5. 电控汽油机的排放控制系统

EGR电磁阀
3-通大气 4-去EGR阀 6-通进气歧管
1- 空气通道 2- 阀体 5-电磁阀线圈
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.2 废气再循环系统的主要部件结构
3、EGR电磁阀——EGR真空电磁阀（VSV）
【工作原理】当需要增大废气再循环流量时，
ECU输出的占空比减小，EGR电磁阀相对的通电时 间减小，EGR阀真空室通进气歧管的相对时间增大 ，其真空度增大而使阀开度增大，使废气再循环 流量相应增加。 当EUC输出占空比为0的信号(持续低电平)时， EGR电磁阀断电。这时，EGR阀真空室与进气歧管 持续相通，其真空度达到最大(直接取决于进气歧 管的真空度)，阀的开度最大，废气的再循环流量 也达到最大。 当不需要废气再循环时，ECU输出占空比为100 ％的信号(持续高电平)，使EGR电磁阀常通电， EGR阀真空室与大气常通，阀关闭，阻断了废气再 循环。
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.1 废气再循环系统的类型及组成
1. 机械控制式EGR系统——不采用ECU控制
EGR率控制的范围有限（一般为5%~15%），且控制精度远不能满 足发动机的实际需求。
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.1 废气再循环系统的类型及组成
2. 电子控制式EGR系统——采用ECU控制 EGR率控制的范围大（15%~20%），且控制自由度大，故新型汽 车发动机都趋向于选择电子控制式EGR系统。 1）开环控制式EGR系统
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.2 废气再循环系统的主要部件结构
1、EGR阀——线性电磁式
【工作原理】 ECU根据传感器信号 控制EGR阀的电磁线 圈脉冲信号的占空比 ，控制阀的开度，实 现不同EGR率。
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.2 废气再循环系统的主要部件结构
2、EGR阀位置传感器
EGR的控制目的：根据发动机的不同工况，控制最佳的EGR率，以有效 控制NOx的排放量。 【注意】： 1）在对EGR率的控制中，需同时对点火提前角进行控制。 2）不进行废气再循环的工况：起动、怠速、暖机、转速高于3200r/min 或低于900r/min。 3）最大EGR率一般不超过15%～25%。
【技能目标】：
能够对废气再循环（EGR）系统、曲轴箱强制通风系统 、二次空气喷射系统、三元催化转换器、燃油蒸发排放控制 系统进行检测。
5.1 概述
汽车排放污染物主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化 合物(NOX)、二氧化硫(SO2)、铅(Pb)和碳烟(PM)等。
汽车排放的尾气不仅污染环境，而且对人体健康带来严重的危害！
【特别注意】这 里的工作过程只 适用于没有真空 控制阀的 EGR系统 。
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.2 废气再循环系统的主要部件结构
4、真空控制阀（VCV：Vacuum Control Valve）
【作用】位于真空电磁阀和进气歧 管之间，其作用是调节加在真空电 磁阀的真空，使真空保持在恒定水 平（-17kPa） 。 【工作原理】进气歧管真空通过S 口作用在膜片上，如果真空度大， 在弹簧作用下膜片下移关闭S口； 如果真空度小，阀开启，给真空电 磁阀提供真空，这个动作过程不断 进行，调整提供给真空电磁阀的真 空，使真空度保持恒定。
【基本原理】热容量理论的具体应用：是发动机废气中的CO2、H2O 、NO2等三原子气体的比热容较高，又不能燃烧，因此在燃烧过程中 不仅阻碍了燃烧速度，而且吸收了较多的热量，所以能降低最高燃气 温度；同时废气对新鲜混合气的稀释作用，降低了氧浓度，从而使 NOx生成收到抑制。
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.1 概述
5.1.1 汽车排放污染的生成机理与危害
1. 一氧化碳（CO）
【生成机理】1）燃烧不完全（空气不足或者空气中氧含量不足；混 合气的掺混不均匀）；2）高温条件下CO2与H2O的离解反应。 {离解又称解离，指化合物分裂而形成离子或原子团的过程。} 【危害】人吸入后与体内血红蛋白结合成一氧化碳-血红蛋白，将降低 血液吸收和运送氧的能力，容易造成低氧血症,导致组织缺氧。当吸入 CO达0.3%（体积）时，可致人死亡。 【改进措施】 促进形成良好 质量混合气， 适当提高燃烧 温度。
5.1.1 汽车排放污染的生成机理与危害
2. 碳氢化合物（HC）
【危害】碳氢化合物(HC)具有一定的毒性，并且易燃易爆，其中的苯 类物质又具有致癌作用；HC和NOx在阳光照射下产生臭氧(O3)，形成 光化学烟雾，对人类、植物、环境危害极大，震惊世界的“洛杉矶光 化学烟雾事件”就是一个典型的例子。
【控制方法】：采用C含量少的代用燃料或采用电控技术改善燃烧， 保证混合气浓度和燃烧温度最佳等。
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.2 废气再循环系统的主要部件结构
1、EGR阀
【作用】使一定量的废气流入进气 歧管进行再循环。 【工作原理】当加在膜片上的真空 吸力大于弹簧力时，阀轴被拉离原 位，通道打开，使废气进入再循环 系统。 EGR电磁阀控制膜片上方真空室 的真空度。真空度大，阀的开度增 大；反之，阀的开度减小。
1- EGR阀位置传感器 2- EGR阀位置传感 器电路 3-膜片 4-废气出 5-废气入 6-阀体 7-接EGR电磁阀
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.2 废气再循环系统的主要部件结构
2、EGR阀位置传感器
【传感器电路】EGR阀门开度越大反馈给ECU的信号电压越高。
电源5V 信号输出 地线
【组成】EGR阀、EGR电磁阀等。 【工作过程】ECU→EGR电磁阀 →真空度→EGR阀→部分废气进 入进气歧管。
【注意】ECU通过查找三维脉谱 图，输出适当的控制指令进行控 制，而对其控制结果不进行检测。
5.2 废气再循环（EGR）控制
2. 电子控制式EGR系统——采用ECU控制 2）闭环控制式EGR系统
5.2 废气再循环（EGR）控制
废气再循环（Exhaust Gas Re-circulation，EGR）
【概念】废气再循环（EGR）： 是指把发动机排出的一部分废气 引入进气歧管，并与新鲜混合气 混合后重新进入气缸参与燃烧， 以降低发动机燃烧温度，减少排 气中氮氧化合物（NOX）等有害气 体的排放。
废气再循环（EGR）控制
【原因】废气再循环量过多，会影响发动机怠速、低转速小负荷、暖 机工况的运转稳定性，造成发动机动力性下降，HC排放量上升。因 此，必须根据发动机工况的变化控制废气再循环率（EGR率）。
【EGR率】作为废气再循环的控制指标，其定义式为：
EGR率 EGR量 100% 吸入空气量 EGR量
EGR阀位置传 感器向ECU反 馈EGR阀开度 信号，ECU根 据此信号修正 电磁阀开度， 使EGR率保持 在最佳。
1—真空控制阀；2—废气再循环电磁阀；3—真空管； 4—废气再循环阀；5—EGR阀位置传感器
【注意】EGR率传 感器的闭环控制！
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.1 废气再循环系统的类型及组成 EGR系统有关的传感器信号及其作用：
通过检测实际的 EGR率或EGR 阀开度作为反馈 信号来控制EGR 系统，控制精度 更高。
【组成】EGR 阀、EGR电磁 阀、 EGR阀位 置传感器等。
1—真空控制阀；2—废气再循环电磁阀；3—真空管； 4—废气再循环阀；5—EGR阀位置传感器
5.2 废气再循环（EGR）控制
2）闭环控制式EGR系统
5.1.1 汽车排放污染的生成机理与危害
3. 氮氧化合物（NOx）
【成分】主要是NO（占95%），NO2排出量较少。 【成因】三个条件：1）高温；2）富氧；3）缸内的滞留时间。 【生成机理】点燃式发动机：1）空燃比的影响；2）点火正时的影响 ；3）已燃气体的影响。 【危害】一方面：发动机废气刚一排出时，气体内存在的NO毒性较 小，但容易被氧化成毒性较大的NO2等其他氮氧化合物。NOx进入肺 泡后能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用。 另一方面 ：NOx与HC受阳光中紫外线照射后发生化学反应，形成有毒的光化学 烟雾。 【控制方法】降低混合气中氧的浓度，降低燃烧温度，缩短在高温燃 烧带内的滞留时间以及改善混合气的形成等。
5.2 废气再循环（EGR）控制
5.2.2 废气再循环系统的主要部件结构
3、EGR电磁阀
【作用】控制EGR阀膜片上方真 空室的真空度。
【工作原理】 EGR电磁阀线圈5不 通电，通大气口3被关闭，4、6相通 ，即EGR阀膜片上方的真空室有真 空； （EGR阀打开， EGR工作） EGR电磁阀线圈通电，将通进气歧 管6的真空通道关闭，通大气口3 打 开，3、4相通，即EGR阀膜片上方 的真空室与大气相通，没有真空。 （此时EGR阀关闭， EGR阻断）
1、发动机转速传感器：提供发动机转速信号，是ECU计算EGR 率的重要参数之一。此外，当发动机转速低于900r／min或高于 3200r／min时(高低限值因车型而不同)，ECU输出持续高电平控 制信号，使EGR电磁阀关闭，发动机进气管无废气再循环。 2、空气流量计：提供发动机负荷信息，是ECU确定EGR率的另 一重要参数。 3、冷却液温度传感器：提供发动机温度信号，在发动机温度低 时，ECU输出控制信号，不进行废气再循环。 4、EGR阀位置传感器：向ECU反馈EGR阀开度信号，ECU根据 此信号修正电磁阀开度，使EGR率保持在最佳值。
【作用】向ECU反馈EGR阀开度 信号。
【工作原理】电位计式传感器，工 作原理与线性可变电阻式节气门位 置传感器相同。电位计利用一个柱 塞推动。
【注意】发动机冷却液温度低于 57℃、发动机急减速、小负荷（ 进气量少）、怠速、急加速时 EGR阀关闭，几乎没有废气再循 环至发动机。
带有EGR阀位置传感器的EGR阀
5.1.1 汽车排放污染的生成机理与危害