废气等手段,使汽车对大气的污染减小到最低的限度,以缓解汽车保有量增加对环境所带来的负面影响、满足人类对环境质量不断提高的要求。
排放控制系统是把发动机排放的污染物转化为无害物的装置。奥迪A6的排放控制系统包括废气再循环系统(EGR)、燃油蒸气回收装置(EVAP)、二次空气喷射装置(EAIR)和三元催化转换器(TWC)等组成。
汽车排放控制的分类
(1)机内净化:从进气系统入手,通过改善混合气的质量,使燃烧产生的有害成分降低。这一类的排放控制装置有:进气温度自动控制装置、废气再循环控制装置、混合比加浓式减速废气净化装置、进气歧管真空度控制阀等。
(2) 机外净化:对发动机排出的废气进行再净化处理,将废气中所含的CO、HC和NOx等有害气体转化为无害的水(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮(N2)等气体。这一类的排放控制装置有:热反应器、氧化催化剂转化器、三元催化转化器、二次空气供给装置等。目前广泛使用的发动机废气净化装置是三元催化转化装置。
(3)污染源封闭循环净化:对曲轴箱气体及燃油箱燃油蒸发等HC排放源实施封闭化处理,以阻断向空气排放HC。这类控制装置有:曲轴箱强制通风装置、活性炭罐等。
2.1废气再循环系统(EGR)
发动机工作时,ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号,控制炭罐电磁
阀的开闭来控制真空控制阀上部的真空度,从而控制真空控制阀的开度。当真空控制阀打开时,燃油蒸汽通过真空控制阀被吸入进气歧管。
发动机怠速或温度较低时,ECU使电磁阀断电,关闭吸气通道,活性炭罐内的燃油蒸汽不能被吸入进气歧管。
不进行废气再循环的工况有: ● 起动工况。 ● 怠速工况。 ● 暖机工况。
● 转速低于900r/min或高于3200r/min。
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EGR率指废气再循环量在进入气缸内的气体中所占的比率,即: EGR率=[EGR量/(进气量+EGR量)]×100%
图2.1EGR结构
有些发动机中,EGR电磁阀采用占空比控制电磁阀的开度,调节作用在EGR阀上的真空度,控制EGR阀的开度,以实现对废气再循环量的控制。
在开环控制EGR系统中,ECU根据各传感器信号确定发动机工况,并按其内存的EGR率与转速、负荷的对应关系进行控制,而对其控制结果不进行检测。
闭环控制EGR系统(用EGR阀开度作为反馈信号): EGR阀开度传感器:
向ECU反馈电磁阀开度的信号。ECU根据此信号修正电磁阀开度,使EGR率保持在最佳值。
其结构为电计式。
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图2.2用EGR阀开度反馈控制的EGR系统
2.2 EGR率传感器
安装在进气总管中的稳压箱上,新鲜空气进入稳压箱,参与再循环的废气经EGR电磁阀也进入稳压箱。传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度并转换成电信号输送给ECU,ECU根据此信号修正电磁阀开度,使EGR率保持在最佳值。
废气再循环(EGR)系统用于降低废气(惰性气体)中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应,发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件,在强制加速期间更是如此。
当发动机在负荷下运转时,EGR阀开启,使少量的废气进入进气歧管,与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时EGR阀关闭,几乎没有废气再循环至发动机。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂),在燃烧室内不参与燃烧, 它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力,以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。
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图2.3废气再循环系统(EGR)
EGR电磁阀有三个通气口,EGR电磁阀不通电时,弹簧将阀体向上压紧,通大气阀口被关闭。这时EGR电磁阀使进气歧管与EGR阀真空室相通;当EGR电磁阀线圈通电时,产生的电磁力使阀体下移,阀体下端将通进气歧管的真空通道关闭,而上端的通大气阀口打开,于是就使EGR阀的真空室与大气相通。
2.2.1燃油蒸气回收装置(EVAP)的作用
防止油箱内的燃油蒸气逸人大气中,既能减轻污染,又能节约燃油。奥迪A6采用的是ECU控制的燃油蒸气回收装置。
2.2.2燃油蒸气回收装置(EVAP)的结构原理及工作过程
活性炭罐内充满了活性炭粒可以吸收汽油蒸气中的汽油分子。当油箱内的汽油蒸气经管道进入蒸气回收罐时,蒸气中的汽油分子被吸附在活性炭表面,剩下的空气则经蒸气回收罐的出气口排到大气中。
蒸气分离阀安装在油箱的顶部,油箱内的汽油蒸气从该阀出口经管道进入蒸气回收罐,该阀的作用是防止汽车翻倾时油箱内的燃油漏出。当发动机运转时,如果电磁阀开启,则在进气管内真空吸力的作用下,空气经蒸气回收罐下方进入,经过活性炭从上方出口经软管进入发动机进气管,使吸附在活性炭表面的汽油分子又重新蒸发,随空气一起被吸入发动机燃烧。
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图2.4 奥迪A6燃油蒸气回收装置
2.3二次空气喷射装置(EAIR)
1.二次空气喷射装置的作用
向排气净化系统喷人新鲜空气,促进HC和CO的燃烧,以达到废气净化的目的。 2.二次空气喷射系统的结构原理及工作过程
奥迪A6轿车二次空气喷射系统的构成图所示。由于车辆在冷起动阶段混合气体较浓,因而排气中未燃烧的碳氢化合物的含量比例较高,通过二次空气喷射系统可以使三效催化转化器提前达到工作状态,从而改善三效催化转化器内的氧化过程(二次氧化)并减少排气中的有害物质。二次氧化所产生的热量同时可以大大缩短三效催化转化器的起效时间,从而大大改善冷起动阶段的排放净化性能。
在冷起动阶段,发动机电控单元J220通过二次空气泵继电器来起动二次空气泵电动机,空气到达二次空气进气组合阀;同时二次空气进气阀起动,使真空作用到二次空气进气组合阀上,各个二次空气进气组合阀将二次空气到气缸盖排气通道之间的通路打开,二次空气进入排气通道中。
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