尾气分析在电控汽车故障检测诊断中的应用.ppt

尾气分析在汽车故障检测诊断中的应用,东方天威汽车维修工程师俱乐部专家委员会副主任委员李东江,一、环境当今世界严重的社会问题,1、自然环境是人类赖以生存的基本条件阳光、水、空气、土壤、气温、生物合理的存在。2、大气污染是一个十分严重的问题在工业性污染中汽车的废气占70%是一个十分重要的方面。,汽车的保有量在不断增加尾气污染已是十分严重的社会问题,二、尾气排放污染的产生1、正常在一个大气压下的空气是多种气体的混合物氧气占20.95%氮气占78.09%（惰性气体）稀有气体占0.93%（氖、氩、氦、氙、氪等）二氧化碳占0.020.04%水蒸气占4%以下,2、发动机的燃烧理论完全燃烧公式=HC+O2热H2O+CO2,实际在一台不加排气催化器的汽油发动机在欧洲的规范试验（ECE）尾气排放是来自空气的不参与燃烧的氮占体积分数的70.3%完全燃烧的产物H2O占8.2%和18.1%CO2污染物占1%（CO、HC、NOX）,3、尾气污染物CO、HC、NOX、的生成机理,尾气排放,1、一氧化碳CO燃烧时氧气相对不足，燃料中的碳不能完全燃烧产生或由于混合气不均匀燃烧产生。它是一种窒息性有毒气体,2、碳化氢HC主要是未燃烧和未完全燃烧而产生它是一种致癌物质。燃烧室内的壁面、缝隙（藏留）效应，润滑油膜与积碳的吸收和解吸作用。,3、氮氧化物NOX在高温富氧中产生（2000）会造成中枢神经障碍使血液输氧功能下降对心、肝、肾影响植物枯黄人畜死亡橡胶开裂老化。NOX和HC在强阳光照射下会生成浅兰色的光化学烟雾，引起气喘。50PPm30分钟就会使人死亡。,4、碳烟微粒HC中的碳经过高温裂解，大量脱氢的过程中形成的基本晶粒。危害人的呼吸道还会致癌。,影响尾气污染的主要因素,1、空燃比理论值A/F=14.7:1过量空气系数实际燃烧空燃比理论燃烧空燃比1时为混合气过浓1时为混合气过稀0.880.9为功率混合气(大负荷)1.051.15为经济混合气(小负荷),=1（为标准混合气）,2、空燃比对尾气污染最大混合气浓时COHCNOX混合气稀时COHCNOX,3、负荷百分比表示节气门开度100%或90a.怠速(燃烧不完全)1COHCNOXc.大负荷为功率混合气（燃烧时的压力大温度高）1COHCNOX5、水温机体温度低汽油挥发差，混合气形成差，大部分燃油在进气口和燃烧室壁面，只有10%的混合气进入气缸。混合气稀。COHCNOX此时只有增加供油量才能迅速起动、暖机达到平衡。,6、进气温度A、进气温度低空气密度大，氧富有混合气易过稀，燃烧不完全。COHCNOX可适当增加供油量来平衡B、进气温度高空气密度小含氧量少，混合气易过浓。COHCNOX可适当减少供油量来平衡,空燃比与氧的关系,混合气浓时氧O2混合气稀时氧O2,点火正时对排放的影响,点火正时过迟增加排气温度促进了CO和HC的氧化。使排出的HC减少。点火过早气缸的温度、压力增大易形成爆震断火，使排放的HC增加。但点火提前角对CO的排放没有太大的影响,当某一缸线或火花塞点火不佳时，会造成尾气中HCCOO2CO2与混合气偏稀的现象相似，但混合气偏稀的现象是飘移的。点火产生的是有节奏的规律性变化。,中华人民共和国汽车排放污染物限值标准,现代发动机减少尾气排放污染的措施,利用微机技术控制发动机的燃烧提高充气系数二次空气喷射EGR阀的使用活性碳罐和PCV阀的使用三元催化的使用IGF信号的控制自诊断系统的保护,利用尾气分析仪检测发动机的排放污染物是确定发动机的健康的重要手段也是排除现代发动机机、电、油等疑难杂症的重要方法之一,尾气分析仪的使用方法,1、双怠速法2、加速模拟工况法ASM尾气分析仪对车辆耗油、无力故障的确认。用尾气分析仪确定发动机的健康状态后，对使用客户提出的该车无动力油耗高，可以准确地划分开是车辆底盘、车身因素所引起的而不是发动机本身。,底盘与车身对车辆耗油、无力的影响百公里/升耗油1、离合器打滑-约28-29%2、轮毂轴承过紧（左右）-约17%3、车轮制动拖滞（左右）-约8-9%4、手制动拖滞（左右）-约21%5、全部车轮胎压低于规定值100KPa-约10-12%6、两前轮胎压低于规定值100KPa-约6-7%7、轮胎花纹磨损扒地力不足-约10-12%8、减速器、轴承、前束调整不规范-约6-7%9、空气阻力-约6%,尾气分析仪对车辆故障诊断运用拓展,1、燃料品质的影响2、燃油系统的影响3、配气正时相位的影响4、排气系统阻塞的影响5、点火系的影响6、喷油嘴的影响7、气缸垫漏气、耗水的影响8、PCV阀的影响9、EGR阀的影响10、燃油调节器的影响11、燃油系统泄漏的影响,1、燃料品质的影响,燃油胶质挥发性差、点燃性差、易爆燃的现象。发动机无力、耗油、严重时冷车、热车难起动尾气HCCOO2CO2,2、燃油系统的影响,燃油泵气和油系统压力正常，燃油压力表快速波动，气阻。混合气稀并且会造成某一缸不工作。HCCOO2CO2,3、配气正时相位的影响,正时向前错齿怠速较好稳定排放达标BG18285中高速时发动机耗油无力HC偏高CO无穷大O2很小CO2偏低,4、排气系统阻塞的影响,排气管堵塞发动机无力耗油，瞬时急加速正常进气管处HC增高排气背压大（标准25KPa）,5、点火系的影响,火花塞、缸线超过经济使用寿命发动机耗油动力下降不明显。HC偏高CO偏高CO2较正常O2很少,6、喷油嘴的影响,喷油嘴堵塞（混合气稀）车辆加速、大负荷发冲喷油嘴滴油（混合气浓）低速排放超标，大负荷动力良好。,7、气缸垫漏气、耗水的影响,早期不易发现，发动机过热、耗水。水箱中有少量的HC尤其是V型发动机难发现是那一个缸和那一个缸盖垫子漏气。,8、PCV阀的影响,加机油口处有气压，另外小负荷时混合气显稀拆下PCV阀管CO减少1%以上O2上升堵住PCV阀CO恢复正常,9、EGR阀的影响,发动机无力HC飘移变化CO飘移变化O2很少CO2偏低变化,10、燃油调节器的影响,混合气浓排放中物质CO偏高HC偏高O2很少CO2较正常夹住辅助真空压力调节管排放正常。,11、燃油系统泄漏的影响,燃油箱、盖、活性碳罐漏气HC,尾气分析的项目和基本规则,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,尾气分析是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其目的是对发动机的燃烧状况进行综合评价,尾气分析主要分析内容有混合气空燃比点火正时及催化转化器转化效率等尾气分析主要分析的参数一氧化碳（CO）碳氢化合物（HC）二氧化碳（CO2）氧（02）空燃比（A/F）或相对空燃比,尾气分析项目,废气分析的基本规则,碳氢化合物(HC)和氧(02)的读数高是由点火系统不良和过稀的混合气失火而引起一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)高，二氧化碳(C02)、氧(02)低表明发动机工作混合气很浓,如果燃烧室中没有足够的空气(氧气)保证正常燃烧通常情况下，C02的读数和CO、02的读数相反燃烧越完全，C02的读数就越高，其最大值在13.5%14.8%之间，此时CO的读数应该是或接近0%,O2的读数是最有用的诊断数据之一O2的读数和其他3个读数一起，能帮助找出诊断问题的难点通常，装有催化转换器的汽车的02的读数应该是1.0%2.0%，说明发动机燃烧很好，只有少量末燃烧的O2通过气缸,如果02的读数小于1.0%则说明混合气太浓，不利于很好的燃烧如果02的读数超过2%则说明混合气太稀燃油滤清器堵塞、燃油压力低、喷油器阻塞、真空系统漏气、废气再循环(EGR)阀泄漏等都可能导致混合气过稀失火,利用功率平衡试验(根据制造厂的使用说明)和四气体排气分析仪的读数，可以指出每个缸的工作状况。,如果每个缸CO和CO2的读数都下降，HC和O2的读数都上升，且上升和下降的量都一样则证明每个缸都工作正常如果只有一个缸的变化很小，而其他缸都一样则表明这个缸点火或(和)燃烧不正常,尾气测试值与系统故障的判断分析,隆重推出：,李东江讲课实录光盘电控汽车检测诊断技术全套11张VCD光盘,500元/套另：50种汽车维修资料电脑光盘，每张100元。全套50张共2400元,李东江地址：210007南京市大光路117号香格里拉花园3幢402室E-mail:ldjautoldjauto126ldjauto联系电话：013809031422,尾气分析仪在故障检测诊断中的应用,汽车尾气分析仪有两气、四气和五气等多种类型两气尾气分析仪两气尾气分析仪是用来测量汽车尾气排放中CO和HC的。,但是如果一辆车的排气管或尾气分析仪的测量管路有泄漏那么所检测的就是被外部空气稀释的尾气，CO和HC的测量值将降低，自然就不能反映尾气的真实浓度。,目前国内所用的两气尾气分析仪绝大多数都不具有检查自身泄漏的功能因此即使用两气尾气分析仪测得的车辆尾气排放结果达标，空气中的有害物质仍不一定能得到控制,四气尾气分析仪,随着装有三效催化转化器和电子控制系统的汽车的增多，汽车的排放标准也更加严格因此需要更精确地测量排气和诊断排放超标的原因。,四气尾气分析仪不仅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四气尾气分析仪除了测量CO和HC外，还能测最CO2和02、发动机油温、转速以及计算过量空气系数和空燃比A/F等,所以四气尾气分析仪不仅可作为环保检测仪器使用，还可以作为发动机故障检测的辅助诊断工具。这无疑将大大地提高汽车故障检测诊断的准确性，简化维修工序，加快检修速度,通过对汽车排气中的HC、CO、CO2和O2成因的深入了解可以帮助人们熟练使用四气尾气分析仪上述四种气体的成因如下：,CO2：,当混合气充分燃烧时，CO2的浓度将达到峰值。不管是否装有三效催化转化器，峰值均为13.8%15%在点火失灵或发动机故障被排除之后，通过C02的读数，便可以检测出混合气燃烧的好坏，当混合气变浓或变稀时，CO2值均会降低,尾气中CO2的浓度可反映出燃烧的效率。,O2,燃烧正常排气中应含有1%2%的O2O2的读数小于l%说明混合气太浓O2的读数大于2%表示混合气太稀造成这种现象的原因很多，燃油滤芯太脏、燃油油压低、喷油器堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等，都可能导致混合气过稀,O2是反映空燃比的最好指标,如果混合气浓，02的读数就低，CO的读数就高反之混合气稀，02的读数就高，CO的读数就低若混合气偏向失火点，02的读数就会上升得很快，同时，CO值低，HC值高而且不稳定,HC,HC主要由燃烧室壁面的激冷而形成。,HC的读数高则说明燃油没有充分燃烧,导致HC读数过高的因素：,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不正时点火间歇性不跳火温度传感器不良喷油器漏油或堵塞油压过高或过低等,CO,混合气过浓将产生大量的CO，混合气过稀引起失火将生成过多HC高CO表示燃油系统有故障，如混合气不洁净、活塞环胶结阻塞、燃油供应太多、空气太少、点火太早等如果电喷发动机的CO过高，很可能是喷油器漏油、油压过高或电控系统产生了故障,CO是因燃烧引起的,为0.971.04，可以看成是理想的匹配大于该值，说明空燃比过大,混合气过稀小于该值，则为空燃比过小，混合气过浓理想的空燃比为14.7。,过量空气系数可以直观地告诉我们空燃比的情况,四气尾气分析仪还可提供发动机转速(RPM)和发动机温度(TEMP)作为故障诊断时的参考数据。,五气尾气分析仪,当CO和HC降低时可能会引起尾气中氮氧化物（NOx）浓度的升高为了监测Nox就得有五分气尾气分析仪,在四气尾气分析仪的基础上升级到五分气尾气分析仪比较容易四气尾气分析仪中的02传感器和五气尾气分析仪中的NOx传感器都是单纯的电化学传感器因此只要在四气尾气分析仪中加上一个NOx传感器就可以方便地将四气尾气分析仪升级为五分气尾气分析仪而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,五气尾气分析仪,通过长期实践发现，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中发挥很大的作用,尾气分析在汽车故障检测诊断中的应用实例,故障现象：丰田佳美5S-FE轿车怠速不稳四气尾气分析仪检测结果：,1,检测结果分析,HC和02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；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。,故障检修,检测发现真空管无漏气、错插现象;PCV阀密封良好;机油尺插口良好起动发动机，用化油器清洗剂在进气管垫和EGR阀周围喷洒，检查EGR阀时，发现随着转速上升，怠速逐渐均匀。,取下EGR阀，发现针阀周围有少量积炭、EGR阀通道上有很多积炭,使针阀不能落入阀座，致使进气歧管的混合气被废气稀释，从而怠速不稳，发动机容易熄火经对EGR阀进行彻底清洗，并换上新垫，起动发动机，一切恢复正常,故障排除后的尾气检测结果,所有数据都在标准之内，故障排除。从这个故障检测诊断实例可以看出，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,故障现象,奥迪A6轿车V62.8L电控发动机怠速时有轻微抖动，加速迟缓,2,故障检测,用VAG1552微机故障检测仪检查，无故障代码输出。用VAG1552微机故障检测仪进行数据流检测，发动机控制模块运行参数正常。点火波形基本正常，但稍有不稳,尾气测量结果CO约0.3%0.5%HC为200l0-650010-6，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10010-6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，但末彻底消除；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12510-6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12510-625010-6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-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。,92款奔驰S320轿车发动机怠速不稳、抖动严重,3,故障现象,故障检测,该车采用LH-SFI电控燃油喷射系统系统，调取故障代码，为正常代码；用FLUKE-98测试点火二次波形，结果正常；用FLUKE-98对各缸气缸压力进行测试，均在标准之内，进气及真空系统不漏气。,用四气尾气分析仪检测尾气，经测试发现怠速时数据很不稳定，第一组数据如下,四种气体的检测数值全都较高，再次测试一组数据如下,检测结果分析,将上述检测结果进行对比分析发现HC和CO总是同时升高或降低，CO2时高时低，燃烧效率很不稳定，剧烈变化，O2不能充分参与反应，数值一直较高，从而可以判定为混合气的形成与燃烧环境十分恶劣推测是喷油器堵塞、导致喷油器针阀与阀座配合不密，各缸喷油器在应该喷油时不喷油或少喷油，而在不需喷油时，却持续喷油，因而造成供油不正常，致使四气数据极不稳定,再用FLUKE-98做喷油脉冲宽度实验，怠速时为3.5ms，在正常范围内，拆下各缸喷油器检查发现，果然每个喷油器都有不同程度的堵塞，经过彻底清洗、装复试车，一切恢复正常。从上该故障的检修过程可以看出，尾气分析仪在燃油系统的检查中，可以使人们省去了一些检修环节。如油压的测试，汽油泵、油压调节器、燃油滤清装置的检测。换个角度来考虑，假如在应急修理中，在末做相关检查之前，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,奥迪100轿车V62.