第2课 排放控制.ppt

车辆电子控制技术,讲授内容：第四章发动机辅助控制（第2课）,车辆电子控制技术课件,2020年6月9日星期二,2,2020年6月9日星期二,本章内容安排,第四章发动机辅助控制,本章主要内容：分析怠速（ISC），污染控制，废气再循环（ExhaustGasRecirculation，EGR），活性碳罐蒸发，进气增压，稀薄燃烧、GDI、ACIS和故障自诊断等控制系统的原理、结构与过程分析，以及安全保险功能和后备系统等功能子系统的基本和控制方法。,第1课发动机怠速控制第2课发动机排放控制第3课发动机进气控制第4课汽油机缸内直喷技术,3,2020年6月9日星期二,一、废气再循环控制二、活性碳罐蒸发污染控制三、三元催化装置,本节课的主要内容,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,4,2020年6月9日星期二,1.功用将废气的一部分再送回气缸，由于再循环废气具有惰性，不参加化学反应，使进入缸内的混合气被稀释，氧气浓度降低，从而也使可燃混合气的发热量降低；由于废气中CO2及水蒸汽的热容量较大，增大了混合气的比热容，降低了缸内的高峰温度。这两者都使燃烧过程的着火延迟期增加，燃烧速率变慢，缸内最高燃烧温度下降，破坏了NOx生成所需高温富氧的条件，使NOx排放降低。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,5,2020年6月9日星期二,2.EGR的工作原理EGR通常由排气歧管经一个小通道连接到进气歧管来实现。经过小通道的排气再循环的流量由EGR阀控制，它的开度由发动机管理系统根据预编程的参数来决定。通常，废气再循环的程度用EGR率来表示,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,6,2020年6月9日星期二,当EGR率达到15时，NOx的排放量即可减少60。但EGR率增加过多时，会使发动机动力性能下降，HC含量上升。因此，必须对EGR率实行适时控制，既能降低NOx含量，又可保证发动机的动力性。废气再循环电子控制系统的主要功能，就是选择NOX排放量多的发动机运行工况，进行适量（范围可达15%-20%）EGR率控制。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,7,2020年6月9日星期二,2.EGR阀负背压式、真空电磁阀控制式、线性式、数字式。（1）负背压EGR阀由进气歧管真空度和排气背压的变化来决定EGR率的。在EGR阀的膜片上有一个内真空通气孔，与进气歧管相连。当排气背压小(怠速)时，在小弹簧作用下将通气孔封住，EGR不起作用。ECU控制电磁阀通断，从而控制EGR阀真空室的真空度。当作用在膜片上方的真空度足够大时，将克服大弹簧的压力将EGR阀打开。负排气背压时，真空通气孔打开，EGR阀关闭。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,负背压EGR阀,8,2020年6月9日星期二,（2）真空电磁阀控制EGR阀是一个脉宽调制器控制的真空电磁阀。控制电磁阀占空比，就可改变作用在EGR阀上的真空度，电磁阀起作用时间越长，EGR率越大；反之，EGR率越小。当电磁阀占空比为0时，无EGR作用；当占空比为100时，EGR率最大。ECU根据发动机转速、冷却液温度、节气门位置、进气歧管绝对压力等信号来调节EGR率。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,真空电磁阀控制EGR阀,9,2020年6月9日星期二,（3）线性EGR阀EGR工作期间，ECU通过监测针阀位置反馈信号控制针阀位置。ECU根据冷却液温度、节气门位置和进气流量等参数控制EGR针阀的位置。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,线性EGR阀,10,2020年6月9日星期二,（4)数字式EGR阀数字式EGR阀与进气歧管真空度无关，它是由排气到进气歧管的三个孔口来精确地控制EGR率。这三个孔口大小不同，可构成8种组合的通道截面，调节不同的EGR率当电磁线圈通电时，与轴连在一起的电枢和针阀均升起，孔口被打开。由于EGR率只与孔口的大小有关，因而提高了控制的精度。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,数字式EGR阀,11,2020年6月9日星期二,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,12,2020年6月9日星期二,3.EGR的控制策略冷机或怠速、小负荷时：NOx的排放量本来就很小，发动机为了稳定的运行要求缸内充分充气，EGR阀关闭。轻微加速或低速巡航控制期间：可以使用小量的EGR，减少NOx的浓度，保持良好的动力性。中等发动机负荷时：NOx的排放量是较高的，尽最大可能地使用EGR量，从而大量减少NOx排放物。随负荷的增加，EGR率也可相应增加。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,13,2020年6月9日星期二,发动机要求大功率、高转速时：较好的动力性，此时混合气也较浓，NOx排放生成物相对较少，可不用EGR或少用EGR。EGR量对排放和油耗的影响还受到空燃比和点火提前角等因素的影响。在增大EGR率时，同时适当地增加点火提前角，进行综合控制，就能得到较好的排放、燃油消耗率等发动机性能。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,14,2020年6月9日星期二,4.EGR的控制过程（1）普通废气再循环（EGR）电子控制系统的控制控制特点是：EGR阀工作其EGR率是不可调节的。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,废气再循环的控制过程,15,2020年6月9日星期二,（2）EGR阀开度反馈控制与普通EGR系统相比而言，只在EGR阀上增加了一个用于检测其开启高度的、电位计式的EGR位置传感器。该传感器可将EGR阀开启高度转换为相应的电压信号反馈给ECU。ECU根据反馈信号控制真空电磁阀的动作，进而调节EGR阀膜片室的真空度，以此改变EGR率。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,具有EGR阀开度反馈信号的闭环控制系统,16,2020年6月9日星期二,（3）EGR率反馈控制EGR率传感器测量混合气中的氧气浓度来检测混合气的EGR率，并将其检测信号反馈给ECU，ECU依据此信号发出控制指令调整EGR阀的开启高度，以此控制混合气中的EGR率，使其始终保持在最佳状态，从而有效地减少NOX的排放量。闭环控制式废气再循环控制系统技术先进，效果较好，因此被广泛使用。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,具有EGR率反馈信号的闭环控制系统,17,2020年6月9日星期二,5.EGR的工作与不工作条件（1）EGR工作条件：进气温度17冷却水温度50发动机转速3500r/min处于轻负荷区,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,（2）EGR不工作条件：发动机起动时节气门位置传感器的怠速触点接通发动机温度低时发动机转速3200r/min,18,2020年6月9日星期二,6.内部EGR通常把发动机排气经过EGR阀进入进气歧管，与新鲜混合气混合在一起的方式称为外部EGR。由于配气相位重叠角进气门同时开启，造成一部分废气滞留在缸内，稀释了新鲜混合气的方式称为内部EGR。滞留在缸内的废气量决定重叠角的大小，重叠角大，内部废气再循环量也大。可变配气相位，内部EGR将可取代外部EGR。,一、废气再循环控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,19,2020年6月9日星期二,目的：防止汽油箱向大气排放油蒸气。工作过程：ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制活性碳罐电磁阀的动作来控制排放控制阀上部的真空度，从而控制排放阀的开闭动作。当排放控制阀打开时，汽油蒸气通过阀中的定量排放小孔吸入进气歧管，然后进入气缸烧掉。爆震时，关闭碳罐电磁阀。爆震趋势消失后且超过150ms时，碳罐电磁阀恢复工作。,二、活性碳罐蒸发污染控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,活性碳罐蒸发污染控制系统,20,2020年6月9日星期二,工作条件热机(冷却液温度=65110)；前进挡；发动机的转速高于怠速(节气门开度=1.2%100%)；氧传感器功能正常(发动机已进入闭环工作模式或断油时间小于2s)；系统电压低于17V。,二、活性碳罐蒸发污染控制,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,21,2020年6月9日星期二,三元催化器：将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质，故称三元。,三、三元催化装置,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,22,2020年6月9日星期二,三元催化器,三、三元催化装置,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,23,2020年6月9日星期二,三元催化器的工作原理当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、碳氢化合物和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应,三、三元催化装置,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅助控制,24,2020年6月9日星期二,分析了废气再循环控制介绍了活性碳罐蒸发污染控制介绍了三元催化装置,小结,第2课发动机排放控制,第四章发动机辅