浅析汽油车废气排放问题与修理

【摘 要】笔者简述了影响汽车废气排放物的成份，同时介绍了影响各排放物排放量的因素，如空燃比、汽车的技术状态等。提出了预防汽车废气排放造成污染的维修和保养措施，以及怠速时废气排放超标时的诊断治理方法。
【关键词】汽车废气污染；预防措施；诊断方法
　　工程概括
　　要预防汽车的废气排放污染，就要先了解汽车废气的成份及影响其含量的因素，才能正确地预防汽车废气排放污染。
　　汽油是由多种碳氢化合物组成的，其完全燃烧生成H2O和CO2等成份。但由于气缸内的燃烧情况复杂多变，因此会有多种因不完全燃烧而产生的有害成份。主要有CO、HC、NOx（氧化合物，包括HO、HO2、H2O3、N2O等），还有少量SO2，颗粒（铅化物、炭烟），臭气（醛类），另外，曲轴箱也会有一些以HC为主，含少量CO的污染物，本文主要讨论因燃烧而产生的CO和HC排放污染。
　　一、影响各排放污染物排放量的因素主要有以下几个
　　1、空燃比的影响
　　由于汽油发动机的废气污染成份是由汽油的不完全燃烧引起。因此，空燃比是影响废气污染成份的主要因素（图1）
　　理论上，1kg汽油完全燃烧需要空气14.7kg。当过量空气系数α=1（AF≈14.8）时，燃料完全燃烧，其产物为CO2和H2O。当空气不足，AF＜14.8时，则有部分燃料不能完全燃烧，生成CO。所以，CO的排出浓度基本上受空燃比所支配，图1为汽油机空燃比与排气浓度变化关系。但是当α=1.2时（AF≈18），HC的排气浓度又开始增加，这是因为这样稀薄的混合气在一般发动机中产生丢火所致。所以从图1可以看到，CO的排放量基本上由空燃比决定，HC的含量在一定范围内随着空燃比的增大而下降，但在一定浓度后HC的含量会增加。
　　2、发动机技术状态的影响。
　　2.1点火系统的影响。
　　（1）从理论上知道，不同的燃烧工况需要不同的点火时刻。因此，现代低污染发动机采用电脑点火系统，以满足发动机在不同工况下的点火要求。对于传统点火系，适当推迟点火，可降低HC排放，但对CO影响不大。
　　（2）点火能量的影响。
　　点火能量越高，则火花强度越高，持续时间越长，使混合气燃烧充分，亦能使较稀的混合气燃烧，因此点火能量高会使CO和HC排量减少。
　　2.2水温的影响
　　水温低，混合气的燃烧速率低，影响混合气的充分燃烧，使废气中的污染物增多，所以，发动机的水温要保持在合适的温度。
　　2.3进气温度的影响
　　进气温度低，会使混合气变稀，引起燃烧不良而造成废气污染增大。而进气温度过高，会使混合气过浓，引起不完全燃烧而使废气污染增大。
　　一般情况下，冬天气温可达-20℃以下，夏天在30℃以上，爬坡时发动机罩内To>80℃。随着环境温度的上升，空气密度ρ变小，而汽油的密度几乎可认为不变,因此使化油器供给的混合比R（即AF）随吸入空气温度的上升而变浓，图2为一定运转条件下，进气空气温度与混合比的关系。
　　2.4怠速的影响
　　适当调高怠速，会使CO和HC的含量降低，这是因为节气门开度适当增大，混合气浓度降低。
　    怠速转速600r/min时，CO浓度为1.4%，700r/min时，降为1%左右，这说明提高怠速转速，可有效地降低排气中CO浓度，但是，怠速过高会加大挺杆响声，对液力变扭汽车，还可能发生溜车的危险。如果这些问题得到解决，一般从净化的观点，希望怠速转速规定高一点较好。
　　2.5气缸密封性的影响。
　　气缸密封性不好会使混合气不能充分燃烧，使废气污染增加，而且密封性不好，会使润滑油进入气缸内燃烧，造成废气污染增加，以及混合气失调。
　　2.6汽油品质的影响。
　　汽油的品质主要指蒸发性和抗爆性，蒸发性好则易点火，燃烧好。抗爆性好，则不易发生爆震。
　　二、维修时的预防措施
　　1、定期保养更换空气滤清器，使空气滤清器保持清洁、畅通。
　　2、维修时彻底清洁进气管、燃烧室、火花塞、气门等处的积炭，保证进气管道的畅通和密封，使各缸的混合气分配均匀。
　　3、使化油器保持良好的工况，为发动机的不同工况提供不同的混合气。
　　4、适当调高怠速。
　　5、高速点火时刻适当延时，使点火提前装置齐全有效，用电子点火代替触点点火。
　　6、保持曲轴箱通风系统和防止燃料蒸发系统的工作良好可靠。
　　7、检查发动机的节温器工作状态，保持发动机的正常水温。
　　8、使发动机的进气恒温装置工作正常。
　　9、使用高标号清洁汽油。
　　三、怠速时的排气超标的分析诊断
　　1、CO示值偏高，HC示值正常；
　　这是由于混合气过浓引起的。此时应检查阻风门有否完全打开，化油器调整是否适当，空气滤清器有否堵塞。对于电喷发动机，应读取故障码和数据流，检查相应混合气变化的传感器工况。
　　2、CO值正常，HC示值偏高。
　　这是由于混合气过稀引起的。此时应检查点火系统是否工作正常，气缸是否密封不严，进气系统和真空管路有否泄漏。
　　3、CO值HC值都超出规定；
　　这是由于混合气过浓，或者有未燃烧的混合气引起的。这是除了进行1、2点的检查外，还要检查化油器油平面是否过高，空气量孔是否堵塞，省油装置是否漏油等。
　　四、维修实例
　　例一、有一台凌志300轿车，搭载3VZ-FE寻机，故障灯亮，油耗增大，在年审检测时，尾气超标。
　　进厂检查：废气CO5%、HC400PPM，属混合气过浓的情况，用自诊断读取故障码为21（主氧传感器信号）25（空燃比过稀）。
　　为了防止误诊，再根据故障码范围和排气超标诊断进行检测。
　　检测结果：
　　（1）点火系统正常，无断火、缺火、点火提前角正常。
　　（2）缸压正常11.5MPa，各缸差不超过0.4MPa。
　　（3）进气系统正常，无泄漏。
　　（4）燃油系统正常，油压正常，（220KPa）喷嘴和燃油压力调节器正常。
　　（5）各传感器正常，（氧传感器除外，电压过低且无变化）。
　　故障判断：
　　氧传感器失效。更换氧传感器，清除故障码后，试车再检查，无故障码存在，尾气正常。
　　故障原因分析：当发动机ECH发现氧传感器传回的信号在正常行驶速度（低于60公里/小时和寻机转速高于1500转/分）时，氧传感信号降至0.35-0.70伏之间，而且时间超过60秒时设定21号故障码，在氧传感器已热（发动机转速2000转/分，无负荷）时，且输出信号低于0.45伏至少达到90秒时设定25号故障码。
　　例二、有一台金杯面包车，搭载491Q化油器发动机，电子点火。路检排气超标，CO8%、HC1400ppm，动力正常。
　　按排气分析是属于混合气过浓的表现，调整CO调整螺钉，CO和HC浓度变化不大，说明故障在其它部位。
　　按混合气过浓的故障范围查找；
　　（1）点火系统正常。
　　（2）气缸压力正常。
　　判断故障在化油器，拆检化油器发现副腔节气门因积炭严重，关闭不严，造成在发动机怠速时副腔也参加工作，使混合气过浓，造成排放超标。清洗化油器后调整，废气排放达标。
　　五、结束语
　　排气成份是汽车发动机工况的反映，也是大气污染的主要成分，了解影响汽车废气排放的原因和预防措施，不但对我们的维修工作有帮助，对于减少空气污染，改善空气质量也有非常重要的作用。
转自土木工程网。