2021(1)
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点韶汽车工穩师
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分析与治理措施
「李先锋.
I 城职业技术大学)
摘要：国！标准实施以来，因尾气排放超标原因，出现了大量汽车年检难以通过的现象。为了解决此问题，针对汽油机排放 超标现象，深入检测站和汽修厂进行了调查研究，结合发动机构造、汽车使用和故障产生机理的方法，文章从汽车汽油发动
机有害气体产生的机理、结构、设计指标、汽车使用、运行材料、磨损和损坏的规律等方面，对汽油发
动机尾气排放进行分析 和阐述，并提出解决措施。为节能减排领域提供了参考。
关键词：汽油发动机；尾气排放；治理
Analysis and Treatment Measures of Excessive Exhaust Emissim of Gasoline Engine *
*基金项目：山西省教育科学“十三五”规划课题(GH-19318)
Abstract ： Since the implementation of the VI national standard, a large number of automobile annual inspections have been
difficult to pass due to the excessive exhaust emissions. In order to solve this problem, aiming at the phenomenon that gasoline engine emissions exceed the standard, in-depth inspection station and auto repair factory conducted investigation and research,
combining the methods of engine structure, automobile use and fault generation mechanism, this paper analyzes and expounds
the exhaust emissions of gasoline engines from the aspects of the mechanism, structure, design index, vehicle use, operating materials, laws of wear and damage, etc, and propose solutions. It provides a reference for the field of energy conservation and
emission reduction.
Key words : Gasoline engine; Exhaust emission; Treatment
多年来汽车保有量增长的同时，汽车运行带来的 环境污染也日益严重，国家制定了越来越严格的汽车
排放污染标准，倒逼汽车产业升级。2022年7月1日起 《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶
段)》(GB 18352.6—2016)实施以来C 因尾气超标而年 审不合格现象，给客户造成了很大困扰。检测数据的客 观公正性，使汽车检测站对如何应对超标而感到困惑。 要将超标的尾气治理合格，需对发动机理论和实践操 作有全面的了解。
1汽油发动机尾气生成的机理分析
1.1汽车尾气种类
汽车尾气包括二氧化碳C02、水蒸气H0、一氧化 碳CO1氮氧化合物NO x 碳氢化合物CH1颗粒排放物
PM 等。其中完全燃烧产生的CO 2和HO 对大气无害,
其余物质均有害铁
1・2有害成分的生成机理
汽油发动机各种有害成分的生成各有特点。
1.2.1 CO
CO 是碳不完全燃烧的产物。当过量空气系数＜ 1 时，因缺氧使汽油中的碳不能完全氧化成CO 2，高温下
CO 2因热离解反应再转化成CO o
1.2.2 HC
HC 也是一种不完全燃烧产物。高温燃气遇到 350 °C 左右的气缸壁，产生壁面淬熄效应，使部分汽油
未燃烧或未完全燃烧，即排岀气缸。特别是混合气质量 不佳的发动机，更易使碳氢化合物排放超标。燃油系统 泄露、发动机曲轴箱中的机油蒸汽外泄，也都属碳氢化
合物排放C =
汽油品质不好，如馏分较重会造成汽油挥发性变
差，使进入发动机燃烧室的燃油与空气不能充分混合,
不易燃烧完全，也是HC 生成的原因。
1.2.3 NO )
高温、富氧是NOx 生成的必要条件。NOx 的主要成 分是NO 和NO 2,NO 排岀燃烧室后，与空气中。2再次
-55 -
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En 鑰汽车工程师
2021年1月
发生氧化反应，生成NO 2。NO 2和HC 相遇后，发生化学
反应形成光化学烟雾，对人体健康影响较大。1.2.4 颗粒排放物
不佳的汽油质量，因不易汽化燃烧不完全容易产
生碳微粒排放物；含铅汽油产生铅微粒排放物；进入燃 烧室的润滑油因燃烧不完全，产生的碳微粒排放物。
1.3影响汽油发动机汽车尾气排放的因素1.3.1 可燃混合气形成
图1示岀CO 、THC 、NOx 排放量，发动机功率，随 混合气浓度变化的规律。混合气稀经济性变好，功率下
降,NO x 下降，但THC 变高。功率最高时,CO 、THC 高， 热效率下降，油耗增加。
燃空当量比
图1燃空当量比
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热效率
2 500、
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燃烧温度、
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N
空燃比过量空气系数
0.8 1.0
1.2 1.4 1.6
浓 1.251.50 1.0
0.75
稀汽油蒸发性与汽油质量、温度、气压、进气质量、汽 油喷岀速度等有关。
2汽油质量4］。若蒸发性太差，既不能在气缸中完 全气化，使功率下降，还会造成启动和加速困难。但蒸
发性太强，则易形成气阻，造成供油不足。反映蒸发性 的主要指标是馏程和饱和蒸气压。12%馏岀温度越低,
表明汽油中所含低沸点馏分越多、蒸发性越强，有利于 低温启动；过低则易产生气阻。50 %馏岀温度低，常温 下能较好蒸发；过高，供油量急增时，汽油来不及完全
气化导致燃烧不完全。99 %馏岀温度和终馏点表示汽
油中所含重馏分的多少，该温度过高，则汽油中重质馏
分过多，工作中不易完全蒸发燃烧，将使气缸积炭增 多，油耗上升；蒸发不完全的重质部分会沿缸壁流入曲
轴箱稀释机油而加大磨损。
饱和蒸气压越大，蒸发性越强，易于冷启动；但产 生气阻倾向和蒸发损失增大。
2) 温度。温度低，蒸发性下降，未蒸发的汽油难以
燃烧，形成CO 和碳微粒，未燃烧汽油排岀，也会增大
CH 以及PM 的排放。温度过高，会增加NO x 的生成。
3) 进气质量。进气过少，流速降低、进气歧管真空
度降低，混合气形成时间延长，CO 、HC 排放增加，排气 冒黑烟几率增大。未经计量的进气泄漏，使混合气变
稀，排放不正常。发动机进气脏会加速磨损，也影响尾 气中微粒的排放。
4) 进气歧管真空度。进气歧管真空度变化，会造成
进气歧管内绝对压力变化。根据理想气体状态方程
PV/L=c 可知,c 为常数，容积(V/m 3)不变，压力(P/Pa)变 小使绝对温度(T /K )下降，影响汽油蒸发性，进而影响
混合气的形成。
5) 汽油喷岀速度。喷速大使汽油与空气极速摩擦
而粉碎，加速混合气形成。喷岀速度与系统压力、进气 歧管真空度、喷油器针阀阀孔状态、喷油器开关特性等
有关。
1.3.2 点火及燃烧过程
2点火对尾气排放的影响。火花塞间隙过大引起 火弱，点火电压低，都会使燃烧变慢，燃料不能完全燃
烧，使HC 超标。
2)燃烧过程对尾气排放的影响。缸壁、活塞及环等
零件磨损，以及气门密封不严，会造成气缸压缩压力不
足，燃速降低使部分混合气泄漏到曲轴箱，或进入排气
管，使HC 排放增加，同时氧气浓度也会稍高4］。
1.3.3排放控制系统对尾气排放的影响
为满足严格的排放标准，汽车上装备了排放控制 装置，如表1所示⑹，
表1汽车排放控制装置影响示意图
装置曲轴箱通风系统
氧传感器三元催化转化器
氮氧化物催化转化器汽油蒸汽回收控制系统
废气再循环系统
微粒过滤收集处理系统
降低目标
HC CO 、HC co .hc .no %
no %HC no %PM 碳烟微粒
实践中仅更换三元催化转化器，使尾气达标，是临 时性的，行驶一定里程后排放又会超标。
直喷发动机的分层充气、均质稀薄充气和均质充 气3种模式，实现了混合气过量空气系数在较大范围 -56 -
(23)内的调节，虽降低了 CO 、HC 的排放，但增加NO x
排放。
1.3.4 颗粒物排放
混合气的不均、油品中的杂质、烧机油，是汽车微
第2期E
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粒与碳烟排放物的主要来源。
2汽油发动机尾气排放超标的治理措施结构原理、混合气形成与燃烧模式均较固定，其自
我调节能力不足，实际不能以理想方式工作。即使加注高品质汽油、发动机技术状况良好，也不能保证排放指标总合格。
从使用、维护和维修等技术角度提岀避免发动机性能恶化的措施，尽量保持发动机最佳的技术状态，使其排放降到最低限度，这也是降低汽车尾气排放的较好方向。
2.1选择正规加油站
汽油品质的检测需要专业设备和技术。车主可自主选择正规加油站提供的产品，质量有保障⑹。
年检前加注高品质的汽油，使发动机在中高转速
下运行不少于22mio，以便将燃烧室积碳燃烧并排岀，改善可燃混合气形成的环境。
2.2检查和清洁进气系统发动机冒黑烟
通过检测进气歧管真空度，可检查进气是否通畅、排气管有无堵塞。真空表读数摆幅大小、摆动频率快慢与气缸密封性、进排气管通畅或泄漏程度、空燃比以及点火性能好坏有关。
若不合标应逐个排查，排除故障，直到怠速时进气歧管真空度符合标准。
2.3保持良好的温度
发动机燃烧温度与冷却液温度对尾气排放影响也较大。燃烧温度与发动机转速、负荷有关。冷却液温度除了与转速、负荷有关外，还与冷却系技术状况有关4］。
2燃烧温度由燃烧室内燃烧状况的好坏决定，与气缸压缩压力、可燃混合气形成速度和质量、火花塞点火时刻和点火能量直接相关。在汽车检测前，对这3方面进行有效维护，可提高汽车检测合格概率。
检测气缸压缩压力，使其符合标准要求；清洗喷油器，确保其在规定压力下不漏、雾化良好、喷油量
符合标准；检测汽油供给系统的系统压力，使其压力符合该车型标准；检测该发动机的点火波形，与标准波形对比，到故障点进行维修，使点火系统保持良好技术状况。
2）冷却液温度的影响因素有：冷却系统是否通畅无阻；水套内壁是否有水垢；冷却系统水循环量和循环速度；散热器外部是否被脏物覆盖；散热器散热片是否变形阻滞气流流通；风扇转速、集风罩是否漏气。
2・4提高可燃混合气生成的质量
清洗喷油器，使喷油器单位时间内喷油量符合标准，不堵不漏，雾化良好。使用喷油器清洗测试仪，进行超声波清洗、测试，不建议使用免拆清洗方式。若维护后仍不能达标，则需更换。
测试汽油供给系统的系统压力。压力不足会影响喷油速度和雾化质量以及喷油量。压力不足则检查电动泵或者燃油压力调节器，以及管路有无折或堵的现象，予以对应排除。
2.5检查各个气缸的点火波形
取消波形测试采取更换火花塞来改善点火状况，是盲目的。更换火花塞未必都能排除某缸点火波形不正确的故障，而通过更换或维修点火系统部件，并用点火波形来检验更换部件带来的维修效果，是极有效率的工作方式4］。
2.6其他辅助办法
增加汽车降低排放的附加装置，也是很好的办法。但这种办法无法通过外检关。重视燃油箱及盖、汽油供给系统管路及零件的外部检视，可以降低HC的排放。往油箱内填加汽油添加剂，也会对降低CO、CH等排放量起到一定的作用。
3结论
采用汽车使用维修实践与理论结合的方法，用理论做指导，用测试仪器检测，结合检测数据，提岀改善和治理汽车尾气超标的措施。文章是在不改变汽车原有设计的基础上提岀的治理措施，虽经治理维修可以改善汽车尾气排放超标的情况，但是受到汽车依据老标准设计而落后的原因限制，仍然会有无法满足严格的国M标准，致使汽车无法检验合格的情况岀现。这些落后产品的淘汰与国家推岀更加严苛的排放标准的目的相契合，也是汽车行业发展的必要。
参考文献
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（收稿日期：2020-1-29）
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