從尾氣成分判斷電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障

楊萌萌

（韶關(guān)市技師學(xué)院，廣東 韶關(guān) 510025）

1　汽車尾氣排放物的影響因素

1.1　空燃比對(duì)尾氣成分的影響

當(dāng)空燃比小于14.7:1時(shí)，混合氣變濃，由于空氣量不足而引起不完全燃燒，CO、HC的排放量增大?？杖急仍浇咏碚摽杖急?4.7:1時(shí)，燃燒越完全，HC、CO的值越低，02越接近于零，CO2的值也越高。如圖1所示。

1.2　點(diǎn)火正時(shí)對(duì)尾氣成分的影響

隨著點(diǎn)火提前角的推遲，HC的含量降低，主要是因?yàn)榕艢鉁囟仍龈?，促?CO和HC的氧化。點(diǎn)火提前角對(duì)CO的生成量影響不大，但對(duì)HC和NOx的影響較大。隨著點(diǎn)火提前角的增大，HC和NOx生成物都會(huì)急劇增加，其原因與燃燒時(shí)的速度、壓力、溫度等有關(guān)，當(dāng)點(diǎn)火提前角增大到一定值的后，由于燃燒時(shí)間過短，HC和NOx生成量便會(huì)有所下降。正確調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)是必需的，點(diǎn)火提前角過遲會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，油耗增大，工作不穩(wěn)。如圖2所示。

圖1　空燃比與尾氣成分的關(guān)系

圖2　點(diǎn)火正時(shí)與尾氣成分的關(guān)系

1.3　發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷對(duì)尾氣成分的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷可以用與節(jié)氣門開度相關(guān)的進(jìn)氣管壓力來表示，進(jìn)氣管壓力越大，即進(jìn)氣管真空度越低，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷也就越大。發(fā)動(dòng)機(jī)在小負(fù)荷及大負(fù)荷工況工作時(shí)，所供給的混合氣均較濃，在這兩種情況下CO排放量均比較高。最大功率時(shí)，節(jié)氣門全開，供給較濃的混合氣，因此CO的排放較高。接近全負(fù)荷工況時(shí)混合氣加濃，此時(shí)HC排放量理應(yīng)上升，但由于全負(fù)荷時(shí)，排氣溫度相應(yīng)增大，這時(shí)排氣后的結(jié)果對(duì)HC排放的消除作用加強(qiáng)了，從而限制了HC的排放。小負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣管壓力較低，混合氣又比較濃，若進(jìn)氣管壓力低于20kPa，這時(shí)還有可能發(fā)生火焰?zhèn)鞑ゲ煌耆Y(jié)果使HC排放明顯升高。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較小時(shí)，進(jìn)氣管壓力較低， NOx排放濃度下降。

2　尾氣成分異常對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響

2.1　CO的形成

CO是燃燒期間燃料不完全燃燒的產(chǎn)物之一，CO的生成量與混合氣的空燃比關(guān)系密切。如果CO和02的排放值都很低，那么說明發(fā)動(dòng)機(jī)效率很高。CO排放值高是混合氣過濃的緣故，在發(fā)動(dòng)機(jī)上會(huì)造成故障的原因有：噴油壓力過高；噴入燃油量增加；曲軸箱受到污染； PCV閥堵塞；EVAP系統(tǒng)故障等。

2.2　HC的形成

汽油機(jī)在燃燒過程中，一些HC未燃燒便被排氣系統(tǒng)排出。從排氣管排出HC表明存在未燃燒的燃料。正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，HC排放值一般低于250ppm。汽車排放的HC中有20%來自燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)。在著火期間，火焰將穿越整個(gè)燃燒室，當(dāng)火焰前鋒到達(dá)汽缸壁時(shí)，混合氣中的燃油會(huì)冷卻而使火焰前鋒熄滅，導(dǎo)致部分HC未能燃燒便從排氣管中排出。HC排放量增加的原因有：發(fā)動(dòng)機(jī)缺火；燃油系統(tǒng)故障；點(diǎn)火過早；氣缸壓縮壓值；真空泄露等。

2.3　O2的形成

發(fā)動(dòng)機(jī)缺火會(huì)導(dǎo)致02排放值升高，這是因?yàn)樵谂艢庑谐讨形慈紵幕旌蠚獗慌懦鋈紵摇４送?，?dāng) 02排放值高于2.5%時(shí)，這意味著混合氣開始變得太稀。在達(dá)到缺火之前，隨著混合氣的變稀，02排放值會(huì)成比例增加。達(dá)到缺火點(diǎn)時(shí)，02排放值會(huì)急劇增加，因此，02是混合氣濃稀的一種很好標(biāo)志。在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，如果CO和02相等，并在0.2%～1.5%之間，證明發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，排氣管中的02排放值不會(huì)受到催化轉(zhuǎn)化的影響，使02排放值成為一個(gè)很有意義的讀數(shù)。如果系統(tǒng)有二次空氣噴射，02排放值可能會(huì)比較高，達(dá)到8%。二次空氣噴射或排氣系統(tǒng)出現(xiàn)泄露能稀釋廢氣樣本，使02排放值升高。

2.4　NOx的形成

NOx是可燃混合氣中 N2分子和 02分子在溫度高于 1 357.1時(shí)的產(chǎn)物，在裝有完好催化轉(zhuǎn)化器的汽車上，NOx的排放要低于500ppm。造成NOx排放過高的原因有：真空泄漏，混合氣過??；燃油供給系統(tǒng)故障，噴油器過贓，噴油器積污堵塞；發(fā)動(dòng)機(jī)過熱；EGR系統(tǒng)故障；燃燒室內(nèi)積碳；點(diǎn)火過早；催化轉(zhuǎn)化器有故障等。

2.5　CO2的形成

CO2是完全燃燒的產(chǎn)物之一，是燃燒效率高低的標(biāo)志。燃燒后CO2的排放值應(yīng)在 13%～15%之間，排放值越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率越高。按照理論上的理想燃燒化學(xué)方程式，CO2的排放值應(yīng)為 15.5%。對(duì)于裝有高效催化轉(zhuǎn)化器的高效率發(fā)動(dòng)機(jī)，CO2的排放值實(shí)際上接近于16%，因?yàn)榇呋瘎O和HC轉(zhuǎn)化成了CO2。缺火會(huì)使CO2的排放值下降，而02的排放值會(huì)上升。任何時(shí)候只要燃燒效率受到影響，比如空燃比或點(diǎn)火時(shí)間不當(dāng)，都會(huì)使得CO2排放下降。二次空氣噴射以及廢氣泄露都會(huì)使空氣稀釋廢氣，從而也會(huì)導(dǎo)致CO2排放值降低，同時(shí)伴隨02排放值增加。

3　尾氣分析儀在檢測(cè)中的應(yīng)用

SV-5Q型汽車五尾氣檢測(cè)儀，可雙怠速，多組份測(cè)量，每半小時(shí)自動(dòng)提示調(diào)零。在-5℃至40℃范圍，采用不分光紅外吸收原理，通過微電腦分析測(cè)量汽車尾氣中的HC、CO、CO2的濃度；采用電化學(xué)原理測(cè)量尾氣中的NOx、02濃度，并可根據(jù)測(cè)得的CO、CO2、HC和02的濃度計(jì)算出過量空氣系數(shù)λ。這將大大提高汽車故障檢測(cè)診斷的準(zhǔn)確性，簡(jiǎn)化維修工序，加快檢修速度。

4　故障檢測(cè)案例

一輛2013年1月生產(chǎn)的廣汽豐田凱美瑞轎車，發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)2AZ-FE，行駛里程5.6萬km，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)加速無力，怠速不穩(wěn)。

（1）五尾氣分析儀檢測(cè)結(jié)果如表1：

表1　

（2）檢測(cè)結(jié)果分析：HC含量比較高，02含量高于2.5，CO含量較低，CO2含量也較高，說明可燃混合氣燃燒充分，判斷點(diǎn)火系統(tǒng)沒有問題；但是λ值較高，說明發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)可燃混合氣偏稀，因此，可以從進(jìn)氣系統(tǒng)以及燃油供給系統(tǒng)來檢查故障。

（3）故障檢修：檢查空氣流量計(jì)和進(jìn)氣溫度傳感器無異常，檢測(cè)點(diǎn)火正時(shí)，沒有異常；檢查火花塞和EVAP系統(tǒng)沒有故障，檢查進(jìn)氣岐管真空度，真空度偏低，然后對(duì)真空管進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有兩根真空管在噴油器處有漏氣現(xiàn)象，取下噴油器發(fā)現(xiàn)密封圈有老化現(xiàn)象，更換新的密封圈，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行試車，恢復(fù)正常，故障排除后再次對(duì)尾氣進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2：

表2　

[1] 戈國(guó)鵬,趙龍等.汽車故障診斷技術(shù)（新編版）.[M].人民交通出版社,2011,(4）.

[2] 蔣鳴雷.汽車故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2013,（9）:102.