AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场
时代汽车  wwwautotime
汽油机尾气排气不达标的故障诊断与排除
周向华
广西壮族自治区机关汽车投资管理公司 广西南宁市 530002
汽车尾气成分摘 要： 汽油机是一个极为复杂的系统，涉及到多个方面的专业技术，最为常见的使用汽油机的设备就是汽车，在使用汽车时，汽车的状况将会受到多种原因的影响，随着汽车行驶里程的增长而愈发降低，导致汽车的可靠性、动力性与安全性会迅速下降，进而汽油机尾气排放不达标现象频发，环境污染加剧，同时也会直接影响着汽车运行安全，甚至会因为汽油机使用寿命的下降而降低汽车的使用寿命。因此，研究汽油机尾气排气的规律并了解尾气成分对排除汽油机尾气排气不达标的故障来说很有必要。本文就是针对汽油机尾气排气不达标的故障诊断与排除进行的讨论。
关键词：汽油机　尾气排气　故障诊断
1　引言
对于汽车等设备而言，汽油机是主要的运行动力来源，直接决定着汽车的可靠性、安全性与使用寿命。众所周知，汽油机的结构是极为复杂的，并且汽油机的使用环境不够稳定，汽油机长时间的处于转速变化的状态与负荷变化的状态下，尤其是当汽油机处于高温高压的环境下时，极容易出现零部件故障的情况，因此，汽油机尾气排气不达标的故障诊断与排除成为了重点的研究内容。
2　汽油机尾气分析的概念
2.1　汽油机尾气基本概念
所谓的尾气分析指的是在汽油机处于不同的工作状态时，通过对排出废气中各种气体成本的含量检测，判断出汽油机各个系统中发生的故障类型。进行汽油机尾气分析的主要目的就是对汽油机的综合燃烧情况进行评价，并且根据评价的结果制定有效的故障排除方案，进而达到延长汽油机使用寿命的效果。
2.2　尾气分析在汽油机尾气排气不达标故障诊断中的应用
随着我国科学技术水平与计算机水平的日益进步，相关的检测技术也开始得到了快
速的提升，例如汽车故障诊断仪与红外线测
温仪等先进的设备在检测过程中得到了较为
普及的应用，但是目前对尾气分析在汽油机
尾气排气不达标故障诊断中应用的相关文献
较少，尾气分析技术仅仅被环保部门在进行
环保检查时进行应用。实际上，尾气分析技
术是对排放污染物进行治理效果检验的唯一
有效途径，更是对汽油机真实工作状况与工
作性能判断的重要标准。
3　汽油机尾气的成分及影响因素
3.1　汽油机尾气的主要成分
汽油机尾气的主要成分有六种，分别是
CO（一氧化碳）、HC（碳化氢）、NO
x
（氧
化氮）、CO
2
（二氧化碳）、H
2
O（水）、O
2
（氧
气），其中，一氧化碳、碳化氢与氧化氮这
三种物质将会对环境造成巨大的危害，甚至
还会影响到人类的生命健康，因此我们将其
称为尾气排气污染物。
3.2　汽油机尾气污染物的生成
一氧化碳的生成主要原因就是燃烧反应
不完全，碳化氢的生成是因为未完全燃烧与
未燃烧，氧化氮的生成是因为汽油机在进行
大负荷的运转时，与高温富氧发生反应。
3.3　汽油机尾气的影响因素
3.3.1　空燃比
技术参数说明
A.  AF FB CMD
C. AF FB（ST FUEL TRIM）
1.16
1.12
1.08
1.04
1.00
0.96
0.92
0.88
空燃比反馈（短期燃油调整）
短期性燃油调整
空燃比比指令稀
上图显示PCM利用空燃比反馈（短期燃油调整）校正变得过稀的空燃
比。实际空燃比（以绿显示）已达到约16.8，比14.79的指令空燃比
（以蓝显示）稀很多。对此，PCM通过将空燃比反馈值（以红显
示）从1.03增加到1.06来增加喷油器持续时间。增加的燃油量将导致空燃
比回落到14.79的指令空燃比。
（计数）
空燃比反馈是对燃油输送的短期性校正。基数为1.00。数值高于1.00时指
示喷油器持续时间在增加，数值低于1.00时指示喷油器持续时间在缩短。
17.0
16.4
15.8
15.2
14.7
14.1
13.5
12.9
B.  AIR FUEL RATIO
空燃比对汽油机尾气成分的影响是较为明
显的，对排出尾气的成分进行分析可以发现，
Trouble Diagnosis and Elimination of Gasoline Engine Exhaust Substandard Exhaust
Zhou Xianghua
Abstract： G asoline engine is an extremely complex system that involves many aspects of professional technology. The most common equipment that uses gasoline engine is a car. When using a car, the condition of the car will be aff ected by many factors. The increase in mileage will cause the reliability, power and safety of automobiles to decline rapidly. In turn, gasoline engine exhaust emissions will not meet the standards frequently, and environmental pollution will increase. At the same time, it will directly aff ect the safety of automobile operation. The service life of gasoline engines is reduced and the service life of automobiles is reduced. Therefore, it is necessary to study the rules of gasoline engine exhaust and understand the composition of the exhaust to eliminate the failure of gasoline engine exhaust that does not meet the standard. This article discusses the diagnosis and elimination of the failure of gasoline engine exhaust gas that does not meet the standard.
Key words：gasoline engine, exhaust gas, fault diagnosis
AUTO TIME 145
146
AUTO TIME
AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场
空燃比的增加往往伴随着一氧化碳含量值的下降，同时碳化氢的含量值两头高于中间，而二氧化碳的含量值中间高于两头。实践研究表明，如果空燃比的值小于14.7时，空气含量处于不足的状态，因此空气量难以引起充分燃烧，进而导致一氧化碳含量与碳化氢含量值迅速增加。也就是说，当空燃比的值越接近14.7时，燃烧反应就会越完全，相应的一氧化碳含量与碳化氢含量值降低，氧气含量接近零，产生的二氧化碳含量更高。当空燃比值超过16.2时，燃料的成分不足以满足完全燃烧的需求，此时采用的传统燃烧方式并不能保证汽油机的正常着火，产生失火现象，导致未被燃烧的碳化氢大量排出。在理论最优空燃比的附近，一氧化碳曲线上会存在一个明显的拐点，如果混合可燃气浓度过高，将无法实现燃油的充分燃烧，进而生成数量巨大的一氧化碳生成物。如果氧气的含量充足，此时燃油可以得到较为充分的燃烧，导致一氧化碳的生成量降低，相对稳定性更强。具体的空燃比技术参数与指令如图所示：
上图显示PCM 利用空燃比反馈（短期燃油调整）校正变得过浓的空燃比。实际空燃比（以绿显示）已达到约13.8，比14.79的指令空燃比（以蓝显示）浓很多。对此，PCM 通过将空燃比反馈值（以红显示）从1.06减小到1.03来减少喷油器持续时间。减少的燃油量将导致空燃比升回至14.79的指令空燃比。
A.  AF FB CMD C. AF FB（ST FUEL TRIM）
1.161.121.081.041.000.960.920.88
空燃比比指令浓
17.016.415.815.214.714.113.512.9
B.  AIR FUEL RATIO
3.3.2　点火正时
点火正时对尾气成分的影响也是不可忽略的，无论点火提前还是过分推迟点火都会对汽油机尾气的成分含量产生影响。其中，提前点火并不会对一氧化碳的含量产生明显的影响，但是却会对碳化氢与氧化氮产生巨大的影响，而过分推迟点火会导致一氧化碳没有时间进行完全氧化，进而一氧化碳排放量显著增加，但是这并不代表不可以推迟点火，因为适当的推迟点火反而可以起到减少一氧化碳排放量的效果。实际上，如果推迟了点火时间，为了保持汽油机的输出功率不发生变化，需要将节气门大开，此时我们可以发现一氧化碳排放量显著增加。随着不断推迟点火提前角，碳化氢的含量会逐渐降低，出现这种情况的主要原因就是排气的温度升高，使一氧化碳与碳化氢的氧化过程得到促进。点火提前角的变化不会对一氧化碳的生成量产生影响，但是随着增大点火提前角，碳化氢生成物与氧化氮生成物含量会增大，出现这种情况的主要原因与燃烧速度，所
受压力，环境温度有着直接的关系，当点火提前角的数值增加到一个临界值时，因为发生燃烧反应的时
间过短，所以生成的碳化氢含量与氧化氮含量会得到一定程度的下降。虽然适当的延迟点火会对汽油机尾气排气的成分产生正面的作用，但是，正确的调整点火正时仍然是有着重要意义的，过于延迟点火提前角将会导致汽油机的动力下降，增大油耗。
4　汽油机尾气排气不达标的故障诊断与排除
4.1　碳化氢浓度过大
1.故障诊断：汽油机内的燃油没有得到充分燃烧。
2.故障排除：首先应当对汽油机的点火系统进行详细的检查，包括检查点火系统是否存在缺火现象、点火燃料是否充足、点火时间是否精准、气缸密封是否符合标准、电控系统传感器是否存在故障等等，通过对相关环节的逐一检查，排除造成汽油机尾气中碳化氢浓度过大的因素。
4.2　一氧化碳浓度过高
1.故障诊断：汽油机中的混合气体浓度过高。
2.故障排除：应当检查汽油机喷油嘴是否存在漏油情况，检查汽油机的燃油压力、是否堵塞了空气滤清、点火提前角是否过大以及是否出现了水温传感器的故障问题等等。如果排出的尾气中一氧化碳的浓
度过低，就可以表明尾气中的混合气体过稀，此时需要检查燃油压力是否能够满足汽油机运行需求，并判断是否出现喷油嘴堵塞的问题。
4.3　氧化氮浓度过高
1.故障诊断：汽油机的运行过程中与高温富氧发生反应。
2.故障排除：需要检查汽油机的点火提前角是否合理、点火控制系统是否发生故障、传感器是否出现异常、气缸压力是否超高、发动机温度是否过高以及进气温度是否合理等等，进而到具有针对性的故障排除方法。
4.4　氧气浓度过低
1.故障诊断：如果氧气浓度过低伴随着一氧化碳浓度的降低，说明尾气中的混合气浓度过高。
2.故障排除：检查喷油器是否发生泄露故障、燃油压力是否存在过高现象、燃油蒸发系统是否发生故障以及传感器是否正常运行等等，以此为依据判断具体的故障点。
4.5　氧气浓度过高
1.故障诊断：如果氧气浓度过高伴随着一氧化碳浓度的降低，说明尾气中的混合气浓度过低。
2.故障排除：检查是否出现真空泄漏情况、是否出现燃油压力过低问题、喷油器是否存在堵塞现象，以及控制系统与排气系统是否故障等等，通过故障的判定达到排除故障的目的。
4.6　汽油机尾气排气不达标的常用检查步骤一般情况下，我们可以将汽油机尾气排气不达标的常用检查方法概括为以下六个步骤：首先是用先进的五气体废气分析仪对汽油机尾气排放的物质含量进行检测，对汽油机尾气排气不达标的故障原因进行初步的判断，例如确定是不是混合气浓度过高、过稀以及气缸缺火等等。第二步是进行汽油机故障码的读取，检查汽油机运行过程中是否存在与尾气排气超标有关的故障码，如果发现了故障码，则需要按照故障码的提示进行下一步操作。第三步，利用专用的诊断仪对动态的数据流进行读取，进而更进一步的对汽油机的故障原因进行分析。第四步，对氧传感器进行观察，评定好坏，结合信号的波形，分析对比尾气排放含量结果，对故障原因进行分析。第五步是对各个执行器的性能进行动作试验，保证执行器能够高质量的完成相应工作。最后一步是分析汽油机的机械部分，例如分析气缸密封性等等。
5　结束语
总而言之，汽油机尾气排气不达标是汽油机常见的故障问题之一，但是导致尾气排气不达标的故障因素有很多，为了更好的排除故障，必须要对故障因素进行分析，按照规范且全面的检查步骤对各个构件进行检查，分析尾气不达标的具体诱因，排除故障，降低尾气排气不达标对汽油机的损伤与环境的危害，增加汽油机的使用寿命，保证汽油机的使用安全性。
参考文献：
[1]时同琴.尾气分析在发动机故障诊断中的应用[J].科技资讯，2013（28）：58+60.[2]谢锐波.尾气分析在电喷汽油发动机故障诊断中的应用[J].韶关学院学报，2011，32（08）：42-45.
[3]曹红兵：《尾气分析在汽车发动机诊断中的应用》，汽车维修和保养，2006年（10）.[4]唐青云、李金嗣：《汽车尾气分析仪原理及发展现状》，汽车维修与保养，2002（08）.[5]董恩国、李双义、张蕾：《基于尾气分析的发动机故障诊断专家系统》，天津，2005（08）.
作者简介
周向华： （1974.10—），壮族，南宁市邕宁人，
研究生学历，工程师。研究方向：汽车工程。