汽油車排氣污染物超標(biāo)的原因及治理方法

鄭冰松

（南寧市大沙田招通機動車檢測有限公司，廣西 南寧 530219）

汽油車排氣污染物超標(biāo)的原因及治理方法

鄭冰松

（南寧市大沙田招通機動車檢測有限公司，廣西 南寧 530219）

文章分析在用汽油車尾氣排放污染物CO、HC、NO超標(biāo)的主要原因并提出針對性的治理方法，為汽車維修企業(yè)、廣大車主朋友在車輛環(huán)保檢驗不達(dá)標(biāo)時提供技術(shù)支持，并從汽車尾氣排放角度提出用車保養(yǎng)車的注意事項。

汽油車；排氣；超標(biāo)；治理

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.058

CLC NO.: U473.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-154-04

引言

隨著我國機動車保有量的增加，機動車尾氣對大氣的污染越來越嚴(yán)重，為此環(huán)保部門在全國范圍內(nèi)開始了機動車尾氣排放污染物的檢測與治理工作，各地紛紛建立了汽車尾氣環(huán)保檢測機構(gòu)，以對在用車輛的排氣污染物進行檢測，但是車輛尾氣檢測不合格如何調(diào)修既是一個技術(shù)性很強的工作，也是車主朋友們普遍關(guān)心的問題，筆者根據(jù)多年來的檢測與治理工作經(jīng)驗，從機動車現(xiàn)行環(huán)保檢驗的項目方法、有害氣體的生成機理、檢測不合格的原因分析、不合格類型及具體的治理方法三個方面進行分析論述，并從車輛環(huán)保角度提出日常用車和養(yǎng)車的建議。

1、汽油車環(huán)保檢測依據(jù)的項目參數(shù)和方法

現(xiàn)階段我國對在用汽油車環(huán)境保護所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為GB18285-2005《點燃式發(fā)動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）》和HJ/T240-2005《確定點燃式發(fā)動機在用汽車簡易工況法排氣污染物排放限值的原則和方法》，此兩標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽油車尾氣排放污染物的檢測方法穩(wěn)態(tài)工況法、瞬態(tài)工況法、雙怠速法。鑒于穩(wěn)態(tài)工況法和雙怠速法（只適用不能上檢測設(shè)備的車輛，此類車輛較少）的可操作性強，所以很多地方的環(huán)保部門均將此兩種方法選定為該地區(qū)的使用方法（廣西環(huán)保廳將此兩種方法確定為區(qū)內(nèi)的檢驗方法）。此兩種方法檢測的尾氣排放污染物指標(biāo)項目有：1、采用穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況法的檢測參數(shù)指標(biāo)有CO（一氧化碳）、HC（碳?xì)浠衔铮?、NO（氧化氮）；2、采用雙怠速方法檢測的項目參數(shù)為CO、HC、λ（過量空氣系數(shù)，在閉環(huán)起作用時需檢測并要求符合制造廠規(guī)定的指標(biāo)）。穩(wěn)態(tài)工況法有5025和5040兩個工況，5025指的是利用底盤測功機對受檢車輛驅(qū)動輪進行50%額定功率加載并保持車速在25km/h的情況下對排氣污染物進行取樣檢測，2540指的是利用底盤測功機對受檢車輛驅(qū)動輪進行25%額定功率加載并保持車速在40km/h里的情況下對排氣污染物進行取樣檢測；雙怠速是發(fā)動機在怠速和50%額定轉(zhuǎn)速下進行取樣檢測。

2、汽油車尾氣排放物CO、HC、NO的生成機理

CO的生成機理：CO是一種不完全燃燒的產(chǎn)物，其生成主要受混合氣濃度的影響，混合氣濃度可用過量空氣系數(shù)λ表示，在λ<1時,混合氣過濃,燃燒時缺氧,燃料中的C不能完全燃燒轉(zhuǎn)化為CO2,此時CO作為未燃產(chǎn)物生成；在λ>1時,混合氣過稀，易產(chǎn)生混合氣不均勻象,造成在燃燒時出現(xiàn)局部燃燒或多點燃燒的不正?，F(xiàn)象，同時會產(chǎn)生高溫?zé)犭x反解CO2,生成CO。

HC的生成機理：HC也是一種不完全燃燒產(chǎn)物,產(chǎn)生的原因類似于CO也是混合氣過濃時不完全燃燒或過稀時不均勻燃燒而生成。HC另外一個生成原因是低溫生成,也就是在發(fā)動機氣缸壁面相對于燃燒的混合氣溫度較低,特別是缸壁面存在有積碳時會產(chǎn)生大量的HC。

NO的生成機理：產(chǎn)生NO的條件是溫度、氧濃度和反映時間，混合氣過濃，則參與NO反應(yīng)的氧氣不夠，NO生成量少，但是在足夠氧氣下，即混合氣過稀，氧濃度含量大，產(chǎn)生多點燃燒或稀薄燃燒，燃燒室溫度升高加快了NO的反應(yīng)速度，NO生成量就越大。發(fā)動機稀薄燃燒或冷卻系統(tǒng)故障引起汽缸內(nèi)形成多處明火，使汽缸內(nèi)出現(xiàn)多點點火的現(xiàn)象，混合氣在相對短的時間內(nèi)快速爆燃，發(fā)動機內(nèi)出現(xiàn)過熱高溫，容易促進NO的生成。

3、汽油車尾氣排放超標(biāo)的主要原因及分析

3.1 排氣系統(tǒng)故障

汽油車的排氣系統(tǒng)主要由排氣歧管、三元催化器、氧傳感器組成。排氣管路過臟，或含有大量煙怠，會影響排氣分析儀的準(zhǔn)確性；三元催化器作為排氣后凈化處理，如其內(nèi)部過臟或嚴(yán)重銹蝕（由于大部分車輛長期在擁堵的城市道路下行駛，造成車輛發(fā)動機燃油不完全燃燒而產(chǎn)生大量的不合格氣體，增加三元催化器的工作負(fù)荷，影響三元催化器的使用壽命和功用），會降低甚至失去尾氣的凈化處理效果；氧傳感器用于監(jiān)測排氣中氧含量，并向ECU發(fā)出反饋信號，以確認(rèn)混合氣的空燃比和發(fā)動機工作的最佳中點火和噴油時刻，如果氧傳感器損壞會給ECU發(fā)送錯誤信號， ECU會產(chǎn)生誤判而發(fā)出錯誤的點火噴油信號及脈沖寬度，造成混合氣過濃或過稀，燃燒不充分帶來尾氣超標(biāo)。

3.2發(fā)動機燃燒室內(nèi)有積碳

積碳嚴(yán)重會改變?nèi)紵医Y(jié)構(gòu)和壓縮比，吸附混合氣，降低氣缸壁溫度，造成混合氣不正常燃燒，增加有害氣體的生成，同時加速汽缸磨損，影響發(fā)動機動力。

3.3燃油不達(dá)標(biāo)，燃油系統(tǒng)故障

使用不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的燃油對發(fā)動機動力有很大的影響，使燃燒不充分，增加燃燒室積碳，帶來有害氣體的排放；燃油系統(tǒng)主要由油泵、噴油器、管路、壓力調(diào)節(jié)器和燃油濾清器組成，管路過臟，濾清器不起作用，油泵動力不足和壓力調(diào)節(jié)器故障，均會影響供油壓力，引起噴油器噴油量和噴油壓力不正常，造成混合氣不均勻。噴油器霧化不好、滴油會使混合氣形成不均勻，降低發(fā)動機燃燒性能，滴油還會沖刷汽缸辟并滲透至油底殼，降低機油的潤滑性能，增加氣缸磨損，帶來尾氣排放的超標(biāo)。

3.4點火系統(tǒng)故障

點火系統(tǒng)由火花塞、高壓線、高壓包組成。缺火或點火能量不足，會造成混合氣燃燒不充分，增加燃燒時間，不完全燃燒增加有害氣體的排放，并易產(chǎn)生積碳現(xiàn)象，還會損壞排氣系統(tǒng)元件。

3.5發(fā)動機進氣系統(tǒng)故障

進氣系統(tǒng)主要空氣濾清器、進氣歧管，空氣流量計(進氣壓力、溫度傳感器)，節(jié)氣門（含節(jié)氣門可變控制裝置）等組成。進氣系統(tǒng)有故障往往會造成進氣量不足或過量，混合氣過濃或過稀，燃燒不充分，帶來有害氣體的排放。如果空氣濾清器失效不能有效過濾空氣上粉塵，會增加發(fā)動機的磨損。

3.6車載電腦（ECU）系統(tǒng)出錯

ECU即車載控制電腦，是汽車所有電子元件信號的接收和指令發(fā)送的控制單元，其根據(jù)各種傳感器傳來的信號，作計算處理后，并發(fā)出指令保證車輛（發(fā)動機）處于最佳的工作狀態(tài)。ECU一旦出現(xiàn)故障，很有可能會對發(fā)動機工作帶來影響，比如不能精確控制發(fā)動機的點火時間及脈沖，進氣量、噴油量及時間，使混合氣偏離實際值，帶來過濃或過稀現(xiàn)象，增加有害氣體的排放。

3.7發(fā)動機內(nèi)部磨損、漏氣

發(fā)動機機械部位的磨損主要包括：氣缸壁、活塞、活塞環(huán)、進排氣門及氣門座的磨損，此些部件異常磨損后會造成漏氣，氣缸壓力過低，出現(xiàn)竄機油而改變混合氣濃度，燃燒不充分，燒機油，不做有效功，帶來有害氣體的產(chǎn)生，另外氣缸墊的損壞，使密封不嚴(yán)也會引起發(fā)動機燃燒問題，帶來有害氣體的產(chǎn)生。

3.8EVAP系統(tǒng)不能正常工作，造成混合氣過濃

EVAP系統(tǒng)即廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，主要是將沒有完全燃燒的排氣引導(dǎo)回進氣歧管，與新進空氣一起重新參加燃燒做功。EVAP系統(tǒng)是根據(jù)發(fā)動機實際的工作需要將排氣引入進氣系統(tǒng)，如果出現(xiàn)故障或閥門處于常開狀態(tài)，引入廢氣過多，會造成混合氣過濃或過稀，溫度異常，混合氣不正常燃燒現(xiàn)象，帶來排氣超標(biāo)。

歸納起來，造成汽油車排放超標(biāo)的原因主要兩大部分：一是混合氣過濃過稀、點火能量不足、燃燒室積碳等引起燃燒不完全不充分及異常燃燒；二是三元催化器轉(zhuǎn)換效能過低，不能有效處理凈化排氣污染物。

4、汽油車尾氣排放不合格的類型及相應(yīng)的檢查治理方法

按GB18285-2005及HJ/T240-2005要求，汽油車尾氣檢測項目參數(shù)CO、HC、NO中只要有一項參數(shù)不合格則視為整車尾氣排放不合格，所以不合格的類型為：CO、HC、NO檢測項目均不合格或三個參數(shù)中有一個或兩個不合格。除此外，在實際的檢測工作中，還有一種不合格是由于汽車動力不足，在加載試驗時汽車無力，不能加載到規(guī)定的車速而無法進行檢測（此種情況首先對發(fā)動機的動力性能的維修，在此不作分析）。各種不合格類型及治理方法如下：

4.1CO、HC、NO檢測項目均不合格

4.1.1嚴(yán)重超標(biāo)

主要原因：混合氣過濃，點火能量不足，發(fā)動機磨損或工作異常，三元催化器完全失效。

治理方法：①、檢查汽車儀表臺是否出現(xiàn)有發(fā)動機故障碼，用專用儀器讀取故障碼，有針對性的排除車輛各線路聯(lián)接及各傳感器存在的故障。清除故障碼后重新起動車輛，此時發(fā)動機故障燈不再點亮。②、檢查發(fā)動機工作是否正常，加大油門時觀察運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)有力，判斷是否有缺缸現(xiàn)象（一般會產(chǎn)生放炮），有側(cè)逐一排查。③、檢查點火系統(tǒng)可取下火花塞查看間隙及表面是否干凈，檢查點火線圈、檢查高壓線電阻不能過大，有問題更換。④、檢查節(jié)氣門傳感器，查看是否有卡滯和嚴(yán)重積炭現(xiàn)象及斷路現(xiàn)象，有則清潔或連接，檢查可變裝置是否起作用。⑤、檢查噴油器，測量線圈電阻或直接通電聽噴油器是否有清脆的“咔嗒” 聲，必要時拆下噴油器檢查, 噴油器的一般故障表現(xiàn)為噴孔被膠質(zhì)物堵塞、積炭或密封不嚴(yán)。⑥、檢查電控系統(tǒng)，可通過診斷電腦觀看各傳感器的工作電壓比對出幫參數(shù)值來判斷故障點，檢查各類傳感器（特別是曲軸位置傳感器、空氣流量器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器）的線路接觸情況；檢查ECU，ECU除了內(nèi)部電子元件外（只能更換或送修廠家），另一個問題是搭鐵不良引起信號值有異常，可通過處理搭鐵面并重新緊固方式解決；⑦、檢查燃油，考慮是否加到劣質(zhì)的油品，必要時清洗油箱，另外汽車放置過久不使用，汽油揮發(fā)或油品下降，此時尾氣管排放比較嗆，應(yīng)直接更換燃油清洗油路。⑧、檢查更換三元催化器。⑨、在測功機上進行測量時，如果NO值怱然升高應(yīng)重點檢查真空助力泵單向閥。⑩、如果伴隨有發(fā)動機工作不穩(wěn)，動力不足，并排除存在上述問題下可檢查氣缸壓力，必要時拆卸缸蓋查看是否有積碳，缸壁、氣門座是否磨損異常等，決定是否大修發(fā)動機。

4.1.2輕微超標(biāo)，即檢測結(jié)果卻稍超標(biāo)，接近合格參數(shù)的臨界

主要原因：進氣系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，燃油系統(tǒng)故障、壓力偏低或個別對發(fā)動機工作起修正作用的傳感器工作不良。

治理方法：①、清潔或更換空氣濾清器，更換燃油濾清器。②、查看燃油系統(tǒng)，看燃油壓力調(diào)節(jié)器及真空管，查看安裝位置是否密封不嚴(yán)，可將燃油壓力表接在燃油管路上，并將油口堵住，接通點火開關(guān)使油泵工作，觀察此時油壓，當(dāng)正常油壓達(dá)不38Mpa時，在檢查無其他泄漏情況下，更換油泵總成；如油壓在38Mpa以上時可關(guān)閉開關(guān)觀察5min中內(nèi)的油壓值，如油壓下降較快，可用鉗子包軟布鋏住真空回油管路，若壓力迅速回升說明油壓調(diào)節(jié)器有泄漏。③、換車輛規(guī)定燃油號或加注一定比例的燃油積碳清潔劑，并盡量讓車輛在80km/h以上速度行駛至該箱油用完，即讓發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)，使供油量及燃油的流速加大，達(dá)到清洗油路的效果。而且發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)，進氣量和流速加大，燃燒會更加充分，有利于清除氣門的積碳，使進氣系統(tǒng)更加通暢。④、檢查各類在發(fā)動機工作中起修正作用的傳感器，如進行壓力或溫度傳感器、燃油溫度傳感器等，一般是插節(jié)器接觸不良或傳感器觸頭過臟阻值異常而影響修正質(zhì)量效果。

4.2CO、HC不合格，NO合格

主要原因：進氣系統(tǒng)供氧不足、混合氣過濃、汽缸磨損、缸內(nèi)積碳、噴油嘴霧化不良。

治理方法：①、檢查清潔進氣歧管，空氣濾清器（清潔或是的），檢查空氣流量計（電阻值或接線不牢靠），噴油器（霧化不好）、火花塞及高壓包。②、通過機油尺處查看機油是否變質(zhì)（如果汽缸磨損，混合氣會下竄至油底殼引起機油變質(zhì)），必要加入修復(fù)耐磨劑。③、檢查曲軸箱通風(fēng)裝置PCV，查看PCV閥是否起作用，因PCV閥會影響進氣歧管真空度，進而影響混合氣濃度，并在一定程序上可以減緩油底殼潤滑油竄入燃燒室，減少HC的生成。④、檢查爆燃傳感器，其工作異常會造成推遲點火，引起HC和CO的生成。⑤、拆下氧傳感器檢查是否有積炭，有用清潔劑對期表面進行沖洗，使其靈敏度和數(shù)值恢復(fù)正常值。無法調(diào)節(jié)或傳感器失效的更換傳感器。⑥、如果伴隨有黑煙排出側(cè)檢查發(fā)動機氣缸壓力，判斷是否大修發(fā)動機大修發(fā)動機，更換活塞環(huán)、缸套、缸墊、汽缸蓋等部件。

4.3CO、HC合格或輕微超標(biāo)，NO嚴(yán)重超標(biāo)

主要原因：混合氣偏稀，缸內(nèi)形成多處明火，發(fā)動機工作溫度異常，三元催化器部分功能失效；

治理方法：①、檢查空氣流量計、節(jié)氣門傳感器、怠速控制閥（步進電機）②、檢查廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，主要是檢查廢氣循環(huán)EGR閥（會存在發(fā)卡現(xiàn)象），檢查真空軟管和三通電磁閥；③、檢查冷卻系統(tǒng)，檢查水溫傳感器（檢測溫度有誤），電子冷卻風(fēng)扇，冷卻液、節(jié)溫器等元件。④、可通電腦診斷儀調(diào)整ECU點火指令，推遲點火時間，但是要注意不能調(diào)得太遲，否則會增加油耗，降低發(fā)動機動力。⑤、用內(nèi)窺鏡檢查三元催化器結(jié)構(gòu)，如過臟可拆下氧傳感器，接上泵氣閥將清洗液抽進排氣歧管，同時啟動發(fā)動機將清洗液體連同廢氣一起抽至三元催化器進行清洗，如果三元催化器內(nèi)部已經(jīng)腐蝕損壞，則要更換。

4.4CO超標(biāo)，HC、NO合格

主要原因：發(fā)動機混合氣過濃，燃燒不徹底，進氣系統(tǒng)不暢。

治理方法：①、檢查噴油嘴磨損噴油霧化效果不好及噴油正時、點火正時是否過早。檢查空氣濾清器，火花塞，點火正時。②、測取氣缸壓力，聽氣門工作是否有異響，檢查機油判斷氣缸是否磨損現(xiàn)象。③、三元催化器工作溫度是否過高，一般在400℃到800℃，如果超1000℃會將CO2重新分解為CO。⑤、在發(fā)動機排氣管未端接一個溫度傳感器對其排氣溫度進測量（前提條件是當(dāng)發(fā)動機油溫和水溫正常情況下），如果在加速到2500r/min時，測量的溫度比正常值高出15%到20%時，應(yīng)重點檢查清潔氧傳感器，或直接更換同型號的前后氧傳感器。⑥、清潔氣進氣門積碳。

4.5HC嚴(yán)重超標(biāo)，NO合格或輕微超標(biāo)，CO合格

主要原因：汽缸嚴(yán)重積碳、發(fā)動機內(nèi)燃燒室壁溫度過低。氣缸壁磨損引起機油上竄或機油量過多。

治理方法：①、檢查機油油質(zhì)（機油號應(yīng)與車型相匹配），初步判斷汽缸是否有磨損曲軸箱是否漏氣，如果機油變質(zhì)明顯，可更換優(yōu)質(zhì)機油和加入雙核減磨修復(fù)劑，以解決由磨損和漏氣引起的排放超標(biāo)問題。②、檢查機油量，應(yīng)保持在合適位置 ③、可使用高效清潔劑清潔發(fā)動機，如果效果明顯說明燃燒室內(nèi)有大量積碳和膠油，如使用高效清潔劑后尚未解決，可拆下缸蓋人工清潔燃燒室內(nèi)的積碳和膠油。

5、汽車環(huán)保檢測前的注意事項及車輛保養(yǎng)要求

5.1如果條件允許，在檢驗前最好先進行一次車輛的保養(yǎng)（包括清潔火花塞），并高速運行一段距離，保證發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。

5.2汽車三元催化器的最佳工作溫度是400℃到800℃，所以在檢測前一定要保持車輛在熱車狀態(tài)，切勿冷車上檢測線檢測，以避免發(fā)動機燃燒性能不好及三元催化器不工作或轉(zhuǎn)換效率低引起排放超標(biāo)。

5.3檢測之前最好給發(fā)動機作幾次急加速，以排出系統(tǒng)內(nèi)的煙怠等物。

5.4定期更換機油、機油濾清器和燃油濾清器，機油標(biāo)號與濾清器型號一定要與發(fā)動機型號相匹配。機油對尾氣排放起著不可忽視的作用，機油在發(fā)動機里邊起著非常重要的作用：潤滑、清洗、冷卻、防銹蝕。機油這四個作用下降會影響發(fā)動機的的運行和燃燒工作。

5.5定期清潔或更換空氣濾清器，切勿拆下空氣濾清器上線檢測，以免造成發(fā)動機工作不穩(wěn)定，檢測時難以控制車輛狀態(tài)。

5.6使用符合車輛自身技術(shù)性能的燃油，不混加不同標(biāo)號的燃油。

6、結(jié)語

汽車尾氣污染物超標(biāo)主要集中在發(fā)動機電子控制元件、燃油品質(zhì)、排氣后處理系統(tǒng)（三元催化、氧傳感器）上，治理是一門技術(shù)性很強的工作，要求維修技術(shù)人有一定的專業(yè)技術(shù)知識，及工作經(jīng)驗，才能更快更準(zhǔn)的判斷故障所在部位，及時解決；當(dāng)然，要減少車輛尾氣排放對大氣環(huán)境的影響，則要求廣大司機朋友有良好的用車和保養(yǎng)車的習(xí)慣。

[1]劉智婷.《汽車構(gòu)造》[J],北京,北京大學(xué)出版社,2012.

[2]向華,《汽車發(fā)動機構(gòu)造與檢修》[J],重慶,重慶大學(xué)出版社,2015.

[3]黃艷玲,《發(fā)動機系統(tǒng)檢修》[J],北京,北京理工大學(xué)出版社,2015.

Gasoline vehicle exhaust pollutant exceeding the cause and the treatment method

Zheng Bingsong
( Nanning sha tin for motor vehicle detection co., LTD., Guangxi Nanning 530219 )

With gasoline vehicle exhaust emissions CO, HC, NO excessive amounts of the main reasons and puts forward corresponding management methods, for the vehicle maintenance enterprise, the general owners friend in vehicle inspection to provide technical support to make environmental protection, and put forward from the Angle of vehicle emissions vehicle maintenance car matters needing attention.

Gasoline vehicles; Exhaust; Limit; governance

U473.9

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1671-7988(2016)11-154-04

鄭冰松，(1982-)，男，汽車工程師/高級技師，就職于南寧市大沙田招通機動車檢測有限公司，研究方向：汽車工程，主要為汽車檢測與維修、車輛自動化檢測技術(shù)、交通運輸技術(shù)管理。