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1、汽车尾气检测与治理实践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。 一、尾气检测与治理的意义 1、环境治理 近年来，我国道路机动车辆平均年增长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
2、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+ O2NOx，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
3、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 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1，大约12.513.0的稍浓混合气下工作，在低负荷时由于气缸内残余废气较多，为了不使燃烧速度降低也要求1的状况下工作，由于1使空气量不足，所以发生不完全燃烧。（2）汽油机用火花塞点火，使火焰传播把混合气燃烧掉，但紧靠燃烧室壁而附近的混合气层，由于缸壁的冷却
4、形成激冷层，使火焰传播中止而熄灭。因此激冷层的混合气不能完全燃烧，从而排出HC。 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。=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
5、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：0.52%。 三、尾气检测方法 尾气的检测方法主要采用发动机尾气分析仪进行检测，检测前要求系统无故障码，待发动机水温正常后，加速发动机使其转速达到3000转/分，并维持30秒后，然后怠速，等怠速3
6、0秒后，读取各尾气排放值。目前所使用的发动机尾气分析仪主要有两气分析仪、四气分析仪和五气分析仪三种类型，分别应用于不同场合：1、两气分析仪 两气尾气分析仪是用来测量汽车尾气排放中CO和HC的体积分数的。但是，如果一辆车的排气管或尾气分析仪的测量管路有泄漏，那么所检测到的就是被外部空气稀释了的尾气，CO和HC的测量值将降低，自然就不能反映尾气的真实含量。目前国内所用的两气尾气分析仪大多都不具有检查自身泄漏的功能，因此即使用两气尾气分析仪测量车辆尾气，也不能真实地反映出发动机的故障来。2、四气分析仪 随着装有三元催化转化器和电子控制系统汽车的增多，汽车的排放标准也更加严格，因此需要更精确地测量尾气
7、并诊断车辆排放超标的原因。四气尾气分析仪不仅具备两气尾气分析仪的所有功能，而且还能进行故障诊断和分析，它除了能测量CO和HC外，还能测量CO2和O2、发动机油温、转速等，以及计算过量空气系数和空燃比A/F等。所以四气尾气分析仪不仅可作为环保检测仪器使用，作为发动机故障检测分析的诊断工具也非常有用。对于几种尾气的分析，前面我们已经做过阐述，在这里只对过量空气系数进行简要的说明。过量空气系数可以直观地告诉我们空燃比的情况，从理论上讲，混合气的过量空气系数=1最为标准，但实际上不可能没有变化，所以一般情况下被设计为0.971.04（有些车有具体说明），可以看成是理想的匹配。若大于该值，说明空燃比过大
8、，混合气过稀；若小于该值，则为空燃比过小，混合气过浓。四气尾气分析仪还可提供发动机转速（RPM）和发动机温度（TEMP）参数，作为故障诊断时的参考数据。 3、五气分析仪 当CO和HC降低时，可能会引起尾气中的NOx浓度升高，若要监测NOx的浓度，就得使用五气尾气分析仪。而且NOx常常是在高温大负荷的情况下产生的，若没有底盘测功机，就只能靠路试去测量。 四、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
9、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近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。 （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
10、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
11、，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）和燃烧时间三个特征值的检查，看是否达到要求。（6）其他附属装置的检查一些汽车为了降低有害
12、气体的排放，还安装了EGR废气在循环、三元催化和空气二次喷射等装置。因此对他们的检查，确保其功能的正常也是非常必要的。经过上述一系列检查，并使其功能恢复到原来状态时，基本能使尾气排放达到正常水平。但此种治理尾气的方法，其目标不明确，带有一定的盲目性，且过程繁琐，效率较低。在实际应用中往往是视尾气排放情况选择其中几个部分进行检测来进行故障排除和尾气治理。2、以尾气检测结果分析为依据进行尾气治理 此种治理方法往往要先进行尾气测量，根据尾气测量结果，分析尾气不达标的原因，缩小故障产生范围，省时省力进行故障排除，从而达到尾气治理目标。表列出了利用四气分析仪进行尾气检测后，不同排放物时可能产生的原因，根
13、据这些原因准确的进行尾气治理。例如，当我们测量的HC含量很高，CO含量低，CO2含量低，而O2含量高时，说明燃烧不完全，有大量的汽油（主要含量为HC）和O2一起被排出来，而燃烧不完全的原因很可能就是由于间歇性点火引起的。从而缩小了故障产生范围，为尾气治理带来了方便。 五、实例分析 故障现象：行驶中突然间加速不畅，怠速抖动 故障检测过程： 首先进行外观检查。检查各种真空油管、线路、接头是否完好。经检查，发现通往空调系统真空管松脱，接上发后未见好转。其次进行油压调节器检查，发现油压调节器膜片漏汽油，更换以后未排除故障。测量油压，3.2kg/cm2正常。检查火花塞发现间隙过大，更换后，情况未有好转。
14、 上述检查都是靠经验进行的常规检查，但问题没有解决，接着用四气分析仪进行尾气检测，希望从尾气情况分析进行故障诊断，经检测尾气含量结果如表2所示。 由以上尾气数据分析右侧处的HC和O2明显偏高，而CO和CO2稍微偏低，从表1总结的规律可以判断是由于间歇性点火（燃烧中断）引起的故障。 为了进一步确认故障，用检测仪进行系统故障码读取，显示故障码内容为1、3缸缺火，再次确认为失火故障。接着查找失火原因，检查喷油嘴信号、喷油量、雾化状况均正常，于是检查重点集中在点火系统。用示波器读取次级点火信号，发现1缸无次级点火波形产生，3缸有间隙信号产生，为了确认是否是点火线圈损坏，把1缸与2缸点火线圈对调以后，2缸无点火次级波形信号产生，于是确认点火线圈损坏，更换点火线圈后，故障排除，再次检测尾气排放情况，符合排放要求。 六、小结 汽车尾气排放超标，常常与发动机故障联系在一起，在一些发动机故障产生后无法用诊断仪等设备进行判断时，利用尾气排放情况，分析引起尾气超标的原因，从而诊断出故障所在，并给以排除。因此，有效的使用尾气分析仪，利用尾气排放进行汽车故障诊断是现代汽车维修中重要的技术之一，越来越受维修人员所重视。
