汽车排放及其控制的必要性汽车排放。汽车排放污染物包括复杂的有机物和无机物,具气、液、固三相。有机物(主要是碳氢)来源于未燃燃油和机油,也有一些是不完全燃烧产物 ;无机物包括硫化物、碳粒和含氮的化合物。气相物包括 NOx、CO、CO2、SO2和气态氢 ;固相物是微小的球状碳粒(直径10~80μm),称之为固态物(SOL),一般也可称作碳烟(soot);液相物是碳氢和 SOx,其中碳氢的 H、C 原子比例从 2:1 到 9:1,包括醛、烷烃、烯烃(直链或支链)和芳香烃(单环和多环)。在碳粒表面吸附有一些液态碳氢和液态的 SOx,另一些碳氢则为气态。吸附在碳粒上的碳氢以及游离态的液态碳氢可溶于有机溶剂,所以称之为可溶性有机物(SOF)。碳烟、可溶性有机物、SOx 统称为发动机颗粒排放物,如图所示。
汽车排放的危害。研究表明,SOL、SOF 和 HC 都可导致癌症。生物活体试验表明,碳烟颗粒是导致肺水肿块形成的主要原因。可溶性有机物中的一些物,特别是多环芳香烃(PAH)和含氮的多环芳香烃(NitorPAH)则有更大的致癌作用。另外,碳烟颗粒除了对人体健康不利之外,又是一种肉眼可见的黑色物质,悬浮在空中,既影响能见度又污染空气,对于环境有极大危害。
我国治理汽车排放迫在眉睫。我国 GB17691-2005 排放标准规定,轻型汽车和重型汽车的形式核准分别从2010 年 7 月 1 日和 2010 年 1 月 1 日起实施国 IV 排放标准(如表 1 所示)。从 2011 年 1 月 1 日起,不满足国 IV排放标准的重型车将不得销售、注册。2012 年 1 月 1 日执行国 V 排放标准。同时在《大气污染防治法》中规定,机动车的维修单位,应当按照防治大气污染的要求和技术规范进行修理,使在用车达到规定的排放标准。
马虎维修对汽车排放的影响
一、电控燃油喷射系统的维修对汽车排放的影响
1. 燃油压力偏高,使喷油量增加,混合气过浓,导致排气中的 CO、HC 含量增加。燃油压力调节器失效或其上的真空软管破裂、堵塞,回油管被压扁,使回油不畅等,都会导致燃油压力偏高。燃油压力偏低,会使混合气过稀,燃烧不完全,导致排气中的 HC 含量增加。燃油压力调节器失效,燃油滤清器堵塞,油泵磨损等都会导致油压偏低。
2. 在闭环控制中,若有一缸喷油器堵塞或火花塞不跳火,会使排气中的氧含量增加,这样传感器监测到排气中的氧含量增加并将此信息传给发动机控制单元,发动机控制单元认为混合气过稀而进行加浓,从而导致排气中的 CO、HC 含量增加。
3. 喷油器密封不良而滴油会导致排气中 HC 的含量增加。
二、发动机排放控制系统的维修对汽车排放的影响
1. 曲轴箱强制通风系统的 PCV阀一旦发卡、漏气,会导致发动机怠速不稳,HC 的排放量增加 ;而该阀堵塞后,则会因曲轴箱内的气体压力过高造成油封和各结合部位直接向周围环境泄漏大量未燃气体和机油。
2. 废气再循环(EGR)系统用来将部分排气引入燃烧室,增加混合气中惰性气体的比例,有效地降低燃烧室的温度,从而达到减少 NOX排放的目的。如果 EGR 系统维修不当,或存在故障,将会导致排气中的NOX含量的增加。
3. 燃油蒸发排放控制系统(EVAP)正常工作的情况下,若活性炭罐下端的空气入口处堵塞而不能进入新鲜空气,带走吸附在活性炭罐内的燃油蒸气,空气只能从油箱盖的进气阀进入,从而造成油箱内经常处于负压条件下供油,加大了油箱内燃油蒸发的速度,从而使耗油量增加,甚至在中小负荷下排气管冒烟,尾气排放超标。
4. 三效催化转化(TWC)虽然不需要定期维修,但是在二级维护时应该检测 TWC 的工作情况,以便及时发现问题。若发动机维修不当又不及时检测 TWC 性能,必然会导致汽车排放增加。例如 :气门与气门座修磨不良和气门间隙调整不良 ;配气相位调整不当 ;安装的活塞环对口 ;火花塞跳火试验时间过长 ;测量汽缸压力 过长 ;使用劣质机油以及发现点火过迟、某缸断火、点火能量不足、喷油器关闭后滴油而调校不准 ;TWC因堵塞引起了进气管温度高于排气管温度,由于没有检查,可能导致两管温度差为 0(TWC 不工作),这些马虎修车现象直接导致 TWC 寿命缩短,甚至失效。而正常工作的 TWC不但可以节油,而且尾气中 HC、CO的体积分数可以降低 70% 以上,NOX的体积分数可降低 60% 左右。TWC由于维修因素失效,实属破坏汽车排放。
汽车排放控制策略
由于马虎维修,直接影响到整个汽车的动力性、经济性、使用可靠性和发动机排放控制系统的寿命,最终导致了汽车排放达不到国家法规排放标准。解决这个问题的根本办法应以当前国内外汽车维修制度和汽车排放法规为依据,建立适应本厂服务范围的汽车维修制度,以制度管人,不是人管人。只有这样,才能使汽车排放达标。
一、美国对机动车排放控制策略
I/M 法是美国在 1968 年通过的《空气清洁法》基础上,对汽车排放进行全面控制的一套法规,主要是对在用机动车通过定期检测手段实施检查 / 维修制度。I/M 法在美国各州都有自己明确的具体规定,根据不同的车型、年限、用途采用不同的检测方法和标准,同时对所检测的车辆建立档案,检测后再通过合理的维护修理工艺,排除造成车辆排放恶化的故障,即使车辆恢复其自身排放净化功能,降低汽车排放污染,也能确保车辆恢复到良好的动力性和经济性。
二、我国对机动车排放控制策略
我国现行的汽车维修制度是“定期检测,强制维护,视情修理”。车辆定期检测发现需要修理的项目,作为二级维护的附加项目一并处理。目前我国正在深入推广、逐步强化实施的状态检测下的车辆二级维护制度,几乎涵盖了 I/M 制度的所有内容。因此,完全可以将 I/M 制度的实施结合车辆二级维护工作一并进行,从而顺利地开展我国 I/M 制度的实施工作。