目前,在发动机故障诊断中普遍采用的仪器设备是车载式故障自诊断系统、示波器和各种解码器，这些仪器采集的都是原始数据流，要准确分析故障源，有时仅靠这些数据是远远不够的，还需要能反映发动机缸内燃烧状况的数据，即发动机的排放情况。排放情况综合反映了发动机各系统的工作状况，通过发动机排放分析仪采集排放数据并对数据进行分析，是诊断发动机故障源的快速有效方法。本文以试验结果和理论分析为依据，以发动机起动困难的故障诊断为例，介绍排放分析法在故障诊断中的应用。

    一、汽油发动机起动困难的原因
    汽油发动机起动困难是指发动机从静止状态,无法进入稳定怠速工况的现象。其基本原因有5个方面。
    1.起动电路
    发动机起动时，因蓄电池容量低、导线接头松动、点火开关故障、起动继电器故障、起动机电磁开关故障、起动机故障等原因造成起动工况下发动机达不到最低的起动转速要求，导致的起动困难，主要有起动机不转、起动机运转无力等现象。
    2．点火系统
    起动工况下，因点火开关、点火线圈、点火控制器、高压线、火花塞、ECU点火控制电路中的部件有故障等，造成火花塞电极间无火花、火花弱、或跳火时刻不正确。
    3．汽油供给系统
    起动工况下，因电动汽油泵及其电路有故障、滤清器堵塞、系统内部或外部泄漏、油压调节器损坏、供油压力低、喷油器堵塞或泄漏等，造成喷油器不喷油或喷油不止。
    4．电控系统
    电控系统中的传感器如节气门位置传感器、曲轴转速传感器、凸轮轴转速传感器、空气流量传感器、空气和水温传感器等不工作或提供的信号偏差较大，ECU本身损坏，执行部件如节气门、怠速控制阀或电机、喷油器、PVC阀、点火低压电路的大功率三极管等有故障，引起的喷油和点火不正常。
    5．气缸内的压力和温度
    因气门关闭不严、气缸磨损严重、空气滤清器严重堵塞等，引起的气缸内压力和温度过低。
在诊断发动机起动困难故障时，通常都是先进行外部的基本检查，在检查无异常的情况下，再调阅故障码。如有故障码，则按故障码指示的内容进行排查，无故障码或按故障码指示的内容排查完毕，但故障现象依旧时，还要按喷油器和火花塞工作是否正常来判断是哪个系统有故障，再逐步检查排除系统内的部件故障。这种方法的缺点是拆卸、检查过程长，工效低，同时易造成人为故障，甚至会损坏某些技术态况良好的部件。

    二、排放数据分析法诊断起动困难故障的理论依据
   汽油在缸内的燃烧过程中，会产生CO、HC、NOx等有害气体，其中CO是不完全燃烧的产物，混合气中空气不足是影响CO生成的主要因素，起动工况下要求极浓的混合气，所以也是排放成分中浓度最大的。排放中的HC化合物有许多种，主要是未燃燃料、不完全燃烧或裂解的碳氢化合物、少量氧化反应的中间产物等，其生成机理也较为复杂，现代研究表明：空燃比、气缸壁和狭窄缝隙的熄火作用，是生成HC的主要因素，只有空燃比在18（过量空气系数为1.2）左右时，HC的含量才最小，气缸内混合气浓度过稀、过浓、废气稀释过多、气缸内温度过低等，都可能引起火焰传播速度降低，甚至出现断火的情况，造成HC含量增加。NOx是由空气中的氮在高温下氧化形成的，NOx的生成量与多余的氧气、高温高压和反应时间有关，当空气系数略大于1时，汽油的燃烧速度快，且集中在上止点附近，有较长的反应时间、较高的温度和富氧，所以此时的NOx较高。
    CO、HC、NOx这3个指标反映了气缸内混合气燃烧的实际情况，在起动工况下，气缸温度低，ECU实行开环控制，所以HC含量的变化量反映了喷油器的实际工作状态，而CO和NOx含量的变化量，则反映了点火和燃烧情况。

    三、试验概况
    1．试验车辆、故障设置与检测仪器试验在2006年产的桑塔纳3000实车上进行，发动机为2.0L、80kW的电控汽油机，累计行程15.6万km，完成二级维护作业后，行驶4000km左右，车辆技术性能良好。人为故障设置如下：从仪表板左侧的继电器保险丝支架内，拆下S42保险丝,使喷油器不工作；用1只80kPa的油压调节器替代原车的调节器，使供油压力最大不超过80kPa；拆除所有高压线，使火花塞电极间无火花。
    使用博世BEA060汽车排放气体分析仪,检测单一故障模式下的尾气排放，用外接起动电源代替原车蓄电池，读取起动过程的30s内的排放值，作为检测结果。
    2．试验结果分析
    正常起动和单一故障模式下的起动试验结果如表1。

    正常工况下进入气缸的是极浓混合气，因为起动的瞬间缸内温度较低，尚不具备生成NOx的条件，基本上没有NOx；温度低，气缸内不完全燃烧情况严重，尾气排放中的CO、HC含量很高。
    在喷油器不工作的故障模式下，气缸内无燃油喷入，尾气排放中CO、HC、NOx来自缸内的残余废气，检测结果基本与大气成分相同。
    在火花塞不跳火的故障模式下，气缸内无燃烧现象，尾气排放的成分为混合气，HC含量很高，但基本上无CO、CO2生成，此时的CO、CO2主要来自缸内的残余废气。
    在供油压力较低的故障模式下，喷入气缸内的燃油量少，混合气稀，燃烧中产生的HC较少，CO、CO2均有生成，但含量也很低。

    3.排放数据与故障诊断
    由以上的试验可以看出，在诊断发动机起动困难时，可以根据尾气排放中的气体成分来区分故障范围。
如检测结果与周围环境空气成分相比，无变化或变化很小时，在起动机运转有力的情况下，可判断为喷油器及其控制电路有故障。

    如检测结果中，HC含量超过500ppm，CO低于0.03%、CO2低于0.1%时，可判断为火花塞不跳火，应重点检查点火电路。
    如检测结果中，HC含量低于300ppm，CO低于0.02%、CO2低于0.1%时，可判断为混合气过稀，其验证的方法为：用钳子将油压调节器的回油管夹紧，以提高供油压力，如故障现象消失，说明供油压力低，应重点对燃油供给系统进行检查。
    4.应用情况
    将本试验的结论分别用于桑塔纳2000、捷达、丰田凯美瑞进行验证，其判断结果均正确，说明该方法具有使用的普遍性。