04丰田佳美轿车排放控制系统检修Word文档格式.docx
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3.2燃油蒸发排放系统的检查…………………………………………………18
3.2.1碳罐的拆装检查………………………………………………………19
3.2.2温控真空阀TVV的拆装检查…………………………………………20
3.3废气再循环系统〔EGR〕的检修……………………………………………20
3.3.1EGR系统的检查…………………………………………………………20
3.3.2EGR真空调节器的检查…………………………………………………23
3.3.3EGR阀的检查……………………………………………………………24
3.3.4真空控制阀的检查……………………………………………………25
3.3.5EGR废气温度传感器……………………………………………………30
3.4三元催化转换装置检修……………………………………………………31
……………………………………………………………………31
………………………………………………………………32
4.排放控制系统的故障诊断……………………………………………………36
……………………………………………………………………36
5.维修案例及其分析……………………………………………………………43
结语………………………………………………………………………………45
参考文献……………………………………………………………………………46
致谢…………………………………………………………………………………47
1绪论
1.1汽车尾气污染
汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。
可以说,汽车是一个流动的污染源。
在世界各国,汽车污染早已不是新话题。
进入21世纪,汽车污染日益成为全球性问题。
随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广,它对世界环境的负面效应也越来越大,尤其是危害城市环境,引发呼吸系统疾病,造成地表空气臭氧含量过高,加重城市热岛效应,使城市环境转向恶化。
有关专家统计,到21世纪初,汽车排放的尾气占了大气污染的30~60%。
随着机动车的增加,尾气污染有愈演愈烈之势,由局部性转变成连续性和累积性,而各国城市市民那么成为汽车尾气污染的直接受害者。
1.2汽车尾气的有害气体
汽车的有害排放物主要有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、二氧化硫和微粒物质〔铅粒、碳粒和油滴与赃物的混合物等〕。
例如,汽车的有害排放物碳氢化合物从车上不同的地方排出,排气管排放的碳化氢占全部的60%,曲轴箱占20%,油箱和供油系统占20%。
其他的有害物绝大局部从排气管排出。
1.2.1一氧化碳CO
一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物,主要是在局部缺氧或低温条件下,由于烃不能完全燃烧而产生,混在内燃机废气中排出。
当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时,燃料不能充分燃烧,废气中一氧化碳含量会明显增加。
〔1〕一氧化碳的产生
一氧化碳是燃料没有完全燃烧的产物。
汽车的燃料大局部是汽油,而这些
燃料的成分本质是氢类,一般的氢类的燃烧理论反响式为:
+
===mCO+
H
从化学式中可以看出一氧化碳的产生是由于氧气的缺乏造成的。
所以当燃料空气的混合比〔即空燃比〕小于14.7:
1时会产生一氧化碳。
事实上,空气燃料的混合比每增加1,一氧化碳的排放量就减少3%,空气燃料的混合比直接影响一氧化碳的排放,因此,任何影响空气燃料混合比的因素都是影响一氧化碳排放的因素。
在实际发动机运行中,当空气燃料混合不均时,即总体属于稀混合气局部浓混合气时,也易形成一氧化碳;
另外在高温状态下,燃烧形成的二氧化碳和水也会有小局部发生分解产生一氧化碳。
〔2〕影响因素
a.负荷对一氧化碳排量的影响
1.2.2碳氢化合物
汽车排气中得碳氢化合物主要是燃料没有完全燃烧或没有燃烧的产物。
对一般汽油发动机来说,约60%的碳氢化合物来自内燃机废气排放20%~25%来自曲轴箱的泄漏,其余的15%~20%来自燃料系统的蒸发。
HC化合物包含了甲烷、乙烯、丙烯和乙炔还有一些多环芳烃。
〔1〕碳氢化合物的产生
1.排气中没有完全燃烧的碳氢化合物的成分较为复杂,有饱和烃、不饱和烃、芳香烃、醛和酮等。
一般完全化学式为
C
===8CO
+9HO
因此,一旦氧气不充足,一系列的中间反响就不能最后生成二氧化碳和水,结果形成没有完全燃烧的烃类从废气中排出。
2.排气中未燃烧的烃类的产生原因
1).发动机内部存在缸壁冷面和冷隙缝
2).火焰传播不完全
〔2〕影响因素
a.空气燃油混合比对碳氢化合物的影响
b.负荷对HC化合物排量的影响
实验数据显示,随着负荷的增加,HC化合物排量会随之减少。
c.转速对HC化合物排量的影响
HC化合物排量随着发动机转速的增加而明显减少。
怠速对HC化合物的影响与CO的影响效果一样。
d.点火时刻对HC化合物排量的影响
实验数据显示:
推迟点火提前角,HC化合物排量明显下降。
e.排气背压对HC化合物排量的影响
随着排气背压的增加,HC化合物排量有所减少。
氮氧化合物是在内燃机气缸内大局部气体中生成的,氮氧化合物的排放量取决于燃烧温度、时间和空燃比等因素。
从燃烧过程看,排放的氮氧化物95%以上可能是一氧化氮,其余的是二氧化氮。
〔1〕氮氧化物的产生
氮氧化物的主要成分是一氧化氮〔NO〕和二氧化氮〔NO
〕,而一氧化氮在发动机排放的氮氧化物中又占一半以上。
一氧化氮的反响式为:
从式子可看出,一氧化氮的生成与发动机燃烧温度和氧含量有密切的关系,温度越高,氧含量越高,一氧化氮的生成就越多。
a.空气燃油混合比对氮氧化物排量的影响
根据实验数据得出:
氮氧化物的排量在空气燃油混合比较大和较小是有减小的趋势。
b.点火时刻对氮氧化物排量的影响
点火时刻越提前,氮氧化物排量越高。
c.转速对氮氧化物排量的影响
在混合气较浓时,转速越高,氮氧化物的排量越大;
混合气较稀时,转速越高,一氧化氮的排量越低。
d.负荷对氮氧化物排量的影响
负荷的增大,进气歧管的压力也相应的增大,一氧化氮的排量也增大。
2汽车排放控制系统
2.1汽车排放控制系统概述
汽车排放控制系统是现代车不可缺少的重要的组成局部,它将汽车的有害物质控制在最低程度,以减少对大气的污染。
排放控制系统与整车其他系统在设计中是统一的。
在过去传统的汽车及发动机设计中,主要考虑的性能指标是动力性和可靠性。
随着汽车有害物质对大气污染日趋严重,世界各国限制汽车排放污染的法规越来越严格。
为了到达新的规定和要求,排放控制系统必须和车上其他的系统在设计上是统一的,才能使得新汽车到达规定要求,包括排放性能在内的综合性能指标的要求。
排放控制系统与汽车上其他的系统是相互交融的。
由于采用统一设计,各个系统统都相互依赖,实质上排放控制系统难以与其他系统严格区分开来,例如燃油提供不当,不仅会增加耗油,动力性能下降,而且排放也会增加。
现代汽车上的控制系统已经到达“电子化〞,即电子系统〔计算机〕控制汽车,使汽车上的控制逐步“一体化〞,以到达更高的综合性能指标。
因此,排放控制系统不仅要把它看作单一控制系统来解决单一排放问题,而且要视其为整车控制系统的一局部,它关系到总体性能的指标。
〔1〕汽车燃油的改用
1〕采用无铅汽油,以代替有铅汽油,可减少汽油尾气毒性物质的排放量。
2〕掺入添加剂,改变燃料成分。
3)选用恰当的润滑添加剂-机械摩擦改进剂。
4〕采用绿色燃料同样可减少汽车尾气有毒气体排放量。
5〕采用多种燃料作为汽车燃料来源。
6〕节约能源,有利环境,大力推广车用乙醇汽油。
〔2〕汽车发动机内部的调试
1〕减少喷油提前角。
减少喷油提前角,可降低发动机工作的最高温度〔1500摄氏度〕,使NOx的生成量减少。
2〕改善喷油器的质量,控制燃烧条件〔燃比、燃烧温度、燃烧时间〕,可使燃料燃烧完全,从而可减少CO、HC和煤烟。
3〕调整喷油泵的供油量,可降低发动机的功率,使雾化的燃料有足够的氧气进行完全燃烧,从而也可以减少CO、CH和煤烟的生成。
〔3〕发动机外部尾气净化措施
即汽车尾气由原有毒气体,变成为无毒气体,再排放到大气中。
从而可减少对大气环境的污染。
1〕采用催化剂:
将CO氧化成CO2,HC氧化成CO2和H2O,NOx被复原成为N2等。
采用的催化剂有氧化锰,-氧化铜;
氧化铬,-氧化镍,-氧化铜等金属氧化物和白金属〔铂〕等贵金属。
它们都可以净化CO、HC。
催化反响器设置在排气系统中排气歧管与消音器之间。
2〕水洗:
通过水箱,使汽车尾气中的碳烟粒子经过水洗和过滤及蒸气的淋浴,可支队粘在碳粒上的有毒物质,使碳粒子胀大而给予去除。
〔4〕发动机内部净化处理措施
1〕正曲轴箱通气系统的设计:
把从汽缸窜入曲轴箱的气体〔主要是未燃气体〕再循环进入进气歧管,使其再次燃烧,改变过去将其直接排入大气所造成的污染。
2〕排气再循环设计:
发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接,使排出的气体经过再次循环,以降低氮氧化物的排放量。
3〕蒸发排放控制系统的设计:
将化油器浮子室中的汽油蒸发汽引入进气系统,而将油箱中的蒸发汽引入储存系统,可大大减少污染物的排放。
2.2排放控制系统的组成局部
因为汽车运行中,燃料的不完全燃烧,燃烧过后所产生的废气,以及油箱内所溢出的燃油蒸汽,他们都能造成空气污染。
所以,在汽车排放控制系统中一般就设置了一些装置有针对性的减少各种排放污染物。
例如,为了减少燃油蒸汽的溢出,就设置了燃油蒸发控制装置,以减少燃油的蒸发和减少空气污染。
此外针对排放污染物的种类,如一氧化碳,氮氧化物和炭氢化合物,设置了废气再循环系统和三元催化转换装置。
此外为了更好的控制排放,有些汽车上还装有二次空气喷射装置。
对于丰田佳美,它的排放控制系统主要由四大系统和装置组成:
曲轴箱强制通风装置〔PCV〕,燃油蒸汽排放控制装置(EVAP),废气再循环系统〔EGR〕,三元催化转换装置。
下面我们就对个子系统和装置进行讲解,包括它的原理,组成,结构,以及重要部件的结构原理分析。
2.2.1曲轴箱强制通风装置〔PCV〕
〔1〕装置的必要性
在发动机工作时,总有一局部可燃混合气和废气经活塞环窜到曲轴箱内,窜到曲轴箱内的汽油蒸气凝结后将使机油变稀,性能变坏。
废气内含有水蒸气和二氧化硫,水蒸气凝结在机油中形成泡沫,破坏机油供给,这种现象在冬季尤为严重;
二氧化硫遇水生成亚硫酸,亚硫酸遇到空气中的氧生成硫酸,这些酸性物质的出现不仅使机油变质,而且也会使零件受到腐蚀。
由于可燃混合气和废气窜到曲轴箱内,曲轴箱内的压力将增大,机油会从曲轴油封、曲轴箱衬垫等处渗出而流失。
流失到大气中的机油蒸气会加大发动机对大气的污染。
发动机装有曲轴箱通风装置就可以防止或减轻上述现象。
〔2〕装置的作用
发动机曲轴箱通风装置的作用是:
1.防止机油变质:
2.防止曲轴油封、曲轴箱衬垫渗漏;
3.防止各种油蒸气污染大气。
〔3〕曲轴箱强制通风工作机理
当发动机工作时,进气管真空度吸引新鲜空气经空气滤清器、空气软管进入气缸盖罩,再由汽缸盖和机体上的孔道进入曲轴箱。
在曲轴箱内新鲜空气和曲轴箱气体混合后经汽缸盖罩、PCV阀和曲轴箱气体软管进入进气管,最后经进气门进入燃烧室烧掉。
根据发动机不同的工况,PCV阀的开度不同,通过的空气量也不同,由此对曲轴箱通风进行控制。
〔4〕特点
丰田佳美的曲轴箱强制通风装置是一种闭式通风系统,该种装置里有单向阀和油气别离器。
单向阀是为了防止发动机在低速小负荷时进气管的真空度太大而将机油从曲轴箱内吸出。
而油气别离器作用是把从曲轴箱内抽吸的油、气进行别离,使液态的油流回曲轴箱,气态的气吸入进气管,这样可以减少机油的消耗。
有了这两个部件,保证了发动机在任何工况下机油润滑的稳定性。
见以下列图2-1,
图2-1
〔5〕PCV阀
PCV阀是曲轴箱强制通风装置的重要组成局部。
这种系统是在开式系统的根底上密封曲轴箱,在空气滤清器与节流阀体之间增加一与曲轴箱连通的通风管,新鲜空气先经空气滤清器、通风管进入曲轴箱中与窜气混合,在进气管真空作用下经过PCV阀进入气缸进行燃烧。
1〕PCV阀组成及其作用
PCV阀由阀体、阀门、阀盖、弹簧组成,不可分解。
其主要作用是:
将曲轴箱内的气体通过PCV阀导入进气歧管,并有少量的空气由空气滤清器经PCV阀直接进入进气歧管,这就防止了节气门处结冰、燃烧不充分、排放恶化等现象。
防止窜气进入大气,同时防止机油变质。
2〕PCV阀工作原理
PCV阀是一个计量控制阀。
安装在发动机曲轴箱通风系统与进气系统之间。
PCV阀由真空度来控制,调节曲轴箱通风系统产生的油烟进入进气系统的流量,当发动机高速运转时的量要比低速时要高,同时当发动机发生回火时,PCV阀应能切断通风防止曲轴箱爆炸.。
当发动机常速或转速比较慢时,气流量小,窜气也少,PCV阀开度较小甚至关闭,因而被强制吸入燃烧的窜气也比较少甚至没有。
当发动机加速或转速比较高时,气流量大,窜气也大,PCV阀开度较大,因而被强制吸入燃烧的窜气也比较多。
2.2.2燃油蒸汽排放控制装置(EVAP)
汽油是一种易挥发的物体,在常温下燃油箱经常充满蒸气,燃料蒸发排放控制系统的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。
见图2-2
1-单向阀2-油箱盖3-油箱4-温控真空阀5-P孔6-碳罐
8-燃油蒸气9-新鲜空气
图2-2
1〕EVAP系统的组成
①碳罐见以下列图2-3
碳罐内含有一个不可更换的活性过滤片。
碳罐的作用是通过将燃油蒸汽吸附在活性炭上,以防止HC化合物逸入大气中。
被吸收的燃油蒸汽在解附后,进入
进气歧管供燃烧。
发动机的冷却水温和油箱中的真空度决定碳罐的净化速度。
碳罐
图2-3
②单向阀单向阀的作用时允许空气流入碳罐,而阻止燃油蒸汽逸出。
③油箱盖油箱盖装有密封垫圈以防止燃油蒸汽从加油管逸出,见以下列图。
油箱盖内装有一个单向阀,当油箱的压力高时,单向阀关闭,迫使燃油蒸汽进入碳罐。
当油箱内的真空度高时,单向阀开启,使空气流入以平衡压力。
④温控真空阀(TVV)该种真空阀的作用是根据冷却水温来控制碳罐的净化过程。
当温度低于35℃时,TVV关闭,燃油蒸汽被吸入碳罐。
当温度高于54℃时,TVV开启,真空便流经TVV,净化碳罐。
2〕EVAP的作用
在常温下燃油箱经常充满蒸汽,燃料蒸发排放控制系统的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。
这个过程起重要作用是活性碳罐贮存装置,因为活性碳有吸附功能,它将燃油蒸汽吸附在活性炭上,待到发动机工作时,再将燃油蒸汽在负压条件下吸附,经进气歧管送入发动机燃烧室参与混合气燃烧。
3〕工作原理
当汽车运行或熄火时,燃油箱的汽油蒸气通过管路进入活性碳罐的上部,新鲜空气那么从活性碳罐下部进入活性碳罐。
发动机熄火后,汽油蒸气与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性碳罐中,当发动机启动后,装在活性碳罐与进气歧管之间的燃油蒸发净化装置的电磁阀门翻开,活性碳罐内的汽油蒸气被吸入进气歧管参加燃烧。
在发动机运行时,5P孔处会有真空作用在4真空阀上,使得4的阀门翻开,从而来自6碳罐的燃油蒸汽进入进气歧管中,参与混合气在发动机燃烧室的燃烧。
当发动机不运行时,在没有真空度的情况下4的阀门关闭,来自6碳罐的燃油蒸汽就不能进入进气歧管中。
此时,油箱内的蒸汽就在储存在活性碳罐中。
4)EVAP系统所引起的故障
①净化阀有故障,碳罐中有液体燃油,油箱通气系统阻塞,通气孔密封不好引起的燃油“臭鸡蛋〞味过浓。
②碳罐通气故障易引起发动机启动困难。
③工作温度时,真空控制阀及单向阀故障引起的发动机怠速不稳。
2.2.3废气再循环系统〔EGR〕
废气再循环系统〔EGR〕是汽车排放污染控制系统中一个重要的组成局部,它主要是将汽车排放的尾气加以利用,在发动机的一定的工况下,将废气与混合气加以混合,最后通入发动机燃烧室内,将低发动机工作温度,已到达降低氮氧化物的排放。
(1)作用
EGR装置可将汽车发动机排放的有害氮氧化物控制在最低程度。
氮氧化物的产生主要是因为发动机内高温环境,因此EGR系统是利用降低发动机内温度来实现降低氮氧化物的目的。
它是将少量的废气与混合气混合在一起,一起送入发动机燃烧室内。
由于废气不参与燃烧,所以就稀释了各个气缸有效混合气,从而降低发动机内部燃烧的瞬间高温,氮氧化物的产生也就得到控制。
(2)组成
废气再循环装置主要是由EGR阀、温度控制开关、接真空信号的软管和通气的金属管道组成。
EGR阀是废气再循环装置中非常重要的关键部件,它通常被安装在进气歧管上,有一通向排气歧管的金属管与它相连,对进入进气歧管的废气进行控制。
EGR阀上的真空软管接在节气门真空处,用其真空度来控制阀的开启度。
温度控制开关安装在节温器的冷却剂通道上,根据发动机工作温度来对通向EGR阀的真空信号进行控制。
(3)EGR技术原理
EGR技术的根本原理是将局部排气引入进气,以提高混合气中的废气成分,它是通过以下三个方面来减少NOx的形成的:
(1)提高混合气的热容量。
废气中含有的水蒸汽和二氧化碳等为三原子分子气体,比热容太,可以有效地降低气缸内最高燃烧温度,抑制NOx的生成;
(2)降低混合气中O2的浓度。
废气的稀释作用还可以使氧气的相对浓度下降,从而也能降低NOx的排放;
(3)降低燃烧速度。
由于废气中含有大量的氨和二氧化碳等接近惰性的气体,当这些废气局部回流到进气管后起到了稀释新鲜进气的作用,使燃烧反响速率减缓。
通常,废气再循环的控制指标用EGR率表示:
图2-4
EGR率是衡量NOx排放的重要指标,合理调整EGR率的大小,既能降低机动车排放污染物的含量,又不降低发动机的性能指标。
(4)工作原理〔见上图2-4〕
当发动机处于怠速时,节气门关闭,无真空压力作用在EGR阀的隔膜上,因此,EGR阀上的弹簧保持阀门关闭,没有废气进入进气歧管里;
随着发动机负荷的增加,节气门的开度也随之开大,因此,EGR阀上的隔膜在受到真空压力的作用下,开始上移,翻开EGR阀门,废气进入进气歧管内。
但当节气门开度到达一定角度时,真空管口处的真空会减小到最低,EGR阀关闭,废气不参与循环,从而保证了汽车的动力性。
还有在汽车暖车时,EGR阀也处于关闭状态。
(5)EGR阀
EGR阀是废气再循环装置中非常重要的关键部件,它通常被安装在进气歧管上,有一通向排气歧管的金属管与它相连,对进入进气歧管的废气进行控制。
1〕组成
主要组成局部有弹簧、膜片、真空管、阀座。
膜片将阀一分为二,上部是由真空和弹簧组成的真空室,下部由进气、废气和阀座组成的工作室。
2〕工作原理:
真空管将外面的真空度引入膜片上方的真空室,因膜片的下面直通大气,便使膜片的上下外表产生压力差,其数值等于真空度值。
当膜片上下外表的压力差大于弹簧的预紧力时,膜片产生形变,向上拱起,进而带动阀座上升,阀门开启。
从而来自排气管的废气就能够通过阀门与进气混合进入燃烧室阀门开度直接受真空度大小控制,真空度越那么开度越大,反之越小。
当真空度小至使膜片上下外表压力差低于弹簧预紧力时,阀门关闭。
3〕工作特性
a.EGR阀工作时,阀门开度除直接由真空度控制之外,还决定于膜片的特性和弹簧的弹性系数。
b.通过阀门的气体流量大小除直接由阀门开度控制之外,还决定于通过阀门的气体温度和进出口压力等。
(6)ERG系统工作失常所造成的故障:
1〕高转速时一氧化碳的浓度过高;
2〕高转速时〔2500r/min〕HC化合物
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