徐 斌
(涪陵區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢測(cè)站,重慶 涪陵 408000)
科學(xué)分析發(fā)現(xiàn),汽車(chē)排放的尾氣中含有上千種化學(xué)物質(zhì).燃料在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒不完全的主要產(chǎn)物是CO、CO2和H2O,汽車(chē)尾氣中的有害物質(zhì)主要為碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx).發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣成分直接反映發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況,HC、CO、CO2、O2和空燃比(APF)是尾氣分析的主要參數(shù).發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)有故障的情況下,尾氣中的上述化學(xué)物質(zhì)將表現(xiàn)異常[1-3].因此,檢測(cè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工作狀態(tài)下的尾氣成分,就能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行初步判斷,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)的快速排障.
HC是不完全燃燒條件下碳?xì)浠衔锪呀獾幕瘜W(xué)產(chǎn)物;CO是發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣成分中有害物質(zhì)濃度最高化學(xué)產(chǎn)物,主要由可燃混合氣的不完全燃燒產(chǎn)生;混合氣完全燃燒的終產(chǎn)物是CO2,CO2含量反映可燃混合氣的燃燒效率;O2是體現(xiàn)混合氣燃燒效率的良好指標(biāo),它是發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的未燃燒的空氣成分.隨著空燃比的增加,CO的排放濃度逐漸下降,HC和CO2的排放濃度分別呈高-低-高和低-高-低變化趨勢(shì).當(dāng)空燃比小于臨界值,HC、CO在不完全燃燒條件的含量增加.HC和CO含量隨空燃比增大而降低,CO2濃度增高.當(dāng)因燃料成分含量過(guò)低而混合氣稀少時(shí),燃燒方式無(wú)法正常進(jìn)行,發(fā)動(dòng)機(jī)熄火,燃料燃燒不完全,大量HC產(chǎn)生.
發(fā)動(dòng)機(jī)有多而復(fù)雜的技術(shù)構(gòu)件,其工作效率是各技術(shù)構(gòu)件協(xié)同作用的體現(xiàn),發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況直接影響尾氣成分組成及其含量.實(shí)驗(yàn)研究表明,CO、NOx、 HC產(chǎn)生及含量除與催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率相關(guān)外,發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸密封性以及噴油壓力、時(shí)間和霧化質(zhì)量均對(duì)尾氣成分中的HC、CO有直接和(或)間接效應(yīng),在實(shí)踐中通常涉及空氣流量計(jì)信號(hào)、進(jìn)氣壓力傳感器信號(hào)、電路信號(hào)、進(jìn)氣真空度、氣缸壓力、空燃比(APF)的檢測(cè)項(xiàng)目.尾氣成分中的HC含量也與電容器等點(diǎn)火能量因子以及斷電器等點(diǎn)火正時(shí)因子相關(guān),涉及點(diǎn)火波形、漏電試驗(yàn)和導(dǎo)通試驗(yàn)等檢測(cè)項(xiàng)目.據(jù)此,基于尾氣成分分析,可檢測(cè)到排氣系統(tǒng)、EGR閥、二次空氣噴射系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)提前角、噴油器、進(jìn)氣歧管、空氣泵、氣缸蓋襯墊等故障.
表1 發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣含量與其系統(tǒng)故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系
注:--、-、-+、+、++和+++分別表示成分含量很低、低、變化、高和很高.
如上所述,發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)對(duì)尾氣成分的生成及含量有直接和間接效應(yīng),發(fā)動(dòng)機(jī)各技術(shù)構(gòu)件的相應(yīng)故障將反映出尾氣的組成及其含量異常.檢測(cè)與分析發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中不同化學(xué)成分的含量,可為發(fā)動(dòng)機(jī)故障判斷提供依據(jù).根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),結(jié)合有關(guān)資料的分析[4-6],把尾氣含量與各系統(tǒng)故障的關(guān)系列于表1.
混合氣空燃比(APF)主要影響尾氣中O2成分的含量,O2含量是最有效的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷資料.可燃混合氣正常燃燒時(shí),由于僅有少量未燃O2排出,一般尾氣中的O2濃度低.如前所述,若因發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障而導(dǎo)致混合氣濃度異常,則出現(xiàn)O2讀數(shù)偏離正常值.碳?xì)浠衔?HC)反映燃油燃燒程度.在通常情況下,高濃度HC主要由混合氣濃度不宜、氣缸封閉性差、點(diǎn)火正時(shí)不準(zhǔn)、點(diǎn)火能量不足、油壓不穩(wěn)、混合氣泄漏、催化轉(zhuǎn)換器異常、噴油嘴漏油、溫度傳感器性能不良等因素造成.二氧化碳(CO2)作為混合氣燃燒反應(yīng)的終產(chǎn)物,其含量直接體現(xiàn)可燃混合氣的燃燒效率,尾氣中CO2濃度與混合氣燃燒程度正相關(guān),在混合氣充分燃燒條件下CO2含量達(dá)最大值.噴油嘴、燃油油壓、燃油濾芯和EGR閥是影響混合氣濃度的主要因子,而混合氣濃度的高低又影響到CO2的含量.混合氣燃燒充分則一氧化碳(CO)含量低,噴油嘴漏油、燃油壓力大、空氣濾清器阻塞往往產(chǎn)生空氣供給系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)故障,導(dǎo)致燃油供給和空氣供給失調(diào),產(chǎn)生高濃度CO.
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障帶來(lái)尾氣成分異常[7-9].基于上述分析,若出現(xiàn)尾氣中的CO偏低、O2偏高現(xiàn)象,則可能是控制系統(tǒng)故障、燃油壓力低、真空泄漏、噴油器堵塞、二次空氣噴射控制系統(tǒng)有故障、EGR閥泄漏、排氣系統(tǒng)密封性差等原因造成的混合氣過(guò)稀.相反,若出現(xiàn)尾氣中的CO偏高、O2偏低現(xiàn)象,其可能原因是混合氣過(guò)濃,應(yīng)主要檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、噴油器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)以及與燃油噴射系統(tǒng)有關(guān)的傳感器等技術(shù)構(gòu)件.在實(shí)踐中,尾氣分析儀讀數(shù),可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)缸的工作均勻性作出判斷,若CO2和CO的讀數(shù)同時(shí)下降,而O2和HC的讀數(shù)同時(shí)升高,且升降幅度相同,則說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作正常.
實(shí)際操作中還需注意:就一些裝有催化轉(zhuǎn)化器的機(jī)動(dòng)車(chē)而言,CO和HC含量因催化劑的作用而降低,從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的故障排查.此時(shí),需采集未經(jīng)催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換的尾氣成分,或者關(guān)閉空氣泵和二次空氣噴射系統(tǒng),使尾氣成分的讀取不受催化轉(zhuǎn)化器的影響.此外,讀取測(cè)量數(shù)據(jù)前,發(fā)動(dòng)機(jī)不宜長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn),待發(fā)動(dòng)機(jī)升溫后讀取數(shù)據(jù).
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