汽车工业学院结业论文Word格式.docx
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2奥迪A6排放控制的主要装置的组成结构及工作原理·
7
2.1废气再循环装置（EGR）
2.1.1EGR的功用
2.1.2EGR的结构及工作原理
2.2燃油蒸发回收装置（EVAP）
2.2.1EVAP的功用
2.2.2EVAP的结构及工作原理
2.3二次空气喷射装置（EAIR）
2.3.1EAIR的功用、类型
2.3.2EAIR的结构及工作原理
2.4三元催化转换器（TWC）
2.4.1TWC的功用
2.4.2TWC的结构及工作原理
3奥迪A6排放控制典型装置的检查与维修·
14
3.1废气再循环系统工作情况的检查
3.1.1废气再循环阀的检修
3.1.2废气再循环控制电磁阀的检测
3.2燃油蒸发回收装置的检测
3.2.1活性炭罐电磁阀密封性的检查
3.2.2活性炭罐电磁阀的检查
3.2.3燃油蒸发排放单向阀的检查
3.3二次空气喷射装置（EAIR）的检查
3.3.1二次空气进气阀的检查
3.3.2二次空气泵继电器的检查
3.4三元催化转换器（TWC）的检查
4奥迪A6排放控制典型装置的常见故障与排除·
19
4.1燃油蒸发系统的故障案例
4.2二次空气喷射系统故障的故障案例
4.3废气再循环系统的故障案例
4.4三元催化转换器的故障案例
5结论与展望·
24
5.1结论
5.2展望
致谢
参考文献
1概述
1.1国内外汽车排放法规的简介与新技术的应用
随着汽车尾气污染的日益严重，汽车尾气排放立法势在必行，世界各国早在六、七十年代就对汽车尾气排放建立了相应的法规制度，通过严格的法规推动了汽车排放控制技术的进步，而随着汽车排放控制技术的不断提高，又使更高标准的制订成为可能。
据了解，全球汽车排放法规已形成两大体系，即美国和欧洲体系，许多国家采用这两个体系的法规作为它本国的法规体系。
日本虽然有它独特的法规体系，但基本没有别的国家采用，因此不能作为全球的一个体系。
目前，以欧洲的排放法规应用最广泛。
欧洲的汽车排放法规大致分1992年前实施的若干阶段，以及从1992年起实施的欧Ⅰ标准、1996年起开始实施欧Ⅱ标准、2000年起开始实施欧Ⅲ标准、2005年起开始实施Ⅳ和2008年实施的重型柴油车的欧Ⅴ阶段。
从欧Ⅰ标准到欧Ⅱ标准，轻型车只需加装三元催化转化器并进行发动机的改进；
而从欧Ⅱ到欧Ⅲ，就不像欧Ⅰ到欧Ⅱ标准那样简单，而是上了一个台阶，不仅需要更好的催化转化器的活性层催化剂加热、催化转化器的安装位置靠近发动机、二次空气喷射、带有冷却装置的废气再循环系统、燃烧室涡流的优化而且还需要三项技术：
首先是增加了对车辆冷启动时排放达标的要求。
实验过程要求车辆在零下摄氏7度的低温条件下搁置六小时以上，点火着车之后，立刻测量车辆排放，达到标准。
这项技术要求是欧Ⅱ标准中没有的。
它提高了对尾气净化催化剂的要求,也是适合欧Ⅱ标准的催化剂达不到的。
其次是在车辆的电控系统中增加了专门监测排放控制系统工作状态的功能（OBD，车载自诊断系统）。
它能够随时监测汽车尾气排放状况，一旦排放的尾气有害物出现超标时，OBD会自动报警，转而进入系统默认模式，发动机将不能正常工作必须进入特约维修站进行检查与维护。
这个OBD在欧Ⅱ标准的车辆上是没有的。
第三项是针对厂家提出的，要对车载诊断系统有保修措施。
欧Ⅳ标准与欧Ⅲ相比不仅在排放限值上降低了很多，而且还需要对燃油系统、进气系统和EGR系统的冷却功能管理要求进行提高。
而为了满足这些要求，高效的热交换器及非常精确地EGR率和空气混合气的调节是必须的，因此需要电子控制的进气热管理系统同时减小发动机舱下空间结构。
与国外先进国家相比，我国汽车尾气排放法规起步较晚、水平较低，根据我国的实际情况，从八十年代初期开始采取了先易后难分阶段实施的具体方案，其具体实施至今主要分为四个阶段，也就是我们常说的国Ⅰ、国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ。
1999到2003年我国实施了国Ⅰ标准；
2004年、2007年、2010年起分别实施了国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ标准。
下面主要简述下国三和国四标准。
国三标准：
就是中国第三阶段汽车排放标准。
国家第三阶段的排放标准相当于欧洲Ⅲ号的排放标准，也就是说，尾气污染物含量相当于欧Ⅲ的含量，不同的是新车必须安装一个OBD即车载自诊断系统。
车载自诊断系统的特点在于检测点增多、检测系统增多，在三元催化转化器的进出口上都有氧传感器。
完全通过实时监控车辆排放来控制达标，可以更加保证欧Ⅲ排放标准的执行。
当车辆因为油品质量等因素，造成排放没有达到欧Ⅲ标准的时候，OBD系统将自行报警，转而进入系统默认模式，发动机将不能正常工作，车辆只能进入特约维修站进行检查和维护。
并且OBD系统不能在车辆出厂之后经过改造加上，所以实施国三排放标准会使单车成本上涨。
机动车污染物排放要稳定达到国Ⅲ机动车排放标准，车辆必须装备使污染物排放达到国Ⅲ标准的技术措施，同时使用达到欧Ⅲ标准的油品。
国IV标准：
国四排放标准是国家第四阶段机动车污染物排放标准，汽车排放污染物主要有HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用，控制和减少汽车排放污染物到规定数值以下的标准。
它等效于欧洲的“欧Ⅳ标准”。
在排放控制上，国IV标准机动车需要在国Ⅲ标准的基础上再进一步降低30%-50%的污染物才能达标。
1.2汽车排放尾气的主要成分与危害
汽车排放的尾气的组成包括：
一氧化碳（CO）、水蒸气、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、极少量的二氧化硫（SO2）、炭颗粒（PM）等。
汽车排放出的有害气体主要指CO、NOx及HC,CO2虽然算不上有害气体，但随着排放量的增加能够引起大气“温室效应”。
一氧化碳（CO）：
一氧化碳是一种无色无嗅的有毒气体。
它是发动机中的燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。
它虽然对人的呼吸道无直接作用，但被吸入体后，能以比氧强240倍的亲和力同血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，阻碍血液向脑等器官输送氧气，使人发生头痛、恶心、头晕、无力、活动后呼吸困难等症状，严重时会发生昏迷，甚至死亡。
主要表现为中枢神经受损，记忆力衰退等。
为保护人不受一氧化碳的毒害，应将24h内吸入的CO浓度限值在5ppm以内，在1h短期暴露情况下，CO的允许浓度55ppm。
碳氢化合物（HC）：
碳氢化合物包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化产物，如多环芳烃、醛、酮、酸等在内的200多种成分，有时简称未燃烃。
人体内吸入较多的未燃烃，会破坏造成血机能，造成贫血，神经衰弱，并会降低肺的抵抗力。
碳氢化合物由于成分复杂，故其对人类的危害不能简单的以总浓度来衡量，而必须确定其中有毒成分的毒性及其安全浓度。
其中甲醛、乙醛、丙烯醛等均有毒。
醛类对眼、鼻、呼吸道、皮肤等有强烈的刺激作用，一般当浓度为0.4ppm时，人眼即可感受到刺激。
醛类也是内燃机排气臭味的来源之一。
尤其值得注意的是多环芳烃中的苯并芘及硝基烃，它们已被确定为致癌物质。
单独的碳氢化合物只有在含量相当高的情况下才会对人体产生影响，一般情况下对人作用不是很明显，但它是产生光化学烟雾的重要成分。
HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应，形成以臭氧（O3）和以醛类为主的光化学烟雾。
当O3达到一定浓度时，会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡；
醛类有机物带有毒性，对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用，严生的会导致中毒死亡。
氮氧化物（NOx）：
是发动机在高温富氧时大量产生的一种褐色的有刺鼻气味的气体。
汽车废气中排出多种氮氧化物（NOx），两者结合后会产生其中一氧化氮（NO）与人体血液中血红素的亲和力比CO还强。
对人的危害与CO给人带来的症状十分相似，一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害，严重时至人于死地。
氮氧化物进入人体肺泡后形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用，亚硝酸盐则能与人体内血红蛋白结合，形成变性血红蛋白，可在一定程度上造成人体缺氧。
氮氧化合物与碳氢化合物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，当光化学烟雾中的光化学剂超过一定浓度时，具有明显的刺激性，它能刺激眼结膜，引起流泪并导致红眼病；
同时对鼻、咽等器官均有刺激性，能引起急性喘息症，可以使人呼吸困难，眼红喉痛，头脑晕沉，造成中毒。
光化学烟雾还具有损害植物、降低大气能见度、损害橡胶制品的危害。
二氧化碳（CO2）：
为无色无毒气体，对人体无直接危害，但大气中的二氧化碳大幅度增加，会导致大气的“温室效应”，使全球气温上升，南北极冰层融化，海平面上升，大陆腹地沙漠化趋势加剧，使人类和动物赖以生存的生态环境遭到破坏。
二氧化硫（SO2）：
为燃油中的硫燃烧后的生成物，燃料中的硫燃烧时主要生成SO2，只有1%到5%氧化成SO3。
SO2是无色但有强烈气味儿的气体。
在低浓度时，主要是刺激上呼吸道粘膜；
浓度高时，对呼吸道深部也有刺激作用。
当人体吸入较高浓度的SO2时，会发生急性支气管炎、哮喘、发绀和意识障碍等症状，有时还会引起喉头痉挛而窒息。
长期暴露在低浓度的SO2环境中会发生慢性中毒，使嗅觉和味觉减退，产生萎缩性鼻炎、慢性支气管炎、结膜炎和胃炎。
SO2还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾，达到一定积聚量后便形成酸雨，使水土酸化，破坏林木、植物的生长。
故应尽量减少燃油中的含硫量。
铅（Pb）：
铅是有毒的重金属元素,汽车用油大多数含有防爆剂四乙基铅或甲基铅,燃烧后生成的铅及其化合物均为有毒物质。
由于铅尘比重大,通常积聚在1米左右高度的空气中,因此对儿童的威胁最大。
铅与血液中的血红素结合后，使血红素产生异变。
当血液中的铅含量达到一定的程度时，会积聚于肝、肾、大脑和脊髓中，严重地破坏人体的神经系统和造血功能。
炭烟（PM）：
碳微粒主要是柴油发动机燃烧不完全的产物，含有大量黑色的炭颗粒和其他杂质粉尘，由于其粒径极小，约为0.01～0.2um，能长期悬浮于空气中，影响道路上的能见度且易于通过呼吸系统而沉积于肺泡内，炭烟不仅本身对人体的呼吸系统有害，而且炭烟粒的空隙中往往吸附着二氧化硫和有致癌作用的多环芳香烃等，极具致癌作用。
铅、碳微粒和其他杂质粉尘等因粒径极小，SO2又具有胶粘性，特别是铅微粒，因无法燃烧，一旦被吸附在催化剂的表面上，便令三元催化净化器丧失催化功能，此即为三元催化净化器的铅中毒。
1.3汽车尾气污染物形成的原因
1．一氧化碳（CO）是空气不足或空气中氧含量不足造成混合气过浓所产生的一种无色无嗅的有害气体。
2．碳氢化合物（HC）是指发动机废气中未燃部分，除了供油系统中燃料的蒸发、滴漏造成燃烧不充分外还包括曲轴箱的串气。
3．氮氧化物（NOx）是发动机在高温富氧时大量产生的一种褐色的有刺鼻气味的气体。
4．二氧化硫（SO2）为燃油中的硫燃烧后的生成物。
5．铅（Pb）为一种有毒的金属，它由燃油中的铅化物添加剂（如四乙基铅）经高温燃烧后还原而成的铅微粒。
6.炭烟（PM）是柴油机不完全燃烧的产物。
为了提高城市空气质量,减少空气污染,国外一些城市采取的几项措施已经取得了成效。
国际上对于新车的污染物排放控制的通行做法,主要是通过“制定标准”和根据标准对新车型开展“型式认证”这两项措施;
对在用车污染物排放的控制方法,可以归纳为“制定标准”和“执行标准”两个环节。
其中“执行标准”的方法主要是实施“检测、维护制度”该制度起源于美国,它是发达国家和地区普遍采用的、对在用车辆进行强制性定期检测,并对出现故障的车辆进行强制性维修的制度。
它的特点:
一是制定了完善的法律法规和先进的汽车污染物排放控制标准,以及与之相配套的检测方法;
二是政府相关部门的分工明确、职责清晰、运行高效;
三是政府、企业与车主之间责任、权利与义务界定清楚,社会监督机制健全。
美国的成功实践证明,实施检测、维护制度能最大限度地发挥车辆自身的净化能力,是保证在用车污染物排放长期、稳定的达标最为科学、经济、有效的措施,是一项长期有效的管理方法。
根据不同地区的空气污染状况、所在地理位置及汽车保有量等情况来决定实行“新车新标准,老车老标准”的政策。
美国加州自上世纪60年代开始治理在用车尾气排放污染,经过几十年的艰苦努力,取得了实质性的进展,使汽车尾气有害物排放与60年代相比降低了90﹪,油耗降低了一半。
希腊雅典曾被称为欧洲空气污染最为严重的城市之一。
在地理上雅典三面环山,一面临海,形成一个较大的盆地，空气流动性差。
每天数百万辆汽车在市内穿行,经常造成交通堵塞。
汽车尾气成为雅典最严重的空气污染源。
希腊环境部提交了希腊减少二氧化碳和其它温室气体的排放计划。
针对雅典以及雅典附近地区的治理空气污染计划有:
雅典SOS计划。
这一计划的目标是到2009年将空气污染水平降低30﹪。
1998年和2008年两年投入700亿德拉克马,用于对机动车辆进行监控;
成立一个专门机构,强化对工业环保法规的执行。
除对机动车辆实行强制性尾气检测外;
10年以上车龄的旧汽车以旧换新时有一定的奖励办法;
鼓励在汽车上安装尾气净化装置。
据统计,希腊汽车约有一半已经安装了尾气净化器。
英国伦敦自2003年2月以来,就安装了800台摄像机,必须交纳5英镑的通行税才能进入从东部的塔桥到西部的海德公园间方圆21平方公里的区域。
但由于公共交通系统已经陈旧,由伦敦市长决定施行的这项改革受到了部分市民的非议。
伦敦市政当局想通过实行这项反交通阻塞税,把该市的汽车流量减少10﹪-15﹪,并希望把每年征得的1.3亿英镑的通行税用于发展公共交通运输。
德国是采取税收政策来对付汽车污染的。
自2001年1月以来,汽车每年的纳税额是根据汽车的功率以及汽车排放污染气体的量来计算的。
此外,还实行了补贴制度,就是对那些排放污染气体少的汽车实行补贴。
有了这两项规定,一些驾车者可以好几年不用交一分钱的税。
据说,这项政策已经产生了积极的效果,它促使汽车生产商生产更环保的汽车。
1.4.2国外尾气的排放的防治对策
根据中国的实际情况,从上世纪八十年代初期中国汽车尾气排放法规开始采取了先易后难分阶段实施的具体方案。
1983年中国颁布了第一批机动车尾气污染控制排放标准,这一批标准的制定和实施,标志着中国汽车尾气法规从无到有,并逐步走向法制治理汽车尾气污染的道路;
中国在1989年至1993年又相继颁布了《轻型汽车排气污染物排放标准》、《车用汽油机排气污染物排放标准》二个限值标准和《轻型汽车排气污染物测量方法》、《车用汽油机排气污染物测量方法》二个工况法测量方法标准,至此,中国已形成了一套较为完整的汽车尾气排放标准体系;
北京市《轻型汽车排气污染物排放标准》的出台和实施,拉开了中国新一轮尾气排放法规制订和实施的序曲。
2005年国家环保总局公布了五项机动车污染物排放新标准,新标准包括:
轻型汽车污染物排放Ⅲ和IV号排放标准、两项重型汽车污染物排放限值、摩托车和轻便摩托车加速行驶噪声限值及测量方法。
其中,轻型汽车Ⅲ排放标准自2007年7月1日起在全国实施,IV号标准于2010年7月1日起实施。
为了改善大气质量,中国许多城市都禁止污染企业进市区;
对原有企业进行技术改造,减少废气、烟尘排放量,集中供热。
减少取暖炉灶烟尘排放量,提高柴油、汽油质量,减少铅含量,积极向无铅汽油过渡,安装汽车净化器等。
2奥迪A6排放控制的主要装置的组成结构及工作原理
2.1废气再循环装置
2.1.1EGR的类型、功用、工作条件
（1）废气再循环的类型：
主要分为开环控制式和闭环控制式。
闭环控制式又可细分为用EGR阀的开度和用EGR率作为反馈信号的方式。
（2）废气再循环（EGR）的功用：
是将适量的废气引入到进气系统中，和混合气一起进入气缸参与燃烧，通过降低燃烧的温度来减少氮氧化物的排放。
（3）废气再循环工作条件：
EGR在水温50℃，发动机转速1500～4500r/min时工作。
不工作的工况包括：
起动工况、怠速工况、暖机工况及转速低于1500r/min或高于4500r/min。
2.1.2EGR的结构及工作原理
废气再循环系统的结构组成：
开环控制式由EGR电磁阀、EGR阀、曲轴位置传感器、水温传感器、节气门位置传感器、ECU；
电子控制式由EGR电磁阀、EGR控制阀、EGR阀开度传感器或EGR率传感器、节气门位置传感器、水温传感器、曲轴位置传感器、起动信号机和电控单元（ECU）组成。
开环控制式和闭环控制式的结构图如图1、图2所示：
（1）开环控制式的工作原理：
发动机工作时，ECU更具冷却液温度、节气门开度、转速、起动等信号控制EGR电磁阀的搭铁电路来控制EGR电磁阀的开度，从而控制进入EGR的真空度，即控制EGR阀的开度，改变参与再循环的废气量。
在开环控制式的EGR系统中，ECU根据各传感器的信号确定发动机的工况，并按其内存的EGR率与转速、负荷的对应关系进行控制，而对其控制结果不进行检测。
EGR率=EGR量／EGR量＋进气量×
100﹪。
（2）闭环控制式的工作原理：
①用EGR阀的开度作为反馈信号的闭环控制EGR系统
②用EGR率作为反馈信号的闭环控制系统
工作原理：
两种闭环控制系统的工作原理与开环一样，区别是这两个在闭环的系统分别采用EGR阀传感器和EGR率传感器来向ECU反馈信号从而更加精确地控制废气进入气缸的量。
2.2燃油蒸发回收装置（EVAP）
2.2.1EVAP概述及功用
（1）EVAP的主要的部件是活性炭罐，而活性炭罐内充满了活性炭粒，活性碳可以吸收汽油蒸气中的汽油分子。
当油箱内的汽油蒸气经管道进入蒸气回收罐时，蒸气中的汽油分子被吸附在活性炭表面，剩下的空气则经蒸气回收罐的出气口排到大气中。
蒸气分离阀安装在油箱的顶部，油箱内的汽油蒸气从该阀出口经管道进入蒸气回收罐，该阀的作用是防止汽车翻倾时油箱内的燃油漏出。
当发动机运转时，如果电磁阀开启，则在进气管内真空吸力的作用下，空气经蒸气回收罐下方进入，经过活性炭从上方出口经软管进入发动机进气管，使吸附在活性炭表面的汽油分子又重新蒸发，随空气一起被吸入发动机燃烧。
（2）EVAP的功用：
收集燃油箱内的汽油蒸发的燃油蒸汽，并将燃油蒸汽导入气缸参与燃烧，防止燃油蒸汽直接排入大气而造成污染。
同时，还必须根据发动机工况，控制导入气缸参与的燃烧的燃油量。
奥迪A6采用的是ECU控制的燃油蒸发回收装置，其结构主要由单向阀、活性炭罐、活性炭罐电磁阀、真空控制阀、转速、温度、空气流量传感器及油箱和油箱盖组成。
结构原理图如图-3所示。
图3-EVAP控制系统结构图
工作过程：
发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制活性炭罐电磁阀的开闭来控制真空控制阀的上部的真空度，从而控制真空控制阀开度。
当真空控制阀打开时，燃油蒸汽通过真空控制阀被吸入进气歧管。
发动机怠速或温度较低时，ECU是电磁阀断电，活性炭罐内的燃油不能被吸入进气歧管。
2.3二次空气喷射装置（EAIR）
2.3.1EAIR的功用、类型及不工作条件
（1）EAIR的功用：
在某些工况下，将一定量的新鲜空气送入到TWC或排气管中，是废气中的CO和HC进一步氧化，从而降低CO和HC的排放量。
（2）EAIR的类型：
空气泵系统和脉冲空气系统。
（1）EAIR的结构：
奥迪A6采用的是空气泵式的EAIR系统，主要有二次空气泵电机、二次空气继电器、二次空气机械阀、二次空气控制阀、空气滤清器、发动机电子控制单元。
（2）EAIR的工作原理：
①发动机处于起动工况
ECU控制旁通线圈和分流线圈断电，旁通电磁阀和分流电磁阀断电，空气泵送出的新鲜空气经空气旁通阀进入大气。
②发动机处于暖机工况
ECU控制旁通电磁阀和分流电磁阀通电，空气泵送出的新鲜空气经空气旁通阀流到空气分流阀，再由分流阀流入空气分配管，最后由空气喷管喷入排气道。
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