利用尾气分析发动机的故障.doc
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4、速不良,做过许多检查和修理,始终不能解决问题。 该车最初进厂修理是因为冲洗发动机后不能着车,拖进厂后检查发现点火系统进水,进行请洁干燥之后重新装复,车虽然着了,但是怠速有些不稳。经过检查发现高压线有漏电现象,分火头和分电器盖也有些烧蚀。征得用户同意后对上述部件进行了更换,发动机故障基本排除,但用户反映车不好用,冷车挂档后踩油门有轻微的冲击。虽然故障现象非常不明显,但用户执意要求检修,并声称如果问题不能解决,就要把前面的修理费用免掉。 我接到这辆车时正是热车,由于一时不能验证故障现象,便先根据用户描述的情况进行分析,认为故障可能出在油路上。随后在热车状态下进行无负荷测试尾气,测试结果如下:怠速时
5、HC为275ppm(标准值为220ppm),CO为0.3(标准值为1.2);高怠速时HC为120150ppm,CO为0.3一0.5(该厂仅有一台两气废气分析仪)。测量气缸压力,各缸压力正常。进行气缸功率平衡测试,各缸工作都正常。进行断缸测试,各缸HC和CO值变化都一样。 从上面的数据当中是否可以发现问题呢7当然可以。尽管两气尾气分析仪本身没有数据分析和混合比浓度测试的功能(一般四气尾气分析仪可以通过CO,、O2以及过量空气系数入直接看出混合比浓度),但通过数据可以看出,这辆车的尾气排放偏低,对于没有安装氧传感器和三元催化器的车辆来说是太低了。CO含量高一般是因为混合比偏浓,而CO含量太低的一个
6、主要原因是混合比偏稀。 根据这个思路,我将该车的尾气调高,将CO调到1.0,HC调到200ppm。当车完全冷却后再次进行检测,尾气排放没有超标,原来的故障现象也彻底消失了。 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。尾气分析的主要内容有混合气空燃比、点火正时及催化转化器转化效率等,主要的分析参数有CO、HC、CO2,和O2等的含量,还有空燃比(AF)或过量空气系数入。尾气分析的项目如表1所示。二、尾气分析的基本规则 HC和O2的读数高,是由点火系统不良或混合气过稀失火引起的。当测试的CO、HC值高,而C02、02值低时,表明发动机工作混合气很浓。如果燃烧室中没有足够的氧气保证正
7、常燃烧,通常情况下,CO2的读数和CO的读数相反。燃烧越完全,CO2的读数就越高,其最大值在13.514.8之间,此时CO的读数应该等于或接近于0.O2的读数是最有用的诊断数据之,02的读数和其它3个读数一起,能帮助找出故障诊断的难点。 通常,装有催化转化器的汽车,O2的读数应该是1.02.0,说明发动机燃烧很好,只有少量未燃烧的02通过气缸排出。如果02的读数小于1.0,则说明混合气太浓,不利于燃烧。如果02的读数超过2,则说明混合气太稀。 利用功率平衡试验(根据制造厂的使用说明)和四气尾气分析仪的读数,可以看出每个缸的工作状况。如果每个缸C0和C02的读数都下降,HC和C02的读数都上升,
8、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,其它缸都一样,则表明这个缸点火或燃烧不正常。 一个调整好的闭环控制电控汽车的尾气排放中,HC的含量大约为55100ppm,CO应低于0.5,O2为1.02.0,C02为13.815.0。 汽车尾气测试值与系统故障的判断分析如表2所示。三、几种常见的气分析仪 汽车尾气分析仪有两气、四气和五气等多种类型,下面分别进行介绍。 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C0和HC的体积分数的。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,那么所检测到的就是被外部空气稀释了的尾气,C0和HC的测量值将降低,自然
9、就不能反映尾气的真实含量。目前国内所用的两气尾气分析仪大多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量车辆尾气,也不能真实地反映出发动机的故障来。 2四气尾气分析仪 随着装有三元催化转化器和电子控制系统汽车的增多,汽车的排放标准也更加严格,因此需要更精确地测量尾气并诊断车辆排放超标的原因。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,它除了能测量C0和HC外,还能测量C02和02、发动机油温、转速等,以及计算过量空气系数入和空燃比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,作为发动机故障检测分析的诊断工具也非常有用。 对于几种尾气的分析,前
10、面我们已经做过阐述,在这里只对过星空气系数入进行简要的说明。过星空气系数入可以直观地告诉我们空燃比的情况,从理论上讲,混合气的过星空气系数入1最为标准,但实际上不可能没有变化,所以一般情况下入被设计为0.971.04(有些车有具体说明),可以看成是理想的匹配。若入大于该值,说明空燃比过大,混合气过稀;若入小于该值,则为空燃比过小,混合气过浓。 四气尾气分析仪还可提供发动机转速(RPM)和发动机温度(TEMP)参数,作为故障诊断时的参考数据o 五气尾气分析仪 当C0和HC降低时,可能会引起尾气中的N0x浓度升高,若要监测N0x的浓度,就得使用五气尾气分析仪。而且,N0x常常是在高温大负荷的情况下
11、产生的,若没有底盘测功机,就只能靠路试去测量。 四、几个应用实例 一辆捷达轿车,装备ATK新2气门发动机,配有三元催化转换器。用户反映该车发动机工作不稳,测量尾气排放严重超标。 捷达新2气门ATK发动机采用电子控制多点顺序燃油喷射管理系统,该系统是一个集喷油、点火、怠速、爆震、空调、自我诊断及陂行回家等功能于一体的闭环集中控制系统。 根据该车故障现象,首先检查火花塞,发现火花塞间隙偏大,更换新件后,尾气排放情况略有好转,但未得到明显改善。连接故障诊断仪VAG1552对发动机电控系统进行检测,调出1个故障码(氧传感器)。按故障码的提示,检查氧传感器至发动机电脑的连接线束,未发现短路、断路情况,于
12、是将氧传感器更换。随后试车,继续测量尾气,尾气排放指标依然偏高,但发动机电控系统已无故障显示。 用燃油压力表测量喷射系统压力,发动机怠速时油压为250kPa,急加速时为300kPa;关闭点火开关10min后,系统保持压力为200kPa,以上各项数据均正常。接下来拆下喷油嘴进行超声波清洗,测量其电阻值为15,也符合标准。连接压力机,观察喷油嘴雾化状态良好,检查喷油嘴连接线束,也无短路、断路情况。 继续检查点火系统,用万用表测量点火线圈、高压线电阻均正常。将发动机恢复后试车,故障依旧。用VAG1552查寻故障存储,仍没有故障码出现。在读取测量数据时,观察到氧传感器信号电压在0.20.8V之间变动,
13、属正常;进气压力传感器的数据也符合标准。于是怀疑三元催化转换器有问题,将其更换后试车,尾气排放依然超标。检查配气相位,正时标记正确;怀疑汽油质量有问题,清洗油箱及管路并更换优质汽油后,情况丝毫不见好转。 经仔细观察发现:如果起动发动机后怠速运转而不进行路试,尾气排放基本合格;路试约2km后尾气排放指标升高;若每次起动间隔时间超过30min,怠速测量基本合格。根据上述情况,决定更换发动机电脑,但将电脑更换了也无济于事。 其它部分是否存在问题呢?于是抱着试试看的想法,拆下排气歧管进行检查,并与新的排气歧管进行比较,发现该车氧传感器的排气取样孔偏小。换上新的排气歧管进行尾气检测,各项指标显著降低。对
14、该车进行路试,尾气排放依然合格。恢复该车所换的其它配件,继续试车,尾气排放始终未超标。 由此可以断定,故障部位就在氧传感器排气取样孔。由于从气缸内排出的废气处于高速流动状态,行至氧传感器取样孔处时形成涡流,导致排出的废气不能及时在此处更新,使氧传感器不能准确地向发动机电脑反馈同步信号,造成发动机电脑不能根据实际工况对喷油脉宽进行正确修正,最终出现发动机工作异常,尾气排放严重超标的故障。 有一个时期,曾有一批车出现过此类故障,都是由于进行尾气改造后,氧传感器取样孔打得不合适,导致氧传感器不能有效采集尾气,造成信号失准。 一辆装备5SFE发动机的丰田佳美轿车,发动机怠速不稳,经常熄火。 该车采用T
15、CCS发动机电子控制系统。首先调取故障代码,仪表板上的发动机故障指示灯显示为正常代码。用四气尾气分析仪进行检测,仪器显示的检测结果如表3所示。由检测结果可以看出:HC和02都较高,这是空燃比失衡的一个重要特征;C0值较低,而C02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;入值较高。综合分析表明,该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进行故障检查。 对车辆进行检测: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,将化油器清洗剂喷在进气管垫和EGR阀周围,发现随着转速上升,怠速逐渐稳定。取下EGR阀,发现针阀周围有少量积碳,EGR阀通
16、道上有很多积碳,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。 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。再次用尾气分析仪进行检测,结果如表4所示,所有数据都在标准范围之内,故障排除。 从这个故障诊断实例可以看出,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。 一辆广东三星6510汽车,套装97款克菜斯勒道奇33L发动机,行驶里程为140000km。 故障现象:挂档轻加油门至1200rmin时有时熄火,不熄火时怠速降至400500rmin甚至更低;急加油门没有任何故障,熄火后起动容易。 故障
17、分析:试车过程中,没有明显的断油或断火的感觉,但总感觉进入的空气量不够用。经检查,怠速系统没有任何故障,怠速马达在其它修理厂进行过替换试验,没有问题;节气门体也进行过更换试验,没有问题;用额外补充进气量的办法(断开一个节气门体后面的真空管),同样没有解决任何问题。原地不挂档加油门试验,无论怎样试验均没有任何故障征兆,发动机转速从1200rmin到800rmin下降非常平稳。怀疑是进气压力传感器有故障,有可能缓加油门时不能很好地感知进气量,所以使用检测仪的数据流功能,对各个数据进行实时观察,没发现有错误的数据流,MAP数值正常。对供油系统和点火系统进行仔细检查和测量,均没有发现任何故障。 到现在
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