项目六发动机排放控制系统的维修

《汽车发动机电控系统维修》主编：孟庆双项目六发动机排放控制系统的维修【项目描述】

随着国民经济的持续快速发展和汽车保有量的不断增加,环境污染问题日益突出。汽车作为城市大气的首要污染源，已成为国家重点治理的对象。现代汽车采取了多种排放控制措施来减少汽车的排气污染，如燃油蒸发控制(EVAP)系统、三效催化转化(TWC)系统、废气再循环控制(EGR)系统和二次空气喷射(SAI)系统等。本项目主要介绍这四个系统的基本工作过程、系统检测和维护等内容。

【知识要点】

1.识记常见发动机各排放控制系统的组成。

2.理解各排放控制系统的基本工作过程。

【技能要点】

能够进行各排放系统的检测和维护。

【知识准备】

项目六发动机排放控制系统的维修1、功用：省油环保

燃油蒸发控制系统的作用是阻止燃油箱内的汽油蒸气泄漏到大气中污染环境；同时收集汽油蒸汽并适时送入进气管内与空气混合后进入发动机燃烧，提高燃油的经济性。一燃油蒸发控制系统EVAP

燃油蒸气的主要成分是碳氢化合物（HC），当环境温度升高时，燃油蒸气极易受热膨胀从油箱中溢出，如果直接排入大气，将会造成空气污染。燃油蒸发控制系统可以将这些燃油蒸气收集起来，并将其引入到发动机进气系统参与燃烧。燃油蒸发控制系统在车辆上的布置如图6⁃1所示。图6-1燃油蒸发控制(EVAP)系统的布置一、燃油蒸发控制系统

燃油蒸发控制系统的组成2、工作原理：

发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制炭罐电磁阀的开闭来控制真空控制阀上部的真空度，从而控制真空控制阀的开度。当真空控制阀打开时，燃油蒸汽通过真空控制阀被吸入进气歧管。发动机怠速或温度较低时，ECU使电磁阀断电，关闭吸气通道，活性炭罐内的燃油蒸汽不能被吸入进气歧管。图6-2广州本田雅阁乘用车燃油蒸发控制系统的组成1.燃油蒸发控制(EVAP)系统的组成

以广州本田雅阁乘用车为例，其燃油蒸发控制系统主要由活性炭罐、炭罐控制电磁阀、膜片阀、燃油箱关断阀、双通阀及相应的燃油蒸气管和真空管组成，如图6-2所示。

2.燃油蒸发控制系统的工作过程一、燃油蒸发控制系统图6-3活性炭罐的顶部3.主要部件的结构与工作原理

(1)活性炭罐活性炭罐用来吸收和储存燃油箱排出的燃油蒸气。膜片阀上部的真空管通过控制电磁阀与进气歧管相连接；膜片阀底部有进气孔，保持与外界大气相通，如图6-3所示。一、燃油蒸发控制系统活性炭罐活性炭罐的功能是吸收、储存燃油蒸气。炭罐本身是一个抗油性的尼龙或塑料容器，里面装满了活性炭颗粒，活性炭具有吸附燃油蒸气的能力，并在真空吸力作用下可以释放燃油蒸气。(1)炭罐有三根管:①从燃油箱来的蒸气管②带有空滤器的新鲜空气管（可能看不到此管，空滤器直接制造在炭罐上）。③至进气道的蒸气放泄管（某些系统蒸气放泄由真空控制，还有一根真空管）。（2）炭罐的位置：有的位于车前叶子板内侧；有的位于车后油箱附近。（3）炭罐的形状：有圆柱形、长方形。2、燃油箱盖燃油箱盖起到密封EVAP系统的作用，同时调节燃油箱的压力和真空。当燃油箱内压力升55.16KPa时,压力释放阀打开,燃油箱压力释放。如燃油箱内真空度大于338Pa时，真空释放阀将真空泄放。3、蒸气分离阀在燃油箱的顶部设有蒸气分离阀。其作用是收集燃油液滴并将燃油液滴送回燃油箱。它只允许汽油蒸气进入炭罐，不允许液态汽油进入炭罐，否则当发动机运行时，一旦EVAP系统工作，液态燃油就会进入进气歧管，造成混合气浓，发动机工作不平稳等。蒸气分离阀主要有两种类型,即泡沫式和浮子式蒸气分离阀。（1）泡沫式蒸气分离阀泡沫式蒸气分离阀是使蒸气通过具有蜂窝孔的泡沫材料，液态的汽油不能通过泡沫材料，蒸气将通过蜂窝孔的过滤材料进入炭罐。

(2)浮子式蒸气分离阀蒸气进入蒸气分离阀下面的两个入口，它们能够容易地通过中心孔并到达炭罐。蒸气不能影响中心浮子的位置，但当燃油从油箱进入的时候，浮子升起使顶端的针阀关闭，防止燃油进入炭罐。

4、放泄控制电磁阀此电磁阀一端通过管路与进气道相接，另一端通过管路与炭罐相接（有的电磁阀直接制造在炭罐上，只有一根管通向进气道），汽车的电源电压供给电磁阀，发动机电脑用脉冲宽度调制控制其搭铁回路，即控制两根管路相通的大小，也就是控制了燃油蒸气的放泄量。(2)控制电磁阀(ACF)它是一个常闭真空电磁阀，如图6-4所示。其作用是根据ECU的指令打开一定开度，从而控制发动机进气歧管到控制膜片阀的真空大小，达到控制膜片阀开度，调节燃油蒸气导入量的目的。图6-4控制电磁阀一、燃油蒸发控制系统(3)膜片阀膜片阀位于活性炭罐顶部，是一个常闭真空阀，如图6-3所示。其作用是按照控制电磁阀(ACF)提供的真空信号，控制从活性炭罐吸入到进气歧管中的燃油蒸气量。一、燃油蒸发控制系统(4)双通阀双通阀位于油箱与活性炭罐之间，如图6-1和图6-2所示。它的作用是控制油箱进入活性炭罐的燃油蒸气量。油箱内的燃油蒸气压力达到一定值后，该阀开启，蒸气被吸入到活性炭罐内部。为了避免油箱内产生真空，蒸气经双通阀进入炭罐时应有一定的阻力，而从炭罐进入油箱方向时应顺畅。(5)燃油箱关断阀燃油箱关断阀位于油箱内的顶部，如图6-1和图6-2所示。它是一个重力式单向阀，其作用是防止汽车倾翻时油箱内的燃油从蒸气回收管中漏出。二、三效催化转化系统汽车尾气排放物有：CO—无色、无味的有毒气体。

CO气体的产生是因为输送至燃烧室的氧气不足，以致燃油不能充分燃烧造成的（即混合气太浓）。由混合气过浓产生。发动机缸内温度：1800°CNOX

—

在高温（1800℃）和高浓度氧气的条件下，燃烧过程形成多种氮氧化物，主要是NO，还有N02、N203、N2O5等。混合气在高温、富氧下燃烧时产生的。HC—不完全燃烧的汽油或未燃烧的汽油从燃烧室排出，以未净化HC气体形式进入大气。产生原因是混合气燃烧不完全、点火不良或泄漏。行车工况与废气的产生

（1）暖机工况（产生CO、HC）（2）怠速运行工况（产生CO、HC）（3）匀速行驶①中、低速度（产生NOX）②高速（产生CO、HC和NOX

）（4）加速（产生CO、HC和NOX

）（5）减速（产生CO、HC

）（6）大负荷（产生CO、HC和NOX

）

排放控制系统分类

汽油电控喷射、点火提前角电控、怠速控制等在重点保证发动机动力、经济性的同时，也力图兼顾排放性。为了更好的改善排放性，现代发动机一般还有专门的排放控制系统。1.机内净化改善燃烧条件，控制空燃比，如进气歧管真空控制、废气再循环控制等。2.机外净化（后处理）对排出的废气进行净化，如三元催化、二次空气喷射等。3.污染源封闭循化净化对燃油箱、曲轴箱进行封闭化处理。如活性炭罐控制、曲轴箱强制通风。

为了适应排放法规的要求，目前汽车上都装有三效催化转化(TWC)系统。三效催化转化系统是附设在排气系统上的排放控制装置。

1.三效催化转化(TWC)系统的组成

三效催化转化器是安装在排气系统中最重要的机外净化装置，其作用是将发动机排出的CO、HC和NOx三种主要有害气体在催化剂的催化作用下，通过氧化还原反应转变为无害的CO2、H2O和N2气体，故称为三效催化转化器，其外观如图6-5所示。三效催化转化器主要由金属外壳和滤芯组成。滤芯以蜂窝状陶瓷作为载体，在陶瓷载体上浸渍(或涂覆)铂、铑等贵金属作为催化剂，滤芯的外表面通常用钢丝包裹，如图6-6所示。它只适用于以无铅汽油作为燃料的汽车。

二、三效催化转化系统图6-6三效催化转化器的结构二、三效催化转化系统图6-5三效催化转化器的外观图6-7奥迪A6乘用车的三效催化转化系统2.三效催化转化(TWC)系统的基本工作过程

三效催化转化器的废气净化是在高温和催化剂作用下，通过氧化还原反应实现的。现以奥迪A6乘用车的TWC系统为例对其进行介绍，如图6-7所示。二、三效催化转化系统图6-8真空电磁阀控制式废气再循环系统

废气再循环控制系统的作用是在中等负荷工况下，将发动机排气的一部分引入进气系统，以降低发动机的最高燃烧温度和混合气中氧的含量，从而降低NOx的排放。三、废气再循环控制系统1.废气再循环控制系统的分类与组成(1)间接控制式废气再循环系统1)真空电磁阀控制式废气再循环系统。真空电磁阀控制式废气再循环系统主要由EGR阀、真空电磁阀、EGR阀高度传感器、连接管道及软管等组成，如图6-8所示。图6-9奥迪A6乘用车空气电磁阀控制式废气再循环系统2)空气电磁阀控制式废气再循环系统。空气电磁阀控制式废气再循环系统由EGR阀、空气电磁阀、EGR温度传感器和连接管道及软管等组成，通过对空气电磁阀的占空比控制，释放作用在EGR阀膜片上方的真空，达到控制EGR阀的目的，如图6-9所示。三、废气再循环控制系统图6-10本田乘用车单电磁阀控制式废气再循环系统(2)直接控制式废气再循环系统

1)单电磁阀控制式废气再循环系统。单电磁阀控制式废气再循环系统由EGR阀、EGR阀高度传感器和连接管道等组成，如图6-10所示。ECU能根据发动机的运行参数计算出最优的EGR开启程度，因为EGR阀的开启程度完全是线性变化的，因此又称其为线性控制式废气再循环系统，在电控发动机中广泛采用。三、废气再循环控制系统图6-11组合电磁阀控制式废气再循环系统2)组合电磁阀控制式废气再循环系统。组合电磁阀控制式废气再循环系统的主要元件是组合控制式EGR阀，它通过3个孔径递增的计量孔，以7种不同流量的组合控制从排气管流回进气歧管的废气量，如图6-11所示。三、废气再循环控制系统图6-12本田乘用车废气再循环系统2.废气再循环控制系统的基本工作过程

本田乘用车废气再循环系统如图6-12所示，属于单电磁阀控制式废气再循环系统。

EGR阀装在进气歧管侧，通过管道与排气管连通。ECU根据发动机转速、空气流量、进气压力和温度等信号控制EGR阀的开度来改变参与再循环的废气量。三、废气再循环控制系统图6-13EGR真空电磁阀3.主要部件的结构与工作原理

(1)EGR控制电磁阀

1)EGR真空电磁阀。EGR真空电磁阀是一个由电磁线圈控制的常闭真空开关阀，如图6-13所示。其作用是通过直接控制EGR阀膜片上方的真空度来控制EGR阀的开度。EGR真空电磁阀由ECU控制，电磁线圈通电时，阀门开启，于是进、出气口之间的通道接通。三、废气再循环控制系统图6-14EGR空气电磁阀2)EGR空气电磁阀。EGR空气电磁阀是一个由电磁线圈控制的常开真空开关阀，如图6-14所示。其作用是通过释放作用在EGR阀膜片上方的真空度来控制EGR阀的开度。空气电磁阀通电时关闭，断电时开启。三、废气再循环控制系统图6-15真空控制式EGR阀(2)EGR阀

1)真空控制式EGR阀。本田乘用车EGR阀位于进气歧管右侧，靠近节气门体，其结构如图6-15所示。EGR阀膜片的一侧通过轴杆与阀门相连，另一侧与弹簧相连。当真空电磁阀接收到控制信号时，其阀门开启，EGR阀膜片上方形成真空，吸动EGR阀膜片上移，使阀门打开，将废气引入气缸。三、废气再循环控制系统图6-16单电磁阀控制式EGR阀2)单电磁阀控制式EGR阀。单电磁阀控制式EGR阀又称线性控制式EGR阀，安装在节气门体附近，主要由阀门和阀座等组成，如图6-16所示。三、废气再循环控制系统图6-17别克世纪乘用车组合控制式EGR阀的结构3)组合控制式EGR阀。组合控制式EGR阀通过3个孔径递增的计量孔控制从排气管流回进气歧管的废气量，以产生7种不同流量的组合，如图6-17所示。每个计量孔都由1个电磁阀和针阀组成。当电磁阀通电时，电枢便被磁铁吸向上方，使计量孔开启。旋转式针阀的特性保证了当EGR阀关闭时，具有良好的密封性。三、废气再循环控制系统(3)EGR阀高度传感器EGR阀高度传感器安装在EGR阀的顶部，如图6-15所示。它能准确地检测EGR阀门开启和关闭的程度，并把这个位置信号传送给发动机ECU。ECU根据这一参数，再综合其他数据计算出最佳废气循环量，然后通过EGR电磁阀控制EGR阀达到最佳废气循环量开度，使发动机排气中的NOx量减少，动力性能下降不多。三、废气再循环控制系统(4)EGR阀温度传感器EGR阀温度传感器位于EGR阀的出口侧，如图6-15和图6-18所示，为正温度系数热敏电阻式。其作用是监测流出EGR阀的气体的温度，间接确定废气再循环量，以验证EGR阀的工作是否正常。图6-18EGR阀温度传感器三、废气再循环控制系统(3)EGR阀高度传感器EGR阀高度传感器安装在EGR阀的顶部，如图6-15所示。它能准确地检测EGR阀门开启和关闭的程度，并把这个位置信号传送给发动机ECU。ECU根据这一参数，再综合其他数据计算出最佳废气循环量，然后通过EGR电磁阀控制EGR阀达到最佳废气循环量开度，使发动机排气中的NOx量减少，动力性能下降不多。

二次空气喷射(SAI)系统也被称为补燃系统或后燃系统，其目的是为了降低发动机起动时HC和CO的排放。其原理是利用空气泵将新鲜空气喷入排气管或催化转化器中，使废气中未燃烧的HC和CO再次燃烧，生成CO2和H2O，从而减少HC和CO的排放量，同时因为HC和CO的再次燃烧，缩短了三效催化转化器的预热时间。

四、二次空气喷射系统1.二次空气喷射系统的组成

二次空气喷射系统主要由电磁真空阀、空气泵、组合阀和连接管道等组成，如图6⁃19所示。四、二次空气喷射系统图6-19二次空气喷射系统的组成图6-20二次空气喷射系统的基本工作过程2.二次空气喷射系统的基本工作过程

二次空气喷射系统的基本