废气控制系统的结构和原理6ppt课件

作者:尊龙下载 | 2020-03-20 20:50

  废气控制系统的结构和原理6ppt课件_理化生_高中教育_教育专区。第六章 废气控制系统 的结构和原理 ? 当汽油发动机怠速运转,燃料/空气混合比为1: 14.7(即lkg重的汽油与14.7kg重的空气混合)时,空气 中的氧气(O2)和氮气(N2),和汽油中的碳(

  第六章 废气控制系统 的结构和原理 ? 当汽油发动机怠速运转,燃料/空气混合比为1: 14.7(即lkg重的汽油与14.7kg重的空气混合)时,空气 中的氧气(O2)和氮气(N2),和汽油中的碳(C)和氢(H) 完全燃烧的结果是,发动机排放出二氧化碳(CO2)、 水(H 2O)及氮气(N 2)。但实际情况往往不这么理想, 发动机因无法达到百分之百的燃烧效率、而会产生 氮氧化合物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO) 等废气。 ? 在这些气体当中,氮氧化合物(NOx)、碳氢化合 物(HC)和一氧化碳(CO)会造成大气污染,危害人体 健康,因此,汽车上采用各种废气控制装置来降低 这些气体的排放。常见的废气控制装置有曲轴箱强 制通风(PCV)、燃油蒸汽回收(EVAP)、废气再循环 (EGR)和三元催化转化器(TWC)等系统。 第一节曲轴箱强制通风系统 ? 曲轴箱内窜缸混合气中,70%~80%是未燃烧 气体(HC),燃烧的副产品(水蒸气和各种气化的酸)则 占20%~30%。所有这些都能破坏机油,产生油泥, 使曲轴箱锈蚀。为防止这一情况出现,以前的车辆 都是从曲轴箱中引出通风管道,让这些气体逸入大 气。但由于许多排放法规不允许这样做,这些窜缸 混合气必须回到燃烧室重新燃烧。一般来说,歧管 真空度对窜缸混合气产生的影响比发动机转速更大。 如果气缸盖罩和进气歧管只是简单他用一根管子连 接,不会很有效地解决这一问题。因此,需要在曲 轴箱(气缸盖罩)和进气歧管之间安装一个曲轴箱强制 通风阀(PCV),以便根据歧管真空度,改变允许进入 气缸重新燃烧的窜缸混合气的量。PCV阀根据发动 机的工况工作。 ? 发动机停 机或回火 时,由于 其自身重 量和弹簧 重量, PCV阀关 闭。如图 6-1所示。 ? 怠速运转或减 速时,负压很 强,所以PCV 阀向上移动 (打开)。但是 由于真空通道 仍然狭窄,允 许通过的窜缸 混合气量还很 少。如图6-2 所示。 ? 正常运转时, 真空度正常, 真空通道扩 宽,PCV阀 部分打开。 如图6-3所示。 第二节燃油蒸气回收系统 ? 燃油蒸气回收系统又简称EVAP。在这套装置 中,燃油蒸气回收罐(活性炭罐)用于吸收从燃 油箱或化油器浮子室蒸发的汽油蒸气(HC), 以防止这些汽油蒸气逸入大气。 ? EFI发动机用电脑控制燃油蒸气回收系统,由 汽油蒸气回收罐、电控电磁阀、双向阀(预设 压力)单向阀及相应的管路组成。 一、燃油蒸气回收罐 ? 燃油蒸气回收罐内充满活性炭颗粒, 故又称活性炭罐。活性炭能吸附燃油蒸气 中的汽油燃油分子。当燃油箱内的燃油蒸 气进入回收罐时,其分子被吸附在活性炭 表面上,余下的空气则燃油排入大气。蒸 气回收罐上方的进气口与燃油箱相通;出 气口经软管与发动机进气管相通,中燃油 间设有一个电控电磁阀控制管路的通断。 ? 发动机运转时,如果电磁阀关闭,则进入罐内的汽燃油油分 子被活性炭吸附。回收罐内设有三个单向阀,当电磁阀开启 且控制气路中的线号单向阀便开启.吸附 在活性炭表面的汽油分子重新蒸发,被吸入进气管参加燃烧。 当燃油燃油箱中的蒸气压力高时,2号单向阀开启,3号单向阀 关闭,燃油箱内的燃油蒸气便进入回燃油收罐。反之,当燃 油箱内出现线号单向阀和油箱盖上的 单向阀均打燃油开,空气被吸入燃油箱。 二、电控电磁阀 ? 电控电磁阀的作用是控制进入进气管的燃油 蒸气量,防止正常的混合气成分被破坏。电 脑根据发动机工况,控制电磁阀的通断,以 凋节进气量。当发动机停止或怠速运转时, 电磁阀关闭。当发动机以中速或高速运转时, 电磁阀开启。这时发动机的进气量较大,少 量的燃油蒸气不会影响混合气的成分。 第三节废气再循环系统 ? 废气再循环系统简称EGR系统。EGR是英文 Exhaust Gas Recirculation的缩写。EGR系统用 于减少废气中NOx的含量。由于加速或发动 机高负荷,使燃烧室内的温度升高,而高温 促使氮气和空气中的氧化合。所以,减少 NOx生成的最好办法是降低燃烧室的温度。 EGR系统通过进气歧管再循环废气中的CO2和 水蒸气(H2O),降低燃油在混合气中的比例, 使混合气变稀,且带走混合气燃烧所产生的 一部分热量从而使燃烧室温度下降,减少了 NOx的产生。 一、EGR阀的类型与测试 ? (一)EGR阀的类型 ? EGR阀按控制方式可区 分为正压力控制式(简称 P型)和负压力控制式(简 称N型)如图6-7所示。 ? 正压力控制式完全由真 空来控制。当发动机发 动后,若有真空流到 EGR膜盒,将膜盒吸起 后,EGR阀即会打开。 必须等真空完全消失, EGR阀才会关闭。 ? 负压力控制式由真空及排气压力来控制。在发动机发动后,原 在EGR膜盒的真空会泄放,直到EGR阀动作条件达到时,膜盒 内才有真空。但此时EGR阀尚未开启,必须等排气压力足够时 EGR阀才能打开。打开时间一次可持续约20s。 ? 通常,EGR阀工作时,发动机转速会降低50r/min以上,这表示 该阀正常。 EGR阀控制方式的类型可出其编号区分,如图6-8所示 二、非电脑控制EGR系统 ? (一)温控阀控制EGR系统 ? 早期EGR阀的真空源是由温控阀来控制,如图6-9所示。 当发动机到达工作温度时,位于水道上的温控阀打开,接 通节气门到EGR阀膜片室的真空。如果节气门打开到一定 角度,真空吸力便吸开EGR阀,使废气进入进气歧管。 (二)负压调节式EGR系统 ? 在EGR装置中,再循环废气 的多少可以由EGR负压调节 器控制。之所以需要这一控制 机构,是因为排气歧管内的压 力在1个大气压上下几百帕(几 毫米汞柱)范围内变化。发动 机负荷很低时,进气歧管负压 就很强。如果对由EGR装置 再循环的废气量不加以控制, 就会有超过需要的废气被再循 环。而发动机低负荷时,废气 循环量太大就会使发动机运转 不正常。另外,发动机低负荷 时、EGR装置几乎没有必要 ? 另一方面,因为温度低时NOx 工作,因为大多数NOx是在高 的生成少,就没有必要使用 负荷时生成的。基于上述原因, 就需要EGR负压调节器,在 低负荷时限制废气再循环量。 EGR装置,所以,EGR这时就 由温控阀来切断真空源,使阀 门关闭。 三、电脑控制EGR系统 ? (一)电磁阀的类型 ? 在电脑控制的EGR系统中,常见的电磁阀类型有如下两种: ? 1.单一式真空电磁阀 ? EGR阀由电脑控制的一个电磁阀控制。当电脑不提供搭铁时, 真空吸力无法到达EGR膜只有在电脑提供搭铁后。电磁阀才 打开,使真空吸力到达EGR膜盒,EGR阀打开,如图6-11所 示。 2. 复合式真空电磁阀 ? 复合式真空电磁阀同时控制EGR阀、活性炭罐 (CCP)和热控制进气阀(EFE),如图6-12所示。 (二)典型的电脑控制EGR系统 ? 1.脉冲控制式EGR系统(PWM) ? 该系统由电脑控制EGR真空电磁阀的搭铁通过真空吸力打开 EGR阀,与此同时另外配置一组EGR位置传感器检测EGR作 用信号。电磁阀和位置传感器合称EGR控制电磁阀总成。 2.反馈背压检测控制式EGR系统 ? 该系统类似脉冲控制式EGR系统:不同之处是将EGR位置传 感器外装,没有与EGR电磁阀做成一体,如图6-14所示。 3.排气温度检测控制式EGR系统 ? 该系统类似脉冲控制式EGR系统。不同之处是,在EGR排气 口端装一个温度开关,用以检测EGR阀作用。必须注意的是, EGR温度开关是由电脑输出一个12V的检测电源到EGR温度 传感器。也有采用5V参考电源的温度传感器检测EGR阀是否 作用、类似水温传感器。如图6-15所示。 4. 电子反馈检测控制式EGR系统 ? 该系统类似脉冲控制式EGR系统,不同处是在检测EGR阀是 否作用时,在EGR膜片上装置了一个电位计来检测EGR阀的 开度。电位计工作电源为5V,电脑取得电位信号后,以百分 比来计算,当EGR阀全关时为0%,当EGR阀全开时为100%。 EGR阀全关时电压为0.5~1.5v,全开时为4.5~4.8V,真空膜 盒中线kPa,即可打开EGR阀,如图6-16 所示。 5数字控制式EGR系统 ? 该系统电磁阀分别由三组电磁阀控制度气流量,由电脑控制 该组电磁阀的开度,并不利用线所示。 第四节 二次空气吸入和喷射系统 ? 发动机所排放的废气中的HC和CO是可燃性气体,如果迫使 空气进入排气歧管,且废气够热,废气就会在排入大气以前 重新燃烧,废气中的CO和HC也就转化成为无污染的CO2和H 2O。为实现这一目的,常用二次空气吸入(AS)法和二次空气 喷射(AI)法。 一、二次空气吸入系统 ? 如图6-20所示,有些AS装置中装有一个控制机构,以便在发动 机减速或冷机时,阻止空气进入。因为减速和冷却水温度低时, 空气燃油混合气大浓,就会出现催化剂过热或排气管放炮的危 险。 ? 如图6-20所示, 有些AS装置中 装有一个控制机 构,以便在发动 机减速或冷机时, 阻止空气进入。 因为减速和冷却 水温度低时,空 气燃油混合气大 浓,就会出现催 化剂过热或排气 管放炮的危险。 二、二次空气喷射系统 ? 二次空气喷射(AI)系统使用空气泵(空气泵通常用V形皮带驱 动),迫使空气进入排气歧管。这个方法能提供重新燃烧所需 要的足够的空气。但有一部分发动机输出功率需用于驱动空 气泵。由于电控汽油喷射、三元催化转化器及其他这类设备 的成功研制,这个方法现在已经很少被采用。 第五节 废气催化转化器 ? 一、三元催化转化器 ? 催化剂是其本身在形态和质量上均无变化,却能促成化学反应 的物质。例如正常情况下,HC、CO和NOx和O2在一起即使被 加热到500 ℃也不会产生化学反应,但当这些气体通过催化剂 后就会发生化学反应,而转化成为无害的CO2、H 20和N2。 ? 汽车的废气催化转化器所用的催化剂,通常有铂、铱、铑等。 催化剂涂在许多“载体”的表面上,以增加其与废气接触的表 面积。 ? 但是如果使用含铅汽油,催化剂表面就会被覆盖上一层铅而失 效。因此,安装有废气催化转化器的车辆必须始终使用无铅汽 油。净化汽车废气的理想状态是在催化剂的作用下,通过使 NOx和O2以反CO相HC的化学反应,而完全生成中性的物质N2、 H 2O和CO2。其反应方程式如下: ? 因为这种净化器不仅将CO和HC也将NOx转换成非污染物, 所以又称三元催化转化器(TWC)。 ? 为了使上述反应发生,空燃比必须非常接近理论比值。如果 能做到这一点,三种污染物都可以达到很高的净化率。但是 如果燃烧的是浓空燃比混合气,废气中CO和HC的浓度就高, NOx的还原反应就会发生。但因为O2仍然不足,反应后还有 CO和HC残留并排出,见下式


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