1、项目五项目五 排气净化与排放控制系统的结构与检修排气净化与排放控制系统的结构与检修汽车排放污染物及其净化措施曲轴箱强制通风装置的检修燃油蒸发控制系统检修废气再循环控制系统检修二次空气喷射系统检修进气增压控制系统检修项目五项目五 排气净化与排放控制系统的结构与检修排气净化与排放控制系统的结构与检修三元催化转化器的检修知识目标知识目标了解汽车污染物的成分及来源。掌握燃油蒸发控制系统、废气再循环控制系统的组成和控制原理。掌握三元催化转化器的作用和结构。掌握空燃比反馈控制的工作原理。掌握燃油蒸气控制系统、废气再循环控制系统、三元催化反应器及空燃比。掌握反馈控制系统的组成与工作原理。项目五项目五 排气净
2、化与排放控制系统的结构与检修排气净化与排放控制系统的结构与检修任务分析任务分析随着世界对保护生态环境的日趋重视，由汽车造成的环境污染越来越引起人们的普遍关注，各国的废气排放标准也更加严格，这促使汽车在制造和使用过程中更加关注废气排放标准。通过排气净化与排放控制系统检修项目的实施，了解汽车尾气的成因及其控制机理，掌握排气净化与排放控制系统的检修技术，这也是现代汽车维修企业从业人员必备的素质之一。项目五项目五 排气净化与排放控制系统的结构与检修排气净化与排放控制系统的结构与检修任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施 汽车排放污染物一、一、汽车尾气排放物中的主要有害成分是
3、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）和一氧化碳（CO），主要来源于排气管排放的燃烧废气、从燃烧室经活塞环间隙窜入曲轴箱并排放到大气的曲轴箱窜气，以及汽油蒸发排放等。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施发动机燃烧废气发动机燃烧废气1.汽车废气与工厂排放的黑烟，被认为是主要的大气污染源。汽车废气中所含的各种有害气体的比例，随着汽车工作情况的不同而异。汽车在怠速运转时，一氧化碳的排放量最多，氮氧化合物的排放量最少；在正常行驶时，氮氧化合物的排放量最多，碳氢化合物的排放量最少；在加速时，各种有害气体的排放量都增加，氮氧化合物的增加尤为显著；而在减速时，氮氧化合物的排放
4、量再次成为最少，而碳氢化合物的排放量却显著增加。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施曲轴箱窜气曲轴箱窜气2.窜气是指发动机从压缩到做功行程时，从活塞、气缸的间隙中窜出的气体。这是气缸内燃烧气体的一部分（主要是碳氢化合物，占70%80%）。这些气体进入曲轴箱产生的后果是：首先，使机油产生热而变脏；生成油泥，使金属零部件加速磨损；加速金属氧化；汽油把机油变稀；水分混入机油，使机油品质显著下降。其次，窜气使活塞和气缸过热，积炭造成早燃，引起活塞环胶着，造成气缸擦伤，等等，窜气是形成各种发动机故障的重要原因之一。因此，曲轴箱内必须有新鲜空气不断循环。在过去，新气从呼吸管被
5、吸入发动机曲轴箱，然后和窜气一起排入大气，这就成为污染源之一。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施汽油蒸气汽油蒸气3.随着外界温度的降低，油箱内部的汽油蒸气凝结，因此产生了部分真空，从油箱盖吸入空气；而随着外界温度的上升，空气与油箱内蒸发的汽油蒸气（HC）一起排出。对于化油器式发动机，其化油器的浮子室，因发动机加热，也产生同样的作用，汽油蒸气经空气滤清器排入大气。此外，从油泵接头处渗出的汽油蒸气散入大气，也成为大气的污染源。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施 汽车排放污染物的成因 二二、汽车尾气中有害成分的形成机理十分复杂，很难精确
6、地定量分析，一般可做以下定性解释。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施一氧化碳（一氧化碳（COCO）的产生）的产生1.一氧化碳的浓度与空燃比有着密切的关系，如图5-1所示。图5-1 CO排放物浓度与空燃比的关系任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施碳氢化合物（碳氢化合物（HCHC）的形成）的形成2.碳氢化合物（HC）是燃料不完全燃烧的产物（既有未燃的、也有燃料分解的产物）。当空燃比较小时（混合气浓），由于空气量不足，因而导致不完全燃烧产生碳氢化合物。即使空燃比合适，由于燃
7、烧室内燃料的燃烧速度非常迅速，而气缸壁温度较低，贴近气缸壁处的那层气体（0.050.5 mm）不能完全燃烧，从而形成碳氢化合物随废气排出。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施如图5-2所示，排气门开启前和关闭后，碳氢化合物的浓度很高，这说明在燃烧室内壁周围残留着高浓度的碳氢化合物。图5-2 排气门开启前后HC浓度变化任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施氮氧化合物（氮氧化合物（NONOx x）的生成）的生成3.氮氧化合物（NOx）是NO、NO2、N2O4等的总称，通常提到的汽车氮氧化合物是指对环境危害较大的NO和NO2。氮氧化合物是在极
8、端高温下生成的。随着燃烧温度的升高，氮氧化合物的生成量增多。如图5-3所示，当燃烧温度达到1 2001 370 时，混合气中的氮和氧结合生成大量的氮氧化合物。图5-3 高温时易生成NOx任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施降低氮氧化合物排放的有效措施是降低燃烧温度，但这将导致燃烧效率下降，一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放量增加，如图5-4所示。随着空燃比变大（混合气变稀），氮氧化合物的转化率降低，因而产生了更多的氮氧化合物污染。随着空燃比变小（混合气变浓），一氧化碳和碳氢化合物的转化率降低，导致CO和HC排放量增加。由此可见，当空燃比控制在14.71时，将
9、使综合排放物最少。图5-4 汽车排放污染物浓度与空燃比的关系任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施 排放污染物净化措施三三、根据汽车排气污染的来源及产生机理，解决汽车排气净化的措施可分为以在发动机燃烧室燃烧后从排气管排出的废气作为控制对象的净化措施（如三元催化系统、废气再循环控制系统和二次空气喷射系统）和以曲轴箱气体排放及蒸发排放作为控制对象的净化措施（曲轴箱强制通风系统和燃油蒸发控制系统）。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施蒸气吸收还原装置蒸气吸收还原装置1.为防止蒸发的汽油从汽油箱到发动机的输送途中向大气排放，可将它们暂时储存起来
10、，并在适当时机将其吸入发动机内。储存方法一般是采用在活性炭罐中进行过滤吸附处理，用电控方法进行最佳处理时间控制。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施窜气回收控制装置窜气回收控制装置2.窜气分为从燃烧室窜入曲轴箱和气门室两种情形。曲轴箱与进气管之间，通过PCV阀（根据曲轴箱和进气总管内的压力差开闭的压力阀）用管连接起来。另外，气门室与滤清器之间也采用同样的方法连接起来，它们都能将废气吸入进气管，使之燃烧后排放到大气中。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施发动机燃烧技术改进发动机燃烧技术改进3.通过对燃烧方式、燃烧室形状、配气相位、进气管
11、形状等涉及发动机燃烧技术的改进，以形成能降低HC、CO和NOx 三种有害成分的基本方法。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施废气再循环装置废气再循环装置4.废气再循环装置是从排气管中取出一部分废气，控制其进入发动机进气系统的温度、时间和流量，使之再循环，从而降低NOx的装置。任务一任务一 汽车排放污染物及其净化措施汽车排放污染物及其净化措施三元催化转化器三元催化转化器5.三元催化转化器（three way catalyst，TWC）在发动机排气系统中对废气有害成分（HC、CO和NOx）进行氧化还原反应，生成水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2），从而实
12、现对废气的净化。任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 曲轴箱强制通风的作用一、一、汽油机在压缩行程和做功行程中，窜气或多或少会通过活塞组与气缸壁之间的间隙窜入曲轴箱内。在发动机技术正常的情况下，窜气量一般占发动机总排气量的0.5%1.0%。窜入曲轴箱的混合气将稀释和污染机油，形成油泥，造成机油的润滑性能下降，并腐蚀活塞、活塞环、气门、轴承及发动机内部的其他零部件并加速它们的磨损。此外，窜气会使发动机曲轴箱内压力增加，并随发动机转速升高而加大，甚至将机油从油封或气缸垫压出。在老式发动机上，曲轴箱通过机油加注口吸入新鲜空气，并将酸性气体由通风管（道路吸管或呼吸管）带入大气
13、。任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 如图5-5所示，但这将造成大气污染。为解决此问题，现代汽车一般都采用曲轴强制通风（positive crankcase ventilation，PCV）系统，它将进入曲轴箱的气体引入进气歧管，使其重新燃烧。图5-5 老式发动机的曲轴箱通风任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 曲轴箱强制通风系统的工作原理二二、曲轴箱排放可以通过曲轴箱强制通风（PCV）系统将曲轴箱内产生的任何气体都引入进气管并重新燃烧掉。如图5-6所示，在封闭的PCV系统中，新鲜空气经空气滤清器吸入，经过发动机进气系统部件进入曲轴箱，然后
14、通过真空弹簧控制的通风阀（PCV阀）吸入进气歧管，与进气歧管内的空气燃油混合气一起在燃烧室中燃烧。图5-6 封闭的PCV系统的工作过程任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 曲轴箱强制通风系统中最重要的装置是PCV阀，它安装在进气门前，是一个单向通风阀，用于控制PCV流量，可以调节发动机各种工况下的通风强度。PCV阀的结构与外形如图5-7所示。图5-7 PCV阀的结构与外形1阀体；2阀芯；3弹簧；4阀座任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 由阀体、阀芯、弹簧、阀座等组成。PCV阀受弹簧力和进气歧管真空吸力的作用，由其内部的锥形阀控制曲轴箱蒸气流
15、入进气歧管，同时防止气体或火焰反向流动（回火）。当发动机工作时，进气歧管真空度作用在PCV阀上，此真空吸引新鲜空气经空气滤芯、空气软管进入气门室盖，再经过气缸盖孔进入曲轴箱，并在曲轴箱中与从燃烧室泄漏的气体混合。这些空气与泄漏气体混合气由于有进气歧管真空吸力的吸引，因而向上经过气缸盖孔流经气门室盖及PCV阀，进入进气歧管，再经进气门进入燃烧室燃烧。任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 当发动机不工作时，如图5-8（a）所示，弹簧将锥形阀压在阀座上，此时阀内没有真空度，没有蒸气流量，这样可以防止回火。图5-8 发动机各种工况时PCV阀的位置任务二任务二 曲轴箱强制通风装
16、置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 当发动机怠速或减速时，如图5-8（b）所示，进气歧管内的真空度最大，它克服弹簧压力，将锥形阀向上吸起。这时在锥形阀与PCV阀壳体之间存在小缝隙。在怠速或减速工作时，发动机泄漏气体很少，这些气体通过PCV阀的小缝隙进入进气歧管，以保证怠速稳定。在部分节气门开度下（常速行驶）工作的进气歧管真空度比怠速时小。这时，弹簧向下推压锥形阀，使锥形阀与PCV阀壳体间的缝隙增大。如图5-8（c）所示，在部分节气门开度下，发动机泄漏的气体较多。锥形阀与PCV阀壳体间的较大缝隙可以使所有泄漏气体被吸入进气歧管。任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 当发动
17、机在大负荷下工作时，节气门全开，进气歧管真空度减小，弹簧将锥形阀进一步向下推压，如图5-8（d）所示，从而使锥形阀与PCV阀壳体间的缝隙更大。因为大负荷工作时产生了更多泄漏气体，所以需要更大的缝隙才能使泄漏气体流入进气歧管。当发生回火时，火焰传播到进气歧管进入PCV阀体内，火焰的压力压紧PCV阀使其关闭，以防止火焰传播到曲轴箱中。如果曲轴箱强制通风系统中没有PCV阀，发动机回火时，曲轴箱中的蒸气就有可能发生爆炸。任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 曲轴箱强制通风系统的测试三三、若曲轴箱强制通风（PCV）系统工作不正常，则会加速零部件磨损，缩短发动机的寿命，还会引起发
18、动机不易起动、怠速不稳、加速无力或耗机油等故障。因此，当汽车出现上述故障时，需对PCV系统进行测试，为故障诊断提供依据。测试PCV系统工作是否正常，一般可用转速下降法或真空测试法。任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 转速下降法转速下降法1.接上转速表，使发动机达到正常工作温度，在怠速情况下，夹住PCV阀与真空源之间的管路，发动机转速应下降50 r/min或更多。否则，要检查PCV阀和管路是否堵塞，必要时进行清洗或更换。任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 真空测试法真空测试法2.真空测试法内容如下：（1）使发动机在正常工作温度下怠速运转，将
19、PCV阀从气门室盖上拔下。拔下PCV阀后，应能听到空气流过时产生的“咝咝”声。手指放在PCV阀的进气口上，应感到很强的真空吸力。任务二任务二 曲轴箱强制通风装置的检修曲轴箱强制通风装置的检修 （2）装好PCV阀，将曲轴箱通风孔或机油加油口盖取下。在发动机处于怠速运转时，将一张轻薄的硬纸轻轻放在开口上，在60 s内，应能感觉到真空将纸吸附在开口上。（3）熄灭发动机，取下PCV阀并摇动，应听到“咯咯”声。否则，更换该PCV阀。上述测试结果如果正确，则说明PCV系统工作正常。若任意一项测试结果不正确，则需要更换相应元件并重新做测试。任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修 燃油蒸发控制
20、系统的功能一、一、燃油蒸发控制（evaporative emission control，EVAP）系统的功能是收集汽油箱和浮子室（化油器式汽油机）内蒸发的汽油蒸气（HC），并将汽油蒸气引入进气歧管，与正常混合气混合后进入气缸参加燃烧。该系统一方面根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸气量，使汽油得到充分利用；另一方面阻止汽油蒸气直接排入大气而造成环境污染。任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修 燃油蒸发控制系统的组成与工作原理二二、燃油蒸发控制系统（EVAP）的组成和结构因车型与生产年代的不同而异，早期的燃油蒸发控制系统多是利用真空进行控制的，其组成如图5-9所示。在图
21、5-9中，化油器控制阀的作用是控制化油器浮子室和平衡孔的通道在适当的时候开闭，在保证化油器正常工作的同时，防止浮子室内的汽油蒸气不进入大气。在停机时，化油器控制阀使浮子室不通平衡孔，确保浮子室中的汽油蒸气不经平衡孔和空气滤清器逸入大气，经过打开的膜片阀进入活性炭罐。现代电喷发动机汽车上的燃油蒸发控制系统（EVAP）多采用动力控制模块进行控制，主要是针对燃油箱的损失，与化油器式发动机相比，其结构较为简单。任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修图5-9 化油器式活性炭罐燃油蒸发控制系统的组成1空气滤清器；2化油器平衡孔；3化油器浮子室；4化油器控制阀；5膜片阀；6液气分离器；7带双
22、向弹簧阀的油箱盖；8燃油箱；9活性炭罐；10清除炭罐用止回阀；11发动机进气管任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修它由燃油箱、活性炭罐、控制电磁阀、动力控制模块及相应的蒸气管道和真空软管等组成，如图5-10所示。图5-10 燃油蒸发控制系统的组成任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修活性炭罐是燃油蒸发控制系统（EVAP）中最显见的部件，位于发动机室内或发动机室附近，用于存储来自燃油箱的汽油蒸气。活性炭罐的下部与大气相通，上部有接头与油箱和进气歧管相连，内部结构如图5-11所示。图5-11 活性炭罐的内部结构1上盖；2上隔板；3上滤网；4下壳体；5活性炭；6中心
23、管；7下滤网；8下隔板；9弹簧任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修活性炭罐内充满了活性炭颗粒，放在上下隔板和上下滤网之间，由弹簧保持适当的松紧度。活性炭颗粒具有极强的吸附汽油蒸气中汽油分子的作用。当燃油箱内的汽油蒸气经蒸气管道进入蒸气回收罐时，蒸气中的汽油分子被活性炭吸附。蒸气回收罐上方的另一个出口经真空软管与发动机进气歧管相通。真空软管中部有一个电磁阀，用于控制管路的通断。当发动机运转时，如果电磁阀开启，则在进气歧管真空吸力的作用下，新鲜空气将从蒸气回收罐下方进入，经过活性炭后再从蒸气回收罐的出口进入真空软管与发动机进气歧管，把吸附在活性炭上的汽油分子（重新蒸发的）送入发动
24、机燃烧，使之得到充分利用。蒸气回收罐内的活性炭则随之恢复吸附能力，不会因使用太久而失效。任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修进入进气歧管的回收燃油蒸气量必须加以控制，以防破坏正常的混合气成分。这一控制过程由微机根据发动机的水温、转速、节气门开度等运行参数，通过操纵控制电磁阀的开闭来实现。在发动机停机或怠速运转时，微机使电磁阀关闭，从油箱中逸出的燃油蒸气被蒸气回收罐中的活性炭吸收。当发动机以中、高速运转时，微机使电磁阀开启，储存在蒸气回收罐内的汽油蒸气经过真空软管后被吸入发动机。此时，因为发动机的进气量较大，所以，少量的燃油蒸气不会影响混合气的成分。任务三任务三 燃油蒸发控制系
25、统检修燃油蒸发控制系统检修 燃油蒸发控制系统的控制三三、（1）发动机起动已超过规定的时间。（2）冷却液温度已超过规定值。（3）怠速触点开关处于断开状态。（4）发动机转速高于规定值。各种汽车生产厂家都采用动力控制模块（PCM）控制炭罐电磁阀的通断来控制其开启和关闭：线圈通电时，电磁阀开启；线圈断电时，电磁阀关闭。其目的是维护发动机正常工作时的混合气成分，保证发动机正常工作，但它们在控制电磁阀开闭的时机和方法上并不一样。动力控制模块在控制电磁阀时通常会考虑以下几点：任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修当满足上述条件时，PCM使电磁阀线圈接地通电，电磁阀的阀门开启，存储在活性炭罐内
26、的燃油蒸气经进气软管被吸入发动机燃烧。此时，由于发动机的进气量较大，因而少量的燃油蒸气进入发动机不会影响混合气的浓度。如果不完全满足上述条件，PCM不会激活炭罐电磁阀，燃油蒸气被储存在活性炭罐中。先进的燃油蒸发控制系统一般都能根据发动机负荷等情况，适时控制电磁阀的通电占空比，以达到控制电磁阀开启程度的目的。任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修 燃油蒸发控制系统的检修四四、一般诊断方法一般诊断方法1.检查各连接管路是否破损、漏气、堵塞或连接松动，必要时更换连接软管；检查系统电路连接是否松动、接线端是否腐蚀、绝缘部分是否磨损，若炭罐电磁阀和相关电路有故障，系统会提示故障码；检查活
27、性炭罐壳体有无裂纹、底部进气滤芯是否脏污，必要时更换活性炭罐或滤芯，一般汽车每行驶20 000 km，应更换活性炭罐底部的进气滤芯。任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修就车检测就车检测2.（1）将发动机预热至正常工作温度，并使之怠速运转。（2）拔下蒸气回收罐上的真空软管，检查真空软管内有无真空吸力。如果此时真空软管内有真空吸力，则用万用表电压挡检查电磁阀线束连接器端子上是否有电压。若电磁阀线束连接器端子上有电压，则说明ECU有故障；若无电压，则说明电磁阀有故障。（3）踩下加速踏板，当发动机转速大于2 000 r/min时，检查上述真空软管内有无真空吸力。若电压正常，则说明电磁
28、阀有故障；若电压异常，则说明ECU或控制线路有故障。任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修真空控制阀的检查真空控制阀的检查3.如图5-12所示，从活性炭罐上拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5 kPa真空度时，从活性炭罐侧孔吹入空气，应畅通；不施加真空度时，吹入空气则不通。若不符合上述要求，则应更换该真空控制阀。图5-12 真空控制阀的检查任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修控制电磁阀的检查控制电磁阀的检查4.发动机不工作时，拆开控制电磁阀线束连接器，测量控制电磁阀两端子间的电阻值，应符合维修手册规定值。或拆开控制电磁阀进气管一侧的软管
29、，用手动真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一定真空度；控制电磁阀不通电时应能保持真空度；若给控制电磁阀接通蓄电池电压，真空度应释放。若不符合上述要求，则应更换该控制电磁阀。任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修活性炭罐的检查和滤清器的清洁活性炭罐的检查和滤清器的清洁5.如图5-13所示，使用手动真空泵，将低压空气吹入油箱接管，空气应无阻碍地从其他管子中流出；用低压空气吹入排污接管，空气应不能从其他接管中流出，若有问题，则需更换活性炭罐。图5-13 活性炭罐的检查任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修活性炭罐滤清器的清洁可按照图5-14所示方式进行。若堵塞排污接管，
30、用294 kPa的压缩空气吹入油箱接管即可。图5-14 活性炭罐滤清器的清洁任务三任务三 燃油蒸发控制系统检修燃油蒸发控制系统检修若活性炭罐滤清器因沾有油污、沙粒、灰尘并发生脏堵，应及时更换滤芯，如图5-15 所示，具体步骤如下：（1）拆下活性炭罐。（2）卸去罐底的卡环及托杆，拉出旧的滤芯。（3）更换新滤芯，装复罐底。（4）用卡箍将炭罐固定。（5）正确连接好全部软管。图5-15 更换活性炭罐滤芯1罐底；2滤芯任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修 废气再循环系统的功能一、一、当发动机气缸温度在1 2041 371 时，空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下将形成氮氧化合物（N
31、Ox）。发动机排出氮氧化合物的量主要与气缸内的最高温度有关，气缸内最高温度越高，排出的氮氧化合物越多，如图5-16所示。减少氮氧化合物生成量的办法是降低燃烧温度，这可以通过废气再循环（exhaust gas recirculation，EGR）控制系统来实现。图5-16 燃烧温度与氮氧化合物浓度的关系任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修废气再循环（EGR）控制系统的作用是把适量的排气重新引入进气系统，使其和新鲜混合气一起进入气缸参加燃烧。由于使用不能燃烧的废气来稀释空燃混合气，降低了燃烧速度；同时由于废气中的3种主要成分（CO2、H2O和N2）的热容量较高，从而实现了降低
32、气缸内的最高温度，达到减少氮氧化合物排放的目的。任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火性能，使发动机输出功率下降，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，会明显地影响发动机的性能。为保证发动机正常工作和性能不受过多影响，必须根据发动机工况的变化控制废气再循环量。通常用EGR率表示废气再循环控制系统的控制量，其定义为再循环废气的量占整个进气量的百分比。采用EGR控制系统虽然可以降低氮氧化合物的排放，但随着EGR率的增加，将导致油耗上升、碳氢化合物排放增加，以及由于废气再循环造成缺火率增加，使得燃烧不稳定、发动机性能下降。任务四任务四
33、 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修如图5-17所示，所以必须对EGR率进行控制。一般来说，根据发动机工况的不同，进入进气歧管的废气量应为6%23%。图5-17 固定点火提前角下，EGR率对发动机性能的影响任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修为改善废气再循环（EGR）控制系统对发动机性能的影响，在EGR控制系统工作时，相应地调整点火提前角，以降低对油耗和碳氢化合物的影响。点火提前角调整后，EGR率与发动机油耗和排放的关系如图5-18所示。图5-18 点火提前角调整后，EGR率与发动机油耗和排放的关系任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修 废气
34、再循环控制系统的组成与工作原理二二、EGR控制系统的功能就是控制废气再循环量。EGR控制系统多数为电控系统，根据其控制模式不同，EGR控制系统可分为两种类型：EGR开环控制系统和EGR闭环控制系统。任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修EGREGR开环控制系统开环控制系统1.EGR开环控制系统的组成如图5-19所示，其主要包括EGR阀和EGR电磁阀等。图5-19 EGR开环控制系统的组成1废气再循环控制阀；2废气再循环电磁阀；3节气门位置传感器；4起动信号；5ECU；6曲轴位置传感器；7冷却液温度传感器任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修发动机工作时，
35、ECU给EGR电磁阀通电停止废气再循环的工况有起动工况、怠速工况、暖机工况、转速低于900 r/min或高于3 200 r/min的工况。在除上述工况以外的其他工况，ECU均不给电磁阀通电，都进行废气再循环。废气再循环量取决于EGR阀的开度，而EGR阀的开度直接由真空度控制。真空管口设在靠近节气门全闭位置的上方。随发动机转速和负荷（节气门开度）增大，真空管口处的真空度增加，EGR阀的开度增大；随发动机转速和负荷减小，EGR阀的开度也减小。发动机工作进行废气再循环时，废气再循环量的多少可用废气再循环率（EGR率）来表示，即任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修在不采用ECU控
36、制的EGR控制系统中，通向EGR阀的真空管路一般由两个控制阀共同控制。一个是双金属开关阀，根据冷却液温度控制真空通道的通断；另一个是膜片式真空控制阀，根据负荷变化（进气歧管真空度和排气压力变化）控制真空通道的通断。当冷却液温度和负荷达到一定值进行废气再循环时，与采用普通电磁阀控制的EGR控制系统一样，EGR阀的开度直接由真空度控制，即废气再循环量取决于真空管口处的真空度。在EGR开环控制系统中，ECU根据各种传感器信号确定发动机工况，并按其内存的EGR率与转速、负荷的对应关系进行控制，而对其控制的结果不能进行检测。任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修EGREGR闭环控制系
37、统闭环控制系统2.采用EGR闭环控制系统检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。带EGR阀开度位置传感器的EGR闭环控制系统的组成如图5-20所示。图5-20 带EGR阀开度位置传感器的EGR闭环控制系统的组成任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修与采用占空比控制型电磁阀的EGR开环控制系统相比，只是在EGR阀上增设了一个EGR阀开度位置传感器。EGR闭环控制系统工作时，ECU可根据EGR阀开度位置传感器的反馈信号修正电磁阀的开度，使EGR率保持在最佳值。EGR阀开度位置传感器为电位计式，其工作原理与电位计式节气门位置传感器类似。EGR阀开度位置传
38、感器与ECU之间有3条连接线路，分别为电源线、搭铁线和信号线，ECU通过电源线给EGR阀开度位置传感器提供5 V的标准电压，EGR阀开度位置传感器将EGR阀开启高度变化转换为电信号经信号线输送给ECU。任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修有EGR率反馈信号的EGR闭环控制系统的组成如图5-21所示。ECU根据EGR率传感器信号对EGR电磁阀实行反馈控制，EGR率传感器安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气经节气门进入稳压箱（进气总管），参与再循环的废气经EGR电磁阀进入稳压箱，其中装有EGR率传感器，用于检测稳压箱内气体中的氧浓度（氧浓度随EGR率的增加而降低），并转换成电
39、信号输送给ECU，ECU根据此反馈信号分析、计算后修正EGR电磁阀的开度，使EGR率保持在最佳值，从而有效地减少氮氧化合物（NOx）的排放量。任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修图5-21 有EGR率反馈信号的EGR闭环控制系统的组成任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修 废气再循环控制系统的检修三三、一般检查一般检查1.在冷机起动后，立即拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管口应无真空吸力；发动机温度达到正常工作温度后，发动机怠速运转时按上述方法检查，其结果应与冷机时相同；发动机在正常工作温度下，若将转速提高到2 500 r/
40、min左右，折弯真空软管后并从EGR阀上拆下，发动机转速应有明显提高（因中断废气再循环）。若不符合上述要求，则说明EGR控制系统工作不正常，应查明故障原因，予以排除。任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修EGREGR电磁阀的检查电磁阀的检查2.在常温下测量电磁阀的电阻值，一般应为3339。如图5-22所示，EGR电磁阀不通电时，从进气管软管接头吹入空气应畅通，从通气滤网处吹入空气应不通。当给EGR电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，则应更换该电磁阀。图5-22 EGR电磁阀的检查1通气滤网；2EGR阀软管接头；3进气管软管接头任务四任务四
41、 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修EGREGR阀的检查阀的检查3.EGR阀的结构如图5-23所示，通过特殊通道与排气歧管连通，其真空软管上方的真空度由废气再循环真空电磁阀控制。ECU根据转速、空气流量、进气压力及温度信号控制真空电磁阀的占空比，从而控制废气再循环阀的开度来改变废气再循环率。图5-23 EGR阀的结构任务四任务四 废气再循环控制系统检修废气再循环控制系统检修EGR阀的检查如图5-24所示，当用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15 kPa的真空度时，EGR阀应能开启；当不施加真空度时，EGR阀应能完全关闭。若不符合上述要求，则应更换该EGR阀。图5-24 EGR阀的检
42、查任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修 二次空气喷射系统的功能一、一、二次空气喷射（air injection，AI）系统的功能是：在一定工况下，将一定量的新鲜空气引入排气歧管（见图5-25）或三元催化转化器中，促使发动机排出废气中的一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）进一步燃烧，从而降低有害物的排放量。这一过程很像向将要熄灭的火吹风。在起动工况下，二次空气喷射（AI）系统不但能降低一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）的排放量，还会加快三元催化转化器和氧传感器的升温，使发动机尽快进入空燃比闭环控制过程，从而提高发动机的性能。任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检
43、修图5-25 将新鲜空气直接引入排气歧管任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修 二次空气喷射系统的组成与工作原理二二、二次空气喷射系统如图5-26所示。上游气流流进排气歧管，下游气流进入三元催化转化器的空气室中。空气进入排气歧管和三元催化转化器的时机由发动机电控单元（ECU）进行控制。目前所用的二次空气供给方法有两种：空气泵系统和脉冲空气系统。图5-26 二次空气喷射系统任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修空气泵系统空气泵系统1.空气泵系统利用空气泵将压缩空气导入排气歧管和三元催化转化器。许多二次空气喷射系统都采用空气泵系统。如图5-27所示，空气泵系统由真空
44、控制空气旁通阀和空气分流阀组成，它们又控制从空气泵到排气歧管和三元催化转化器的空气量。空气分流阀到排气歧管和三元催化转化器之间各有一个单向阀，以防止在减速等情况时，排气歧管中的废气倒流至二次空气喷射系统中。发动机控制模块控制两个电磁线圈，分别给旁通阀和分流阀供应真空（电磁阀在图5-27中未画出）。点火开关打开，就向电磁阀加了电压，发动机控制模块通过控制电磁阀接地而使其通电。任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修图5-27 空气泵系统的结构及工作原理任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修空气泵是一种旋转叶片式容积泵（见图5-28），其工作原理是利用离心方式将干净的
45、空气泵入系统中。图5-28 空气泵的结构任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修图5-29所示为空气泵的工作过程。由图可知，由于转子带动翼板旋转，使空气泵内的压力低于进气口外的压力，因而空气被吸入空气泵。而且有翼板的推动作用，最终使空气从排气口排出。空气泵工作时，这一过程周而复始，将空气连续不断地泵入排气系统。图5-29 空气泵的工作过程任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修空气泵系统有以下几种工作方式：（1）在发动机刚起动后，发动机控制模块控制电磁阀在断电状态，电磁阀切断旁通阀和分流阀的真空。这样，从空气泵来的空气通过旁通阀旁通到大气。这种工作状态持续的时间取决
46、于发动机的温度，温度越低，持续时间越长。（2）发动机暖车时，发动机控制模块给旁通阀和分流阀通电，空气从空气泵经旁通阀流到分流阀，分流阀再将空气导入排气口。进入排气口的空气使HC排放物在排气歧管中燃烧，这种燃烧同时使氧传感器快速加热。在这种工作模式下，发动机控制模块以空燃比开环方式工作。任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修（3）发动机在正常工作温度下运行时，发动机控制模块以空燃比闭环方式工作。发动机控制模块只给旁通阀通电，而使分流阀断电，切断供到分流阀的真空。这样，从空气泵来的空气经旁通阀流至分流阀后被导入催化转化器，并与HC和CO燃烧，减少HC和CO的排放量。旁通阀和分流阀都
47、有一个卸压阀，如果系统堵塞或阻力过大，卸压阀可释放压力以防止空气泵压力过高。在发动机处于正常工作温度时，二次空气喷射系统不可向排气口泵入空气，否则排气流中的附加空气使来自氧传感器的信号变弱。发动机控制模块对这些弱信号的响应是增加燃油喷射脉冲，因而会增加燃油消耗量和CO的排放量。任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修脉冲空气系统脉冲空气系统2.同空气泵系统相比，脉冲空气系统不需动力源注入空气，而是依靠大气压力与废气真空脉冲之间的压力差使空气进入排气歧管，因此减少了成本及功率消耗，其工作原理如图5-30所示。图5-30 脉冲空气系统的工作原理任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空
48、气喷射系统检修空气来自空气滤清器，发动机控制模块（ECU）控制电磁阀的打开及关闭，电磁阀与单向阀相连。由于排气中的压力是正负交替的脉冲压力波，当发动机以较低转速运转时，排气压力为负，空气由滤清器通过电磁阀和单向阀进入排气口与排出的HC进一步燃烧，故可降低HC的排放量；当排气压力为正时，因为有单向阀，所以空气不能反向流动，但此时也没有新鲜空气进入排气口，即不能降低HC的排放量。脉冲空气系统的上、下游空气道中各有一个电磁阀和一个单向阀。因为排气口的低压脉冲持续时间随发动机转速的提高而缩短，所以，脉冲式二次空气喷射系统在发动机转速较低时，降低HC排放量的效果更好。任务五任务五 二次空气喷射系统检修二
49、次空气喷射系统检修韩国现代轿车二次空气供给系统的组成如图5-31所示。二次空气控制电磁阀由舌簧阀和膜片阀组成，来自空气滤清器的二次空气进入排气歧管的通道受膜片阀控制，膜片阀的开闭用进气歧管的真空度驱动，其真空通道由ECU通过二次空气电磁阀控制。装在二次空气控制电磁阀中的舌簧阀是一个单向阀，主要用来防止排气歧管中的废气倒流。图5-31 韩国现代轿车二次空气供给系统的组成任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修（1）电控燃油喷射系统进入闭环控制。（2）冷却液温度超过规定范围。（3）发动机转速和负荷超过规定值。有些发动机和二次空气供
50、给系统，利用空气泵将新鲜空气强制送入排气歧管。在下列情况下，ECU不给二次空气控制电磁阀通电。（4）ECU发现有故障。任务五任务五 二次空气喷射系统检修二次空气喷射系统检修 二次空气喷射系统的检修三三、工作情况检查工作情况检查1.如果二次空气喷射系统发生故障，则发动机温度升高时，它不向排气口泵入空气，碳氢化合物（HC）的排放量也会升高。在对二次空气喷射系统进行检查时，需注意以下几点：（1）诊断二次空气喷射系统，首先要检查该系统上所有真空软管和电路连接是否正常，有无老化、泄漏、连接松动等现象。（2）空气泵在皮带轮的后面有一个离心式滤清器，其作用是将空气中的灰尘过滤后送入气泵。皮带轮与滤清器用带轮
