尾气分析仪在汽车故障诊断中的应用

尾气分析仪在汽车故障诊断中的应用
摘要：尾气分析仪是现代汽车重要的检测仪器之一。

利用尾气分析仪对发动机
在不同工况下尾气中不同成分气体含量的检测和分析，作为一种辅助诊断设备，
进行故障诊断，本文介绍了利用尾气分析仪对发动机各系统进行故障诊断的方法。

关键词：尾气分析；故障诊断
一、前言
随着计算机技术、电子技术、汽车工业、控制技术、诊断技术的发展，当前维修工作中各种
现代汽车检测设备，起的作用越来越大。

但是，真正能够有效地应用这此仪器设备的厂家或
者修理人员却并不多。

尾气分析仪就是其中之一，闲置现象比较普遍。

发动机排放极其复杂，通过对尾气中的HC，CO，CO2和O2的含量分析，可以判断发动机各
工况的燃烧情况。

因此，尾气分析的结论对发动机故障的诊断有着很重要的参考价值。

实践证明，科学有效地使用尾气分析仪进行尾气分析，能够帮助你解决维修难题，此外维修
技术、分析思路也将得到提升与拓展。

二、尾气分析法
汽车尾气成分与发动机的工况有着密切联系，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。

更为重要的是，当发动机各系统出现故障时，尾气中某种成分必然偏
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，可判断发动机故障所在
的部位。

在多种排放成分中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。

尾气分析法就是通过对汽车尾气中的CO，HC，CO2和O2等排放成分作为主要分析
参数来对发动机故障进行诊断的一种方法。

（一）空燃比对尾气成分的影响
空燃比越接近理论空燃比14.7：1，燃烧越完全，HC，CO的值越低，而CO2的值越高。

而当
混合气空燃比超过16.2：1时（混合气变稀），由于燃料成分过少，用通常的燃烧方式已不
能正常着火，产生失火，使未燃HC大量排出。

混合气过浓时将产生大量的CO，HC。

（二）尾气成分异常的原因分析
HC的读数高，说明燃油没有充分燃烧。

气缸压力不足、混合气过浓或过稀、点火正时不准确、点火间歇性不跳火、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。

CO
的读数是零或接近零，则说明混合气充分燃烧。

CO的含量过高，表明燃油供给过多、空气供给过少，燃油供给系统和空气供给系统有故障。

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。

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。

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%，表示混合气太稀。

当CO、HC浓度高，CO2、O2浓度
低时，表明发动机混合气很浓。

当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。

（三）发动机状态及尾气排放情况
发动机正常，保持怠速，未经触媒处理尾气排放为：HC：75-250（ppm），CO：0.5-3.0（%），CO2：13.8-15（%），O2：1.0-2.0（%）。

发动机不同工况对排放的影响，如下表所示：
三、几种常见的尾气分析仪
汽车尾气分析仪有两气、四气和五气等多种类型。

（一）两气尾气分析仪
两气尾气分析仪是用来测汽车尾气排放中CO和HC的体积分数的。

目前国内所用的两气尾气
分析仪大多都不具有自检泄漏的功能，因此采集数据的真实性很难保证。

（二）四气尾气分析仪
四气尾气分析仪具备两气尾气分析仪的所有功能，而且还能进行故障诊断和分析，它除了能
测CO和HC外，还能测录CO2和O2，发动机油温、转速等，以及计算过量空气系数和空燃比。

所以四气尾气分析仪不仅可作为环保检测仪器使用，还可作为诊断工具。

（三）五气尾气分析仪
当CO和HC降低时，可能会引起尾气中的NOx浓度升高，而且NOx常常是在高温大负荷的
情况下产生的，五气尾气分析仪就能监测NOx的浓度。

四、实例分析1
故障现象：丰田佳美5S-FE轿车怠速不稳，发动机容易熄火。

四气尾气分析仪检测结果：
HC：258CO： 0.45CO2：14.7O2：2.55RPM：810TEMP：82计算过量空气系数：1.12
结果分析：
HC和O2都较高，这是空燃比失衡的一个重要特征。

CO值较低，而CO2在峰值，这说明可燃混合气已充分燃烧，点火系统应该不会有什么问题，计算过量空气系数较高。

综合分析表明，该车发动机工作时的混合气偏稀。

因此，应从进气系统和供油系统着手故障
检查。

故障诊断与排除：
检查真空管及连接情况现象，PCV系统及碳罐系统，无异常。

启动发动机，用化油器清洗剂在进气管垫和EGR阀周围喷洒，发现随着转速上升，怠速逐渐
均匀。

取下EGR阀，发现针阀周围有积炭，使针阀闭合不严，致使进气歧管的混合气被废气
稀释，从而怠速不稳，发动机容易熄火。

更换EGR阀并换上新垫，启动发动机，一切恢复正常，进行尾气检测结果如下：
HC：52
CO： 0.24CO2：14.8O2：1.43RPM：880TEMP：83计算过量空气系数：1.01
综合分析表明，各参数处于正常状态，故障排除。

实例分析2
故障现象：奥迪A6轿车V6 2.8L电控发动机怠速时有轻微抖动，加速迟缓。

四气尾气分析仪检测结果：
CO约0.3%~0.5%HC为200×l0-6~500×10-6，且在此范围内波动。

检测结果分析：
CO值正常，HC值虽然符合排放污染物的限制标准，但该车装有氧传感器和催化转化器，其CO值应低于0.5%,HC应低于100×10-6。

而检测结果表明该车HC值却高于此标准且有波动，
从出厂标准考虑为不正常。

因此应考虑发动机可能有失火现象,应进一步检查点火系统是否有轻微断路或短路，特别是短
路故障。

故障检修：
经检查发现：
有一个缸的高压线有轻微短路(漏电)现象，为此更换高压线。

因火花塞间隙偏大且已使用2
万km，也同时更换。

清洗喷油器，观察各缸喷油器的雾化状态和流量的均匀性。

复检发现
发动机抖动稍有改善，但未彻底消除；尾气检查HC值下降不大，并仍有波动分析认为：故
障仍可能是失火原因所致。

为了进一步诊断故障，分别在左右两侧排气歧管氧传感器旁边的尾气检测口(该口通常是用一
个螺栓密封的)进行尾气检测。

结果发现：
左侧气缸排出尾气的CO值在0.5%左右，HC值在125×10-6左右(因在催化器前测量，其值会
比在排气尾管测量值稍高)，且波动极小。

而右侧气缸排出尾气的CO值也在0.5%左右，但
HC值却在125×10-6~250×10-6且时有波动。

因此问题应在右侧气缸中。

为此又检查了右侧气缸的高压线和火花塞，发现2缸的火花塞3个电极中有一个间隙过小。

经调整后，重新安装，故障完全消除，尾气检测值也符合出厂标准。

特别提醒：
今后随着排放法规的日益严格，安装催化转化器的车型会越来越多，故在进行尾气测量时，
应尽可能在催化转化器前方测量，这样更可能真实反映发动机的排放情况。

同时还应将催化转化器前和后的测量结果加以比较，以便判断催化转化器的转化效率是否正常。

对装有OBD-Ⅱ系统的车型，可从读取的故障代码和数据参数中分析其催化转化器的转化效率。

五、总结
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，尾气分析仪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，那么尾气分析仪一定会在汽车故障检测诊断，发挥更大的作用。

参考文献；
〔1〕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月. 〔2〕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年 08期 . 〔3〕杨丰力，郑殿旺：汽车故障诊断设备在维修中的应用研究，工业技术经济，1997年02期.
〔4〕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年8月.。