廢氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理第一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六當(dāng)汽油發(fā)動機(jī)怠速運轉(zhuǎn)，燃料／空氣混合比為1：14.7(即lkg重的汽油與14.7kg重的空氣混合)時，空氣中的氧氣(O2)和氮氣(N2)，和汽油中的碳(C)和氫(H)完全燃燒的結(jié)果是，發(fā)動機(jī)排放出二氧化碳(CO2)、水(H2O)及氮氣(N2)。但實際情況往往不這么理想，發(fā)動機(jī)因無法達(dá)到百分之百的燃燒效率、而會產(chǎn)生氮氧化合物(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)等廢氣。在這些氣體當(dāng)中，氮氧化合物(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳(CO)會造成大氣污染，危害人體健康，因此，汽車上采用各種廢氣控制裝置來降低這些氣體的排放。常見的廢氣控制裝置有曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)(PCV)、燃油蒸汽回收(EVAP)、廢氣再循環(huán)(EGR)和三元催化轉(zhuǎn)化器(TWC)等系統(tǒng)。第二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)曲軸箱內(nèi)竄缸混合氣中，70％～80％是未燃燒氣體(HC)，燃燒的副產(chǎn)品(水蒸氣和各種氣化的酸)則占20％～30％。所有這些都能破壞機(jī)油，產(chǎn)生油泥，使曲軸箱銹蝕。為防止這一情況出現(xiàn)，以前的車輛都是從曲軸箱中引出通風(fēng)管道，讓這些氣體逸入大氣。但由于許多排放法規(guī)不允許這樣做，這些竄缸混合氣必須回到燃燒室重新燃燒。一般來說，歧管真空度對竄缸混合氣產(chǎn)生的影響比發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速更大。如果氣缸蓋罩和進(jìn)氣歧管只是簡單他用一根管子連接，不會很有效地解決這一問題。因此，需要在曲軸箱(氣缸蓋罩)和進(jìn)氣歧管之間安裝一個曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)閥(PCV)，以便根據(jù)歧管真空度，改變允許進(jìn)入氣缸重新燃燒的竄缸混合氣的量。PCV閥根據(jù)發(fā)動機(jī)的工況工作。第三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六發(fā)動機(jī)停機(jī)或回火時，由于其自身重量和彈簧重量，PCV閥關(guān)閉。如圖6-1所示。第四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六怠速運轉(zhuǎn)或減速時，負(fù)壓很強(qiáng)，所以PCV閥向上移動(打開)。但是由于真空通道仍然狹窄，允許通過的竄缸混合氣量還很少。如圖6-2所示。第五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六正常運轉(zhuǎn)時，真空度正常，真空通道擴(kuò)寬，PCV閥部分打開。如圖6-3所示。第六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六加速或高負(fù)荷時，PCV閥完全打開，真空通道也完全打開。如圖6-4所示。第七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六從圖6-5可以看出，全負(fù)荷時PCV閥允許通過的竄缸混合氣很少，所以，當(dāng)產(chǎn)生的竄缸混合氣超過PCV閥吸入能力時，竄缸混合氣也通過連接空氣濾清器和氣缸蓋罩的管道，從空氣濾清器吸入歧管。第八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六第二節(jié)燃油蒸氣回收系統(tǒng)燃油蒸氣回收系統(tǒng)又簡稱EVAP。在這套裝置中，燃油蒸氣回收罐(活性炭罐)用于吸收從燃油箱或化油器浮子室蒸發(fā)的汽油蒸氣(HC)，以防止這些汽油蒸氣逸入大氣。EFI發(fā)動機(jī)用電腦控制燃油蒸氣回收系統(tǒng)，由汽油蒸氣回收罐、電控電磁閥、雙向閥(預(yù)設(shè)壓力)單向閥及相應(yīng)的管路組成。第九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六第十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六一、燃油蒸氣回收罐燃油蒸氣回收罐內(nèi)充滿活性炭顆粒，故又稱活性炭罐。活性炭能吸附燃油蒸氣中的汽油燃油分子。當(dāng)燃油箱內(nèi)的燃油蒸氣進(jìn)入回收罐時，其分子被吸附在活性炭表面上，余下的空氣則燃油排入大氣。蒸氣回收罐上方的進(jìn)氣口與燃油箱相通；出氣口經(jīng)軟管與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管相通，中燃油間設(shè)有一個電控電磁閥控制管路的通斷。發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時，如果電磁閥關(guān)閉，則進(jìn)入罐內(nèi)的汽燃油油分子被活性炭吸附。回收罐內(nèi)設(shè)有三個單向閥，當(dāng)電磁閥開啟且控制氣路中的真空度較大燃油時，1號單向閥便開啟．吸附在活性炭表面的汽油分子重新蒸發(fā)，被吸入進(jìn)氣管參加燃燒。當(dāng)燃油燃油箱中的蒸氣壓力高時，2號單向閥開啟，3號單向閥關(guān)閉，燃油箱內(nèi)的燃油蒸氣便進(jìn)入回燃油收罐。反之，當(dāng)燃油箱內(nèi)出現(xiàn)真空時，2號單向閥關(guān)閉，3號單向閥和油箱蓋上的單向閥均打燃油開，空氣被吸入燃油箱。第十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六二、電控電磁閥電控電磁閥的作用是控制進(jìn)入進(jìn)氣管的燃油蒸氣量，防止正常的混合氣成分被破壞。電腦根據(jù)發(fā)動機(jī)工況，控制電磁閥的通斷，以凋節(jié)進(jìn)氣量。當(dāng)發(fā)動機(jī)停止或怠速運轉(zhuǎn)時，電磁閥關(guān)閉。當(dāng)發(fā)動機(jī)以中速或高速運轉(zhuǎn)時，電磁閥開啟。這時發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量較大，少量的燃油蒸氣不會影響混合氣的成分。第十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六第三節(jié)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)簡稱EGR系統(tǒng)。EGR是英文ExhaustGasRecirculation的縮寫。EGR系統(tǒng)用于減少廢氣中NOx的含量。由于加速或發(fā)動機(jī)高負(fù)荷，使燃燒室內(nèi)的溫度升高，而高溫促使氮氣和空氣中的氧化合。所以，減少NOx生成的最好辦法是降低燃燒室的溫度。EGR系統(tǒng)通過進(jìn)氣歧管再循環(huán)廢氣中的CO2和水蒸氣(H2O)，降低燃油在混合氣中的比例，使混合氣變稀，且?guī)ё呋旌蠚馊紵a(chǎn)生的一部分熱量從而使燃燒室溫度下降，減少了NOx的產(chǎn)生。第十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六一、EGR閥的類型與測試(一)EGR閥的類型EGR閥按控制方式可區(qū)分為正壓力控制式(簡稱P型)和負(fù)壓力控制式(簡稱N型)如圖6-7所示。正壓力控制式完全由真空來控制。當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)動后，若有真空流到EGR膜盒，將膜盒吸起后，EGR閥即會打開。必須等真空完全消失，EGR閥才會關(guān)閉。負(fù)壓力控制式由真空及排氣壓力來控制。在發(fā)動機(jī)發(fā)動后，原在EGR膜盒的真空會泄放，直到EGR閥動作條件達(dá)到時，膜盒內(nèi)才有真空。但此時EGR閥尚未開啟，必須等排氣壓力足夠時EGR閥才能打開。打開時間一次可持續(xù)約20s。通常，EGR閥工作時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速會降低50r/min以上，這表示該閥正常。第十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六EGR閥控制方式的類型可出其編號區(qū)分，如圖6-8所示第十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六二、非電腦控制EGR系統(tǒng)(一)溫控閥控制EGR系統(tǒng)

早期EGR閥的真空源是由溫控閥來控制，如圖6-9所示。當(dāng)發(fā)動機(jī)到達(dá)工作溫度時，位于水道上的溫控閥打開，接通節(jié)氣門到EGR閥膜片室的真空。如果節(jié)氣門打開到一定角度，真空吸力便吸開EGR閥，使廢氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管。第十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六(二)負(fù)壓調(diào)節(jié)式EGR系統(tǒng)另一方面，因為溫度低時NOx的生成少，就沒有必要使用EGR裝置，所以，EGR這時就由溫控閥來切斷真空源，使閥門關(guān)閉。在EGR裝置中，再循環(huán)廢氣的多少可以由EGR負(fù)壓調(diào)節(jié)器控制。之所以需要這一控制機(jī)構(gòu)，是因為排氣歧管內(nèi)的壓力在1個大氣壓上下幾百帕(幾毫米汞柱)范圍內(nèi)變化。發(fā)動機(jī)負(fù)荷很低時，進(jìn)氣歧管負(fù)壓就很強(qiáng)。如果對由EGR裝置再循環(huán)的廢氣量不加以控制，就會有超過需要的廢氣被再循環(huán)。而發(fā)動機(jī)低負(fù)荷時，廢氣循環(huán)量太大就會使發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)不正常。另外，發(fā)動機(jī)低負(fù)荷時、EGR裝置幾乎沒有必要工作，因為大多數(shù)NOx是在高負(fù)荷時生成的。基于上述原因，就需要EGR負(fù)壓調(diào)節(jié)器，在低負(fù)荷時限制廢氣再循環(huán)量。第十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六三、電腦控制EGR系統(tǒng)(一)電磁閥的類型在電腦控制的EGR系統(tǒng)中，常見的電磁閥類型有如下兩種：1．單一式真空電磁閥EGR閥由電腦控制的一個電磁閥控制。當(dāng)電腦不提供搭鐵時，真空吸力無法到達(dá)EGR膜只有在電腦提供搭鐵后。電磁閥才打開，使真空吸力到達(dá)EGR膜盒，EGR閥打開，如圖6-11所示。第十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六2.復(fù)合式真空電磁閥復(fù)合式真空電磁閥同時控制EGR閥、活性炭罐（CCP）和熱控制進(jìn)氣閥（EFE），如圖6-12所示。第十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六(二)典型的電腦控制EGR系統(tǒng)1．脈沖控制式EGR系統(tǒng)(PWM)該系統(tǒng)由電腦控制EGR真空電磁閥的搭鐵通過真空吸力打開EGR閥，與此同時另外配置一組EGR位置傳感器檢測EGR作用信號。電磁閥和位置傳感器合稱EGR控制電磁閥總成。第二十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六2．反饋背壓檢測控制式EGR系統(tǒng)該系統(tǒng)類似脈沖控制式EGR系統(tǒng)：不同之處是將EGR位置傳感器外裝，沒有與EGR電磁閥做成一體，如圖6-14所示。第二十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六3．排氣溫度檢測控制式EGR系統(tǒng)該系統(tǒng)類似脈沖控制式EGR系統(tǒng)。不同之處是，在EGR排氣口端裝一個溫度開關(guān)，用以檢測EGR閥作用。必須注意的是，EGR溫度開關(guān)是由電腦輸出一個12V的檢測電源到EGR溫度傳感器。也有采用5V參考電源的溫度傳感器檢測EGR閥是否作用、類似水溫傳感器。如圖6-15所示。第二十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六4.電子反饋檢測控制式EGR系統(tǒng)該系統(tǒng)類似脈沖控制式EGR系統(tǒng)，不同處是在檢測EGR閥是否作用時，在EGR膜片上裝置了一個電位計來檢測EGR閥的開度。電位計工作電源為5V，電腦取得電位信號后，以百分比來計算，當(dāng)EGR閥全關(guān)時為0％，當(dāng)EGR閥全開時為100％。EGR閥全關(guān)時電壓為0.5～1.5v，全開時為4.5～4.8V，真空膜盒中真空吸力約為13.5～23.7kPa，即可打開EGR閥，如圖6-16所示。第二十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六5數(shù)字控制式EGR系統(tǒng)該系統(tǒng)電磁閥分別由三組電磁閥控制度氣流量，由電腦控制該組電磁閥的開度，并不利用真空膜盒，如圖6-l7所示。第二十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六第四節(jié)二次空氣吸入和噴射系統(tǒng)發(fā)動機(jī)所排放的廢氣中的HC和CO是可燃性氣體，如果迫使空氣進(jìn)入排氣歧管，且廢氣夠熱，廢氣就會在排入大氣以前重新燃燒，廢氣中的CO和HC也就轉(zhuǎn)化成為無污染的CO2和H2O。為實現(xiàn)這一目的，常用二次空氣吸入(AS)法和二次空氣噴射(AI)法。第二十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六一、二次空氣吸入系統(tǒng)如圖6-20所示，有些AS裝置中裝有一個控制機(jī)構(gòu)，以便在發(fā)動機(jī)減速或冷機(jī)時，阻止空氣進(jìn)入。因為減速和冷卻水溫度低時，空氣燃油混合氣大濃，就會出現(xiàn)催化劑過熱或排氣管放炮的危險。如圖6-20所示，有些AS裝置中裝有一個控制機(jī)構(gòu)，以便在發(fā)動機(jī)減速或冷機(jī)時，阻止空氣進(jìn)入。因為減速和冷卻水溫度低時，空氣燃油混合氣大濃，就會出現(xiàn)催化劑過熱或排氣管放炮的危險。第二十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六二、二次空氣噴射系統(tǒng)二次空氣噴射(AI)系統(tǒng)使用空氣泵(空氣泵通常用V形皮帶驅(qū)動)，迫使空氣進(jìn)入排氣歧管。這個方法能提供重新燃燒所需要的足夠的空氣。但有一部分發(fā)動機(jī)輸出功率需用于驅(qū)動空氣泵。由于電控汽油噴射、三元催化轉(zhuǎn)化器及其他這類設(shè)備的成功研制，這個方法現(xiàn)在已經(jīng)很少被采用。第二十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六第五節(jié)廢氣催化轉(zhuǎn)化器一、三元催化轉(zhuǎn)化器催化劑是其本身在形態(tài)和質(zhì)量上均無變化，卻能促成化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。例如正常情況下，HC、CO和NOx和O2在一起即使被加熱到500℃也不會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，但當(dāng)這些氣體通過催化劑后就會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而轉(zhuǎn)化成為無害的CO2、H20和N2。汽車的廢氣催化轉(zhuǎn)化器所用的催化劑，通常有鉑、銥、銠等。催化劑涂在許多“載體”的表面上，以增加其與廢氣接觸的表面積。但是如果使用含鉛汽油，催化劑表面就會被覆蓋上一層鉛而失效。因此，安裝有廢氣催化轉(zhuǎn)化器的車輛必須始終使用無鉛汽油。凈化汽車廢氣的理想狀態(tài)是在催化劑的作用下，通過使NOx和O2以反CO相HC的化學(xué)反應(yīng)，而完全生成中性的物質(zhì)N2、H2O和CO2。其反應(yīng)方程式如下：第二十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六因為這種凈化器不僅將CO和HC也將NOx轉(zhuǎn)換成非污染物，所以又稱三元催化轉(zhuǎn)化器(TWC)。為了使上述反應(yīng)發(fā)生，空燃比必須非常接近理論比值。如果能做到這一點，三種污染物都可以達(dá)到很高的凈化率。但是如果燃燒的是濃空燃比混合氣，廢氣中CO和HC的濃度就高，NOx的還原反應(yīng)就會發(fā)