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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）、氮氧化合物（NOx）
2、、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，NO2对肺组织产生剧烈的刺激作用。NO2亚
3、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）CO2）HC3）CO24）NOx5）行车工况与尾气的产生,1）COCO是燃料在空气不足或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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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8
9、090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，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
10、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NHA506型废气分析仪为例）1）NHA506型废气分析
11、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
12、：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：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
13、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
14、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
15、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
16、）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故障的关系，见表21-4。,想一想1.电控燃油喷射（EFI）、电子控制点火提前角（ESA）的采用是否可以降低汽车的排放水平？为什么？2.如何对发动机尾气进行检测，根据检测结果判断发动机尾气是否正常？如果不正常，可能有什么故障？,本章结束,
