CN102536457A - 一种治理汽车尾气排放超标并节油的综合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种治理汽车尾气排放超标并节油的综合方法，本专利致力于现行汽车尾排的超标问题，并达到明显节油效果，属于机动车行业的资源与环境技术领域。目前汽车尾排对环境影响越来越大，且缺少切实可行治理技术。本发明针对造成尾排问题最大的几个关键部位：发动机，氧传感器，三元催化器的工作原理进行科学剖析，找出尾排超标主要原因，对症下药，采用专用设备及高科技含量系列产品，彻底解决因汽车相应部位工况不佳造成尾排超标问题，回复汽车设计初始排放性能，同时获得良好节油效果。本发明操作简单、费用低廉、效果显著，从汽车尾排源头进行综合治理，达到车主愿意减排，政府愿意推广目的，具有明显的社会经济效益。

Description

一种治理汽车尾气排放超标并节油的综合方法

技术领域

本发明专利致力于现行汽车尾排的超标问题，并达到明显的节油效果，属于机动车行业的资源与环境技术领域。

背景技术

近年来，国家对环境保护的监管力度越来越大，相继出台了《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《环境空气质量监测规范》等多部与环境保护相关的法今法规。近期《环境空气PM10和PM2.5的测定》(HJ 618-2011)又开始实施，国家对环保产业的重视与日俱增。而汽车行业是我国当前的支柱产业之一，每年以两位数在增长，由于汽车在行使过程中受油品质量、车辆自身装置、驾驶员驾驶水平、路状等多因素的影响，尾排超标油耗增高，汽车给社会带来方便、快捷的同时也给人类带来了不堪重负的能源消耗和环境污染，已成为影响城区大气环境质量的重要因素，因此加强对在用汽车排放污染的整治管理对推动社会可持续发展意义重大。

目前国内造成尾排不达标的车辆越来越多，根据对市场的调研，目前尾排测试不达标的车辆占车检总数的10-20％.而且这些车辆的排放很多超出国家设定值的几倍甚至几十倍，严重污染大气环境。而且尾排超标本身就是一个综合性问题，与很多相应的技术和部件相关，单纯靠一两个解决方法，应付尾排检测，治标不治本，也无法达到不断提高的国家标准。同时，高油价问题造成行驶成本居高不下，造成通货膨胀难以控制，也不利于社会发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种切实有效的综合治本解决方案，既能达到节油降耗，尾排达到国家现行2005年《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国III、IV阶段)》(GB 18352.3-2005)的要求，让车主畅快驾车，延长汽车寿命，还能从节油上收取更高的收益，真正达到让车主愿意减排，政府愿意推广，空气净化，社会欢迎的良好局面，同时减轻国家战略能源储备压力，以及减少原油对外依存度。本发明另一个目的在于推广汽车保养理念，促进中国汽车保养行业的健康发展，提升后汽车服务时代产业升级，扩大内需，提供更多的就业机会。

本发明主要核心是解决汽车尾排超标，油耗高，经科学研究，其主要原因是发动机积碳严重，氧传感器堵塞失活或中毒失效，以及三元催化器积碳失活，堵塞失效，或化学中毒，本发明通过静态无损免拆发动机积碳清除，修复三元催化器及氧传感器，再配合油路气路等保养，提升汽油品质这一套综合解决方案，确保尾排达标。鉴于油路气路保养，及油品品质问题目前国内都有成熟的技术和相关政策，且在本发明中仅属于辅助部分，故不深入分析及作为。

针对以上三个造成尾排超标的主要原因，本发明进行逐一解决：

1.汽车发动机问题

汽车发动机工作原理是空气与燃料在一定混合比的状态下点燃，推动缸体运动，带动其他部件工作。在正常状态下，发动机的燃烧是充分的，也就是说，排出的气体是容易解决的。但是为何尾排超标与发动机密切相关呢？这是因为存在一个死敌一-发动机积碳。造成发动机积碳的原因非常多，如油品不好、开开停停、从空滤进入极小的灰尘、机械摩擦产生的金属粒子等等，而这些因素与积碳都是正相关，很容易叠加，叠加后对各缸体工作状态影响更大，造成汽车动力下降、油耗增高、爆震、抖动、噪音大、怠速不稳、燃烧不完全、燃烧后排放变大且不规则、ECU会无从控制等问题，给后续的尾气处理带来很大的不确定性。

因此，要解决尾排首先要解决燃烧问题，也就是说：去除发动机内的积碳达到燃烧室充分燃烧的前提条件。目前国内解决积碳问题主要有以下几种(除了拆卸发动机大修方式清洗外)：一种是燃油添加剂模式，一种是吊瓶模式(此法名为去除发动机积碳实为解决油路为主，主要作用并非在于解决燃烧室内的积碳问题)，还有就是氢氧燃烧型，以上三种方式均属动态法清洗，无法真正去除积碳，有些由于配方问题，质量问题造成积碳更硬，甚至损毁发动机。而拆卸发动机清洗，造成密封性下降，动力损害严重，而且费时费力费钱，只在大修发动机时采用。所以，只有在发动机静止状态下，将积碳“请”出来，才能不损害发动机及其相关部件和密封件。

发动机金属材质与积碳的惰性机理非常难以分开，若是采用酸性物质去分解，则会造成发动机损坏，而且发动机燃烧室并非完整规则的，积碳所处位置全部都有，若采用液体，将根本无法清洗上部积碳，而且会串入发动机相连部件，所以根本无法完成。因此，本发明采用静态无损免拆方式，用略带碱性的水性泡沫型强大分离祛除积碳效果的除碳剂，以及专用的保养设备，注入缸体之内，这样可以达到全范围清洗积碳的目的，且不腐蚀发动机及相关部件。静态是指汽车处于静止状态，无损是指对发动机及相关部件附件密封件无损害，免拆是指不用拆解发动机，确保发动机完整性。

火花塞是发动机上一个非常重要的部位，而火花塞也很容易被积碳所侵蚀，造成油耗增加，动力下降及排放恶化，启动困难等，所以本发明采用专用除碳剂的清洗，在开始祛除发动机内部积碳时，将火花塞拆下，然后进行清洗，就可以达到非常好的辅助解决问题的效果。通过本发明，可以真正祛除发动机内积碳，回复汽车排量，强劲动力，而且节油效果明显，排放变得正常，噪音和汽车抖动都明显下降。

2.汽车氧传感器问题。

氧传感器是发动机的中枢神经。常用的是氧化锆、氧化钛以及最先进的欧三标准的宽域氧传感器。氧传感器很多都是以陶瓷材料作为敏感部件，在铂膜外覆盖一层多孔陶瓷层，外面加一个开有槽口的套管，通过孔隙进入发动机排放的气体，经过内外扩散及表面催化过程，引起电压或电阻突变，输出给ECU进行判断和控制。因此，当混合气长时间过浓，燃烧不完全，排气中的CO过多，缺氧后，形成碳沉积，使氧传感器活性下降，失去检测功能，同时燃料中的硫燃烧后成为SO₂，被催化器活性中心吸收逐步成为硫酸，腐蚀覆盖氧传感器，使其中毒失效，还有润滑油中的磷硅对氧传感器的影响基本与硫相同。所以，氧传感器失效的主要原因除了电器短路或断路真正损坏失效外，很多都是因一些积碳覆盖堵塞了气孔，导致无法检测排气中的氧含量，以及起催化作用的铂电极被CO，硫，磷，铅，锰等等毒化而失效。

因为氧传感器不但会被堵失效，也有可能中毒失效，所以本发明必须兼而顾之，本发明采用专用的清洗剂及活化剂清洗技术，不但解决其堵塞问题，而且还解决其中毒问题，彻底恢复其功能，保证检测数据准确，确保空燃比正常，为解决尾排超标问题提供保障。

3.汽车三元催化器问题

汽车三元催化器是解决汽车尾排的最后一道关口，也是一个最关键的部位之一，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原反应将汽车废气转变为无害的二氧化碳、水和氮气。它由壳体、减震层、载体及催化剂图层四部分组成，催化剂是整个催化转化器的核心部分，决定了催化转化器的主要性能指标。工作原理如下：

2CO+2NO→2CO₂+N₂

4HC+10NO→4CO₂+2H₂O+5N₂

在三元催化剂中，CO和HC与NO_x互为氧化剂和还原剂，生成无害的CO₂、H₂O及N₂。三元催化器失效的原因有：

A、高温失活：一般出现在低行驶里程的车，几率相对较小。因汽车排气温度变化很大：怠速300-400℃，低速中速400-600℃，高速行驶可达到900℃，在长时间800℃高温下，催化剂活性部分铂，钯，铑易挥发，涂层剥落，其晶粒及助催剂氧化铈的晶粒明显增大，且载体氧化铝也会相变，从表面较大的Y型转化为表面较小的α型，使催化剂的比表面急剧下降，导致催化剂失活。

B、化学中毒：高行驶里程车出现化学中毒较多，燃油中和润滑油中的硫，磷，抗爆剂中的锰，铅，燃烧不完全的CO都会造成三元催化器中毒失效，主要是吸附在催化剂活性表面，形成化学吸附络合物，且铅中毒一般是不可逆的，催化剂在含铅气氛中很容易在几十小时完全丧失活性。

C、积碳失活：因积碳覆盖在三元催化剂和涂层表面造成失活，其成分主要含有碳，氢，硫，氮，氧，重金属等多种元素的混合物。此失活是目前导致三元催化器失效的主因之一。

D、堵塞失效：因长期保养不良，工况恶劣，乱加油品，油品低用，开车习惯不好，会造成堵塞失效，特别是很多进口高级车，因油品要求较高，国内油品跟不上，情况更容易出现，常见形式有：乙醇汽油胶质积碳烧结堵塞，硫磷化学络合物烧结堵塞，铅锰金属沉积物烧结堵塞，发动机失火造成陶瓷载体烧熔堵塞，及发动机失火造成密封层部分老化后粉末堵塞陶瓷载体。

因此对付三元催化器失效必须考虑综合情况，本发明采用两种方式进行解决：一种解决方式就是在不是很严重并不堵塞的情况下，采用特殊技术，根据氧化还原反应机理及相关可逆技术，清除三元催化器表面的各种硫磷及络合物，恢复三元催化器原有的功能，达到降低尾排的功能。第二种方式就是，如果发生堵塞，或者情况比较恶劣的状态下，采用专门的三元催化器清洗剂进行清洗，祛除附着的各类络合物及积碳，然后采用专门的三元催化器活化剂进行催化剂活化，这样可以真正基本达到恢复三元催化器的功能，达到解决尾排超标的问题，并同时降低PM2.5的排放。

本发明重视对尾气排放综合问题的科学分析，采用切实有效的方式，可以达到目前常用的双怠速法检测标准，以及瞬间动态法检测标准，甚至可以为更高的标准做铺垫，而且节油效果非常明显，同时汽车动力强劲，抖动下降，噪音减少，且延长汽车寿命，而且操作相对简单，设备投资少，是一项利国利民的好方法。

具体解决方案：

以下的具体解决方案有助于本领域技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

第一部分：发动机深度保养方案

1.检查来车。

2.将水性除碳剂注入发动机保养设备、接好压缩机气管接头，将气压表调至特定压力位置。

3.观察要清洗的汽车发动机火花塞的位置及确定要拆下火花塞的操作步骤，然后小心仔细拆下高压线及火花塞，并将火花塞放入装有除碳剂液体的杯中浸泡(清洗火花塞)。

4.把泡沫机的泡沫注管插入发动机气缸内，注入除碳剂让泡沫满至火花塞口，稍后进行第二次加注满至火花塞口，如此重复共3-4次。完成泡沫注入后等待几分钟。停留时间足够后，用专用设备抽液，将分解溶化后的积碳、油泥污水抽出，并确认干净为止，并采用手持式内窥镜检查是否全部积碳充分溶解和抽吸干净。

5.将吹气注管与压缩机气管连接，利用高压空气把残留的泡沫从燃烧室吹出，并将燃烧室的湿气吹至全干。

6.利用手持式内窥镜伸入发动机燃烧室检查积碳的清除效果，若燃烧室仍有积碳和污水未清除，应重复，直至燃烧室干净为止。

7.取出浸泡在除碳剂液体中的火花塞，擦干净并用高压气管将火花塞吹干净，小心仔细将火花塞装好并适当拧紧，利用高压气管将周边外围零部件吹干净，并将残留积液用抹布擦干，将高压线按原来要求装上并确认无松动为准。

8.将汽车发动机起动，发动机起动后稳定转速在一定转速并保持一段时间。关闭发动机，再重新将发动机起动，发动机起动后连续踩、放油门，将残留的水性除碳剂及残留微小积碳通过排气管排出至干净为止。

第二部分：氧传感器保养方案

小心拆下氧传感器，先将氧传感器置入专用的氧传感器清洗液中浸泡，观察氧传感器表面的积碳及络合物脱落后，然后用清水清洗干净，然后再将氧传感器放入专用的活化剂中，静置一段时间，取出，用清水洗干净，然后用高压气枪吹水吹干，再浸入专用的保护剂中浸泡，再吹干，然后小心装回原位。发动汽车，用专用检测仪检测氧传感器信号状态，正常即可。

第三部分：三元催化器保养方案

分两种情况：

1.如果三元催化器失效不是很严重且并不堵塞，就将专门的清洗装置与三元催化器保养剂连接拧紧，并悬挂在机器前盖上。拆开发动机碳罐的真空管，将喷嘴插入进气真空管，关闭清洗装置上的调节阀门，启动发动机运行，逐步打开调节阀。开始清洗，清洗后，反复加大油门，让脱落的杂质排出

2.如果三元催化器失效严重，堵塞或者中毒，则采用：

1).将三元催化器拆下，用密封料将孔口堵塞好，从出气方将三元催化器清洗剂灌进三元催化器内，浸泡几小时，然后将残液倒出，用清水冲洗干净。

2).继续将冲洗干净的三元催化器孔口用密封料堵塞好，把三元催化器活化剂以一定比例与清水稀释后灌入三元催化器内浸泡一段。然后将残液倒出用清水冲洗干净。

3).将已清洗干净的三元催化器用高压气枪吹水吹干，然后重新装上。

装上清洗后的三元催化器后，发动机启动，保持一定转速一定时间。然后加油门，利用发动机排出的温度将三元催化器内水份蒸发完全，待排气管不出白烟为止。

Claims (6)

1.一种治理汽车尾气排放超标并节油的综合方法，其特征是：采用发动机深度保养方案，氧传感器保养或三元催化器保养中的两项或两项以上，使尾排达到国家现行2005年《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国III、IV阶段)》(GB18352.3-2005)的要求，以及节油的功能。

2.如权利要求1所述的综合方法，其特征是：发动机深度保养采用无损静态免拆方式清除发动机积碳，恢复发动机正常状态，达到降低尾排并节油的功能。

3.如权利要求1所述的综合方法，其特征是：采用水性带碱性的泡沫法，及专用设备清除发动机积碳，达到降低尾排并节油的功能。

4.如权利要求1所述的综合方法，其特征是：氧传感器保养采用拆下清洗和活化氧传感器的方式解决氧传感器被堵失效及中毒失效问题，达到降低尾排的功能。

5.如权利要求1所述的综合方法，其特征是：三元催化器保养在失效不严重且不堵塞情况下，根据氧化还原反应机理及相关可逆技术，采用三元催化器清洗剂清除其表面硫磷及络合物，恢复其原有功能，达到降低尾排的功能。

6.如权利要求1所述的综合方法，其特征是：三元催化器堵塞的情况下，先拆下三元催化器，再用三元催化器清洗剂清洗祛除其表面所有络合物，确保三元催化器畅通，然后用三元催化器活化剂活化，回复其催化功能，以达到降低尾排的功能。