项目五排放控制系统认识与检修

项目五：排放控制系统认识与检修一、项目要求1、掌握曲轴箱强制通风系统、汽油蒸汽排放系统、废气再循环系统、三元催化转换器和空燃比反馈控制系统、二次空气供给系统的机构组成和工作原理。2、能正确快速识别汽油发动机排放控制各系统的基本组成部件；能正确对汽油发动机排放控制各系统进行检修，并能对常见故障进行排除。二、相关知识汽车排放污染来源：发动机排出的废气（约占65％以上）曲轴箱窜气（约占20％）燃料供给系统中蒸发的燃油蒸汽（约占10％～20％）汽油机的主要污染物：一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化合物NOX（一）曲轴箱强制通风PCV系统1、功用：解决窜缸混合气对机油及曲轴箱的损环问题。在曲轴箱和进气歧管间安装一根管子和一个强制通风阀（PCV阀）。利用歧管真空度将窜气吸入进气管燃烧，通过PCV阀改变进入气缸重新燃烧的窜缸混合气量。曲轴箱排气通风控制系统视频（二）汽油蒸汽排放控制系统功用：收集汽油箱内蒸发的汽油蒸汽，并将汽油蒸汽导入气缸参加燃烧，防止汽油蒸汽直接排入大气而造成污染。同时，还必须根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸汽量。为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运转时，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的HC和节约燃料机械式EVAP控制系统机构组成电控EVAP控制系统机构组成控制方式：1、ECU→电磁阀→真空→真空控制阀→进气歧管吸入燃油蒸汽工作原理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。在部分电控EVAP控制系统中，活性碳罐上不设真空控制阀，而将受ECU控制的电磁阀直接装在活性碳罐与进气管之间的吸气管中。例如：韩国现代轿车EVAP系统，大众控制方式：ECU→清污电磁阀→进气歧管吸入燃油蒸汽燃油蒸气控制系统视频炭罐视频检修（1）一般维护经常检查管路是否漏气，滤芯是否堵塞（2）检查活性炭罐按图示方法吹入压缩空气（294kPa）后，压缩空气应能从图中箭头所示方向流出。（3）检查真空控制阀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5kPa的真空度时，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。（4）检查电磁阀发动机不工作时，拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动真空泵由软管接头给电磁阀施加一定真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度；若给电磁阀接通蓄电池电压，真空度应释放。拆开电磁阀线束连接器，测量电磁阀两端子间电阻应为36-44Ω。（三）废气再循环EGR系统•NOX是空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下形成的，发动机排出的NOX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NOX量越多。•1、功用：•将适量的废气重新引入气缸内参加燃烧，从而降低气缸内的最高温度，以减少NOX的排放量。•由于废气再循环也会使发动机的功率降低，使发动机在怠速、低速等工况下运转不稳定，因此需由ECU根据发动机工况控制废气再循环系统的工作。由负荷控制的EGR系统由水温和负荷控制的EGR系统不采用ECU控制的开环EGR系统2、开环控制EGR系统ECU控制的开环控制EGR系统组成：EGR阀、EGR电磁阀等ECU根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动等信号来控制EGR电磁阀的通电或断电。•工作原理：•发动机工作时，ECU根据冷却液温度、节气门开度、转速、起动等信号控制EGR电磁阀的搭铁电路来控制EGR电磁阀的开度，从而控制进入EGR阀的真空度，即控制EGR阀的开度，改变参与再循环的废气量。控制方式：ECU→EGR电磁阀→真空→EGR阀→部分废气进入进气歧管ECU控制的开环控制EGR系统工作过程不进行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900r/min或高于3200r/min。EGR率指废气再循环量在进入气缸内的气体中所占的比率，即：●EGR率=[EGR量/（进气量+EGR量）]×100%•有些发动机中，EGR电磁阀采用占空比控制电磁阀的开度，调节作用在EGR阀上的真空度，控制EGR阀的开度，以实现对废气再循环量的控制。•在开环控制EGR系统中，ECU根据各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，而对其控制结果不进行检测。3、闭环控制EGR系统•在闭环控制的EGR系统中，检测实际的EGR阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。•（1）用EGR阀开度作为反馈信号的闭环控制EGR系统：•EGR阀开度传感器：•向ECU反馈电磁阀开度的信号。ECU根据此信号修正电磁阀开度，使EGR率保持在最佳值。•其结构为电计式。用EGR阀开度反馈控制的EGR系统•（2）用EGR率作为反馈信号的闭环控制EGR系统：•EGR率传感器：•安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气进入稳压箱，参与再循环的废气经EGR电磁阀也进入稳压箱。传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度并转换成电信号输送给ECU，ECU根据此信号修正电磁阀开度，使EGR率保持在最佳值。用EGR率反馈控制的EGR系统废气再循环控制系统视频4、EGR控制系统的检修（1）一般检查怠速时，拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空管口应无吸力；转速达2500r/min以上，同样拆下此真空软管，发动机转速应明显升高（中断了废气再循环）。（2）检查EGR电磁阀测量电阻值，应为33～39Ω。不通电时，从通进气管侧接头吹入空气应畅通，从通大气的滤网处吹入空气应不通。通电时，与上述刚好相反。•（3）检查EGR阀•用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15kPa的真空度时，EGR阀应能开启；不施加真空度时，EGR阀应完全关闭。（四）三元催化转换器TWC与空燃比反馈控制系统•1、三元催化转换器TWC：•三元催化转换器也称为触媒转换器，简称触媒。•（1）功用：•利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体CO、HC和NOX转变为无害气体。•（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构成。•大多数三元催化转换芯子以蜂窝状陶瓷作为承载催化剂的载体，在陶瓷载体上浸渍铂（或钯）和铑的混合物作为催化剂。•（3）工作情况：•在正常情况下，废气中的HC、CO、NOx及O2在一起加热到500℃也不会产生化学反应，如果让这些气体经过上述催化剂后，就会转化为无害的CO2、H2O和N2。•汽车上如果使用含铅汽油，催化剂表面就会因铅覆盖而失效。影响TWC转换效率的因素影响最大的是混合气的浓度和排气温度。只有在标准混合气附近，对废气中的有害气体CO、HC和NOX的转换效率才最佳。在装用TWC的汽车，一般装用氧传感器检测废气中的氧浓度，并将此信号送给ECU后，对空燃比进行反馈闭环控制。装用TWC后，发动机的排气温度须在300℃～815℃之间。低于300℃，氧传感器将不能产生正确信号，因此部分氧传感器内有加热线圈；高于815℃，TWC转换效率下降。2、氧传感器OxygenSensor(O2S)（1）功用：•用来检测排气中的氧含量，以确定实际空燃比是比理论空燃比浓还是稀，并且向ECU反馈相应的电压信号，ECU根据氧传感器反馈的空燃比浓稀信号来控制喷油量的减少或增加。•排气中的氧含量越多，空燃比越大。•【分类】氧化锆（ZrO2）式和氧化钛（TiO2）式两种。•【别名】λ传感器（2）氧化锆式氧传感器●结构：如图所示；工作原理•当温度较高时，若陶瓷体内（大气）与陶瓷体外（废气）两侧含氧量不同时，氧气发生电离产生氧离子，氧离子从大气侧向废气侧扩散，在锆管两铂电极间产生电压。•混合气稀时，排气中氧含量高，锆管内外两侧氧浓度差小，氧离子扩散量少，信号电压低；•混合气浓时，排气中氧含量低，锆管内外两侧氧浓度差大，氧离子扩散量多，信号电压高。•信号电压范围：0.1-0.9V•ECU收到小于0.45V信号电压，确认混合气稀；收到大于0.45V信号电压，确认混合气浓。氧传感器工作过程•由于氧化锆只有在400℃以上温度时才会工作,所以为了保证发动机在进气量小,排气温度低的时候也能正常工作,某些传感器还加装了对氧化锆进行加热的加热器,此加热器受ECU控制,称为加热型氧传感器。氧传感器视频（3）氧化钛式氧传感器●结构：如图所示；二氧化钛元件金属外壳陶瓷绝缘体接线端子陶瓷元件导线金属保护套工作原理•这是一种电阻型气敏传感器。利用化学反应强、对氧气敏感、易于还原的半导体材料氧化钛与氧气接触时发生氧化还原反应，从而导致电阻值变化的原理工作的。•当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；反之，废气中的氧浓度低时，二氧化钛电阻值减小。利用适当电路对电阻变量进行处理，即可转换成电压信号输送给ECU，用来确定实际的空燃比。废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；废气中氧浓度较低时二氧化钛的电阻值减小。（4）氧传感器电路两个热型氧传感器两个普通型氧传感器日本丰田LS400轿车氧传感器控制电路。氧传感器外部接线：单线：信号线、外壳接地；双线：信号线、接地线；三线：电源、加热、信号（外壳接地）；四线：电源、加热、信号、接地；3、开环与闭环控制•（1）区别：•两者的区别在于是否用反馈信号监控空燃比，即使用氧传感器监控空燃比。•（2）闭环控制：EFI系统的闭环控制过程改变短改变长喷油器加长缩短决定基本喷射时间判定为空燃比稀判定为空燃比浓ECU浓稀电动势大电动势小氧浓度增加氧浓度减少O2S发动机进气排气压缩膨胀闭环控制过程视频在带氧传感器的EFI系统中，并不是所有工况都进行闭环控制。下列工况不使用闭环控制：●怠速运转时；●节气门全开大负荷时；●减速断油时；●起动时；●发动机冷却液温度低时或氧传感器温度未达到工作温度400℃时●氧传感器失效时；4、检修使用注意事项禁用含铅汽油，防止催化剂失效；三元催化转换器固定不牢或汽车在不平路面上行驶时的颠簸，容易导致转换器中的催化剂截体损坏；装用蜂巢型转换器的汽车，一般汽车每行驶80000km应更换转换器心体。装用颗粒型转换器的汽车，其颗粒形催化剂的重量低于规定值时，应全部更换。（1）检查加热型氧传感器加热器：•测量其加热器线圈电阻。如：凌志LS400轿车氧传感器加热器线圈，在20℃时电阻为5.1～6.3Ω。（2）检查氧传感器信号：•连接好氧传感器线束连接器，使发动机以较高转速运转，直到氧传感器温度达到400℃以上时再怠速运转。•反复踩加速踏板，并测量传感器输出信号电压，加速时输出高电压信号（0.75-0.9V），减速时输出低电压信号（0.1-0.4V）。（五）二次空气供给系统•1、功用：•在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的CO、HC进一步氧化，从而降低CO、HC的排放量。•2、组成：3、工作原理•ECU控制VSV阀的搭铁回路。•当VSV阀不通电时，关闭通向AS阀的真空通道，AS阀膜片在弹簧作用下下移，关闭二次空气供给通道，系统不工作。•当ECU给VSV阀通电时，VSV阀开启AS阀的真空通道，进气管真空度将膜片吸起，二次空气进入排气管。控制方式：ECU→二次空气电磁控制阀VSV→真空→二次空气控制阀→新鲜空气二次空气供给系统不工作的条件：下列情况ECU不给二次空气电磁阀通电：●电控燃油喷射系统进入闭环控制●冷却液温度超过规定范围●发动机转速和负荷超过规定值●ECU发现有故障4、检修（1）检查AS阀（二次空气控制阀）：拆下AS阀，从空滤器侧软管接头吹入空气应不漏气；用手动真空泵从真空管接头施加20kPa的真空度，从空滤器侧软管接头吹入空气应畅通，从排气管接头吹入空气应不漏气。•（2）检查VS