论文部分内容阅读
摘 要:汽车发动机尾气会排放HC、CO、NOX等有害气体和CO2、H20、O2等无害气体。由于尾气成分与发动机的工况有最直接的联系,所以通过汽车尾气的检测可初步分析发动机的工作状况、性能好坏,可以检查包括燃烧情况、点火能量、进气效果、供油情况、机械情况等诸多方面。
关键词:尾气发动机故障诊断 燃烧 应用
随着汽车工业的高速发展,汽车排放污染对人类环境的危害已成为一种严重的社会公害。汽车的排放污染主要来源于发动机排除的废气。目前,在许多汽车维修企业,尾气分析仪只是作为车辆年检前调整尾气、测试简单参数的普通设备,而忽略了它在汽车故障诊断中的重要作用,尾气分析不仅是检查汽车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。科学有效地使用尾气分析仪进行尾气分析,在一定程度上能够解决很多维修难题,此外对于维修人员的维修技术、分析思路也将得到提升与拓展。因此,加强尾气分析在汽车故障诊断中的应用十分必要。
一、尾气分析的基本常识
尾气分析是指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。汽车发动机可燃混合气在燃烧过程中会产生HC、CO、NOX等有害气体和CO2、H20、O2等无害气体。由于尾气成分与发动机的工况有着直接的联系,所以通过汽车尾气的检测可分析发动机的工作状况、性能好坏,可以检查包括燃烧情况、点火能量、进气效果、供油情况、机械状况等诸多方面。当发动机各系统出现故障时,尾气中某一种或几种成分必然偏离正常值,通过检测发动机不同工况下尾气中不同气体成分的含量,可判断发动机的故障所在。尾气分析主要内容有混合气空燃比、点火正时及催化器转化效率等,主要分析的参数有CO、HC、CO2、O2和空燃比(A/F)或相对空燃比(λ)。HC是未燃燃料、可燃混合气不完全燃烧或裂解的碳氢化合物及少量的氧化反应的中间产物。CO主要来自在空气不足的情况下可燃混合气的不完全燃烧,是汽油机尾气中有害成分浓度最大的物质。CO2是可燃混合气燃烧的产物,它能够反映出燃烧的效率。NOX常常发生在高温大负荷的情况下,在没有底盘测功机时只能靠路试去测量,一般不作分析。
二、尾气成分与发动机各部分技术状况的关系
1、尾气排放与发动机机械部分的关系
进排气门、气缸衬垫的密封性,活塞、活塞环、缸套的磨损与密封性等因素,与之有关的尾气成分有HC、CO。相关的检测项目有气缸压力、气缸漏气率和进气真空度。
2、尾气排放与发动机电控燃油喷射系统的关系
空气流量、水温、进气温度、节气门位置、转速等信号、燃油压力调节器的技术状况及电子控制单元(ECU) 等影响喷油时间与压力的因素;喷油器、进气管内壁状况等影响喷油雾化质量的因素,与之有关的尾气成分有HC、CO。相关的检测项目有燃油压力、空燃比(A/F)、相关电路信号、空气流量计信号(L型)、进气压力传感器信号(D型)、转速信号、温度信号、负荷信号、氧传感器信号等。
3、尾气排放与发动机电控点火系统的关系
点火线圈初级绕组的断电电流、点火初级电路电阻、电容器等影响点火能量的因素,真空提前装置、点火模块、与点火有关的传感器信号等影响点火正时的因素,火花塞、高压线、分电器等影响失火率的因素,与之有关的尾气成分有HC。相关的检测项目有点火波形、漏电试验、导通试验。
4、尾气排放与发动机排放控制系统的关系
曲轴箱强制通风系统(PCV)、燃油箱蒸汽排放控制系统(EVAP)的工作状况与HC的生成有关;二次空气供给系统、进气预热系统的工作状况与HC、CO的排放有关;废气再循环(EGR)控制系统的工作状况与NOx的排放有关;三元催化转换装置(TWC)的工作温度、转化效率、使用寿命则影响HC、CO、NOx的排放量。
以上相关内容可以得出:通过尾气分析,可以检测到以下几个主要方面的故障:混合气过浓或过稀(包括电控燃油喷射系统、机械故障等)、点火正时不准或失火(主要是电控点火系统)、排放控制系统等。
三、尾气成分异常的原因分析
1、HC的读数高,说明燃油没有充分燃烧。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、点火正时不准确、点火间歇性不跳火、温度传感器不良、喷油嘴漏油或堵塞、油压过高或过低等因素都将导致HC读数过高。
2、CO的读数是零或接近零,只说明混合气充分燃烧;C0 的含量过高,表明燃油供给过多、空气供给过少,造成混合气过浓。多系燃油供给系统和空气供给系统有故障,如喷油嘴漏油、燃油压力过高、空气滤清器不洁净。其它方面问题,如活塞环胶结阻塞、曲轴箱强制通风系统受阻、点火提前角过大或水温传感器有故障等;C0的含量过低,则表明混合气过稀,故障原因有:燃油油压过低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等。
3、CO2是可燃混合气燃烧的产物,其高低反映出混合气燃烧的好坏,即燃烧效率。可燃混合气燃烧越完全,CO2的读数就越高,混合气充分燃烧时尾气中CO2的含量达到峰值13～16%。当发动机混合气出现过浓或过稀时,CO2的含量都将降低。当排气管尾部的CO2低于12%时,要根据其他排放物的浓度来确定发动机混合气的浓或稀。燃油滤芯太脏、燃油油压低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等将造成混合气过稀。而空气滤清器阻塞、燃油压力过高等,都可能导致混合气过浓。
4、O2的含量是反映混合气空燃比的最好指标,是最有用的诊断数据之一。O2的读数和其他3个读数一起,能帮助找出问题的难点。可燃混合气燃烧越完全,CO2的读数就越高;与此相反,燃烧正常时,只有少量未燃烧的O2通过气缸,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%,表示混合气过稀。导致混合气过稀或过浓的原因前面已作说明,在此不再重复。
5、当CO、HC浓度高,CO2、O2浓度低时,表明发动机混合气很浓。HC和O2的读数高,则表明点火系统工作不良、混合气过稀。
6、利用功率平衡试验和尾气分析仪的读数,还可以知道每个气缸的工作状况。如果每个缸CO、CO2的读数都下降,HC、O2的读数都上升,且上升和下降的量都一样,表明各缸都工作正常。如果只有一个缸的变化很小,而其它缸都一样,则表明这个缸点火或燃烧不正常。另外,当某缸不工作时, O2 的浓度会增加。如四缸发动机当有一缸不工作时,其浓度将上升到4.75%～7.25 % ,若有两缸不工作,则会上升到9.5%～12.5%。
四、尾气检测注意事项
1、对于装有三元催化转化器的汽车,如果其工作正常,会使 CO和HC减少。因此,将取样探头插到催化转化器之前测量未经转换的排气或在EGR阀的排气口检测。必要时,使二次空气喷射系统停止工作。
2、读取测量数据前,不要让发动机怠速运转时间过长。在发动机暖机后,才能使用尾气分析仪进行尾气检测。
3、在进行变工况测试中,要让加速踏板稳住后再读取测量数据。
以上仅对尾气成分做了整体性的分析,在利用发动机尾气诊断故障时,还要结合其他诊断手段,才能得出具体的故障原因。
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,精简检修环节。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,那么尾气分析仪一定会在汽车故障检测诊断中发挥更大的作用。
参考文献:
[1]期刊曹红兵,汽车维修与保养[J]。2006,10期:
[2]著作 张西振,汽车发动机电控技术[M] . 机械工业出版社,2006:
(辽宁省锦州市机电工程学校 )
关键词:尾气发动机故障诊断 燃烧 应用
随着汽车工业的高速发展,汽车排放污染对人类环境的危害已成为一种严重的社会公害。汽车的排放污染主要来源于发动机排除的废气。目前,在许多汽车维修企业,尾气分析仪只是作为车辆年检前调整尾气、测试简单参数的普通设备,而忽略了它在汽车故障诊断中的重要作用,尾气分析不仅是检查汽车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。科学有效地使用尾气分析仪进行尾气分析,在一定程度上能够解决很多维修难题,此外对于维修人员的维修技术、分析思路也将得到提升与拓展。因此,加强尾气分析在汽车故障诊断中的应用十分必要。
一、尾气分析的基本常识
尾气分析是指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。汽车发动机可燃混合气在燃烧过程中会产生HC、CO、NOX等有害气体和CO2、H20、O2等无害气体。由于尾气成分与发动机的工况有着直接的联系,所以通过汽车尾气的检测可分析发动机的工作状况、性能好坏,可以检查包括燃烧情况、点火能量、进气效果、供油情况、机械状况等诸多方面。当发动机各系统出现故障时,尾气中某一种或几种成分必然偏离正常值,通过检测发动机不同工况下尾气中不同气体成分的含量,可判断发动机的故障所在。尾气分析主要内容有混合气空燃比、点火正时及催化器转化效率等,主要分析的参数有CO、HC、CO2、O2和空燃比(A/F)或相对空燃比(λ)。HC是未燃燃料、可燃混合气不完全燃烧或裂解的碳氢化合物及少量的氧化反应的中间产物。CO主要来自在空气不足的情况下可燃混合气的不完全燃烧,是汽油机尾气中有害成分浓度最大的物质。CO2是可燃混合气燃烧的产物,它能够反映出燃烧的效率。NOX常常发生在高温大负荷的情况下,在没有底盘测功机时只能靠路试去测量,一般不作分析。
二、尾气成分与发动机各部分技术状况的关系
1、尾气排放与发动机机械部分的关系
进排气门、气缸衬垫的密封性,活塞、活塞环、缸套的磨损与密封性等因素,与之有关的尾气成分有HC、CO。相关的检测项目有气缸压力、气缸漏气率和进气真空度。
2、尾气排放与发动机电控燃油喷射系统的关系
空气流量、水温、进气温度、节气门位置、转速等信号、燃油压力调节器的技术状况及电子控制单元(ECU) 等影响喷油时间与压力的因素;喷油器、进气管内壁状况等影响喷油雾化质量的因素,与之有关的尾气成分有HC、CO。相关的检测项目有燃油压力、空燃比(A/F)、相关电路信号、空气流量计信号(L型)、进气压力传感器信号(D型)、转速信号、温度信号、负荷信号、氧传感器信号等。
3、尾气排放与发动机电控点火系统的关系
点火线圈初级绕组的断电电流、点火初级电路电阻、电容器等影响点火能量的因素,真空提前装置、点火模块、与点火有关的传感器信号等影响点火正时的因素,火花塞、高压线、分电器等影响失火率的因素,与之有关的尾气成分有HC。相关的检测项目有点火波形、漏电试验、导通试验。
4、尾气排放与发动机排放控制系统的关系
曲轴箱强制通风系统(PCV)、燃油箱蒸汽排放控制系统(EVAP)的工作状况与HC的生成有关;二次空气供给系统、进气预热系统的工作状况与HC、CO的排放有关;废气再循环(EGR)控制系统的工作状况与NOx的排放有关;三元催化转换装置(TWC)的工作温度、转化效率、使用寿命则影响HC、CO、NOx的排放量。
以上相关内容可以得出:通过尾气分析,可以检测到以下几个主要方面的故障:混合气过浓或过稀(包括电控燃油喷射系统、机械故障等)、点火正时不准或失火(主要是电控点火系统)、排放控制系统等。
三、尾气成分异常的原因分析
1、HC的读数高,说明燃油没有充分燃烧。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、点火正时不准确、点火间歇性不跳火、温度传感器不良、喷油嘴漏油或堵塞、油压过高或过低等因素都将导致HC读数过高。
2、CO的读数是零或接近零,只说明混合气充分燃烧;C0 的含量过高,表明燃油供给过多、空气供给过少,造成混合气过浓。多系燃油供给系统和空气供给系统有故障,如喷油嘴漏油、燃油压力过高、空气滤清器不洁净。其它方面问题,如活塞环胶结阻塞、曲轴箱强制通风系统受阻、点火提前角过大或水温传感器有故障等;C0的含量过低,则表明混合气过稀,故障原因有:燃油油压过低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等。
3、CO2是可燃混合气燃烧的产物,其高低反映出混合气燃烧的好坏,即燃烧效率。可燃混合气燃烧越完全,CO2的读数就越高,混合气充分燃烧时尾气中CO2的含量达到峰值13～16%。当发动机混合气出现过浓或过稀时,CO2的含量都将降低。当排气管尾部的CO2低于12%时,要根据其他排放物的浓度来确定发动机混合气的浓或稀。燃油滤芯太脏、燃油油压低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等将造成混合气过稀。而空气滤清器阻塞、燃油压力过高等,都可能导致混合气过浓。
4、O2的含量是反映混合气空燃比的最好指标,是最有用的诊断数据之一。O2的读数和其他3个读数一起,能帮助找出问题的难点。可燃混合气燃烧越完全,CO2的读数就越高;与此相反,燃烧正常时,只有少量未燃烧的O2通过气缸,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%,表示混合气过稀。导致混合气过稀或过浓的原因前面已作说明,在此不再重复。
5、当CO、HC浓度高,CO2、O2浓度低时,表明发动机混合气很浓。HC和O2的读数高,则表明点火系统工作不良、混合气过稀。
6、利用功率平衡试验和尾气分析仪的读数,还可以知道每个气缸的工作状况。如果每个缸CO、CO2的读数都下降,HC、O2的读数都上升,且上升和下降的量都一样,表明各缸都工作正常。如果只有一个缸的变化很小,而其它缸都一样,则表明这个缸点火或燃烧不正常。另外,当某缸不工作时, O2 的浓度会增加。如四缸发动机当有一缸不工作时,其浓度将上升到4.75%～7.25 % ,若有两缸不工作,则会上升到9.5%～12.5%。
四、尾气检测注意事项
1、对于装有三元催化转化器的汽车,如果其工作正常,会使 CO和HC减少。因此,将取样探头插到催化转化器之前测量未经转换的排气或在EGR阀的排气口检测。必要时,使二次空气喷射系统停止工作。
2、读取测量数据前,不要让发动机怠速运转时间过长。在发动机暖机后,才能使用尾气分析仪进行尾气检测。
3、在进行变工况测试中,要让加速踏板稳住后再读取测量数据。
以上仅对尾气成分做了整体性的分析,在利用发动机尾气诊断故障时,还要结合其他诊断手段,才能得出具体的故障原因。
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,精简检修环节。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,那么尾气分析仪一定会在汽车故障检测诊断中发挥更大的作用。
参考文献:
[1]期刊曹红兵,汽车维修与保养[J]。2006,10期:
[2]著作 张西振,汽车发动机电控技术[M] . 机械工业出版社,2006:
(辽宁省锦州市机电工程学校 )