汽车维修技师:诊断羚羊轿车EGR阀故障引起 氮氧化物排放超标
故障分析与诊断
目前,控制汽车用汽油机污染物排放中的氮氧化物(NOx)超标排放技术可以分为两类:
①、降低污染物生成量的技术,又称为机内净化技术,主要采用的是废气再循环;
②、净化或处理发动机排出后污染物的技术,又称为机外净化技术,主要采用的是三元催化器。三元催化器能同时控制碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放。
1、利用测量排气温度对三元催化器进行诊断
启动发动机,将发动机转速维持在2500r/min左右,预热至正常工作温度,将车辆举升,用数字式温度计(我是使用非接触式红外线激光温度计)尽量靠近(50mm内)三元催化器的进口和出口,分别测量三元催化器进口和出口的温度。三元催化器在正常工作状态下“由于氧化反应会产生热量”因而其出口温度应高于入口温度,一般要高出20~25%以上注5。如果出口温度值低于以上的范围,甚至比入口还低些,则三元催化器工作不正常,原因有两种:一是已失效、二是有堵塞;如果三元催化器出口温度值超过以上范围,必定有大量异常的CO和HC参与反应,则说明点火系或燃油系出了问题,需对发动机本身做进一步的检查。
据上述原理,对此车氮氧化物(NOX)超标的故障进行诊断时,我使用了非接触式数字红外线激光温度计,测量了三元催化器入口的温度(图3),其表面温度为摄氏135.3度; 测量了三元催化器出口的温度(图4),其表面温度为摄氏173.3度。经过上述的测量排气温度的检测方法,说明此车的三元催化器处在正常的工作状态。
2、废气再循环的作用
氮氧化物(NOx)发生在高温大负荷的情况下。它的产生第一要有足够高的温度1600度以上(图5)、第二要有高压足够大的压力、第三要有多余的氧才能反应,这三个条件任何一个不满足都不会产生氮氧化物。这三个条件:1、高温; 2、高压; 3、混合气稀燃,处于富氧状态(主要说是前壹个,后面两个是在发动机设计过程中会尽量避免的)。为了破坏这三个条件,①、压力基本无法控制;②、发动机在设计过程中已精确控制喷油量,尽量避免稀燃。③、目前在用的发动机主要做的只有壹个:就是使用废气再循环(EGR)系统,目的是使缸内燃烧温度降低,减少氮氧化物(NOx)产生。
3、废气再循环在发动机工作过程
为了使燃烧温度降低,该系统是将一部分废气引到吸入的新鲜混合气,返回气缸内部进行再循环参与燃烧的方法,其作用是用来减少NOx的排放量。氮氧化物NOx其主要是在高温富氧的条件下生成的。在发动机工作过程种,如适时、适量地将部分废气再次引入气缸内,因废气中的主要成分CO2比热容比较大,所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸,并对混合气有一定的稀释作用,因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量,从而减少了NOx化合物的生成量。但是过度的废气再循环将会影响发动机的正常工作,特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时,以及在全负荷(节气门全开)要求发动机动力性时,再循环的废气将对发动机的性能产生严重的影响。因此,应根据发动机的实际工况及工作条件的变化,能够自动调整参与再循环的废气量。实践证明,根据发动机结构的不同,参与再循环的废气量一般在6%~13%之间变化为宜。为了使废气再循环量对发动机性能不产生过度影响,现代电控发动机对废气再循环也采用了闭环控制策略,对实际的废气再循环量进行闭环修正反馈控制。
4、步进电机式EGR阀工作原理
此款羚羊轿车是采用步进电机式废气再循环EGR阀,包括阀体、阀座、阀杆、驱动装置(图6所示),其特征在于驱动装置为旋转式步进电机。极向右方向移动,转子随之正转 反之,欲使步进电动机反转时,相线控制脉冲极向右方向移动,转子随之正转 反之,欲使步进电动机反转时,相线控制脉冲按4相、3相、2相、1相的相顺序依次超前90o相位角,定子上N极向左方向移动,转子随之反转。
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