汽车发动机可燃混合气在燃烧过程中会产生HC、CO、NOX等有害气体和CO2、H20、O2等无害气体。由于尾气成分与发动机的工况有最直接的联系，所以通过汽车尾气的检测可初步分析发动机的工作状况、性能好坏，可以检查包括燃烧情况、点火能量、进气效果、供油情况、机械情况等诸多方面。更为重要的是，当发动机各系统出现故障时，尾气中某种成分必然偏离正常值，通过检测发动机不同工况下尾气中不同气体成分的含量，可判断发动机故障所在的部位。尾气分析主要内容有混合气空燃比、点火正时及催化器转化效率等，主要分析的参数有CO、HC、CO2和氧（O2），还有空燃比（A/F）或相对空燃比（λ）。NOX常常发生在高温大负荷的情况下，在没有底盘测功机时只能靠路试去测量，在此不作分析。
1. 空燃比和点火正时对尾气成分的影响
HC是未燃燃料、可燃混合气不完全燃烧或裂解的碳氢化合物及少量的氧化反应的中间产物。CO主要来自在空气不足的情况下可燃混合气的不完全燃烧，是汽油机尾气中有害成分浓度最大的物质。CO2是可燃混合气燃烧的产物，它能够反映出燃烧的效率。
如图1所示，随着空燃比的增加，CO的排放浓度逐渐下降，HC的排放浓度两头高、中间低，CO2的排放浓度中间高、两头低。当空燃比小于14.7:1时（混合气变浓），由于空气量不足引起不完全燃烧，CO、HC的排放量增大。空燃比越接近理论空燃比14.7:1，燃烧越完全，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%之间）。而当混合气空燃比超过16.2:1时（混合气变稀），由于燃料成分过少，用通常的燃烧方式已不能正常着火，产生失火，使未燃HC大量排出。混合气过浓将产生大量的CO、HC，混合气过稀将引起失火而生成过多的HC。
如图2所示，点火提前角对CO的排放没有太大影响，过分推迟点火会使CO没有时间完全氧化而引起CO排放量增加，但适度推迟点火可减小CO排放。实际上当点火时间推迟时，为了维持输出功率不变需要开大节气门，这时CO排放明显增加。随着点火提前角的推迟，HC的含量降低，主要是因为增高了排气温度，促进了 CO和 HC的氧化，也由于减小了燃烧室内的激冷面积。
发动机在不同工况下尾气排放浓度值正常范围见表1。
2. 实验设备与实验方法
实验设备：大众桑塔纳2000GSi AJR发动机故障实验台，美国SPX OTC3995发动机综合分析仪，美国SPX OTC3995-2五气体分析模块（与发动机综合分析仪配套）。AJR发动机是直列式4冲程4缸8气门电喷发动机，采用了德国博世（Bosch）公司先进的M3.8.2电子控制顺序多点燃油喷射系统。点火系统采用两个点火线圈，为双火花点火系统。OTC3995发动机分析仪功能强大，可对发动机电器系统、燃油系统、点火系统和机械部分进行全方位的诊断测试。发动机高速运转时，高精度示波器可随时获取错误信号，同时进行蓄电池电压与电流、初级和次级点火信号、一缸同步信号、正时信号和真空度的检测。
实验方法：设置空气供给系统、燃油供给系统、电子点火系统和控制系统的模拟故障，检测不同系统、不同故障的尾气成分。根据尾气检测结果，分析研究发动机各部分故障与尾气成分变化间的关系。进行故障模拟的方法主要有以下几种：阻塞空气供给系统模拟混合气过浓的故障；断开某缸喷油器控制线路模拟喷油器不喷油的故障；阻塞某缸喷油器模拟喷油器喷油不畅的故障；使用间隙过大、过小的火花塞或漏电的高压线模拟点火系统故障；使用已损坏失效的传感器、执行器模拟控制系统的故障；拔去某缸火花塞模拟某缸不工作的故障等。
实验时，为反映发动机排放的真实情况，将五气体分析仪的取样探头插入三元催化器前面排气管上的一个专用废气检测插头中，插入深度为400mm。为了防止气流滞后效应对测量结果的影响，在启动发动机10s后开始读数