汽车排放原理与检修.doc

12.1汽车排放污染的内容及危害汽车排放污染物主要有：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、铅(Pb)和炭烟(PM)等。一氧化碳(CO)是空气不足或空气中氧含量不足造成混合气过浓所产生的一种无色、无味的有害气体。一氧化碳(CO)与人体血液中的血红素有很强的亲和力（它的亲和力是氧的300倍），被人体吸入后容易使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。当环境中CO的浓度超过100 ppm时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过600 ppm时，短期内会引起窒息死亡。 碳氢化合物(CH)是指发动机废气中燃料未完全燃烧的产物部，还包括供油系统中燃料的蒸发和滴漏。具有一定的毒性和易燃易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用。单独的碳氢化合物只有在含量相当高的情况下才会对人体产生影响，一般情况下对人作用不是很明显，但它是产生光化学烟雾的重要成分。HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应，形成以臭氧(O3)和以醛类为主的光化学烟雾。当O3达到一定浓度时，会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡；醛类有机物带有毒性，对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用，严生的会导致中毒死亡。氮氧化物(NOx)是发动机在高温富氧时大量产生的一种褐色的有刺鼻气味的气体，发动机废气刚一排出气体内存在。汽车废气中排出多种氮氧化物(NOx)，其中一氧化氮(NO)与人体血液中血红素的亲和力比CO还强，两者结合后会产生与CO相似的症状，一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害，严重时至人于死地。氮氧化物进入人体肺泡后形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用，亚硝酸盐则能与人体内血红蛋白结合，形成变性血红蛋白，可在一定程度上造成人体缺氧。 氮氧化合物与碳氢化合物受阳光中紫外线照射后发生化学反应，形成有毒的光化学烟雾，当光化学烟雾中的光化学剂超过一定浓度时，具有明显的刺激性，它能刺激眼结膜，引起流泪并导致红眼病，同时对鼻，咽等器官均有刺激性，能引起急性喘息症，可以使人呼吸困难，眼红喉痛，头脑晕沉，造成中毒。光化学烟雾还具有损害植物、降低大气能见度、损害橡胶制品的危害。 二氧化碳(CO2)为无色无毒气体，对人体无直接危害，但大气中的二氧化碳大幅度增加，会导致大气的温室效应，使全球气温上升，南北极冰层融化，海平面上升，大陆腹地沙漠化趋势加剧，使人类和动物赖以生存的生态环境遭到破坏。 二氧化硫(SO2)为燃油中的硫燃烧后的生成物，人体吸入SO2后，即产生咳嗽、咽喉肿痛、呼吸困难、胸闷、四肢乏力，进一步会引起支气管炎、肺炎和心脏病等，严重的会导至人畜死亡。SO2还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾，达到一定积聚量后便形成酸雨，使水土酸化，破坏林木、植物的生长。故此，应尽量减少燃油中的含硫量。铅(Pb)为一种有毒的金属，它由燃油中的铅化物添加剂(如四乙铅)经高温燃烧后还原而成的铅微粒。铅与血液中的血红素结合后，使血红素产生异变。当血液中的铅含量达到一定的程度时，会积聚于肝、肾、大脑和脊髓中，严重地破坏人体的神经系统和造血功能。炭烟(PM)碳微粒主要是柴油发动机燃烧不完全的产物，其内还有大量黑色的炭颗粒和其他杂质粉尘，由于其粒径极小，约为0.010.2um，能长期悬浮于空气中，影响道路上的能见度且易于通过呼吸系统而沉积于肺泡内，炭烟不仅本身对人体的呼吸系统有害，而且炭烟粒的空隙中往往吸附着二氧化硫和有致癌作用的多环芳香烃等，极具致癌作用。2.2汽车排放物的形成原因2一氧化碳(CO)是空气不足或空气中氧含量不足造成混合气过浓所产生的一种无色、无味的有害气体。碳氢化合物(CH)是指发动机废气中未燃部分，还包括供油系统中燃料的蒸发和滴漏，造成燃烧不充分。氮氧化物(NOx)是发动机在高温富氧时大量产生的一种褐色的有刺鼻气味的气体。二氧化硫(SO2)为燃油中的硫燃烧后的生成物。铅(Pb)为一种有毒的金属，它由燃油中的铅化物添加剂(如四乙铅)经高温燃烧后还原而成的铅微粒。碳微粒主要是柴油发动机燃烧不完全的产物。我国汽车排放现状个别城市近年污染指数四年的统计数字表明，我国城市中NOx污染相对集中，尤其是在汽车保有量迅速增加的北京、上海和广州，这三个城市的煤烟型污染已经基本得到了控制，其空气质量受机动车排放污染物的影响很大，而且这三城市的共同特点是机动车保有量大且单车排放水平低、人口密度高度集中、交通拥挤严重，说明目前我国机动车污染开始严重影响大城市的空气质量。我们就以这三个城市作为我国机动车尾气型污染的代表城市。表31为北京等城市1999年空气质量状况表(31) 1999年我国部分城市质量状况汽车排放控制方案3.2.1改进燃油品质燃料的品质与汽车发动机的燃烧过程和燃烧效果有直接关系, 改进燃料品质是控制汽车排放污染相当重要的途径之一。首先是淘汰含铅汽油, 四乙基铅是一种低号汽油抗爆剂,它随着排气进入大气后,通过呼吸或食物链进入人体,并蓄积在体内,引发各种疾病,另外还要对车用汽油中的硫含量、烯烃和芳香烃含量以及饱和蒸汽压加以限制,以减少有害气体的生成,减少汽油的蒸发。此外,汽油中加入清洁剂,减少胶质和沉积物, 也是改善燃烧的措施之一。增加净化装置增加的净化装置有三元催化装置、废气再循环系统、燃油蒸发控制系统、曲轴箱强制通风装置等。可以很好的抑治汽车排放污染的影响。推行代用燃料用天燃气或者液化石油气等气体作为燃料来替代汽油、柴油, 由于气体燃料含硫、氮等杂质少,燃烧完全,可显著减少汽车污染物的排放,而且燃料系统是封闭的,不存在燃料蒸发现象,因此受到广泛欢迎。燃气汽车也被称为清洁能源车、环保汽车、绿色汽车, 推行代用燃气车改造已成为控制汽车尾气排放污染的措施之一。降低在用车排量在用车排放污染是汽车污染的主要部分, 也是最难治理的一块。在用车远比刚出厂的新车数量多。从品质上看, 新车肯定比在用车的品质好。如何使在用车达到符合国家规定的排放标准是世界各国急待解决的问题。国外治理汽车尾气排放的经验已证明I/M制度是目前国际上公认的最科学、最经济、最合理、最有效的汽车排放治理制度。目前, 世界上大多数发达国家都采用和实施了I/M制度5, 以此作为控制在用车尾气排放的主要措施。提倡发展公共交通发展公共交通, 减少市区、特别是市中心的车流量, 是减少汽车污染物排放、改善城市大气环境质量的有效措施。尽管我国道路建设有了很大发展,道路系统逐步完善, 但是仍满足不了车辆迅猛发展的需要。交通阻塞问题仍然十分严重, 城市汽车经常在怠速、低速、加速、减速等排放恶劣的情况下工作, 加重了城区特别是城区道路的空气污染, 同时也造成能源的浪费。4 发动机排放控制系统废气再循环系统(EGR)废气再循环(EGR)系统用于降低废气(惰性气体)中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此当发动机在负荷下运转时，EGR阀开启，使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时EGR阀关闭，几乎没有废气再循环至发动机。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂)，在燃烧室内不参与燃烧。 它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。系统构成如图41所示。图41废气再循环系统4.2 燃油蒸发控制系统（EVAP）4.2.1 作用防止油箱内的燃油蒸气逸人大气中，既能减轻污染，又能节约燃油。奥迪A6采用的是ECU控制的燃油蒸气回收装置（如图42所示）图42奥迪A6燃油蒸汽回收装置 4.2.2 结构原理及工作过程活性炭罐内充满了活性炭粒。活性碳可以吸收汽油蒸气中的汽油分子。当油箱内的汽油蒸气经管道进入蒸气回收罐时，蒸气中的汽油分子被吸附在活性炭表面，剩下的空气则经蒸气回收罐的出气口排到大气中。 蒸气分离阀安装在油箱的顶部，油箱内的汽油蒸气从该阀出口经管道进入蒸气回收罐，该阀的作用是防止汽车翻倾时油箱内的燃油漏出。当发动机运转时，如果电磁阀开启，则在进气管内真空吸力的作用下，空气经蒸气回收罐下方进入，经过活性炭从上方出口经软管进入发动机进气管，使吸附在活性炭表面的汽油分子又重新蒸发，随空气一起被吸入发动机燃烧。 二次空气喷射系统向排气净化系统喷人新鲜空气，促进HC和CO的燃烧，达到废气净化的目的。 4.3.2 二次空气喷射系统的结构原理及工作过程一汽奥迪A6轿车二次空气喷射系统的构成如图3所示。由于车辆在冷起动阶段混合气较浓，因而排气中未燃烧的碳氢化合物的比例较高，通过二次空气喷射系统可以使三效催化转化器提前达到工作状态，从而改善三效催化转化器内的氧化过程(二次氧化)并减少排气中的有害物质。二次氧化所产生的热量还可大大缩短三效催化转化器的起作用时间，从而大大改善冷起动阶段的排放净化性能。在冷起动阶段，发动机电控单元J220通过二次空气泵继电器来起动二次空气泵电动机，空气到达二次空气进气组合阀。与此同时，二次空气进气阀起动，使真空作用到二次空气进气组合阀上，各二次空气进气组合阀将二次空气到气缸盖排气通道之间的通路打开，二次空气进入排气通道中。参考图43。图43奥迪A6二次空气喷射系统组成 44 三元催化转换器4.4.1 作用：三元催化转化器中起主要作用的是三元催化剂，它是铂和铑的混合物，它促使有害气体HC、CO和NOx发生反应，生成无害的CO2、N2和H2O。但是只有当混合气的空燃比保持稳定时，三元催化转化器的转化效率才能得到精确控制。4.4.2 结构：外壳，保护绝热层和反应层。反应层，通过催化剂的催化反应将废气中的CO、HC、NOx氧化或还原，达到净化的目的。支架，固定催化层。绝热层，排气管的温度会使催化器的温度上升，氧化需要热量，反应过程也会产生热量，为维持热量和防止催化器的外部变得更热，一般都安装绝热层。空气层，空气进口，在含氧较少的情况下，采用补充空气的方法，促使氧化反应的进行。4.4.3 工作原理： 当含有CO和HC的废气通过三元催化转换器时，铂催化剂便触发氧化过程，HC和CO与转换器中的氧结合生成水蒸气和二氧化碳，氧化过程对NOx排放没有影响。为了减少NOx的含量，需要进行“还原”反应。还原反应是去掉物质中的氧原子。在三元催化转换器中，铑被用作催化剂，将NOx分解为氧和氮，当温度为350摄氏度左右时，污染物便会发生有效的转化。5 汽车排放控制系统检修12EGR阀的检修起动发动机，并以怠速运转，将手指伸人EGR阀，按在膜片上；在冷车状态下踩下加速踏板，使发动机转速上升至2000rmin左右，此时EGR阀应不开启；发动机热车后水温高于5O，踩下加速踏板，使发动机转速上升至2000rmin左右，此时EGR阀应开启，手指可感觉到膜片的动作。使发动机怠速运转，拔下EGR阀上的真空软管，用手动抽真空器对EGR阀膜片室施加约l995 kPa的真空度，若此时发动机怠速运转性能变坏甚至熄火，说明EGR阀工作正常；若发动机性能无变化，说明EGR阀损坏，应更换。废气再循环控制电磁阀的检测控制电磁阀位于空气滤清器总成后部。拆下控制电磁阀线束接头，测量两引脚间电阻，应为20-35，若不符合标准，则更换。活性炭罐电磁阀的检测检查电磁阀电阻，应为2O28，若电阻值不符，更换.若电阻正常，则检查电压。 具体过程如下5.31活性炭罐电磁阀的供电检查活性炭罐电磁阀是通过燃油泵继电器供电的。检查活性炭罐电磁阀的熔丝。如果熔丝正常，则拔下活性炭罐电磁阀的插头，将二极管电笔连到活性炭罐电磁阀插头1号端子和发动机搭铁之间，起动发动机，二极管电笔应该闪亮。如果二极管电笔不闪亮，则检查从活性炭罐电磁阀插头1号端子经过熔丝到燃油泵继电器的导线是否导通。如果导线正常则应检查燃油泵继电器。如果二极管电笔闪亮，则应检查活性炭罐电磁阀的触发功能。活性炭罐电磁阀的触发功能检查将二极管电笔连到活性炭罐电磁阀插头1号端子(正极)和2号端子之间。进行执行元件诊断并触发活性炭罐电磁阀，此时，二极管电笔应该闪亮。如果二极管电笔不闪亮或一直亮着，则将检测盒VAG1527/22(四缸发动机)或VAG1598/31(六缸发动机)连到发动机电控单元的线束上。如果是二极管电笔一直亮着，则检查活性炭罐电磁阀插头2号端子和VAG1527/22的15号端子(四缸发动机)或VAG1598/31的64号端子(六缸发动机)之间的导线连接是否对地线短路；如果是二极管电笔不闪亮，则检查活性炭罐电磁阀插头2号端子和VAG1527/22的15号端子(四缸发动机)或VAG1598/31的64号端子(六缸发动机)之间的导线连接是否与电源短路或断路，该导线的电阻值最大为1.5。如果需要则排除导线与地线短路或导线断路故障；如果导线正常，则更换发动机电控单元。5.4燃油蒸发排放单向阀的检查拆下油位传感器，拔下其插头，拆下通往碳罐蒸发排放通风管；用手泵给通风管加压，在压力为30 kPa时，通风阀应打开；保持压力几分钟，再检查，压力下降应小于17 kPa；不符合要求，更换。5.5 燃油二次喷射系统检测5.5.1 二次空气进气阀连接VAS5051或VAG1551，打开点火开关。进行执行元件诊断并触发二次空气进气阀，二次空气进气阀应发出“咔嗒”声。如果二次空气进气阀没有发出“咔嗒”声，则拔下二次空气进气阀的插头，用接线(VAG1594)将二极管电笔(VAG1527)连接到拔下的插头上，再次进行执行元件诊断。如果在进行执行元件诊断时，二极管电笔闪亮，则应更换二次空气进气阀。如果二极管电笔仍不闪亮，则关闭点火开关，检查端子1与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。若无电压，将检测盒VAG1598/31连接到发动机电控单元的线束上(不连接发动机电控单元)，检查二次空气进气阀线束插头的2号端子与检测盒VAG1598/31的44号端子之间的连接导线是否断路，该导线电阻最大为1.5。如果导线断路则修理该导线；如果导线无故障，则应按照电路图检查二次空气进气阀的供电是否正常。检查端子2与ECU之间是否断路，检查导线是否对正极和搭铁短路。5.5.2 二次空气泵二次空气泵继电器装在压力舱内的继电器盒内，其检查步骤为： 连接VAS5051或VAG1551，打开点火开关，选择“01发动机电控单元”。进行执行元件诊断并触发二次空气泵继电器，二次空气泵电动机在二次空气泵继电器的控制下，应间歇运转，直到按下VAS5051或VAG1551上的“”键中止执行元件诊断为止。如果二次空气泵电动机没有间歇运转，则拔下二次空气泵电动机的2芯插头，用接线将二极管电笔接到拔下的插头上，再次进行执行元件诊断。如果二极管电笔闪亮，则更换二次空气泵电动机；如果二极管电笔不闪亮，二次空气泵继电器也没有“咔嗒”声，则应进行线束的检查；如果二极管电笔不闪亮，但二次空气泵继电器有咔嗒声，则应进行熔丝的