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【摘 要】尾气是发动机利用空气中的氧气与燃油燃烧把热能转化为车辆动力的机械能的过程的产物。它的成分、温度直接反映发动机燃烧质量的好坏，通过对尾气各种成分的分析和检测可以判断发动机的故障。
【关键词】尾气成分；因素分析；检测方法汽车尾气中有水蒸气、O2、 H2、 N2 、CO2、 CO、HC化合物、NOX、SO2、微粒物质等，其中把对人体有害和影响自然环境增长的成分称为污染物，有CO2、CO、HC化合物、NOX、SO2、微粒物质等。尾气分析是检查汽车排放污染物治理效果的唯一途径,同时还可对发动机工作状况及性能进行诊断,通过检测汽车尾气排放中不同成分气体的含量,对发动机的燃烧状况进行综合评价,为诊断发动机各系统的故障提供依据[1]。
1.尾气各成分产生的过程1.1一氧化碳1.1.1氧气不足。1.1.2混合气混合不均。从总数上看氧气是充足的，但从局部上看存在局部缺氧，遂产生一氧化碳。1.1.3分配不均。在使用化油器的汽油机上存在着分配不均的问题，颗粒较大的汽油跟不上进气流，使混合气因离化油器远近不同而浓度不均，产生一氧化碳。1.1.4在高温条件下排放中的二氧化碳与水反应，生成一氧化碳。1.1.5排气系统中的碳氢化合物的不完全氧化。1.2碳氢化合物1.2.1燃料不完全燃烧排气中HC是没有燃烧的燃料或燃烧不完全燃烧的产物，含有饱和烃、不饱和烃、芳香烃及部分含氧化合物。1.2.2燃料完全不燃烧在发动机中的某些时候或某个气缸因混浓度或点火系问题不能着火，燃料不燃烧直接排出产生碳氢化合物。1.3氮氧化物的生成内燃发动机排出的氮氧化物主要是NO，而二氧化氮的含量很少。在内燃机燃烧室出现的NO，是在高温有氧条件下的生成物，它来自氮气与氧的反应，而不是来自燃料。
2.汽车尾气排放影响因素的分析汽车发动机各系统在实际工作中的状况对发动机的燃烧会产生不同的影响,因此会影响到汽车排放污染物的产生,这些影响通过各种运转参数表现,如燃油供给系统和进排气系统在汽车运行时表现的空燃比,点火系统表现的点火正时和点火能量等[2]。2.1空燃比的影响汽车尾气排放主要与发动机混合气形成、燃烧过程及燃烧结束后在排气过程中的化学反应有关。汽油发动机在怠速运转时,理想的空燃比为14.7:1,由于空气中的主要成分为氧(O2)和氮(N2),汽油中的主要成分为碳(C)和氢(H2),最理想的结果是发动机排放出二氧化碳(CO2)、水(H2O)及氮(N2),但发动机无法达到百分之百的燃烧效率,因此会产生一些不平衡燃烧气体,其中包括:一氧化碳(CO),碳氢化合物(HC),氮氧化物(NOX),二氧化碳(CO2)和氧(O2)。碳氢化合物(HC)有未参加燃烧的燃油碳氢化合物分子,有燃烧过程中高温分解和合成的中间产物和部分氧化物,如醛、烯及芳香烃等,有不完全燃烧产物以及润滑油的碳氢化合物等成分。在发动机尾气中NOX主要是指NO,NO在大气中逐渐和氧或臭氧结合形成NO2。NO的产生主要取决于燃烧温度以及氧的浓度。当温度超过2000℃时,氧分子会分解成氧原子,它和氮分子化合生成NO。 随着空燃比的增加,CO的排放浓度逐渐下降,当空燃比小于14.7:1时(混合气变浓),由于空气量不足引起不完全燃烧,CO、HC的排放量增大。空燃比接近理论空燃比14.7:1,燃烧越完全, CO、HC降低,O2接近于零,而CO2值升高。当空燃比超过16.2:1时(混合气变稀),由于燃料成分减少,用通常的燃烧方式已不能正常着火,产生失火,使未燃HC大量排出。混合气过浓将产生大量的CO、HC,混合气过稀将引起失火而生成过多的HC。2.2点火正时的影响点火提前角对CO的排放没有太大的影响,过分推迟点火会使CO没有时间完全氧化而引起CO排放量增加,但适度推迟点火可减小CO排放。实际上当点火时间推迟时,为了维持输出功率不变需要开大节气门,这时CO排放明显增加。随着点火提前角的推迟,HC的含量降低,主要是因为增高了排气温度,促进了CO和HC的氧化。2.3点火能量的影响火花塞电极间隙影响点火能量,HC的排放浓度常随着火花塞电极间隙的增加而减少,而CO的排放则随着火花塞电极间隙的增大而增加;但当火花塞电极间隙继续增大时,CO的排放浓度则又随之降低。2.4气缸密封性的影响进排气门、气缸衬垫的密封性,活塞、活塞环、缸套的磨损与密封性等,都会影响汽车尾气的排放。如气缸压力过低会使燃烧不良,不仅使燃油经济性下降,而且HC和CO的排放量增加。
3.检测结果分析尾气检测方法包括怠速法，双怠速法，稳态工况法（ASM），瞬态工况法（IM240），简易瞬态工况法等。在以上的检测中，二氧化碳和氧气是对人体无害的气体，了解它的排放浓度可以判断发动机燃烧性能好坏，在理想燃烧时排出的二氧化碳浓度大约处于12.5%一14.5%之间，氧气在没有二次空气喷射的情况下氧浓度低于15%，有二次空气喷射时应在3%-4%之间。如果尾气排放中某种成分偏高，则可能是发动机有故障。例如CO、HC偏高，氧气偏低则说明混合气过浓，故障可能是空气滤清器堵塞、化油器浮子室油面过高等;CO、HC偏高而氧气正常，则有可能是进气门关闭不严，活塞漏气;碳氢和氧气偏高，CO正常，则说明点火系存在问题，使得有的缸不点火或点火能量过低;只是HC偏高，则可能是烧机油;HC、氧气偏高并且排气温度偏高，则可能是排气门关闭不严;在加速工况下和高速、高负荷下HC和NO偏高，则有可能燃烧室积碳。通过以上对尾气各成分的分析，用GB18285一2005 的尾气检测方法的检测结果对发动机工作状态进行评估是可行的。根据检测结果分析判断出发动机的故障，及时准确地进行调修，能有效地调整发动机到最佳的工作状态，减少污染。
【参考文献】
［１］曹红兵.尾气分析在汽车发动机故障诊断中的应用[J].汽车维修与保养,2006，(10):88-90.
［２］唐青云，李金嗣．汽车尾气分析仪原理及发展现状，汽车维修与保养，2002，（08）．
【关键词】尾气成分；因素分析；检测方法汽车尾气中有水蒸气、O2、 H2、 N2 、CO2、 CO、HC化合物、NOX、SO2、微粒物质等，其中把对人体有害和影响自然环境增长的成分称为污染物，有CO2、CO、HC化合物、NOX、SO2、微粒物质等。尾气分析是检查汽车排放污染物治理效果的唯一途径,同时还可对发动机工作状况及性能进行诊断,通过检测汽车尾气排放中不同成分气体的含量,对发动机的燃烧状况进行综合评价,为诊断发动机各系统的故障提供依据[1]。
1.尾气各成分产生的过程1.1一氧化碳1.1.1氧气不足。1.1.2混合气混合不均。从总数上看氧气是充足的，但从局部上看存在局部缺氧，遂产生一氧化碳。1.1.3分配不均。在使用化油器的汽油机上存在着分配不均的问题，颗粒较大的汽油跟不上进气流，使混合气因离化油器远近不同而浓度不均，产生一氧化碳。1.1.4在高温条件下排放中的二氧化碳与水反应，生成一氧化碳。1.1.5排气系统中的碳氢化合物的不完全氧化。1.2碳氢化合物1.2.1燃料不完全燃烧排气中HC是没有燃烧的燃料或燃烧不完全燃烧的产物，含有饱和烃、不饱和烃、芳香烃及部分含氧化合物。1.2.2燃料完全不燃烧在发动机中的某些时候或某个气缸因混浓度或点火系问题不能着火，燃料不燃烧直接排出产生碳氢化合物。1.3氮氧化物的生成内燃发动机排出的氮氧化物主要是NO，而二氧化氮的含量很少。在内燃机燃烧室出现的NO，是在高温有氧条件下的生成物，它来自氮气与氧的反应，而不是来自燃料。
2.汽车尾气排放影响因素的分析汽车发动机各系统在实际工作中的状况对发动机的燃烧会产生不同的影响,因此会影响到汽车排放污染物的产生,这些影响通过各种运转参数表现,如燃油供给系统和进排气系统在汽车运行时表现的空燃比,点火系统表现的点火正时和点火能量等[2]。2.1空燃比的影响汽车尾气排放主要与发动机混合气形成、燃烧过程及燃烧结束后在排气过程中的化学反应有关。汽油发动机在怠速运转时,理想的空燃比为14.7:1,由于空气中的主要成分为氧(O2)和氮(N2),汽油中的主要成分为碳(C)和氢(H2),最理想的结果是发动机排放出二氧化碳(CO2)、水(H2O)及氮(N2),但发动机无法达到百分之百的燃烧效率,因此会产生一些不平衡燃烧气体,其中包括:一氧化碳(CO),碳氢化合物(HC),氮氧化物(NOX),二氧化碳(CO2)和氧(O2)。碳氢化合物(HC)有未参加燃烧的燃油碳氢化合物分子,有燃烧过程中高温分解和合成的中间产物和部分氧化物,如醛、烯及芳香烃等,有不完全燃烧产物以及润滑油的碳氢化合物等成分。在发动机尾气中NOX主要是指NO,NO在大气中逐渐和氧或臭氧结合形成NO2。NO的产生主要取决于燃烧温度以及氧的浓度。当温度超过2000℃时,氧分子会分解成氧原子,它和氮分子化合生成NO。 随着空燃比的增加,CO的排放浓度逐渐下降,当空燃比小于14.7:1时(混合气变浓),由于空气量不足引起不完全燃烧,CO、HC的排放量增大。空燃比接近理论空燃比14.7:1,燃烧越完全, CO、HC降低,O2接近于零,而CO2值升高。当空燃比超过16.2:1时(混合气变稀),由于燃料成分减少,用通常的燃烧方式已不能正常着火,产生失火,使未燃HC大量排出。混合气过浓将产生大量的CO、HC,混合气过稀将引起失火而生成过多的HC。2.2点火正时的影响点火提前角对CO的排放没有太大的影响,过分推迟点火会使CO没有时间完全氧化而引起CO排放量增加,但适度推迟点火可减小CO排放。实际上当点火时间推迟时,为了维持输出功率不变需要开大节气门,这时CO排放明显增加。随着点火提前角的推迟,HC的含量降低,主要是因为增高了排气温度,促进了CO和HC的氧化。2.3点火能量的影响火花塞电极间隙影响点火能量,HC的排放浓度常随着火花塞电极间隙的增加而减少,而CO的排放则随着火花塞电极间隙的增大而增加;但当火花塞电极间隙继续增大时,CO的排放浓度则又随之降低。2.4气缸密封性的影响进排气门、气缸衬垫的密封性,活塞、活塞环、缸套的磨损与密封性等,都会影响汽车尾气的排放。如气缸压力过低会使燃烧不良,不仅使燃油经济性下降,而且HC和CO的排放量增加。
3.检测结果分析尾气检测方法包括怠速法，双怠速法，稳态工况法（ASM），瞬态工况法（IM240），简易瞬态工况法等。在以上的检测中，二氧化碳和氧气是对人体无害的气体，了解它的排放浓度可以判断发动机燃烧性能好坏，在理想燃烧时排出的二氧化碳浓度大约处于12.5%一14.5%之间，氧气在没有二次空气喷射的情况下氧浓度低于15%，有二次空气喷射时应在3%-4%之间。如果尾气排放中某种成分偏高，则可能是发动机有故障。例如CO、HC偏高，氧气偏低则说明混合气过浓，故障可能是空气滤清器堵塞、化油器浮子室油面过高等;CO、HC偏高而氧气正常，则有可能是进气门关闭不严，活塞漏气;碳氢和氧气偏高，CO正常，则说明点火系存在问题，使得有的缸不点火或点火能量过低;只是HC偏高，则可能是烧机油;HC、氧气偏高并且排气温度偏高，则可能是排气门关闭不严;在加速工况下和高速、高负荷下HC和NO偏高，则有可能燃烧室积碳。通过以上对尾气各成分的分析，用GB18285一2005 的尾气检测方法的检测结果对发动机工作状态进行评估是可行的。根据检测结果分析判断出发动机的故障，及时准确地进行调修，能有效地调整发动机到最佳的工作状态，减少污染。
【参考文献】
［１］曹红兵.尾气分析在汽车发动机故障诊断中的应用[J].汽车维修与保养,2006，(10):88-90.
［２］唐青云，李金嗣．汽车尾气分析仪原理及发展现状，汽车维修与保养，2002，（08）．