排放系统

第三节排放控制系统本节主要介绍的内容有：一、汽车排放污染的来源及控制二、曲轴箱强制通风系统（PCV）三、燃油蒸气挥发控制系统（EVAP）四、电控废气再循环系统（EGR）五、三元催化转换系统（TWC）六、二次空气供给系统七、氧传感器及空燃比传感器一、汽车排放污染的来源及控制随着汽车工业的发展，汽车的保有量不断增加，汽车排放污染对人类环境的危害已成为一种严重的社会公害。汽车的排放污染主要来源于发动机排出的废气（约占65％以上）、曲轴箱窜气（约占20％）和燃料供给系统中蒸发的燃油蒸汽（约占10％~20％），汽油机的主要排放污染物是一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOx），柴油机的主要排放污染物是HC、NOx和碳烟。针对汽车污染源和各种污染物的产生机理，近年来，在汽车尤其是轿车上装用了多种排放控制系统，主要包括：曲轴箱强制通风（PCV）系统、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统、废气再循环（EGR）系统、三元催化转换（TWC）系统、二次空气供给系统和热空气供给系统等。-汽车主要排放污染物产生的原因CO—无色、无味的有毒气体。由混合气过浓导致燃料燃烧不完全而产生。HC—包括未燃烧和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物。产生原因是混合气燃烧不完全、点火不良或泄漏。NOX—燃烧过程中形成的多种氮氧化物，主要是NO，还有N02、N203、N2O5等。由混合气在高温、富氧下燃烧时产生的。汽车排放污染物的危害一氧化碳（CO）会使人体缺氧,长期接触会产生慢性中毒。碳氢化合物（HC）是致癌物质。氮氧化物（NOx)危害人体呼吸系统和免疫系统。这些一次污染物还会通过大气化学反应生成光化学烟雾、酸沉降等二次污染物。含铅汽油经燃烧后,85%左右的铅排入大气中造成铅污染。铅对人体的许多器官和系统都会带来不良影响,表现为智力下降、肾损伤、不育症以及高血压。大气环境中铅污染的最大受害者是儿童。如果儿童体内增加微量的铅,就会导致智力下降,影响正常发育，甚至引发多种疾病二、曲轴箱强制通风系统（PCV）结构如下图所示。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掉，起动降低有害污染的作用。工作状态：◆修机后，PCV全关；◆怠速时，PCV阀在真空吸力下关闭；◆大负荷时，无休止空度下降，PCV阀全开。1.工作原理发动机在工作时，进气管的真空度作用到PCV阀上，此真空度还吸引新鲜空气经空气滤清器、软管、气缸盖罩上的孔道进入曲轴箱与窜缸气体进行混合，混合后在进气管真空度的作用下经气缸盖罩上的孔道，PCV阀，软管时入时气管和新鲜空气混合后时入气缸燃烧掉。PCV阀结构图PCV阀工作原理退出2.检测当PCV阀和软管堵塞时，将造成怠速不稳、失速或怠速过低、漏机油和曲轴箱及气门室罩油泥增加；当PCV阀和软管泄漏时，将造成怠速不稳、怠速失速和怠速过高的故障。检测方法是发动机怠速运转时拔去PCV阀，若此时发动机转速未提升50r/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“咔喇”声，否则应更换PCV阀。用废气分析仪检测：拆下PCV阀，CO（％）减少1％以上，O2（％）应升高；堵住PCV阀，CO（％）恢复正常，O2（％）也恢复正常。三、燃油蒸气挥发控制系统（EVAP）1.EVAP的组成及工作原理如下图所示。EVAP控制系统是为防止汽油箱内的汽油蒸气排入大气产生污染而设的，在装有EVAP控制系统的汽车上，汽油箱盖上只有空气阀，而不设蒸气放出阀。2.检测（1）炭罐电磁阀阻值的检测工作电压，继电器供给12V左右，如图（a）。电磁阀的阻值：20～40Ω，如图（b）。（2）炭罐电磁阀控制信号的检测如下图所示。◆可使用示波器；◆用发光二极管检测：发光二极管在该系统工作条件下闪烁；◆用解码器的“测试执行元件”功能。（3）检测电磁阀有无泄露用手动真空枪在电磁阀上施加一真空度，不通电时应保持住先前的真空度，通电后应立即释放真空度。四、电控废气再循环系统（EGR）1.功用如下图所示。废气再循环是目前广泛采用的，旨在减少发动机氮氧化物生成量的一种较有效的方法。它把发动机排出的一部分废气引入进气系统中，和混合气一起再进入气缸中燃烧，以抑制氮氧化物（NOX）的生成。2.类型（1）开环控制EGR开环控制系统过程：如下图所示。（2）闭环控制如下图所示。五、三元催化转换系统（TWC）1.功用三元催化转换器安装在排气管中部，其功能是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。-催化转换装置（TWC）O2，CO2，H2O壳体隔热密封垫陶瓷载体和催化剂退出-⑤A/F反馈控制通过使用A/F传感器、SO2传感器来实现最佳TWC净化性能氧调节器付氧调节器催化器后氧传感器监测调节量时间FRmaxT监测：周期信号范围反应温度时间UmaxUminA/F传感器O2传感器退出3.02.52.01.51.00.5016151413121110987654321O211.80.8012.50.8513.20.9014.00.9514.71.0015.41.0516.21.1016.91.1517.61.2018.31.25COHCCO2NOXAIR-FUELRATIOLAMBDAHCX100%RICHLEAN燃烧产物与A/F的关系催化转换器视频2.构造三元催化转换器中主要起作用的是三元催化剂，它是铂（或钯）和铑的混合物，它促使有害气体HC、CO和NOX发生反应，生成无害的CO2、N2和H2O。损坏后将造成因堵塞不易起动和排放不合格等故障。安装位置如下图。TWC可分为颗粒型和蜂巢型两种类型，前者将催化剂沉积在颗粒状氧化铝载体表面，后者将催化剂沉积在蜂巢状氧化铝载体表面，氧化铝表面有形状复杂的表层，可增大催化剂与废气的实际接触面积。TWC装置示意图如下图。3.工作原理如下图所示。发动机排出的废气流经TWC时，三元催化剂不仅可使废气中的HC和CO有害气体进一步氧化，生成无害气体CO2和H2O，并能促使废气中的NOx与CO反应生成无害的CO2和N2气体。在催化转换器工作时温度很高，最佳工作温度400-800摄氏度，排气系统周围的部件应特别注意，作业时防止烫伤4.控制方式如下图所示。在装有氧传感器的电控燃油喷射发动机上，电控燃油喷射（EFI）系统并不是在所有工况下都进行闭环控制，在发动机起动、怠速、暖机、加速、全负荷、减速断油等工况下，发动机不可能以理论空燃比工作，仍采用开环控制方式。此外，氧传感器温度在400℃以下、氧传感器或其电路发生故障时，也只能采用开环控制。电控燃油喷射系统进行开环控制还是进行闭环控制，由ECU根据相关输入信号确定。5.检修（1）数字式高温检测计检测三元催化转换器入口和出口的温差不得小于38℃。（2）尾气分析仪检测排气流中的有害物质是否超标，若超标说明三元催化转换器转换效率降低，必要时应更换。（3）三元催化转换器是否有破裂，破损。（4）用手电筒检查三元催化转换器排气口吸无被积炭脏堵（不允许使用含铅汽油）。六、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，促使废气中的一氧化碳和碳氢化合物进一步氧化，从而降低一氧化碳和碳氢化合物的排放量，同时加快三元催化转换器的升温。2.组成与工作原理如下图所示。在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的一氧化碳和碳氢化合物进一步氧化，从而降低一氧化碳和碳氢化合物的排放量，同时加快三元催化转换器的升温。3.检修◆发动机低温起动当发动机低温起动，拆下空气滤清器盖应能听到舌簧阀发出的“嗡、嗡”声。◆从空气滤清器上拆下二次空气供给软管用手指盖住软管口检查，应符合下列要求：发动机温度在18～63℃范围内怠速运转时，有真空吸力；发动机温度在63℃以上，起动后70s内应有真空吸力，起动70s后应无真空吸力；发动机转速从4000r/min急减速时，应有真空吸力。◆拆下二次空气控制阀从空气滤清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真空度，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应通畅；若不符合上述要求，说明膜片阀工作不良，应检修或更换。用手动真空泵从真空管接头施加20kPa真空度，从排气管接头吹入空气应不漏气，否则说明舌簧密封不良，应更换。◆二次空气电磁阀的检查测量电磁阀电阻，一般应为36~44Ω；拆开二次空气电磁阀上的软管，电磁阀不通电时，从进气管侧软管接头吹入空气应不通，从通大气的滤网处吹入空气应畅通。当给电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，应更换电磁阀。案例一奥迪加速不良，排气冒黑烟故障现象一辆长春一汽生产的奥迪车已行驶了120000km，到服务站修理。用户反映此车加速不良，排气管冒黑烟，这辆车是奥迪C3型车，安装的是德国原装2.4升V6发动机，采用MPFI电控喷射系统。排气管安装三元催化器，用来降低尾气的有害气体。催化器前部安装氧传感器，作为发动机电脑控制单元的反馈信号，修正喷油量进而控制尾气排放。故障原因（1）喷油量过大，混合气太浓。（2）点火系工作不良，个别缸缺火。（3）进气系统堵塞，进气量不足等都会由于燃烧不良造成加速不良，排气冒黑烟。故障诊断与排除先对发动机做一些简单检查，拆开空气滤清器壳发现，空气滤清器很脏，空气滤清器脏使进气量不足，造成加速不良，需更换新空气滤清器。检查火花塞，火花塞发黑而且电极间隙大，也会造成加速不良。更换空气滤清器和火花塞后试车，排气管还是冒黑烟，拆下火花塞查看，火花塞全部都是黑的。根据火花塞情况分析，各缸喷油量都比较大，不是单缸燃烧不良问题，可能是电控部分或燃油供给回路。连接V.A.G1551，对发动机电控系统进行检查。查询发动机故障存储。2，有一个氧传感器信号不可靠故障，这是造成混合气过浓的原因之一。查询数据块08-01显示：720min42％5.6VOT38，第二位数值偏高，怠速情况应在27％左右。这组数值显示的是发动机负荷是一个综合值。数据块08-03显示：1.001.001.001.00，这组数值表示的是混合气适应值和调节值，第一位和第三位应是变化的，现在数值不变，说明混合气过浓或过稀，氧传感器测量数据超差，使发动机电脑控制单元进入开环控制状态。再查询数据块08-11显示：1720min42％93℃-Regoff，第四位可以看出混合气调节关闭。根据以上三组数据分析，发动机负荷值与正常怠速值相比超出很多，负荷大，喷油量也大，也就造成混合气过浓，燃烧不完全。发动机电脑控制单元收到氧传感器传来的混合气过浓信号已超出可调节范围，控制单元就关闭，闭环调节状态进入开环控制。发动机负荷主要由发动机转速信号、节气门位置信号和进气压力信号确定。当检查发动机控制单元测量进气压力的真空管时，发现真空管被磨破，更换一条新的真空管后，故障排除。修理后，清除故障码，观察数据块，显示正常。维修小结奥迪C3V6采用的德国发动机电控系统是MPFI系统，这个系统不带空气流量计，无法测量空气流量，控制单元内装有压力传感器，用测量进气歧管真空压力的方法来确定发动机各工况的负荷，再根据负荷大小确定喷油量。怠速时进气歧管处于真空状态，绝对压力很低，发动机控制单元接收到低压力信号，喷油时间短（喷油量小）。当发动机加速或高速运转时，进气歧管绝对压力增高，控制单元接收到高压力信号，喷油时间长（喷油量大）。当测量进气压力的真空管磨破时，大气压进入真空管，使真空管内绝对压力很高，因此，喷油量大大超出正常喷油量，造成混合气过浓，燃烧不完全，发动机排气管“突突”冒黑烟，加速不良。﹡功用：氧传感器的最初的功用是在闭环控制用于喷油脉宽的修正，现今还用于检测催化转换器的转换效率。﹡类型：一种是窄型氧传感器，即老式的氧传感器，简单地称为氧传感器；另一种是宽型氧传感器，即新型的氧传感器，被称为空燃比（A/F）传感器。3.02.52.01.51.00.5016151413121110987654321O211.80.8012.50.8513.20.9014.00.951