公交增压柴油车排放污染原因分析

liu

摘要：以多年修理公交柴油机的经验，分析排放污染原因并提出防治办法。
关键词：公交 排放 柴油机

柴油机以其扭矩大、油耗低、维修方便等优点，在汽车上得到了普及。而增压技术的广泛应用，更使柴油机如虎添翼，进而成为当今运输业的一名主角。如玉柴6108 高速增压柴油机，在进气系统采用霍尔塞特涡轮增压器，使低速扭矩增大，排放降低至≤欧Ⅰ标准，被我市公交公司所器重，在空调车上大量使用。

但是由于种种原因，这些公交车经过一段时间的运转后，会出现排放严重超标的问题，在车辆起步、加速时更为厉害：排气管冒出滚滚的浓烟，刺鼻辣眼，行人无不避而远之。一时间，浓烟成了我市公交增压柴油机的一种通病，而为社会所关注。现就其原因分析于后。
压燃式柴油机，在常温下应看不到烟色。冒黑烟说明发动机燃烧不完全，归根到底，是发动机进气量与喷油泵供油量不匹配，形成燃烧恶劣的产物。原因主要有以下几方面：

1 进气方面

1.1 进气不畅

由于公交车的动力是后置式，空滤器安装在汽车尾部车架上，距离地面较近，当汽车行驶时，在车背后部产生一定真空度，其所产生的吸力，将车后的灰尘大量吸附在汽车的尾部，加上公交车停靠站间距离短，车辆起步、停车频繁，制动时使路面上的灰尘大量张扬，而起步时加大油门使灰尘大量被吸入，造成空滤器堵塞，导致发动机因进气不足，燃烧恶化。公交车每行驶一趟都清洗一次车身，所以从外表是不易看出的，而等到常规保养时，打开车后盖，缸盖上已布满厚厚的尘埃，而此时的空滤器早已被灰尘团团包围。此外排气管出口朝向地面排气，也是造成灰尘泛滥的另一个重要因素。这个问题在其它长途车上是不会出现的。

1.2 增压器工作不良

1）转子不平衡：增压器是一个精密构件，它是利用排气能量推动进气叶轮转动，使进入气缸的空气密度增加，提高气缸压缩力，从而可以燃烧更多的油，使发动机动力增强的装置，其转速很高，每分钟为几万至十几万转，因此对转子的动平衡要求很高。由于空滤器失效，灰尘、泥垢被增压器吸入附在压气机叶轮及蜗壳内壁上，越积越厚，最终导致转子不平衡。转速无法到达额定值，造成空气供给不足，引起燃烧不良。

2）载荷冲击：由于增压器长期处于高速运转，并受到高温高压燃烧气体的冲击，工作条件相当恶劣，加上公交车起停频繁，发动机转速忽高忽低，使增压器转速变化过快，突变的转速对转子及轴承产生很大的震动，使其磨损加速，产生松旷，最终导致转子叶轮与涡壳内壁发生碰撞，转动不顺畅，功率随之下降。

3）润滑不良：增压器长时间处于高速运转，产生大量的热，而冷却润滑的任务全部靠润滑油来承担。

为了使增压器具有良好的运转条件，要求润滑油有较高品质和清洁度，且必须使用规定的品牌、级别。这类润滑油都具有良好的高温抗氧化性、抗结胶能力和清净分散性，能使杂质从中分离出来。如润滑油质量不合要求，则更容易变脏、变质，生成油泥，使转子轴及轴承因润滑不良而发生烧蚀卡滞，造成工作不良。

4）使用不当：增压器是高速旋转件，对使用有一定的要求。机器冷启动后，必需先怠速运转3～5 分钟后方可行驶，如果此刻马上行驶，将造成因润滑不良而损坏。怠速时间也不能过长，一般不大于15 分钟。增压器转轴设计时采用浮动轴承，转轴两端无油封，它是依靠高速运转时叶轮产生的气体涡流压力来阻止机油向外泄漏的。而怠速时发动机转速低，时间一长，容易在增压进、排气两侧产生机油泄漏，渗漏的机油受到发动机的高温影响会氧化结胶，对转子产生阻滞力。再则，怠速时发动机转速低，喷油泵供油压力相对降低，容易使燃油雾化不好，燃烧不良，形成积炭，使喷嘴堵塞。同样在高速运转后仍需怠速运转数分钟后方可熄火，目的是让增压器得到良好的散热，防止因高速运转突然熄火后，润滑油路被切断，而增压器由于惯性的作用继续保持高速运转，产生大量的热量，使增压器因缺油而烧毁。如某浙C03384车，在行驶中突然排气管冒浓烟，同时伴有排机油，动力明显下降，无法继续行驶。经途中修理工拆检，诊断为增压器损坏，经更换新件后，没行驶多远，又出现相同故障，再次抛锚。事后，经了解，修理工在更换增压器时，未按规定要求加注机油对浮动轴承进行预润滑，结果发动后烧毁。使原本使用寿命可达30万公里的增压器，一下子就报废了。可见，正确的使用操作，是保证机器正常使用寿命的前提，是不容忽视的。
1.3 气门间隙失准

气门的开闭是确保发动机进气和排气所必需的，它的准确性直接影响发动机的充气系数和燃烧质量。气门间隙是制造厂家确定的，使用后，各气门间隙会发生变化，变化的大小不一。为了恢复其良好的工作性能就必需按标准进行调整，这对增压柴油机极为重要。如有一辆101 路公交车，行驶途中突然产生异响“嘭、嘭、嘭⋯⋯”，十分粗暴，类似猛烈的击鼓声，机器振抖厉害，同时空滤器排屑口处向外窜气。经拆检发现为第五缸排气门调整螺钉松脱，使该气门推杆脱位、弯折，使该缸排气门无法开启，而进气门开闭正常，燃烧膨胀的高温高压气体只有反其道而行之，从进气门窜出，产生回火，经检修后恢复正常。出现这样现象说明维修人员素质良莠不齐，存在操作不规范现象，造成机器工作不协调。

1.4 气缸早期磨损

由于空气净化不良，使大量灰尘通过增压器进入气缸，对缸壁产生磨粒磨损，使气缸磨损量倍增，气缸压缩压力迅速下降，使用寿命大打折扣，导致燃烧恶化，排放大增。产生一系列连锁反应，结果因小失大造成不必要损失。如某浙C04608 车，才行驶21090 公里，就出现了排气管严重冒蓝烟，机油消耗量大增，曲轴箱通风口向外窜大气严重、行驶无力等现象。经拆检发现缸套、活塞及环磨损严重，气缸磨损量比标准大0.27mm，使原本设计使用寿命可达20 万公里的缸套，因空气过滤的不洁净，只能使用2 万公里。空气净化不良造成的磨损量竟为正常使用的10 倍，可见做好进气系统的清洁工作是何等重要。
2 供油方面

2.1 喷油器失效

柴油的品质是保证发动机良好燃烧的必备条件，柴油的清洁性是保证柱塞、喷油嘴、出油阀等精密偶件正常工作的前提。滤清器起过滤、沉淀、清洁作用，去除水分、机械杂质等物，以保证燃油供应通畅。就目前而言，国产燃油的质量不是很高，柴油中含有较多的机械杂质和水分。这些杂质的存在会产生腐蚀、生锈、堵塞等危害。尤其是劣质柴油的使用，极易造成精密偶件的早期损坏，特别易使喷油器喷孔堵塞、引起压力下降、雾化不良，产生滴油现象，使混合气形成不良，燃烧恶化；其中部分排入大气，增加污染，同时雾化不了的另一部份燃油在压缩气体的作用下通过气缸壁顺流而下，渗入油底壳，稀释机油造成油面上升，使润滑油膜成份破坏，润滑性能下降。如发现不及时有可能造成拉缸烧瓦等重大机件事故发生。某车方行驶了8190 公里就出现了起动困难，机油平面上升，行驶发抖现象。经检查发现燃油过滤器已有大半被水垢、杂质所占领，使多缸喷油器堵塞、失效，不能良好雾化、造成起动不良，经清洁、更换新件后才恢复正常。该车在设计时就安装置了多级柴油滤清器及油水分离器，目的是为了使燃油保持清洁、通畅使机器具有良好的工作条件，而使用者却没有很好的运用，造成不必要的损失。实践证明劣质燃油是供油系的致命“杀手”，是造成燃烧不良的主要因素，是造成环境污染的“罪魁祸首”，因此必须按制造厂家所规定的间隔里程校正油嘴，同时更换滤清器。

2.2 供油不正时

众所周知，供油时间的准确性是保证发动机顺利起动和良好动力的前提。柴油机对供油时间非常敏感，供油时间过大，会产生敲缸，使发动机工作粗暴，动力下降，烟度增大；反之，过小则会使发动机工作起动困难，燃烧延迟，水温升高，排气管冒白烟，行驶无力。对于喷油泵的传动是由气泵通过传动盘连接的机型，由于使用磨损，供油时刻会发生变化，烟度也就随之而来了。如某车在常规保养时，修理工忽略了对该作业项目的检查，校准，结果行驶中排气管突然冒浓白烟，动力迅速下降。经诊断为供油提前器连接螺丝松脱，折断，造成供油不正时。由此可见，规范保养的重要性，它不但能保证机器正常运转，还能减少许多不必要的问题发生，避免损失。

2.3 供油量过大

有些机型所采用的P 型增压喷油油泵，是根据进气岐管内的空气压力的大小来控制喷油泵，从而控制烟度的，油量只有在实验台上才能调节精确。由于公交车的空调压缩机是由发动机直接驱动的，本身功率就消耗了30 马力。为了提高车辆重载时的起步性能，公交公司的维修人员在不了解该泵结构、原理及性能的情况下，对油泵进行了盲目调节，擅自增大供油量，以为只要调大供油量就能提高低速扭矩，却忽视了空气供给的重要性，违反了燃烧规律，造成空燃比失调，导致燃烧更恶化，排放更严重，产生严重的负面影响。
3 温度的影响

适宜的温度能使发动机工作可靠耐久，使混合气形成良好，从而具有良好的动力性和经济性。正常的工作温度在75～85℃。水温过高，易使发动机出现早燃现象，使各机件膨胀、配合间隙减小，使润滑油膜性能下降，容易造成拉缸、抱轴等机件损坏；反之，低温时润滑油粘度大、流动性能差，不易进入各摩擦表面，因而润滑不良，磨损特别厉害。由于该车动力后置，机器采用湿式缸套，外部接受到冷却水的侵蚀，容易腐蚀，出现穴蚀，加上公交营运线路特殊，相邻两停靠站之间距离短，长时间处于低速行驶，水温略高些（约90℃）水温报警器就会发响，故不少驾驶员就将节温器取下不用，致使发动机长期处于低温状态下运行，使温度下降到只有50℃多。而低温是造成燃烧不良的主要因素：一方面使燃油与空气混合不良引起燃烧不彻底，助长积炭的生长，另一方面易使燃烧生成酸性物质，凝结在气缸壁上，对气缸产生腐蚀，使磨损加剧。如某车才行驶了54868 公里，就出现了排气管冒蓝烟严重，机油消耗量大增，出现动力不足现象，经拆检发现，缸套、活塞环磨损严重，开口间隙最大达8mm，气缸磨损量为0.20mm，达到了大修程度。低温会产生如此巨大危害，可见保持正常的工作温度是保证发动机使用寿命的前提。
4 工作环境及使用方面

公交车营运线路短，但工作时间长，近乎是全天候服务，换人不歇车，劳动强度极大。而营运行驶途中停靠站点密集。相邻两停靠站之间的距离只有短短的几百米，车辆起步速度尚未提起来，就已到了下一站头就得停车，长期如此频繁的起步、停车，长期处于低速行驶，使柴油机的高速增压性能没能发挥出来，功率受到节制，久而久之，在排气管及消声器内形成大量炭烟，如不及时进行清理，必定造成污染。公交车线路从起点至终点换档次数数以百计，驾驶疲劳强度大，有些驾驶员操作不规范，存在有拖档现象，在车速很低的情况下，也不愿意减档，尤其是在踩制动后不但不减档，反而加大油门，靠提高发动机的转速来增加扭矩，使发动机经常处于超负荷状态下运行。这种以油门代替减档的方法造成发动机燃烧恶化，其产生的负面影响及对发动机的损害是可想而知的。

基于以上各方面的因素，只要严格按制造厂家的使用保养说明书要求，进行全面规范操作，做好进气、供油、润滑、冷却及排气系统的清洁工作，并结合自己的实际使用情况及特点适当侧重于某些项目的保养质量，做到清洁、清洁、再清洁，相信通过我们大家的努力，定能收到满意的效果，还市民一个洁净的空间。

sishugen

貌似说了很多，哪一个才是主要因素呢？？
增压器低速相应不行，那么当初配的时候就该想到是给公交车的，增压器供应商会拿出来个方案的。
但现如今的情况是，整机厂想不了那么多，一台机子会配好多车型。

公爵

楼主说的很有些道理，分析也是从实践中来的。
但是楼主忽视了一个极要求的问题，就是发动机进气温度的控制及发动机冷却系统的设计惯性对发动机的重要影响。
发动机工作的除了供油规律外，很重要的二个问题就是必须满足进气温度及进水温度的要求。
发动机进气温度决定了发动机的充气效率，而目前发动机的中冷系统，是串联在发动机水箱的前面，且由发动机曲轴转速来间接控制中冷器散热的，而实际上，应根据中冷器的出气温度（环境温度+15度，40-45度之间最佳）来实时控制中冷器的散热强度，明显看出目前的发动机冷却设计是根本无法完成这一任务的。实际上的中冷进气温度多在70度左右，远高于发动机的进气温度要求。
公交车的发动机设计，恰恰是怠速时的中冷器进气温度也在80度左右，高于要求的40-45度，目前的中冷器冷却设计无法满足工作要求。
散热系统的水温为什么高？其主要原因之一，是原欧一及没有严格排放要求时，柴油机是没有中冷器的，后来增加中冷器后，直接放在了水箱的前面，中冷器最高进气温度在150度，要冷却到40左右时，通过中冷器芯子的冷却风的温度提升约20度左右，直接造成水箱的冷却风温度过高，对于水箱的冷却能力严重下降（这里还没有考虑增加中冷器后的风阻对于水箱的影响）。
所以控制进气温度、进水温度的关键在于。。。。。。（有顶者即谈）

dlwsq

好 学习了  从实践中来的

杨宇轩

1.  我可以根据汽车的工况，及时的清洗，更换空滤器。还有在选择空滤器时也应该有讲究；我们可以选吸油空滤器，而不是那种纸制的。
2.不是有空气流量计吗。空滤器堵了也只是进气少了。空气流量计所测的空气就相应少啊！！再把这个信息传给ECU，ECU就给喷油器发出密令，使它喷相应的油啊！！！！！
3.我们可以在排气管处安装氧传感器啊！！！！这样就可以根据废气中的氧气含量知道是否燃油过量！！！把信号传给ECU，ECU再控制喷油器相应喷油。
   这样就可以相应的改善上面的问题！！！至于什么喷油不正时，点火不正时等问题别的车中也有啊！！！那就不用再说了！！！:P :P

wz32

分析的不错!