泉爽科技机动车尾气污染治理技术(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：倪初宁

出版社：机械工业出版社

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泉爽科技机动车尾气污染治理技术试读：

前言

我国的空气污染来自哪里？生态环境部通过调研，发现我国的空气污染除了源自燃煤污染外，还源自机动车尾气污染。

机动车尾气污染治理技术的研究、开发、推广是我近十几年来专注做的一件事情，在国内外同类技术、理论、产品缺乏的条件下，我研制了汽车三元催化器清洗养护产品，并获得了国家发明专利；建立了机动车尾气污染治理理论，出版了《环保发动机的排放控制》一书。为了推广机动车尾气治理技术，我开车行驶了50多万千米，帮助100多家汽车检测场建立了机动车尾气治理中心，帮助1000多家汽车4S店和修理厂建立了机动车尾气治理平台。

机动车尾气污染本来是一件可以避免的事情，美国洛杉矶机动车数量从200多万辆上升到1300多万辆，机动车排放总量却降低了75%。我国已经推出了很好的控制汽车污染政策法规，如果能得到有效的实施，我国机动车尾气污染至少会下降90%。

我编著《泉爽科技机动车尾气污染治理技术》一书的目的，是想激发大家的环保意识，保护好我们的空气环境。我希望广大的汽车用户不再开短途车，不在上下班高峰时间开车，不在拥堵的路上开车，经常检测维护汽车排放系统，让汽车“健康”上路。倪初宁

第一章 机动车尾气污染原因解析

一、机动车尾气污染现状

机动车尾气污染除了因为发动机各系统老化和故障的原因外，还有许多特殊的原因。要想做好机动车尾气污染治理工作，首先就要充分了解和分析机动车尾气污染形成的原因。

世界发达国家是这样控制机动车尾气污染的

世界发达国家控制机动车尾气污染无非是通过以下技术路线实现的：

①通过不断提升新车排放标准实现机动车尾气污染的降低。例如：部分欧洲发达国家机动车排放标准已经达到欧6排放标准。

②通过不断提升燃油品质，降低硫含量，向排放高标准机动车提供相应的高标准匹配燃油，实现机动车尾气污染的降低。

③通过建立汽车三元催化器定期更换制度实现对机动车尾气污染的控制。三元催化器是净化汽车有害气体排放的关键部件，但它是有使用有效期限的。一旦超过期限，它的净化有害气体能力就会大幅下降。在世界发达国家，满足欧3排放标准以上的汽车的三元催化器的有效期限为16万千米以上；在我国，满足国3排放标准的汽车的三元催化器的有效期限为8万千米。满足国4排放标准的汽车的三元催化器的有效期限为10万千米。许多国家在汽车三元催化器到达有效期限后会强制进行更换。

④通过建立检测/维护（I/M）制度实现对机动车尾气污染的控制。世界发达国家对汽车尾气排放的实时检测是通过在汽车上安装车载自诊断系统（OBD）实现的。一旦检测出尾气排放超出正常范围就及时进行维护修理，从而有效控制机动车尾气污染。

世界发达国家控制机动车尾气污染的结果

世界发达国家通过以上措施有效地控制了机动车尾气污染，以美国洛杉矶为例：从1970年以来，洛杉矶的机动车数量上升了3倍，1700多万人口差不多有1300多万辆机动车，但机动车的排放总量却降低了75%。

控制机动车尾气污染的结果

以北京为例，北京是最早开展控制机动车污染的地区，北京的PM2.5颗粒物主要来自机动车排放。机动车尾气污染为什么如此严重，原因主要有：机动车的使用及道路状况、燃油品质、排放不达标、改装不当、部分环保检测作假、维护修理不当。

二、机动车的使用及道路状况对尾气污染的影响

我国私家车和发达国家私家车使用上的差别

国外私家车主要用于郊区到市区、城市之间、旅行等长途行驶，中国私家车主要用于上下班、接送孩子、购物等短途行驶。在日本东京，90%以上的人外出都以轨道交通为主，不到6%的人以开车为主。而在北京，34%的人外出以开车为主，开车距离5千米以内的大约占44%，2千米以内的大约占12%，1千米以内的大约占7%。因为汽车尾气污染在汽车冷起动时的几分钟里占80%以上，所以短途行驶带来的尾气污染要比长途行驶带来的尾气污染高出几倍。

我国汽车车主是这样开车的

四川华西都市报曾经对汽车车主进行过调查，发现60%的车主不知道环保驾驶，不清楚不良驾驶习惯会加剧环境污染，超过50%以上的车主承认平时开车有猛踩加速踏板、加速制动过于频繁、车尾厢载重过多等不环保的驾驶行为。因为汽车尾气污染主要集中在汽车起步、加速、减速、制动过程中，所以不良驾驶习惯带来的尾气污染要比良好驾驶习惯带来的尾气污染至少高出一倍以上。

道路拥堵状况对于汽车尾气控制的影响是极大的

道路拥堵早已是我国大中城市普遍存在的问题。北京道路拥堵最严重时曾导致部分地区交通瘫痪，曾有过一辆出租车行驶2千米用时4小时。道路拥堵导致汽车频繁起步、加速、制动、发动机经常怠速运转，怠速运转排放的污染是汽车正常行驶的两倍以上，道路拥堵对汽车尾气污染的影响从汽车的平均油耗就能发现，汽车油耗与尾气污染是成正比的。对此我有过详细的观察：我有一辆奥迪A6L车型，平时去45千米外郊区单位上班，道路畅通时平均油耗最低7.3升/百千米，在北京市区道路行驶平均油耗在11升/百千米，在北京比较拥堵的二环路上以10千米/时行驶平均油耗在15升/百千米。在特别拥堵路段以3千米/时行驶平均油耗最高达到40升/百千米。道路严重拥堵行驶平均油耗能比道路畅通行驶平均油耗高出5倍多，它所带来的污染就可想而知了。

以上问题的叠加结果是这样的

我国私家车因为短途行驶、不良驾驶习惯、道路拥堵等原因，尾气污染就要比世界发达国家私家车高出几倍。短途行驶、不良驾驶习惯、道路拥堵同时会导致汽车发动机长期在混合气偏浓环境下工作，这很容易导致发动机燃烧系统产生大量沉积物，导致汽车氧传感器、三元催化器一氧化碳中毒。一旦产生大量沉积物，氧传感器、三元催化器中毒失效，汽车尾气排放就会恶化超标，这样一辆私家车的尾气污染就要相当于几十辆甚至上百辆正常排放汽车的尾气污染。因此，我国汽车短途行驶、不良驾驶习惯、道路拥堵对尾气污染的影响是比较严重的。

三、燃油品质对尾气污染的影响

要想控制机动车尾气污染，最基本的条件是：高排放标准汽车必须匹配高标准、高品质燃油。我国机动车燃油品质如何呢？下面我们进行详细的描述。

1.我国燃油质量现状

北京是最早实行京5燃油标准、对燃油品质管控最严格的地区。2015年1月10日，北京青年报发表报道“汽油不纯，加油站被罚4万”，讲的是由于北京有少数加油站或储油库存在汽油以次充好的现象，北京市环保局在全市范围内开展了市售汽油清净性抽查工作，发现有4家油品质量不合格。其中一家海淀区加油站汽油沉积物已经达到12.3毫克/300毫升，超标4倍，被处罚4万元。北京的燃油质量尚且如此，全国的燃油质量又如何呢？

2.我国汽油生产现状

我国汽油生产的原料、设备、工艺与发达国家汽油生产的差距。

我国炼油厂生产的汽油的质量与欧美发达国家生产的汽油相比，还是要差一些的，原因是我国生产燃油的原料和设备有很大问题，欧美发达国家生产燃油的原料是以低硫、轻质、不含酸的石油为主，生产燃油的设备是以催化重整、加氢裂化、烷基化、异构化装置为主，生产的汽油主要组分为经过加氢脱硫裂化的催化汽油占32%，低硫高芳烃的重整汽油占45%，高辛烷值异构化油和烷基化油占17%。而我国炼油厂生产燃油的原料是高硫、含酸、重质石油，可以说使用的原料是质量较差的，生产燃油的设备是以催化裂化装置为主，催化重整装置占比例很小，且主要用于生产化工产品芳烃。生产的汽油主要组分为高硫、高烯烃催化汽油占75%，低硫、高芳烃的重整汽油占14%，低辛烷值直馏汽油占10%。从汽油组分上就可以看出我国汽油的质量水平。

我国正规炼油厂要想提升汽油标准，只能将汽油组分中催化汽油比例降低，将重整汽油比例增加，但这同时带来两个问题：一是炼油企业的成本会大幅增加，二是降低汽油含硫量的同时会大幅降低汽油辛烷值。简单来说，就相当于把95号汽油降低到92号。辛烷值是汽油一重要指标，辛烷值降低会使汽车发动机容易发生爆燃，燃烧效率降低，容易产生沉积物。对于这一个问题，欧美发达国家是通过添加高辛烷值异构化油和烷基化油来解决。而我国有部分炼油企业，一是通过在检测上弄虚作假将硫、烯烃、辛烷值不达标汽油冒充达标汽油销售；二是通过超标添加甲基叔丁基醚（MTBE）和含锰抗爆剂（MMT）提高辛烷值。但这又带来两个问题：一是超标添加MTBE会使汽油氧含量超标，影响汽车空燃比控制精度，从而导致排放恶化；二是超标添加MMT很容易在汽车发动机中产生大量锰沉积物，会使火花塞烧蚀失火，氧传感器、三元催化器堵塞失效，从而导致尾气污染加重。

3.“掺混汽油”对尾气污染的影响

4.“勾兑汽油”对尾气污染的影响

比“掺混汽油”造假行为更为黑暗的是“勾兑汽油”造假行为。所谓的“勾兑汽油”，是使用纯化工原料勾兑而成，“勾兑汽油”使用的化工原料主要有：石脑油、混合芳烃、MTBE、甲醇、甲缩醛、氮甲基苯胺、碳酸二甲酯、凝析油（轻烃）、精制C5化工油、高碳醇、顶线油等。有的还会使用焦化石脑油、苯、二氯丙烷等化工原料。这些化工原料会直接损害汽车排放控制系统，导致排放超标，污染环境。“勾兑汽油”彻底改变了汽油的成分和性质，虽然它在某种程度上能够满足国标汽油的一些指标，但从根本上是达不到国标汽油要求的。第一，“勾兑汽油”会使汽车发动机精准控制的空燃比失控，导致不能有效控制尾气排放。第二，“勾兑汽油”由轻组分的石脑油和重组分的芳烃简单调和而成，辛烷值分布不均匀，汽油馏程分布也极不均匀，易导致汽油热值低，发动机不能正常工作，燃烧也不完全，因而油耗高。第三，长时间使用“勾兑汽油”会损坏汽车的三元催化器，使氧传感器失效，会腐蚀汽车发动机系统，会使油路、喷油嘴堵塞，产生沉积物，在进气门和气缸产生胶质及积炭，直接影响汽油发动机正常工作。

5.柴油品质对尾气污染的影响

我国柴油质量比汽油质量更差一些，欧美发达国家生产的柴油主-6要组分为加氢裂化柴油，硫含量小于10×10。我国正规炼油厂生产的柴油的主要组分为直馏柴油和催化柴油。由于缺少柴油深度脱硫脱-6芳加氢精制装置，我国目前除了供应硫含量50×10国4标准柴油外，-6-6还供应硫含量350×10国3柴油和硫含量2000×10以下轻柴油。国4排放标准以上柴油车使了这样的柴油，控制柴油车氮氧化物和颗粒物排放污染就根本无从谈起。

四、不达标国3汽油车对尾气污染的影响

世界发达国家控制汽油车尾气污染措施之一就是加装OBD，从而实现对汽车排放实时监测。一旦发现尾气排放超出正常范围，就及时进行维护修理，以避免尾气超标对环境污染。

2008年1月1日起，最大质量大于3500千克的柴油车、天然气汽车和液化石油气汽车开始实施国3标准；2008年7月1日起，最大质量小于等于3500千克的汽车开始实施国3标准。从相应日期起，相应车辆凡达不到国3标准的一律不得销售和注册登记。

国3的排放标准相当于欧3的排放标准，尾气污染物相当于欧3的含量，不同的是新车必须安装OBD。机动车污染物排放要想稳定达到国3机动车排放标准，车辆必须装备使污染物排放达到国3标准的技术措施，同时使用达到欧3标准的油品。以尾气污染物含量为标准的话，国3相当于欧3。国3标准里强制要求安装OBD，就是说要想达到国3标准就必须装OBD。即使尾气中污染物含量的数值达到了欧3的标准，如果没有加装OBD也不符合国3标准。

OBD技术最早起源于20世纪80年代的美国。1994年，OBD-Ⅱ产生了，OBD-Ⅱ有严格的排放针对性，汽车排放的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物或燃油蒸发污染量超过设定的标准，故障灯就会点亮报警。OBD技术具有四个方面的优点：一是提醒驾驶人，一旦车辆尾气排放超标应及时修理。二是迫使汽车厂家在车辆排放控制技术上不断升级，全力打造“绿色汽车”。三是适时警告驾驶人及时维修车辆，确保用车安全。四是对燃油品质和燃油的统一性提出更高要求，一旦加了劣质燃油会提醒驾驶人，防止车辆使用劣质燃油污染环境。

但是，我国从2008年开始实施国3标准后的一段时间内，除了在北京销售和注册登记的机动车强制安装了OBD-Ⅱ，我国大部分地区大部分销售和注册登记的机动车都没有安装OBD。没有安装OBD机动车就达不到国3标准。

汽车厂家生产不达标国3汽车原因

从2008年初到2014年底，我国汽车生产企业已累计生产销售国3标准以上汽车1亿多辆，没有安装OBD的不达标国3汽车估计有9000万辆以上。汽车生产企业之所以不在新生产汽车上安装OBD，首先是认为我国城市道路拥堵，油品质量不够好，如果安装了OBD，会导致系统频繁报警，会使消费者对车辆本身的质量产生怀疑。其次是OBD的售后维修问题短时间难以解决。第三是由于OBD在欧美是作为汽车召回项目中的一项，是否加装OBD是解决汽车生产企业未来召回成本的问题。

但不管什么原因，不安装OBD，汽车就达不到国3标准汽车。这样就造成我国9000多万汽车用户在开着排放污染没有保证的汽车，在严重污染着空气环境。

五、不达标国3柴油车对尾气污染的影响

我国柴油车占我国机动车总量17%，但尾气污染要远远超出汽油车尾气污染。其中氮氧化物排放占机动车总量70%，一次性颗粒物排放占机动车总量99%。柴油车排放毒性也比汽油车大得多，多环芳烃是汽油车排出的致癌物，而柴油车排出的是它“升级版”——硝基多环芳烃。它的致癌性要高出一个量级。

从2008年7月1日开始，我国轻重柴油车都实施国3标准后，就出现了两种不达标的国3柴油车：一种是电控直列泵+EGR的不达标国3柴油车；一种是国2冒充国3的不达标国3柴油车。

从国2柴油车升级到国3柴油车，不是一个量的进步方式，而是质的飞跃——发动机从机械式喷油变为更加经济和高效率的电子喷油。实现满足国3排放标准，国际上有以下几种技术路线：电控泵喷嘴（EUI）、电控高压共轨、电控单体泵（EUP）。国3标准实施的技术路线，主要是采用电控高压共轨。但由于电控高压共轨喷油系统成本高，从2008年7月1日柴油车国3标准开始实施，我国便出现“电控直列泵+EGR”的第四种技术路线。这种系统比电控高压共轨喷油系统便宜1.5万元左右，所以被许多我国柴油发动机生产企业采用。“电控直列泵+EGR技术”全称为机械式电控直列泵燃油喷射系统和冷却的电控EGR（废气再循环）技术。该技术是由发动机ECU（电控单元）进行控制，通过进气温度传感器、进气压力传感器、冷却液温度传感器、发动机转速传感器、油门传感器以及车辆制动信号，感知发动机的各种状况，从而控制EGR控制阀的开度和废气再循环比率，引回部分废气与新鲜空气共同进入发动机缸内参与燃烧，既降低气缸内的燃烧温度，又有效控制高温富氧条件下氮氧化物的生成，从而降低发动机废气中的氮氧化物含量。

但这种系统和电控高压共轨喷油系统相比有许多问题：一是机械式电控直列泵喷射压力一般只有80兆帕，而电控高压共轨喷射压力一般在150兆帕，雾化和燃烧有很大差距；二是电控直列泵+EGR需要对提前角、电控喷油器精心调试，优化匹配，才能达到国3排放标准，在批量生产时很难稳定达到国3标准。而电控高压共轨技术发动机的提前角、油量可以根据需要调整，实现多次喷射，因而可以轻松达到国3标准。

不达标国3柴油车对尾气污染影响更甚于汽油车，是控制我国机动车尾气污染最急需解决的问题。

六、部分出租汽车及改装汽车对尾气污染的影响

出租汽车是在用汽车中的一个特殊群体，每个城市出租汽车占在用汽车总量1%～2%，虽然数量不是很多，但是它带来的污染却比较严重。原因主要有以下几个方面。

①部分出租车使用了劣质三元催化器，造成三元催化器很快失效，尾气排放不受控制，严重污染环境。

②部分出租车使用劣质燃油，造成尾气排放不达标。

③出租车因其工作性质长期在拥堵的城市道路低速行驶，频繁停车、起步、加速、减速，比正常行驶汽车排放污染要高出几倍。

④部分出租车三元催化器超期使用而失效。

⑤部分城市出租车为了降低运营成本，被改装成烧燃气燃料汽车。由于燃气燃料与汽车三元催化净化系统不匹配，出租车氮氧化物排放严重超标。

⑥出租车每天路上行驶少则十几个小时，多则24小时两班倒，因此从路上行驶时间上看，一辆出租车每天排放污染就比较大。

此外，还有些地区一部分汽车为了降低运行成本，改装成烧燃气燃料汽车或烧甲醇燃料汽车，这种汽车改装是我国道路交通法明确不允许的，它不仅会对环境带来严重污染，更会给汽车带来严重的安全隐患。

改装汽车使用的燃料有：天然气、液化石油气、煤层气以及甲醇，不管使用什么燃料，它最大的问题就是与汽车三元催化净化系统不匹配，汽车三元催化器发挥不了净化汽车尾气功能，会排放出大量氮氧化物，严重污染大气环境。

七、部分机动车环保检测弄虚作假对尾气污染的影响

机动车环保检测是把住机动车尾气超标排放的关口，是控制机动车尾气污染的关键环节。但由于我国少数机动车环保检测存在严重的弄虚作假问题，导致长期无法有效控制机动车尾气污染。因此解决部分机动车环保检测弄虚作假问题已成为环保工作的当务之急。

八、机动车维护修理对尾气污染的影响

I/M制度是控制机动车尾气污染的重要一环，机动车维护修理对保证发动机排放控制系统正常工作起到至关重要的作用。但我国汽车维修企业对发动机排放控制系统的维护修理在各方面基本处于缺失状态，导致机动车尾气污染不能被有效控制。

1.定期更换三元催化器制度的缺失

定期更换三元催化器制度是控制汽油车尾气污染最重要的措施，三元催化器是控制汽油车氮氧化物排放的关键部件。空气污染主要来自在用汽车排放的氮氧化物，氮氧化物在空气中会转化为PM2.5颗粒物，成为空气中危害最大的污染物。汽车三元催化器的工作状况往往直接决定了汽车排放状况。当三元催化器工作良好时，汽车处于正常工作状况；当三元催化器净化效率下降时，汽车排放也随之变差；当三元催化器部分失效时，汽车排放开始恶化；当三元催化器完全失效时，汽车排放会严重超标，污染环境。

但汽车三元催化器是有使用寿命的，而且寿命的长短取决于它使用的环境。在世界发达国家好的燃油、路况使用环境下，欧3排放标准以上汽车三元催化器有效期限为16万千米。我国制定的标准：国3汽车三元催化器有效期限为8万千米，国4汽车三元催化器有效期限为10万千米。但在我国目前燃油、路况使用环境下，许多汽车三元催化器的使用寿命只有4万～5万千米。

汽车三元催化器超过有效期限后，三元催化器会因为高温失活大部分处于净化效率下降、部分失效和完全失效状况，汽车排放会从变差、恶化到不受控制，严重污染环境。

世界发达国家对于到期的三元催化器是采用定期更换的方法解决，避免由于三元催化器超期失效导致汽车排放对空气的污染。我国汽车用户由于缺乏环保意识，更换三元催化器成本高，不愿意定期更换，又由于我国缺少强制定期更换三元催化器法律制度，致使我国大批在用汽车三元催化器超期使用，再由于我国道路拥堵和燃油品质差等原因，这部分汽车基本处于排放恶化和严重污染状况。

三元催化器超期使用对汽车尾气污染有多大影响？经过我们的观-6察，采用稳态工况检测：正常汽车氮氧化物排放一般在10×10～50×-6-610范围，三元催化器超期失效汽车氮氧化物排放一般在1000×10-6～5000×10范围。

2.不合格三元催化器的影响

一些更换超期三元催化器的汽车用户，由于更换的是不合格三元催化器，导致汽车尾气污染更加严重。

由于正规厂家生产的合格三元催化器成本比较高，所以汽配市场上有部分不合格的三元催化器在销售，这类三元催化器极少含贵金属催化剂，甚至不含贵金属催化剂，使用寿命极短。

3.治理尾气设备、产品、技术缺失的影响

治理汽车尾气超标有三要素：检测设备、治理产品、治理技术。部分汽车维修企业对于治理汽车尾气超标三要素基本处于缺失状况。五气尾气分析仪是治理汽车尾气必备设备，也是国家对维修厂开业要求必须配备的设备。但部分维修厂根本没有这种设备，部分汽车4S店即使有尾气分析仪也是只能检测一氧化碳和碳氢化合物的四气以下尾气分析仪，根本不能匹配同时检测一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的汽车常规检测要求。

再有，部分汽修厂即使具备了符合要求的尾气分析仪也不会正确使用，也不能系统地诊断尾气超标原因，也不能系统地解决尾气超标问题，导致许多客户车辆尾气超标问题根本无法解决。部分汽修厂居然还在使用“喷油嘴、进气道免拆清洗养护产品”为客户车辆解决尾气超标问题。“喷油嘴、进气道免拆清洗产品”是20世纪80年代中期针对化油器车、开环电喷车开发的养护技术。它的清洗作用是通过物理溶解，分散喷油嘴、进气系统的积炭及沉积物而实现的。“喷油嘴、进气道免拆清洗产品”存在的最大问题是：

①由于它是20世纪80年代中期针对化油器车、开环电喷车开发的养护技术，只能对进气系统、燃烧系统局部进行清洗，而不能满足闭环电喷车进气系统、燃烧系统、排气系统全方位清洗养护的要求。

②它清洗下来的胶质积炭不能完全燃烧，而是分散成颗粒状以黑烟形式排出，会对环保发动机排气系统造成严重污染。“喷油嘴、进气道免拆清洗养护产品”对环保发动机的主要影响是：

①污染和干扰氧传感器。环保发动机氧传感器接触尾气的内侧表面都带有贵金属催化剂铂，“喷油嘴、进气道免拆清洗养护”排出的黑烟能吸附在催化剂表面形成化学络合物致使催化剂中毒失效，催化剂由于不能起催化作用，使排气中的氧不能与一氧化碳反应变成二氧化碳，造成氧传感器发给电脑的信号都是稀燃信号，电脑给喷油嘴的指示是增加喷油量，致使车辆油耗增加、尾气超标。

②污染和堵塞三元催化器。“喷油嘴、进气道免拆清洗养护”排出的黑烟同时会吸附在三元催化剂表面形成化学络合物，使催化剂中毒失效失去氧化还原反应能力，三元催化器失去对汽车尾气净化的作用，造成尾气超标。排出的黑烟还有可能加剧三元催化器堵塞，使背压提高，造成汽车动力下降、油耗增加、尾气超标。

③缩短三元催化器的使用寿命。由于“喷油嘴、进气道免拆清洗养护”能加剧三元催化剂表面形成化学络合物，加剧三元催化器堵塞，加剧催化剂中毒失效，所以有可能进一步缩短三元催化器的使用寿命。要想做好机动车尾气污染治理工作，就要掌握治理机动车尾气污染的机理，提高治理机动车尾气污染的理论水平，建立治理机动车尾气污染的科学系统。

第二章 泉爽科技机动车尾气污染治理机理和产品

截止2017年年底，我国机动车保有量已达到3.10亿辆。由于汽油车影响尾气排放因素多且相对复杂，所以本章论述重点放在汽油车方面。

一、汽油车各系统对排放的影响

道路拥堵、燃油质量差给汽油车发动机带来的都是系统性问题，汽油车每一个系统工作状况都会影响到尾气排放，治理汽车尾气超标时忽视每一个系统都有可能导致治理工作失败。

汽车冷却系统工作不正常会直接导致排放超标

1.冷却系统对排放的影响

许多维修企业在进行汽车尾气超标治理工作时，常常忽视冷却系统对尾气排放的影响，从而导致治理工作失败。

冷却液温度过高或过低都会导致汽车尾气排放超标。冷却液温度过高时主要导致汽车氮氧化物排放增加，冷却液温度过低时许多汽车发动机会处于开环状态，导致排放超标。

春天里漫天飞舞的柳絮，很可能加重汽车尾气污染

冷却液温度过高的主要原因有：一是散热器风冷系统堵塞导致冷却效果变差，二是散热器风扇工作不正常导致温度过高，三是冷却液循环系统不畅导致温度升高，四是节温阀失效导致温度升高。其中散热器风冷系统堵塞是最普遍的现象。

散热器风冷系统堵塞主要是春天里柳絮和蚊虫尸体、灰尘等导致的，它对汽车尾气排放影响有多大呢？2015年7月我在山西晋城一家修理厂，遇到一辆刚做完稳态工况环保检测排放超标的汽车，它的排-6放超标物是氮氧化物，检测值为1460×10，我用五气尾气分析仪在3000转/分高怠速检测，发现氮氧化物检测数值并不太高，只有106×-610，这样的情况去做尾气环保检测一般都是可能通过的，我在未做任何治理工作的情况下，让维修人员用水枪仔细清洗了散热器，然后让这辆车直接再做了一次稳态工况环保检测，结果氮氧化物的检测值-6降到630×10，降了一半还多。

夏天里因为冷却液温度高，环保检测不达标率会从10%～20%上升到50%～60%！

冷却液温度过高对汽车排放的影响主要在夏季。在南方地区，许多环保检测场在天热时环保检测不达标率会从平时的10%～20%上升到50%～60%，排放超标物主要是氮氧化物。冷却液温度高对环保检测方式影响最大的是汽油车稳态工况法检测，因为这种方式是在加载的条件下进行，检测时汽车运转时间又比较长，很容易导致冷却液温度升高，所以在夏季很多维修企业在治理汽车尾气超标时会发现，在高怠速条件下检测汽车尾气明明是合格的，但是做稳态工况法环保检测时就是不合格。2014年8月，湖北有一家维修企业向我告急，说它们治理的车辆就是环保检测不能达标，其中有一辆车是将一辆排放很低的车的氧传感器和三元催化器直接换到另一辆型号相同的尾气超标车上去检测，结果仍然不合格，我去后检查发现不达标的原因基本上都是因为冷却系统工作不好，检测过程中冷却液温度过高导致了尾气检测氮氧化物超标。在对冷却系统仔细做了清洗之后，不达标的汽车都通过了环保检测。

治理尾气前清洗汽车冷却系统，合格率会从50%上升到95%

要想有效控制汽车尾气污染，汽车冷却系统清洗保养也非常重要，特别是每年5月，在夏季到来前对汽车冷却系统进行一次清洗保养，可以减少很多汽车尾气氮氧化物排放，在夏季治理汽车尾气排放超标，清洗汽车冷却系统也是必不可少的保养。山西有一家修理厂向我反映，它们开展汽车尾气治理工作合格率不到50%。我向它们建议：在做尾气治理工作前先进行冷却系统清洗保养。结果，它们汽车尾气治理工作合格率从不到50%上升到了95%。

冷却液温度低，同样会让汽车尾气不达标

如果是冷却液温度过低或冷却液温度传感器工作不正常也会导致排放超标，其原因是冷却液达不到正常工作温度或冷却液温度传感器传输的数据不正常，汽车控制电脑都会将发动机排放控制系统设置成开环状态。我在北京密云一家机动车尾气治理中心曾遇到一辆排放超标的轿车，采用了所有的治理方法后排放仍不达标，最后发现是该车的节温器由于冷却系统工作不好被拆掉了，导致冷却液温度上不去，冷却液温度传感器传输数据不稳定，排放控制系统长期被设置成开环状态所致，安装上节温器后尾气排放就恢复了正常，检测达标。

因此要想做好汽车尾气超标治理工作，冷却系统对排放的影响是不容忽视的。

夏天里汽车开空调，也会加重尾气污染

2.空调系统对排放的影响

汽车空调系统与发动机其他系统关联不大，但汽车空调系统开启后会增加发动机的油耗和负荷，从而影响和改变汽车的排放，加重汽车的污染。

汽车开空调对排放的影响有多大呢？2009年我在广东一家修理厂对一辆排量2.0升的国2排放标准汽车进行了检测，汽车在3000转/-6分高怠速条件下检测，不开启空调氮氧化物检测数值为110×10，开-6启空调氮氧化物检测数值为570×10，开空调比不开空调氮氧化物排放增加了5倍多。

环保检测开空调，常常让汽车排放“被超标”

空调系统对排放的影响在汽车瞬态工况环保检测时反应会比较明显。2010年我在杭州检测一辆排量1.0升汽车，高怠速检测所有数值都很低，但去检测场做了三次瞬态环保检测，一氧化碳检测数值都超标，这让我百思不得其解，后来成都电视台曝光的一起环保检测弄虚作假事件让我解开了谜团。

成都有一辆2007款排量1.6升汽车去检测场做瞬态工况环保检测，第一次检测尾气一氧化碳为13.6克/千米，不合格，合格限值为12克/千米。让驾驶人有点奇怪的是检测前空调明明是关着的，但检测后却发现空调开到了最大。驾驶人去修理厂给汽车做了一次保养，更换了机油、三滤，清洗了节气门、喷油嘴，第二次去检测前还特意去高速行驶了几十千米，但第二次检测结果出来，尾气一氧化碳为14.3克/千米，不但没有降低还提高了。让驾驶人生气的是，检测前特意关闭的空调和内循环，检测后空调又被开到了最大。后来驾驶人通过朋友了解到，汽车做环保检测时不能开空调，所以第三次去检测时找了成都电视台记者暗访，第三次检测仍和前两次一样，检测仍不合格，尾气一氧化碳为17克/千米，检测后空调又开到最大，驾驶人和记者找到检测场负责人，指出检测时不应开空调，负责人不得已同意不开空调再做一次检测，检测结果合格，尾气一氧化碳为5.2克/千米，比第三次检测结果低了两倍多。

开展汽车尾气超标治理工作的维修企业，应当注意汽车空调系统对排放的影响，治理后的汽车去环保检测时，尽可能地避免开空调对检测结果的影响。

3.润滑系统对排放的影响

润滑系统烧机油，直接导致高污染

汽车发动机润滑系统工作状况对排放的影响很大，特别是对尾气中碳氢化合物的排放影响更大。汽车经过长期行驶后会产生一定的磨损，特别是活塞环磨损，导致润滑系统密封性能下降，机油通过气缸壁进入燃烧室燃烧，问题会逐渐加重，另外气门杆轴套磨损后也会加重烧机油问题，一旦润滑系统出现烧机油现象，尾气中碳氢化合物的排放会严重恶化，一般情况正常排放汽车尾气中碳氢化合物检测值在-650×10以下，出现烧机油问题后尾气碳氢化合物检测值能够达到500-6-6×10～2000×10。

换季不换机油，汽车等于慢性自杀

汽车发动机润滑系统不正确的保养也会对排放产生影响，例如冬天使用夏季机油会导致油耗增加、排放恶化。夏天使用冬季机油会降低润滑系统密封性，尾气中碳氢化合物排放增加。机油量加多了会使更多的机油通过气缸壁、PCV阀等途径进入燃烧室燃烧，加重尾气碳氢化合物排放恶化。汽车润滑系统不正确的保养对双怠速环保检测影响较大，油耗增加很容易导致低怠速尾气一氧化碳检测超标，密封性差很容易导致高怠速尾气碳氢化合物检测超标。

机油组分也是影响汽车尾气污染重要因素

润滑系统使用的润滑油不仅能直接影响汽车的排放，润滑油中不同组分还能影响到其他系统，导致排放恶化。发动机各系统中锰沉积物是影响排放的重要因素，锰沉积物除了来自燃油的MMT外，还有一部分来自润滑油中的锰添加剂，润滑油中的深脱芳烃组分和硫酸盐灰分能增加燃烧系统沉积物，而黏度指数改进剂会增加进气门沉积物，这些都会影响到汽车的排放。

对发动机各系统影响最大的还是润滑油中的抗氧剂。

一般而言，机油要加入一定量的抗氧剂。传统的抗氧剂是二烷基二硫化磷酸盐，这种含有硫磷的抗氧剂随机油进入燃烧室燃烧后，会使氧传感器和三元催化器中毒失效，导致中毒的主要是磷。

通常磷在机油中含量为1.2克/升，是汽车尾气中磷的主要来源。据估算汽车运行8万千米，在催化剂上可附集13克磷，其中93%来源于润滑油，其余来源于燃油。磷可以使氧化型催化剂中毒。磷在整体式催化转化器中的分散一般是按靠近发动机的轴向壳体分布的。试验表明，磷的中毒过程为孔口中毒，毒物的前驱物如氧化磷（PO）、25磷酸（HPO）等，通过孔扩散与催化剂表面活性位的其他杂质反34应，形成无催化活性的沉积物磷酸铝或焦磷酸锌黏附在催化剂微孔的入口处，引起活性位的覆盖和堵塞，造成贵金属催化剂失效。

因此，在对尾气超标汽车进行治理时，首先应当尽量排除润滑油系统对排放的影响，最好更换合格的机油、机滤，对于行驶里程长的汽车最好进行一次润滑油系统修复保养，为了避免润滑油导致的发动机各系统沉积物和催化剂中毒对排放的影响，最好先进行一次进气系统、燃烧系统、排气系统的系统清洗保养，这样才能保证治理的成功率，当然对于已经“烧机油”的汽车，必须大修后才能再进行治理。

4.进气系统对排放的影响

进气系统对汽车排放的影响因素很多，包括：空气流量计、曲轴箱漏气净化装置PCV阀、燃料蒸发净化装置（活性炭罐）、节气门、进气门、真空管等，每一种因素对排放的影响都不可忽视。（1）空气流量计对排放的影响

空气流量计灵敏度降低会导致混合气偏稀

空气流量计的作用是将吸入的空气量转换成电信号送给ECU，作为决定喷油量的基本信号之一，所以它会在很大程度上影响空燃比控制精度。由于气流中的脏物很容易污染空气流量计中加热的铂丝或热膜，降低流量计的灵敏度，导致混合气过稀，因此汽油车尾气工况检测前或治理尾气超标时，首先应当清洁好空气流量计中的铂丝或热膜，排除因空气流量计灵敏度降低有可能导致的尾气排放超标。（2）PCV阀对排放的影响

PCV阀工作不正常会导致混合气偏稀

漏气净化装置把漏入曲轴箱内的未燃碳氢化合物从曲轴箱吸出来使其进入进气系统实现再燃烧，在曲轴箱和进气系统的连接管路中安装有漏气净化装置PCV阀，以控制进入进气系统的漏气量，PCV阀工作不正常时，有可能使气缸的混合气体变稀，在汽车去做双怠速环保检测时，有可能因过量空气系数超标而导致检测不合格；在做稳态工况环保检测时，有可能因氮氧化物排放超标而导致检测不合格。（3）燃料蒸发净化装置对排放的影响

活性炭罐吸附燃料过多会导致混合气偏浓

燃料蒸发净化装置主要组成有：检查阀、净化控制阀、活性炭罐等。如燃料箱中压力变高时，检查阀开启，蒸发燃料被活性炭吸附，当由吸气压力控制的净化控制阀打开时，被吸附在活性炭上的燃料蒸气和经过活性炭罐的空气滤清器的空气一起被吸入进气系统，再进入气缸燃烧掉。但活性炭罐使用时间过长，吸附的燃料过多时，有可能使气缸的混合气过浓，在汽车做双怠速环保检测时，有可能因低怠速一氧化碳超标而导致检测不合格。（4）进气道、节气门对排放的影响

进气道、节气门上沉积物会影响空燃比控制精度

进气道沉积物主要是指分布在节气门、进气总管、进气歧管表面上的沉积物。进气道的沉积物主要来自曲轴箱强制通风气体、EGR气体、燃料蒸发净化装置气体在其表面形成的漆膜、积炭、油泥。分布在节气门周围的沉积物会影响环保发动机节气门开度、怠速阀工作，会导致闭环电喷发动机出现怠速抖动、容易熄火等工作不正常现象。分布在进气总管、进气歧管上的沉积物会影响环保发动机的进气，影响混合气空燃比控制精度，从而影响环保发动机的正常工作。

节气门对排放的影响主要表现在怠速时因沉积物减少了进气，导致混合气偏浓，在汽车做双怠速环保检测时，有可能因低怠速一氧化碳超标而导致检测不合格。（5）进气门沉积物对排放的影响

劣质汽油是形成进气门沉积物主要原因，进气门沉积物能导致汽车高污染

进气门沉积物是指分布在进气门表面上的沉积物，进气门沉积物的质量在几分之一克到十几克之间，不同条件下生成的进气门沉积物的状态有很大的不同，可以是软的油状物、黏的漆状物或硬的焦状物。

无铅汽油生成的进气门沉积物有4种重要组分：单体烃、炭黑、金属盐及氧化物、聚合组分。一般说来，进气阀的沉积物都含有碳、氧、氮，沉积物中氧质量含量（10%～15%）及氮质量含量（2%～4%）比燃料及润滑油都高，沉积物还含有钙、锌、锰，在发动机的压缩冲程中，通常在进气门关闭前可从气缸里漏出部分气体，这些气体可使燃料或机油较长时间的停留在进气门的阀杆上，使之有时间发生化学变化，生成沉积物。

沉积物生成的化学机理很复杂，目前还不十分清楚。可能的机理是燃料或润滑油中的门碳氢通过化学碰撞或热解与其他分子联结生成沉积物。此外，硫及氮的杂原子可使分子产生极性及使碳氢在储存中氧化，这可能也会参与沉积物的生成反应。燃料中的乙醇和高烯烃催化裂化组分都能增加进气门沉积物。进气门表面温度是决定沉积物生成的重要因素。通常，如果表面温度上升，沉积物增加。在达到一个临界温度以上时，随着表面温度的升高，沉积物减少。临界温度的变化范围为230～350℃。

进气门沉积物对环保汽油发动机的正常工作有很大影响。首先，它能造成进气门关闭不严，使环保发动机燃烧效率下降，油耗增加、动力下降，排放恶化。其次，沉积物的存在会导致发动机最大输出功率下降。这主要是因为进气门沉积物的存在会严重扰乱进气的涡流，使混合气分布不均匀，从而导致发动机最大功率降低。

在汽车做各种环保检测时，进气门沉积物都有可能导致一氧化碳和碳氢化合物排放超标而使检测不合格。（6）真空管对排放的影响

真空管漏气会导致混合气偏稀

在进气系统进气总管上连接着许多真空管，这些真空管除了连接曲轴箱漏气净化装置、燃料蒸发净化装置外，还连接着燃油压力调节器、真空助力泵等。这些真空管任何一根出现漏气问题，都会导致混合气变稀。在汽车去做双怠速环保检测时，有可能因过量空气系数不达标而导致检测不合格。在做稳态工况环保检测时，有可能因氮氧化物排放超标而导致检测不合格。

5.燃烧系统对排放的影响

劣质汽油是形成燃烧系统沉积物的罪魁祸首

燃烧系统对排放影响最大是燃烧室沉积物、火花塞沉积物和点火系统工作状况。

燃烧室沉积物主要是指分布在活塞顶、缸盖、排气门上的沉积物。无铅汽油生成的燃烧室沉积物的元素组成主要是碳、氢、氧、氮及少量的锌、钙、锰，其各自的质量占有率分别是氧16%～25%、氮1%～2.5%、碳60%～70%，锌、钙、锰的总量在2%～4%。燃烧室沉积物的密度取决于其所含金属元素的含量。无铅汽油沉积物的密度为1530千克/立方米，燃烧室沉积物的比热容在0.84～1.84千焦。燃烧室沉积物的比热容与碳含量有较好的负的关联关系，即随着沉积物中所含金属物质的增加，其比热容减小。燃烧室沉积物中还含有相当多的挥发组分，当加热沉积物到500℃时，大约35%的沉积物将会损失。不同层的沉积物的性质不同，靠近缸壁的是低熔点的挥发性组分，主要是高浓度的碳，越向外的层中的沉积物的熔点越高。沉积物表面含高浓度的无机物有钙、锌、锰等。

通常认为燃烧室沉积物的基本生成机理是燃料及润滑油组分中极性基、重组分首先凝聚在燃烧室的表面，然后进行缩聚、氧化、聚合、热解等反应，生成相应的氧化物。燃烧室沉积物的生成是可逆的，燃烧室沉积物可通过化学过程（如氧化和气化）而减少，也可以通过物理过程（如解吸和挥发组分及气相组分的蒸发）及机械清洗（如磨损或由热力引起的剥落）而减少。沉积物的生成过程很复杂，同一因素导致的结果可能截然相反。例如，温度上升时由于氧化可以生成沉积物，但温度上升到一定阶段时，沉积物的生成反而减少。

一般来说，燃烧室沉积物的生成有一个临界温度，在临界温度以上由于燃料或润滑油不会凝聚在燃烧室的表面，因此不会生成沉积物。对燃料，沉积物生成的临界温度为325℃。对润滑油，由于润滑油的沸点大于燃料的沸点，沉积物生成的临界温度应比燃料高出60℃。燃料对沉积物生成最重要的影响因素是燃料的沸点。一般来说，燃料的沸点越高其生成沉积物的趋势越大，因为沸点高的燃料在燃烧室中不易汽化，更容易凝聚在燃烧室的表面，如果有足够的时间，这些液体燃料会由于氧化、热解、聚合、缩聚等反应生成固体的沉积物。

燃烧室沉积物对环保发动机的正常工作影响是非常大的。

燃烧系统沉积物是导致汽车高污染的重要原因

①它使发动机对燃料的辛烷值要求提高。通常发动机在工作一段时间后，要求的辛烷值会提高。这个问题的产生原因主要是燃烧室沉积物生成。因为沉积物的生成可以减少发动机燃烧室的容积，从而使发动机的压缩比提高，导致发动机的爆燃倾向增大。此外由于沉积物的热容很大，燃烧室表面的沉积物的温度很高，可以点燃混合气，导致爆燃。还有人认为沉积物可能会起催化剂的作用，使燃料的氧化反应加速进行，这样在火焰前锋到达之前，燃料由于氧化发生自燃，导致爆燃。

②在现代环保发动机的设计中，活塞顶和气缸盖之间的距离越来越小，燃烧室沉积物的存在可以导致活塞顶和气缸盖的间隙更小，当沉积物的厚度大于活塞顶和气缸盖之间的距离，在发动机的压缩行程时，活塞顶和气缸盖会发生碰撞、产生噪声，即积炭敲击。积炭敲击会影响发动机的寿命，严重时会导致发动机的损坏。

③燃烧室沉积物多为微孔性物质，在进气过程中沉积物能吸附混合气中的燃料，使混合气变稀。在排气过程中沉积物释放出来，使排气变差，从而干扰了空燃比反馈控制系统，吸附的燃料会使发动机工作不正常。

火花塞沉积物是指分布在火花塞表面上的沉积物，发动机工作状况不好时，火花塞沉积物主要成分是积炭。发动机正常工作时，火花塞沉积物主要成分是锰沉积物。火花塞沉积物会造成火花塞烧蚀、短路，会导致发动机失火、工作不正常，会导致车辆出现油耗增加、动力下降、排放恶化、提速无力、加速耸车、换档不畅、怠速抖动、容易熄火、起动困难等各种不良工作状况。

火花塞烧蚀、短路、高压线工作断断续续、点火线圈工作减弱都能导致发动机严重失火甚至缺缸，使汽车尾气中碳氢化合物的排放严重超标。

燃烧系统主要影响汽车尾气中碳氢化合物的排放。一般从汽车尾气碳氢化合物的检测值就可以了解汽车燃烧系统工作状况。沉积物导-6-6致的碳氢化合物超标，检测值一般在100×10～300×10范围。火花塞、高压线、点火线圈导致的碳氢化合物超标，检测值一般在300×-6-610～500×10范围。活塞环严重磨损，烧机油导致的碳氢化合物超-6-6标，检测值一般在500×10～2000×10范围。因此在进行汽车尾气超标治理工作中，解决尾气中碳氢化合物超标重点在解决燃烧系统问题。

6.排气系统对排放的影响

排气系统控制汽车尾气污染原理

汽油车排气系统中，氧传感器、三元催化器、EGR阀是控制汽车排放最重要部件。汽车排放好坏是由空燃比反馈控制的三元催化转化系统工作状况决定的，它的工作过程是：排气系统安装的氧传感器检出排气中的氧浓度送到控制单元，控制单元将得到的氧传感器信号用以判断混合气比理论混合气是稀还是浓，再将其与其他传感器送到的吸入空气量、冷却液温度等信号综合进行处理，通过电子控制的燃油供给系统向气缸喷入适量的燃油量，将空燃比始终控制在理论空燃比附近最小范围内，使三元催化器发挥出最大的转化效率。在这一过程中，氧传感器、三元催化器成为影响汽车排放的最重要因素。（1）氧传感器对排放的影响

氧传感器是汽车发动机的中枢神经，氧传感器一旦不能正常工作，汽车发动机的正常工作便无从谈起。氧传感器不能正常工作的原因除了自身损坏之外，主要是因为燃油、润滑油、道路状况等环境因素导致中毒失效造成的，因此要想做好尾气超标治理工作就有必要对氧传感器结构及失效机理进行全面认识。

●氧传感器的结构及工作机理

氧传感器是控制汽车尾气污染的中枢神经

目前最常用的氧传感器是氧化锆式氧传感器，也有采用氧化钛式氧传感器，在许多双氧传感器排气净化系统的欧3排放标准发动机上还采用宽域空燃比传感器。

①氧化锆式氧传感器。它以陶瓷材料氧化锆作为敏感元件，在氧化锆内、外表面都覆盖着一层铂薄膜作电极，为了防止铂膜被废气腐蚀，在铂膜外覆盖一层多孔陶瓷层，外面还加一个开有槽口的套管。氧传感器的接线端有一个金属护套上开有一个小孔，使氧化锆传感器内侧通大气，外侧裸露在排气中，氧化锆陶瓷体是多孔的，允许氧渗入该固体电解质内。当温度高达350℃时，氧气发生电离，如果陶瓷体内侧大气中含氧量与陶瓷体外侧的含氧量不同时，即存在浓度差时，在固体电解质内氧离子从大气侧向排气侧扩散，在氧化锆内形成微电池，在氧化锆内、外两侧极间就产生一个电压。当混合气稀时，排气中氧的含量高，传感器内、外两侧氧的浓度差别很小，氧化锆产生的电压低（接近于0）。反之，当混合气浓时，在排气中几乎没有氧，传感器内、外两侧氧的浓度相差很大，氧化锆元件产生的电压高（约1V），在化学计量比附近，电压有突变，氧传感器起到一个浓、稀开关的作用。

元件表面的铂起催化作用，使排气中的氧与一氧化碳反应，变成二氧化碳，使氧化锆两侧的氧浓度差变得更大，从而使两极间的电压产生突变。ECU根据氧传感器信号控制喷油量的增加和减少，保持混合气的空燃比在化学计量比附近。

氧化锆式氧传感器输出信号强弱还和工作温度有关，一般在350～400℃才能正常工作。所以目前采用加热型氧传感器，加热型氧传感器与不加热的氧传感器工作原理相同，只是在传感器内部增加了一个陶瓷加热元件，只要不超过工作极限温度，陶瓷体温度总是不变，可使氧传感器的安装位置不受温度的影响，也扩大了混合气闭环控制的工作范围。

②氧化钛式氧传感器。也称二氧化钛式氧传感器，以二氧化钛作为敏感元件。氧化钛式氧传感器功能和氧化锆式传感器相同，只是在化学计量比（过量空气系数为1）附近处不是电压，而是电阻有一个突变。

与氧化锆式氧传感器相比，氧化钛式氧传感器具有结构简单、体积小、价格便宜、抗腐蚀性好、可靠性高等优点。但由于电阻受温度变化大，一定要内装加热器，以提高低温下检测的稳定性。

③宽域空燃比传感器。为了在稀薄混合气状态下用氧传感器检出理论空燃比以外的空燃比，宽域空燃比传感器（也称稀薄空燃比传感器）被广泛使用。

宽域空燃比传感器由氧泵和理论空燃比传感器组成，为了使理论空燃比传感器的电压V保持一定（V=450毫伏），使用氧泵调节测定rr气体中的含氧量，即当进入测量室的排气比理论空燃比大时，使测量室中的氧气放出；相反，在浓混合气时，注入氧气。以此为基础，氧调节泵抽出或注入氧气，显而易见，调节泵抽出或注入氧气的数量和排气的空燃比相关，故可根据氧调节泵的电流值检出空燃比。由于氧离子的方向和电流值的符号相反，故把电流的方向定义为“+”。在理论空燃比时电流为零，比理论空燃比更稀的一侧为“+”电流，在浓的一侧为“-”电流，可见宽域空燃比传感器可以测量各种空燃比。由于宽域空燃比传感器有高的检测精度，因而其用于安装三元催化净化系统的汽车发动机时，发动机的实际空燃比窗口较小，并更接近理论空燃比。

●氧传感器失效的原因

氧传感器失效的最主要原因来自劣质汽油和行驶道路拥堵

氧传感器失效主要是以下原因造成的：

①因氧传感器电气部件短路或断路造成氧传感器失效。

②因沉积物覆盖和堵塞了氧传感器排气侧电极保护陶瓷涂层上的气孔，导致氧传感器无法感知排气中的氧含量，造成氧传感器失效。

③因氧传感器排气侧起催化作用的铂电极被一氧化碳、硫、磷、硅、铅、锰等毒化无法发挥催化剂作用，而造成氧传感器失效。

●氧传感器沉积物

氧传感器沉积物是指分布在氧传感器表面上的沉积物。氧传感器沉积物主要成分是锰金属盐及锰金属氧化物。

氧传感器沉积物会堵塞氧传感器排气侧电极陶瓷涂层上的气孔，使氧传感器无法感知排气中的含氧量，导致环保发动机空燃比反馈控制系统失灵，无法精确控制空燃比，环保发动机各系统不能正常工作。

●氧传感器中毒失效机理

劣质汽油和道路拥堵是这样让氧传感器中毒的

目前，氧传感器中毒是氧传感器失效的最主要原因。导致氧传感器中毒的主要原因是因为未完全燃烧的燃料产生的一氧化碳，汽油中的硫，润滑油中含硫、磷、硅的抗氧剂，汽油中的含锰、铅抗爆剂等因素，从氧传感器的结构和工作机理可以得知，氧传感器的排气侧铂电极不仅起导电作用，更主要是起到使排气中的氧与一氧化碳反应变成二氧化碳的催化剂作用，从而使氧化锆两侧的氧浓度差变得更大，使两极间的电压产生突变，铂金属之所以能起到催化剂的作用，是由于铂金属表面有大量的活性中心吸附位，这些活性中心能大量吸附排气中的氧和一氧化碳，并快速使氧活化和一氧化碳活化，进行氧化反应生成二氧化碳。它的催化反应过程是：

①反应物氧和一氧化碳从排气中向铂金属外表面扩散。

②反应物向催化剂铂金属微孔表面扩散，到达可进行吸附反应的活性中心。

③反应物在催化剂内表面被吸附。

④反应物在表面进行化学反应。

⑤生成物二氧化碳从表面脱附。

⑥生成物从催化剂内表面扩散到外表面。

⑦生成物从催化剂外表面向排气中扩散。

其中，①、⑦称为外扩散，②、⑥称为内扩散。两种扩散都是物理过程。③、④、⑤是化学过程，称为表面催化过程，又称为化学动力学过程。

从上述催化反应过程来看，一旦物理过程和化学过程受阻，催化反应就无法进行，因此外在因素导致氧传感器中毒失效机理如下。

①氧传感器一氧化碳中毒失效。由于长时间混合气过浓，燃烧不完全，排气中一氧化碳过多时，氧传感器就会发生一氧化碳中毒。铂金属不仅有氧化催化作用，还具有还原催化作用。在长期缺氧状态下，吸附在铂金属上的一氧化碳会被还原解析成碳，在铂金属表面形成碳沉积，当碳沉积覆盖较多时，就会使铂金属催化剂比表面积减少而使活性下降，导致氧传感器不能再正确反馈氧含量，从而中毒失去作用。

②氧传感器硫中毒失效。燃料中的硫在燃烧后的排气中是以二氧化硫形式存在的，铂金属催化剂活性中心对二氧化硫有极强的亲和力，二氧化硫被活性中心吸附后经过氧化变成三氧化硫，三氧化硫与排气中的水结合形成硫酸，硫酸又与金属氧化物反应生成硫酸盐，再与未燃燃料中某些化合物反应生成硫酸胶质，最终形成硫化学络合物吸附在铂金属催化剂活性表面上，从而妨碍了催化剂对氧和一氧化碳的吸附，减弱了氧传感器对空燃比变化的敏感程度，丧失了储存氧和释放氧的功能，导致氧传感器中毒失效。润滑油中的磷、硅对氧传感器的影响与硫基本相似。

③氧传感器锰、铅中毒失效。燃料中的锰、铅等金属通常是以金属盐和金属氧化物的形式沉积在铂金属催化剂活性表面，它们与活性中心有很强的亲和力，结合生成络合物后不再分解，使铂金属催化剂的活性和选择性迅速下降而产生中毒现象，由于我国汽油中允许添加汽车工业界一致反对添加的MMT（甲基环戊二烯三羧基锰）添加剂，所以锰沉积物是常见问题，应特别指出的是锰盐和锰氧化物有储氧的功能，它沉积在铂金属催化剂活性表面会造成氧传感器误报，使氧传感器无法正确反馈空燃比。

氧传感器工作状况决定了汽车尾气一氧化碳排放

由于发动机控制单元是根据氧传感器信号判断混合气浓稀，并以此来控制空燃比，所以氧传感器对汽车尾气一氧化碳排放影响最为明显。对于国3排放标准以下汽车可以依据汽车尾气一氧化碳排放检测数据判断氧传感器工作状态：一氧化碳检测数值0.3%～0.5%，氧传感器工作正常。一氧化碳检测数值0.05%以下，氧传感器因沉积物覆盖和堵塞了排气侧电极保护陶瓷涂层上的气孔而工作不正常。一氧化

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