項(xiàng)目六發(fā)動機(jī)排放控制系統(tǒng)的維修

《汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)維修》主編：孟慶雙項(xiàng)目六發(fā)動機(jī)排放控制系統(tǒng)的維修【項(xiàng)目描述】

隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和汽車保有量的不斷增加,環(huán)境污染問題日益突出。汽車作為城市大氣的首要污染源，已成為國家重點(diǎn)治理的對象。現(xiàn)代汽車采取了多種排放控制措施來減少汽車的排氣污染，如燃油蒸發(fā)控制(EVAP)系統(tǒng)、三效催化轉(zhuǎn)化(TWC)系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)控制(EGR)系統(tǒng)和二次空氣噴射(SAI)系統(tǒng)等。本項(xiàng)目主要介紹這四個(gè)系統(tǒng)的基本工作過程、系統(tǒng)檢測和維護(hù)等內(nèi)容。

【知識要點(diǎn)】

1.識記常見發(fā)動機(jī)各排放控制系統(tǒng)的組成。

2.理解各排放控制系統(tǒng)的基本工作過程。

【技能要點(diǎn)】

能夠進(jìn)行各排放系統(tǒng)的檢測和維護(hù)。

【知識準(zhǔn)備】

項(xiàng)目六發(fā)動機(jī)排放控制系統(tǒng)的維修1、功用：省油環(huán)保

燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的作用是阻止燃油箱內(nèi)的汽油蒸氣泄漏到大氣中污染環(huán)境；同時(shí)收集汽油蒸汽并適時(shí)送入進(jìn)氣管內(nèi)與空氣混合后進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃燒，提高燃油的經(jīng)濟(jì)性。一燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)EVAP

燃油蒸氣的主要成分是碳?xì)浠衔铮℉C），當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，燃油蒸氣極易受熱膨脹從油箱中溢出，如果直接排入大氣，將會造成空氣污染。燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)可以將這些燃油蒸氣收集起來，并將其引入到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)參與燃燒。燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)在車輛上的布置如圖6?1所示。圖6-1燃油蒸發(fā)控制(EVAP)系統(tǒng)的布置一、燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)

燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的組成2、工作原理：

發(fā)動機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度、空氣流量等信號，控制炭罐電磁閥的開閉來控制真空控制閥上部的真空度，從而控制真空控制閥的開度。當(dāng)真空控制閥打開時(shí)，燃油蒸汽通過真空控制閥被吸入進(jìn)氣歧管。發(fā)動機(jī)怠速或溫度較低時(shí)，ECU使電磁閥斷電，關(guān)閉吸氣通道，活性炭罐內(nèi)的燃油蒸汽不能被吸入進(jìn)氣歧管。圖6-2廣州本田雅閣乘用車燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的組成1.燃油蒸發(fā)控制(EVAP)系統(tǒng)的組成

以廣州本田雅閣乘用車為例，其燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)主要由活性炭罐、炭罐控制電磁閥、膜片閥、燃油箱關(guān)斷閥、雙通閥及相應(yīng)的燃油蒸氣管和真空管組成，如圖6-2所示。

2.燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)的工作過程一、燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)圖6-3活性炭罐的頂部3.主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理

(1)活性炭罐活性炭罐用來吸收和儲存燃油箱排出的燃油蒸氣。膜片閥上部的真空管通過控制電磁閥與進(jìn)氣歧管相連接；膜片閥底部有進(jìn)氣孔，保持與外界大氣相通，如圖6-3所示。一、燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)活性炭罐活性炭罐的功能是吸收、儲存燃油蒸氣。炭罐本身是一個(gè)抗油性的尼龍或塑料容器，里面裝滿了活性炭顆粒，活性炭具有吸附燃油蒸氣的能力，并在真空吸力作用下可以釋放燃油蒸氣。(1)炭罐有三根管:①從燃油箱來的蒸氣管②帶有空濾器的新鮮空氣管（可能看不到此管，空濾器直接制造在炭罐上）。③至進(jìn)氣道的蒸氣放泄管（某些系統(tǒng)蒸氣放泄由真空控制，還有一根真空管）。（2）炭罐的位置：有的位于車前葉子板內(nèi)側(cè)；有的位于車后油箱附近。（3）炭罐的形狀：有圓柱形、長方形。2、燃油箱蓋燃油箱蓋起到密封EVAP系統(tǒng)的作用，同時(shí)調(diào)節(jié)燃油箱的壓力和真空。當(dāng)燃油箱內(nèi)壓力升55.16KPa時(shí),壓力釋放閥打開,燃油箱壓力釋放。如燃油箱內(nèi)真空度大于338Pa時(shí)，真空釋放閥將真空泄放。3、蒸氣分離閥在燃油箱的頂部設(shè)有蒸氣分離閥。其作用是收集燃油液滴并將燃油液滴送回燃油箱。它只允許汽油蒸氣進(jìn)入炭罐，不允許液態(tài)汽油進(jìn)入炭罐，否則當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)，一旦EVAP系統(tǒng)工作，液態(tài)燃油就會進(jìn)入進(jìn)氣歧管，造成混合氣濃，發(fā)動機(jī)工作不平穩(wěn)等。蒸氣分離閥主要有兩種類型,即泡沫式和浮子式蒸氣分離閥。（1）泡沫式蒸氣分離閥泡沫式蒸氣分離閥是使蒸氣通過具有蜂窩孔的泡沫材料，液態(tài)的汽油不能通過泡沫材料，蒸氣將通過蜂窩孔的過濾材料進(jìn)入炭罐。

(2)浮子式蒸氣分離閥蒸氣進(jìn)入蒸氣分離閥下面的兩個(gè)入口，它們能夠容易地通過中心孔并到達(dá)炭罐。蒸氣不能影響中心浮子的位置，但當(dāng)燃油從油箱進(jìn)入的時(shí)候，浮子升起使頂端的針閥關(guān)閉，防止燃油進(jìn)入炭罐。

4、放泄控制電磁閥此電磁閥一端通過管路與進(jìn)氣道相接，另一端通過管路與炭罐相接（有的電磁閥直接制造在炭罐上，只有一根管通向進(jìn)氣道），汽車的電源電壓供給電磁閥，發(fā)動機(jī)電腦用脈沖寬度調(diào)制控制其搭鐵回路，即控制兩根管路相通的大小，也就是控制了燃油蒸氣的放泄量。(2)控制電磁閥(ACF)它是一個(gè)常閉真空電磁閥，如圖6-4所示。其作用是根據(jù)ECU的指令打開一定開度，從而控制發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管到控制膜片閥的真空大小，達(dá)到控制膜片閥開度，調(diào)節(jié)燃油蒸氣導(dǎo)入量的目的。圖6-4控制電磁閥一、燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)(3)膜片閥膜片閥位于活性炭罐頂部，是一個(gè)常閉真空閥，如圖6-3所示。其作用是按照控制電磁閥(ACF)提供的真空信號，控制從活性炭罐吸入到進(jìn)氣歧管中的燃油蒸氣量。一、燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)(4)雙通閥雙通閥位于油箱與活性炭罐之間，如圖6-1和圖6-2所示。它的作用是控制油箱進(jìn)入活性炭罐的燃油蒸氣量。油箱內(nèi)的燃油蒸氣壓力達(dá)到一定值后，該閥開啟，蒸氣被吸入到活性炭罐內(nèi)部。為了避免油箱內(nèi)產(chǎn)生真空，蒸氣經(jīng)雙通閥進(jìn)入炭罐時(shí)應(yīng)有一定的阻力，而從炭罐進(jìn)入油箱方向時(shí)應(yīng)順暢。(5)燃油箱關(guān)斷閥燃油箱關(guān)斷閥位于油箱內(nèi)的頂部，如圖6-1和圖6-2所示。它是一個(gè)重力式單向閥，其作用是防止汽車傾翻時(shí)油箱內(nèi)的燃油從蒸氣回收管中漏出。二、三效催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)汽車尾氣排放物有：CO—無色、無味的有毒氣體。

CO氣體的產(chǎn)生是因?yàn)檩斔椭寥紵业难鯕獠蛔悖灾氯加筒荒艹浞秩紵斐傻模椿旌蠚馓珴猓?。由混合氣過濃產(chǎn)生。發(fā)動機(jī)缸內(nèi)溫度：1800°CNOX

—

在高溫（1800℃）和高濃度氧氣的條件下，燃燒過程形成多種氮氧化物，主要是NO，還有N02、N203、N2O5等?；旌蠚庠诟邷?、富氧下燃燒時(shí)產(chǎn)生的。HC—不完全燃燒的汽油或未燃燒的汽油從燃燒室排出，以未凈化HC氣體形式進(jìn)入大氣。產(chǎn)生原因是混合氣燃燒不完全、點(diǎn)火不良或泄漏。行車工況與廢氣的產(chǎn)生

（1）暖機(jī)工況（產(chǎn)生CO、HC）（2）怠速運(yùn)行工況（產(chǎn)生CO、HC）（3）勻速行駛①中、低速度（產(chǎn)生NOX）②高速（產(chǎn)生CO、HC和NOX

）（4）加速（產(chǎn)生CO、HC和NOX

）（5）減速（產(chǎn)生CO、HC

）（6）大負(fù)荷（產(chǎn)生CO、HC和NOX

）

排放控制系統(tǒng)分類

汽油電控噴射、點(diǎn)火提前角電控、怠速控制等在重點(diǎn)保證發(fā)動機(jī)動力、經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，也力圖兼顧排放性。為了更好的改善排放性，現(xiàn)代發(fā)動機(jī)一般還有專門的排放控制系統(tǒng)。1.機(jī)內(nèi)凈化改善燃燒條件，控制空燃比，如進(jìn)氣歧管真空控制、廢氣再循環(huán)控制等。2.機(jī)外凈化（后處理）對排出的廢氣進(jìn)行凈化，如三元催化、二次空氣噴射等。3.污染源封閉循化凈化對燃油箱、曲軸箱進(jìn)行封閉化處理。如活性炭罐控制、曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)。

為了適應(yīng)排放法規(guī)的要求，目前汽車上都裝有三效催化轉(zhuǎn)化(TWC)系統(tǒng)。三效催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是附設(shè)在排氣系統(tǒng)上的排放控制裝置。

1.三效催化轉(zhuǎn)化(TWC)系統(tǒng)的組成

三效催化轉(zhuǎn)化器是安裝在排氣系統(tǒng)中最重要的機(jī)外凈化裝置，其作用是將發(fā)動機(jī)排出的CO、HC和NOx三種主要有害氣體在催化劑的催化作用下，通過氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的CO2、H2O和N2氣體，故稱為三效催化轉(zhuǎn)化器，其外觀如圖6-5所示。三效催化轉(zhuǎn)化器主要由金屬外殼和濾芯組成。濾芯以蜂窩狀陶瓷作為載體，在陶瓷載體上浸漬(或涂覆)鉑、銠等貴金屬作為催化劑，濾芯的外表面通常用鋼絲包裹，如圖6-6所示。它只適用于以無鉛汽油作為燃料的汽車。

二、三效催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)圖6-6三效催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)二、三效催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)圖6-5三效催化轉(zhuǎn)化器的外觀圖6-7奧迪A6乘用車的三效催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)2.三效催化轉(zhuǎn)化(TWC)系統(tǒng)的基本工作過程

三效催化轉(zhuǎn)化器的廢氣凈化是在高溫和催化劑作用下，通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)以奧迪A6乘用車的TWC系統(tǒng)為例對其進(jìn)行介紹，如圖6-7所示。二、三效催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)圖6-8真空電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)

廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)的作用是在中等負(fù)荷工況下，將發(fā)動機(jī)排氣的一部分引入進(jìn)氣系統(tǒng)，以降低發(fā)動機(jī)的最高燃燒溫度和混合氣中氧的含量，從而降低NOx的排放。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)1.廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)的分類與組成(1)間接控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)1)真空電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。真空電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)主要由EGR閥、真空電磁閥、EGR閥高度傳感器、連接管道及軟管等組成，如圖6-8所示。圖6-9奧迪A6乘用車空氣電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)2)空氣電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)?？諝怆姶砰y控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)由EGR閥、空氣電磁閥、EGR溫度傳感器和連接管道及軟管等組成，通過對空氣電磁閥的占空比控制，釋放作用在EGR閥膜片上方的真空，達(dá)到控制EGR閥的目的，如圖6-9所示。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)圖6-10本田乘用車單電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(2)直接控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)

1)單電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。單電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)由EGR閥、EGR閥高度傳感器和連接管道等組成，如圖6-10所示。ECU能根據(jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行參數(shù)計(jì)算出最優(yōu)的EGR開啟程度，因?yàn)镋GR閥的開啟程度完全是線性變化的，因此又稱其為線性控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，在電控發(fā)動機(jī)中廣泛采用。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)圖6-11組合電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)2)組合電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。組合電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的主要元件是組合控制式EGR閥，它通過3個(gè)孔徑遞增的計(jì)量孔，以7種不同流量的組合控制從排氣管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量，如圖6-11所示。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)圖6-12本田乘用車廢氣再循環(huán)系統(tǒng)2.廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)的基本工作過程

本田乘用車廢氣再循環(huán)系統(tǒng)如圖6-12所示，屬于單電磁閥控制式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。

EGR閥裝在進(jìn)氣歧管側(cè)，通過管道與排氣管連通。ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣流量、進(jìn)氣壓力和溫度等信號控制EGR閥的開度來改變參與再循環(huán)的廢氣量。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)圖6-13EGR真空電磁閥3.主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理

(1)EGR控制電磁閥

1)EGR真空電磁閥。EGR真空電磁閥是一個(gè)由電磁線圈控制的常閉真空開關(guān)閥，如圖6-13所示。其作用是通過直接控制EGR閥膜片上方的真空度來控制EGR閥的開度。EGR真空電磁閥由ECU控制，電磁線圈通電時(shí)，閥門開啟，于是進(jìn)、出氣口之間的通道接通。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)圖6-14EGR空氣電磁閥2)EGR空氣電磁閥。EGR空氣電磁閥是一個(gè)由電磁線圈控制的常開真空開關(guān)閥，如圖6-14所示。其作用是通過釋放作用在EGR閥膜片上方的真空度來控制EGR閥的開度。空氣電磁閥通電時(shí)關(guān)閉，斷電時(shí)開啟。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)圖6-15真空控制式EGR閥(2)EGR閥

1)真空控制式EGR閥。本田乘用車EGR閥位于進(jìn)氣歧管右側(cè)，靠近節(jié)氣門體，其結(jié)構(gòu)如圖6-15所示。EGR閥膜片的一側(cè)通過軸桿與閥門相連，另一側(cè)與彈簧相連。當(dāng)真空電磁閥接收到控制信號時(shí)，其閥門開啟，EGR閥膜片上方形成真空，吸動EGR閥膜片上移，使閥門打開，將廢氣引入氣缸。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)圖6-16單電磁閥控制式EGR閥2)單電磁閥控制式EGR閥。單電磁閥控制式EGR閥又稱線性控制式EGR閥，安裝在節(jié)氣門體附近，主要由閥門和閥座等組成，如圖6-16所示。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)圖6-17別克世紀(jì)乘用車組合控制式EGR閥的結(jié)構(gòu)3)組合控制式EGR閥。組合控制式EGR閥通過3個(gè)孔徑遞增的計(jì)量孔控制從排氣管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量，以產(chǎn)生7種不同流量的組合，如圖6-17所示。每個(gè)計(jì)量孔都由1個(gè)電磁閥和針閥組成。當(dāng)電磁閥通電時(shí)，電樞便被磁鐵吸向上方，使計(jì)量孔開啟。旋轉(zhuǎn)式針閥的特性保證了當(dāng)EGR閥關(guān)閉時(shí)，具有良好的密封性。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)(3)EGR閥高度傳感器EGR閥高度傳感器安裝在EGR閥的頂部，如圖6-15所示。它能準(zhǔn)確地檢測EGR閥門開啟和關(guān)閉的程度，并把這個(gè)位置信號傳送給發(fā)動機(jī)ECU。ECU根據(jù)這一參數(shù)，再綜合其他數(shù)據(jù)計(jì)算出最佳廢氣循環(huán)量，然后通過EGR電磁閥控制EGR閥達(dá)到最佳廢氣循環(huán)量開度，使發(fā)動機(jī)排氣中的NOx量減少，動力性能下降不多。三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)(4)EGR閥溫度傳感器EGR閥溫度傳感器位于EGR閥的出口側(cè)，如圖6-15和圖6-18所示，為正溫度系數(shù)熱敏電阻式。其作用是監(jiān)測流出EGR閥的氣體的溫度，間接確定廢氣再循環(huán)量，以驗(yàn)證EGR閥的工作是否正常。圖6-18EGR閥溫度傳感器三、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)(3)EGR閥高度傳感器EGR閥高度傳感器安裝在EGR閥的頂部，如圖6-15所示。它能準(zhǔn)確地檢測EGR閥門開啟和關(guān)閉的程度，并把這個(gè)位置信號傳送給發(fā)動機(jī)ECU。ECU根據(jù)這一參數(shù)，再綜合其他數(shù)據(jù)計(jì)算出最佳廢氣循環(huán)量，然后通過EGR電磁閥控制EGR閥達(dá)到最佳廢氣循環(huán)量開度，使發(fā)動機(jī)排氣中的NOx量減少，動力性能下降不多。

二次空氣噴射(SAI)系統(tǒng)也被稱為補(bǔ)燃系統(tǒng)或后燃系統(tǒng)，其目的是為了降低發(fā)動機(jī)起動時(shí)HC和CO的排放。其原理是利用空氣泵將新鮮空氣噴入排氣管或催化轉(zhuǎn)化器中，使廢氣中未燃燒的HC和CO再次燃燒，生成CO2和H2O，從而減少HC和CO的排放量，同時(shí)因?yàn)镠C和CO的再次燃燒，縮短了三效催化轉(zhuǎn)化器的預(yù)熱時(shí)間。

四、二次空氣噴射系統(tǒng)1.二次空氣噴射系統(tǒng)的組成

二次空氣噴射系統(tǒng)主要由電磁真空閥、空氣泵、組合閥和連接管道等組成，如圖6?19所示。四、二次空氣噴射系統(tǒng)圖6-19二次空氣噴射系統(tǒng)的組成圖6-20二次空氣噴射系統(tǒng)的基本工作過程2.二次空氣噴射系統(tǒng)的基本工作過程

二次空氣噴射系統(tǒng)的基本