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汽车尾气检测与治理

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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 汽车尾气检测与治理 作者:武园园 来源:《科学与技术》2014 年第 04 期 摘要:本文从汽车尾气产生的机理出发,介绍了汽车尾气检测的方法,并提出了治理不达 标汽车尾气排放的方法,最后以实例来进一步验证所阐述的从汽车尾气排放分析来进行故障诊 断的方法。 关键词:汽车尾气;检测;治理;故障诊断 一、尾气检测与治理的意义 1、环境治理 *年来,我国道路机动车辆*均年增长 15%,如此快速的增长造成了日益严重的尾气排放 污染,成为威胁公众健康的“无形杀手”。汽车发动机排放的主要污染物包括 NOx、HC 和 CO,他们对人类危害都不小,其中 NOx 经阳光照射在大气中形成光化学烟雾,它对人的呼吸 系统产生极大危害,另外还会形成地球温室效应和阻隔植物的光合作用;CO 在大气中可产生 酸雨效应,导致人类的酸雨病症等。据大气污染指数(APL)测定表明,我国目前的大气污染 程度是非常严重的。 2、提升发动机性能 针对各国对汽车尾气排放的限制要求,出厂的汽车都已达到一定的排放标准,当检测的汽 车尾气排放不达标时,也就反映出汽车已经存在故障,需进行治理。经治理后,达到提升发动 机动力性能,降低油耗和延长发动机使用寿命等目的。 二、尾气产生机理 1、NOx 化合物生成机理 空气中含 78%N2 分子,21%O2 分子,温度高于 1500℃时产生反应,N2+ O2→NOx,生 成 NOx 的因素有以下四点:(1)温度:有 O2 存在并且在高温条件理易生成;(2)O2 浓 度:在 O2 不足的前提下,即使温度高,NOx 生成也少;(3)滞流时间:因为 NOx 生成反应 比燃烧反应慢,所以即使在高温条件下,如果滞流时间短的话, NOx 生成量也减少;(4)空 燃比影响:当空燃比低于 12:1、高于 18:1 时生成量也少。 2、HC 化合物生成机理 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 汽油由多种 HC 成份组成,完全燃烧生成 CO2 和 H2O,但不可能发生完全燃烧,所以排 气中总归有 HC 存在。发生不完全燃烧的因素主要有以下几个因素:(1)发动机为了提高功 率,常使发动机在 λ 3、CO 化合物生成机理 CO 产生因为混合气过浓,当空燃比在 15:1 以下时产生大量 CO,原因是燃烧时由于空 气少,汽油缺氧燃烧,产生大量 CO。λ=1 时,由于混合气混合分配不均匀,排气中仍有少量 CO,混合气分配均匀,由于燃烧后温度高,CO2 出有一少部分分解成 CO 和 O2,H2O 分解为 O2 和 H2,生成的 H2 也会使 CO2 还原成 CO,所以有 CO 生成。 凡是影响空燃比的因素,都影响 CO 生成,主要表现为以下工况:(1)怠速工况。由于 怠速时混合气较浓,会生成 CO,提高怠速,多进气,会降低 CO 生成;(2)减速工况。发动 机急减速时,进气管真空度增大,停留在进气螺管内的燃烧油膜在高真空条件下急剧蒸发,进 入燃烧室,造成混合气过浓,致使燃烧恶化,使排气中 CO 增加;(3)负荷的影响。通常情 况下 CO 在小负荷和全负荷 CO 排放增加。 4、CO2 化合物生成机理 正常的燃烧会产生 CO2,燃烧效率愈好,CO2 值越高。标准值为:14%~15%。 5、O2 生成机理 由于空气中含有 21%的 O2,向发动机内提供碳氢化合物燃烧,当燃烧效率愈好,O2 值会 越低。标准值:0.5~2%。 三、汽车尾气治理 汽油发动机的汽车尾气治理通常采用以下两种方法,一是以系统故障检查为依据进行尾气 治理,二是以尾气检测结果分析为依据进行尾气治理,他们各有优点,在不同场合可选择相应 的治理方法。 1、以系统故障检查为依据进行尾气治理 对于新出厂的合格汽车,其尾气排放肯定要求达到当时法规所要求的排放要求,尾气排放 超标往往是在汽车使用一段时间后,汽车的某些系统功能缺失或者某些部件损坏而引起的。这 些部件基本上都是与发动机燃烧息息相关的,他们包括线路管路部分、电控系统、发动机供气 系统、燃油系统、点火系统、燃烧环境和机外尾气处理设备等。因此在进行尾气治理时,只要 进行这些系统和部件的检查,使其功能恢复到或接*于汽车出厂时的要求,那么尾气超标的问 题就迎刃而解。现以开环控制式燃油喷射汽油发动机尾气治理为例,介绍尾气治理方法。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn (1)外观检查。 检查各种真空油管、线路、接头是否完好。 (2)电控系统检查。 利用诊断仪等检测设备读取系统有无故障码,读取系统输入、输出的运行数据,若有故障 则进行故障排除。 (3)发动机供气系统检查。 这一步主要进行三部分的检查,一是空气流量计性能检查;二是配气相位准确性检查;三 是燃烧室气密性检查,包括气门密封性、活塞与缸筒的配合间隙和气缸压力检查。 (4)燃油系统检查。 一是进行燃油压力和流量检测,其值应达到手册中都会给出系统压力规范值和流量值; 二是进行喷油嘴性能检测,主要检查动态的响应特性、流量、雾化状态(包括喷出的锥角 和方向)是否滴漏,以及各个喷油器在相同控制脉宽下喷出的燃油流量是否均匀。 三是进行燃油滤芯检查,观察是否有堵塞并判断燃油系统清洁状况。 (5)点火系统检查。 一是进行点火正时检查。现代发动机管理系统中,点火时间通常是由 ECU 根据各传感器 的信号和发动机的具体工艺进行控制的,实际点火角是由两个部分构成,即基本点火角和控制 角,基本点火角通常是电器件的安装保证,如分电器式传感器的位置定位位置,应按照手册的 规定或使用专用的定位工具安装。由于通常手册中给出的标准值是基本点火角,因此在使用正 时灯检查点火角时应按照手册的规定,采用正确的手段锁定点火时间(即通知 ECU 不对点火 角加以控制)。 二是进行点火能量检查。利用示波器或发动机综合分析仪读取如图 1 所示的点火波形,根 据点火波形进行点火电压(击穿电压)、跳火电压(燃烧电压)和燃烧时间三个特



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