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汽车尾气中含有哪些主要成分?

汽车尾气中含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、铅、碳粒子和其他杂质粉尘等,这些物质对人类和整个生态环境危害很大,其中CO、HC、NOx是主要有害排放物。由于汽车尾气成分与发动机的工作条件有最直接的联系,通过汽车尾气检测可以初步分析发动机的工作状态、性能好坏,还需要检查燃烧情况、点火能量、进气效果、加油情况、机械情况等多个方面。发动机各系统发生故障时,废气中的某些成分必须偏离正常值,通过检测发动机其他工作条件下废气成分的含量,可以判断发动机有故障的部位。

1.一氧化碳(co): co是燃料没有完全燃烧的产物。如果CO含量过高,主要是混合气体浓的时候,空气量不足导致可燃混合机不完全燃烧。如果CO含量过高,可以看出燃料供应过多,空气供应过少,燃料供应系统和空气供应系统出现空气过滤器不干净、搅拌机不干净、活塞环粘连堵塞、燃料供应过多、空气太少、点火碎片过大(点火太早)、曲轴箱通风系统堵塞等故障。如果Efi发动机的CO过高,可能是喷油器漏油、液压过度、水温传感器和空气流量计故障,也可能是电控系统故障。理论上,混合气体空燃比 14.733601在氧气充足的情况下,排放不含CO,产生CO2和不参与燃烧的O2。但实际上,混合气体分布不均匀,局部缺氧的情况经常发生,当空气量不足时,即混合气体空燃比14.7:1时,部分燃料不完全燃烧,必然会产生CO。例如,发动机怠速时燃烧的混合物变浓,此时发动机工作周期的气体压力和温度不高,混合物燃烧速度减慢,就会发生不完全燃烧,一氧化碳CO的浓度增加。如果发动机在加速和高负载范围内工作,或者点火时间延迟太长,废气中CO的浓度就会增加。即使燃料和空气混合得很好,燃烧后高温已经生成的CO2的一小部分也会分解成CO和O2。如果CO含量太低,说明混合气体太稀。因为燃油油压过低、喷嘴堵塞、真空泄漏、废气再循环(EGR)阀门泄漏等故障。

2.碳氢化合物(HC): HC是燃料未完全燃烧或未燃烧的产物,包括燃料、润滑油、分解产物和部分氧化物的200多种复杂成分。HC的数值高表示燃料燃烧不够。HC高的原因是搅拌机太稀。原因是气缸压力不足、发动机温度过低、燃烧室向曲轴箱泄漏混合物、燃油管泄漏、燃油压力调节器受损。混合气体太浓:油箱蒸发气体,燃料返回管道堵塞,燃料压力调节器损坏。如果点火时机不准确、点火不间歇点火、温度传感器不良、喷嘴漏水或堵塞、油压过高或过低,HC读数可能太高。

在装有催化剂的轿车中,发动机处于正常状态时排气中的HC读数很低。如果一个气缸着火,气缸中的所有未燃汽油进入排气系统,HC排放可能会增加。混合气体太浓或太稀、点火不均匀、点火间歇不着火、温度传感器不良、喷油器漏油或堵塞、油压过高或过低都可能导致HC值上升。排气中HC由未燃烧的燃料碳氢化合物、不完全氧化产物和燃烧过程中部分分解的产物组成。混合物太稀或罐子内废气太多时火焰传播不足。也就是说,燃烧室部分地区混合气体太稀薄,或者罐子内的残留废气太高,无法燃烧,从而发生单火。此时,废气的HC浓度大幅增加。碳氢化合物统称碳氢化合物,是发动机未燃烧燃料分解产生的气体,汽车排放污染物中未燃烧碳氢化合物的20% ~ 25%是曲轴箱排放的气体。20%的油箱蒸发。剩下的55%从排气管排出。

3.氮氧化合物(NOx): NOx主要成分是燃烧过程中形成的各种氮氧化合物。NOx包括NO、NO2等多种气体,主要指一氧化氮NO和二氧化氮NO2,从排气管排出。NOX经常发生在高温和高负荷的情况下。第一个需要足够的温度(1000度以上),第二个需要高压、足够的压力,第三个需要额外的氧气才能反应。如果这三个条件中的任何一个得不到满足,就不会产生氮氧化物。过度NOx排放的可能性最大的原因是EGR阀门不能正常工作,或者气缸内有热点,导致爆燃现象。燃烧室发生爆燃时,气缸温度会大幅升高,从而导致过量的NOx排放。气缸的爆炸可能是点火太大,燃烧室的碳积累和点火控制系统故障造成的。冷却水温度过高会导致爆燃。实验证明,供应稍稀的混合物(空燃比15.5)能增加NOx排放量。汽油发动机排放的氮氧化物中NO占99%,柴油发动机排放的氮氧化物中NO2比例稍大。

02

影响汽车尾气排放的因素

1.演出费对废气成分的影响演出费,即空气和燃料的比率,理论演出费为14.7: 1。高于理论演出费的是稀的经济演出费,低于理论演出费的电力演出费。CO主要在混合气体较浓的时候,由于空气量不足,可燃混合机不完全燃烧,CO排放量增加。CO是汽油发动机废气中有害成分浓度最大的物质。HC是燃烧燃料、可燃混合机不能完全燃烧或分解的碳氢化合物和少量氧化反应的中间产物。混合气体太浓或太稀都会导致燃烧不良,从而增加HC排放。演出费为15.5: L附近燃烧效率最高时,NOx生成量达到最大值,混合气体演出费高于或低于此值,NOx生成量均减少。发动机越接近完全燃烧,NOx的生成量就越多。相反,如果发动机接近不完全燃烧,CO生成量增加,NOx就会减少。当空燃比小于14.7:1(混合气体变浓)时,空气量不足导致不完全燃烧,从而增加CO、HC排放量。演出费越接近理论演出费14.733601,燃烧越完整,HC、CO的值就越低。演出费超过16.2:1时(混合气体变稀时),由于燃料成分太少,使用一般的燃烧方式

不能正常着火,产生失火,使未燃HC大量排出。过浓或过稀的空燃比都会降低燃烧速度和燃烧温度,使NO的生成量都有所下降。
2、点火正时对尾气成分的影响点火提前角对CO的排放没有太大影响,但对HC和NOx的影响较大,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的排放降低,主要是因为增高了排气温度,促进了 CO和 HC的氧化。 随着点火提前角的增大,HC和NOx生成物都会急剧增加,其原因与燃烧时的速度、压力、温度等有关,当点火提前角增大到一定值后,由于燃烧时间过短,HC和NOx生成量便有所下降。当然,正确的调整点火正时是非常必要的,过迟的点火提前角会使发动机动力下降,油耗增大,工作不稳。
3、温度与CO、 HC、 NOx 关系 发动机冷态时,CO量增加,HC增加, NOx减少。 冷却水温达到正常(如80-90℃)时,NOx的生成量增多。尾气不合格的主要原因就是混合气过浓或过稀。查火花塞,间隙是否偏大;检查喷油嘴检测雾化状态及密封情况;还要检查三元催化器和氧传感器是否出现故障,造成排放中的各项数值均不达标。如果进气系统和发动机燃烧室内积存了大量的积碳,积碳将在汽缸内形成多处明火,使汽缸内出现多点点火的现象,混合气在相对短的时间内快速爆燃,汽缸内的燃烧温度升高,容易促进氮氧化物的生成。建议彻底清洗进气系统和发动机内部的积碳;还可以将点火正时延迟一些也会使氮氧化物的排放减少。由于点火时间推迟,在燃烧室内的燃烧时间将缩短,燃烧最高温度降低,使排出的碳氢和氮氧化物减少。但将会导致发动机功率的下降。但过分推迟点火,也会使CO在燃烧室内没有时间完全氧化,而引起排放量增加。
这种情况一般情况下出现在车辆还比较新,但是检测结果却超标,或者超标并不严重只超了百分之几或零点几,这种情况说明我们的车辆的尾气处理系统即三元催化器和氧传感并没有出现大的问题,造成尾气超标的原因大多因为车辆三大系统过脏。只要发动机正常,尾气超标是进、排气系统出了问题,对燃油系统的进气道,喷油嘴及节气门要定期清洗,三元催化器是排气系统的关键部件,所以必须定期清洗三元催化器、否则会造成三元催化器积炭堵塞失效,导致尾气排放超标。高速对清洗发动机的油路和气缸有相当大的作用。原因是发动机高速运转时,供油量加大,燃油的流速也加大,有助于把油路中污垢和杂质冲刷出去,达到清洗的效果。而且由于活塞的高速运动,汽缸内温度更高,气流进出气门的流量和速度也很高,燃烧会更加充分,有利于清除气门的积碳,使堵塞的通道变得顺畅。所以,拉过高速后,发动机的动力会有所增强。
4、三元催化器三元催化转换器安装在汽车排气系统内,其作用是减少发动机排出的大部分废气污染物,可除去HC(碳氢化合物)、CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化合物)三种主要污染物质的90%,是最重要的机外净化装置。当废气经过净化器时,它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的各种主要有害物质转化为无害物质,故称三元。这些氧化反应和还原反应只有在温度达到250℃时才开始进行。如果汽油或润滑油添加剂选用不当,使用了含铅的燃油添加剂或硫、磷、锌含量超标的机油添加剂,就会使磷、铅等物质覆盖于三元催化转换器的催化层表面,阻止废气中的有害成分与之接触而失去催化作用,这就是人们常说的三元催化器“中毒”。三元催化器的寿命一般是8万–10万公里。在国外寿命一般在15–20万公里。其原因就是国外燃油质量好。 三元催化器,是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置,当高温的汽车尾气通过净化装置时,三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性,促使其进行一定的氧化-还原化学反应。可将汽车尾气排出的CO一氧化碳、HC碳氢化合物和NOx氮氧化物等有害气体转变为无害气体。其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体;HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳;NOx还原成氮气和氧气。
三元催化器中毒是汽车尾气超标的最主要原因: 燃油标号低、含铅高:标号低、油质差的燃油由于不完全燃烧会吸附在三元催化器表面,时间一长便会使三元中毒失效。 燃油含硫量高:硫吸附在氧传感器和三元催化器表面,不仅造成三元中毒失效,还给汽车动力带来一系列问题。 在影响尾气达标的原因中机油是不可忽视的一方面。旧机油由于品质的下降或者由于机油里边的含杂量太多,导致密封变差。如果机油里含杂量太高, 包括含磷含硫金属颗粒太多,会随着燃烧、随着机油的蒸汽一块排到三元催化器里,长时间以后会把三元催化器的表面金属的颗粒给它堵死,会降低排放效果,也就是三元催化器中毒。而尾气中携带的沉积物,比如来自机油中的灰分,也会覆盖在催化器表面、阻碍或者降低催化效率, 因此,为了保证三元催化器持久稳定地发挥功能,必须对润滑油的性能提出更高的要求,将机油对三元催化器的影响降至最低,才能满足目前的排放要求;另外要定期更换机油,在选购机油时尽量选择高级别的机油,对于自身的环保也是有利的。道路拥堵严重:汽车开开停停会使燃油不完全燃烧而产生大量的一氧化碳,它极易吸附在三元催化剂活性表面造成三元中毒失效,所以汽车长期在低速、加速、减速状况下行驶也是造成三元失效的主要原因。 尾气超标是因为燃烧室沉积物,氧传感器,三元催化器积炭过多中毒失效,只要三元催化器活性未丧失,没有完全堵塞,对三元催化器进行清洗,就可恢复三元催化器的活性,通过对喷油嘴及节气门清洗保养,一般来说经过保养就可达标。一旦发生三元催化器中毒,最彻底的解决方案就是更换新的三元催化器。

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