项目汽油机排气辅助控制系统认知与检修广东交通汽车技术

项目4.2汽油机排气辅助控制系统认知与检修广东交通职业技术学院汽车技术系1、了解发动机排放污染物的形成与影响因素；2、掌握三元催化转换系统（TWC）的原理及检修；3、掌握曲轴箱强制通风系统（PCV）的原理及检修；4、掌握燃油蒸发控制系统（EVAP）的原理及检修；5、了解废气再循环系统（EGR）系统的结构与原理；6、能够识别汽油机排气辅助控制系统的故障现象并分析故障原因；7、具有排除汽油机排气辅助控制系统故障的能力。学习目标理论知识3.废气再循环系统（EGR）结构与原理2.三元催化转换系统（TWC）原理与检修6.曲轴箱强制通风系统（PCV）原理及检修5.燃油蒸发控制系统（EVAP）原理及检修1.发动机排放污染物的形成与影响因素4.二次空气喷射

汽车的排放污染物有很多,但最主要的有害成分有三种:CO(一氧化碳)、HC(碳氢化合物)和NOx(氮氧化合物),如图4-1所示。1.发动机排放污染物的形成与影响因素◣图4-1汽车排放的污染物2.碳氢化合物(HC)的形成

HC是燃料没有燃烧或不完全燃烧的产物,还有一部分是来自曲轴箱窜气和燃油箱燃料的蒸发。曲轴箱窜出的气体大部分是未燃烧的气体。燃油箱内的汽油在温度越高时,蒸发量越大。3.氮氧化合物(NOx)的形成NOx是由空气中的氮和氧在燃烧室高温高压作用下发生化学反应生成的,它的生成量取决于燃烧的最高温度和高温持续时间等。柴油发动机压缩比高,燃烧后产生的温度高,因而NOx是主要有害排放物。1.一氧化碳(CO)的形成CO是可燃混合气在燃烧过程中,因氧气不足而生成的产物。其生成量主要取决于空燃比,当使用小于14.7的浓混合气时,因氧气相对不足,生成的CO较多。1.发动机排放污染物的形成与影响因素2.三元催化转换器2.1作用三元催化转换器是汽车排气系统中最重要的机外净化装置,它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。2.2结构三元催化转换器安装在排气消声器前面,由三元催化转换芯子和外壳等成。芯子是催化剂的载体,它是由陶瓷做成的蜂窝状的格栅,并在格栅上涂有贵金属材料铂(或钯)和铑,如图4-3所示.2.三元催化转换器◣图4-2三元催化转换器的结构2.3工作原理

当发动机燃烧后的废气通过蜂窝状的格栅时,金属铂具有很强的氧化性,能够使HC和CO继续和排气管中的O2产生氧化反应,生成CO2和H2O;金属钯和铑具有很强的还原性,能够将NOx还原成O2和N2,但只有当空燃比精确控制在理论空燃比14.7附近时,其转化效率才能最佳。因此,在三元催化转换器的前端安装有前氧传感器,它通过反馈控制能将空燃比控制在理论空燃比附近;同时,在三元催化转换器的后端安装有后氧传感器,用于检测三元催化转换器的转化效率。2.三元催化转换器3.废气再循环(EGR)1.作用

废气再循环就是在ECU的控制下,根据发动机的不同工况,将一部

分废气引入进气管与新鲜可燃混合气混合后再进入气缸,由于该部分废气不能参与燃烧,从而能够降低燃烧速度和最高燃烧温度,以减少NOx生成量。3.2结构与工作原理

EGR系统的结构如图4-3所示,它通过一个特殊的通道将排气歧管与进气歧管连通,在该通道上装有EGR阀。当EGR阀膜片上方真空室的真空度增大时,阀门开度增大,循环的废气量增多;反之,真空度小,循环的废气量小。ECU通过控制EGR阀上方真空度的大小,就能控制废气循环量。3.废气再循环(EGR)◣图4-3废气再循环

实验表明当废气量达到15%时,NOx的排放量即可减少60%。但废气量增加过多时,会使发动机动力性能下降,HC含量会上升。因此,必须对进入进气管内的废气量实行适时控制,既能降低NOx含量,又可保证发动机的动力性。废气再循环电子控制系统就是选择NOx排放量多的发动机运行工况(中、高负荷工况),进行适当废气量的(范围可达15%~20%)控制。二、安装位置：

可变气门正时技术的应用，在中、高负荷时，使排气门早关闭、进气门早点打开，使部分废气滞留在燃烧室，降低燃烧温度，减少氮氧化合物的产生。（看视频）18发动机控制系统位置曲轴位置传感器爆震控制传感器喷油器节气门位置传感器发动机冷却液温度传感器EGR阀*凸轮轴位置传感器-Q-V-C-_-W*：带EGR系统的-W和-Q车型19进气和排气系统进气歧管EGR输送室与进气歧管集成于一体，可将废气均匀地分配至各气缸。废气EGR输送室*带EGR不带EGREGR阀法兰-Q-V-C-_-W*：带EGR系统的-W和-Q车型20发动机控制系统EGR（废气再循环）控制系统燃油经济性。真空传感器曲轴位置传感器发动机冷却液温度传感器质量空气流量计混合动力车辆

控制ECU节气门位置传感器信号节气门控制EGR冷却器EGR阀废气EGR阀控制V总线ECM发动机-Q-W进气温度传感器加速

踏板位置21发动机控制系统EGR控制系统EGR阀采用了步进电动机型EGR阀，可精确控制废气流量。-Q-W：发动机冷却液：废气EGR阀自EGR冷却器至进气歧管22EGR冷却器发动机控制系统EGR控制系统EGR冷却器EGR冷却器可降低燃烧温度，并提高废气量。A-A横截面A发动机冷却液流入发动机冷却液流出自排气歧管至EGR阀A-Q-W：发动机冷却液：废气发动机冷却液废气燃油蒸发排放控制(EVAP)作用

EVAP收集汽油箱蒸发的汽油蒸气,并将汽油蒸气在合适的时机导入气缸参加燃烧,从而防止汽油蒸气直接排到大气而造成污染。同时,根据发动机工况,控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸气量。结构

目前,常见的比较简单的燃油蒸发排放控制系统如图4-5所示,它主要由燃油箱、活性炭罐(内装活性炭)、炭罐电磁阀和ECU等组成。

活性炭罐是燃油蒸发系统中储存蒸气的部件,它的下部与大气相通;上部用接头与油箱和进气歧管相连,用于收集和清除燃油蒸气;

中间是活性炭颗粒,它具有极强的吸附燃油分子的作用。燃油蒸发排放控制(EVAP)此装置是为了防止油箱内的汽油蒸汽向大气排放产生污染而设置的。油箱中的汽油蒸汽通过单向阀进入炭罐上部，空气从炭罐下部进入清洗活性炭在炭罐右上方，有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀。ECU控制炭罐电磁控制阀的开度，调节排放控制阀上方的真空度，从而控制排放控制阀的开度。当排放控制阀打开时，汽油蒸汽通过排放控制阀吸入进气歧管。图4-1典型的汽油蒸发回收控制系统图图4-2卡罗拉轿车燃油蒸气排放控制电磁阀控制电路碳罐出问题常引发哪些故障1、加油太满无法启动很多朋友会遇到油箱加太满导致引擎启动困难的问题，这很可能就是碳罐所在的汽油蒸发控制系统出现了问题。碳罐电磁阀常开，导致油箱内的汽油蒸汽全部进入进气歧管，从而使得电脑检测到混合器过浓无法启动。电磁阀常关能导致碳罐内汽油蒸汽饱和，多余的汽油蒸汽直接散入大气，车内汽油味浓烈等问题2、碳罐故障引发自燃由于国内燃油品质不高，燃油蒸气杂质较多，炭罐的活性炭粒孔在长期使用后容易堵塞，堵塞的燃油孔让汽油蒸气无处排出，导致油箱内废气压力过大，造成油箱内铆接口或油路其它接口出现裂痕，引起漏油，碰到火花时容易引起自燃事故。所以，一般情况下，每两年要对炭罐进行一次检查，排除碳罐进油和堵塞等隐患。而长期加注劣质燃油的用户更应该缩短检查周期。

知识拓展5.曲轴箱强制通风装置(PCV)5.1作用

在发动机工作时,总有一部分可燃混合气和废气经活塞环窜到曲

轴箱内,它会使润滑油变稀,润滑性能变差,如漏到大气中,会造成污

染。曲轴箱强制通风装置通过管道将曲轴箱内的窜缸气体引入进

气管进入气缸燃烧,起到降低有害污染物(HC)的作用。5.2结构与工作原理曲轴箱通风装置结构如图4-6所示,主要由通风管、PCV软管和PCV阀组成。核心部件是PCV阀,它由一个柱塞式阀门和弹簧构成,一般装在气缸盖的上部。进气歧管的真空度决定了PCV阀开启和关闭的程度。当节气门开度小时,进气歧管的真空度较大,PCV阀门在真空的吸力下压缩弹