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化學(xué)反應(yīng)與汽車養(yǎng)護(hù)關(guān)系探析

何振波

（黔東南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院貴州凱里556000）

摘要：針對(duì)汽車上應(yīng)用的化工原料和化學(xué)反應(yīng)，依據(jù)其組成成分、功用和化學(xué)反應(yīng)原理，探析車輛保養(yǎng)與維護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：化工原料；化學(xué)反應(yīng)；汽車養(yǎng)護(hù)；措施

化學(xué)反應(yīng)在交通運(yùn)輸工具中的運(yùn)用是顯而易見的，用以代步的各種現(xiàn)代交通工具，不僅需要汽油、柴油、天燃?xì)獾茸魅剂?，還需要各種添加劑以及潤滑劑，這些無一不是石油化工產(chǎn)品。所以化學(xué)反應(yīng)與汽車密不行分，如何利用化學(xué)反應(yīng)原理，對(duì)車輛進(jìn)行正常有效的保養(yǎng)和維護(hù)，提高車輛行駛舒適性、平安性和經(jīng)濟(jì)性，延長車輛使用壽命，同時(shí)降低排放引起的環(huán)境污染，是擺在我們汽車人面前的一個(gè)現(xiàn)實(shí)課題。筆者多年從事汽車技術(shù)生產(chǎn)、培訓(xùn)和教學(xué)工作，歸納總結(jié)了一些化學(xué)反應(yīng)與汽車養(yǎng)護(hù)關(guān)系的實(shí)例，供同行參考。

1.化學(xué)反應(yīng)在汽車上的應(yīng)用及保養(yǎng)留意事項(xiàng)

1.1化學(xué)燃燒1.1.1燃燒的原理

汽車行駛需要的動(dòng)力來源于各種形式能量的轉(zhuǎn)化，熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的，叫內(nèi)燃機(jī)汽車，電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的，叫電動(dòng)汽車，太陽能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的，叫太陽能汽車，熱能或電能兩種能量交替轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的，叫混合動(dòng)力汽目前汽車普遍用采納的還是內(nèi)燃機(jī)發(fā)要燃料有傳統(tǒng)的汽油和柴油，也有“綠料，如天燃?xì)饣蛘託?、酒精。?nèi)燃機(jī)發(fā)是依靠這些可燃物的化學(xué)能，經(jīng)過燃燒熱能，再轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的。

燃燒是一種發(fā)光發(fā)熱的猛烈的化通常講的燃燒一般必需三個(gè)條件并存

學(xué)反應(yīng)，才能發(fā)車等等。動(dòng)機(jī)，主色”燃動(dòng)機(jī)就后產(chǎn)生

生，即可燃物如燃料，助燃物如氧氣，著火點(diǎn)即溫度要達(dá)到燃點(diǎn)，三者缺一不行。

1.1.2燃燒不充分的后果

熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的凹凸，很重要的一個(gè)因素就是燃燒的質(zhì)量好壞，是充分燃燒還是不充分燃燒的問題。這是事關(guān)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性強(qiáng)弱，燃油經(jīng)濟(jì)性好壞的問題。理論上，

1kg

燃油完全燃燒所需的空氣量，即空燃比，汽油機(jī)的空燃比為14.7：1；柴油機(jī)的空燃比為14.5：1。

燃料完全燃燒產(chǎn)生是二氧化碳和水，不完全燃燒除了產(chǎn)生二氧化碳和水之外，還產(chǎn)生一氧化碳和沒有燃燒的碳?xì)浠衔?。一氧化碳是一種無色無味劇毒氣體；沒有燃燒的碳?xì)浠衔锍嗽斐扇加弯亸堉?，還污染環(huán)境。在汽車上的表現(xiàn)還有引起“后燃”，俗稱“放炮”，使排氣管升溫而加速三元催化轉(zhuǎn)化器的損壞。

1.1.3車輛保養(yǎng)與維護(hù)時(shí)留意事項(xiàng)

依據(jù)燃燒原理來分析，要想汽車動(dòng)力性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性良好，而且降低排放，削減污染，那么平常就要做好保養(yǎng)與維護(hù)工作。添加燃料時(shí)盡量選擇正規(guī)加油站，加注高純度的燃料；依據(jù)規(guī)定里程適時(shí)更換燃油濾清器，定期清洗噴油器；清除火花塞積炭，嚴(yán)格根據(jù)修理手冊(cè)規(guī)定的里程更換火花塞；常常清潔空氣濾清器，確保進(jìn)氣清潔，提高空氣流速，加大進(jìn)氣量；加強(qiáng)空氣流量計(jì)和進(jìn)排氣相關(guān)傳感器的檢測和維護(hù)，確保它們正常工作等。

1.2三元催化轉(zhuǎn)化器

隨著環(huán)境愛護(hù)要求的越來越高，現(xiàn)在大多的汽車安裝了廢氣催化轉(zhuǎn)化器以及氧傳感器裝置。

1.2.1三元催化轉(zhuǎn)化器的工作原理三元催化轉(zhuǎn)化器，是安裝在汽車排氣系統(tǒng)中最重要的機(jī)外凈扮裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)通過排氣管排氣時(shí)，CO、HC、和NOx三種有害氣體通過三元催化轉(zhuǎn)化器中的催化劑時(shí)，增加了三種氣體的活性，進(jìn)行氧化-還原化學(xué)反應(yīng)。其中CO在高溫下氧化成無色、無毒的CO2

氣體。HC化合物在高溫下氧化成H2O和CO2。NOx還原成N2和O2。即把發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的三種有害氣體CO、HC和NOx變成無害的氣體CO2、H2O和N2，使整車排氣得以凈化。

在三元催化轉(zhuǎn)化器中的催化劑大都含有鉑、鍺等貴金屬或稀土元素，在正常狀況下，使用壽命為5萬公里以上。由于三元催化轉(zhuǎn)化器的工作要求比較嚴(yán)格，假如使用不當(dāng)，會(huì)造成催化轉(zhuǎn)化器早期失效層至損壞。

1.2.2三元催化轉(zhuǎn)化器早期失效的緣由

1.2.2.1溫度過高

常溫下三元催化轉(zhuǎn)化器不具備催化力量，其催化劑必需加熱到肯定溫度才具有氧化或還原的力量，通常催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度在250—350℃，正常工作溫度一般在350—700℃。當(dāng)溫度超過850—1000℃時(shí)，其內(nèi)涂層的催化劑很可能會(huì)脫落，載體碎裂。

1.2.2.2慢性中毒

催化劑對(duì)硫、鉛、磷、鋅等元素特別敏感，硫和鉛來自于汽油，磷和鋅來自于潤滑油，這四種物質(zhì)及它們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒后形成氧化物顆粒易被吸附在催化劑的表面，使催化劑無法與廢氣接觸，從而失去了催化作用，即所謂的“中毒”現(xiàn)象。

1.2.2.3表面積碳

當(dāng)汽車長期工作于低溫狀態(tài)時(shí)，三元催化轉(zhuǎn)化器無法正常工作，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的炭煙會(huì)附著在催化劑的表面，造成無法與CO和HC接觸，長期下來，便使載體的孔隙堵塞，影響其轉(zhuǎn)化效能。

1.2.2.4排氣惡化

催化轉(zhuǎn)化器對(duì)污染物的轉(zhuǎn)化力量有肯定的限度，因此必需通過機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)將原始排氣降到最低。假如排放的廢氣污染物各成分的濃度總量過大，比如混合氣偏濃等，就會(huì)影響催化器的催化轉(zhuǎn)化力量，降低其轉(zhuǎn)化效率。此外，由于廢氣中有大量的HC和CO進(jìn)入催化反應(yīng)器后，會(huì)在其中產(chǎn)生過度的氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量將使催化反應(yīng)器溫度過高而損壞。

1.2.2.5氧傳感器失效

為使廢氣催化率達(dá)到最佳狀態(tài)，必需在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中安裝氧傳感器并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)掌握，其工作原理是氧傳感器將測得廢氣中氧的濃度，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后發(fā)送給ECU，使發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比掌握在一個(gè)狹小而接近抱負(fù)的區(qū)域內(nèi)(14．7：1)，若空燃比大時(shí)，雖然CO和HC的轉(zhuǎn)化率略有提高，但NOx的轉(zhuǎn)化率急劇下降，因此必需保證最佳的空燃比。而實(shí)現(xiàn)最佳的空燃比，關(guān)鍵是要保證氧傳感器工作正常，假如燃油中含鉛、硅就會(huì)造成氧傳感器中毒。此外使用不當(dāng)，還會(huì)造成氧傳感器積碳、陶瓷碎裂、加熱器電阻絲燒斷、內(nèi)部線路斷脫等故障。氧傳感器的失效會(huì)導(dǎo)致空燃比失準(zhǔn)，排氣狀況惡化，催化轉(zhuǎn)化器效率降低，長時(shí)間會(huì)使催化轉(zhuǎn)化器的使用壽命降低。

1.2.3保養(yǎng)與維護(hù)時(shí)應(yīng)留意的問題

鑒于三元催化轉(zhuǎn)化器早期失效的緣由，汽車使用與保養(yǎng)時(shí)應(yīng)留意如下事項(xiàng)：①帶三元

催化轉(zhuǎn)化器的汽車必需使用無鉛汽油。②勿長時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)(勿超過10分鐘)。怠速時(shí)間拖長，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生比正常行駛速度下更多的熱量。③勿讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速忽快忽慢。④點(diǎn)火時(shí)間勿太遲或避開點(diǎn)火次序錯(cuò)亂。⑤當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難時(shí)，連續(xù)起動(dòng)時(shí)間最多不要超過60秒。⑥檢查發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作狀況時(shí)，最好用示波器而不用短路法或從運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)上卸下火花塞導(dǎo)線的方法，即使用，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間切勿超過30秒。⑦測量氣缸壓力時(shí)，要拔下燃油泵的中控接頭，停止噴油器向氣缸內(nèi)噴油。⑧行駛著的車輛切勿切斷點(diǎn)火開關(guān)。⑨發(fā)覺有氣缸工作不良時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)停車檢查、排解故障。⑩避開混合氣偏濃的諸多因素，如噴油器關(guān)閉不嚴(yán)，燃油壓力調(diào)整器失效(油壓過高)、氧傳感器失效、空氣流量傳感器失效等。

1.3輪胎充氮

現(xiàn)在的汽車平安性要求極高，汽車輪胎充氮?dú)庠谳喬ド蠎?yīng)用已經(jīng)有將近20多年的歷史。近年來，歐盟范圍內(nèi)已經(jīng)強(qiáng)制汽車輪胎必需充填氮?dú)?，我國也逐步推廣應(yīng)用。

1.3.1輪胎充氮?dú)獾膬?yōu)點(diǎn)

由于一般輪胎充氣使用的是壓縮空氣，其內(nèi)含水分，油分，結(jié)合空氣中的氧氣對(duì)輪胎產(chǎn)生氧化作用，加速輪胎的老化和鋼圈的腐蝕，導(dǎo)致氣嘴漏氣和輪胎滲氣，造成胎壓不穩(wěn)。氮?dú)鉃槎栊詺怏w，化學(xué)性質(zhì)不活潑，氣體分子比氧氣分子大，不易熱漲冷縮，變形幅度小。其滲透輪胎胎壁的速度比空氣慢30-40%，能保持胎壓穩(wěn)定，同時(shí)還可以降低行駛噪音、削減爆胎、延長輪胎使用壽命、降低油耗。

1.3.2汽車保養(yǎng)與維護(hù)措施

基于以上優(yōu)點(diǎn)，為了提高行車平安性和舒適性，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低噪音，且延長了輪胎的使用壽命，對(duì)汽車輪胎養(yǎng)護(hù)加氣時(shí)，最好選用氮?dú)狻?/p>

1.4汽車蓄電池1.4.1蓄電池工作原理

汽車有兩個(gè)電源，一個(gè)是蓄電池，另一個(gè)是發(fā)電機(jī)，蓄電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，它的主要用途是發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，向起動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、電子燃油噴射系統(tǒng)和汽車的其它電器設(shè)備供電。目前汽車通用的鉛酸蓄電池，是用填滿海綿狀鉛的鉛極板作負(fù)極，填滿二氧化鉛的鉛極板作正極，并用稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時(shí)化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時(shí)，金屬鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時(shí)，兩極分別生成

鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。單格電池的電壓是2V。汽車上用的鉛酸蓄電池通常把6個(gè)單格電池串聯(lián)成12V的電池組。鉛酸蓄電池在使用一段時(shí)間后要補(bǔ)充蒸餾水，使電解質(zhì)密度保持在1.28±0.01g／ml。其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

負(fù)極材料：Pb正極材料：PbO24電解質(zhì)溶液：H2SO4

放電過程負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O充電過程

負(fù)極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

正極：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

汽車蓄電池工作原理總反應(yīng)化學(xué)方式：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，前者向后者反應(yīng)為放電反應(yīng)，后者向前者反應(yīng)為充電反應(yīng)。1.4.2汽車蓄電池的維護(hù)與保養(yǎng)

依據(jù)蓄電池工作原理，平常養(yǎng)護(hù)時(shí)，每格電池電解液液面高度應(yīng)始終保持在max和min之間,每月檢查一次,并視液面下降狀況,適當(dāng)補(bǔ)充蒸餾水(純水)，切勿加酸，隨時(shí)保持密度在1.28±0.01g／ml；當(dāng)電池的電壓不足且燈光暗淡、起動(dòng)無力時(shí),應(yīng)準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行車外充電；防止蓄電池過充電或長期虧電，過充會(huì)使活性物質(zhì)脫落，虧電會(huì)使極