毕业论文 尾气分析在汽车发动机故障诊断中的应用27708.docx

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1、目 录录 摘要2 第一章 绪绪 论3 1.1 尾气分析析的基本概概念31.2 尾尾气分析在在汽车发动动机故障诊诊断中应用用的背景3第二章 尾气分析析概述32.1 尾尾气的主要要成分及尾尾气分析参参数32.2 汽车尾气气排放物的的影响因素素 42.2.11 空燃比对对尾气成分分的影响442.2.22 点火正正时对尾气气成分的影影响42.2.33 发动机负负荷对尾气气成分的影影响55第三章尾尾气与发动机故故障之间的的关系663.1 发发动机不同同工况下发发动机尾气气排放浓度度值63.2 发发动机各部部分技术状状况与尾气气成分间的的关系63.3 尾尾气分析的的基本结论论7第四章 尾气分析析在发动机机

2、故障诊断断中应用的的实例分析析84.1实例例1 884.2 实实例2884.3 实实例3994.4 实实例499结束语10参考文献11 摘 要要论文题目： 尾气分析析在汽车发发动机故障障诊断中的的应用汽车尾气成成分与发动动机的工况况有着密切切联系，所所以通过汽汽车尾气的的检测可初初步分析发发动机的工工作状况、性性能好坏。更更为重要的的是，当发发动机各系系统出现故故障时，尾尾气中某种种成分必然然偏离正常常值，通过过检测发动动机不同工工况下尾气气中不同气气体成分的的含量，可可判断发动动机故障所所在的部位位。在多种种排放成分分中HC是是未燃燃料料、可燃混混合气不完完全燃烧或或裂解的碳碳氢化合物物及少

3、量的的氧化反应应的中间产产物。COO主要来自自在空气不不足的情况况下可燃混混合气的不不完全燃烧烧，是汽油油机尾气中中有害成分分浓度最大大的物质。CCO2是可可燃混合气气燃烧的产产物，它能能够反映出出燃烧的效效率。尾气气分析法就就是通过对对汽车尾气气中的COO，HC，CCO2和OO2等排放放成分作为为主要分析析参数来对对发动机故故障进行诊诊断的一种种方法。关键词： 尾气 分析 故障障 诊断断 第一章 绪 论 1.1 尾气分析析的基本概概念尾气分析是是在发动机机不同工作作状况下，通通过检测废废气中不同同成分气体体的含量来来判断发动动机各系统统故障的方方法。其目目的是对发发动机的燃燃烧状况进进行综合

4、评评价。1.2 尾气分析析在汽车发发动机故障障诊断中应应用的背景景在汽车发展展的早期，人人们主要是是通过有经经验的维修修人员发现现汽车的故故障并作有有针对性的的修理。即即过去人们们常讲的“望” 眼看看)、“闻” (耳听听)、“切”(手摸)方式。随随着现代科科学技术的的进步，特特别是随着着计算机技技术的进步步，汽车检检测技术也也飞速发展展。基于这这几年对本本地区汽车车维修企业业和维修人人员的调查查,目前人人们已能依依靠各种先先进的仪器器设备，如如汽车故障障诊断仪、示示波器、红红外线测温温仪等设备备对汽车进进行不解体体检测，而而且安全、迅迅速、准确确。但是将将汽车尾气气分析应用用于汽车发发动机故障

5、障诊断中上上还是很少少，尾气分分析大都还还是环保部部门做检查查环保，对对修理厂修修车用的不不是很多。然然而这种方方法的运用用是对车的的动力、经经济和排放放整体的一一个综合检检测，对它它的检测结结果分析可可知汽车总总体性能和和技术状况况。尾气分分析不仅是是检查排放放污染物治治理效果的的唯一途径径，而且还还是对发动动机工作状状况及性能能判定的重重要手段。 第二章 尾气分分析概述2.1 尾气的主要要成分及尾尾气分析参参数 根据燃烧烧理论，进进入汽车燃燃烧室的成成分是空气气和燃油，汽汽车发动机机可燃混合合气在燃烧烧过程中产产生汽车排排放尾气中中含有一氧氧化碳、碳碳氢化合物物、氮氧化化合物(NNOx)、

6、二二氧化硫、铝铝、碳微粒粒和其他杂杂质粉尘等等，这些物物质对人类类和整个生生态环境危危害极大，另另外含有CCO2、HH20、OO2等气体体。由于尾尾气成分与与发动机的的工况有最最直接的联联系，所以以通过汽车车尾气的检检测可初步步分析发动动机的工作作状况、性性能好坏，可可以检查包包括燃烧情情况、点火火能量、进进气效果、供供油情况、机机械情况等等诸多方面面。更为重重要的是，当当发动机各各系统出现现故障时，尾尾气中某种种成分必然然偏离正常常值，通过过检测发动动机不同工工况下尾气气中不同气气体成分的的含量，可可判断发动动机故障所所在的部位位。尾气分分析主要内内容有混合合气空燃比比、点火正正时及催化化器

7、转化效效率等，主主要分析的的参数有CCO、HCC、CO22和氧（OO2），还还有空燃比比（A/FF）或相对对空燃比（）。2.2 汽车尾气排排放物的影影响因素 汽车尾气中中CO、HHC和NOOx三种有有害气体的的影响因素素比较多，主主要为可燃燃混合气的的空燃比，点点火提前角角、发动机机的负荷和和转速以及及发动机的的内部结构构等。 2.2.1 空燃比比对尾气成成分的影响响 HC是未燃燃燃料、可可燃混合气气不完全燃燃烧或裂解解的碳氢化化合物及少少量的氧化化反应的中中间产物。CCO主要来来自在空气气不足的情情况下可燃燃混合气的的不完全燃燃烧，是汽汽油机尾气气中有害成成分浓度最最大的物质质。CO22是可

8、燃混混合气燃烧烧的产物，它它能够反映映出燃烧的的效率。 随着空燃燃比的增加加，CO的的排放浓度度逐渐下降降，HC的的排放浓度度两头高、中中间低，CCO2的排排放浓度中中间高、两两头低。当当空燃比小小于14.7:1时时（混合气气变浓），由由于空气量量不足引起起不完全燃燃烧，COO、HC的的排放量增增大。空燃燃比越接近近理论空燃燃比14.7:1，燃燃烧越完全全，HC、CCO的值越越低，O22越接近于于零，而CCO2的值值越高（最最大值在113.5%14.8%之间间）。而当当混合气空空燃比超过过16.22:1时（混混合气变稀稀），由于于燃料成分分过少，用用通常的燃燃烧方式已已不能正常常着火，产产生失

9、火，使使未燃HCC大量排出出。在理论论空燃比附附近，COO曲线有一一个拐点，当当A/F减减少时，可可燃混合气气过浓，燃燃油无法充充分燃烧，CCO生成物物便急剧增增加；当AA/F增大大时，氧含含量充足，燃燃油可以充充分燃烧，使使CO生成成量减少，而而且比较稳稳定。 2.2.2 点火正正时对尾气气成分的影影响 点火提前角角对CO的的排放没有有太大影响响，但对HHC和NOOx的影响响较大，过过分推迟点点火会使CCO没有时时间完全氧氧化而引起起CO排放放量增加，但但适度推迟迟点火可减减小CO排排放。实际际上当点火火时间推迟迟时，为了了维持输出出功率不变变需要开大大节气门，这这时CO排排放明显增增加。随

10、着着点火提前前角的推迟迟，HC的的含量降低低，主要是是因为增高高了排气温温度，促进进了 COO和 HCC的氧化，也也由于减小小了燃烧室室内的激冷冷面积。火火提前角对对CO的生生成量影响响不大，但但对HC和和NOx的的影响较大大。随着点火提提前角的增增大，HCC和NOxx生成物都都会急剧增增加，其原原因与燃烧烧时的速度度、压力、温温度等有关关，当点火火提前角增增大到一定定值后，由由于燃烧时时间过短，HHC和NOOx生成量量便有所下下降。当然然，正确的的调整点火火正时是非非常必要的的，过迟的的点火提前前角会使发发动机动力力下降，油油耗增大，工工作不稳。 2.2.33 发动机机负荷对尾气气成分的影影

11、响 发动机负荷荷可以用与与节气门开开度相关的的进气管压压力来表示示，进气管管压力越大大（即进气气管真空度度越低），发发动机负荷荷也就越大大。 对CO来说说，空燃比比不变，功功率输出的的大小对CCO排放没没有影响，CCO的排放放量随功率率的输出及及空气的消消耗量的增增加而增大大，发动机机在小负荷荷及大负荷荷工作时，所所供给的混混合气均较较浓，在两两种情况下下CO排放放均比较高高。例如，最最大功率时时，节气门门全开，供供给较浓的的混合气，因因此CO的的排放较高高。 当空燃比和和转速保持持不变，并并按最大功功率调节点点火提前角角时改变负负荷对HCC的排放影影响不大。这这是因为影影响HC排排放的因素素

12、有的使HHC降低，有有的使它增增加，结果果作用恰恰恰相互抵消消。当进气气管压力在在30.55kPa81.00kPa范范围内时，因因供给的混混合气较稀稀，所以HHC排放降降至很低，当当进气管压压力超过881.0kkPa时，接接近全负荷荷时混合气气加浓。此此时HC排排放量理应应上升，但但由于全负负荷时，排排气温度相相应增大，这这时排气后后反应对HHC排放的的消除作用用加强了，从从而限制了了HC的排排放。小负荷时进进气管压力力低，由于于缸壁激冷冷作用的增增强，混合合气又较浓浓，若进气气管压力低低于20KKPA，时时还可能发发生火焰传传播不完全全，结果使使HC排放放明显升高高。例如在在汽车突然然关闭节

13、气气门时，进进气管内液液体燃料的的瞬时蒸发发，造成高高进气真空空下的混合合气的额外外加浓，也也会出现这这种情况。发动机负荷荷小时（进进气管压力力低），可可使NOxx排放浓度度下降。负负荷减小进进气压力降降低，发动动机温度低低，残余废废气增加，导导致着火落落后期变大大及火焰传传播速度减减慢，这两两个因素均均使燃烧时时间加长，若若在此时点点火时间不不变，则燃燃烧过程将将更多的膨膨胀行程延延伸，这样样就会使循循环最高温温度降低而而使排气中中的NOxx浓度下降降。* C8 B0 _: _55 B$ p5 ww* R99 k* r& 9 o$ L1 T/ $ D! 0 , 第三章 尾气与发动机故障障之间

14、的关关系3.1 发动机不不同工况下下发动机尾尾气排放浓浓度值3.2 发动机各部部分技术状状况与尾气气成分间的的关系进排气门、汽汽缸衬垫的的密封性，活活塞、活塞塞环、缸套套的磨损与与密封性等等因素，与与之有关的的尾气成分分有HC、CCO。相关关的检测项项目有汽缸缸压力、汽汽缸漏气率率和进气真真空度。 空气气流量、温温度、节气气门位置、转转速传感器器信号及EECU等影影响喷油压压力和喷油油时间的因因素，喷油油器、进气气温度、进进气管内壁壁状况等影影响喷油雾雾化质量的的因素，与与之有关的的尾气成分分有HC、CCO。相关关的检测项项目有燃油油压力、空空燃比（AA/F）、相相关电路信信号、空气气流量计信

15、信号（L型型）、进气气压力传感感器信号（DD型）、转转速信号、温温度信号、负负荷信号、氧氧传感器信信号等。 K- ww$ # J(点点火线圈初初级绕组电电流、点火火初级电路路电阻、电电容器等影影响点火能能量的因素素，断电器器、离心及及真空提前前装置、点点火模块、与与点火有关关的传感器器信号等影影响点火正正时的因素素，火花塞塞、高压线线、分电器器等影响失失火率的因因素，与之之有关的尾尾气成分有有HC。相相关的检测测项目有点点火波形、漏漏电试验、导导通试验。曲轴箱强制制通风装置置、燃油箱箱蒸发控制制装置的工工作状况与与HC的生生成有关，二二次空气喷喷射、进气气预热的工工作状况与与HC、CCO有关，

16、催催化转化器器的工作温温度、转化化效率、使使用寿命则则影响HCC、CO、NNOX的生生成。通过尾气分分析，可以以检测到以以下几个主主要方面的的故障：混混合气过浓浓或过稀、二二次空气喷喷射系统失失灵、喷油油器故障、进进气歧管真真空泄漏、空空气泵故障障、汽缸盖盖衬垫损坏坏、EGRR阀故障、排排气系统泄泄漏、点火火系统提前前角过大等等。3.3 尾气分析析的基本结结论 通过尾气分分析，可以以检测到以以下几个主主要方面的的故障：混混合气过浓浓或过稀、二二次空气喷喷射系统失失灵、喷油油器故障、进进气歧管真真空泄漏、空空气泵故障障、汽缸盖盖衬垫损坏坏、EGRR阀故障、排排气系统泄泄漏、点火火系统提前前角过大

17、等等。 HHC的读数数高，说明明燃油没有有充分燃烧烧。偏高的的原因是：混合气过过稀：气缸缸压力不足足、发动机机温度过低低、混合气气由燃烧室室向曲轴箱箱泄漏、燃燃油管泄漏漏、燃油压压力调节器器损坏。混混合气过浓浓：箱中油油气蒸发、燃燃油回油管管堵塞燃油油压力调节节器损坏。点点火时不准准确、点火火间歇性不不跳火、温温度传感器器不良、喷喷油嘴漏油油或堵塞、油油压过高或或过低等因因素都将导导致HC读读数过高。 CCO的读数数是零或接接近零，则则说明混合合气充分燃燃烧。C00的含量过过高，表明明燃油供给给过多、空空气供给过过少，燃油油供给系统统和空气供供给系统有有故障，如如喷油嘴漏漏油、燃油油压力过高高

18、、空气滤滤清器不洁洁净。其它它问题，如如活塞环胶胶结阻塞、曲曲轴箱K制制通风系统统受阻、点点火提前角角过大或水水温传感器器和空气流流量计有故故障等。CC0的含量量过低，则则表明混合合气过稀，故故障原因有有：燃油油油压过低、喷喷油嘴堵塞塞、真空泄泄漏、EGGR阀泄漏漏等。 CCO2是可可燃混合气气燃烧的产产物，其高高低反映出出混合气燃燃烧的好坏坏，即燃烧烧效率。可可燃混合气气燃烧越完完全，COO2的读数数就越高，混混合气充分分燃烧时尾尾气中COO2的含量量达到峰值值13116%。当当发动机混混合气出现现过浓或过过稀时，CCO2的含含量都将降降低。当排排气管尾部部的CO22低于122%时，要要根据

19、其他他排放物的的浓度来确确定发动机机混合气的的浓或稀。燃燃油滤芯太太脏、燃油油油压低、喷喷油嘴堵塞塞、真空泄泄漏、EGGR阀泄漏漏等将造成成混合气过过稀。而空空气滤清器器阻塞、燃燃油压力过过高，都可可能导致混混合气过浓浓。 O2的含含量是反映映混合气空空燃比的最最好指标，是是最有用的的诊断数据据之一。可可燃混合气气燃烧越完完全，COO2的读数数就越高；与此相反反，燃烧正正常时，只只有少量未未燃烧的OO2通过汽汽缸，尾气气中O2的的含量应为为12%。O2的的读数小于于1%，说说明混合气气过浓；OO2的读数数大于2%，表示混混合气太稀稀。导致混混合气过稀稀的原因有有很多，如如燃油滤芯芯太脏、燃燃油

20、油压低低、喷油嘴嘴堵塞、真真空泄漏、EEGR阀泄泄漏等。而而空气滤清清器阻塞、燃燃油压力过过高等都可可能导致混混合气过浓浓。 当当CO、HHC浓度高高，CO22、O2浓浓度低时，表表明发动机机混合气很很浓。HCC和O2的的读数高，则则表明点火火系统工作作不良、混混合气过稀稀，而引起起失火。 氮氧化物含含量，在平平常温度下下，在三四四百度以下下，它不燃燃烧，但是是它的再高高温下，11000度度以上，它它非常活跃跃，它就想想找氧反应应形成氮氧氧化物。所所以它的产产生第一个个要有足够够高的温度度，第二个个要有高压压，足够大大的压力，第第三个多余余的氧才能能反应，这这三个条件件任何一个个不满足都都不会

21、产生生氮氧化物物。降低氮氮氧化物含含量，如果果氮氧化物物超标，可可能性最大大的原因EEGR阀，或或者是气缸缸里面有没没有炽热点点造成爆燃燃现象。 第四章 尾气分分析在发动动机故障诊诊断中应用用的实例分析析 4.1 实例1一辆丰田凌凌志ES3300，怠怠速时有轻轻微抖动，且且加速迟缓缓，无故障障码输出。进进行数据流流和点火波波形检测，运运行参数正正常，点火火波形也基基本正常。用用四气分析析仪进行尾尾气检测，CCO为0.4%、OO2为2.12%、CCO2为114.1%、HC在在26010-66500010-66间变化。初初步分析是是混合气过过稀，导致致失火。首首先检修燃燃油供给部部分，各部部件工作

22、正正常。清洗洗喷油器后后，HC值值虽然有所所下降但仍仍较高。再再检查空气气供给系统统，无漏气气现象。至至此，混合合气过稀而而导致失火火的可能性性被排除，可可能是点火火系统的故故障。进一一步检查电电子点火系系统，当检检查到右侧侧汽缸的高高压线和火火花塞时，发发现一个缸缸的高压线线短路，火火花塞电极极间隙过小小。更换高高压线，调调整火花塞塞电极间隙隙，启动发发动机，故故障消失，尾尾气检测值值完全在标标准范围之之内。 4.2 实例2 一辆北京京现代索纳纳塔2.OO，冷机启启动困难，随随着温度的的升高发动动机出现抖抖动现象，行行驶时加速速无力。读读取故障代代码和数据据流，一切切正常。但但用尾气分分析仪

23、检查查，CO为为0.233%，HCC高达1110010-66，CO22 为133.2%、OO2为2.35%。HHC、O22的数值偏偏高，一般般是由点火火不良或混混合气过稀稀失火而引引起的。对对点火系统统部件进行行全面检查查，未发现现异常。于于是，重点点检查供油油系。首先先检测燃油油压力，检检测结果正正常；逐缸缸进行断油油试验，将将1、4缸缸断油时，发发动机转速速无明显下下降，推断断1、4缸缸喷油器可可能处于堵堵塞状态。换换上两个新新的喷油器器，发动机机工作恢复复正常，冷冷机启动迅迅速、热机机工作稳定定、加速有有力，尾气气中HC下下降至155010-66。本例是是由于喷油油器堵塞，使使实际喷入入

24、1、 44缸的燃油油量偏少，从从而造成两两缸混合气气过稀而失失火，致使使发动机工工作失常。4.3 实例3一辆桑塔纳纳20000GSi，发发动机怠速速不稳，经经常熄火。调调取故障代代码，显示示为005525，表表明氧传感感器有故障障。对氧传传感器进行行检测，信信号电压在在00.3V和00.711.0V之之间变化,且变化频频率达到 8Hz以以上，这说说明氧传感感器正常。用用四气尾气气分析仪进进行检测，HHC、COO、CO22、O2分分别为255010-66、0.443%、114.6%、2.554%。由由此看出HHC和O22都较高，这这是空燃比比严重偏离离正常值的的一个重要要特征。CCO值较低低而C

25、O22在最大值值，说明可可燃混合气气已充分燃燃烧，点火火系统正常常。综合分分析表明，该该车发动机机工作时混混合气偏稀稀，因此应应从空气供供给系和燃燃油供给系系着手检修修。检查燃油供供给系统，一一切正常。检检查空气供供给系统时时，发现空空气流量计计后面的进进气软管有有破损、裂裂纹。更换换进气软管管，启动发发动机，一一切恢复正正常。再次次用尾气分分析仪进行行检测，结结果HC为为5010-66、CO为为 0.223%、CCO2为114.5%、O2为为1.333%，数据据正常，故故障排除。本本例是由于于进气管漏漏气，使额额外的空气气进入汽缸缸，造成混混合气过稀稀，发动机机怠速不稳稳，经常熄熄火。这部部

26、分未经过过ECU检检测的空气气经发动机机燃烧后，造造成排气中中剩余大量量氧气，氧氧传感器将将此信号反反馈给ECCU，ECCU根据这这一信号进进行相应地地加浓。由由于氧传感感器一直输输出要求加加浓的信号号，自诊断断系统则认认为氧传感感器有故障障，便输出出相应的故故障码。4.4 尾气分析注意事事项 对于装有催催化转化器器的汽车，如如果催化剂剂工作正常常，会使CCO和HCC减少。因因此，将取取样探头插插到催化转转化器之前前测量未经经转换的排排气或在EEGR阀的的排气口检检测。必要要时，使空空气泵和二二次空气喷喷射系统停停止工作。读读取测量数数据前，不不要让发动动机怠速运运转时间过过长。在发发动机暖机

27、机后，才能能使用尾气气分析仪进进行尾气检检测。在进进行变工况况测试中，要要让加速踏踏板稳住后后再读取测测量数据。 结 束 语 目目前，在许许多汽车维维修企业，尾尾气分析仪仪只是作为为车辆年检检前调整尾尾气、测试试简单参数数的普通设设备，没有有发挥出它它在汽车故故障诊断中中的作用，由由此造成了了资金的浪浪费和设备备的闲置。综上所述，在对有故障的车辆做完必要的常规检查之后，使用尾气分析仪可以很快发现故障的本质原因，缩小检修范围。此外，尾气分析在对燃油系统的检查，可以精简检修环节。假如是应急修理，则在未做相关检查之前，就用尾气分析仪进行检测，也许在诊断一开始就能找到故障点。尾气分析仪作为一种辅助诊断

28、设备，确实是一种方便、快捷的检测工具，如果维修人员能够熟练地运用发动机原理，对混合气成因及燃烧过程进行深入分析，那么尾气分析一定会在汽车故障检测诊断，发挥更大的作。随着汽车检检测设备智智能化和汽汽车检测管管理网络化化及技术和和管理的进进步，今后后汽车检测测站将实现现真正的网网络化(局局域网)，从从而做到信信息资源共共享、硬件件资源共享享、软件资资源共享。因因此，结合合我国当前前的技术水水平和以后后的发展，很很有必要进进行推广应应用尾气分分析在汽车车发动机故障障诊断中的的应用。参考文献1 20066年 第110期 作作者: 曹曹红兵,2 张健俊俊 第2版 北京市西西域区德外外大街4号 高等教教育出版社社 20088 013陈志恒恒 胡宁 第1版 北京市西西域区德外外大街4号 高等教育育出版社 20003 09 4 闵永军军 万茂松 周良 第1版 北京市市西域区德德外大街44号 高等等教育出版版社 22004 075 汪立亮亮 王国荣荣 第1版 北京和平平里东街110号 人民交通通出版社 20011 10