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第六章廢氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理當(dāng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)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(shí),空氣中的氧氣(O2)和氮?dú)?N2),和汽油中的碳(C)和氫(H)完全燃燒的結(jié)果是,發(fā)動(dòng)機(jī)排放出二氧化碳(CO2)、水(H2O)及氮?dú)?N2)。但實(shí)際情況往往不這么理想,發(fā)動(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)機(jī)的工況工作。怠速運(yùn)轉(zhuǎn)或減速時(shí),負(fù)壓很強(qiáng),所以PCV閥向上移動(dòng)(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。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),真空度正常,真空通道擴(kuò)寬,PCV閥部分打開。如圖6-3所示。加速或高負(fù)荷時(shí),PCV閥完全打開,真空通道也完全打開。如圖6-4所示。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(dòng)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。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(shí),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(dòng)機(jī)進(jìn)氣管相通,中燃油間設(shè)有一個(gè)電控電磁閥控制管路的通斷。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),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?;厥展迌?nèi)設(shè)有三個(gè)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(shí),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(shí),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(shí),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(dòng)機(jī)高負(fù)荷,使燃燒室內(nèi)的溫度升高,而高溫促使氮?dú)夂涂諝庵械难趸?。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。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(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后,原在EGR膜盒的真空會泄放,直到EGR閥動(dòng)作條件達(dá)到時(shí),膜盒內(nèi)才有真空。但此時(shí)EGR閥尚未開啟,必須等排氣壓力足夠時(shí)EGR閥才能打開。打開時(shí)間一次可持續(xù)約20s。通常,EGR閥工作時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會降低50r/min以上,這表示該閥正常。EGR閥控制方式的類型可出其編號區(qū)分,如圖6-8所示(二)負(fù)壓調(diào)節(jié)式EGR系統(tǒng)另一方面,因?yàn)闇囟鹊蜁r(shí)NOx的生成少,就沒有必要使用EGR裝置,所以,EGR這時(shí)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?yàn)榕艢馄绻軆?nèi)的壓力在1個(gè)大氣壓上下幾百帕(幾毫米汞柱)范圍內(nèi)變化。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷很低時(shí),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(dòng)機(jī)低負(fù)荷時(shí),廢氣循環(huán)量太大就會使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。另外,發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷時(shí)、EGR裝置幾乎沒有必要工作,因?yàn)榇蠖鄶?shù)NOx是在高負(fù)荷時(shí)生成的?;谏鲜鲈?,就需要EGR負(fù)壓調(diào)節(jié)器,在低負(fù)荷時(shí)限制廢氣再循環(huán)量。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(gè)電磁閥控制。當(dāng)電腦不提供搭鐵時(shí),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。2.復(fù)合式真空電磁閥復(fù)合式真空電磁閥同時(shí)控制EGR閥、活性炭罐(CCP)和熱控制進(jìn)氣閥(EFE),如圖6-12所示。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。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(gè)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(gè)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。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(shí),在EGR膜片上裝置了一個(gè)電位計(jì)來檢測EGR閥的開度。電位計(jì)工作電源為5V,電腦取得電位信號后,以百分比來計(jì)算,當(dāng)EGR閥全關(guān)時(shí)為0%,當(dāng)EGR閥全開時(shí)為100%。EGR閥全關(guān)時(shí)電壓為0.5~1.5v,全開時(shí)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。第四節(jié)二次空氣吸入和噴射系統(tǒng)發(fā)動(dòng)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(shí)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。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(gè)控制機(jī)構(gòu),以便在發(fā)動(dòng)機(jī)減速或冷機(jī)時(shí),阻止空氣進(jìn)入。因?yàn)闇p速和冷卻水溫度低時(shí),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(xiǎn)。如圖6-20所示,有些AS裝置中裝有一個(gè)控制機(jī)構(gòu),以便在發(fā)動(dòng)機(jī)減速或冷機(jī)時(shí),阻止空氣進(jìn)入。因?yàn)闇p速和冷卻水溫度低時(shí),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(xiǎn)。因

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