浅析尾气分析在汽车维修中的运用

张贤栋，倪晋挺，王波，曹义结

（安徽机电职业技术学院 汽车工程系，安徽 芜湖 241002 ）

引言

我国汽车产业的发展非常迅速，汽车已经走入寻常百姓家。随着汽车井喷式增多，汽车尾气带来的环境问题越来越严重。汽车尾气中含有HC、CO、NOX等有害气体和CO2、H20、O2等无害气体。尾气中各成分的含量直接反映了可燃混合气燃烧情况的好坏。

通过尾气分析可以判断发动机的工作状况，如果发动机某个系统出现故障，尾气排放必然偏离正常值。通过检测发动机不同工况下尾气中不同气体成分的含量，可判断发动机故障所在的部位。

1 尾气主要成分及产生机理

电喷汽油发动机燃烧的是汽油和空气的可燃混合气，电脑根据空气流量计测得的数据，控制喷油量。HC是未完全燃烧的燃料，当空燃比在14.7附近的时候燃烧比较完全，尾气中的HC含量最低。CO2是可燃混合气充分燃烧的产物，其含量的高低直接反映出混合气燃烧的好坏，燃烧的越完全CO2的含量就越高。CO的产生是在混合气中氧气含量不足的情况不完全燃所形成的产物，空燃比越小，氧气越少时，CO生成就越多，尾气中CO的含量就越高。CO对人体的危害极大，容易造成中毒，导致窒息。NOX是空气中的 N2与O2在高温富氧的条件下反应产生的NO、NO2等混合物的总称。混合气越稀，温度越高，NOX的含量就越多。

2 尾气分析仪的使用（双怠速法）

目前我们常用的是不分光红外线五气废气分析仪，可以检测尾气中 HC、CO、CO2、O2和 NO，它是利用废气中的气体可以吸收特定波长的红外线，测得某种废气的含量。

操作方法如下：接通电源，预热30分钟，进行设备自检。将被测车辆运转达到正常工作温度。将发动机从怠速状态加速到0.7倍额定转速，运转30s后降到高怠速状态(2500r/min左右)。把取样探头插入排气管，深度至少40cm，维持15s，读取30s内平均值。从高怠速降至怠速状态15s后，读取30s内平均值[1]。

3 尾气排放标准及异常分析

HC的数值高，主要说明燃油没有充分燃烧或失火[2]。发动机正常工作时尾气中HC的读数应该不超过55×10-6。如果超过限值，说明燃油没有充分燃烧。气缸压力过低、冷却液温度过低、混合气泄漏到曲轴箱、混合气过浓、点火不正时、火花塞间歇性不跳火或火花弱、水温传感器故障、喷油器漏油、燃油压力调节器损坏、压力过高等因素都将导致HC读数过高[3]。

CO的正常值应不超过0.5%。读数越接近零，说明混合气燃烧充分。C0的含量过高，说明混合气过浓，考虑燃料供给系统可能存在故障。可能的原因有喷油嘴漏油、燃油压力过高、空气滤清器不洁净、EGR阀泄漏。

CO2的正常数值一般在13.8%～15%之间。该数值的高低可以反映出发动机的燃烧效率。可燃混合气燃烧越完全，CO2的读数就越高。当排气管尾部的CO2低于12%时，需要结合HC、CO等浓度来确定发动机混合气浓度是过浓还是过稀[4]。所有导致混合气过浓或过稀的原因都会造成CO2值的偏低。

O2的含量可以作为空燃比最直接的反馈指标。尾气中O2的含量应为1%～2%。O2的读数小于1%，说明混合气过浓；O2的读数大于2%，表示混合气太稀[5]。如果测得CO、HC浓度高，CO2、O2浓度低，则表明发动机混合气过浓。HC和O2的读数高，则表明点火系统工作不良、混合气过稀，而引起失火。

4 故障案例分析

4.1 案例1

一辆奇瑞 E3轿车，发动机怠速不稳，经常熄火。读取故障代码，无故障码。用尾气分析仪进行检测，HC、CO、CO2、O2分别为 280×10-6、0.5%、14.6%、2.7%。由此看出HC和O2都较高，CO值较低而CO2趋于最大值。分析可得混合气燃烧充分，点火系统也正常，混合气偏稀，因此检查空气供给系和燃油供给系着。检查燃油供给系统未发现故障，燃油压力正常，喷油器雾化良好。检查进气系统，发现空气流量计后面的真空管脱落。重新连接真空管，起动发动机，故障消失，发动机恢复正常。再次用尾气分析仪进行检测，结果HC为51×10-6、CO为0.26%、CO2为15%、O2为1.2%，测量结果符合标准。本案例由于真空管脱落，使额外的空气进入汽缸，这部分空气未经空气流量计检测，造成混合气过稀，排气中剩余大量氧气，发动机怠速不稳，容易熄火。

4.2 案例2

2012款捷达轿车行驶了3万公里，冷起动困难，但是起动后随着发动机温度的升高，出现加速无力的现象。冷起动过程中电脑根据冷却液温度传感器控制喷油量，根据经验怀疑是冷却液温度传感器失准造成的混合气过稀的故障。首先使用KT660解码仪读取故障码，显示无故障码；然后读取数据流，比对标准数据，无异常。维修技师用尾气分析仪检查，数据显示CO为0.3%，HC为1000×10-6，CO2为14.1%、O2为2.65%。不难发现HC、O2的数值偏高，经过分析数值偏高的原因是混合气没有完全燃烧，HC、O2随着废气排出。测量燃油系统压力，检测结果正常。由此得知燃油系统正常，故障可能是点火系统不正常造成部分缸工作不好，重点检查火系统各部件。分别拔掉各缸高压线进行逐缸断火试验，将1、2、4缸断火时，发动机转速明显下降，而3缸断火时，发动机转速无明显下降，推断3缸火花塞可能损坏。拆卸火花塞，发现火花塞积炭严重，间隙过小。换上新的火花塞，重新起动发动机，冷机起动迅速、热机工作稳定、加速有力，恢复正常。再次测量尾气，其中HC下降至160×10-6，O2为1.25%。本故障案例中由于火花弱，使 3缸的燃油量不能正常点燃，致使发动机工作失常，氧传感器把数据反馈给电脑，电脑认为混合气过稀，进行加浓控制，造成尾气超标。

5 结束语

随着汽车技术的发展，汽车修理中七分诊断三分修理的观念越来越重要。汽车故障诊断常常依靠故障诊断仪提供帮助，而有时候对于隐形的故障不能够快速找到故障点，在实际维修中使用尾气分析仪，测量尾气中 HC、CO、CO2、O2等含量，分析尾气中各参数值的大小，可以快速地诊断出引起发动机不正常燃烧的故障原因和部位，对于实际维修有着重要的指导意义。

[1] 陕西省机动车辆检测协会.机动车检测技术[M].清华大学出版社,北京交通大学出版社,2010.11.

[2] 党宝英.汽车尾气分析与发动机故障诊断的研究.现代经济信息,2009（23）:334.

[3] 姚天国,章燕,吴小红等.从尾气排放分析汽车发动机的故障.科技创新导报,2014（4）:74.

[4] 陈美多.汽车尾气与汽车故障的关系分析[J].科技创新与应用,2016（3）:117.

[5] 孙宜衷.尾气分析在汽车检测与故障诊断中的应用[J].科技信息,2011（33）:141.