汽车尾气NOX超标

关键词】: 氮氧化合物 步进电机式EGR阀 相线绕组线圈断路

【前 言】：我国“十二五”时期新增氮氧化物作为受控大气污染物，而机动车排放是氮氧化物的主要贡献者之一。汽油车的主要排气污染物是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)，由于氮氧化物对光化学烟雾注1的生成具有重要作用，因此国家将氮氧化物削减作为“十二五”的约束性指标。如何减少机动车氮氧化物排放已成为各地关注的重点。

珠海市从今年5月1日起取消机动车排气简易工况法检测过渡期整改措施，届时排气检测不达标的机动车将不能通过年检。此外，根据有关法规规定，对连续三个检测周期排气检测不达标的机动车将实行强制报废。

下面谨以诊断并维修“长安铃木羚羊轿车年检时氮氧化物(NOx)排放超标”的故障案例，来说明三元催化器与废气再循环（EGR）系统是降低氮氧化物(NOx)排放的有效办法。

一、 故障现象 一辆长安铃木羚羊轿车，2002年出厂(LS5H2ABR92B06****)，搭载JL474Q1发动机（原型号是G13B），其车辆外形（图1）。

图1 车辆外形

驾驶员提出的故障现象是：今年1月份到期年审，进行汽车尾气检测时，结果车辆的CO和HC检测都处在正常值，但NOX值却超标（图2）注2，无法取得绿色环保标志。 仪表板上的发动机故障灯不亮，用检测仪注3进入其控制系统，没有发现有故障码记录注

4。

图 2 初检 排气污染物检测报告单（截图）注2

二、故障分析与诊断

目前，控制汽车用汽油机污染物排放中的氮氧化物(NOx)超标排放技术可以分为两类：

①、降低污染物生成量的技术，又称为机内净化技术，主要采用的是废气再循环；

②、净化或处理发动机排出后污染物的技术，又称为机外净化技术，主要采用的是三元催化器。三元催化器能同时控制碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放。

1、利用测量排气温度对三元催化器进行诊断

启动发动机，将发动机转速维持在2500r/min左右，预热至正常工作温度，将车辆举升，用数字式温度计（我是使用非接触式红外线激光温度计）尽量靠近（50mm内）三元催化器的进口和出口，分别测量三元催化器进口和出口的温度。三元催化器在正常工作状态下“由于氧化反应会产生热量”因而其出口温度应高于入口温度,一般要高出20～25％以上注5。如果出口温度值低于以上的范围，甚至比入口还低些，则三元催化器工作不正常，原因有两种：一是已失效、二是有堵塞；如果三元催化器出口温度值超过以上范围，必定有大量异常的CO和HC参与反应，则说明点火系或燃油系出了问题，需对发动机本身做进一步的检查。

图3 催化器入口的温度 图4 催化器出口的温度

据上述原理，对此车氮氧化物(NOX)超标的故障进行诊断时，我使用了非接触式数字红外线激光温度计，测量了三元催化器入口的温度（图3），其表面温度为摄氏135.3度; 测量了三元催化器出口的温度（图4），其表面温度为摄氏173.3度。经过上述的测量排气温度的检测方法，说明此车的三元催化器处在正常的工作状态。 2、废气再循环的作用

氮氧化物(NOx)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1600度以上（图5）、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。这三个条件：1、高温; 2、高压; 3、混合气稀燃，处于富氧状态（主要说是前壹个，后面两个是在发动机设计过程中会尽量避免的）。为了破坏这三个条件，①、压力基本无法控制；②、发动机在设计过程中已精确控制喷油量，尽量避免稀燃。③、目前在用的发动机主要做的只有壹个：就是使用废气再循环（EGR）系统，目的是使缸内燃烧温度降低，减少氮氧化物(NOx)产生。

图5 燃烧温度与NOx排放量的关系

3、废气再循环在发动机工作过程

为了使燃烧温度降低，该系统是将一部分废气引到吸入的新鲜混合气，返回气缸内部进行再循环参与燃烧的方法，其作用是用来减少NOx的排放量。氮氧化物NOx其主要是在高温富氧的条件下生成的。在发动机工作过程种，如适时、适量地将部分废气再次引入气缸内，因废气中的主要成分CO2比热容比较大，所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸，并对混合气有一定的稀释作用，因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量，从而减少了NOx化合物的生成量。但是过度的废气再循环将会影响发动机的正常工作，特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时，以及在全负荷（节气门全开）要求发动机动力性时，再循环的废气将对发动机的性能产生严重的影响。因此，应根据发动机的实际工况及工作条件的变化，能够自动调整参与再循环的废气量。实践证明，根据发动机结构的不同，参与再循环的废气量一般在6%~13%之间变化为宜。为了使废气再循环量对发动机性能不产生

再次到检测站进行汽车尾气检测时，结果车辆的CO、HC和NOX都处在正常值（图15）注2，取得绿色环保标志。

图15 复检排气污染物检测报告单（截图）

注2

五、结束语

综上所述，通过对“长安铃木羚羊轿车年检时氮氧化物(NOx)排放超标”的故障排除 有如下体会：减少机动车染物的排放有两项技术：为机内净化技术，主要采用的是废气再循环；机外净化技术，主要采用的是三元催化器。

这次我把这些维修过程总结出来，供同行们参考，不当之处，请批评指正。

参考资料

[1]、 长安铃木羚羊轿车维修手册 电子网络版

[2]、 现代汽车维修 黄虎 夏令伟 主编 上海交通大学出版社

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注1: 光化学烟雾：氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2。NO和NO2都是对人体有害的气体。氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物----光化学烟雾,在这种复杂的光化学反应过程中,主要生成光化学氧化剂(主要是O3)及其他多种复杂的化合物,统称光化学烟雾。

注2：原自 新港机动车检验站 出具的《珠海市机动车排气污染物检测报告单》 注3 :【车王1号 全车系检测仪】 生产单位：北京5053汽车工作室

注4: 故障码的设码：设码条件是根据排放标准设计的，2002年出厂的长安铃木羚羊轿车为：国1排放标准。2002年出厂的羚羊轿车发动机电脑板（ECU）的型号采用的是日立电装D6，为8位数CPU，此发动机电脑（ECU）没有把执行器列入故障码的设码，（废气再循环EGR阀为执行器）。

注5: 三元催化器出入口温度差：车用三效催化转化器工作效率的温度监控模型及其试验验证（长安大学汽车学院)

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