奥迪A6排放控制系统检修毕业设计.doc
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河南工业职业技术学院
HenanPolytechnicInstitute
毕业设计（论文）
题目＿＿＿＿＿＿＿＿
班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
河南工业职业技术学院
汽车工程系
2012届毕业生毕业设计（论文）
任
务
书
二零一一年九月
姓名：
班级：
专业：
学号：
论文题目：
进度安排：
目录
目录 1
摘要 5
ABSTRACT 6
第一章：
奥迪A6排放控制系统的结构控制原理与检修 7
1.1汽车排放污染的主要成分与危害 7
1.1.1汽车排放污染的主要成分 7
1.1.2汽车排放污染的危害 7
1．2汽车排放污染物形成的原因 8
1.3减少汽车污染物排放的对策 9
第二章：
奥迪A6发动机排放污控制的主要装置及工作原理 10
2.1废气再循环系统（EGR） 11
2.2EGR率传感器 12
2.2.1燃油蒸气回收装置（EVAP）的作用 13
2.2.2燃油蒸气回收装置（EVAP）的结构原理及工作过程 13
2.3二次空气喷射装置（EAIR） 14
2.4三元催化转换器（TWC） 15
2.5活性炭罐 17
第三章：
奥迪A6发动机排放污控制典型装置的检修 18
3.1废气再循环系统是否正常工作的检查 18
3.1.1EGR阀的检修 18
3.2汽油蒸气回收装置的检测 18
3.2.1活性炭罐电磁阀密封性的检查 18
3.2.2活性炭罐电磁阀的检查 19
3.2.3燃油蒸发排放单向阀的检查 20
3.3二次空气喷射装置（EAIR）的检查 21
3.3.1二次空气进气阀的检查 21
3.3.2二次空气泵继电器的检查 21
3.4三元催化转换器（TWC） 22
第四章：
奥迪A6发动机排放污控制典型装置的故障与排除 23
4.1.发动机排放实际案例 23
4.2活性碳罐系统的故障案例 25
4.2.1故障现象 25
4.2.2故障诊断 25
4.2.3故障分析 25
4.2.4故障排除 26
4.2.5故障诊断总结 27
4.3二次空气喷射系统故障的故障案例 27
4.3.1故障现象 27
4.3.2故障诊断 27
4.3.3故障分析 27
4.3.4故障的排除 28
4.3.5故障诊断总结 28
4.4EGR系统的故障的故障案例 28
4.4.1故障现象 28
4.4.2故障诊断 28
4.4.3故障分析 29
4.4.4故障排除 30
4.4.5故障总结 30
结束语 31
致谢 33
参考文献 34
摘要
汽车业的发展真是迅速，汽车已经成为人们不可缺少的交通工具，汽车的普遍也给汽车业带来了不少的问题。
为此我运用所学知识结将理论知识与现实问题加以联系将汽车汽油发动机的结构、工作原理进行了详细介绍。
使人们对汽车汽油发动机有一个全新的认识，由原理推至运用。
本论文内容新，系统性强，程度适中，通俗易懂，图文并茂，实用性强。
并且能帮助广大汽车修理工和汽车专业师生对汽车汽油发动机全面了解，初步掌握其维修技能对研究课题有较全面的论述，将理论知识与现实问题加以联系；运用所学知识对汽车常见故障进行判断并能从事简单的汽车修理工作。
汽车发动机在运行的过程中会排放出大量的污染物，汽车发动机排放控制系统就是把发动机排放的污染物转化为无害物的装置。
奥迪A6的排放控制系统是由废气再循环系统（EGR）、燃油蒸气回收装置（EVAP）、二次空气喷射装置（EAIR）和三元催化转换器（TWC）等组成，本文针对以上装置的组成构造、原理与检修方法和步骤等进行介绍，同时对其常见的故障进行了举例分析。
本论文就是让学生在具备充分的理论准备后，联系实际，用实践来证明理论的正确性，这样可以让学生对这部分内容掌握的更深刻。
关键词：
奥迪A6;排放控制系统;原理;结构;检修
ABSTRACT
Thedevelopmentoftheautoindustryisrapidly,thecarhasbecomeaindispensabletransportation,cartothecommonautomobileindustrybringsalotofproblems.ForthisreasonIuseknowledgetheoryandrealityandtocontactthepetrolenginestructure,workprincipleisintroduced.Makepeopleforcargasolineengineshaveanewidea,bytheprinciplepushedtouse.Inthispaper,thenewcontent,strongmoderatedegree,systematic,easytounderstand,withpictures,thefunctionisstrong.Anditcanhelptheautomechanicandcarmajorcargasolineenginefortheteachersandstudentshavebeenfullyunderstanditsmaintenanceskillstoresearchsubjecthascomprehensivelydiscussedthetheoryandreality,tocontact;Byusingtheirknowledgeforcarcommonfaultdiagnoseandcaninthesimplecarrepairwork.
Thecarengineintherunningprocesswillbealargeamountofpollutantsdischarge,automobileengineemissioncontrolsystemistheengineemissionofpollutantsintoWuHaiWudevice.AudiA6emissionscontrolsystemismadewasterecyclingsystem（EGR）,fuelvaporrecoverydevice（EVAP）,secondaryairjetdevice（EAIR）andthreeyuancatalyticconverters（TWC）andothercomponents,thisarticleinviewoftheabovethecompositionofthedevicestructure,principleandmaintenancemethodsandstepsofintroduction,anditscommonfaultwithexamplesanalysis.
Thispaperistomakethestudentsinadequatetheorywithpractice,toprepare,withthepracticetoprovethecorrectnessofthetheory,thiscanletstudentstothispartofthemastermoreprofound.
Keywords:
audiA6;emissioncontrolsystem;structure;principles;overhaul
第一章：
奥迪A6排放控制系统的结构控制原理与检修
1.1汽车排放污染的主要成分与危害
1.1.1汽车排放污染的主要成分
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）、二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、铅（Pb）和炭烟（PM）等。
1.1.2汽车排放污染的危害
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、无味的有害气体。
一氧化碳（CO）与人体血液中的血红素有很强的亲和力（它的亲和力是氧的300倍），被人体吸入后容易使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。
当环境中CO的浓度超过100ppm时，人体就会产生头晕、乏力等不适感；随着CO浓度的增加，会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状；当CO浓度超过600ppm时，短期内会引起窒息死亡。
碳氢化合物（CH）是指发动机废气中燃料未完全燃烧的产物，包括供油系统中燃料的蒸发和滴漏。
具有一定的毒性，其中的苯类物质具有致癌作用。
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，一般情况下对人体的作用不明显，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。
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。
汽车废气中含有多种氮氧化物（NOx），其中一氧化氮（NO）与人体血液中血红素的亲和力比CO还强，两者结合后会产生与CO相似的症状，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。
同时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。
。
二氧化碳（CO2）为无色无毒气体，对人体无直接危害，但如果大气中的二氧化碳大幅度增加，会导致大气的温室效应，造成全球气温上升，南北极冰层融化，海平面上升等后果，以致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生成的硫化物，人体吸入SO2后，即产生咳嗽、咽喉肿痛、呼吸困难、胸闷、四肢乏力，进一步吸入会引起支气管炎、肺炎和心脏病等，严重的会导至人畜死亡。
同时SO2在高空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。
铅（Pb）为一种有毒的金属，它由燃油中的铅化物添加剂（如四乙铅）经高温燃烧后还原而成的铅微粒。
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，其内还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。
1．2汽车排放污染物形成的原因
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、无味的有害气体。
2．碳氢化合物（CH）是指发动机废气中未燃部分，还包括供油系统中燃料的蒸发和滴漏，造成燃烧不充分。
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（如四乙铅）经高温燃烧后还原而成的铅微粒。
6．碳微粒主要是柴油发动机燃烧不完全的产物。
1.3减少汽车污染物排放的对策
汽车污染物排放在城市等人口密集区将对人们的健康造成严重危害，同时严重的污染大气环境，因此必须采取有效措施减少或者消除。
目前遏制汽车污染物排放的对策有很多，比如：
控制汽油车的污染物排放、大量采用天然气汽车、发展新能源汽车等。
此外，开辟地铁，实施电力牵引行驶、城镇建设考虑自身的循环和多功能结构等手段，也能有效地减少和控制汽车污染物的排放。
单从控制汽油车的污染物排放来说，可以通过以下新技术来进行：
1．发动机结构优化技术。
如采用多气阀进气机构，组织进气气流、对燃烧室加以改进等。
通过改善发动机燃烧状况，提高燃烧效率，降低发动机一氧化碳、碳氢化合物的生成量。
2．闭环电控发动机管理技术。
包括电控燃油喷射和电控点火。
3．燃油蒸发污染物控制技术。
对油箱和供油系统排出汽油蒸气污染物进行控制，可控制汽油车20%左右的碳氢化合物排放。
4．闭式曲轴箱强制通风技术。
控制发动机曲轴箱窜气造成环境污染，可控制汽油车20%左右的碳氢化合物排放。
5．废气再循环技术。
将发动机排气引入到进气中，通过降低发动机气缸内气氛的相对含量和最高燃烧温度来减少氮氧化物的生成量，可降低40%-60%氮氧化物的生成量。
6．三效催化转化器技术。
利用氧化和还原反应，将汽车排气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物同时转化成无害的二氧化碳、氮气和水。
在一定条件下，对污染物的转化效率可达80%以上，是目前最为有效的汽油车机外净化技术。
但为保证工作效能，需要发动机具备闭环电控系统，并燃用无铅汽油。
7．改进油料、燃油的质量、组分、添加剂等。
第二章：
奥迪A6发动机排放污控制的主要装置及工作原理
汽车对大气的污染主要源自发动机排出的废气，三种有害排放物中，全部CO、NOx和约占60％的HC都是由发动机排气管排出的。
此外，曲轴箱气体和燃油箱燃油蒸发的HC排放各约占汽车HC总排放的20％。
对汽车排放的控制，就是通过改善燃烧、降低燃烧温度、阻断曲轴箱气体和燃油蒸发排放、净化排气管废气等手段，使汽车对大气的污染减小到最低的限度，以缓解汽车保有量增加对环境所带来的负面影响、满足人类对环境质量不断提高的要求。
排放控制系统是把发动机排放的污染物转化为无害物的装置。
奥迪A6的排放控制系统包括废气再循环系统（EGR）、燃油蒸气回收装置（EVAP）、二次空气喷射装置（EAIR）和三元催化转换器（TWC）等组成。
汽车排放控制的分类
（1）机内净化：
从进气系统入手，通过改善混合气的质量，使燃烧产生的有害成分降低。
这一类的排放控制装置有：
进气温度自动控制装置、废气再循环控制装置、混合比加浓式减速废气净化装置、进气歧管真空度控制阀等。
（2）机外净化：
对发动机排出的废气进行再净化处理，将废气中所含的CO、HC和NOx等有害气体转化为无害的水（H2O）、二氧化碳（CO2）和氮（N2）等气体。
这一类的排放控制装置有：
热反应器、氧化催化剂转化器、三元催化转化器、二次空气供给装置等。
目前广泛使用的发动机废气净化装置是三元催化转化装置。
（3）污染源封闭循环净化：
对曲轴箱气体及燃油箱燃油蒸发等HC排放源实施封闭化处理，以阻断向空气排放HC。
这类控制装置有：
曲轴箱强制通风装置、活性炭罐等。
2.1废气再循环系统（EGR）
发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制炭罐电磁阀的开闭来控制真空控制阀上部的真空度，从而控制真空控制阀的开度。
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使电磁阀断电，关闭吸气通道，活性炭罐内的燃油蒸汽不能被吸入进气歧管。
不进行废气再循环的工况有：
●起动工况。
●怠速工况。
●暖机工况。
●转速低于900r/min或高于3200r/min。
EGR率指废气再循环量在进入气缸内的气体中所占的比率，即：
EGR率=[EGR量/（进气量+EGR量）]×100%
图2.1EGR结构
有些发动机中，EGR电磁阀采用占空比控制电磁阀的开度，调节作用在EGR阀上的真空度，控制EGR阀的开度，以实现对废气再循环量的控制。
在开环控制EGR系统中，ECU根据各传感器信号确定发动机工况，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。
闭环控制EGR系统（用EGR阀开度作为反馈信号）：
EGR阀开度传感器：
向ECU反馈电磁阀开度的信号。
ECU根据此信号修正电磁阀开度，使EGR率保持在最佳值。
其结构为电计式。
图2.2用EGR阀开度反馈控制的EGR系统
2.2EGR率传感器
安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气进入稳压箱，参与再循环的废气经EGR电磁阀也进入稳压箱。
传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度并转换成电信号输送给ECU，ECU根据此信号修正电磁阀开度，使EGR率保持在最佳值。
废气再循环（EGR）系统用于降低废气（惰性气体）中的氧化氮（NOX）的排出量。
氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。
当发动机在负荷下运转时，EGR阀开启，使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室。
怠速时EGR阀关闭，几乎没有废气再循环至发动机。
汽车废气是一种不可燃气体（不含燃料和氧化剂），在燃烧室内不参与燃烧，它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，以减少氧化氮的生成量。
进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。
图2.3废气再循环系统（EGR）
EGR电磁阀有三个通气口，EGR电磁阀不通电时，弹簧将阀体向上压紧，通大气阀口被关闭。
这时EGR电磁阀使进气歧管与EGR阀真空室相通；当EGR电磁阀线圈通电时，产生的电磁力使阀体下移，阀体下端将通进气歧管的真空通道关闭，而上端的通大气阀口打开，于是就使EGR阀的真空室与大气相通。
2.2.1燃油蒸气回收装置（EVAP）的作用
防止油箱内的燃油蒸气逸人大气中，既能减轻污染，又能节约燃油。
奥迪A6采用的是ECU控制的燃油蒸气回收装置。
2.2.2燃油蒸气回收装置（EVAP）的结构原理及工作过程
活性炭罐内充满了活性炭粒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。
图2.4奥迪A6燃油蒸气回收装置
2.3二次空气喷射装置（EAIR）
1．二次空气喷射装置的作用
向排气净化系统喷人新鲜空气，促进HC和CO的燃烧，以达到废气净化的目的。
2．二次空气喷射系统的结构原理及工作过程
奥迪A6轿车二次空气喷射系统的构成图所示。
由于车辆在冷起动阶段混合气体较浓，因而排气中未燃烧的碳氢化合物的含量比例较高，通过二次空气喷射系统可以使三效催化转化器提前达到工作状态，从而改善三效催化转化器内的氧化过程（二次氧化）并减少排气中的有害物质。
二次氧化所产生的热量同时可以大大缩短三效催化转化器的起效时间，从而大大改善冷起动阶段的排放净化性能。
在冷起动阶段，发动机电控单元J220通过二次空气泵继电器来起动二次空气泵电动机，空气到达二次空气进气组合阀；同时二次空气进气阀起动，使真空作用到二次空气进气组合阀上，各个二次空气进气组合阀将二次空气到气缸盖排气通道之间的通路打开，二次空气进入排气通道中。
图2.5一汽奥迪A6轿车二次空气喷射系统的构成
1．二次空气泵电动机V101；2.二次空气泵继电器J299；3.发动机电控单元J220；4、8二次空气进气组合阀；5.二次空气进气阀N112；6.单向阀；7.接进气歧管；9.真空罐
2.4三元催化转换器（TWC）
三元催化转换器的作用是将汽车尾气中的有害物质HC、CO和NO转化为无害物，减少排放污染.这里以奥迪A63.0I-V6-TDI发动机的催化装置为例。
3.0I-V6-共轨柴油机上使用了无催化净化添加剂的颗粒过滤器。
所谓的“催化炭烟过滤器”（CSF）是一个含有贵金属的过滤层。
为了能还原过滤器和监控系统，需要安装多个传感器，包括三个温度传感器：
一个装在涡轮增压器前方，一个装在催化净化器后方，还有一个装在颗粒过滤器前方；另外有一个压差传感器用于监控颗粒过滤器前、后的压力差，同时可以识别出过滤器是否被炭烟堵塞。
在被动还原过程中（不由发动机管理系统来控制），颗粒过滤器中所含的炭烟被缓慢地转化成CO2，这个过程出现在350℃-500℃之间，主要是车行驶在高速公路上时，由于短程行驶或城市循环而使排气温度过低而造成的。
因此对于常见的城市循环，每行驶1000-2000公里应通过发动机管理系统来进行一次主动的还原过程。
图2.6奥迪A63.0I-V6-TDI发动机的催化装置
滤芯的结构与传统的催化净化器相似，区别在于该催化净化器的通道在进气和出气方向上是交替锁闭的，
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