你的位置:主页 > 行业动态 > 新闻动态 >

电控发动机排气背压检测与运用

2019-08-08 16:01 点击:
发动机排气系统最主要的功能有两个:一个是将油缸力产生的废气按照排放标准排出;另一个是减少噪音。排气背压是指发动机排出废气时的阻力压力,当排气背压增大时,会导致发动机的排气受到影响,从而使得发动机的性能受到影响。
1、排气背压的简述及意义
发动机排气系统能够快速、高效排出燃烧室中产生的废气,废气产生的过程并非是连续不断的。4缸发动机的每个气缸都会产生不连续的4段排气冲程,6缸机会产生6段脉冲。气缸的数量越多,排气时气流的连续性越高,排气背压,顾名思义就是发动机排气门后面的压力,发动机各个气缸排出废气时需要通过各气缸的排气门,理想状态下,排气门后面的阻力越小越好,即排气管内的压力越小越好,这样有助于将废气快速、彻底的排出。而排气管道太细、消音器阻塞都会使得排气背压增大。排气背压上升所造成的一个负面影响是可能会使得氮气的损失率增加,会造成机械功的功率下降,降低工作时的机械效率。在合理区间内的排气背压,可以将自由排气阶段的大部分废气排出,同时可以将强制排气阶段活塞上行程的排气消耗功减少,因此排气背压的减小实际上是为了使得排气阻力减小,提高发动机的动力性。近年来出现了几种新型排气模式,比如双排气管、四排气管,在起到美观效果的同时,也减小了排气背压,从而提高了发动机的功率。
2、排气背压异常的原因分析
①最常见的原因是三元催化转化器被堵塞。从检测经验分析得出的结论是,行驶里程大于12万km以上的汽车,大都会发生不同程度的三元催化器堵塞的情况,其原因之一就是燃油因素,国内汽油的含硫量高,长期的燃烧过程中会产生化学络合物附着在转化器中。其次油质差、含铅或者含锰抗暴剂汽油也会造成堵塞,乙醇汽油在燃烧室积碳也是造成堵塞的原因之一。
②汽车驾驶方式不健康,由于汽车的频繁加速、减速使得不完全燃烧产物增多,也会慢慢的附着在转化器内,长期聚积造成堵塞。
③排气管被撞击之后管道瘪压造成排气背压的增大。
3、发动机排气背压过高的影响
①最直观的影响是未经过三元催化器转化的CO、HC和NOX等有害气体会直接排入大气中,对环境造成危害。
②催化器堵塞会使得氧传感器的敏感度下降,不能正常工作,无法准确的控制喷油、进气和点火,使得油耗增加。
③在涡轮增压车型中常见的情况是,当三元催化器堵塞之后,由于排气管被堵塞,使得高压排气操作不顺畅,影响进气量,造成发动机的功率下降,当功率下降时为了保持车速就需要加大油门,间接的导致油耗增加。
④无法将废气顺利排出可能会造成被压倒流,当堵塞严重时废气反冲至燃烧室造成熄火的情况。另外三元催化器的正常工作温度是400°至800°,当堵塞时会造成部件周围温度上升,存在着自燃的危险。
从图1-图4中可知,不同的排气背压对发动机性能影响很大,功率会因为排气背压的增加而出现不同程度的损失,扭矩和燃油消耗量也有不同程度的损失,这对于发动机性能的影响是不可忽略的。开发阶段对排气背压的计算和优化是非常有必要的。

图1 一催前测量点背压(kPa)

4、排气背压过高导致发动机诸多故障的原理
①当发动机排气背压异常时,难以顺利排出燃烧后生成的废气,废气可能会反流回燃烧室,造成堵塞气管,空气流量传感器、进气压力传感器、息速空气阀以及节气门等重要部件会被废气熏染或损坏。
②不充分排放废气时,残留废气回流到进气管,降低了气管中的真空度,进而导致进气管回火。这也会导致燃油压力调节器部件出现敏感度异常的情况,会使的燃油压力升高。
③进气管真空度降低不能顺利吸入新鲜混合气,会影响到气缸的充气量。并且由于废气的稀释作用,使混合气变得稀薄,造成发动机耗油增加,功率下降。
④废气涡轮增压发动机的工作原理是:汽缸里面的的废气在排出气缸之前因为压缩会具有很大的能量,从排气门排入涡轮增压器时,压力会被转化为动能,驱动涡轮增压器高速旋转。废气的流速越快,被转化成的动能越多,驱动能力就越强。如果废气在排气管内堵塞,会使得排气背压升高,汽缸内外的废气压力差减小,会降低气流速度,涡轮增压能力也会下降。
5、三元催化转化器堵塞的检测技巧
对于电喷发动机,排气管堵塞往往是由三元催化转化器堵塞引起的[1]。检查三元催化转化器是否堵塞,可以根据具体情况采取下面几种方法。
①将汽车用工具顶起,敲击或者晃动三元催化转化器,如果有物体晃动的声音,可能是三元催化转化器部件内部的蜂窝载体已经破裂。②控制变量的监测,将空气滤清器中的滤芯卸下,猛踩加速踏板,出现空气滤清器处有废气返流回去,排气门处没有金属声,表示三元催化转化器可能已经堵塞。③把氧传感器从排气管上方拆卸下来,让废气不通过三元催化转化器,而是直接从氧传感器安装孔排入外部,然后启动发动机。或者可以选择直接将前排排气管直接拿掉,不用三元催化转化器,这样就可以发动成功,而且加速有力,踩油门加速到300/min时看到排烟泛黄色,即可确定三元催化转化器堵塞。④用仪器检查三元催化转化器[2]。比如内窥镜。如果没有,可以从汽车上将三元催化转化器拆下来检查,用光源垂直照射其内部,在另一端观察内部有没有异常现象比如熔化之类的。如果有,就需要更换部件。⑤用电笔检查三元催化器的前后氧传感器的传感电压是否一致,当一致时,才能正常的进行控制喷油、进气和点火等操作。⑥最简单直观的方式就是用手感受排气管处的气流大小,如果过小,就说明已经被堵塞了。同时也可以感受三元催化器的前后温差,如果前后温差过大,说明在工作的过程中已经出现了堵塞的情况,废气会聚集在排气管口,使得正常的工作温度升高。⑦检测的方法小结:用橡皮小锤轻敲TWC,有异响这说明转换器故障;从二次空气喷射管上开脱空气泵止回阀的接头,再在二次空气喷射管路中接一个压力表,如果排气背压大于或等于20.70kPa,则说明排气系统堵塞。此外还有快怠速试验法测量、红外温度计测量法、利用双氧传感器信号电压波形分析等方法来检测是否故障。
6、结束语
汽车产业欣欣向荣,带动着包括物流运输等在内的众多行业。对于国家经济持续快速的作用不言而喻。发动机作为汽车的动力来源,它的性能是研究工作中的重中之重,对于排气背压检测研究的意义在于检测发动机的故障,将排气背压控制在国家规定的范围能,以此来增强汽车安全性、稳定性、动力性、经济性,改善排放问题。分析实际工作的环境,总结以往日常检测工作的不足,对检测方法进行创新是相关从业者今后的工作重点。