(chǎn)物是CO2和H2O，CO是燃燒的副產(chǎn)品。在O2不足的情況下，可燃混合氣不完全燃燒，產(chǎn)生的尾氣中含有大量CO。CO是尾氣排放中有害成分濃度最大的污染物。CO和血紅蛋白有很強(qiáng)的親合力，它的親合力比氧強(qiáng)幾十倍，親合后生成碳氧血紅蛋白，從而消弱血液向各組織輸送氧的功能，造成感覺、反應(yīng)、理解、記憶力等機(jī)能障礙，重者危害血液循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致生命危險(xiǎn)。在保證燃燒的前提下，可燃混合氣越稀，尾氣中CO的含量就越低。

CO2是可燃混合氣燃燒的產(chǎn)物，CO2的含量越高，表明CO的轉(zhuǎn)化率越好，可燃混合氣越接近理論空燃比，可燃混合氣在燃燒室和三元催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)轉(zhuǎn)化的效果越好。但CO是借助O2轉(zhuǎn)化為CO2，CO2含量越高，O2的含量就越低。如果O2和CO2含量都高，就可能是氧傳感器前端的排氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏或二次空氣噴射系統(tǒng)的電磁閥密封不良。

如果濃度超過理論空燃比，即使是可燃混合氣稍微有些濃，尾氣中CO含量也會(huì)明顯增加。導(dǎo)致可燃混合氣過濃的原因主要有以下8個(gè)方面。

（1）冷卻液溫度傳感器或進(jìn)氣溫度傳感器的計(jì)量溫度低。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器在各種溫度下的電阻都大于標(biāo)準(zhǔn)值，是由于控制單元誤認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)處于低溫狀態(tài)，熱機(jī)后仍進(jìn)行暖機(jī)控制，使可燃混合氣過濃。常用的檢測方法有以下2種。

1）在廠家規(guī)定的不同溫度下檢測傳感器的電阻，查看電阻是否與廠家規(guī)定相符。

2）讀取數(shù)據(jù)流與紅外線測溫儀實(shí)際測量相結(jié)合，如果數(shù)據(jù)流和實(shí)測的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度不符，說明冷卻液溫度傳感器信號(hào)失準(zhǔn)。

進(jìn)氣溫度傳感器進(jìn)入失效保護(hù)后，一般控制單元會(huì)按照進(jìn)氣溫度為19.8 ℃進(jìn)行控制，熱天就會(huì)導(dǎo)致可燃混合氣過濃，造成行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，且熄火后無法重新起動(dòng)。

（2）空氣流量傳感器或進(jìn)氣歧管壓力傳感器信號(hào)偏高?？諝饬髁總鞲衅餍盘?hào)偏高，實(shí)際進(jìn)氣量少于空氣流量傳感器檢測到的進(jìn)氣量，會(huì)造成可燃混合氣偏濃，發(fā)動(dòng)機(jī)CO和HC的排放超標(biāo)。對(duì)于使用進(jìn)氣歧管壓力傳感器的進(jìn)氣系統(tǒng)，如果發(fā)生泄漏，會(huì)造成混合氣過濃、氧傳感器輸出電壓過高。另外，進(jìn)氣歧管壓力傳感器的真空軟管被積炭堵塞，造成真空度低，控制單元會(huì)誤認(rèn)為進(jìn)氣量較大，為此加大噴油脈寬，供給濃的可燃混合氣，導(dǎo)致氧傳感器輸出電壓信號(hào)過高，同時(shí)自診斷系統(tǒng)可能存儲(chǔ)與可燃混合氣空燃比、氧傳感器等相關(guān)的故障代碼。

（3）燃油系統(tǒng)壓力過高?？扇蓟旌蠚獾臐舛仁怯蓢娪兔}寬和燃油壓力兩部分控制的，所以燃油壓力過高會(huì)造成可燃混合氣過濃。燃油壓力調(diào)節(jié)器真空軟管堵塞，在怠速和中小負(fù)荷時(shí)燃油壓力調(diào)節(jié)器無法感受到進(jìn)氣系統(tǒng)的真空吸力，燃油壓力調(diào)節(jié)器沒有回油，導(dǎo)致燃油壓力過高；大負(fù)荷時(shí)燃油壓力調(diào)節(jié)器原本就沒有回油，所以大負(fù)荷時(shí)燃油壓力正常。

（4）噴油器滴油。噴油器滴油屬于額外供油，不僅增大可燃混合氣濃度，而且霧化不好，所以容易引起排氣管冒黑煙。進(jìn)行噴油器噴油試驗(yàn)時(shí)，30 s內(nèi)各噴油器滴油不得超過1滴，否則必須清洗或更換噴油器。

（5）氧傳感器信號(hào)電壓偏低。氧傳感器的加熱器損壞或氧傳感器對(duì)搭鐵短路導(dǎo)致氧傳感器輸出的信號(hào)電壓過低時(shí)，控制單元會(huì)誤認(rèn)為可燃混合氣過稀，從而加大噴油脈寬，導(dǎo)致可燃混合氣過濃。另外，氧傳感器上游的排氣管發(fā)生泄漏，會(huì)使大量新鮮空氣進(jìn)入排氣管，導(dǎo)致氧傳感器輸出信號(hào)電壓持續(xù)偏低，控制單元逐步將噴油脈寬調(diào)到最大，造成可燃混合氣過濃。氧傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，有的車型對(duì)氧傳感器比較敏感，會(huì)點(diǎn)亮發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈，并存儲(chǔ)與氧傳感器相關(guān)的故障代碼，但有些車型卻會(huì)存儲(chǔ)與空氣流量傳感器相關(guān)的故障代碼，還有的車型對(duì)氧傳感器不敏感，不會(huì)點(diǎn)亮發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈，也不會(huì)存儲(chǔ)故障代碼。在熄火狀態(tài)下斷開氧傳感器導(dǎo)線連接器，然后重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，如果熱車后排氣管不再冒黑煙，表明可燃混合氣過濃是因?yàn)檠鮽鞲衅饔泄收稀?/p>

（6）在進(jìn)氣系統(tǒng)方面，空氣濾清器堵塞會(huì)使充氣系數(shù)降低，導(dǎo)致可燃混合氣過濃。

（7）曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置堵塞在一定程度上也會(huì)使可燃混合氣變濃。

（8）燃油箱加注燃油過多，導(dǎo)致部分燃油進(jìn)入活性炭罐內(nèi)，急加速時(shí)活性炭罐電磁閥開啟，可燃混合氣本身就較濃，再加上炭罐內(nèi)的部分燃油未經(jīng)噴油器就直接進(jìn)入燃燒室，導(dǎo)致急加速時(shí)排氣管冒黑煙，嚴(yán)重時(shí)急加速熄火。另外，活性炭罐通風(fēng)口堵塞也會(huì)導(dǎo)致混合氣過濃。