废气再循环系统作用和故障检测

对于高压缩比的发动机为了防止爆燃和NO_x排放过高，通常设有废气再循环系统，通过适量地向进气歧管补充废气，以降低燃烧温度和气缸内氧气含量，可有效地防止爆燃和NO_x排放过高。

（1）NO_x产生的因素 高温、高压、富氧是产生NO_x的主要因素。大气中氮气（N₂）占近80%的质量分数，而在发动机作功的瞬间，燃烧室温度可达到2000℃以上，由此可见NO_x根本不可能消除，我们只能在现有的条件下设法减少NO_x。

（2）造成NO_x过多的因素 发动机燃烧室的高温、高压和发动机的高速运转是造成NO_x过多的原因。

1）混合气浓度。适当降低混合气浓度可以使CO和HC明显降低，但NO_x却会明显增加，富氧是NO_x增多的一个重要因素。

2）适当增大点火能量，增加燃烧室温度，可有效地减少HC，但高温却是NO_x增多的另一个重要因素。

3）调整点火提前角。把点火提前角调整到临近爆燃临界点可确保发动机功率的有效输出，但增大点火提前角和增大负荷都会使NO_x增加。

4）进气温度。进气温度高等因素也会增加NO_x。

5）冷却液温度。冷却液温度高，燃烧室积炭多，发动机转速高，燃油的辛烷值低等因素也会增加NO_x。

（3）NO_x的专项控制 燃烧室的富氧、高压和高温是尾气中NO_x超标的主要原因。及时地清除积炭，适当地推迟点火提前角，适当增大混合气的浓度，设置三元催化转化器都可以有效降低NO_x。现在许多轿车上装了废气再循环装置（EGR），即可以适时适量地向进气歧管中输入燃烧后的废气，更有效地降低燃烧室的燃烧温度和气缸内氧含量，使NO_x排放明显降低；同时又可以有效地防止发动机爆燃。

EGR系统在发动机冷却液温度50℃以上，发动机转速1500～4500r/min时工作。在怠速、暖机、大负荷、急加速和减速时不参与工作。

（4）EGR阀控制方式 EGR阀分为电磁阀和步进电动机两种。

1）线性EGR电磁阀通过改变EGR电磁阀的脉宽来控制阀的开启位置。电路在外部接地。线性EGR电磁阀总成还包括一个三线位置传感器，用来向控制单元反馈EGR电磁阀的开启位置。

2）步进电动机的EGR阀由控制单元通过电子方式控制，根据需要控制单元发出要步进电动机阀针伸出和缩回的信号，EGR阀随即向控制单元返回一个信号指示阀针的位置。

在EGR系统中，一个开启量受到控制单元和进气歧管真空度控制的废气通道和进气歧管相通。废气再循环（EGR）系统见图4-10。通道上EGR阀负责控制废气循环的废气量，EGR阀内有一膜片，膜片上方为封闭的真空室，负责控制废气量的锥形阀通过推杆和膜片相连，真空室真空度大时，阀开启量大，废气输送量大，真空度小时阀开启量小，废气输送量小。真空度小于真空室弹簧张力时EGR阀关闭，停止向进气歧管输送废气。

图4-10 废气再循环（EGR）系统

a）废气再循环原理图 b）废气再循环系统结构图

1—控制单元 2—节气门开关 3—废气再循环管路 4—废气再循环阀 5—定压阀 6—真空控制电磁阀 7—电磁阀

EGR阀有真空控制和电磁阀控制，以及电磁阀控制加真空控制三种。

1）真空控制就是由发动机进气歧管的真空度控制，废气首先到达EGR阀底部，然后通过一个销轴阀的开启和关闭来控制进入进气歧管的废气流量。即根据发动机负荷的变化对废气输送时间和输送量进行控制。利用真空控制装有的背压修正阀，根据排气歧管的背压，辅助控制输送时间和输送量。发动机小负荷工况时废气背压低，背压修正阀处于关闭状态；发动机负荷增大时废气背压增高，EGR阀开启，废气占进气总量6%～13%的废气开始进行循环。

2）电磁阀控制则是控制单元根据发动机冷却液温度和发动机转速，以及空气流量的信号对废气输送量进行控制。

EGR阀开启时的工作状况见图4-11。

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图4-11 EGR阀开启时的工作状况

a）EGR阀结构图 b）EGR阀外形图 c）EGR阀开启时的工作状况

EGR阀真空室通过真空软管和受控制单元控制的EGR电磁阀相连，该电磁阀是一个真空开关阀，只负责开启和关闭，EGR阀真空室真空度的大小则是由进气歧管的真空度来决定的。即EGR阀的开启是控制单元根据发动机冷却液温度、发动机转速、空气流量等信号来决定。开启量大小则受进气歧管真空度控制，见图4-12。

图4-12 EGR系统的工作状况

EGR阀分为正背压控制和负背压控制两种。所谓正背压控制EGR阀在膜片中央有一个常开的控制阀。此控制阀是在某一规定节气门开度时靠排气压力关闭的。而负背压EGR阀在膜片中央有一个常关的控制阀。此控制阀是靠发动机低速时排气系统中的负压力脉冲开启的。

（5）EGR阀位置传感器 EGR阀位置传感器是检测EGR阀升程的传感器，装在EGR阀的上方，用于监控EGR阀的开度。传感器通过电压信号把EGR阀的开度反馈给控制单元，控制单元将其与理想的开度值相比较，如两者不同，控制单元将通过调整EGR控制电磁阀电脉冲的占空比和改变EGR控制电磁阀的开、闭时间来控制EGR阀的开度，使得EGR阀的开启角度适应发动机的工况需要。

（6）EGR阀关闭不严可能引发的故障 EGR阀有故障时怠速不稳，急加速矬车，故障指示灯点亮。

EGR阀在起动、怠速、低速、急加速、减速和全负荷时应关闭，如开启或关闭不严，可燃混合气会被通过EGR阀进入气缸的废气稀释。如EGR的电磁阀卡滞在开启位置，会造成较多的废气进入进气系统，导致发动机冷车和热车时都起动困难。如EGR阀锥形阀门上积炭过厚，导致阀门关闭不严。冷车起动时发动机抖动非常严重，热车仍有些抖动。

EGR电磁阀与底座密封不良，使EGR阀始终处于开启状态，会造成冷车时怠速基本正常（冷车时发动机暖机控制，怠速转速较高，即使有废气稀释，也不会造成怠速不稳定），热车后怠速空气阀关闭，充气系数减少，如再有废气稀释，会造成怠速不稳定，低速时会喘振。发动机怠速不稳定，表现为怠速转速游车，怠速转速降到500r/min左右，然后自己又迅速恢复到正常转速，如此反复；严重时会造成发动机冷车和热车时都起动困难，起动后，一起步就熄火。具体现象如下：

1）冷起动时过载熄火。

2）低速加速时动力不足，急加速反应迟钝，向后矬车，急减速时过载熄火。

3）节气门全开或接近全开时EGR阀开启会造成发动机功率降低。

4）自动变速器进入锁止工况的瞬间发动机会哮喘。

注：EGR阀处于开启状态，可能是EGR阀本身故障（烧蚀），也可能是控制系统的故障。

EGR电磁阀密封不良时怠速抖动非常厉害，加速不良，但中速运转稳定（中速EGR阀是开启的）。

（7）EGR阀不开启的故障

1）EGR不开启，高怠速负载做工况测试时NO_x含量高，加速时易产生爆燃。

2）发动机转速在1500～4500r/min时EGR阀处于开启状态，并根据发动机冷却液温度和发动机转速或进气管的负压对废气量进行控制，使废气量根据需要保持在进气总量的6%～13%。EGR阀若不开启会造成NO_x排放过高。这是因燃烧室温度升得过高导致NO_x升高。

（8）EGR阀检测方法 起动发动机，冷车，怠速时拆下EGR阀上边的真空软管，在发动机冷却液温度50℃以下，发动机转速1500r/min以下时，用手指堵住真空管应感觉不到有真空吸力，否则应更换EGR真空开关阀。在EGR阀上边真空接口上接上真空表，在冷车、怠速时，将真空度施加于EGR阀真空室，这时发动机应出现怠速不稳、熄火，否则说明EGR阀损坏，应更换。

发动机冷却液温度40℃或以下时用手动真空泵在EGR阀上边的真空软管加上真空后，如发动机转速不变，表明真空有泄漏；发动机冷却液温度80℃或以上，用手动真空泵加上真空4.0kPa时发动机状态不变，表明可以保持真空；用手动真空泵加上真空28kPa时发动机怠速略有些不稳，表明可以保持真空。

在维修实践中EGR阀不关闭除真空阀和控制系统故障外，也有因积炭过多造成关闭不严的现象。因此每隔6～8万km应定期清洁EGR阀内的积炭。