毕业论文_尾气分析在汽车发动机故障诊断中的应用751.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.目 录 摘要2 第一章 绪绪 论3 1.11 尾气分分析的基基本概念念331.2 尾尾气分析析在汽车车发动机机故障诊诊断中应应用的背背景3第二章 尾气分分析概述述332.1 尾尾气的主主要成分分及尾气气分析参参数32.2 汽车尾尾气排放放物的影影响因素素 442.2.11 空燃比比对尾气气成分的的影响442.2.22 点火火正时对对尾气成成分的影影响42.2.33 发动机机负荷对对尾气成成分的影影响55第三章尾尾气与发动机机故障之之间的关关系663.1 发发

2、动机不不同工况况下发动动机尾气气排放浓浓度值63.2 发发动机各各部分技技术状况况与尾气气成分间间的关系系63.3 尾尾气分析析的基本本结论7第四章 尾气分分析在发发动机故故障诊断断中应用用的实例例分析884.1实例例1 884.2 实实例2884.3 实实例3994.4 实实例499结束语100参考文献111 摘 要论文题目： 尾气分分析在汽汽车发动动机故障障诊断中中的应用用汽车尾气成成分与发发动机的的工况有有着密切切联系，所所以通过过汽车尾尾气的检检测可初初步分析析发动机机的工作作状况、性性能好坏坏。更为为重要的的是，当当发动机机各系统统出现故故障时，尾尾气中某某种成分分必然偏偏离正常常值

3、，通通过检测测发动机机不同工工况下尾尾气中不不同气体体成分的的含量，可可判断发发动机故故障所在在的部位位。在多多种排放放成分中中HC是是未燃燃燃料、可可燃混合合气不完完全燃烧烧或裂解解的碳氢氢化合物物及少量量的氧化化反应的的中间产产物。CCO主要要来自在在空气不不足的情情况下可可燃混合合气的不不完全燃燃烧，是是汽油机机尾气中中有害成成分浓度度最大的的物质。CCO2是是可燃混混合气燃燃烧的产产物，它它能够反反映出燃燃烧的效效率。尾尾气分析析法就是是通过对对汽车尾尾气中的的CO，HHC，CCO2和和O2等等排放成成分作为为主要分分析参数数来对发发动机故故障进行行诊断的的一种方方法。关键词： 尾气气

4、 分析析 故障 诊断断 第一章 绪 论 1.1 尾气分分析的基基本概念念尾气分析是是在发动动机不同同工作状状况下，通通过检测测废气中中不同成成分气体体的含量量来判断断发动机机各系统统故障的的方法。其其目的是是对发动动机的燃燃烧状况况进行综综合评价价。1.2 尾气分分析在汽汽车发动动机故障障诊断中中应用的的背景在汽车发展展的早期期，人们们主要是是通过有有经验的的维修人人员发现现汽车的的故障并并作有针针对性的的修理。即即过去人人们常讲讲的“望” 眼眼看)、“闻” (耳听)、“切”(手摸)方式。随着现代科学技术的进步，特别是随着计算机技术的进步，汽车检测技术也飞速发展。基于这几年对本地区汽车维修企业

5、和维修人员的调查,目前人们已能依靠各种先进的仪器设备，如汽车故障诊断仪、示波器、红外线测温仪等设备对汽车进行不解体检测，而且安全、迅速、准确。但是将汽车尾气分析应用于汽车发动机故障诊断中上还是很少，尾气分析大都还是环保部门做检查环保，对修理厂修车用的不是很多。然而这种方法的运用是对车的动力、经济和排放整体的一个综合检测，对它的检测结果分析可知汽车总体性能和技术状况。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。 第二章章 尾尾气分析析概述2.1 尾气气的主要要成分及及尾气分分析参数 根据燃燃烧理论论，进入入汽车燃燃烧室的的成分是是空气和和燃油，汽

6、汽车发动动机可燃燃混合气气在燃烧烧过程中中产生汽汽车排放放尾气中中含有一一氧化碳碳、碳氢氢化合物物、氮氧氧化合物物(NOOx)、二二氧化硫硫、铝、碳碳微粒和和其他杂杂质粉尘尘等，这这些物质质对人类类和整个个生态环环境危害害极大，另另外含有有CO22、H220、OO2等气气体。由由于尾气气成分与与发动机机的工况况有最直直接的联联系，所所以通过过汽车尾尾气的检检测可初初步分析析发动机机的工作作状况、性性能好坏坏，可以以检查包包括燃烧烧情况、点点火能量量、进气气效果、供供油情况况、机械械情况等等诸多方方面。更更为重要要的是，当当发动机机各系统统出现故故障时，尾尾气中某某种成分分必然偏偏离正常常值，通

7、通过检测测发动机机不同工工况下尾尾气中不不同气体体成分的的含量，可可判断发发动机故故障所在在的部位位。尾气气分析主主要内容容有混合合气空燃燃比、点点火正时时及催化化器转化化效率等等，主要要分析的的参数有有CO、HHC、CCO2和和氧（OO2），还还有空燃燃比（AA/F）或或相对空空燃比（）。2.2 汽车尾气排排放物的的影响因因素 汽车尾气中中CO、HHC和NNOx三三种有害害气体的的影响因因素比较较多，主主要为可可燃混合合气的空空燃比，点点火提前前角、发发动机的的负荷和和转速以以及发动动机的内内部结构构等。 2.2.1 空燃比比对尾气气成分的的影响 HC是未燃燃燃料、可可燃混合合气不完完全燃烧

8、烧或裂解解的碳氢氢化合物物及少量量的氧化化反应的的中间产产物。CCO主要要来自在在空气不不足的情情况下可可燃混合合气的不不完全燃燃烧，是是汽油机机尾气中中有害成成分浓度度最大的的物质。CCO2是是可燃混混合气燃燃烧的产产物，它它能够反反映出燃燃烧的效效率。 随着空空燃比的的增加，CCO的排排放浓度度逐渐下下降，HHC的排排放浓度度两头高高、中间间低，CCO2的的排放浓浓度中间间高、两两头低。当当空燃比比小于114.77:1时时（混合合气变浓浓），由由于空气气量不足足引起不不完全燃燃烧，CCO、HHC的排排放量增增大。空空燃比越越接近理理论空燃燃比144.7:1，燃燃烧越完完全，HHC、CCO的

9、值值越低，OO2越接接近于零零，而CCO2的的值越高高（最大大值在113.55%114.88%之间间）。而而当混合合气空燃燃比超过过16.2:11时（混混合气变变稀），由由于燃料料成分过过少，用用通常的的燃烧方方式已不不能正常常着火，产产生失火火，使未未燃HCC大量排排出。在在理论空空燃比附附近，CCO曲线线有一个个拐点，当当A/FF减少时时，可燃燃混合气气过浓，燃燃油无法法充分燃燃烧，CCO生成成物便急急剧增加加；当AA/F增增大时，氧氧含量充充足，燃燃油可以以充分燃燃烧，使使CO生生成量减减少，而而且比较较稳定。 2.2.2 点火正正时对尾尾气成分分的影响响 点火提前角角对COO的排放放没

10、有太太大影响响，但对对HC和和NOxx的影响响较大，过过分推迟迟点火会会使COO没有时时间完全全氧化而而引起CCO排放放量增加加，但适适度推迟迟点火可可减小CCO排放放。实际际上当点点火时间间推迟时时，为了了维持输输出功率率不变需需要开大大节气门门，这时时CO排排放明显显增加。随随着点火火提前角角的推迟迟，HCC的含量量降低，主主要是因因为增高高了排气气温度，促促进了 CO和和 HCC的氧化化，也由由于减小小了燃烧烧室内的的激冷面面积。火火提前角角对COO的生成成量影响响不大，但但对HCC和NOOx的影影响较大大。随着点火提提前角的的增大，HHC和NNOx生生成物都都会急剧剧增加，其其原因与与

11、燃烧时时的速度度、压力力、温度度等有关关，当点点火提前前角增大大到一定定值后，由由于燃烧烧时间过过短，HHC和NNOx生生成量便便有所下下降。当当然，正正确的调调整点火火正时是是非常必必要的，过过迟的点点火提前前角会使使发动机机动力下下降，油油耗增大大，工作作不稳。 2.2.33 发动动机负荷荷对尾气气成分的的影响 发动机负荷荷可以用用与节气气门开度度相关的的进气管管压力来来表示，进进气管压压力越大大（即进进气管真真空度越越低），发发动机负负荷也就就越大。 对CO来说说，空燃燃比不变变，功率率输出的的大小对对CO排排放没有有影响，CCO的排排放量随随功率的的输出及及空气的的消耗量量的增加加而增

12、大大，发动动机在小小负荷及及大负荷荷工作时时，所供供给的混混合气均均较浓，在在两种情情况下CCO排放放均比较较高。例例如，最最大功率率时，节节气门全全开，供供给较浓浓的混合合气，因因此COO的排放放较高。 当空燃比和和转速保保持不变变，并按按最大功功率调节节点火提提前角时时改变负负荷对HHC的排排放影响响不大。这这是因为为影响HHC排放放的因素素有的使使HC降降低，有有的使它它增加，结结果作用用恰恰相相互抵消消。当进进气管压压力在330.55kPaa811.0kkPa范范围内时时，因供供给的混混合气较较稀，所所以HCC排放降降至很低低，当进进气管压压力超过过81.0kPPa时，接接近全负负荷时

13、混混合气加加浓。此此时HCC排放量量理应上上升，但但由于全全负荷时时，排气气温度相相应增大大，这时时排气后后反应对对HC排排放的消消除作用用加强了了，从而而限制了了HC的的排放。小负荷时进进气管压压力低，由由于缸壁壁激冷作作用的增增强，混混合气又又较浓，若若进气管管压力低低于200KPAA，时还还可能发发生火焰焰传播不不完全，结结果使HHC排放放明显升升高。例例如在汽汽车突然然关闭节节气门时时，进气气管内液液体燃料料的瞬时时蒸发，造造成高进进气真空空下的混混合气的的额外加加浓，也也会出现现这种情情况。发动机负荷荷小时（进进气管压压力低），可可使NOOx排放放浓度下下降。负负荷减小小进气压压力降

14、低低，发动动机温度度低，残残余废气气增加，导导致着火火落后期期变大及及火焰传传播速度度减慢，这这两个因因素均使使燃烧时时间加长长，若在在此时点点火时间间不变，则则燃烧过过程将更更多的膨膨胀行程程延伸，这这样就会会使循环环最高温温度降低低而使排排气中的的NOxx浓度下下降。* C8 B0 _: _5 B$ p5 w* R9 k* r& 9 o$ L1 T/ $ D! 0 , 第三章 尾气与发动机机故障之之间的关关系3.1 发动机机不同工工况下发发动机尾尾气排放放浓度值值3.2 发动机机各部分分技术状状况与尾尾气成分分间的关关系进排气门、汽汽缸衬垫垫的密封封性，活活塞、活活塞环、缸缸套的磨磨损与密

15、密封性等等因素，与与之有关关的尾气气成分有有HC、CCO。相相关的检检测项目目有汽缸缸压力、汽汽缸漏气气率和进进气真空空度。 空气气流量、温温度、节节气门位位置、转转速传感感器信号号及ECCU等影影响喷油油压力和和喷油时时间的因因素，喷喷油器、进进气温度度、进气气管内壁壁状况等等影响喷喷油雾化化质量的的因素，与与之有关关的尾气气成分有有HC、CCO。相相关的检检测项目目有燃油油压力、空空燃比（AA/F）、相相关电路路信号、空空气流量量计信号号（L型型）、进进气压力力传感器器信号（DD型）、转转速信号号、温度度信号、负负荷信号号、氧传传感器信信号等。 K- w$ # J(点点火线圈圈初级绕绕组电

16、流流、点火火初级电电路电阻阻、电容容器等影影响点火火能量的的因素，断断电器、离离心及真真空提前前装置、点点火模块块、与点点火有关关的传感感器信号号等影响响点火正正时的因因素，火火花塞、高高压线、分分电器等等影响失失火率的的因素，与与之有关关的尾气气成分有有HC。相相关的检检测项目目有点火火波形、漏漏电试验验、导通通试验。曲轴箱强制制通风装装置、燃燃油箱蒸蒸发控制制装置的的工作状状况与HHC的生生成有关关，二次次空气喷喷射、进进气预热热的工作作状况与与HC、CCO有关关，催化化转化器器的工作作温度、转转化效率率、使用用寿命则则影响HHC、CCO、NNOX的的生成。通过尾气分分析，可可以检测测到以

17、下下几个主主要方面面的故障障：混合合气过浓浓或过稀稀、二次次空气喷喷射系统统失灵、喷喷油器故故障、进进气歧管管真空泄泄漏、空空气泵故故障、汽汽缸盖衬衬垫损坏坏、EGGR阀故故障、排排气系统统泄漏、点点火系统统提前角角过大等等。3.3 尾气分分析的基基本结论论 通过尾气分分析，可可以检测测到以下下几个主主要方面面的故障障：混合合气过浓浓或过稀稀、二次次空气喷喷射系统统失灵、喷喷油器故故障、进进气歧管管真空泄泄漏、空空气泵故故障、汽汽缸盖衬衬垫损坏坏、EGGR阀故故障、排排气系统统泄漏、点点火系统统提前角角过大等等。 HHC的读读数高，说说明燃油油没有充充分燃烧烧。偏高高的原因因是：混混合气过过稀

18、：气气缸压力力不足、发发动机温温度过低低、混合合气由燃燃烧室向向曲轴箱箱泄漏、燃燃油管泄泄漏、燃燃油压力力调节器器损坏。混混合气过过浓：箱箱中油气气蒸发、燃燃油回油油管堵塞塞燃油压压力调节节器损坏坏。点火火时不准准确、点点火间歇歇性不跳跳火、温温度传感感器不良良、喷油油嘴漏油油或堵塞塞、油压压过高或或过低等等因素都都将导致致HC读读数过高高。 CCO的读读数是零零或接近近零，则则说明混混合气充充分燃烧烧。C00的含量量过高，表表明燃油油供给过过多、空空气供给给过少，燃燃油供给给系统和和空气供供给系统统有故障障，如喷喷油嘴漏漏油、燃燃油压力力过高、空空气滤清清器不洁洁净。其其它问题题，如活活塞环

19、胶胶结阻塞塞、曲轴轴箱K制制通风系系统受阻阻、点火火提前角角过大或或水温传传感器和和空气流流量计有有故障等等。C00的含量量过低，则则表明混混合气过过稀，故故障原因因有：燃燃油油压压过低、喷喷油嘴堵堵塞、真真空泄漏漏、EGGR阀泄泄漏等。 CCO2是是可燃混混合气燃燃烧的产产物，其其高低反反映出混混合气燃燃烧的好好坏，即即燃烧效效率。可可燃混合合气燃烧烧越完全全，COO2的读读数就越越高，混混合气充充分燃烧烧时尾气气中COO2的含含量达到到峰值113116%。当当发动机机混合气气出现过过浓或过过稀时，CCO2的的含量都都将降低低。当排排气管尾尾部的CCO2低低于122%时，要要根据其其他排放放

20、物的浓浓度来确确定发动动机混合合气的浓浓或稀。燃燃油滤芯芯太脏、燃燃油油压压低、喷喷油嘴堵堵塞、真真空泄漏漏、EGGR阀泄泄漏等将将造成混混合气过过稀。而而空气滤滤清器阻阻塞、燃燃油压力力过高，都都可能导导致混合合气过浓浓。 O2的的含量是是反映混混合气空空燃比的的最好指指标，是是最有用用的诊断断数据之之一。可可燃混合合气燃烧烧越完全全，COO2的读读数就越越高；与与此相反反，燃烧烧正常时时，只有有少量未未燃烧的的O2通通过汽缸缸，尾气气中O22的含量量应为112%。O22的读数数小于11%，说说明混合合气过浓浓；O22的读数数大于22%，表表示混合合气太稀稀。导致致混合气气过稀的的原因有有很

21、多，如如燃油滤滤芯太脏脏、燃油油油压低低、喷油油嘴堵塞塞、真空空泄漏、EEGR阀阀泄漏等等。而空空气滤清清器阻塞塞、燃油油压力过过高等都都可能导导致混合合气过浓浓。 当当CO、HHC浓度度高，CCO2、OO2浓度度低时，表表明发动动机混合合气很浓浓。HCC和O22的读数数高，则则表明点点火系统统工作不不良、混混合气过过稀，而而引起失失火。 氮氧化物含含量，在在平常温温度下，在在三四百百度以下下，它不不燃烧，但但是它的的再高温温下，110000度以上上，它非非常活跃跃，它就就想找氧氧反应形形成氮氧氧化物。所所以它的的产生第第一个要要有足够够高的温温度，第第二个要要有高压压，足够够大的压压力，第第

22、三个多多余的氧氧才能反反应，这这三个条条件任何何一个不不满足都都不会产产生氮氧氧化物。降降低氮氧氧化物含含量，如如果氮氧氧化物超超标，可可能性最最大的原原因EGGR阀，或或者是气气缸里面面有没有有炽热点点造成爆爆燃现象象。 第四章 尾气气分析在在发动机机故障诊诊断中应应用的实例分分析 4.1 实例11一辆丰田凌凌志ESS3000，怠速速时有轻轻微抖动动，且加加速迟缓缓，无故故障码输输出。进进行数据据流和点点火波形形检测，运运行参数数正常，点点火波形形也基本本正常。用用四气分分析仪进进行尾气气检测，CCO为00.4%、O22为2.12%、COO2为114.11%、HHC在226010-65500

23、10-6间变变化。初初步分析析是混合合气过稀稀，导致致失火。首首先检修修燃油供供给部分分，各部部件工作作正常。清清洗喷油油器后，HHC值虽虽然有所所下降但但仍较高高。再检检查空气气供给系系统，无无漏气现现象。至至此，混混合气过过稀而导导致失火火的可能能性被排排除，可可能是点点火系统统的故障障。进一一步检查查电子点点火系统统，当检检查到右右侧汽缸缸的高压压线和火火花塞时时，发现现一个缸缸的高压压线短路路，火花花塞电极极间隙过过小。更更换高压压线，调调整火花花塞电极极间隙，启启动发动动机，故故障消失失，尾气气检测值值完全在在标准范范围之内内。 4.2 实例22 一辆北京京现代索索纳塔22.O，冷冷

24、机启动动困难，随随着温度度的升高高发动机机出现抖抖动现象象，行驶驶时加速速无力。读读取故障障代码和和数据流流，一切切正常。但但用尾气气分析仪仪检查，CCO为00.233%，HHC高达达1100010-6，CCO2 为133.2%、O22为2.35%。HCC、O22的数值值偏高，一一般是由由点火不不良或混混合气过过稀失火火而引起起的。对对点火系系统部件件进行全全面检查查，未发发现异常常。于是是，重点点检查供供油系。首首先检测测燃油压压力，检检测结果果正常；逐缸进进行断油油试验，将将1、44缸断油油时，发发动机转转速无明明显下降降，推断断1、44缸喷油油器可能能处于堵堵塞状态态。换上上两个新新的喷

25、油油器，发发动机工工作恢复复正常，冷冷机启动动迅速、热热机工作作稳定、加加速有力力，尾气气中HCC下降至至150010-6。本本例是由由于喷油油器堵塞塞，使实实际喷入入1、 4缸的的燃油量量偏少，从从而造成成两缸混混合气过过稀而失失火，致致使发动动机工作作失常。4.3 实例33一辆桑塔纳纳20000GSSi，发发动机怠怠速不稳稳，经常常熄火。调调取故障障代码，显显示为0005225，表表明氧传传感器有有故障。对对氧传感感器进行行检测，信信号电压压在00.33V和00.71.00V之间间变化,且变化化频率达达到 88Hz以以上，这这说明氧氧传感器器正常。用用四气尾尾气分析析仪进行行检测，HHC、

26、CCO、CCO2、OO2分别别为255010-6、00.433%、114.66%、22.544%。由由此看出出HC和和O2都都较高，这这是空燃燃比严重重偏离正正常值的的一个重重要特征征。COO值较低低而COO2在最最大值，说说明可燃燃混合气气已充分分燃烧，点点火系统统正常。综综合分析析表明，该该车发动动机工作作时混合合气偏稀稀，因此此应从空空气供给给系和燃燃油供给给系着手手检修。检查燃油供供给系统统，一切切正常。检检查空气气供给系系统时，发发现空气气流量计计后面的的进气软软管有破破损、裂裂纹。更更换进气气软管，启启动发动动机，一一切恢复复正常。再再次用尾尾气分析析仪进行行检测，结结果HCC为5

27、0010-6、CCO为 0.223%、CCO2为为14.5%、OO2为11.333%，数数据正常常，故障障排除。本本例是由由于进气气管漏气气，使额额外的空空气进入入汽缸，造造成混合合气过稀稀，发动动机怠速速不稳，经经常熄火火。这部部分未经经过ECCU检测测的空气气经发动动机燃烧烧后，造造成排气气中剩余余大量氧氧气，氧氧传感器器将此信信号反馈馈给ECCU，EECU根根据这一一信号进进行相应应地加浓浓。由于于氧传感感器一直直输出要要求加浓浓的信号号，自诊诊断系统统则认为为氧传感感器有故故障，便便输出相相应的故故障码。4.4 尾气分析析注意事事项 对于装有催催化转化化器的汽汽车，如如果催化化剂工作作

28、正常，会会使COO和HCC减少。因因此，将将取样探探头插到到催化转转化器之之前测量量未经转转换的排排气或在在EGRR阀的排排气口检检测。必必要时，使使空气泵泵和二次次空气喷喷射系统统停止工工作。读读取测量量数据前前，不要要让发动动机怠速速运转时时间过长长。在发发动机暖暖机后，才才能使用用尾气分分析仪进进行尾气气检测。在在进行变变工况测测试中，要要让加速速踏板稳稳住后再再读取测测量数据据。 结结 束 语 目目前，在在许多汽汽车维修修企业，尾尾气分析析仪只是是作为车车辆年检检前调整整尾气、测测试简单单参数的的普通设设备，没没有发挥挥出它在在汽车故故障诊断断中的作作用，由由此造成成了资金金的浪费费和

29、设备备的闲置置。综上上所述，在在对有故故障的车车辆做完完必要的的常规检检查之后后，使用用尾气分分析仪可可以很快快发现故故障的本本质原因因，缩小小检修范范围。此此外，尾尾气分析析在对燃燃油系统统的检查查，可以以精简检检修环节节。假如如是应急急修理，则则在未做做相关检检查之前前，就用用尾气分分析仪进进行检测测，也许许在诊断断一开始始就能找找到故障障点。尾尾气分析析仪作为为一种辅辅助诊断断设备，确确实是一一种方便便、快捷捷的检测测工具，如如果维修修人员能能够熟练练地运用用发动机机原理，对对混合气气成因及及燃烧过过程进行行深入分分析，那那么尾气气分析一一定会在在汽车故故障检测测诊断，发发挥更大大的作。

30、随着汽车检检测设备备智能化化和汽车车检测管管理网络络化及技技术和管管理的进进步，今今后汽车车检测站站将实现现真正的的网络化化(局域域网)，从从而做到到信息资资源共享享、硬件件资源共共享、软软件资源源共享。因因此，结结合我国国当前的的技术水水平和以以后的发发展，很很有必要要进行推推广应用用尾气分分析在汽汽车发动动机故障障诊断中中的应用用。参考文献1 220066年 第第10期期 作者者: 曹曹红兵,2 张健俊俊 第2版 北京市市西域区区德外大大街4号 高等等教育出出版社 20008 013陈志恒恒 胡宁宁 第1版 北京市市西域区区德外大大街4号 高等教教育出版版社 20003 09 4 闵永军军 万茂松松 周良良 第1版 北京京市西域域区德外外大街44号 高等教教育出版版社 20004 075 汪立亮亮 王国国荣 第1版 北京和和平里东东街100号 人民交交通出版版社 220011 100