1、第六章第六章 廢氣控制系統廢氣控制系統的結構和原理的結構和原理 n 當汽油發動機怠速運轉，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)完全燃燒的結果是，發動機排放出二氧化碳(co2)、水(h 2o)及氮氣(n 2)。但實際情況往往不這么理想，發動機因無法達到百分之百的燃燒效率、而會產生氮氧化合物(nox)、碳氫化合物(hc)、一氧化碳(co)等廢氣。n 在這些氣體當中，氮氧化合物(nox)、碳氫化合物(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

2、氣體的排放。常見的廢氣控制裝置有曲軸箱強制通風(pcv)、燃油蒸汽回收(evap)、廢氣再循環(egr)和三元催化轉化器(twc)等系統。 第一節曲軸箱強制通風系統第一節曲軸箱強制通風系統 n 曲軸箱內竄缸混合氣中，7080是未燃燒氣體(hc)，燃燒的副產品(水蒸氣和各種氣化的酸)則占2030。所有這些都能破壞機油，產生油泥，使曲軸箱銹蝕。為防止這一情況出現，以前的車輛都是從曲軸箱中引出通風管道，讓這些氣體逸入大氣。但由于許多排放法規不允許這樣做，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生的影響比發動機轉速更大。如果氣缸蓋罩和進氣歧管只是簡單他用一根管子連接，不

3、會很有效地解決這一問題。因此，需要在曲軸箱(氣缸蓋罩)和進氣歧管之間安裝一個曲軸箱強制通風閥(pcv)，以便根據歧管真空度，改變允許進入氣缸重新燃燒的竄缸混合氣的量。pcv閥根據發動機的工況工作。 n發動機停機或回火時，由于其自身重量和彈簧重量，pcv閥關閉。如圖6-1所示。 n怠速運轉或減速時，負壓很強，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。 n正常運轉時，真空度正常，真空通道擴寬，pcv閥部分打開。如圖6-3所示。 n加速或高負荷時，pcv閥完全打開，真空通道也完全打開。如圖6-4所示。 n從圖6-5可以看出，全負荷時pcv閥

4、允許通過的竄缸混合氣很少，所以，當產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。 第二節燃油蒸氣回收系統第二節燃油蒸氣回收系統 n燃油蒸氣回收系統又簡稱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的汽油蒸氣(hc)，以防止這些汽油蒸氣逸入大氣。nefi發動機用電腦控制燃油蒸氣回收系統，由汽油蒸氣回收罐、電控電磁閥、雙向閥(預設壓力)單向閥及相應的管路組成。 一、燃油蒸氣回收罐一、燃油蒸氣回收罐 n 燃油蒸氣回收罐內充滿活性炭顆粒，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。當燃油箱

5、內的燃油蒸氣進入回收罐時，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氣口與燃油箱相通；出氣口經軟管與發動機進氣管相通，中燃油間設有一個電控電磁閥控制管路的通斷。n發動機運轉時，如果電磁閥關閉，則進入罐內的汽燃油油分子被活性炭吸附?；厥展迌仍O有三個單向閥，當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，被吸入進氣管參加燃燒。當燃油燃油箱中的蒸氣壓力高時，2號單向閥開啟，3號單向閥關閉，燃油箱內的燃油蒸氣便進入回燃油收罐。反之，當燃油箱內出現真空時，2號單向閥關閉，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

6、。 二、電控電磁閥二、電控電磁閥 n電控電磁閥的作用是控制進入進氣管的燃油蒸氣量，防止正常的混合氣成分被破壞。電腦根據發動機工況，控制電磁閥的通斷，以凋節進氣量。當發動機停止或怠速運轉時，電磁閥關閉。當發動機以中速或高速運轉時，電磁閥開啟。這時發動機的進氣量較大，少量的燃油蒸氣不會影響混合氣的成分。 第三節廢氣再循環系統第三節廢氣再循環系統 n廢氣再循環系統簡稱egr系統。egr是英文exhaust gas recirculation的縮寫。egr系統用于減少廢氣中nox的含量。由于加速或發動機高負荷，使燃燒室內的溫度升高，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

7、燒室的溫度。egr系統通過進氣歧管再循環廢氣中的co2和水蒸氣(h2o)，降低燃油在混合氣中的比例，使混合氣變稀，且帶走混合氣燃燒所產生的一部分熱量從而使燃燒室溫度下降，減少了nox的產生。 一、一、egr閥的類型與測試閥的類型與測試 n(一)egr閥的類型 negr閥按控制方式可區分為正壓力控制式(簡稱p型)和負壓力控制式(簡稱n型)如圖6-7所示。n正壓力控制式完全由真空來控制。當發動機發動后，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閥才會關閉。n負壓力控制式由真空及排氣壓力來控制。在發動機發動后，原在egr膜盒的真空會泄放，直到egr閥動作條件達

8、到時，膜盒內才有真空。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約20s。n通常，egr閥工作時，發動機轉速會降低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分，如圖閥控制方式的類型可出其編號區分，如圖6-8所示所示 二、非電腦控制二、非電腦控制egr系統系統 n早期egr閥的真空源是由溫控閥來控制，如圖6-9所示。當發動機到達工作溫度時，位于水道上的溫控閥打開，接通節氣門到egr閥膜片室的真空。如果節氣門打開到一定角度，真空吸力便吸開egr閥，使廢氣進入進氣歧管。 (二二)負壓調節式負壓調節式egr系統系統 n另一方面，因為溫

9、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，使閥門關閉。 n在egr裝置中，再循環廢氣的多少可以由egr負壓調節器控制。之所以需要這一控制機構，是因為排氣歧管內的壓力在1個大氣壓上下幾百帕(幾毫米汞柱)范圍內變化。發動機負荷很低時，進氣歧管負壓就很強。如果對由egr裝置再循環的廢氣量不加以控制，就會有超過需要的廢氣被再循環。而發動機低負荷時，廢氣循環量太大就會使發動機運轉不正常。另外，發動機低負荷時、egr裝置幾乎沒有必要工作，因為大多數nox是在高負荷時生成的。基于上述原因，就需要egr負壓調節器，在低負荷時限制廢氣再循環量。三、電腦控制三、電腦控

10、制egr系統系統 n在電腦控制的egr系統中，常見的電磁閥類型有如下兩種：n1單一式真空電磁閥negr閥由電腦控制的一個電磁閥控制。當電腦不提供搭鐵時，真空吸力無法到達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egr膜盒，egr閥打開，如圖6-11所示。 2. 復合式真空電磁閥復合式真空電磁閥 n復合式真空電磁閥同時控制egr閥、活性炭罐（ccp）和熱控制進氣閥（efe），如圖6-12所示。 (二二)典型的電腦控制典型的電腦控制egr系統系統 n1脈沖控制式egr系統(pwm)n該系統由電腦控制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

11、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。 2反饋背壓檢測控制式反饋背壓檢測控制式egr系統系統n該系統類似脈沖控制式egr系統：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排氣溫度檢測控制式egr系統系統 n該系統類似脈沖控制式egr系統。不同之處是，在egr排氣口端裝一個溫度開關，用以檢測egr閥作用。必須注意的是，egr溫度開關是由電腦輸出一個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。 4. 電子反饋檢測控制式電子反饋檢測控制式

12、egr系統系統 n該系統類似脈沖控制式egr系統，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egr閥全關時為0，當egr閥全開時為100。egr閥全關時電壓為0.51.5v，全開時為4.54.8v，真空膜盒中真空吸力約為13.523.7kpa，即可打開egr閥，如圖6-16所示。 5數字控制式數字控制式egr系統系統 n該系統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-l 7所示。 第四節第四節 二次空氣吸入和噴射系統二次空氣吸入和噴射系統 n發

13、動機所排放的廢氣中的hc和co是可燃性氣體，如果迫使空氣進入排氣歧管，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也就轉化成為無污染的co2和h 2o。為實現這一目的，常用二次空氣吸入(as)法和二次空氣噴射(ai)法。 一、二次空氣吸入系統一、二次空氣吸入系統 n如圖6-20所示，有些as裝置中裝有一個控制機構，以便在發動機減速或冷機時，阻止空氣進入。因為減速和冷卻水溫度低時，空氣燃油混合氣大濃，就會出現催化劑過熱或排氣管放炮的危險。 n如圖6-20所示，有些as裝置中裝有一個控制機構，以便在發動機減速或冷機時，阻止空氣進入。因為減速和冷卻水溫度低時，空氣燃油混合氣大濃，就

14、會出現催化劑過熱或排氣管放炮的危險。 二、二次空氣噴射系統二、二次空氣噴射系統 n二次空氣噴射(ai)系統使用空氣泵(空氣泵通常用v形皮帶驅動)，迫使空氣進入排氣歧管。這個方法能提供重新燃燒所需要的足夠的空氣。但有一部分發動機輸出功率需用于驅動空氣泵。由于電控汽油噴射、三元催化轉化器及其他這類設備的成功研制，這個方法現在已經很少被采用。 第五節第五節 廢氣催化轉化器廢氣催化轉化器 n一、三元催化轉化器 n催化劑是其本身在形態和質量上均無變化，卻能促成化學反應的物質。例如正常情況下，hc、co和nox和o2在一起即使被加熱到500 也不會產生化學反應，但當這些氣體通過催化劑后就會發生化學反應，而轉化成為無害的co2、h 20和n2。n汽車的廢氣催化轉化器所用的催化劑，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。n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是在催化劑