为适应更加严格的要求,一些汽车发动机配置了废气再循环控制系统、燃油蒸发排放控制系统等电子控制装置。 1.废气再循环控制系统电路。 废气再循环( Exhaust Gas Recirculation--EGR)是将发动机排出的部分废气引入进气管,与新鲜混合后进入气缸,利用废气中所含有的大量二氧化碳(CO2)不参与燃烧却能吸收热量的特点,降低燃烧温度,以减少氮氧化物(NOx)的排放。 (1)废气再循环控制系统电路的作用。 废气再循环控制就是要在保证发动机正常工作的前提下,最大限度地抑制NOx排放。 废气再循环控制最早采用机械控制方式,这种机械控制式的不足是控制精度不能满足发动机的实际需要,因而已被电子控制方式所取代。废气再循环电子控制系统的基本组成与控制电路如图4-68所示。
(2)电路与结构特点分析。
1)电子废气再循环控制系统ECU通过控制EGR电磁阀来调节EGR阀的开度,实现废气再循环流量的控制。
2)EGR阀为膜片式空气阀,膜片一侧通大气,装有弹簧侧为真空室,其真空度由EGR电磁阀控制。当EGR阀真空室的真空度增大时,真空吸力使膜片克服弹簧力移动增大,使阀的开度增大,废气环流量增加;当EGR阀真空失去真空度时,膜片在弹簧力的作用下回位,使阀的开度减小或关闭,减小废气再循环量或阻断废气再循环。
3)EGR电磁阀为二位三通电磁阀,有三通气口,分别连通进气歧管、大气和EGR阀真空室。EGR电磁阀不通电时,阀在弹簧力的作用下将通大气口关闭,使EGR阀真空室与进气歧管相通,真空室真空度最大;EGR电磁阀线圈通电时,阀在电磁力作用下移动,将通进气歧管口关闭,使EGR阀的真空室与大气相通,其真空度最小。
(3)电路工作原理。
ECU根据相关传感器的信号判断发动机的工况与状态,并确定是否需要废气再循环或确定再循环流量的大小,然后输出占空比脉冲信号,通过控制EGR电磁阀的开关比率来调节EGR阀真空室的真空度,以此来控制EGR阀的开度,实现最佳的废气再循环控制。
当需要增大废气再循环流量时,ECU输出占空比减小的脉冲信号,EGR电磁阀通电的相对时间减小,EGR阀真空室连通进气歧管的时间相对增大,其真空度增大而使EGR阀开度增大,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,其真空度直接取决于进气歧管的真空度,EGR阀的开度最大，废气的再循环流量达到最大。
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,EGR阀关闭,阻断了废气再循环。
如下情况ECU将停止废气再循环：
1)发动机转速低于900r/min或高于3200r/min(高低限值因车型而不同)。
2)发动机未达到正常工作温度。
3)发动机处于怠速工况。
4)在起动发动机时。
2.燃油蒸发排放控制系统电路。
为避免汽油箱中的汽油蒸气直接排放到大气中将造成空气污染,现代汽车装备了一个活性炭罐,用于收集汽油箱中的汽油蒸气,并在发动机工作时,通过接入进气流的方式,用流经的空气将汽油蒸气送入进气管参与燃烧。
(1)炭罐清污量控制的作用。
炭罐清污量控制的作用是及时地将炭罐中的汽油蒸气送入进气管,以确保炭罐能保持其正常的汽油蒸气吸附作用,同时不影响发动机的正常工作。
较早的燃油蒸发排放控制系统主要由活性炭罐加炭罐清污阀组成,并直接利用节气门处的真空度来控制膜片式清污阀的开度,使活性炭罐的清污量适应发动机工况变化的需要。这种控制方式的控制精度不高,现已被电子控制方式所取代。典型的燃油蒸发排放控制系统的基本组成与控制电路如图4-69所示。
(2)电路与结构特点分析。
①电子炭罐清污量控制方式与电子废气再循环控制相似,ECU也是通过电磁阀来调节膜片式炭罐清污阀的开度,实现炭罐清污量的控制。
②炭罐中装有活性炭,活性炭可吸附汽油箱中的汽油蒸气,但这种吸附力不强,当有空气流过时,汽油蒸气分子又会脱离,并随空气一起进入进气歧管。
③炭罐清污阀也是一个膜片式空气阀,阀膜片的上部为真空室,其真空度由炭罐清污电磁阀控制。当真空度增大时,阀膜片向上拱,主清污口通气量增加。
④炭罐清污电磁阀的结构与废气再循环电磁相同,也有三个通气口。电磁阀不通电时,电磁阀使炭罐清污阀真空室与进气管(节气门处)相通,其真空度增大。电磁阀通电时,炭罐清污阀真空室与接近大气压的进气缓冲室相通,其真空度减小。ECU通过输出占空比脉冲信号控制电磁阀的通断电比率,以控制炭罐清污阀真空室的真空度,使清污阀的开度改变。
些汽车上使用二位二通式炭罐清污电磁阀来控制炭罐清污量,这种开关式电磁阀的结构与工作原理与开关电磁阀式怠速控制阀相似,ECU用占空比信号直接控制炭罐清污电磁阀的开关比率来控制清污量。
(3)电路工作原理。
EUC根据有关传感器的信号判断发动机工况与状态,并输出相应的占空比控制信号，通过控制炭罐清污电磁阀来调节炭罐清污阀的开度,使流经炭罐进入进气管的空气流量适应发动机工况、状态变化的需要。炭罐清污电子控制系统具体的控制过程如下：
①发动机转速变化时的炭罐清污量控制:ECU根据发动机转速传感器获得发动机转速信号。当发动机在高转速时,ECU输出的占空比控制脉冲使炭罐清污阀开度加大,以增加炭罐清污量,使炭罐中的汽油蒸气能及时地被净化掉。当发动机不工作(无转速信号)时，ECU使炭罐清污阀关闭,炭罐无空气流通。
②发动机负荷变化时的炭罐清污量控制:ECU根据进气管压力(或进气流量)传感器信号判断发动机负荷大小。当发动机负荷大时,ECU输出的控制脉冲使炭罐清污阀开度加大,以增大清污量,将炭罐中的汽油蒸气及时净化掉。当发动机处于息速工况(节气门位置传感器提供发动机怠速信号)时,ECU输出的控制脉冲将炭罐清污量减少,以避免过多的清污造成混合气过稀,导致发动机怠速不稳甚至熄火。
③发动机温度低时的炭罐清污量控制:ECU根据冷却液温度传感器获得发动机温度信号。当发动机温度低于60℃时,炭罐清污阀完全关闭,使炭罐无空气流通,以避免发动机在低温下因混合气过稀而不能正常工作。
④空燃比反馈炭罐清污量控制:ECU根据氧传感器信号判断混合气空燃比状态。当氧传感器输出混合气过浓或过稀的电信号时,ECU输出控制脉冲,及时调整炭罐清污阀的开度,以避免混合气过浓或过稀。
