机动车环保检测尾气不合格原因分析及对策
01
汽车尾气都含有哪些主要成份？
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、碳微粒和其他杂质粉尘等，这些物质对人类和整个生态环境危害极大，其中CO、HC、NOx 是主要的有害排放物。由于汽车尾气成分与发动机的工况有最直接的联系，所以通过汽车尾气的检测可初步分析发动机的工作状况、性能好坏，需要检查包括燃烧情况、点火能量、进气效果、供油情况、机械情况等诸多方面。当发动机各系统出现故障时，尾气中某种成分必然偏离正常值，通过检测发动机不同工况下尾气中不同气体成分的含量，可判断发动机故障所在的部位。
1、一氧化碳（CO）：CO是燃料没有完全燃烧的产物。CO含量过高主要是混合气浓时，由于空气量不足引起可燃混合气的不完全燃烧。CO含量过高表明燃油供给过多、空气供给过少，燃油供给系统和空气供给系统有故障，如空气滤清器不洁净、混合气不洁净、活塞环胶结阻塞、燃油供应太多、空气太少、点火提前角过大（点火太早）、曲轴箱通风系统受阻等。如果电喷发动机的CO过高，有可能是喷油器漏油、油压过高、水温传感器和空气流量计有故障或电控系统产生了故障。理论上，当混合气空燃比≥14.7:1时，即在氧气充足情况下，排气中将不含CO而代之产生CO2和未参加燃烧的O2。但现实中由于混合气的分布并不均匀，总会出现局部缺氧的情况， 当空气量不足，即混合气空燃比≤14.7:1时，必然会有部分燃料不能完全燃烧而生成CO。比如发动机在怠速时，燃烧的混合气偏浓，此时发动机工作循环中的气体压力与温度不高，混合气的燃烧速度减慢，就会引起不完全燃烧，使一氧化碳CO的浓度增加。发动机在加速和大负荷范围工作、或点火时刻过分推迟时也会使尾气中CO的浓度增高。即使燃料和空气混合很均匀，由于燃烧后的高温，已经生成的CO2也会有小部分被分解成CO和O2。CO的含量过低，则表明混合气过稀，故障原因有：燃油油压过低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR（废气再循环）阀泄漏等。
2、碳氢化合物（HC）：HC是燃料没有完全燃烧或没有燃烧的产物，包括燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物的200多种复杂成份。HC的读数高，说明燃油没有充分燃烧。HC偏高的原因是：混合气过稀：气缸压力不足、发动机温度过低、混合气由燃烧室向曲轴箱泄漏、燃油管泄漏、燃油压力调节器损坏。混合气过浓：油箱中油气蒸发、燃油回油管堵塞、燃油压力调节器损坏。点火正时不准确、点火间歇性不跳火、温度传感器不良、喷油嘴漏油或堵塞、油压过高或过低等因素都将导致HC读数过高。
在装有催化器的轿车上，如果发动机处于正常状态，排气中的HC读数是很低的。如果一个气缸失火，气缸中所有未燃汽油都进入排气系统，会导致HC排放增加。混合气过浓或过稀、点火不正时、 点火间歇性不跳火、温度传感器不良、喷油器漏油或堵塞、油压过高或过低等均会导致HC值上升。排气中的HC是由未燃烧的燃料烃、不完全氧化产物以及燃烧过程中部分被分解的产物所组成。当混合气过稀或缸内废气过多时会出现火焰传播不充分，即燃烧室部分地区由于混合气过稀或缸内残余废气过高而不能燃烧，出现断火。这时，排气中的HC浓度会显著增加。碳氢化合物总称烃类，是发动机未燃尽的燃料分解产生的气体，汽车排放污染物中的未燃烃的20％-25％来自曲轴箱窜气；20％来自燃油箱的蒸发；其余55％由排气管排出。
3、氮氧化合物（NOx）：NOx主要成份是燃烧过程中形成的多种氮氧化合物。NOx包含NO、NO2等多种气体，主要指一氧化氮NO和二氧化氮NO2，它是由排气管排出。NOX常常发生在高温大负荷的情况下。它的产生第一要有足够高的温度（1000度以上），第二要有高压，足够大的压力，第三要有多余的氧才能反应，这三个条件任何一个不满足都不会产生氮氧化物。过多的NOx排放可能性最大的原因是EGR阀工作不好造成的或者是气缸里面有炽热点造成爆燃现象。当燃烧室内产生爆燃时，气缸温度大幅提高，这可能导致过多的NOx排放。而气缸的爆燃则可能是由于点火提前过大、燃烧室中的积碳和点火控制系统故障造成。冷却水温度过高也会促成爆燃。试验证明供给略稀的混合气（空燃比≥15.5）会增大NOx的排放量。汽油机排出的氮氧化物中，NO占99％，而柴油机排出的氮氧化物中NO2比例稍大。
02
影响汽车尾气排放的因素
1、空燃比对尾气成分的影响空燃比即空气和燃油的比例，理论空燃比为14.7：1。高于理论空燃比是稀的经济空燃比，低于理论空燃比是浓的功率空燃比。CO主要是混合气浓时，由于空气量不足引起可燃混合气的不完全燃烧，CO的排放量增大。CO是汽油机尾气中有害成分浓度最大的物质。HC是未燃燃料、可燃混合气不完全燃烧或裂解的碳氢化合物及少量的氧化反应的中间产物。混合气过浓或过稀，均会使燃烧不良，导致HC的排放增多。当空燃比为15.5：l附近燃烧效率最高时，NOx生成量达到最大，混合气空燃比高于或低于此值，NOx的生成量都会减小。发动机越接近完全燃烧，NOx的生成量越多。相反，在发动机接近不完全燃烧，CO生成量增多时，NOx减少。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。空燃比越接近理论空燃比14.7:1，燃烧越完全，HC、CO的值越低。当空燃比超过16.2:1时（混合气变稀），由于燃料成分过少，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。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。