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1、汽车检测与诊断技术Inspection and Diagnosis of Automobile,河南工业大学机电学院汽车工程系,根据环保总局的资料，中国每年有超过40万人由于空气污染而过早死亡。根据环境规划研究院专家介绍，每年30万人死于户外的污染；11.1万人死于户内污染。世界银行指出，中国每年有40万人死于与污染有关的疾病，如肺病和心脏病。据资料显示，中国有13的城市居民生活在二级以上污染的城市。按国家标准，二级污染就是对健康有不良影响，三级就是“非常危险”。中国有1.16亿人居住在三级污染的城市。,河南工业大学汽车工程系,汽车检测与故障诊断技术,一、废气污染物的主要成分汽车排放的主要污染
2、物是：一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）硫化物和微粒物（碳烟、铅氧化物等重金属氧化物等）。就CO来说，如果把汽油发动机CO排放量当作1，则液化气发动机的CO排放量为1/2，而柴油发动机的CO排放量为1/100。而且，柴油发动机的HC排出量也较少，但NOx排出量则和汽油机差不多，且会排出令人讨厌的黑烟。,汽车有害气体主要从下述途径排入大气：从曲轴箱排出，以HC为主要成分（约占HC总排量的25%），并含有CO等其他成分的窜气；从发动机尾气排出不同成分的CO、HC（约占HC总排量的55%）及NOx等有害气体；汽油从油箱、化油器浮子室及油泵接头处蒸发，散发出HC（约占HC总排量
3、的20%）。,二、废气污染物的危害 一氧化碳（CO）在内燃发动机中，CO是空气不足或其他原因造成不完全燃烧时，所产生的一种无色、无味的气体。CO吸入人体后，非常容易和血液中的血红蛋白结合，它的亲和力是氧的300倍。因此，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，严重是造成死亡。碳氢化合物（HC）HC是指发动机废气中的未燃部分，还包括供油系中燃料的蒸发和滴漏。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，一般情况下作用不大，但它却是产生光化学烟雾的重要成分。,氮氧化合物（NOx）NOx是发动机大负荷工作时大量产生的一种褐色的有臭味的废气。NOx进
4、入肺泡后能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用。亚硝酸盐则能与人体内的血红蛋白结合，形成变性血红蛋白，可在一定程度上导致组织缺氧。NOx与HC受阳光中紫外线照射后发生化学反应，形成光化学烟雾。铅化合物 当人们吸入含有铅微粒的空气时，铅逐渐在人体内积累。当积累量达到一定程度时，铅将阻碍血液中红血球的生长，使心、肺等处发生病变；侵入大脑时则引起头痛，出现一种精神病的症状。,炭烟 炭烟是柴油发动机燃料燃烧不完全的产物，其内含有大量的黑色炭颗粒。炭烟能影响道路上的能见度，并因含有少量的带有特殊臭味的乙醛，往往引起人们恶心和头晕。硫氧化物 汽车内燃机尾气中硫氧化物的主要成分为二氧化硫（SO2）。
5、当汽车使用催化净化装置时，就算很少量的SO2也会逐渐在催化剂表面堆积，造成所谓催化剂中毒，不但危害催化剂的使用寿命，还危害身体健康，而且SO2还是造成酸雨的主要物质。,二氧化碳 CO2为无色无毒气体，对人体无直接危害，但大气中的CO2大幅度增加，因其对红外热辐射的吸收而形成的温室效应，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，使人类和动植物赖以生存的生态环境遭到破坏。汽车内燃机排气所造成的公害，对汽油机而言，CO、HC和NOX是主要的有害成分；对柴油机而言，CO和HC比汽油机少，NOX的排放量与汽油机差不多，而炭烟却比汽油机多，是主要的有害成分。,三、汽油车怠速排气污
6、染物的检测(一)不分光红外线气体分析仪的结构与原理测试原理：这种分析仪的测量原理是建立在一种气体只能吸收其独特波长的红外线(0.8-600m)特性基础上的，即是基于大多气体对红外线波段中一定波长具有吸收功能，而且其吸收程度与被测气体的浓度有关。如CO能够吸收4.7m波长的红外光线，CH4能吸收2.3m、3.4m、7.6m红外线。分析仪的构造：主要由尾气采集部分，尾气分析部分，尾气指示部分和校正装置等构成。,1尾气采集部分如图所示，由探测头、过滤器、导管、水分离器和泵等构成。用探头、导管、泵从排气管采集尾气。排气中的粉尘和碳粒用过滤器滤除，水分用水分离器分离出去。最后，将气体成分输送到分析部分。
7、,2尾气污染物的分析部分,该分析仪是由红外线光源，测量室(测定室、比较室)，回转扇和检测室等构成。它由两个红外线光源发出两组分开的射线，这些射线被两旋转扇片同相地遮断，从而形成射线脉冲进入检测室。,测量室测量室由两个腔室组成，一个是比较室，另一个是测定室。比较室中充有不吸收红外线的氮气，使射线能顺利通过。测定室中连续填充被测试的尾气，尾气中CO或HC含量越高，被吸收的红外线就越多。,检测室 检测室由容积相等的左右两个腔室组成，其间用一金属膜片隔开，两室中充有相同摩尔数的CO或HC(正已烷)的气体。当红外射线分别通过测定室和比较室后，左右检测室的红外线能量不等而使传感器电容值随排气中的CO或HC
8、的浓度不同而变化。,3浓度指示部分 尾气的浓度指示部分根据分析部分传来的电信号，在CO指示表上CO浓度以容积百分数(%)为单位，在HC指示表上HC浓度以正己烷当量容积百万分数(10-6或ppm)为单位直接指示出来。利用零点调整旋钮，标准气体校正调整旋钮、量程转换开关，使仪表指示零位及指示值量程得到调节。,4校正装置 校正装置是为了维持测定器的指示精度、保持准确的测定值而设置的。校正装置有用标准气体进行校准的校准装置和对指示值机械校正的简易校正装置两种。（1）标准气体校正装置 标准气体校正装置是用标准气从专用注入口直接注入分析部分，通过标准气体浓度和仪表指示值的比较，进行校正。（2）简易校正装置
9、 简易校正装置是用遮光板来改变通过分析部分测定室侧的红外线数量,来进行指示针的简易校正。,（二）不分光红外线气体分析仪的使用方法 1.测定前的准备工作（1）仪器的准备 仪器使用前，先接通电源，预热30min以上。接着从仪器上取出采样导管进行校正：吸进清洁空气，用零点调整旋钮去调整零位，再把测定器附属的标准气体从标准气体注入口注入，用标准气体校正旋钮，使指示值符合校正基准值。(注意：当注入标准气体时，应关闭仪器上的泵开关)。,一氧化碳测定器是以标准气体储气瓶里的一氧化碳浓度作为校正基准值 碳氢化合物测定器由于在标准气体里采用丙烷(C3H8)气体，需求出正己烷(C6H14)换算值来作为校正基准：校
10、正基准值=标准气体(丙烷)浓度换算系数 例：换算系数0.530，标准气体丙烷浓度70010-6。校正基准值=70010-60.530=37110-6,简易校正开关对于有校正位置刻度线的仪器，可用标准调整旋钮把仪表指针调到标准刻度线位置。,（2）车辆准备 A排气系统不得有泄漏。B应保证取样探头插入排气管的深度不小于400mm，否则排气管应加接管，但应保证接口不漏气。C发动机应达到规定的热状态。D按汽车制造厂使用说明书规定的调整法，调至规定的怠速和点火正时。,2检测方法A发动机由怠速加速到中等转速，维持5s以上，再降至怠速状态。B把指示仪表的读数转换开关打到最高量程档位。C将取样探头插入汽车排气管
11、中，深度不小于400mm。D一边观看指示仪表，一边用读数转换开关选择适于废气浓度的量程档位，待指针稳定后，读数取最大值。若为多排气管时，则取各管测量值的算术平均值。E检测工作结束后，把取样探头从排气管里取出来，让他吸入新鲜空气工作5分钟，待仪器指针回到零点后再关掉电源。,四、柴油车自由加速烟度的测量 柴油机排烟可分为白烟、蓝烟和黑烟三种黑烟通常在柴油机大负荷时发生，例如当汽车加速，爬坡及超负荷时排气就冒黑烟。黑烟带有的臭味及烟雾给人以直接的不愉快的厌恶感。黑烟也是不完全燃烧的产物。当柴油机高负荷时，喷入燃烧室的燃料增多，由于柴油机混合气形成不均匀，即使平均过量空气系数1，仍不可避免产生局部地区
12、空气不足，此时燃烧室温度又较高，燃料在高温缺氧情况下，由裂解过程释出碳并经聚合过程形成碳烟。,碳烟不是纯碎的碳，而是一种聚合体，其主要成分随柴油机负荷不同稍有改变，一般含C85%-95%，O24%-8%及少量的H2和灰粉。也有人认为碳烟是石墨结晶，由直径0.05m左右微粒聚成0.1-10m的多孔性碳粒构成。,（一）滤纸式烟度计的结构与原理由采样器和检测器两部分组成。采样器为一个弹簧泵，前端带有采样探头，插入排气管中央吸取一定容积的尾气，使其通过一张一定面积的洁白滤纸，排气中的碳烟积聚在滤纸表面，使滤纸污染。用检测器测定滤纸的污染度。该污染度即定义为滤纸烟度，单位为FSN。规定全白滤纸的FSN值
13、为0，全黑滤纸的FSN值为10，并从0-10均匀分度。,1、取样装置 由探头、导管、吸入泵等构成。将探头插入排气管内，在加速踏板上安装脚踏开关，踩下踏板使发动机作急加速运转，同时使吸入泵动作，在固定的1.4s时间内，吸进定量为300ml的排烟，由于滤纸设置于排烟吸入通路中，所以排烟中的碳粒子就被吸附到滤纸上。,2、检测指示部分 检测指示部分由光电传感器、指示仪表等组成。光电传感器由光源(白炽灯泡)、光电元件(环形硒光电池)和电位器等组成。这部分将已经收取到黑烟的滤纸对着检测部分的光电传感器，从灯泡发出的光被滤纸反射，用环状的光电元件接受其反射光，产生电流并使指示针动作，当滤纸的污染较重时，反射
14、的光量就少，指针向满刻度“10”偏移，滤纸的污染度较低时，指针就向“0”偏移。,3、校正装置 滤纸式烟度计还具有校正染黑度(满刻度一半，为5左右)用的标准纸，当将校正用标准纸正对着检测部分，再用指示调整旋钮根据校正用标准纸的染黑度调节指示值，就能方便地实施指示部分的校正，从而维持测定的精密度，使测定值保持正确。4、控制装置 脚操纵的抽气泵开关、滤纸进给机构、压缩空气清洗机构等。,(二)柴油车烟度计的使用方法 1、测定前的准备工作（1）仪器的准备 A未接通电源时，调零点调整螺钉使指针与“10”重合。B接通电源预热，在光电传感器垂直方向下面垫上10张洁白的滤纸，调节电位器旋钮使表头指针 与“0”重
15、合。C在10张洁白滤纸上放上1张标准烟样，调节小型电位器旋钮使表头指针指在标准烟样的染黑度数值。D检查取样装置和控制装置中各部机件的工作性能。E检查控制用和清洗用压缩空气的压力符合要求。F检查滤纸是否洁白无污。,（2）车辆准备A排气系统不得有泄漏。B排气管应能保证取样探头插入深度不小于400mm。否则排气管应加接管，并保证接口不漏气。C必须采用生产厂规定的柴油机油和未添加消烟剂的柴油。D柴油机应预热到说明书规定的热状态。,2柴油车排气烟度测试方法,汽油车怠速污染物排放标准值,五、检测标准,柴油自由加速烟度值标准,六、结果分析1.汽油车怠速污染物结果分析（1）混合气过浓进行以下的调整与检验：1）
16、化油器调整2）检查空气滤清器3）检查汽油泵（2）点火时刻失准汽油机点火时刻过迟，会使混合气燃烧不彻底，致使废气中CO含增加。（3）冷却系温度过低发动机工作时温度过低，燃油不能充分雾化燃烧，可使废气中CO、HC含量增加。（）曲柄连杆机构磨损严重气缸、活塞、活塞环等磨损严重时，气缸内压力不足，混合气不能充分燃烧，也会造成废气中CO、HC的增加。,2.柴油车自由加速烟度检测结果分析（1）黑烟故障柴油机工作时黑烟浓重，其故障多属于喷油量过大、雾化不良、各缸喷油量不均匀、喷油时刻过早和空气滤清器堵塞等因素引起。（2）蓝烟故障蓝色烟雾一般是润滑油窜入燃烧室后燃烧而生成的。（3）白烟故障燃油中含有水分或冷却水漏入气缸（气缸套有砂眼、裂纹；气缸垫损坏等），经炽热后化为蒸汽由排气管喷出，常被视为白烟。,
