排放控制系統(tǒng)

1、汽車發(fā)動機(jī)電控技術(shù)汽車發(fā)動機(jī)電控技術(shù)排放控制系統(tǒng)排放控制系統(tǒng) 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的保有量不斷增加，汽車排放污染對人類環(huán)境的危害已成為一種嚴(yán)重的社會公害。汽車的排放污染主要來源于發(fā)動機(jī)排出的廢氣（約占65以上）、曲軸箱竄氣（約占20）和燃料供給系統(tǒng)中蒸發(fā)的燃油蒸汽（約占1020），汽油機(jī)的主要排放污染物是一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）和氮氧化合物（NOx），柴油機(jī)的主要排放污染物是HC、NOx和碳煙。 針對汽車污染源和各種污染物的產(chǎn)生機(jī)理，近年來，在汽車尤其是轎車上裝用了多種排放控制系統(tǒng)，主要包括：曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)（PCV）系統(tǒng)、汽油蒸氣排放（EVAP）控制系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)（EGR）系

2、統(tǒng)、三元催化轉(zhuǎn)換（TWC）系統(tǒng)、二次空氣供給系統(tǒng)和熱空氣供給系統(tǒng)等。三元催化轉(zhuǎn)換器（三元催化轉(zhuǎn)換器（TWCTWC） 所謂“三元”，是指能同時處理CO、HC和NOx三種有害氣體，三元催化轉(zhuǎn)換器安裝在排氣管中部，其功能是利用轉(zhuǎn)換器中的三元催化劑，將發(fā)動機(jī)排出廢氣中的有害氣體HC、CO和NOx轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害氣體H2O、CO2和N2。奔馳車系三元催化轉(zhuǎn)化器的安裝情況4TWCTWC的構(gòu)造的構(gòu)造以整體式三元催化傳換器為例，其主要由四部分組成：載體、涂在載體上的催化活性層、承納載體的鋼板殼體和鋼板殼體之間的隔離層或緩沖層。5三元催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)過程TWCTWC工作原理工作原理 TWC先利用內(nèi)含的貴重金屬

3、銠做催化劑，將NOx還原成無害的氮氣(N2)和二氧化碳（CO2)。還原過程中所生成的O2，再加上TWC內(nèi)由二次空氣導(dǎo)管所導(dǎo)入的新鮮空氣中的O2（有些車型才有），以鉑（Pt)或鈀(Pd)做催化劑一起和CO、HC進(jìn)行氧化反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)變成無害的CO2和H2O，這種還原氧化的過程又稱為二段式轉(zhuǎn)化。 空燃比反饋系統(tǒng)空燃比反饋系統(tǒng) 空燃比由發(fā)動機(jī)計算機(jī)控制，即控制噴油量，噴油量的大小取決于氧傳感器送給計算機(jī)廢氣之中氧含量的多少。發(fā)動機(jī)計算機(jī)根據(jù)氧傳感器的信號調(diào)節(jié)噴油量，這就是所謂的發(fā)動機(jī)閉環(huán)控制閉環(huán)控制。7TWC的轉(zhuǎn)換效率與混合氣濃度的關(guān)系閉環(huán)控制工作原理閉環(huán)控制工作原理 當(dāng)空燃比維持在14.7：1上下0

4、.3%時，三元催化傳換的效率幾乎可達(dá)到90以上，如圖所示。因混合氣濃時，HC、CO含量將增多，使轉(zhuǎn)換的效率降低；但若混合氣稀的話，NOx排量也會增加，如此亦將使轉(zhuǎn)換的效率下降。 實際空燃比精確地控制在理論空燃比14.7附近一個極小的范圍內(nèi)，以保證三元催化器以較高的轉(zhuǎn)換效率工作。 8閉環(huán)控制的條件閉環(huán)控制的條件 在裝有氧傳感器的電控燃油噴射發(fā)動機(jī)上，電控燃油噴射（EFI）系統(tǒng)并不是在所有工況下都進(jìn)行閉環(huán)控制，在發(fā)動機(jī)起動、怠速、暖機(jī)、加速、全負(fù)荷、減速斷油等工況下，發(fā)動機(jī)不可能以理論空燃比工作，仍采用開環(huán)控制方式。此外，氧傳感器溫度在400以下、氧傳感器或其電路發(fā)生故障時，也只能采用開環(huán)控制。電

5、控燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制還是進(jìn)行閉環(huán)控制，由ECU根據(jù)相關(guān)輸入信號確定 。短期短期/ /長期燃油修正長期燃油修正 9 當(dāng)發(fā)動機(jī)處于閉環(huán)狀態(tài)時，短期燃油修正將對空燃比進(jìn)行小的、臨時的調(diào)整。短期燃油修正連續(xù)不斷地監(jiān)測來自氧傳感器的輸出電壓。短期燃油修正的數(shù)值用-100%-+100%之間的百分比表示（或用0-255個修正步表示），中間點為0%（或為128步）。如果短期燃油修正的數(shù)值為0%，則表示空燃比為為理想值14.71，混合氣既不太濃，也不太?。ㄈ鐖D5-5所示）。如果短期燃油修正顯示高于0%的正值，則表示混合氣較稀，ECU在對供油系統(tǒng)進(jìn)行增加噴油量的調(diào)整。如果短期燃油修正顯示低于0%的負(fù)值，則表

6、示混合氣較濃，ECU在對供油系統(tǒng)進(jìn)行減少噴油量的調(diào)整。如果混合氣過稀或過濃的程度超過了短期燃油調(diào)整的范圍，這時就要進(jìn)行長期燃油調(diào)整。短期燃油修正轉(zhuǎn)換示意圖10 長期燃油修正值是由短期燃油修正值得到，并代表了燃油偏差的長期調(diào)整值。長期燃油修正表示方式與短期燃油修正表示方式一致，如果長期燃油修正顯示%表示為了保持ECU所控制的空燃比，供油量正合適；如果長期燃油修正顯示的是低于%的負(fù)值，則表明混合氣過濃，噴油量正在減少（噴油脈寬減?。蝗绻L期燃油顯示的是高于%的正值，則表明混合氣過稀，ECU正在通過增加供油量（噴油脈寬增大）進(jìn)行補(bǔ)償，長期燃油修正可以表示出短期燃油修正向稀薄或濃稠方向調(diào)整的趨勢。長

7、期燃油修正例子11 短期燃油修正和長期燃油修正的數(shù)值可以幫助維修人員判斷混合氣過濃或過稀是由燃油噴射系統(tǒng)內(nèi)部故障引起的，還是由相關(guān)傳感器故障造成的。ECU控制長期燃油修正微調(diào)的最大值在-25%-+20%范圍內(nèi)，短期燃油微調(diào)的權(quán)限在-27%-+27%之間，如果SHORT FT或LONG FT超過10，將警告有潛在故障。12短期短期/ /長期燃油修正的特點長期燃油修正的特點在閉環(huán)工況下起作用。ECU通過對噴油量進(jìn)行微調(diào)來控制空燃比。短期燃油修正是ECU依據(jù)氧傳感器的電壓信號進(jìn)行噴油量的修正。長期燃油修正是ECU通過對短期燃油修正（長時間修正的趨勢）的計算得來的，其目的是盡可能地讓短期燃油修正的數(shù)值

8、接近%，如果長期燃油調(diào)整的數(shù)值超過5%，則表示發(fā)動機(jī)系統(tǒng)有故障，應(yīng)該進(jìn)行檢查。OBDII系統(tǒng)需經(jīng)過兩個發(fā)動機(jī)驅(qū)動循化才能置出有關(guān)燃油修正的故障碼。短期燃油修正值是臨時存儲的，在點火開關(guān)后自動消失。長期燃油修正值是被存儲在記憶單元中，并被用于確定基本噴油量，對開環(huán)和閉環(huán)中噴油器的噴射量控制都有影響。千萬記住燃油修正的方向與故障碼是相反的。（1）裝有氧傳感器和TWC的汽車，禁止使用含鉛汽油，以防止催化劑“鉛中毒”而失效。（2）TWC固定不牢或汽車在不平路面上行駛時的顛簸，容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器中的催化劑載體損壞。（3）裝用蜂巢型TWC的汽車一般每行駛80000Km應(yīng)更換轉(zhuǎn)換器芯體。裝用顆粒型TWC的汽車，

9、其顆粒形催化劑的重量低于規(guī)定值時，應(yīng)全部更換。（4）如果發(fā)動機(jī)的排氣溫度過高（815以上），TWC的轉(zhuǎn)換效率將明顯下降。有些TWC中裝有排氣溫度報警裝置，當(dāng)報警裝置發(fā)出報警信號時，應(yīng)停機(jī)熄火，查明排氣溫度過高的原因，予以排除。在實際使用中，排氣溫度過高一般是由于發(fā)動機(jī)長時間在大負(fù)荷下工作或因故障而燃燒不完全所致。三元催化轉(zhuǎn)換器的檢修三元催化轉(zhuǎn)換器的檢修氧傳感器氧傳感器 氧(O2)傳感器可用于電子控制燃油噴射裝置中的反饋系統(tǒng)。用以檢測排放氣體中的氧氣濃度、空燃比的濃稀監(jiān)測氣缸內(nèi)是否按理論空燃比(14.7: 1)進(jìn)行燃燒，并向計算機(jī)反饋。 單床雙床氧傳感器的類型： 按材質(zhì)分類： 分為氧化鋯（ZrO

10、2）式和氧化鈦（TiO2）式和寬帶型氧傳感器兩種類型； 按作用分類：分為非加熱型的和加熱型的； 按在排氣管中的安裝數(shù)量分類氧傳感器分為單氧傳感器和雙氧傳感器。 雙氧傳感器用在采用OBDII系統(tǒng)的車輛上，一個氧傳感器安裝在催化轉(zhuǎn)換器前面排氣管上（上游氧傳感器），另一個安裝在催化轉(zhuǎn)換器的后面排氣管上（下游氧傳感器）。氧化鋯氧傳感器氧化鋯氧傳感器由于氧化鋯只能在400以上的高溫時才能正常工作，為保證發(fā)動機(jī)在進(jìn)氣量少、排氣溫度低時也能正常工作，有的氧化鋯式氧傳感器內(nèi)還裝有加熱器，加熱器也由發(fā)動機(jī)ECU控制。不帶加熱器的氧傳感器稱為普通型氧傳感器，帶加熱器的氧傳感器稱為熱型氧傳感器。氧化鋯氧傳感器的工作

11、原理： 二氧化鋯管的內(nèi)、外表面均涂覆有薄薄一層鉑，鉑既可以成為電極又具有電勢放大作用。二氧化鋯管的外表面處于氧氣濃度較低的汽車所排放的氣體中，而管的內(nèi)表面則導(dǎo)入周圍空氣，兩表面氧氣濃度之差就會產(chǎn)生電動勢。當(dāng)混合氣過稀時，排出的廢氣中氧含量高，鋯管內(nèi)、外側(cè)氧濃度差小，產(chǎn)生的電壓很低(接近0V)；當(dāng)混合氣過濃時，排出的廢氣中氧含量低，鋯管內(nèi)、外側(cè)氧濃度差大，兩電極間產(chǎn)生的電壓高(接近1V)。帶加熱功能的氧化鋯氧傳感器的電路原理圖氧化鋯氧傳感器常見引腳數(shù)： 單引線：氧傳感器只有一根信號線，以外殼做搭鐵回路。該種氧傳感器依靠排氣管散發(fā)的熱量才能正常工作，當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速工作達(dá)不到正常工作溫度時，ECU會以

12、一固定值代替氧傳感器信號值。 兩線式：一條為信號線，另一條則為搭鐵線。 三線式：使用在加熱型的氧傳感器上，其中兩條引線同上述，第三條線為來自繼電氣（或點火開關(guān)）的12V加熱電源線。 四線式：信號線與加熱線各自有搭鐵回路，即有兩條搭鐵線。氧化鋯氧傳感器信號特征氧化鋯氧傳感器信號特征：氧化鈦氧傳感器氧化鈦氧傳感器 這種氧傳感器利用化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)、對氧氣敏感、易于還原的半導(dǎo)體材料氧化鈦與氧氣接觸時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致電阻值變化的原理工作的，它是一種電阻型傳感器，有耐鉛中毒能力強(qiáng)、產(chǎn)品體積小的優(yōu)點。 二氧化鈦型氧傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示。主要有二氧化鈦元件、導(dǎo)線、金屬外殼和接線端子組成。氧化鈦氧傳感器的工作

13、原理：氧化鈦氧傳感器的工作原理： 混合氣稀，尾氣中氧的含量高，則氧化鈦氧傳感器呈現(xiàn)高電阻的狀態(tài)，此時1V電源電壓經(jīng)氧傳感器電阻降壓，返回ECU的輸出信號OX電壓低于0.45V；混合氣濃，尾氣中氧的含量少，則氧化鈦氧傳感器因缺氧而形成低電阻的氧化半導(dǎo)體，此時1V電源電壓經(jīng)氧傳感器電阻降壓,返回ECU的信號電壓高于0.45V。所以，二氧化鈦氧傳感器的阻值在理論空燃比附近處急劇變化，輸出電壓也急劇地變化。 用二氧化鈦制作的氧傳感器有3個端子，即“基準(zhǔn)電源”、“輸出”和“搭鐵”。二氧化鈦的阻值隨溫度的變化情況如左圖所示。與二氧化鈦元件串聯(lián)的熱敏電阻起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)溫度很低時，二氧化鈦的阻值很大而無法

14、正常工作，對此進(jìn)行快速預(yù)熱激活，所以傳感器上配裝了加熱器。氧傳感器的控制電路氧傳感器的控制電路日本豐田凌志LS400轎車氧傳感器控制電路 氧傳感器的常見故障：氧傳感器的常見故障： 1.氧傳感器中毒；2.積炭；3.氧傳感器陶瓷碎裂；4.加熱器電阻絲燒斷；5.氧傳感器線路問題。 通過觀察氧傳感器頂尖部位的顏色可以判斷故障： 淡灰色頂尖：這是氧傳感器的正常顏色； 白色頂尖：由硅污染造成的，此時必須更換氧傳感器； 棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴(yán)重，也必須更換氧傳感器； 黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發(fā)動機(jī)積碳故障后，一般可以自動清除氧傳感器上的積碳。 廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)用于降低廢氣中的氮氧化物

15、 (NOX)的排出量。汽車廢氣是一種不可燃?xì)怏w(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內(nèi)不參與燃燒。 它通過吸收燃燒產(chǎn)生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力，以減少氧化氮的生成量。為了避免影響電控燃油噴射的性能，一些比較新的發(fā)動機(jī)已不需要EGR系統(tǒng)來降低排放，而是利用進(jìn)、排氣門的重疊開啟時刻，吸入一些廢氣到氣缸內(nèi)重新燃燒。廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)(EGR)(EGR)系統(tǒng)系統(tǒng) 其功能是在發(fā)動機(jī)工作過程中，將一部分廢氣引入進(jìn)氣管，與新鮮空氣（或混合氣）混合后返回汽缸進(jìn)行再循環(huán)。電控式EGR控制系統(tǒng)主要有兩種類型開環(huán)控制EGR系統(tǒng)閉環(huán)控制EGR系統(tǒng)開環(huán)控制開環(huán)控制EGREGR系統(tǒng)系統(tǒng) 1-EGR真空電磁閥 2-節(jié)氣門

16、3-EGR閥 4-冷卻液溫度傳感器 5-曲軸位置傳感器 6-ECU 7-起動信號閉環(huán)控制閉環(huán)控制EGREGR系統(tǒng)系統(tǒng) ECU根據(jù)EGR率傳感器信號對EGR控制閥實行反饋控制。 （1）在冷機(jī)起動后，立即拆下EGR閥上的真空軟管，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)無變化，用手觸試真空軟管口應(yīng)無真空吸力。（2）當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度達(dá)到正常工作溫度后，怠速時按上述方法檢查，其結(jié)果應(yīng)與冷機(jī)時相同。（3）當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度達(dá)到正常工作溫度后，若將轉(zhuǎn)速提高到2500r/min左右，折彎真空軟管后并從EGR閥上拆下軟管，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)有明顯提高（因中斷廢氣再循環(huán)）。 若不符合上述要求，說明EGR系統(tǒng)工作不正常，應(yīng)查明故障原因，進(jìn)行維修。EGR控制

17、系統(tǒng)的檢修控制系統(tǒng)的檢修 檢查的方法與步驟，見圖所示。 （1）在冷態(tài)下測量EGR真空電磁閥電阻，阻值一般應(yīng)為3339。 （2）當(dāng)不給EGR真空電磁閥通電時，從通進(jìn)氣管側(cè)接頭吹入空氣，應(yīng)暢通；從通大氣的濾網(wǎng)處吹入空氣，應(yīng)不通。 （3）當(dāng)給EGR真空電磁閥接通蓄電池電源電壓時，吹氣通暢情況應(yīng)與上述相反。 若不符合上述要求，應(yīng)更換電磁閥。 檢查的方法與步驟，見圖所示。 （1）用手動真空泵給EGR閥膜片上方施加約15kPa的真空度時，EGR閥應(yīng)能開啟。 （2）不施加真空度時，EGR閥應(yīng)能完全關(guān)閉。 若不符合上述要求，應(yīng)更換EGR閥。汽油蒸發(fā)回收控制系統(tǒng)汽油蒸發(fā)回收控制系統(tǒng) 阻止燃油箱內(nèi)蒸發(fā)的汽油蒸氣泄

18、漏到大氣中，以免污染環(huán)境；將燃油箱的汽油蒸氣進(jìn)行收集后，適時的送入進(jìn)氣管與空氣混合，然后進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃燒，使汽油得到充分利用，提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性。 u汽油蒸發(fā)回收控制系統(tǒng)的組成與工作原理汽油蒸發(fā)回收控制系統(tǒng)的組成與工作原理 油箱內(nèi)的汽油蒸氣超過一定壓力時，單向閥開啟，汽油蒸氣經(jīng)蒸氣回收管進(jìn)入活性炭罐，活性炭罐內(nèi)的活性炭利用物理原理將燃油蒸氣吸附在炭罐內(nèi)。發(fā)動機(jī)工作時，活性炭罐內(nèi)的汽油蒸氣經(jīng)定量排放孔、吸氣管被吸入進(jìn)氣管。 （1）在使用中，應(yīng)經(jīng)常檢查各連接管路有無破損或漏氣，必要時更換連接軟管。 （2）檢查活性炭罐殼體有無裂紋、底部進(jìn)氣濾芯是否臟污，必要時更換炭罐或濾芯。 （3）一般汽車每行駛20

19、000km，應(yīng)更換活性炭罐底部的進(jìn)氣濾芯。汽油蒸發(fā)回收控制系統(tǒng)的檢修汽油蒸發(fā)回收控制系統(tǒng)的檢修 從活性炭罐上拆下真空控制閥，用手動真空泵由真空管插頭給真空控制閥施加約5kPa真空度時，從活性炭罐側(cè)孔吹入空氣，應(yīng)暢通；不施加真空度時，吹入空氣則不通。若不符合上述要求，應(yīng)更換真空控制閥。 （1）發(fā)動機(jī)不工作時，拆開電磁閥進(jìn)氣管一側(cè)的軟管，用手動真空泵由軟管插頭給電磁閥施加一定的真空度，電磁閥不通電時應(yīng)能保持真空度；若給電磁閥接通蓄電池電壓，真空度應(yīng)釋放。 （2）拆開電磁閥線束插接器，測量電磁閥兩端子間的電阻，阻值一般應(yīng)為3644。 若不符合上述要求，應(yīng)更換控制電磁閥。二次空氣供給控制系統(tǒng)二次空氣供給控制系統(tǒng) 發(fā)動機(jī)二次空氣噴射系統(tǒng)（AIR）利用空氣