尾气分析在发动机故障诊断中的应用道

1、合肥工业大学高等职业技术学院 毕业论文题 目：尾气分析在发动机故障诊断中的应用专 业：数控技术学生姓名：学 号:30086234起讫日期： 年 月 日 月 日指 导 教 师：班 主 任： l 目 录摘 要3第一章 发动机相关介绍4 1.1 现代汽车发动机的概述及发展4 1.2 发动机相关术语5 1.3 现代发动机结构6 1.4 发动机简单工作原理7第二章 尾气介绍9 2.1 尾气分析的基本概念9 2.2 尾气分析在发动机故障诊断中应用的背景9第三章 尾气分析概述10 3.1 尾气的主要成分及尾气分数10 3.2 汽车尾气排放物的影响因素 10 3.2.1 空燃比对尾气成分的影响10 3.2.2

2、 点火正时对尾气成分的影响11 3.2.3 发动机负荷对尾气成分的影响11第四章 尾气与发动机故障之间的关系12 4.1 发动机不同工况下发动机尾气排放浓度值12 4.2 发动机各部分技术状况与尾气成分间的关系12 4.3 尾气分析的基本结论13第五章 尾气分析在发动机故障诊断中应用的实例分析15 5.1 实例 1 15 5.2 实例 215 5.3 实例 316 5.4 实例 416 结束语17 谢词18 参考文献19 l论文题目： 尾气分析在发动机故障诊断中的应用 摘要：随着汽车的普及，它开始走进了我们的生活，汽车现在的发展十分迅速而发动机作为汽车的主要动力源，是每辆汽车必不可少的零部件。

3、而由于国家生产技术和设备的影响，使汽车发动机的制造、生产技术赶不上欧美国家。致使汽车尾气污染成文现在大气污染的重要污染源之一。众所周知发动机在理想状态下尾气中只含有 CO2 和水蒸气，但在汽车发动机出现故障时其尾气中含有大量有害物质。反过来说，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

4、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。关键词： 发动机 尾气 分析 故障 诊断 Abstract: With the popularity of the car it began to enter our lives cars nowhave developed rapidly while the engine of a vehicles main power source

5、 isindispensable parts per vehicle. And because national production technology andequipment making the car engine manufacturing production technology keep up withEurope and the United States. Written result of automobile exhaust air pollution isnow one of the important sources of pollution. Ideally

6、we all know the engine exhaustcontains only CO2 and water vapor but in the car engine failure in the exhaust gascontains large amounts of harmful substances. ConverselyThe exhaust ingredient andthe engine operating mode has the close relation therefore through the automobileexhaust examination may t

7、he preliminary analysis engine working condition theperformance quality.More more importantly when the engine various systems appear lthe breakdown in the exhaust some ingredient deviates inevitably the normal valuethrough examines under the engine different operating mode in the exhaust thedifferen

8、t gaseous component content may judge the spot which the engine failure isat.HC has not burnt the fuel the inflammablemixture incomplete combustion or thedecomposition hydrocarbon and the few oxidizing reaction intermediary product inmany kinds of emissions ingredient.CO mainly comes from in the sit

9、uation which theair is insufficient the inflammablemixture incomplete combustion is in the gasolineengine exhaust the harmful ingredient density biggest material.CO2 is theinflammablemixture burning product it can reflect burning the efficiency.The exhaustanalytic method is through to automobile emi

10、ssions ingredients and so on in exhaustCO HC CO2 and O2 took the main analysis parameter comes to the engine failure tocarry on the diagnosis one method.Key word: Engine exhaust analysis Breakdown diagnosis 第一章 发动机相关介绍1.1 现代汽车发动机的概述及发展 发动机是将某种能量转化为机械能的一种机器。 现代汽车用的发动机多为往复活塞式内燃机，简称活塞式内燃机。它是将燃料在气缸内燃烧，使

11、其热能直接转化成机械能的机器。发动机是汽车的动力来源，其质量的优劣，直接影响着汽车的性能、可靠程度和寿命。汽油机是汽车发动机的传统机型，由于其工作柔和、噪声低、运转平稳、升功率高、比质量轻，所以在轿车和轻型车是占优势。 由于电喷技术、涡轮增压等新技术的采用，在燃油经济性反面也有很大的改善。车用柴油机是载货车的主要动力，其最大优点是经济性好，它的运行耗油率比汽油机低 3040，所以，近年来的趋势是发展柴油汽车，甚至在轿车领域柴油机的渗透量也在逐年增加。内燃机的循环热效率高现代高性能车用循环机的热效率高达 40以上，车用汽油机的热效率，也可达到 33左右。功率覆盖面大，转速范围宽，应用广泛时车用发

12、动机的主要优点，而发动机排气对大气的污染，能源消耗日趋增高，又是内燃机工作者首先要解决的问题。 80 年代以来，发动机的电子控制技术已有很大的发展，其目标是保持发动机运行参数最佳值，以求得发动机动力、经济排放等性能指标的最佳化，并监视 l运行工况。这是电子控制喷射技术的主要目标。汽车电子喷射发动机理论是以提高发动机性能作为主要研究目标，深入到工作过程的各个阶段，分析影响性能指标的因素，研究提高性能指标的具体措施及努力方向 。 为了使汽车发动机最佳化运行，制造厂要设计、制造出高质量的产品，汽车的使用者还必须正确使用、经常维护。发动机使汽车的主要动力来源，对于发动机的维护，有着十分重要的作用。发动

13、机的维护，只就影响着汽车动力、性经济性等等各个方面的性能指标。对于电子喷射发动机来说，日常维护和检修，更是起着决定性的作用。 下面来介绍一下现代发动机使用电控汽油喷射技术的优点: 1进气系统无喉管和预热的影响；无流动损失和掉头换向、抢气的影响；无雾化不良和分配不均的影响。 （2）因而充气效率好、燃烧条件好、热效率高。 （3）利用电脑 ECU 计量控制，均匀点喷，随机修正，能使空燃比（A/F）控制在 14.7 最佳区域内。 、 、 获得了更佳的“动力性”“经济性”“净化性”。1.2 发动机相关术语 1、上止点：活塞顶离曲轴中心最大距离时的位置称为上止点。 2、下止点：活塞顶离曲轴中心最小距离时的

14、位置称为下止点。 3、活塞行程：活塞运行在上下两个止点间的距离称为活塞行程。它等于曲轴旋转半径长度的两倍。 4、气缸工作容积气缸排量：活塞在上下止点间运动所扫过的容积称为气缸工作容积。 5、燃烧室容积：活塞在上止点时，活塞顶部上方整个空间的容积称为燃烧室容积。 6、气缸总容积：活塞在下止点时，活塞顶部上方整个空间的容积称为气缸总容积。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和。 7、压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。它表示活塞由下止点运动到上止时，气缸内气体被压缩的程度。 8、发动机排量总排量：多缸发动机各缸气缸工作容积的总和称为发动机排量。它等于气缸排量与缸数的乘积。 9、工作循环：燃

15、料的热能转换为机械能需经进气、压缩、作功、排气等一系列连续过程，每完成一次称为一个工作循环。 l 10、四冲程发动机：是指活塞往复四个行程，曲轴旋转两周，完成一个工作循环的发动机。 11、二冲程发动机：是指活塞往复二个行程，曲轴旋转一周，完成一个工作循环的发动机。1.3 现代发动机结构 发动机是将某一种型式的能量转换为机械能的机器，其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以其基本结构也就大同小异。 汽油机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑

16、、冷却、点火、起动五大系统组成。柴油机通常由两大机构和四大系统组成（无点火系）。 1.机体组 气缸盖和汽缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分，是承受高温、高压的机件。机体作为发动机各机构、各系统的装配基体，其本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、燃料供给系、冷却系和润滑系的组成部分。在进行结构分析时，常把机 l体列为曲柄连杆机构。 有的发动机将气缸体分铸成上下两部分， 上部称为气缸体，下部称为曲轴箱。 2曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。这是发动机产生动力，并将活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。 3配气机构 配气机构是由进气门、排气门、气门

17、弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等组成。其作用是将新鲜气体及时充入气缸，并将燃烧产生的废气及时排出气缸。 4燃料供给系 由于使用的燃料不同，可分为汽油机燃料供给系和柴油机燃料供给系。 汽油燃料供给系又分化油器式和燃油直接喷射式两种， 通常所用的化油器式燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气歧管和排气消声器等组成， 其作用是向气缸内供给已配好的可燃混合气， 并控制进入气缸内可燃混合气数量，以调节发动机输出的功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。 柴油机燃料供给系由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、进排气管和排气消声器等组成， 其作用是向气缸内供给纯空气并在规定时刻向缸

18、内喷入定量柴油，以调节发动机输出功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。 5冷却系 机动车一般采用水冷却式。水冷式由水泵、散热器、风扇、节温器和水套（在机体内） 等组成，其作用是利用冷却水的循环将高温零件的热量通过散热器散发到大气中，从而维持发动机电动正常工作温度。 6润滑系 润滑系由机油泵、滤清器、油道、油底壳等组成。其作用是将润滑油分送至各个相对运动零件的摩擦面，以减小摩擦力，减缓机件磨损，并清洗、冷却摩擦表面。 7点火系 汽油机点火系由电源（蓄电池和发电机）、点火线圈、分电器和火花塞等组成，其作用是按规定时刻及时点燃气缸内被压缩的可燃混合气。 8起动系 起动系由起动机和起动继电器等组成，

19、用以使静止的发动机起动并转入自行运转状态。1.4 发动机简单工作原理四冲程发动机的工作原理 l 四行程汽油机经过进气、压缩、作功和排气行程完成一个工作循环。 A 进气行程 活塞从上止点向下止点运动，排气门关闭，进气门打开。可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。 B 压缩行程 曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。 C 作功行程 作功行程，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点即点火提前角位置时， 火花塞产生电火花点燃可燃混合气， 可燃混合

20、气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高， 推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。 随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束。 D 排气行程 当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气?难沽冉凶杂膳牌钊酱锵轮沟阍傧蛏现沟阍硕保绦逊掀恐婆懦龅酱笃腥钊焦现沟愫螅牌殴乇眨牌谐探崾?曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。在每一个工作循环中，活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。 l 第二章 尾气介绍2.1 尾气

21、分析的基本概念 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。2.2 尾气分析在汽车发动机故障诊断中应用的背景 在汽车发展的早期，人们主要是通过有经验的维修人员发现汽车的故障并作 “闻有针对性的修理。即过去人们常讲的“望” 眼看、 ” “ 耳听、切 ”手摸方式。随着现代科学技术的进步，特别是随着计算机技术的进步，汽车检测技术也飞速发展。基于这几年对本地区汽车维修企业和维修人员的调查目前人们已能依靠各种先进的仪器设备，如汽车故障诊断仪、示波器、红外线测温仪等设备对汽车进行不解体检测，而且安全、迅速、准确。但

22、是将汽车尾气分析应用于汽车发动机故障诊断中上还是很少，尾气分析大都还是环保部门做检查环保，对修理厂修车用的不是很多。然而这种方法的运用是对车的动力、经济和排放整体的一个综合检测，对它的检测结果分析可知汽车总体性能和技术状况。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。 l 第三章 尾气分析概述3.1 尾气的主要成分及尾气分析参数 根据燃烧理论，进入汽车燃烧室的成分是空气和燃油，汽车发动机可燃混合气在燃烧过程中产生汽车排放尾气中含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物NOx、二氧化硫、铝、碳微粒和其他杂质粉尘等，这些物质对人类和整个生态环境危害极大，

23、另外含有 CO2、H20、O2 等气体。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。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。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 ，还有空燃比（A/F）或相对空率等，主要分析的参数有 CO、HC、CO2 和氧（O2） 。燃比（）3.2 汽车尾气排放物的影响因素 汽车尾气中 CO、HC 和 NOx 三种有害气体的

24、影响因素比较多，主要为可燃混合气的空燃比，点火提前角、发动机的负荷和转速以及发动机的内部结构等。3.2.1 空燃比对尾气成分的影响 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。 随着空燃比的增加，CO 的排放浓度逐渐下降，HC 的排放浓度两头高、中间低，CO2 的排放浓度中间高、两头低。当空燃比小于 14.7:1 l ，由于空气量不足引起不完全燃烧，CO、HC 的排放量增大。空时（混合气变浓）燃比越接近理论

25、空燃比 14.7:1，燃烧越完全，HC、CO 的值越低，O2 越接近于零， 。而当混合气空燃比超过 16.2:1而 CO2 的值越高（最大值在 13.514.8之间） ，由于燃料成分过少，用通常的燃烧方式已不能正常着火，产时（混合气变稀）生失火，使未燃 HC 大量排出。在理论空燃比附近，CO 曲线有一个拐点，当 A/F减少时，可燃混合气过浓，燃油无法充分燃烧，CO 生成物便急剧增加；当 A/F增大时，氧含量充足，燃油可以充分燃烧，使 CO 生成量减少，而且比较稳定。3.2.2 点火正时对尾气成分的影响 点火提前角对 CO 的排放没有太大影响，但对 HC 和 NOx 的影响较大，过分推迟点火会使 CO 没有时间完全氧化而引起 CO 排放量增加，但适度推迟点火可减小CO 排放。实际上当点火时间推迟时，为了维持输出功率不变需要开大节气门，这时 CO 排放明?栽黾印孀点火提前角的推迟，HC 的含量降低，主要是因为增高了排气温度，促进了 CO 和 HC 的氧化，也由于减小了燃烧室内的激冷面积。火提前角对 CO 的生成量影响不大，但对 H