在车水马龙的街头,一股股浅蓝色的烟气从1辆辆机动车尾部喷出,这就是通常所说的汽车尾气。汽车尾气不仅气味怪异,而且令人头昏、恶心,影响人的身体健康。在车辆不多的情况下,大气的自净能力尚能化解汽车排出的“毒素”。但随着汽车数量的急剧增加,交通拥堵成了家常便饭,由此带来的汽车尾气更是害人不浅。
汽车尾气中含有上百种不同的化合物,其中的主要污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。
一、目测判断尾气排放异常
1.44气管排黑烟
汽车在行驶中,如果排气管排黑烟,排气管或消声器伴随有异常响声,故障原因如下:
(1)混合气过浓。如果发动机过量空气系数(λ)过小,混合气燃烧不完全,会使混合气过浓。
(2)点火正时失准。点火正时不当也会使混合气燃烧不完全。而发动机少数缸不工作,也会有少量黑烟从排气管排出。
2.排气管排蓝烟
汽车行驶中,发动机排气管排蓝烟或灰烟,并闻到焦臭的气味。这有可能是机油窜入气缸燃烧室参与燃烧所致。拆下火花塞即可发现严重的积碳,伴有机油消耗量增加。
二、尾气产生机理分析
1.碳氢化合物(HC)生成机理
汽油由多种HC成份组成,完全燃烧会生成CO2和H2O,但现实中很难实现完全燃烧,所以排气中总会有HC存在。发生不完全燃烧的因素主要有以下几个:
(1)为了提高功率,常使发动机在λ<1,大约空燃比为12.5~13.0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在λ<1的状况下工作,由于λ<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,但紧靠燃烧室壁的混合气层,由于缸壁的冷却形成激冷层,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。
此外,气缸压力不足、发动机温度过低、油箱中的燃油蒸发、混合气由燃烧室向曲轴箱泄漏、混合气过浓或过稀、点火正时不对、间歇性失火、冷却液温度传感器损坏、喷油器泄漏或堵塞以及油压过高或过低等因素都将导致尾气中HC增多。
2.-氧化碳(CO)生成机理
CO的产生是因为混合气过浓导致燃烧不完全引起的,当空燃比在14.7:1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。通常情况下在小负荷和全负荷工况CO排放增加。
高的CO值表示燃油系统发生了故障,如混合气不洁净、活塞环胶结阻塞、燃油供应太多、空气太少以及点火太迟等。如果电喷发动机CO过高,很可能是喷油器漏油、燃油压力过高或电控系统产生了故障。
3.二氧化碳(CO2)生成机理
正常的燃烧会产生CO2,燃烧效率愈好,尾气中C02值越高。不管是否装有三元催化转换器,CO2峰值均为13.8%~14.8%。当混合气变浓或变稀时,CO2均会降低。
4.氧气(O2)生成机理
由于空气中含有21%的O2,向发动机内提供HC燃烧,燃烧效率愈好,O2值会越低。燃烧正常时,尾气中应含有1%-2%的仇。如果混合气浓,O2的含量就低,CO的含量就高。反之,混合气稀,O2的含量就高,CO的含量就低。燃油滤清器滤芯太脏、燃油压力低、喷油器堵塞、真空泄漏以及EGR阀泄漏等,都可能导致混合气过稀。若混合气偏向失火点,O2的含量就会上升得很快,同时,CO值低,HC值高,而且不稳定。
5.氮氧化合物(NOx)生成机理
空气中含78%N:分子,21%O2分子,温度高于1500℃时二者产生化学反应,N2+O2→NOx,生成NOx的因素有以下4点:
(1)温度:有O2存在并且在高温条件容易生成;
(2)02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生成量也不多;
(4)空燃比影响:当空燃比低于12:1、高于18:1时,生成量也少。
1辆车况良好的电喷车,在主要的尾气排放组分中, HC大约为55x10 -6以下;CO低于0.5%; O2标准值:0.5%~2%;CO2为13.8%~14.8%,入为0.97%~1.04%。