汽车发动机构造与维修一体化教程项目五

2018汽车发动机构造与维修一体化教程05项目五排气系统的检修学习目标通过本任务的学习，你应当能：准确的说出发动机排气系统的主要结构；准确的说出汽车排放污染物及净化方式；正确的检查排气系统的背压；正确的检查排气系统；正确的更换催化转化器。一、任务导入(一)客户报修：维修工单号开单日期牌照号车辆识别号发动机号品牌车型行驶里程数保修起始日期保修起始里程车辆颜色车主邮编地址送修人电话手机业务接待序号项目/操作代码客户故障描述检测结果/故障原因项目名称/维修措施标准工时附加工时工时费技师故障代码投诉代码索赔标志ASC代码工单类型维修类型工时单价打印时间(二)客户报修：维修工单号开单日期牌照号车辆识别号发动机号品牌车型行驶里程数保修起始日期保修起始里程车辆颜色车主邮编地址送修人电话手机业务接待序号项目/操作代码客户故障描述检测结果/故障原因项目名称/维修措施标准工时附加工时工时费技师故障代码投诉代码索赔标志ASC代码工单类型维修类型工时单价打印时间(三)客户保修：维修工单号开单日期牌照号车辆识别号发动机号品牌车型行驶里程数保修起始日期保修起始里程车辆颜色车主邮编地址送修人电话手机业务接待序号项目/操作代码客户故障描述检测结果/故障原因项目名称/维修措施标准工时附加工时工时费技师故障代码投诉代码索赔标志ASC代码工单类型维修类型工时单价打印时间二、信息搜集发动机排气系统应尽可能多地把燃烧后的废气排出汽缸，同时还兼具排气消声、废气净化等功能。直列发动机在排气行程时，缸内的废气经排气门进人排气道和排气歧管，进入排气管、催化转换器和消声器，最后由排气尾管排到大气中，这种排气系统为单排气系统，如图4-1所示。引导问题一排气系统的结构是怎样的？单排气系统V形发动机有两个排气歧管，一些V形发动机仍采用单排气系统，通过一个叉形管将两个排气歧管连接到一个排气管上；有些V形发动机采用两个单排气系统，即每个排气歧管各自都连接一个排气管、催化转换器、消声器和排气尾管，这种布置形式为双排气系统(图4-2)。双排气系统1.排气歧管排气歧管，一般由铸铁或球墨铸铁制造(图4-3)。近年来，采用不锈钢排气歧管的汽车愈来愈多，主要是不锈钢排气歧管质量小，耐久性好，同时内壁光滑且排气阻力小。排气歧管2.消声器消声器通过逐渐降低排气压力并衰减排气压力的脉动，使排气能量和排气脉动耗散，从而降低排气噪声。排气消声器的基本结构形式有吸收式、扩张式、共振式和干涉式等，实际消声器是多种基本形式的组合，如图4-4所示。消声器引导问题二汽车排放污染物有哪些？汽油机从排气管排出的气体除原来空气中所包含的N2外，大部分是完全燃烧产物CO2和H20，还包括一些污染物CO,HC和NOx等。CO是不完全燃烧的产物，在汽油机中，CO主要由于混合气较浓；排出HC的原因主要是低温缸壁的冷却作用、电火花微弱不能点燃混合气而失火、气门重叠期间新鲜混合气的流出、曲轴箱窜气和燃油的蒸发等生成的不完全燃烧产物和未燃烃。汽油机排放物柴油机排放物排放污染物成分引导问题三发动机排放污染物的净化方式有哪些？机内净化机内净化是通过优化工作过程，改善可燃混合气的品质和燃烧状况，彻底减少有害气体，使排气中的有害气体减至最少。机外净化2.机外净化在排气管中安装催化转换器，当排放污染物进人排气管，流经催化器后，在催化剂的作用下将CO、HC和NOX转换为对人体无害的气体。催化转换器有氧化催化转换器、还原催化转换器和三元催化转换器。三元催化器结构(1)催化转换(2)二次空气二次空气喷射就是在每缸排气门后面输人空气，可使高温废气中的HC和CO在排气管中继续燃烧，产生的热量使催化转换器尽快升温。二次空气喷射系统，一般由二次空气泵、继电器、电磁阀、单向阀等组成(图4-7)。二次空气喷射系统示意图(3)排气再循环排气再循环(EGR)就是通过回引部分废气与新鲜空气共同参与燃烧反应(图4-8)，利用废气中含有的大量惰性气体(CO2、N2、H20等)具有较高的比热容特性，降低燃烧温度，从而达到降低NOX的目的。排气再循环工作示意图外部EGR系统利用专门的管道将废气引人进气管，使废气与新鲜充量在进人汽缸前充分混合。它可以通过电控系统精确控制EGR率，优化发动机性能，还可以在外部系统中通过加装EGR冷却器有效降低燃烧温度，如图4-9所示。带冷却器的EGR系统直接控制式EGR阀，进气管真空度经真空传送管传人膜片室。当真空度较小或没有时，在膜片弹簧的作用下，锥阀将排气再循环通道关闭；真空度较大时，膜片、膜片推杆和锥阀一起上升，将排气再循环通道打开。如图4-9所示。直接控制式EGR阀正背压式EGR阀，通气膜片上有一通气孔。当通气阀打开时，膜片室与大气连通。正背压式EGR阀一般发动机EGR系统通过电磁式EGR控制阀来控制EGR背压，从而控制EGR阀的开度和排气再循环量，也有发动机直接通过电控式EGR阀来控制排气再循环量。电控式EGR阀(4)燃油蒸发控制系统汽油蒸发控制系统将汽油蒸气收集和储存在炭罐内，在发动机工作时将其送人汽缸燃烧。现代车用发动机采用电子控制汽油蒸发控制系统(图4-13)。电子控制汽油蒸发控制系统示意图炭罐与油箱连接，内部装有活性炭，来自油箱的燃油蒸气经过压力控制阀进人炭罐。如图4-14所示。炭罐的结构节流阀可以确保排空活性炭罐。炭罐控制阀工作原理(5)强制曲轴箱通风（PCV)强制曲轴箱通风示意图PCV阀结构及工作原理①发动机不工作或发生回火时，弹簧将锥形阀压在阀座上，关闭曲轴箱与进气歧管的通路；②怠速或减速时，进气管真空度很大，真空度克服弹簧力把锥形阀推向上端，使锥形阀与阀体之间只有很小的缝隙。③中等负荷时，进气管真空度比怠速时小，在弹簧的作用下锥形阀与阀体间的缝隙增大，PCV阀开度较大；④加速或大负荷时，节气门开度大，进气管真空度较小，弹簧将锥形阀下压，PCV阀全开，使曲轴箱气体全部流人进气管。曲轴箱强制通风油气分离示意图引导问题四柴油机排放系统是怎样的？1.喷射特性对排放的影响传统柴油机每循环只有一次喷油，燃油喷射系统压力的产生和喷油是依靠喷油泵凸轮轴和柱塞完成的。喷射始点、喷射规律和燃油雾化程度均影响燃油消耗和废气排放(图4-19)。与传统柴油机相比，采用燃油共轨技术的现代柴油机，喷油压力高，且不受发动机转速和负荷的影响，喷油控制灵活方便，一般采用包括引燃喷射和后喷等多段喷射。现以五段喷射为例(图-20)，引燃喷射相对于主喷射有大的提前角，由于进行了充分的预混合燃烧，无炭烟产生。2.柴油机排气再循环控制排气再循环(EGR)是降低柴油机NO、排放的有效方法。自然吸气柴油机所用的EGR系统与汽油机类似。由于进、排气之间有足够的压力差，EGR的控制比较容易。0504030201在EGR阀前加一个排气脉冲阀，利用排气脉冲加大EGR量;在进气系统中，装一个文丘里管，可以提高EGR的有效压差，扩大EGR率的可调范围。用专门的EGR泵强制进行EGR，具有最大的灵活性。采用可变喷嘴增压器VNT，柴油机大负荷时，可以通过减小涡轮喷嘴流通面积来提高排气压力，进而增大大负荷领域的EGR率。用节流阀对进气进行节流，可降低柴油机前的进气压力，可使EGR率提高。采用下列措施可解决此类问题:氧化催化随着排放法规要求的提高，柴油机的CO,HC也需要处理。柴油机氧化催化器和汽油机氧化催化器基本相同，蜂窝陶瓷载体上有R等贵金属作为氧化剂，可将排气中的CO,HC氧化为C02和H20，部分NO被氧化成N02。还原催化由于机内净化控制不能完全净化NOx排放，所以NOx机外净化技术主要是催化转化技术，有吸附催化还原法、选择性非催化还原、选择性催化还原和等离子辅助催化还原等。3.柴油机排气的催化转化4.柴油机微粒排放净化方法主要采用颗粒捕集器(DPF)(图4-22)。颗粒捕集器过滤体的滤芯由多孔陶瓷制造，具有较高的过滤效率。排气穿过多孔陶瓷滤芯进人排气管，颗粒则滞留在滤芯上。捕集器工作一段时间后，需及时清除积存在滤芯上的颗粒，以恢复过滤体的工作能力和减小排气阻力。柴油机排出的废气首先经过一个氧化催化器，在CO和HC被净化的同时，NO被氧化成NO2。NO2本身是化学活性很强的氧化剂，在DPF中，NO2与颗粒进行氧化反应:NO2+C→CO+NO，以碳为主要成分的颗粒，变成CO,NO气态排出，大大降低了颗粒排放(图4-23)。现代柴油机的排气后处理要求越来越严格，常采用多种方式组合的形式。一些发动机采用四元净化方法，如图4-24所示。第一级为氧化催化器，主要将CO和HC氧化为CO2和H20，部分NO被氧化成NO2;第二级为连续再生捕集器(CRT)，完成对颗粒的捕集和过滤体再生;第三级为选择性催化还原(SCR)转化器，将还原剂氨或尿素喷人废气流，使NOX还原为N2;第四级为二级氧化催化器，去除废气中夹带的氨。1、断开蓄电池负极电缆(图4-25)。三、检查测量引导问题五如何检查排气系统背压？2、断开加热型氧传感器线束连接器（图4-26）。3、拆下前加热型氧传感器（图4-27）。4、将排气背压表安装到加热型氧传感器的位置中（图4-28）。5、接通蓄电池负极，起动发动机。6、将发动机转速提高至2,000转/分（图4-29），并进行监测。7、观察量表上的排气系统背压读数（图4-30）。8、关闭发动机，并将点火开关置于锁定位置。9、拆下排气背压表。10、安装加热型氧传感器。11、拆下后加热型氧传感器（图4-32）。12、将排气背压表安装到后加热型氧传感器的位置中。13、起动发动机。14、将发动机转速提高至2,000转/分，并进行监测。15、观察量表上的排气系统背压读数。16、拆下排气背压表。17、安装后加热型氧传感器。四、任务实施（一）工作准备（二）作业安全1、实训车辆进入工位前，将工位清理干净；2、准备好相关工具设备并摆放在工具车中；3、将实训车辆停放在在工位上；4、准备好相关的资料备查。1、穿好工作服和工作鞋；2、去除手上佩戴的首饰、手表和挂件。引导问题六如何检修排气系统堵塞？（三）参考步骤132检查排气系统检查排气系统背压更换催化转化器3、更换催化转化器（1）拆下催化转化器隔热罩1.打开发动机舱盖,安装翼子板布和前格珊布。2.断开蓄电池负极电缆3.断开加热型氧传感器线束插头4、拆下机油尺套管（图4-29）。5、拆下线束托架螺栓和线束托架。6、拆下2个排气歧管隔热罩螺栓。7、拆下排气歧管隔热罩（图4-30）。（2）拆下催化转化器1）按照顺序先后拆下催化转化器至挠性排气管螺母、催化转化器至挠性排气管衬垫（图4-31）。2）按照顺序先后拆下排气歧管撑杆螺栓和加热型氧传感器。3）按照顺序先后拆下催化转化器至气缸盖螺母和催化转化器至气缸盖衬垫。4）取下催化转化器。（3）安装新的催化转化器和催化转化器隔热罩，其力矩要求如表4-1螺栓（螺母）名称力矩螺栓（螺母）名称力矩催化转化器至挠性排气管螺母22N.m排气歧管撑杆螺栓20N.m加热型氧传感器42N.m催化转化器至气缸盖螺母20N.m引导问题七如何检查排气系统泄漏？①将车辆举升至高位。②检查排气歧管至排气管、法兰、管道卡箍连接处存在排气是否泄漏（图4-32）。③查排气歧管至气缸盖、排气管至排气歧管、催化转化器接头、与排气歧管或气缸盖相连的氧传感器和真空管密封件或衬垫是否泄漏（图4-33）。④检查排气歧管是否开裂或断开。如果存在则更换排气歧管。引导问题八如何检修排气声过大的故障？1.将车辆举升至最大高度。2.拆下后桥。3.拆下前排气管(图4-34）。4.排气消音器隔振垫上拆下后排气消音器。5.拆下后排气系统（图4-35）。6.安装新的排气系统。7.将后排气消音器安装到2个排气消音器隔振垫上。8.将后排气消音器安装到排气消音器隔振垫上。9.安装前排气管。10.安装后桥。11.拆下支座并降下车辆。五、考核评价参考书上表4-2、4-3、4-4、4-5进行评价。六、知识拓展引导问题九我国的排放标准是怎样的？第一阶段排放标准《汽油车怠速污染排放标准》、《柴油车自由加速烟度排放标准》、《汽车柴油机全负荷烟度排放标准》三个限值标准和《汽油车怠速污染物测量