文档介绍：蒋科军
尾气分析在发动机 故障诊断中的应用
第一节 尾气污染物的形成与影响因素
一汽车尾气污染物的形成
1、一氧化碳CO
CO是碳氢化合物燃料燃烧的中间产物。
2CnHm+nO2=2nCO+mH2
当空气充足时
2H2+O2=2H2O
2CO+O2=2CO2
同时,CO与水蒸气H2O也会发生反应:CO+H2O=CO2+H2
故空气充足时,理论上CO=0,但是,实际燃烧与理论有区别:
⑴分布不均匀⑵高温分解
⑶燃烧时间短,达不到平衡浓度
2、碳氢化合物HC
汽车尾气中的HC来源有三部分:未燃烧的燃料
燃烧不完全的产物
部分被分解后的产物
原因:
⑴气缸激冷面。混合气燃烧要靠火焰传播进行,~,,这些少量的混合气不经过燃烧就进入了排气管(也可能高温分解)。
⑵不完全燃烧。混合气过浓过稀,残余气体过多,使火焰传播不完全,甚至断火。此外点火系工况不好,充气温度过低和混合均匀性差等等,都影响燃烧过程,会形成不完全燃烧。
⑶二冲程扫气。由于扫气作用,一部分可燃混合气不经过燃烧就排入排气管(也可能高温分解) 。
3、氮氧化合物NOx
NOx的形成机理尚太不清楚,当前通常认为高温(﹥1800℃)会产生NOx :
O2 =2O (1)
xO+2N2 = 2NOx+ 2N (2)
2N+(x+1)O2 =2NOx+ 2O(3)
⑴式高温下氧气分解成氧原子。
⑵式氧原子碰撞N2生成NOx,此氧O由1式供给大部分,3式供给小部分
⑶式⑵式中氮原子与氧气结合成NOx ,⑵⑶式生成NOx的量差不多
尾气中的NOx中95%是NO,NOx不可能直接在燃烧区内形成,只能在已燃的气体中形成,它的平衡浓度与温度压力有密切关系,通常燃烧温度高时,生成的NOx浓度高。燃烧后压力高的,生成的NOx浓度也较高。
4、柴油机的碳烟
柴油机排烟
白烟:φ<1μm微粒,汽车怠速排出的液滴颗粒,水雾+燃油。
蓝烟:φ<,液态微粒,燃油+润滑油。
黑烟:高温缺氧,易于裂解,聚合成碳烟C,还有O2、H2 。
碳烟对人体直接影响不大,但其附着的SO2及多环芳香烃、苯脂可致癌。
碳烟形成的三种说法:
⑴燃料分子脱氢发生分解,再凝集成固体碳。
⑵火焰之初,多个燃料分子聚合成大分子式液滴,再脱氢成粒。
⑶产生引起部分分解及脱氢中间物,再一边聚合一边脱氢逐渐变成固体碳粒。
二排气中有害物浓度的影响因素
1、负荷的影响
负荷→空燃比→影响有害物生成
⑴怠速(节气门全闭)
α=~ HC↑ CO↑
2)小负荷(节气门0~25%开度)
α= ~ HC↑ CO↑
3)中负荷(节气门25~80%开度)
α= ~ HC↓ CO↓ NOx↑
4)接近满负荷
(节气门80 ~100 %开度)
α= ~ HC↑ CO↑ NOx↓
2、发动机转速的影响
转速→进气、混合气形成、燃烧→排放
转速↑ CO↓ HC↓ NOx ↑
3、发动机热工况
冷却水温度提高→缸壁温度↑→ HC↓
供油泵温度提高→气阻→ HC↑
罩下温度提高→充气系数↓→ HC↑ CO↑
气温低→起动困难→ HC↑
随温度↑→ NOx ↑CO↓
4、汽车技术状况的影响
⑴供油系故障怠速不稳,HC↑ CO↑
喷油器关闭不严,HC↑ CO↑
空滤器堵塞,CO↑ HC↑
供油提前角↓,HC↓ NOx↓
⑵点火系故障点火提前角↑, NOx ↑
点火提前角↓, NOx↓
高压线漏电,点火能量不足,
⑶配气相位
⑷积炭 HC↑ CO↑
第二节 尾气分析在发动机故障诊断中的应用