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1、学习任务二十一 尾气排放检测理论知识任务要求 1.了解汽车尾气的成分及废气产生 的原理； 2.了解三元催化转换器的作用及工 作原理； 3.了解我国汽车尾气的排放标准；4.正确使用废气分析仪； 5.正确检测发动机尾气成分，并判 断发动机排放是否合格，如排放成 分异常，可根据检测结果分析发动 机引起该故障的原因。理论知识1.汽车尾气的主要成分与危害 2.汽车尾气产生的原理 3.影响尾气产生的因素 4.三元催化转换器的作用及工作原理 5.我国现执行的汽车尾气的排放标准 6.废气分析仪的概述及使用1.汽车尾气的主要成分与危害汽车尾气污染物有：一氧化碳（CO）、 二氧化碳（CO2）、碳氢化合物（HC）、
2、 氮氧化合物（NOx）、炭烟（PM）等。（1）CO吸入人体后，肺里的血红蛋白不与氧结 合而与CO结合，致使人体缺氧，引起头痛、头 晕、呕吐等中毒症状，并危害中枢神经系统， 造成感觉、反应、理解、记忆等机能障碍，严 重时造成死亡。 （2）CO2为无色无毒气体，大气中的CO2大幅度 增加后，会形成温室效应，会使全球气温上升 、南北极冰层溶化；海平面上升；大陆腹地沙 漠趋势加剧。（3）单独的HC只有在浓度相当高的情况下才 会对人体产生影响，但它却是产生光化学烟雾 的主要成分。 （4）NOx是一种褐色的、有臭味的废气。NO能 氧化成毒性较大的NO2等其他氮氧化合物，高浓 度的NO会引起人的神经中枢障碍
3、，NO2对肺组织 产生剧烈的刺激作用。 NO2亚硝酸盐对人的呼 吸系统和免疫功能有很大的危害，NOx还是光 化学烟雾的主要组成成分。（5）炭烟（PM）主要是硫化物和微粒物，会 影响道路上的能见度。炭烟会引起人们恶心和 头晕，并对呼吸系统有害，严重者还能致癌。 （6）光化学烟雾达到一定浓度时，具有明显 的刺激性。它能刺激眼结膜，引起流泪并导致 红眼症，同时对鼻、咽、喉、气管及肺部均有 刺激作用，能引起急性喘息症。光化学烟雾还 具有损害植物、降低大气能见度、损坏橡胶制 品等危害。2.汽车尾气产生的原理1）CO 2）HC 3）CO2 4）NOx 5）行车工况与尾气的产生1）COCO是燃料在空气不足或
4、其他原因造成不完 全燃烧时所产生的气体。2）HCHC是发动机废气中的燃料未燃部分，还 包括供油系统中燃料的蒸发和泄漏的产 物，以及汽油中的大分子成分在高温下 分解产生的。3）CO2CO2是汽油燃烧后的必然产物，是不可避 免的。4）NOxNOx是进入汽缸内的N2和O2在高温高压的 火焰下化合生成的。5）行车工况与尾气的产生 行车工况与尾气的产生关系如下图所示。（1）暖机工况，产生CO、HC。 （2）怠速运行工况，产生CO、HC。 （3）匀速行驶。中、低速度行驶，产生 NOX；高速行驶，产生CO、HC和NOX。 （4）加速行驶，产生CO、HC和NOX。 （5）减速行驶，产生CO、HC。 （6）大负
5、荷，产生CO、HC和NOX。3.影响尾气产生的因素1）混合气浓度影响 2）点火时刻和点火效果的影响 3）发动机负荷的影响 4）发动机转速的影响 5）发动机温度的影响 6）其他因素的影响1）混合气浓度影响（1）对CO排量的影响。供给发动机的混合气 的空燃比比14.7（或过量空气系数比1）小得 越多，混合气越浓，燃料燃烧越不完全，CO的 排放量越高。（2）对HC排量的影响。HC是燃气在汽缸壁温 度较低区，达不到燃烧温度，火焰熄灭；电 火花过弱未能引燃混合气等情况下产生的。 若A/F=16.2，HC的排量最少；若A/F16.2时，产生失火现 象，造成HC大量排出。（3）对NOx排量的影响。NOx在混
6、合气的 A/F15.5时，燃料燃烧效率最高，燃烧越完 全，汽缸内的温度高，HC的排量最多，A/F高 于或低于此值时，NOx的排量都会减少。2）点火时刻和点火效果的影响 （1）对CO排量的影响。点火提前角不正确也会 影响排放。点火时刻过晚或过早都会造成CO的 排量增加。 （2）对HC排量的影响。点火时刻推迟时，HC在 排气过程中的氧化，另外燃烧时降低了汽缸的 面容比，燃烧室内的激冷面积减小，使排出的 HC减少，但要以牺牲燃料经济性为代价，所以 得不偿失。（3）对NOx排量的影响。点火时刻提前， NOx的排量高；点火时刻推迟，可以减少NOx 的排量，发动机的热效率也降低了，若调整 不当会严重影响发
7、动机的动力性、经济性和 稳定性。3）发动机负荷的影响（1）对CO排量的影响。急减速时，在进气 管内产生瞬间的强真空，吸入过多的燃料 ，使混合气过浓。这些都会造成CO排量的 增加；中等负荷时，需供给稍稀的混合气 ，燃料燃烧完全，排出的CO较少。（2）对HC排量的影响。怠速和很小负荷 时，燃料不能完全燃烧，因而HC的排量较 多；中等负荷时，HC的排量较少；大负荷 和全负荷时，可能使HC的排量增加，但这 期间排气温度高，利于HC进一步氧化，所 以HC的排量也较怠速时少。（3）对NOx排量的影响。负荷小时，进气压 力低，进气流动速度慢，形成的混合气的品 质差，火焰传播慢，燃料燃烧不完全，发动 机汽缸内
8、温度较低，NOx排量少；中速时， 混合气燃烧完全，NOx排量较多。4）发动机转速的影响（1）对CO排量的影响。急减速时，燃烧不 完全，而使CO的排量高；中速时，燃料燃烧 完全，排出的CO相应较少；高速时，燃烧不 完全使CO排量增多，利于CO的进一步氧化， 所以CO的排放比中速时低，但比怠速时高。（2）对HC排量的影响。转速升高，混合气品 质更佳，燃烧更完全，HC的排量更少。 （3）对NOx排量的影响。对燃烧速度较慢的 稀混合气，在点火时刻不变的情况下，转速 升高，NOx的排量减少；对于燃烧速度较快的 浓混合气，转速升高，燃烧速度快使NOx排量 增加。5）发动机温度的影响（1）低温时。低温时一部
9、分汽油发生凝结 成为液态和颗粒状，冷态供给的是浓混合气 ，结果由于空气量不足，使CO量增加。同时 燃烧温度降低，NOx减少而HC增加。（2）高温时。冷却液温度达到8090时 ，燃料汽化良好，发动机在燃料经济性较 好的状态下运转。但是，当发动机温度过 高时，由于引起过热、爆震、早燃等现象 ，使燃烧温度上升，NOx的生成量增多，同 时CO和HC的生成量减少。6）其他因素的影响（1）喷油器工作情况的影响。当喷油器密封 不严和喷油雾化质量不良时，会引起CO和HC排 量增加，使NOx减少。 （2）燃油供给系统燃油压力的影响。压力过 高时，相同的喷油脉宽，供给的燃油多，混合 气浓度大，CO和HC排量增加，
10、使NOx减少。（3）L形空气供给系统的发动机，空气流 量计之后的进气通道有漏气现象时，会使 NOx的排量增加，使CO和HC排量减少。 （4）空气流量计（或进气压力传感器） 检测进气量数值不准确、活性炭罐故障、 三元催化转换器故障、EGR阀故障等，都 会引起CO、HC、NOx排量的变化。4.三元催化转换器的作用及工作原理1）三元催化转换器的作用 2）三元催化转换器的工作原理三元催化转换器的工作原理图三元催化转换器的监控原理5.我国现执行的汽车尾气的排放标准1）怠速工况的正常排放值 2）发动机转速在2000r/min时的正常排放值1）怠速工况的正常排放值 怠速工况的正常排放值见表21-1。2）发动
11、机转速在2000r/min时的正常排放值 发动机转速在2000r/min时的正常排放值见表21-2。6.废气分析仪的概述及使用（以NHA 506型废气分析仪为例）1）NHA506型废气分析仪的概述和组成 2）废气分析仪测试方法1）NHA506型废气分析仪的概述和组成 NHA506型废气分析仪采用不分光红外线吸收 法原理，测量机动车排放中的HC、CO和CO2的成 分，用电化学电池原理测量废气中的NOx和O2的 成分，并可根据测得的CO、CO2、HC和O2的成分 计算出过量空气系数。NHA506型废气分析仪的组成如下图所示。1-仪器主机；2-嵌入式微型打印机；3-取样 管；4-前置过滤器；5-短导
12、管；6-取样探头下图所示为NHA506的前面板布置。前面板各部分的名称和功用如下： 1液晶显示屏：显示操作菜单和测量数据； 2“S”功能键：水平移动液晶显示屏上的光标， 以选择所需项目； 3“K”功能键：确认所选项目； 4“”功能键：上移显示屏上的光标，选择所需 项目；调节显示屏上文字、图像的对比度；校准 前用于修改校准气的设定值； 5“”功能键：下移显示屏上的光标，选择所需 项目；其余功能同“”键。下图为NHA506的后面板布置。后面板各部分的名称和功用如下： 1油温信号插座：输入油温探头的信号； 2电源插座及开关：插座用于输入220V交流电， 开关用于接通或断开电源； 3RS232C插座：
13、与外部计算机通信的接口； 4“通信/打印”转换开关：使仪器在“本机打印”和 “与外部计算机通信”间切换；5主排气口：样气测量后的排出口； 6冷却气及吸样入口：接入待测样气并降低样气 温度，防止进入分析光学平台的气体产生冷凝水； 7转速信号插座：输入转速测量钳的信号； 8氧化氮传感器排气口； 9传感器罩：氧化氮和氧传感器的保护罩；10氧传感器排气口； 11空气过滤器：过滤空气中的粉尘； 12标准气入口：用于校准时标准气的入口； 13水过滤器：去除待测样气中的油、水和粉尘。2）废气分析仪测试方法（1）正常测试。 （2）汽缸与冷却水道泄漏的测试。 （3）燃油蒸发、排放控制系统泄漏的测试。 （4）曲轴
14、箱通风装置测试。 （5）三元催化转换器的测试。（1）正常测试。 起动发动机，故障灯指示应正常，使发动 机达正常温度； 发动机从怠速状态加速至70%额定转速，运 转60s后降至50%额定转速，将取样探头插入 排气管中，深度不少于400mm，并固定在排气 管上，维持15s后，读取30s内的最高值和最 低值，其平均值为高怠速污染物测量结果。发动机从高怠速降至怠速状态15s后，读取 30s内的最高值和最低值，其平均值即为怠速 污染物测量结果。 若为多排气管的车辆，取各排气管测量结果 的算术平均值作为测量结果。若车辆排气管长 度小于测量深度时，应使用排气加长管。（2）汽缸与冷却水道泄漏的测试。 打开散热
15、器盖； 使发动机达到正常温度； 在散热器盖口用废气测试管测试； 读取HC值； 若有升高，说明汽缸衬垫损坏。（3）燃油蒸发、排放控制系统泄漏的 测试。 在汽油泵处测试HC； 在活性炭罐处测试HC； 在加油口盖处测试HC； 在油管接头处测试HC； 在油箱密封处测试HC。（4）曲轴箱通风装置测试。 发动机运转至正常温度； 读取尾气中CO及O2值； 拆下PCV阀管路并读取尾气中CO及O2值，CO 值减少1%以上，O2值将升高； 用手堵住PCV阀，读取CO及O2恢复正常； 若按上述步骤检查CO及O2值均无变动，表示 PCV阀阻塞；（5）三元催化转换器的测试。 发动机运转达正常工作温度； 加速至额定转速的
16、50%，保持2min； 测量排气，O2应在1%左右，CO值在0.5%以下 ，表示三元催化转换器工作正常； 加浓混合气，O2值慢慢下降，CO值增高约 0.5%，表示系统正常； 超出以上标准为不正常。7.尾气分析的项目和基本原则1）尾气分析的项目分析的参数有 CO、HC、CO2和O2，还有空燃比（ A/F）或过量空气系数。2）废气分析的基本规则 （1）HC和O2的读数高，是由点火系统不良 和过稀的混合气熄火而引起的。 （2）当测试的CO、HC高，CO2、O2低时，表 明发动机工作混合气很浓。 （3）如果燃烧室中没有足够的空气保证正 常燃烧，通常情况下，CO2的读数和CO、O2 相反。（4）废气中O2的读数和其他三个读数一起， 能帮助找出诊断问题的难点。 （5）利用功率平衡试验和四气体排气分析仪 的读数，可以指出每个缸的工作状况。四气体 分析仪所检测得到的排放物数量与发动机故障 的关系，见表21-3。在断开空气喷射系统的条件下，利用五气 体分析仪所检测到的排放物数量与发动机
