汽車發動機可燃混合氣在燃燒流程中會造成HC、CO、NOX等有損害氣體和CO2、H20、O2等無害氣體。因為尾氣成分與發動機的工況有最直接的聯絡，理所當然通過汽車尾氣的檢查可初步分析發動機的工作狀況、性能好壞，可以檢測包含燃燒狀況、點火能量、進氣效果、供油狀況、機械狀況等諸多方面。關鍵在于的是，當發動機各系統出現故障問題時，尾氣中某種成分必定偏離正常值，通過檢查發動機不相同工況下尾氣中不相同氣體成分的含量，可判斷發動機故障問題所在的地方位置。尾氣分析關鍵內容有混合氣空燃比、點火正時及催化器轉化效率等，關鍵分析的主要參數有CO、HC、CO2和氧（O2），還有空燃比（A/F）或同比空燃比（λ）。NOX時常發生在高溫大負荷的狀況下，在沒有底盤測功機時只能靠路試去測量，在此不作分析。
1. 空燃比和點火正時對尾氣成分的影響
HC是未燃燃料、可燃混合氣不完全燃燒或裂解的碳氫化合物及少量的氧化反應的中間產物。CO關鍵來源于在空氣不足的狀況下可燃混合氣的不完全燃燒，是汽油機尾氣中有損害成分濃度最大的物質。CO2是可燃混合氣燃燒的產物，它能夠反映出燃燒的效率。
隨著空燃比的添加，CO的排放濃度逐漸降低，HC的排放濃度兩頭高、中間低，CO2的排放濃度中間高、兩頭低。當空燃比小于14.7:1時（混合氣變濃），因為空氣量不足導致不完全燃燒，CO、HC的排放量增大。空燃比越接近理論空燃比14.7:1，燃燒越完全，HC、CO的值越低，O2越接近于零，而CO2的值越高（最大值在13.5%~14.8%之間）。而當混合氣空燃比超過16.2:1時（混合氣變稀），因為燃料成分過少，用一般情況下的燃燒方式已不可以正常著火，造成失火，使未燃HC大劑量排出。混合氣過濃將造成大劑量的CO、HC，混合氣過稀將導致失火而生成過多的HC。
，點火提前角對CO的排放沒有太大影響，過分推遲點火會使CO沒有時間完全氧化而導致CO排放量添加，但適度推遲點火可減小CO排放。實際上當點火時間推遲時，出于維持輸出功率不變需要開大節氣門，這個時候CO排放顯著添加。隨著點火提前角的推遲，HC的含量下降，關鍵是由于增高了排氣溫度，促進了 CO和 HC的氧化，也因為減小了燃燒室內的激冷面積。
發動機在不相同工況下尾氣排放濃度值正常范圍見表1。
2. 實驗設備與實驗方法
實驗設備：大眾桑塔納兩千GSi AJR發動機故障問題實驗臺，美國SPX OTC3995發動機綜合分析儀，美國SPX OTC3995-2五氣體分析模塊（與發動機綜合分析儀配套）。AJR發動機是直列式4沖程4缸8氣門電噴發動機，使用了德國博世（Bosch）公司先進的M3.8.2電子調節順序多點燃油噴射系統。點火系統使用兩個點火線圈，為雙火花點火系統。OTC3995發動機分析儀功能強大，可對發動機電器系統、燃油系統、點火系統和機械部分實行全方位的診斷測試。發動機高速轉動時，高精密度示波器可隨時獲取不對信號，與此同時實行蓄電池電壓與電流、初級和次級點火信號、一缸同步信號、正時信號和真空度的檢查。
實驗方法：設置空氣供給系統、燃油供給系統、電子點火系統和調節系統的模擬故障問題，檢查不相同系統、不相同故障問題的尾氣成分。按照尾氣檢查結果，分析研究發動機各部分故障問題與尾氣成分變化間的聯系。實行故障問題模擬的方法一般有以下幾種：阻塞空氣供給系統模擬混合氣過濃的故障問題；斷開某缸噴油器調節線路模擬噴油器不噴油的故障問題；阻塞某缸噴油器模擬噴油器噴油不暢的故障問題；使用間隙過大、過小的火花塞或漏電的高壓線模擬點火系統故障問題；使用已損壞失效的傳感器、執行器模擬調節系統的故障問題；拔去某缸火花塞模擬某缸不工作的故障問題等。
實驗時，為反映發動機排放的真實狀況，將五氣體分析儀的取樣探頭插入三元催化器前面排氣管上的一個專用廢氣物檢查插頭中，插入深度為400mm。出于避免氣流滯后效應對測量結果的影響，在起動發動機10s后開始讀數，讀取30s內尾氣排放的平均值。若將三元催化器前后的測量值實行比較，還可以判斷三元催化器的轉化效率是不是正常。
3. 尾氣分析的一般結論
（1） 發動機各部分技術狀況與尾氣成分間的聯系
進排氣門、汽缸襯墊的密封性，活塞、活塞環、缸套的磨損與密封性等因素，與之有關的尾氣成分有HC、CO。有關的檢查項目有汽缸壓力、汽缸漏氣率和進氣真空度。
空氣流量、溫度、節氣門位置、轉速傳感器信號及ECU等影響噴油壓力和噴油時間的因素，噴油器、進氣溫度、進氣管內壁狀況等影響噴油霧化質量的因素，與之有關的尾氣成分有HC、CO。有關的檢查項目有燃油壓力、空燃比（A/F）、有關電路信號、空氣流量計信號（L型）、進氣壓力傳感器信號（D型）、轉速信號、溫度信號、負荷信號、氧傳感器信號等。
點火線圈初級繞組電流、點火初級電路電阻、電容器等影響點火能量的因素，斷電器、離心及真空提前裝置、點火模塊、與點火有關的傳感器信號等影響點火正時的因素，火花塞、高壓線、分電器等影響失火率的因素，與之有關的尾氣成分有HC。有關的檢查項目有點火波形、漏電試驗、導通試驗。
曲軸箱強制通風裝置、燃汽車油箱蒸發調節裝置的工作狀況與HC的生成有關，二次空氣噴射、進氣預熱的工作狀況與HC、CO有關，催化轉化器的工作溫度、轉化效率、使用周期則影響HC、CO、NOX的生成。
通過尾氣分析，可以檢查到以下幾個關鍵方面的故障問題：混合氣過濃或過稀、二次空氣噴射系統失靈、噴油器故障問題、進氣歧管真空泄漏、空氣泵故障問題、汽缸蓋襯墊損壞、EGR閥故障問題、排氣系統泄漏、點火系統提前角過大等。
（2） 尾氣成分不正常的原因分析
HC的讀數高，就說明燃油沒有充分燃燒。汽缸壓力不足、發動機溫度過低、汽車油箱中油氣蒸發、混合氣由燃燒室向曲軸箱泄漏、混合氣過濃或過稀、點火正時不準確、點火間歇性不跳火、溫度傳感器不良、噴油嘴漏油或堵塞、油壓太高或過低等因素基本都將影響到HC讀數太高。
CO的讀數是零或接近零，則就說明混合氣充分燃燒。C0的含量太高，說明燃油供給過多、空氣供給過少，燃油供給系統和空氣供給系統有故障問題，如噴油嘴漏油、燃油壓力太高、空氣濾清器不清潔。其它問題，如活塞環膠結阻塞、曲軸箱強制通風系統受阻、點火提前角過大或水溫傳感器有故障問題等。C0的含量過低，則說明混合氣過稀，故障問題原因有：燃油油壓過低、噴油嘴堵塞、真空泄漏、EGR閥泄漏等。
CO2是可燃混合氣燃燒的產物，其高低反映出混合氣燃燒的好壞，即燃燒效率。可燃混合氣燃燒越完全，CO2的讀數就越高，混合氣充分燃燒時尾氣中CO2的含量到了峰值13~16%。當發動機混合氣出現過濃或過稀時，CO2的含量基本都將下降。當排氣管尾部的CO2低于12%時，要按照其他的排放物的濃度來確定發動機混合氣的濃或稀。燃油濾芯太臟、燃油油壓低、噴油嘴堵塞、真空泄漏、EGR閥泄漏等將引起混合氣過稀。而空氣濾清器阻塞、燃油壓力太高，基本都可能影響到混合氣過濃。
O2的含量是反映混合氣空燃比的最好是指標，是最有用的診斷數據之一。可燃混合氣燃燒越完全，CO2的讀數就越高；與此相反，燃燒正常時，只有少量未燃燒的O2通過汽缸，尾氣中O2的含量應為1～2%。O2的讀數小于1%，就說明混合氣過濃；O2的讀數大于2%，代表混合氣太稀。影響到混合氣過稀的原因有非常多，如燃油濾芯太臟、燃油油壓低、噴油嘴堵塞、真空泄漏、EGR閥泄漏等。而空氣濾清器阻塞、燃油壓力太高等基本都可能影響到混合氣過濃。
當CO、HC濃度高，CO2、O2濃度低時，說明發動機混合氣很濃。HC和O2的讀數高，則說明點火系統工作不良、混合氣過稀，而導致失火。
借助于功率平衡試驗和尾氣分析儀的讀數，可以知道每個缸的工作狀況。假如每個缸CO、CO2的讀數基本都降低，HC、O2的讀數基本都升高，且升高和降低的量基本都相同，說明各缸基本都工作正常。假如只有一個缸的變化很小，而其它缸基本都相同，則說明這一缸點火或燃燒不正常。除此之外，當四缸發動機中有一缸不工作時，其濃度將升高到4.75～7.25%；若有兩缸不工作，則會升高到9.5～12.5%。
4. 實例分析
實例1
一輛豐田凌志ES300，怠速時有輕微發抖震動，且加速遲緩，無故障問題碼輸出。實行數據流和點火波形檢查，運轉主要參數正常，點火波形也一般正常。用四氣分析儀實行尾氣檢查，CO為0.4%、O2為2.12%、CO2為14.1%、HC在260×10-6～500×10-6間變化。初步分析是混合氣過稀，影響到失火。首要任務是檢修燃油供給部分，各部件工作正常。清洗噴油器后，HC值雖然有所降低但仍較高。在檢測空氣供給系統，無漏氣現象。至此，混合氣過稀而影響到失火的可能性被排除，可能是點火系統的故障問題。進一步檢測電子點火系統，當檢測到右側汽缸的高壓線和火花塞時，發覺一個缸的高壓線短路，火花塞電極間隙過小。更換高壓線，調整火花塞電極間隙，起動發動機，故障問題消失，尾氣檢查值完全在標準范圍之內。
實例2
一輛北京現代索納塔2.O，冷機起動困難，隨著溫度的上升發動機出現發抖震動現象，駕駛時加速無力。讀取故障問題代碼和數據流，一切正常。但用尾氣分析儀檢測，CO為0.23%，HC高達1100×10-6，CO2為13.2%、O2為2.35%。HC、O2的數值偏高，大多數是由點火不良或混合氣過稀失火而導致的。對點火系統部件實行全方位檢測，未發覺不正常。于是，重點檢測供油系。首要任務是檢查燃油壓力，檢查結果正常；逐缸實行斷油試驗，將1、4缸斷油時，發動機轉速無顯著降低，推斷1、4缸噴油器可能處于堵塞狀態。換上兩個新的噴油器，發動機工作恢復正常，冷機起動迅速、熱機工作穩定、加速有力，尾氣中HC降低至150×10-6。本例是因為噴油器堵塞，使實際噴入1、4缸的燃油量偏少，那么就會引起兩缸混合氣過稀而失火，致使發動機工作失常。
實例3
一輛桑塔納兩千GSi，發動機怠速不穩，經常熄火。調取故障問題代碼，顯示為00525，說明氧傳感器有故障問題。對氧傳感器實行檢查，信號電壓在0~0.3V和0.7~1.0V之間變化,且變化頻率到了8Hz以上，這就說明氧傳感器正常。用四氣尾氣分析儀實行檢查，HC、CO、CO2、O2分別為250×10-6、0.43%、14.6%、2.54%。由此看出HC和O2基本都較高，這是空燃比嚴重偏離正常值的一個至關重要特征。CO值較低而CO2在最大值，就說明可燃混合氣已充分燃燒，點火系統正常。綜合分析說明，該車發動機工作時混合氣偏稀，因而應從空氣供給系和燃油供給系著手檢修。
檢測燃油供給系統，一切正常。檢測空氣供給系統時，發覺空氣流量計后面的進氣軟管有破損、裂紋。更換進氣軟管，起動發動機，一切恢復正常。在次用尾氣分析儀實行檢查，結果HC為50×10-6、CO為0.23%、CO2為14.5%、O2為1.33%，數據正常，故障問題排除。本例是因為進氣管漏氣，使額外的空氣進到汽缸，引起混合氣過稀，發動機怠速不穩，經常熄火。這部分未經過ECU檢查的空氣經發動機燃燒后，引起排氣中還剩大劑量氧氣，氧傳感器將此信號反饋給ECU，ECU按照這一信號實行相應地加濃。因為氧傳感器一直輸出要求加濃的信號，自診斷系統則認為氧傳感器有故障問題，便輸出相應的故障問題碼。
5. 尾氣檢查注意些什么
對裝有催化轉化器的汽車，假如催化劑工作正常，會使CO和HC降低。因而，將取樣探頭插到催化轉化器以前測量未經轉換的排氣或在EGR閥的排氣口檢查。必要時，使空氣泵和二次空氣噴射系統停止工作。讀取測量數據前，一定不要讓發動機怠速轉動時間太長。在發動機暖機后，才能使用尾氣分析儀實行尾氣檢查。在實行變工況測試中，要讓加速踏板穩住后在讀取測量數據。
6. 結束語
現在，在非常多汽車修理企業，尾氣分析儀僅僅是做為車輛年審前調整尾氣、測試簡單主要參數的普通設備，沒有發揮出它在汽車故障問題診斷中的作用，由此引起了資金的浪費和設備的閑置。因而，加強尾氣分析在汽車故障問題診斷中的應用研究很必需要