第四章进气与废气排放控制

油蒸汽挥发与窜缸废气净化控制汽车排放污染来源：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、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统1．EVAP控制系统功能2．EVAP控制系统的组成与工作原理如图，油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制。发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制碳罐电磁阀的开闭来控制排放控制阀上部的真空度，从而控制排放控制阀的开度。当排放控制阀打开时，燃油蒸气通过排放控制阀被吸入进气歧管。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。如图韩国现代轿车装用的电控EVAP控制系统。韩国现代轿车EVAP系统二、曲轴箱强制通风系统ACF阀及PCV阀的检测一、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的检测3．EVAP控制系统的检测（1）一般维护检查管路有无破损或漏气，碳罐壳体有无裂纹，每行驶20000㎞应更换活性碳罐底部的进气滤心。（2）真空控制阀的检查拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5KPa真空度时，从活性碳罐侧孔吹入空气应畅通，不施加真空度时，吹入空气则不通。（3）电磁阀的检查拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动用真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一定的真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度，若接蓄电池电压，真空度应释放。测量电磁阀两端子间电阻应为36～44Ω。二、曲轴箱强制通风系统发动机怠速运转时拔去PCV阀，若此时发动机转速未提高100r/min，则表示PCV阀不良或管路不良。怠速时将拇指按在PCV阀末端先拆下软管，应感觉到有真空度，若无真空，说明有堵塞或泄漏。拆下PCV阀，摇动时应能听到阀内”咔嚓”声，否则应更换PCV阀。废气再循环废气在循环控制系统（EGR）1．EGR控制系统功能将适当的废气重新引入气缸参加燃烧，从而降低气缸的最高温度，以减少NOx的排放量。种类：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。2．开环控制EGR系统如图，主要由EGR阀和EGR电磁阀等组成。原理：EGR阀安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量。EGR电磁阀安装在通向EGR真空通道中，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电磁阀的通电或断电。ECU不给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空通道接通，EGR阀开启，进行废气再循环；ECU给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空度通道被切断，EGR阀关闭，停止废气在循环。EGR率＝[EGR量／（进气量＋EGR量）]×100℅3．闭环控制EGR系统与开环相比只是在EGR阀上增设一个EGR阀开度传感器，控制原理，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，参与再循环的废气经EGR电磁阀进入稳压箱，传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度，并转换成电信号送给ECU，ECU根据此反馈信号修正EGR电磁阀的开度，使EGR率保持在最佳值。4．EGR控制系统的检修（1）一般检查拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管应无真空吸力；发动机温度达到正常工作温度后，怠速时检查结果应与冷机时相同，若转速提高到2500r/min左右，拆下真空软管，发动机转速有明显提高。（2）EGR电磁阀的检查冷态测量电磁阀电阻应为33～39Ω。电磁阀不通电时，从进气管侧吹入空气应畅通，从滤网处吹应不通；接上蓄电池电压时，应相反。（3）EGR阀的检查如图，用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15KPa的真空度，EGR阀应能开启，不施加真空度，EGR阀应能完全关闭。三元催化、氧传感器与空燃比反馈控制1．TWC功能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转变为无害气体。2．TWC的构造三元催化剂一般为铂（或钯）与铑的混合物。3．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。只有在理论空燃比14.7附近，三元催化转化器的转化效率最佳，一般都装有氧传感器检测废气中的氧的浓度，氧传感器信号输送给ECU，用来对空燃比进行反馈控制。此外，发动机的排气温度过高（815℃以上），TWC转换效率将明显下降。4．氧传感器（1）氧化锆氧传感器在敏感元件氧化锆的内外表面覆盖一层铂，外侧与大气相同。在400℃以上的高温时，若氧化锆内外表面处的气体中的氧的浓度有很大差别，在铂电极之间将会产生电压。当混合气稀时，排气中氧的含量高，传感器元件内外侧氧的浓度差小，氧化锆元件内外侧两极之间产生的电压很低（接近0V），反之，如排气中几乎没有氧，内外侧的之间电压高（约为1V）。在理论空燃比附近，氧传感器输出电压信号值有一个突变，如下图。（2）氧化钛氧传感器主要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成。氧化锆氧传感器及其输出特性a）结构b）输出特性1—法兰2—铂电极3—氧化锆管4—铂电极5—加热器6—涂层7—废气8—套管9—大气当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；反之，废气中氧浓度较低时二氧化钛的电阻值减小，利用适当的电路对电阻变量进行处理，即转换成电压信号输送给ECU，用来确定实际的空燃比。氧传感器的检测氧传感器控制电路日本丰田LS400轿车氧传感器控制电路。氧传感器控制电路闭环控制，当实际空燃比比理论空燃比小时，氧传感器向ECU输入的高电压信号（0.75～0.9V）。此时ECU减小喷油量，空燃比增大。当空燃比增大到理论空燃比时，氧传感器输出电压信号将突变下降至0.1V左右，ECU立即控制增加喷油量，空燃比减小。如此反复，就能将空燃比精确地控制在理论空燃比附近一个极小的范围内。TWC及氧传感器的检修（1）使用注意事项1）装有氧传感器和TWC装置的汽车，禁止使用含铅汽油。2）装用蜂巢型转换器的汽车，一般汽车每行驶80000㎞应更换转换器芯体。3）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，应更换。（2）热型氧传感器加热器的检查检测加热器线圈的电阻，如：丰田LS400在20℃时线圈阻值应为5.1～6.3Ω。（3）氧传感器信号检查发动机高速运转，直到氧传感器的工作温度达到400℃以上再维持怠速运转。然后反复踩动加速踏板，并测量氧传感器输出信号电压，加速时应为高电压信号，减速时应输出低电压信号。