《汽车发动机电控技术》-17排放控制系统的检修

排放控制系统的检修1.二次空气喷射系统部件认知空气泵喷射阀类型空气泵式奥迪二次空气系统由于在冷起动及预热阶段混合气浓度较高，所以在这段时间内，废气中未燃烧的碳氢化合物成分占比较高。在发动机工作过程中，由于未达到三元催化转化器的正常工作温度，以及氧传感器的混合气状态信息等方面的原因，三元催化转化器无法处理过多的碳氢化合物。如图所示，如果将空气送至排气门的后部，就可以增加废气中氧气的浓度，于是HC和CO就会再次氧化(再次燃烧)。这个燃烧过程又帮助加热了三元催化转化器，使得三元催化转化器更快地达到工作温度。二次空气喷射系统的功能二次空气喷射（AirInjection，AI）系统的功能：在一定工况下，将一定量的新鲜空气送入排气管，促使发动机排出废气中的CO和HC进一步氧化，从而降低汽车废气中有害物的排放量。起动工况下，二次空气喷射系统还可以加快三元催化转换器的升温，使发动机尽快进入空燃比闭环控制过程，从而改善发动机的工作性能。如图所示，二次空气系统主要由二次空气泵V101、两个组合阀A+B以及二次空气进气阀N112等部件组成。二次空气进气阀N112二次空气进气阀是一种电控气动阀，该阀由多点喷射(Motronic）控制单元来接通，用于控制组合阀。要想打开组合阀，必须得释放出真空储存罐内的真空压力，而关闭该阀必须得释放出大气压力。组合阀组合阀用螺栓拧在缸盖的二次空气进气道内。由于来自二次空气进气阀的真空力的作用，从二次空气泵到缸盖的二次空气道之间的空气通路就被打开了。同时，组合阀还能防止热的废气进入并损坏二次空气泵。二次空气泵V101Motronic控制单元起动二次空气泵继电器J299来给二次空气泵V101的电动机供电，将要混入废气中的新鲜空气由二次空气泵从空气滤清器箱体内抽入并由组合阀放出。奥迪A8中的二次空气泵本身就配有自己的空气滤清器，二次空气泵与发动机空气滤清器壳体集成在一起并抽入未经过滤的空气。二次空气系统在冷却液温度为0～55°℃之间时才工作。二次空气泵继电器J299和二次空气阀N112是同时起动的。如图3-44所示，当电动机抽入一定量的空气后(这个信息由空气流量计提供），该系统就被关闭了。在以怠速转速运行时，这种情况发生在约60~90s后。奥迪A6中的二次空气泵没有空气滤清器，该泵固定在纵梁上，它从空气滤清器箱体中抽入已经过滤的空气。排放控制系统的检修2.曲轴箱通风装置的故障诊断现代发动机都设计了曲轴箱通风系统。曲轴箱通风系统基本工作原理，就是在曲轴箱与进气系统之间设计一个通道，并由曲轴箱通风阀控制通道的开启和关闭。当曲轴箱内压力达到一定值时，在进气系统真空度和曲轴箱压力共同作用下，曲轴箱通风阀打开，曲轴箱内的混合气向进气系统流动。期间混合气会先通过油气分离器，混合气中的机油液化后流回曲轴箱，其余气体会通过进气系统进入气缸燃烧。曲轴箱通风包括自然通风和强制通风，现代汽油发动机常采用强制式曲轴箱通风，又称PCV系统。1）自然式通风自然通风方式，即在曲轴箱上设置通风管，管上装有空气滤网。当曲轴箱内压力增大时，漏入曲轴箱中的气体经由通风管排出。2）强制性通风强制通风方式，将曲轴箱内的混合气通过连接管导向进气管的适当位置，返回气缸重新燃烧，这样既可以减少排气污染，又提高发动机的经济性。车用汽油机都采用强制性通风，汽车用柴油机也逐渐采用强制性通风。强制性通风可分为开式和闭式两种。开式强制曲轴箱通风装置在发动机处于全负荷低转速时，产生的串气量大，但流量控制阀开度却减小，过量的窜缸混合气会通过开式通风盖散入大气，其净化率只有75%左右。闭式强制曲轴箱通风装置能完全实现控制曲轴箱的排放，实现曲轴箱完全通风，防止油泥和其他有害物质的积蓄，减少了发动机的故障和磨损。闭式强制曲轴箱通风装置是汽油发动机满足排放法规规定的必要设计故障案例1--曲轴箱通风故障导致车辆加速不良故障现象一辆2005年产上汽大众POLO轿车，搭载1.4L排量发动机和4挡自动变速器，行驶里程17.5万km。该车因为怠速抖动、EPC灯点亮而进修理厂维修。维修人员起动发动机，发现怠速工况下发动机转速在900～1100r/min变化;踩下加速踏板后，发动机转速不能及时提升。维修人员用故障诊断仪检测发动机控制单元，发现2个故障码：P1553——进气歧管压力传感器G71与海拔高度传感器F96之比不可靠;P1504——进气歧管漏气。这2个故障码均与进气歧管绝对压力有关，而且P1504故障码的设置条件就是进气歧管绝对压力大于48.0kPa。维修人员查看当前数据流，发现进气歧管绝对压力最高达到了68.5kPa，明显异常。同时，氧传感器信号电压也存在过低的现象，说明当前进入气缸的混合气过稀。这也是导致发动机怠速不稳的原因所在，但又是什么原因导致混合气过稀呢？维修人员怀疑进气系统存在泄漏的地方，正在检查过程中，听到发动机右侧出现尖锐的啸声，查找后确定是曲轴箱通风阀的位置。维修人员判定是曲轴箱通风阀的膜片损坏泄漏，空气从曲轴箱通风阀进入到进气系统，导致混合气过稀，从而出现发动机怠速不稳、加速不良的现象。为了验证，维修人员从曲轴箱通风阀上拔下与进气歧管连接的软管，并堵住软管，此时尖啸声消失，发动机工作恢复了正常。故障排除维修人员更换曲轴箱通风阀后，清除故障码试车，故障排除。再次检测数据流，数据已经恢复正常。因为漏气混合气变稀，使得发动机转速下降，运转不稳;发动机转速下降则使得进气歧管的真空度下降，绝对压力增高，系统于是报出2个与进气歧管绝对压力相关的故障码。为了使混合气变浓，系统增加喷油脉宽，发动机转速有所提升;同時，为了达到稳定的怠速，节气门电机不断调节节气门的开度，无法实现后系统点亮EPC灯。故障案例2--曲轴箱通风故障导致发动机异响故障现象一辆2016年产奥迪A8L轿车，配备4.0TFSIV8发动机和8挡手自一体变速器，行驶里程7.6万km。车主反映该车行驶中，发动机舱偶尔会有尖啸声，并且仪表板上的发动机故障灯点亮。维修人员试车，起动发动机后并没有听到车主反映的异响现象。等到发动机怠速运转一会儿后，冷却液温度接近工作温度时，可以听到发动机发出尖啸声。维修人员怀疑是传动皮带打滑的声音，但是检查后发现皮带张紧力正常，而且声音来源也不在这里。维修人员用故障诊断仪检测发动机控制单元，发现故障码“P2279——进气系统中的少量气流，静态”。进一步检查进气系统相关数据流，发现进气歧管内的绝对压力值达到38.1kPa，超过标准值34.4kPa，这说明发动机进气系统存在漏气的现象。而发动机出现的异响也可能与此有关。维修人员在发动机异响时仔细辨别，发现异响大致来源于发动机的V形夹角之间。此处布置了涡轮增压器及增压冷却模块，在其下方则是曲轴箱通风模块。根据维修经验判断，很有可能是曲轴箱通风阀模块内存在漏气造成了异响。奥迪A8L曲轴箱通风模块包括机油粗分离器、机油细分离器（带振动阀的冲击器）、调压阀和窜气阀等。来自曲轴箱中的窜气首先会通过发动机两侧气缸盖内的管路进入机油粗分离器，通过改变气流的方向分离出较大的油滴。分离出的机油会通过油道回到油底壳，而窜气则继续流向机油细分离器，在冲击器的作用下进一步分离。同样，分离出的机油流回到油底壳，而剩余的窜气则根据工况的不同而流向不同在怠速和低负荷工况时，通往中冷器的窜气阀在进气道负压的作用下被打开，窜气会进入中冷器进而与进气道的空气混合进入气缸。而在全负荷工况时，在涡轮增压器的作用下，通往中冷器的窜气阀关闭，曲轴箱通风模块内的全负荷窜气阀打开，窜气会通过另外一个管路进入到涡轮增压器前的进气管，与空气混合，最终经过增压器增压后进入气缸。另外，在怠速和部分负荷工况下，当曲轴箱内的窜气减少、压力过低时，曲轴箱模块中的调压阀会打开，新鲜空气会通过缸盖上的空气孔进入曲轴箱通风模块，再通过全负荷窜气阀的管路和调压阀膜片进入到曲轴箱，以维持曲轴箱内的压力平衡。当发动机急加速或者全负荷工况时，增压器工作，调压阀的膜片会在压差作用下关闭通过上述曲轴箱通风系统的工作原理分析，维修人员判断，由于废气涡轮增压器、中冷器以及曲轴箱通风模块都集中在发动机缸体的V形夹角内，这一区域的工作温度非常高。所以有可能是曲轴箱通风模块中的调压阀膜片在长期高温作用下老化，导致密封不严而漏气，形成了发动机的异响。拆下了曲轴箱通风模块检查，发现调压阀的膜片已经老化破损。故障排除更换新的曲轴箱通风模块后试车，尖啸声消失，故障排除。故障案例3--曲轴箱通风故障导致机油消耗大故障现象一辆2011年上汽大众途观运动型多功能车，搭载2.0TSI发动机和6挡手自一体变速器，行驶里程15.4万km。车主说该车最近一段时间机油消耗过大，用不了多长时间就需要添加一次，而且车底有漏油的痕迹。机油消耗大一般有2种原因：一种是机油泄漏;另外一种是烧机油。维修人员起动发动机，目测观察尾气，发现并无明显烧机油的迹象。而且根据车主的反馈，该车很可能是因泄漏而造成机油消耗大。经过检查发现，发动机飞轮与自动变速器接合处的壳体有明显的漏油痕迹。根据位置判断，是曲轴的后油封处漏油。维修人员拆下自动变速器后，发现曲轴后油封处的确有严重的渗油现象。更换曲轴后油封后装复自动变速器试车，一开始没有渗油的迹象。为了确定不再漏油，维修人员不断提升车速，而且行驶一段时间后就停车检查一下。当车速超过100km/h后，发现曲轴后油封处又开始出现漏油。确认之前更换曲轴后油封的作业是规范的，而且更换的油封也是没有问题的，那么肯定是有其他原因造成了曲轴后油封的再次漏油。考虑到如此短的时间内出现漏油，根据维修经验，维修人员判断是曲轴箱内的气压过高所造成的。為了验证判断，维修人员停车怠速运行，拔出机油尺，同时把机油盖打开，能够明显感到有窜气冲出。原因很明显，肯定是因为曲轴箱通风不良，造成高速时曲轴箱内的压力过高，将机油从曲轴箱油封处压出。维修人员拆下曲轴箱通风阀，发现里面有大量的油泥堵塞了通风通道。故障排除维修人员更换曲轴箱通风阀，又再次更换了曲轴后油封，并对润滑系统进行了免拆清洗，更换了机油和滤清器后试车，漏油现象不再出现，故障排除。曲轴箱通风的目的是避免机油变质;降低曲轴箱的内部气压，防止曲轴箱油封、衬垫处渗漏;同时也防止各种油蒸气排入到大气中造成污染。本案例因为车辆保养不当，机油中的杂质随着曲轴箱窜气在曲轴箱通风阀内堆积。车辆高速运行时，曲轴箱窜气因为通风阀的堵塞无法及时排到进气系统，曲轴箱内气压不断增高而导致油封渗油。排放控制系统的检修3.燃油蒸发排放控制系统的泄漏检测碳罐电磁阀的常见故障诊断燃油蒸发排放控制系统的泄漏检测

一、燃油蒸发物的来源由于较高的环境温度、燃油箱中的燃油泵功率损失而产生的热、没有用完的压缩汽油的回流、外部热辐射；行驶时的环境压力下降等因素，产生了HC排放物，它主要是来自燃油箱的燃油蒸气。二、燃油蒸发物的控制1.真空源燃油蒸发控制系统有专门的环保法规对燃油蒸发物排放进行限制。该法规要求安装燃油蒸发物排放控制系统(图1)，该系统配备有安装在燃油箱通风管末端的活性炭滤清器(活性炭罐)。滤清器主要是吸附燃油蒸汽，同时还提供了释放燃油箱压力的功能。发动机运行时进气管中会产生真空，空气流吸收了储存在活性炭中的燃油蒸汽，并把它们带到发动机中燃烧。带泄漏诊断功能的燃油蒸发物排放控制系统PORSCHE(美规)泄漏诊断模块的设计及结构原理燃油箱泄漏诊断模块需要用来监控燃油箱通风系统是否发生轻微泄漏(超过0.5mm)和重大泄漏(超过1mm)。它由一台电动叶片泵和一个带有一体式基准开口)的转换阀组成。监控燃油箱系统是否泄漏的方法是，比较当前泵电机电流与燃油箱系统按标准化基准开口运行时泵电机电流的测量值。如果不执行泄漏诊断，转换阀就会保持在位置(a)；如果泵未启用，燃油蒸汽就会通过活性碳过滤器、开启的转换阀和清洁空气过滤器输送到外部。为了在车辆行驶过程中对活性碳过滤器进行再生，燃油箱通风阀(TEV)应在脉冲模式下运行。新鲜空气流经清洁空气过滤器→开启的转换阀(2设定在a位置)→活性碳过滤器和燃油箱通风阀进入进气管。活性碳过滤器可通过一个大流量横截面进行再生。这样只会使压力轻微下降,这对于实现提高活性碳过滤器再生率非常有利。清洁空气过滤器有助于防止泵、基准开口和转换阀受到污染。此外，再生空气不从泵流过，这对其使用寿命积极的影响。当诊断条件满足时，燃油箱泄漏诊断会在关闭发动机后进行。要测量泵电机的基准电流，应在转换阀(2设定在a位置)和燃油箱通风阀关闭的情况下短时间开启测量泵。当过滤后的新鲜空气通过0.5mm的基准开口送入时，泵基准电流也随之被测量。Porsche911、Carrera(997)和Boxster(987)上的燃油箱通风系统(配备ORVR的美国款车辆)配备了一个四腔活性碳过滤器和一个诊断模块，该诊断模块主要负责检查通过过滤器进行通风的燃油箱是否存在泄漏(DM-TL)。当车辆在燃油箱通风系统启用的情况下行驶时，蒸汽将由四腔活性碳过滤器经脉冲式燃油箱通风阀输送到进气歧管。故障案例一辆2006款美规CayenneS行驶65300Km，司机报修，启动车辆发动机故障灯亮。启动车辆，组合仪表中