为了满足日益严格的尾气排放要求,中高档轿车发动机设置了废气再循环(EGR)系统。 对于废气涡轮增压型柴油发动机,由于NOx的排放量有所增加,设置EGR系统的技术效果更加显著。废气再循环系统带来的另外一个好处是,可以在中等转速和负荷下采用较大的点火提前角,从而提高发动机的动力性能和燃油经济性,同时连续控制气缸内的爆燃。 尽管设置废气再循环系统能够降低发动机废气NOx的含量,但是发动机在中低转速时的输出功率有所下降。如果废气再循环率(EGR率)过大,还将增加油耗以及HC的排放(见图5-43)。因此从某种意义上说,在发动机上设置废气再循环系统实属无奈之举。
1.废气再循环(EGR)系统的工作原理：
所谓废气“再循环”,就是将一部分发动机废气引入进气管,让它与新鲜空气混合后进人气缸,利用废气中所含CO2等气体不参与燃烧却能吸收热量的特点,减缓气缸内混合气的
燃烧速度,适当控制燃烧温度,以便达到降低有害气体NOx排放量的目的。
废气再循环系统与发动机电子控制燃油喷射系统有类似之处:EGR阀相当于喷油器,EGR真空膜盒相当于燃油压力调节器(两者都是根据进气管的真空度进行调节),真空开关阀(VSV,由ECU控制的电磁阀)相当于燃油泵开关。而设置的EGR电磁阀位置传感器、差压阀位置传感器、排气温度传感器等,只是用于监控EGR阀的工作状态,提高对废气再循环的控制精度。
2.废气再循环系统的控制策略：
为了减小废气再循环对发动机动力性和经济性的负面影响,在不同的工况下,进入气缸的废气量应当能够即时调节,具体的控制策略如下。
1)在冷车(发动机冷却液温度低于35℃)时,由于燃烧室的温度比较低,NOx的生成量很少,此时废气再循环系统没有必要工作,因此EGR阀不开启,废气不参与循环2)在怠速(转速低于900r/min)、小负荷和急减速时,由于喷油量小,燃烧不太稳定,NOx的生成量比较少,所以EGR阀也不开启,以维持发动机怠速工况的稳定。如果怠速时EGR系统参与工作,轻则导致发动机怠速抖动,重则造成起步无力甚至熄火。
3)当发动机从中等负荷向全负荷变化时,节气门位置传感器检测到这一信息,发动机ECU便指令启用废气再循环功能,以降低中等负荷时发动机NOx的生成量。
4)当发动机全负荷、高转速(高于3200r/min)和急加速时,为了使发动机具有足够的动力性能,满足较高的功率输出要求,此时不进行废气再循环(见图5-44)。
目前EGR阀的控制方式主要有两种:一是电磁阀控制(老式机型采用较多),由发动机ECU根据发动机的工况(负荷、冷却液温度、节气门开度等),通过控制EGR电磁阀电路接通的时机或控制信号的占空比,接通或者切断从进气管到EGR阀膜片上方的真空通道,进而控制EGR阀的开度;二是步进电动机控制方式(如长安福特蒙迪欧致胜等轿车),由发动机ECU根据发动机的工况,通过步进电动机直接控制EGR阀的开度。这种步进电动机有4组线圈,都是由ECU通过控制接地回路使其工作的。在EGR系统工作时,步进电动机的步数
一般为10~55步。
总之,在发动机怠速、小负荷、急减速以及满负荷、高转速、急加速时,将减少废气再循环量,甚至关闭ECR阀。而这一切,是发动机ECU根据节气门位置传感器等传感器的信息,并且对照存储器内的脉谱(MAP)图而自动控制的。
3.废气再循环系统工作失常的若干特征：
(1)急加速时发动机冒黑烟,油耗高,提速慢一辆华泰特拉卡越野车,装备2.5L柴油发动机,出现急加速时排气管冒黑烟,油耗高,提速性能差等现象。经过反复检查,发现故障原因是发动机内积炭,导致EGR阀卡死在开启位置,造成进入气缸的废气量过多,混合气的氧含量过少,燃油燃烧不完全,因此以黑烟形式排出,并且出现加速不畅的故障现象。
(2)电控单元会存储有关废气再循环的故障码：一辆丰田大霸王旅行车,装备2TZ-FE型发动机,累计行驶25万km,在行驶中故障指示灯突然点亮。用导线跨接诊断座端子TE1和端子E1,调得的故障码为“71”,其含义是废气再循环系统工作不良。检查与发动机电控单元直接联系的EGR排气温度传感器,正常。检查EGR真空调节器,无故障。检查EGR阀,也没有卡住。接着检查EGR系统的进气道,发现进气道已经被油污和积炭堵塞造成无法进行废气再循环。用节气门清洗剂清除进气道内的油污和积炭后,故障被排除。
通用别克凯越1.6轿车电控系统记忆的故障码是“P0404”——废气再循环EGR阀打开位置性能故障,其设置条件是EGR阀的调节偏差大于25%。
(3)进气歧管绝对压力(MAP)传感器的信号电压偏高有的发动机没有设置EGR阀位置传感器,而是通过进气歧管绝对压力(MAP)传感器的信号来判断EGR阀的动作是否正常。发动机ECU在发出开启EGR阀的指令后,立刻比较从进气歧管压力传感器获得的反馈信号,若反馈信息表明EGR阀的开度没有发生相应的变化,则ECU认为EGR阀及其线路有故障。正因为如此
，有时EGR阀发生故障,ECU判定为进气歧管绝对压力传感器故障。
一辆长安之星6350B型汽车,装备JI474型发动机,出现怠速不良、低速时加速不畅的故障。测量进气歧管绝对压力传感器的信号电压,在2000r/min时为4.7V。为了找出进气歧管绝对压力传感器信号电压过高的原因,在进气歧管上连接真空表,测量进气管的真空度。当发动机转速在2000r/min时为50kPa,说明进气管存在漏气现象。检查各真空管,没有发现脱落。拆下EGR阀,把进气口堵住,然后试车,发动机的运转恢复正常。测量EGR阀的电阻,符合标准。再仔细观察EGR阀,发现上面有许多积炭。原来由于积炭导致EGR阀常开,在发动机怠速工况也有废气循环,所以进气歧管绝对压力传感器信号电压过高,发动机怠速不良。
(4)发动机动力不足,开启或关闭节气门时转速出现跳动现象一辆本田雅阁2.2L轿车,发动机故障指示灯点亮,排气管轻微冒黑烟,怠速抖动,而且越来越严重。用导线跨接2孔专用诊断座的端子,调得的故障码为“12”,含义是废气再循环阀位置传感器故障。拆下EGR阀,发现积炭严重。清洗EGR阀,装复后试车,发动机的怠速恢复正常。分析后认为,该车型的废气再循环软管安装在进气管靠近第4缸的位置,由于积炭,EGR阀被垫起,当发动机怠速运转时,在排气压力的作用下,少量废气挤入进气管,被靠近它的第4缸吸入,以致第4缸工作不良,发动机怠速抖动。此时,由于EGR阀位置传感器感知的EGR阀位置信息与ECU中存储的数据不符合,因而ECU存储故障码“12”。
4.废气再循环系统故障码的设置条件：
以上海通用别克轿车为例。上海通用别克轿车的废气再循环系统设置了EGR位置传感器,用于PCM检测EGR阀的实际位置。EGR位置传感器有3条导线,分别为电源线(5V参考电压)、接地线和信号线。EGR阀全关时的信号电压为0.14~1.0V,全开时的信号电压为4.5~4.8V。
如果EGR系统的控制电路发生故障,PCM设置故障码“P0403”,其含义是EGR阀控制电路不良。
在EGR阀开启的过程中,PCM将检测到的EGR阀实际位置与要求位置进行比较,如果实际位置比要求位置小,则设置故障码“P0404”,其含义是EGR阀打开位置性能不良。造成这一故障的原因,一般是EGR阀枢轴或者针阀孔积炭过多(见图5-45)。
如果PCM接收到EGR位置传感器反馈的信号电压低于0.14V,将设置故障码“P0405”,含义是EGR位置传感器电压过低。
如果PCM指令EGR阀关闭,而EGR阀的实际位置不是关闭,则PCM设置故障码“P1404”,含义是EGR阀卡滞。
5.废气再循环系统的检修技巧：
废气再循环系统处在高温、无润滑以及废气污染的恶劣环境下工作,因此比较容易发生故障,需要及时检修。
(1)暂时取消废气再循环功能,看故障现象是否消失：例如发动机怠速不稳、汽车起步或加速时发动机“喘抖”,可以拔下EGR阀软管,然后把废气再循环的通道堵死,如果故障现象消失,说明在发动机怠速工况下EGR阀非正常开启,再循环的废气流量过大,使混合气燃烧不稳定,导致“缺缸”。这种情况大多数是EGR阀被积炭卡死在开启位置而产生的。
在缺乏配件的情况下,如果EGR阀失灵,可以堵死进气管上的废气进入口。如果EGR电磁阀损坏,可以拔下EGR阀上的真空软管并将其堵住,使EGR电磁阀暂时不起作用。
(2)使用专用故障诊断仪进行检测：以上海通用别克轿车为例,专用故障诊断仪TECH-2有一个特殊功能,能够指令EGR阀动作。其方法是:连接TECH-2,接通点火开关(但是不起动发动机),然后选择发动机特殊功能,并指令EGR阀动作,每次指令的步长为5%,再将反馈值与标准值进行比较。
也可以使用TECH-2检测EGR阀的实际位置,该诊断仪以百分比的形式显示EGR阀开启的位置,范围是0%-100%。若显示0%,表示EGR阀的枢轴完全伸出,ECR阀完全关闭,此时的故障码是“P1406”。
如果废气再循环(EGR)系统的监控太过灵敏,故障报警灯经常点亮,可以使用故障诊断仪TECH-2对废气再循环系统重新设定一次。
(3)检测尾气成分：如果踩加速踏板起步时发动机偶尔熄火,开启或关闭节气门时出现转速跳动现象,原因可能是EGR阀脏污、卡滞,引起发动机加速不良。此时可以使用尾
气分析仪检查尾气中NOx的含量。如果NOx的含量很低,可能原因是EGR阀因积炭而关闭不严,废气再循环量过大,影响了小负荷时汽车的起步性能,使踩加速踏板起步时发动机偶尔熄火。
(4)通过感官判断EGR电磁阀的工作性能：在正常情况下,EGR电磁阀工作时会发出“咔哒”的响声。若发动机的噪声较大,掩盖了这种“咔哒”声,可以用“手感法”检查EGR电磁阀的工作情况。若用手触摸EGR电磁阀时有振动感,说明EGR电磁阀工作正常。
(5)检测EGR阀的状况：
拆下EGR阀,连接手动真空泵,从EGR阀的真空口施加67kPa的真空,检查真空是否可以保持住。在施加真空的同时,从EGR阀通道的一侧吹入空气,检查空气在阀内的流通情况。当施加的真空小于5.3kPa时,空气通道应当不通;当施加的真空大于26kPa时,空气应当能够流过通道(见图5-46)。如果EGR阀确实积炭卡滞,可以用除锈松动液喷向EGR阀,促使其松动,并
用溶剂清洁EGR阀阀座,再加以润滑,使之活动自如。
(6)检查EGR系统故障是否由三元催化转化器堵塞所引起：如果三元催化转化器内部破裂和堵塞,使排气系统的背压剧增,严重时废气可能直接顶开EGR阀,进入进气管。不合时宜的、从EGR阀漏入的废气进一步恶化了进气管内混合气的浓度,使得发动机的加速性能变坏,最终可能导致发动机熄火和不能起动。因此,不能忽视对三元催化转化器的检查。
