NO-17发动机辅助控制系统-排放控制系统

发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术主要内容一、怠速控制系统二、起动控制系统三、进气控制系统四、增压控制系统五、排放控制系统六、巡航控制及电控节气门系统七、冷却风扇及发电机控制系统八、故障自诊断系统九、失效保护系统十、应急备用系统发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术五、排放控制系统1.发动机排放控制技术应用在汽油机上的排放控制系统：汽油蒸汽排放（EVAP）控制系统废气再循环（EGR）系统、三元催化转换（TWC）系统二次空气供给系统应用在柴油机上的排放控制系统：废气再循环（EGR）系统、催化转换系统颗粒过滤系统发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术1.发动机排放控制技术汽油机与柴油机排放污染比较污染物种类柴油机汽油机备注CO(%)0.510汽油机为柴油机的20倍以上HC(ppm)5003000汽油机为柴油机的5倍以上NOx(ppm)1000-40002000-4000二者相当PM(g/km)0.50.01柴油机为汽油机的50倍以上发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术2.汽油蒸气排放控制系统功能：收集汽油箱和浮式室内蒸发的汽油蒸气，将其引入气缸参加燃烧，以免直接排入大气造成污染。1-油箱盖2-油箱3-单向阀4-排气管5-电磁阀6-节气门7-进气管8-真空室9-真空控制阀10-定量排放孔11-活性炭罐发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术2.汽油蒸气排放控制系统有些活性炭罐上不设真空控制阀，而是将受ECU控制的电磁阀直接装在活性炭罐与进气管之间的吸气管中。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术汽油蒸气排放控制系统检修一般维护：经常检查各连接管路有无破损或漏气；检查炭罐有无裂纹；检查炭罐滤芯是否脏污，定期更换。真空控制阀的检查：用手动真空泵检查孔间的通断。电磁阀的检查：用手动真空泵检查电磁阀通、断电时的开闭情况。测量其阻值应为36~44Ω。检查EVAP控制阀2.汽油蒸气排放控制系统发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术五、排放控制系统3.废气再循环系统EGR的基本原理将废气中的一部分引入燃烧室中参与燃烧，降低最高的燃烧温度，抑制NOX在燃烧过程中生成量。废气再循环量的多少可用EGR率表示：EGR率＝［EGR量/（进气量＋EGR量）］×100%EGR的实现方式非增压柴油机的进、排气管存在足够的压差，实现EGR很容易。增压柴油机实现EGR的途径分内部EGR和外部EGR两种类型。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统—内部EGR：通过排气门或者专用阀门的开启来实现废气再循环。1-进气门；2-排气凸轮；3-EGR凸起；4-排气门日本日野公司内部EGR装置：通过修改排气凸轮的形状，使排气门在进气行程中稍有提升，让部分高压废气回流到气缸内，从而实现废气再循环。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统—外部EGR：将部分废气经外部管路引入进气系统来实现EGR。低压回路EGR将废气引到压气机进口前的低压进气系统高压回路EGR将废气引到压气机出口后的高压进气系统发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统—高压回路EGR措施a)防逆流方式b)进气节流方式c)文丘里管方式d)EGR泵方式1-ECU；2-中冷器；3-柴油机；4-增压器；5-EGR阀；6-防逆流阀；7-进气节流阀；8-文丘里管；9-文丘里管旁通阀；10-EGR冷却器；11-EGR泵发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统—开环控制系统真空驱动型EGR开环控制系统1-ECU；2-柴油机转速信号；3-EGR阀；4-EGR电磁阀；5-空气流量计；6-催化转换器真空驱动型EGR阀1-废气进口；2-废气出口；3-阀；4-膜片拉杆；5-真空进口；6-膜片；7-回位弹簧发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统—开环控制系统电驱动型EGR开环控制系统1-ECU；2-柴油机转速信号；3-电驱动EGR阀；4-空气流量计；5-催化转换器发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统—闭环控制系统真空驱动型EGR闭环控制系统1-EGR阀开度传感器；2-EGR阀；3-电磁阀电驱动型EGR闭环控制系统发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统—电驱动型EGR阀电驱动型EGR阀1-电枢；2-阀开度传感器；3-电磁线圈；4-阀杆；5-废气进口；6-废气出口发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统—EGR冷却系统EGR冷却系统的功用：对EGR气体进行冷却，这不仅使发动机的燃烧温度比用通常EGR的更低，从而进一步减少NOX的排放，而且还能有效地提高进气密度，使燃烧更完全，对减少PM等污染物排放也非常有利。EGR冷却系统对排放的影响日本五十铃公司EGR冷却系统发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统—单向EGR冷却系统单向EGR冷却系统特点：在EGR气体回路中加装了防逆流阀，解决了增压发动机很难解决的增压空气逆流问题。单向EGR冷却系统发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统——EGR控制系统检修一般检查：冷机起动后或怠速时，拆下EGR阀上的真空软管，真空软管口应无吸力且发动机转速无变化；发动机温度达到正常后将转速提高到2500r/min以上，按上述方法检查，EGR阀上真空软管口应有吸力，发动机转速应有明显提高。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统——EGR控制系统检修EGR电磁阀的检查：测量电阻：应为33~39Ω。工作情况检查：通电时：1－3口通，2－3口不通；断电时：1－3口不通，2－3口通。1－通气滤网2－通进气管软管接头3－通EGR阀软管接头发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术3.废气再循环系统——EGR控制系统检修EGR阀的检查：用手动真空泵检查其开闭情况，施加13.3~14.7kPa真空度时，应完全开启。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术五、排放控制系统4.催化转化系统催化转化系统是发动机排气后处理系统的重要组成部分，它利用安装在发动机排气系统中的催化转化装置，使发动机排出的HC、CO、PM氧化，或使NOX还原，以达到降低排放污染的目的。催化转化装置主要分两类：氧化催化转化装置和还原催化转化装置。目前，汽车发动机上装用的催化转化装置主要有三元催化转化器（TWC）、氧化催化转化器（DOC）、选择性催化还原系统（SCR）和吸附催化还原系统（NAC）等。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转化系统——三元催化转换器催化剂为贵重金属铂和铑。含有HC、CO和NOX的废气流经转化器时，不仅可使废气中的HC和CO有害气体进一步氧化，生成无害气体CO2和H2O，并能促使废气中的NOx与CO发生还原反应，生成无害的CO2和N2气体。可分为颗粒型和蜂巢型两种类型发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转化系统——三元催化转换器的转换效率100%转化器前污染物排放量量－转化器后污染物排放转化器前污染物排放量转化器转化效率发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术——氧传感器功用：检测排气中的氧浓度，向ECU输送空燃比信号。类型：氧传感器按性能特点不同可分为普通型、热型和宽量程型三种，普通型氧传感器又分为氧化锆（ZrO2）式、氧化钛（TiO2）式。4.催化转化系统氧化锆式氧传感器及其输出特性a）结构b）信号波形1-法兰2-铂电极3-氧化锆管4-铂电极5-加热器6-涂层7-废气8-套管9-大气在400℃以上的高温时，若氧化锆管内、外表面接处的气体中氧的浓度有很大差别，在氧化锆管内、外表面的两个铂电极之间将会产生电动势。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转化系统——氧传感器氧化钛氧传感器及其输出特性a)结构b)电阻特性c)测量电路d)信号波形1-二氧化钛元件2-金属外壳3-陶瓷绝缘体4-接线端子5-陶瓷元件6-导线7-金属保护套利用氧化钛与氧气接触时发生氧化-还原反应、从而导致其电阻值变化的原理，测量废气中的氧浓度。随氧含量增高，二氧化钛的电阻值增大。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转化系统——氧传感器由于氧化锆只能在400℃以上的高温时才能正常工作，为保证氧传感器在发动机排气温度较低时也能正常工作，有的氧传感器内装有加热器。热型氧传感器的加热器由发动机ECU控制，当排气温度较低时，加热器通电对氧化锆管进行加热。热型氧传感器1-氧化锆管2-加热器发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转化系统——氧传感器宽量程氧传感器能够在较宽的空燃比范围内检测排气中的氧浓度，比普通氧传感器更适合汽油直接喷射发动机和柴油机。宽量程氧传感器以普通氧化锆型氧传感器为基础扩展而来，氧化锆型氧传感器有一特性，就是当氧离子移动时会产生电动势，若相反将电动势加在氧化锆组件上，即会造成氧离子的移动。宽量程氧传感器发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转化系统——氧化催化转化器氧化催化转化器（DieselOxidationCatalyst，简称DOC）指安装在柴油汽车排气系统中，通过催化剂进行氧化反应，能同时降低排气中一氧化碳（CO）、总碳氢化合物（THC）和柴油颗粒物中可溶性有机物组分（SOF）的催化转化器。缺点是会将排气中的SO2氧化成SO3，生成危害更大的硫酸雾或固态硫酸盐颗粒。氧化催化转化器作用原理发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转换系统——选择性催化还原系统选择性催化还原技术（SCR）：“选择性”是指在催化还原转化过程中，利用还原剂的特性优先选择NOX在催化剂作用下一起被氧化，而不是按自然规律先是比较容易氧化的HC和CO被氧化，从而大大提高转化效率（可达99%），它是近年来比较成功的NOX催化还原技术。选择性催化还原剂：主要有氨（NH3）、尿素（Urea）及碳氢化物（如柴油等）。氨：是一种有毒物质，气态氨的储存和运输都不方便。尿素：水溶性好，储存运输很方便，而且价格低廉，使用安全；碳氢化合物：比较容易获得，但还原催化能力并不是很强。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转换系统——选择性催化还原系统目前，比较认可的NOX还原技术是以尿素作催化剂的选择性催化还原技术，尿素的催化作用机理是：O6H5N6NO4NHO6H4NO4NO4NHCO2NHOHNHCO2232223232222在高温区在低温区尿素水解发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转换系统——选择性催化还原系统德国BOSCH公司SCR-NO-NH3催化转化电控系统发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术4.催化转换系统——吸附-催化还原系统吸咐-催化还原系统主要采用吸附和催化还原两项技术，其关键技术是吸附技术。吸附技术，主要是利用充填有NOX吸附剂的吸附器，在富氧条件下将难以催化还原的NOX首先储存起来，再用其它方法进行处理。吸附器类似一个过滤器，但它过滤的是发动机排气中的NOX。常用的吸附剂为贵金属、碱金属或碱土金属氧化物，如碳酸钾（K2CO3）和金属钡（Ba）等，吸附剂的耐硫性能和高温稳定性也比较差。吸附剂吸附的NOX到一定量后，必须采取使吸附剂“再生”，一般是在转化器上配置预热空气鼓风机和预热器，当吸附剂中吸附了规定量的NOX后，利用热风使NOX从吸附剂中分离出来，而后在催化剂（如铂等）作用下，使NOX与还原剂发生反应，生成无害气体。发动机辅助控制系统汽车发动机电控技术5.颗粒过滤系统颗粒过滤系统的主要装置就是颗粒过滤器（DieselParticulateFilter，简称DPF），它是安装在柴油汽车排气系统中，通过过滤来降低排气中颗粒物（PM）的装置。颗粒过滤器的过滤效率可达50%～90%。过滤效率是指试验车辆或发动机按照某种指定的工况运行时，柴油颗粒过滤器前后的颗粒物排放重量的变化率，即五、排放控制系统100%过滤器前颗粒物排放量量－过滤器后颗粒物排放过滤器前颗粒物排放量过滤器过滤效率发动机辅助控制系统汽车发