尾气分析仪在汽车检测与故障诊断中的应用
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尾气分析仪在汽车检测与故障诊断中的应用
摘要：随着技术的不断发展和汽车电子控制技术的不断进步，对汽车的诊断方法也逐步从过去的手工定性检查向如今的车载自诊断系统转变，也就是将故障诊断仪用于汽车的检测，它能够利用液晶显示屏来显示汽车运行的状态数据和故障信息，是目前比较新型的一种汽车检测方式，所以它得到了比较普遍的使用。因此，对汽车诊断仪器的作用机理和在汽车检验中的高效使用方式进行了研究，并对该仪器“动态资料流”在汽车检验中的运用作了初步的讨论。
关键词：故障诊断仪；汽车检测；动态数据流
引言
尾气分析仪是一种具有独立的测试设备，它对汽车尾气状况的监测以及对汽车进行故障诊断起到了至关重要的作用。利用尾气分析仪，可以对尾气中各种尾气的浓度进行测定。根据汽车种类的差异，在使用尾气探测器时，需要对其使用的侧重点、工作过程等方面进行相应的调整与优化。
1.汽车尾气成分及危害
汽车的尾气、曲轴箱漏气、油箱、油管等部位挥发的气体是汽车尾气的主要排放方式。汽车尾气的组成及其对人体健康的影响主要有以下几个方面：一氧化碳是汽车尾气中碳氢化合物的主要来源。一氧化碳（CO）是一种无色无刺激性的有毒气体，在汽车和发动机排放的尾气中具有很高的危害性。一氧化碳会与血红蛋白相结合，然后将其运送到身体里面，这样就会导致身体内部出现氧气不足的情况，从而导致呼吸困难。尾气中的碳氢化合物主要包括燃料中的非完全的碳氢化合物、不完全的氧化物和在燃料中的不完全的氧化物，还有在燃料中被分解的不完全的物质。碳氢化合物，统称为碳氢化合物，是由引擎中的燃油在燃烧过程中裂解而形成的一种气体，其单一组分仅在一定浓度时对人类有一定的危害，通常起不到太大的效果，但其本身也是造成光化学雾霾的主要组分。
NOx中的氮氧化物通常为NO、NO2，NOx通过尾气管道排放。NO含量过高可导致神经功能紊乱，且易被氧化生成毒性强、气味难闻的NO2，严重者可致肺气肿。HC与NO2在紫外辐照下发生光化学反应生成臭氧层（O3），被称作“光化学烟雾”（O3）。它会在空气中生成一种类似于臭氧的过氧化氢，这种过氧化氢会对人的眼、鼻、咽喉黏膜造成强烈的刺激，从而导致结膜炎、鼻炎、支气管炎等一系列的临床表现，同时还会散发出一股令人作呕的恶臭，甚至会导致癌症。二氧化硫（SO2）是汽车尾气中的一种重要组分。在汽车上安装催化清洁器的时候，哪怕只有一丝丝的二氧化硫，也会慢慢积累在催化剂上，从而导致催化剂中毒，这不仅会影响到催化剂的性能，也会影响到人们的身体，而且二氧化硫也是导致酸雨的重要原因。
2.汽车尾气分析法
由于汽车尾气的组成与其工作状态紧密相关，因此可以对其进行测试，从而对其工作状态和性能进行初步的判断。另外，如果发动机的各个系统发生了故障，那么尾气中的某些成分就一定会与正常情况有偏差，因此，可以根据发动机的各种状况，对尾气中各种成分的成分进行测定，来确定发动机的故障位置。在众多污染物中，HC主要来源于未燃燃油、可燃混合气体和裂解烃类以及少数氧化生成的中间体。CO是发动机尾气中最具危害性的一种，它是由低氧条件下可燃性气体未充分燃烧而产生的。CO2作为一种可燃性气体的燃料，其在很大程度上体现了燃料的燃烧效果。尾气分析法是一种以汽车尾气中的CO,HC,CO2和O2等排放组分为主要的分析指标，以此为基础，对发动机的故障进行诊断的一种方法。
2.1.空燃比对尾气成分的影响
当空燃与燃料的配比达到14.7:1时，燃烧越完全，HC、CO含量降低，CO2含量升高。而在空气与空气的比例达到16.2:1后，因为空气中的氧气含量太低，无法用普通的方法点燃，从而导致了火焰的熄灭，导致了大量的HC被释放出来。当气体浓度太高时，会生成较多的一氧化碳。
2.2.尾气成分异常的原因分析
当燃油燃烧不完全时，HC值较高。造成HC值偏高的原因有：汽缸压力不够，混合气浓度偏高，点火定时不准，点火间歇不跳火，喷嘴漏油或堵塞，机油压力偏高或偏低。当一氧化碳浓度为0或者接近0时，表示燃料已经完全燃烧。CO浓度偏高表示供油过量，供气不足，供油与供气两个环节发生了故障。随着燃料的完全燃烧，气体中CO2浓度逐渐升高，气体中CO2浓度最高为13%—16%。在内燃机中，无论在高浓度还是稀浓度下，二氧化碳的浓度都会下降。氧气浓度是表征空气－燃料比例的最佳参数，也是燃烧过程中重要的检测参数。在发动机正常的情况下，只有很少的氧气没有被点燃，所以在尾气中氧气的质量分数应该在1%—2%之间。O_2值低于1%表示气体浓度太高；如果氧气浓度超过2%，则表明气体的浓度过低。当CO和HC浓度较高而CO2和O2浓度较低时，则表示柴油机的燃油浓度较高。如果HC、O2值较高，说明着火系统运行不良，气体混合过薄，从而引起失火。
3.汽车检测中故障诊断仪的有效应用方法
汽车故障诊断仪器是一种能够对汽车进行故障诊断的便携、智能化的汽车故障自检仪器，使用者可以使用该仪器快速地阅读汽车的电子控制系统中的故障，并将其显示在LCD屏幕上，从而快速地找出出现故障的位置和原因。其工作机理为对电控系统中传感器和执行机构的状态进行检测，并对ECU的工作状态进行检测。当ECU的输入和输出电压在设定的区间时，就可以判定该电控系统是否工作良好。在电控系统中，如果有一个线路超过了预定的要求，那么这个线路和相应的传感器所反映的故障信息就会以故障码的方式储存在ECU的内存中，检修人员就可以通过这个诊断装置，对其进行读出并进行显示。
3.1.充分利用数据流查询功能
在对数据流的检索中，可以得到由控制器采集到的相关的传感器、执行器、切换装置等的数据，并给出相应的数字。因此，对其进行有效应用，将有利于对其进行准确分析和判定。例如，汽车常常发生提速不顺畅、空转不稳定等故障。引擎和燃料供应都很好，用仪器检测了一下，也没有发现任何问题。启动后，以空载状态启动，并以读入的资料查看喷射速度及节流阀开启情况，一切符合标准。空转时，电池的电压有异常，12伏上下浮动。这是一台没有启动的机器，它检测到的是电池的电压。发动机启动后，为发电机产生的电流，据此可判定发电机与电池间有不正常现象。如果要提高发电机的负载，将车灯和空调都开启，当电池的电压降到11V时，电池的电压会出现明显的变化，那么就可以确定是发电机的充电系统出现了故障，或者是充电线路出现了故障。通过对电路进行检测，结果表明，蓄电池负极线在变速器壳体上的固定端断裂，因此，大负载用电设备工作负极线分压过大，造成了发动机控制单元供电电压波动和传感器信号不准确，才造成了上述故障。将相关的负极导线拧紧并连接在一起，就能解决问题。由于汽车上使用了大量的新的传感器，因此各种类型的资料也越来越多。
3.2.重视数据状态信息的含义
在诊断仪器中，从控制装置中得到的数据，以不同的形式表达出来，并以不同的单位表达出来。比如桑塔纳启动后，发动机就会自动熄火，看似防盗系统锁死，然而防盗指示灯在打开点火开关后自检也正常。通过对汽车电子控制系统进行检查，发现“引擎控制系统闭锁”的错误记载，而对汽车电子控制系统的错误记载则没有，因此无法判断汽车电子控制系统是否存在缺陷。通过对防盗系统运行情况的分析，在四组安全状态的运行情况中，引擎控制器的运行情况是“0”，而引擎控制系统的运行情况却是“1”，这说明引擎控制器和防盗系统之间有一条安全装置的连接，或者是因为引擎控制器的运行出现了问题。经万用表检测，各相关线路均无异常，遂将该防盗系统的控制设备更换，重新配对后，该故障便被解决。
4.尾气分析仪应用
4.1.关键零部件运行状态检测
在汽车尾气系检测中，最重要的部件是尾气管、三元催化转化器等。在汽车尾气的分析中，可以使用该仪器来进行数据信息的采集。在测试过程中，可以将尾气分析仪中的探针直接置于汽车尾气管道的重要部位，然后在发动机发动和加速的情况下，进行测量。此外，还可以对汽车的尾气管或三效催化转换器进行检查，以实现检查的目的。
4.2.故障判定中辅助作用
在对汽车进行故障诊断和诊断时，也能起到一定的作用。在实际应用中，要根据尾气分析仪的基本参数要求，以及出厂标准的读数指数，来观测并分析发动机的内部运行情况。如果单一气缸尾气中的CO、CO2和HC体积百分比发生变化，则表明气缸内存在点火或燃烧状态异常的现象。在故障测试时，要与正常的尾气排放指数相比较，观察尾气是否发生了故障，并以系统的数据为依据，确定了正确的故障发生点。
4.3.发动机基本状态检测
在发动机的状态检测中，重点关注发动机的气门状态。在检测点上安装汽车尾气分析仪，可以根据尾气分析仪读数来判断发动机的工作状况。所以，在汽车尾气分析仪中，通过对整个发动机运行状况的细致观察与判断，可以提高汽车故障检修的质量。
4.4.故障的初步判断
在初期诊断阶段，利用尾气分析仪测量出汽车尾气的组成，并据此判断是否出现了故障。在实际使用中，某些尾气分析仪的测试值与系统故障的严重性成正比，而对某些故障的判断，还需与尾气分析仪测试值的区间范围相结合来确定。
4.5.停缸问题检测
发动机停转是发动机维修中较为普遍的一种故障。造成汽缸停转的主要原因是缺少火源和燃料。另外，点火系统的失灵，也会引起发动机的停机问题。在故障判断工作中，可以用尾气分析仪来测量HC、CO的排放量。若二者含量超过标准值，说明汽车操作系统发生了停缸故障。 5.结束语
综上所述，在对出现故障的汽车进行必要的例行检测后，利用尾气分析仪快速找出故障的根本原因，从而减少了维修的次数。另外，在燃料系统检测时，可简化维修环节。如果是紧急维修，那么在进行相应的检查前，最好先用尾气分析仪进行测试，这样才有可能在第一时间发现故障。尾气分析仪是一种辅助诊断系统，的确是一种方便快捷的检测手段，只要维护人员能充分利用发动机的工作原理，深入分析混合气的成因和燃烧过程，将会使尾气分析仪在汽车的故障检测和诊断中起到更加重要的作用。
参考文献
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