汽車排放超標的原因分析與修復(fù) (中)

文/廣東 王囤

(接上期)

2.HC排放量過大

(1)HC排放量過大的原因

①點火系統(tǒng)缺火，可能是有缺陷的火花塞、高壓線、點火線圈及分電器蓋或分火頭等引起的。需要注意的是，如果發(fā)動機長期缺火，氧傳感器會持續(xù)輸出低電壓信號，使ECU誤認為混合汽太稀而不斷對系統(tǒng)進行加濃，從而引起CO和HC排放雙重超標。

②點火提前角調(diào)整不當(dāng)，可能是由點火時間太早引起的，應(yīng)適當(dāng)推遲點火時間。

③混合汽過稀、過濃，或混合汽嚴重不均勻，檢測方法：檢查所有可能引起混合汽過稀或過濃的因素(包括電控系統(tǒng))，檢查噴油器噴霧情況、各缸噴油的均勻性及噴油器滴漏情況。

④汽缸壓力偏低，檢測方法：檢查所有可能引起汽缸壓力偏低的因素，如汽缸墊漏氣、氣門密封不嚴、活塞和汽缸壁的間隙過大以及活塞環(huán)的磨損等。

⑤殘余廢氣過多，檢測方法：檢查排氣系統(tǒng)是否阻塞、配氣正時是否正確。

⑥機油進入汽缸，檢測方法：檢查曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)是否阻塞，活塞環(huán)選擇是否錯誤、活塞環(huán)是否裝反等。

⑦催化轉(zhuǎn)化器有故障，將導(dǎo)致排氣中的HC沒有經(jīng)過轉(zhuǎn)化就直接排到大氣。檢測方法：檢查、檢測或更換催化轉(zhuǎn)化器。

⑧ECU故障，一般情況下ECU不容易損壞，但有時候也要結(jié)合其他故障現(xiàn)象對ECU做進一步的診斷。

(2)建議檢修程序

①用故障診斷儀讀取故障碼，根據(jù)故障碼，進行針對性維修。

②用故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，相關(guān)數(shù)據(jù)包括：空氣流量或進氣壓力、水溫、氣溫、節(jié)氣門位置、主氧傳感器、副氧傳感器、噴油脈寬、點火時刻、混合汽濃度等，進行針對性維修。

③用故障診斷儀進行執(zhí)行元件測試，包括點火器、噴油器、怠速閥、蒸汽回收閥、油泵繼電器等，進行針對性維修(有些項目可能多余，但不會花費太多時間，卻可以發(fā)現(xiàn)潛在故障)。

④檢查是否存在缺火情況及點火正時是否正確，進行有針對性維修。特別注意的是，在對點火系統(tǒng)進行檢查時，應(yīng)首選示波器、發(fā)動機綜合分析儀或其他專用儀器，或外接火花塞測試(預(yù)先拔下相應(yīng)汽缸噴油器插頭，以避免未燃氣體進入排氣管而燒壞三元催化裝置)，嚴禁使用“吊火法”。

⑤檢查曲軸箱通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)是否阻塞，進行有針對性維修。

⑥檢查燃油蒸汽回收系統(tǒng)是否不能關(guān)閉，進行有針對性維修。

⑦測量油壓，進行有針對性維修(包括清潔燃油系統(tǒng)，如油路、濾清器、噴油器、調(diào)壓器及其真空管等)，用噴油器清洗檢測試驗臺、檢測噴油器(含各缸均勻性、滴漏等情況)。

⑧清潔進排氣系統(tǒng)，檢修催化轉(zhuǎn)化器。

⑨測量缸壓，進行有針對性維修。

⑩檢查配氣正時，進行有針對性維修。

3.NOX排放量過大

(1)NOX排放量過大的原因

①EGR系統(tǒng)工作不正常，應(yīng)注意EGR主要工作于發(fā)動機中等負荷工況，而在怠速、大負荷時，一般不工作。

②發(fā)動機工作時發(fā)生爆震現(xiàn)象，主要是由點火提前角太大、使用的汽油標號過低、爆震傳感器扭緊力矩不夠(傳感器不夠靈敏，檢測不到爆震信號)或爆震傳感器線路接觸不良等引起的。

③壓縮比過高(燃燒室積炭過多)。

④發(fā)動機水溫過高，主要是由冷卻系統(tǒng)故障、排氣系統(tǒng)阻塞等引起的。

⑤催化轉(zhuǎn)化器失效，主要是由NOX沒有經(jīng)過轉(zhuǎn)化就排入大氣引起的。

⑥混合汽偏濃，噴油量偏大，主要是由油壓過高、噴油器滴漏、相關(guān)傳感器信號漂移等引起的。

⑦渦輪增壓器不良，主要是增壓壓力過大引起的。

(2)建議檢修程序

①詢問所用汽油牌號，確保汽油牌號不至于過低。

②用故障診斷儀讀取故障碼，根據(jù)故障碼，進行有針對性維修。

③用故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，相關(guān)數(shù)據(jù)包括：空氣流量或進氣壓力、水溫、氣溫、節(jié)氣門位置、主氧傳感器、副氧傳感器、噴油脈寬、點火時刻、混合汽濃度等，要特別注意空氣流量或進氣壓力、水溫、氣溫、節(jié)氣門位置、主氧傳感器等相關(guān)傳感器的信號漂移情況，進行有針對性維修。

④用故障診斷儀進行執(zhí)行元件測試，包括點火器、噴油器、怠速閥、蒸汽回收閥、油泵繼電器等，進行有針對性維修。

⑤檢查EGR系統(tǒng)，進行有針對性維修。

⑥檢查爆震傳感器的扭緊力矩，進行有針對性維修。

⑦檢查發(fā)動機水溫，進行有針對性維修(包括清潔排氣系統(tǒng))。

⑧檢查點火提前角，進行有針對性維修。

⑨檢查燃油壓力調(diào)節(jié)器(包括其真空管)，測量油壓，進行有針對性維修。檢查噴油器滴漏情況(可以在測量油壓的過程中判斷，也可以用噴油器清洗檢測實驗臺進行檢測)。

⑩測量汽缸壓力，如果壓力高于標準值，則清除燃燒室積炭。

4.HC和NOX同時排放量過大

(1)主要考慮混合汽過濃、缺火、催化轉(zhuǎn)化器失效、EGR系統(tǒng)失效及溫度過高等。

(2)建議檢修程序

①用故障診斷儀讀取故障碼，根據(jù)故障碼，進行有針對性維修。

②用故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，相關(guān)數(shù)據(jù)包括：空氣流量或進氣壓力、水溫、氣溫、節(jié)氣門位置、主氧傳感器、副氧傳感器、噴油脈寬、點火時刻、混合汽濃度等，進行有針對性維修。

③用故障診斷儀進行執(zhí)行元件測試，包括點火器、噴油器、怠速閥、蒸汽回收閥、油泵繼電器等，進行有針對性維修。

④檢查是否存在缺火情況，進行有針對性維修。

⑤詢問所用汽油牌號。

⑥檢查EGR系統(tǒng)，進行有針對性維修。

⑦檢查爆震傳感器的扭緊力矩，進行有針對性維修。

⑧檢查曲軸箱通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)，進行有針對性維修。

⑨檢查發(fā)動機水溫，進行有針對性維修。

⑩檢查點火提前角，進行有針對性維修。

(五)三元催化裝置故障診斷

1.三元催化裝置的工作原理

三元催化裝置是控制一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOX)最可靠的技術(shù)方法之一，其基本原理是：利用某些金屬(如鉑、銠、鈀)的催化劑特性，將有害的CO、HC、NOX氣體進行氧化、還原反應(yīng)，使它們在排入大氣之前轉(zhuǎn)化成CO2、H2O、N2等無害物質(zhì)，過程如下：

氧化反應(yīng)：2CO+O2→2CO2

4HC+5O2→4CO2+2H2O

還原反應(yīng)：2NO+2CO→2CO2+N2

10NO+4HC→ 5N2+4CO2+2H2O

2.三元催化裝置的工作特點

(1)三元催化裝置正常工作溫度范圍為300℃～850℃，最佳工作溫度范圍為400℃～600℃。對于點燃式發(fā)動機而言，除啟動初期排氣溫度較低外，其他工況下排氣溫度均在300℃～850℃范圍內(nèi)，且在常用工況范圍內(nèi)，排氣溫度也是正好處于400℃～600℃范圍。

(2)在空燃比AF=14.7±0.3范圍內(nèi)(即混合汽濃度在理論值附近)，上述氧化、還原反應(yīng)效果即三種有害氣體的轉(zhuǎn)化效果都達到最好。AF值超過14.7，即混合汽變稀后，CO、HC轉(zhuǎn)化效率變化不大，但NOX的轉(zhuǎn)化效率卻急劇下降(見圖5)。正因如此，發(fā)動機ECU需要利用氧傳感器信號對混合汽濃度進行精確的閉環(huán)控制，以達到滿意的排放控制效果。

3.三元催化裝置的結(jié)構(gòu)

三元催化裝置安裝在汽車底部排氣管上，位于前排氣管和中排氣管之間(見圖6)，其結(jié)構(gòu)包括金屬殼體、蜂窩陶瓷載體、活性物質(zhì)(鉑、銠、鈀等催化劑)和隔溫層。其中蜂窩陶瓷載體作為活性物質(zhì)的附著結(jié)構(gòu)，是由許多薄壁、平行的小通道構(gòu)成的一個整體(見圖7)。

4.三元催化裝置的故障及其原因

三元催化裝置的主要故障是氧化、還原作用失效，主要原因有：受外力沖擊造成的機械損壞；過熱或熱老化而造成的失效；鉛中毒，主要表現(xiàn)為載體表面形成沉積鉛，使催化劑失去活性；慢性中毒，主要表現(xiàn)為硫、鋅、磷、碳在載體表面沉積，使催化劑逐漸失去活性。

特別要注意的是，進行斷缸檢查時，不要撥下高壓線，否則未燃混合汽進入三元催化裝置后會發(fā)生劇烈燃燒，會嚴重損壞三元催化裝置。

5.三元催化裝置故障判斷方法

(1)首先確定三元催化裝置載體是否破碎。觀察三元催化裝置有無明顯磕碰，出現(xiàn)明顯凹坑時，會造成載體碎裂，可以拍打三元催化裝置，若聲音異常，說明已經(jīng)因外力沖擊而損壞。在發(fā)動機工作時，觀察排氣中是否有碎末、三元催化裝置和消聲器是否有異常聲音。

(2)常溫下三元催化裝置不具備催化轉(zhuǎn)化能力，必須加熱到一定溫度后才可以，經(jīng)催化轉(zhuǎn)化后的氣體溫度會上升。用紅外線測溫儀測三元催化裝置兩端的溫度，出口溫度應(yīng)高出進口溫度10℃左右，否則，可以判定三元催化裝置老化、失效、催化轉(zhuǎn)化效率下降。

(3)一般情況下，原車配帶的三元催化裝置質(zhì)量較好，可正常使用8～10萬km左右。若車輛行駛5～8萬km以下，CO、HC和NOX排放量(或某一項)高出標準限值，而車輛又不存在其他方面的故障，則說明三元催化裝置已經(jīng)老化。

(4)若用工況法檢測，CO、HC排放較低，而NOX超標，說明該催化裝置不是三元催化裝置，而是二元催化裝置，其中只有氧化反應(yīng)，沒有還原反應(yīng)。

(5)燃料中含有的雜質(zhì)、燃燒后產(chǎn)生的膠質(zhì)物以及鉛、硫氧化物等物質(zhì)的沉積，會造成三元催化裝置孔隙的堵塞，此時排氣背壓會明顯增高。如果發(fā)動機油耗明顯增加、功率明顯下降、啟動變得困難，應(yīng)檢查三元催化裝置是否堵塞。

(6)對于帶有第二代車載診斷系統(tǒng)(OBD-II)的車輛，當(dāng)三元催化裝置轉(zhuǎn)化效率降低時，會點亮故障指示燈進行提示，可根據(jù)故障碼內(nèi)容進行有針對性維修。

6.三元催化裝置過熱故障原因分析

所謂三元催化裝置過熱是指三元催化裝置內(nèi)部溫度超過850℃，使載體和涂層以及上面的催化劑(鉑、鍺、鈀等貴金屬)因高溫而燒損或脫落，造成化學(xué)反應(yīng)無法正常進行而失效。

正常工況時，進入三元催化裝置的排氣溫度一般在300℃～850℃范圍內(nèi)，但當(dāng)由于某種原因造成發(fā)動機缺火(如個別汽缸點火失效)、點火過遲、混合汽過濃，或長期在大負荷工況下工作，會導(dǎo)致燃料在燃燒室內(nèi)燃燒不完全，隨廢氣進入三元催化裝置后進一步燃燒，從而造成三元催化裝置內(nèi)部溫度過高。

造成發(fā)動機缺火和混合汽過濃的主要原因有：

(1)噴油器故障，如密封不嚴、滴油、通道堵塞、表面積炭、損壞等。

(2)點火故障，如火花塞不跳火、電極間隙過大或過小、點火能量不足、表面積炭過多、高壓線接觸不良、高壓線脫落、點火過遲等。

(3)傳感器故障，將造成ECU不能正常調(diào)整噴油量，致使發(fā)動機以應(yīng)急狀態(tài)工作。

(4)供油系故障，如燃油箱油面過低、汽油泵有故障、汽油濾清器堵塞、油管堵塞、燃油壓力調(diào)節(jié)器故障等。

(5)冷啟動故障，如冷啟動時供油過多。(6)長期在大負荷工況下超載工作，使混合汽長期過濃。

7.駕駛帶有三元催化裝置汽車的注意事項

(1)一定要使用無鉛汽油，以防氧傳感器及三元催化裝置鉛中毒。

(2)避免超載運行。

(3)使用空調(diào)時，應(yīng)適當(dāng)減載，防止發(fā)動機長期大負荷工作。

(4)發(fā)動機啟動困難或運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，一定要查出故障后排除，不要強行運行。

(5)按規(guī)定到有資質(zhì)的企業(yè)做定期維護。

(六)排放超標檢修方案的制定與案例分析

1.檢修方案的制定

檢修之前，查閱車輛排放檢測報告，仔細對相關(guān)檢測數(shù)據(jù)進行分析，重點對照合格項、不合格項與標準值的差距，并橫向分析各項數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，從而初步判斷問題的性質(zhì)(如屬于混合汽過稀或過濃、霧化不良或點火不良等)，再由問題的性質(zhì)確定檢修路線，這樣才可以提高檢修效率，避免走彎路，同時還可以提高復(fù)檢的通過率。

如“CO”超出標準很多，而“HC+NOX”卻基本合格。“CO”超出標準很多，說明燃料是在極度缺氧的情況下進行燃燒；“HC+NOX”基本合格，說明火焰沒有發(fā)生熄滅現(xiàn)象(因HC排放少)，而且燃燒室溫度也不是很高(因NOX排放少)。

這種情況說明，混合汽濃度較大，且燃料與空氣混合比較均勻(否則會發(fā)生火焰熄滅現(xiàn)象，造成HC排放增多)，點火系統(tǒng)沒有發(fā)生斷火現(xiàn)象(否則HC排放會大大增大)，因此，不存在噴油器霧化不良、點火不良現(xiàn)象，而應(yīng)該從混合汽過濃的角度來制定檢查與維修方案，如噴油壓力是否過高、進氣是否不暢、進氣系統(tǒng)是否漏氣(D型電噴發(fā)動機)等。此時去檢修點火系統(tǒng)、清洗噴油器不會產(chǎn)生明顯的效果，是沒有必要的，屬于做無用功。以上邏輯分析過程如圖8所示。

2.實際檢測與檢修案例

車型：桑塔納，燃料：LPG(液化石油氣)/汽油，車輛登記日期：2007年4月，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 桑塔納排放檢測數(shù)據(jù)表

數(shù)據(jù)分析：CO嚴重超標，說明加載時混合汽非常濃，HC超標也是由于混合汽過濃所引起的連鎖反應(yīng)。怠速時，混合汽過稀，引起火焰不穩(wěn)定，造成怠速HC超標。

方案：適當(dāng)調(diào)低LPG主壓力，增加怠速燃料量。(未完待續(xù))