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化學反應與汽車養(yǎng)護關系探析

何振波

（黔東南民族職業(yè)技術學院貴州凱里556000）

摘要：針對汽車上應用的化工原料和化學反應，依據其組成成分、功用和化學反應原理，探析車輛保養(yǎng)與維護措施。

關鍵詞：化工原料；化學反應；汽車養(yǎng)護；措施

化學反應在交通運輸工具中的運用是顯而易見的，用以代步的各種現代交通工具，不僅需要汽油、柴油、天燃氣等作燃料，還需要各種添加劑以及潤滑劑，這些無一不是石油化工產品。所以化學反應與汽車密不行分，如何利用化學反應原理，對車輛進行正常有效的保養(yǎng)和維護，提高車輛行駛舒適性、平安性和經濟性，延長車輛使用壽命，同時降低排放引起的環(huán)境污染，是擺在我們汽車人面前的一個現實課題。筆者多年從事汽車技術生產、培訓和教學工作，歸納總結了一些化學反應與汽車養(yǎng)護關系的實例，供同行參考。

1.化學反應在汽車上的應用及保養(yǎng)留意事項

1.1化學燃燒1.1.1燃燒的原理

汽車行駛需要的動力來源于各種形式能量的轉化，熱能轉化為動能的，叫內燃機汽車，電能轉化為動能的，叫電動汽車，太陽能轉化為動能的，叫太陽能汽車，熱能或電能兩種能量交替轉化為動能的，叫混合動力汽目前汽車普遍用采納的還是內燃機發(fā)要燃料有傳統(tǒng)的汽油和柴油，也有“綠料，如天燃氣或沼氣、酒精。內燃機發(fā)是依靠這些可燃物的化學能，經過燃燒熱能，再轉化為動能的。

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條件并存

學反應，才能發(fā)車等等。動機，主色”燃動機就后產生

生，即可燃物如燃料，助燃物如氧氣，著火點即溫度要達到燃點，三者缺一不行。

1.1.2燃燒不充分的后果

熱能轉化成動能的凹凸，很重要的一個因素就是燃燒的質量好壞，是充分燃燒還是不充分燃燒的問題。這是事關汽車發(fā)動機動力性強弱，燃油經濟性好壞的問題。理論上，

1kg

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

燃料完全燃燒產生是二氧化碳和水，不完全燃燒除了產生二氧化碳和水之外，還產生一氧化碳和沒有燃燒的碳氫化合物。一氧化碳是一種無色無味劇毒氣體；沒有燃燒的碳氫化合物除了造成燃油鋪張之外，還污染環(huán)境。在汽車上的表現還有引起“后燃”，俗稱“放炮”，使排氣管升溫而加速三元催化轉化器的損壞。

1.1.3車輛保養(yǎng)與維護時留意事項

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

1.2三元催化轉化器

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

1.2.1三元催化轉化器的工作原理三元催化轉化器，是安裝在汽車排氣系統(tǒng)中最重要的機外凈扮裝置，發(fā)動機通過排氣管排氣時，CO、HC、和NOx三種有害氣體通過三元催化轉化器中的催化劑時，增加了三種氣體的活性，進行氧化-還原化學反應。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)動機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。由于三元催化轉化器的工作要求比較嚴格，假如使用不當，會造成催化轉化器早期失效層至損壞。

1.2.2三元催化轉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，通常催化轉化器的起燃溫度在250—350℃，正常工作溫度一般在350—700℃。當溫度超過850—1000℃時，其內涂層的催化劑很可能會脫落，載體碎裂。

1.2.2.2慢性中毒

催化劑對硫、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，這四種物質及它們在發(fā)動機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”現象。

1.2.2.3表面積碳

當汽車長期工作于低溫狀態(tài)時，三元催化轉化器無法正常工作，發(fā)動機排出的炭煙會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，影響其轉化效能。

1.2.2.4排氣惡化

催化轉化器對污染物的轉化力量有肯定的限度，因此必需通過機內凈化技術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，就會影響催化器的催化轉化力量，降低其轉化效率。此外，由于廢氣中有大量的HC和CO進入催化反應器后，會在其中產生過度的氧化反應，氧化反應產生大量熱量將使催化反應器溫度過高而損壞。

1.2.2.5氧傳感器失效

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

1.2.3保養(yǎng)與維護時應留意的問題

鑒于三元催化轉化器早期失效的緣由，汽車使用與保養(yǎng)時應留意如下事項：①帶三元

催化轉化器的汽車必需使用無鉛汽油。②勿長時間怠速運轉(勿超過10分鐘)。怠速時間拖長，發(fā)動機產生比正常行駛速度下更多的熱量。③勿讓發(fā)動機轉速忽快忽慢。④點火時間勿太遲或避開點火次序錯亂。⑤當發(fā)動機起動困難時，連續(xù)起動時間最多不要超過60秒。⑥檢查發(fā)動機各缸工作狀況時，最好用示波器而不用短路法或從運轉著的發(fā)動機上卸下火花塞導線的方法，即使用，發(fā)動機運轉時間切勿超過30秒。⑦測量氣缸壓力時，要拔下燃油泵的中控接頭，停止噴油器向氣缸內噴油。⑧行駛著的車輛切勿切斷點火開關。⑨發(fā)覺有氣缸工作不良時，應準時停車檢查、排解故障。⑩避開混合氣偏濃的諸多因素，如噴油器關閉不嚴，燃油壓力調整器失效(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

現在的汽車平安性要求極高，汽車輪胎充氮氣在輪胎上應用已經有將近20多年的歷史。近年來，歐盟范圍內已經強制汽車輪胎必需充填氮氣，我國也逐步推廣應用。

1.3.1輪胎充氮氣的優(yōu)點

由于一般輪胎充氣使用的是壓縮空氣，其內含水分，油分，結合空氣中的氧氣對輪胎產生氧化作用，加速輪胎的老化和鋼圈的腐蝕，導致氣嘴漏氣和輪胎滲氣，造成胎壓不穩(wěn)。氮氣為惰性氣體，化學性質不活潑，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)與維護措施

基于以上優(yōu)點，為了提高行車平安性和舒適性，提高燃油經濟性，降低噪音，且延長了輪胎的使用壽命，對汽車輪胎養(yǎng)護加氣時，最好選用氮氣。

1.4汽車蓄電池1.4.1蓄電池工作原理

汽車有兩個電源，一個是蓄電池，另一個是發(fā)電機，蓄電池是化學能轉化為電能的裝置，它的主要用途是發(fā)動機起動時，向起動系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、電子燃油噴射系統(tǒng)和汽車的其它電器設備供電。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極，填滿二氧化鉛的鉛極板作正極，并用稀硫酸作電解質。在充電時，電能轉化為化學能，放電時化學能又轉化為電能。電池在放電時，金屬鉛是負極，發(fā)生氧化反應，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分別生成

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

負極材料：Pb正極材料：PbO24電解質溶液：H2SO4

放電過程負極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O總反應：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O充電過程

負極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

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

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

依據蓄電池工作原理，平常養(yǎng)護時，每格電池電解液液面高度應始終保持在max和min之間,每月檢查一次,并視液面下降狀況,適當補充蒸餾水(純水)，切勿加酸，隨時保持密度在1.28±0.01g／ml；當電池的電壓不足且燈光暗淡、起動無力時,應準時進行車外充電；防止蓄電池過充電或長期虧電，過充會使活性物質脫落，虧電會使極