第九章发动机尾气排放超标的诊断与分析.docx

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第九章发动机尾气排放超标的诊断与分析

一、发动机尾气排放不合格

1.故障现象：

汽车排放的有害气体的量超过国家排放标准。

排放不合格可能只有一种尾气超标，也可能两种或两种以上。

2.尾气排放超标的常见原因

（1）HC排放量过大的常见原因：

1）点火系统缺火或点火能量不足，使混合气燃烧不充分，应检查点火系统。

2）点火时间不准确，检查调整点火正时。

3）混合气过浓或过稀，可用CO和O2含量来判定到底时过浓或是过稀；

4）气缸密封性不良，检查气缸压缩压力是否正常。

5）配气相位不正确，检查调整配气相位。

6）三元催化转化器有故障，应修理或更换。

7）二次空气喷射系统有故障。

8）EVAP系统不能正常工作，造成混合气过浓。

（2）CO排放量过大的常见原因：

1）混合气过浓。

检查空滤器是否过脏，检查燃油压力，喷油器的工作性能，测试输入的传感器的数据，检查喷油控制系统的运行情况

2）喷油器有漏油的地方。

检查喷油器的密封性。

3）三元催化转化器存在故障

4）二次空气喷射系统存在故障

5）EVAP系统不能正常工作

6）PCV系统有古装那个、窜缸混合气过多，或机油受燃油污染

（3）Nox排放量过大的常见原因：

1）EGR系统不能正常工作

2）检查点火提前角及点火正时系统

3）输入信号的传感器有故障导致混合气过稀，检查输入信号

4）燃烧室内有积炭，检查发动机压缩情况，看是否高于规定值

5）发动机工作温度过高，观察诊断仪上的发动机温度是否过高

6）检查配气正时记号、气门间隙、CVVT系统。

（4）O2读书比正常值低，而CO读数比正常值高的常见原因：

一般由混合气过浓引起，应主要检查造成混合气过浓的原因。

1）喷油器有漏油

2）燃油压力过高

3）与喷油有关的传感器及PCM有故障

4）PCV系统存在故障，使过多的曲轴箱窜气参与燃烧

5）EVAP系统不能正常工作

（5）O2读书比正常值高，而CO读数比正常值低的常见原因：

一般由混合气过稀引起，应主要检查造成混合气过稀的原因。

1）检查是否有真空泄漏、燃油压力是否过低、喷油器是否堵塞、控制系统是否存在故障

2）二次空气喷射系统工作不正常

3）排气系统是否有泄漏的地方，检查排气系统的密封性

3.尾气排放超标的一般检查步骤

（1）用五气分析仪检测发动机尾气排放。

初步分析排放超标的大的方面的故障原因，如混合气稀、混合气浓、气缸缺火等。

（2）读取故障码和数据流。

（3）评定氧传感器的工作好坏，结合信号波形与尾气排放作对比分析

（4）对各执行器作动作试验，并进一步检查其性能。

（5）检查机械系统可能的原因，如积炭、气缸密封性等。

二、故障诊断的相关技巧

1.了解尾气排放物

（1）HC

本质上是未燃烧的燃油，可被工作良好的三元催化转化器几乎完全转化。

废气分析仪的HC读数一般表示在尾气中HC体积占尾气总体积的百万分比。

混合气过浓或过稀都会使HC排放超标，另外气缸压力过低也会导致。

（2）CO

是燃烧的副产品，通常在混合气较浓时较易产生，任何造成混合气偏浓的因素都会造成CO排放量增加。

一般用体积百分比表示。

当发动机缺火、个别缸不工作时，会引起氧传感器检测混合气过稀而使PCM增加喷油脉宽，使总体混合气过浓，CO排放也会增加。

（3）O2

是混合气空燃比的很好的指示剂，当个别缸不工作时，排气中O2会增加

（4）CO2

是燃烧的产物，燃烧不好，排放就低。

若空燃比由9:

1上升到14.7:

1，则其排放从大约6%上升到16%

（5）Nox

只有在汽缸的温度高，且氧浓度充足的情况下才易产生，降低排放的措施就是降低燃烧温度。

一般单位是百万分之一容积

2.空燃比对尾气排放的影响

怠速时CO排放量最多，Nox最少；行驶时，NOx排放量最多，HC最少；加速时，各种有害气体的排放量都会增加，其中Nox增加最显著；减速时，Nox最少，HC缺显著增加。

3.使用五气分析仪检查尾气的一般步骤

（1）确保发动机处于正常工作温度

（2）将排放物分析仪连接到正确的供电电源上

（3）让排放物分析仪进行自动标定

（4）若有二次空气喷射系统，使AIR泵不工作

（5）将分析仪探头与汽车尾管相连

（6）起动发动机，在发动机怠速时记录五气的各自读数

（7）保持发动机转速为2500r/min,记录此时五气的各自读数

（8）将实际的排放量与标准进行对比，分析发动机工作是否正常

4.理解各种尾气成分不同组合的形成机理

表9-1尾气排放不正常及其原因

尾气排放量

可能引起故障的原因

CO2

低

高

三元催化转化器之后的排气管漏气

高

低

高

发动机混合气过浓，同时个别气缸缺火或个别气缸不工作导致在闭状态下其他缸混合气过浓

高

低

正常

低

混合气偏浓

高

低

高

低

混合气过浓

低

正常

低

高

喷油器缺火且三元催化器工作正常

低

高

点火缺火、混合气过稀、真空泄漏

高

正常

高

三元催化器之前的排气管漏气、混合气过浓或喷油器引起的气缸工作不良、三元催化转化器不工作

低

正常

低

偏高

所有系统在误差许可范围内工作，读书正常

低

正常

低

燃烧效率高，三元催化器工作良好

表9-3废气排放与空燃比的关系

空燃比

发动机转速

废气排放

CO2

在所有转速混合气均很浓：

空燃比低于10:

怠速

250×10-6

7%-9%

0.2%

离开怠速

275×10-6

7%-9%

0.2%

巡航（常速）

300×10-6

7%-9%

0.2%

存在的其他故障现象

冒黑烟或有二氧化硫臭味、燃油经济性差、喘振或断续工作、熄火、怠速不稳、发动机不能升温到正常工作温度、连续开环工作

可能的故障原因

（1）MAPS电压过高（真空泄漏或电气故障）

（2）喷油器漏油

（3）燃油压力过高

（4）发动机连续在很低温度下工作

空燃比

发动机转速

废气排放

CO2

仅在低速时混合气过浓:

空燃比为10:

1～12:

怠速

150×10-6

1.5%

7%-9%

0.5%

离开怠速

150×10-6

1.5%

7%-9%

0.5%

巡航（常速）

100×10-6

1.5%

7%-9%

1.0%

存在的其他故障症状

燃油经济性差、喘振和断续工作、冒黑烟且火花塞积炭、怠速不稳、活性碳罐内燃油饱和或PSCV阀损坏

可能的故障原因

（1）MAPS电压过高

（2）喷油器漏油

（3）发动机机油被燃油污染

（4）曲轴箱窜气过重

（5）燃油压力过高

（6）发动机连续在很低温度下工作

空燃比

发动机转速

废气排放

CO2

在所有转速时混合气均过稀：

空燃比大于16:

怠速

200×10-6

0.5%

7%-9%

4%～5%

离开怠速

205×10-6

0.5%

7%-9%

4%～5%

巡航（常速）

250×10-6

1.0%

7%-9%

4%～5%

存在的其他故障症状

怠速不稳、高速缺火、过热、喘振和断续工作、常速时出现爆燃

可能的故障原因

（1）断续出现的点火故障引起缺火

（2）喷油器堵塞

（3）燃油压力过低

（4）真空泄漏

（5）主要传感器信号失准造成混合气过稀

（6）气缸密封性差

（7）点火正时不正确

（8）发动机连续工作在很高温度下

空燃比

发动机转速

废气排放

CO2

在高速时混合气过稀：

空燃比大于16:

怠速

100×10-6

2.5%

7%-9%

2%～3%

离开怠速

80×10-6

1.0%

7%-9%

2%～3%

巡航（常速）

50×10-6

0.8%

7%-9%

2%～3%

存在的其他故障症状

怠速不稳、缺火、喘振、断续工作

可能的故障原因

（1）断续出现的点火故障引起缺火

（2）喷油器堵塞

（3）燃油压力过低

（4）真空泄漏

（5）主要传感器信号失准造成混合气过稀

空燃比

发动机转速

废气排放

CO2

空燃比正常或空燃比为13:

1～15:

1，但发动机不能完全升温

怠速

100×10-6

0.3%

10%-12%

2.5%

离开怠速

80×10-6

0.3%

10%-12%

2.5%

巡航（常速）

50×10-6

0.3%

10%-12%

2.5%

存在的其他故障症状

发动机冷态排放检测不合格，三元催化转化器不能升温

表9-3不同故障的废气排放

发动机故障原因

CO2

NOx

发

动

机

故

障

混合气浓

中度增加

大幅增加

有所下降

中度下降

混合气稀

中度增加

大幅下降

有所下降

有所增加

中度增加

混合气过稀

大幅增加

大幅下降

有所下降

大幅增加

点火缺火

大幅增加

有所下降

中度增加

中度下降

提前点火

有所增加

无变化或略有下降

无变化

大幅增加

推迟点火

有所下降

无变化或略有增加

无变化

大幅下降

点火过迟

有所增加

无变化

中度下降

无变化

有所增加

发

动

机

故

障

压缩压力过低

中度增加

有所下降

有所增加

中度下降

排气泄漏

有所下降

有所增加

无变化

进排气凸轮磨损

无变化或有所下降

有所下降

无变化或有所下降

发动机一般磨损

有所下降

无变化或略有下降

二次空气喷射有故障

有所增加

大幅增加

中度下降

无变化

EGR泄漏

有所增加

无变化

无变化或有所下降

无变化

无变化或有所下降

排放控制系统正常

发动机故障原因

CO2

NOx

EGR工作正常

无变化

有所下降

无变化

大幅下降

二次空气喷射工作正常

大幅下降

中度下降

大幅增加

无变化

5.排放控制系统及其常见部件的检查诊断

（1）二次空气喷射系统

一般采用空气泵式，实际应用中有两种：

一种是只在冷启动暖机时把二次空气引入排气歧管，二次空气喷射在氧传感器前方、三元催化转化器前方，即只有上游空气模式（或称逆流空气模式），如奥迪A8所用；另一种是在起动初期一定时间内位旁通模式，暖机期间将二次空气泵派入排气歧管的上游空气模式，而在正常工作温度下将二次空气引入前氧传感器后方的三元催化转化器中，称为下游（或称顺流空气模式）空气模式，如福特车系所用。

1）奥迪A8：

应用二次空气喷射的目的主要是通过二次空气喷射系统可以在冷启动后实现更快的加热，并进而使三元催化转化器更早进入运行准备状态。

由于在冷启动时易产生较高比例的HC，通过二次空气喷射可以改善三元催化转化器的再氧化并进而减少有害物质的排放值。

同时再氧化产生的热量又可以显著缩短三元催化器的起动时间，因而冷态运转阶段的废气质量得以改善。

如果二次空气泵电机运转正常，但空气供应量不足，可能是滤芯被污染，应清洁滤芯。

检查二次空气喷射电磁阀的电阻，应符合标准值。

这种上游式仅在冷态运转阶段工作，正常工作温度下不工作，否则排气歧管处的二次空气会造成氧传感器信号失准，ECU会接收到氧传感器所传送的稀空燃比信号，会增加喷油脉宽，从而使混合气变浓，油耗增加，排放性能下降。

2）福特车系。

（2）EGR系统

有真空驱动型和电驱动型。

在维修时可用诊断仪读取EGR的动态数据流。

在检查EGR系统时，除检查EGR阀是否能正常动作、EGR阀关闭是否严密之外，还应注意EGR通道是否堵塞。

若堵塞，应清除其内的积炭。

若EGR阀在怠速或低速时是打开的，则会使发动机怠速不稳或低速喘振，也可能出现加速时喘气、减速后过载熄火或冷启动后过载熄火的现象。

（3）曲轴箱强制通风系统（PCV系统）

发动机在从压缩到做功行程时，未燃烧的气体经活塞环、气缸间隙窜入曲轴箱，导致机油与废气混合使机油变稀，发动机润滑性能下降，机油变热产生油泥，使金属零件加速磨损。

窜气使活塞和气缸过热，积炭造成早燃，引起活塞环胶着，造成气缸擦伤等，因此曲轴箱内必须有新鲜空气不断循环，并带走其内的废气。

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