汽车发动机废气再循环控制系统故障诊断实例简析

毕胜强，张文娜

（江苏省交通技师学院，江苏 镇江 212028）

使用维修

汽车发动机废气再循环控制系统故障诊断实例简析

毕胜强，张文娜

（江苏省交通技师学院，江苏 镇江 212028）

废气再循环系统（EGR）是控制汽车发动机尾气中氮氧化合物（NOx）排放的主要装置。文章介绍了发动机废气再循环控制系统的结构组成、工作原理以及常见的故障，并以一辆本田雅阁7230轿车为例，介绍了废气再循环系统故障诊断方法及流程，对汽车维修人员提供参考。

废气再循环（EGR）；故障；诊断

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.069

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-209-03

前言

随着我国经济社会持续快速发展，汽车保有量增长迅猛，据公安部交管局统计，截至2015年底，全国机动车保有量达2.79亿辆，其中汽车1.72亿辆【1】，均为历史最高水平。随着汽车保有量的持续增加和汽车使用年限的延长，汽车排放污染物总量也随之增加，汽车排放污染已成为严重的社会公害。为此，很多国家均建立了严格的排放法规标准加以限制。根据国家环境保护部、工业和信息化部《关于实施第五阶段机动车排放标准的公告》（2016年第4号）精神，“东部11省市（北京市、天津市、河北省、辽宁省、上海市、江苏省、浙江省、福建省、山东省、广东省和海南省）自2016年4月1日起，所有进口、销售和注册登记的轻型汽油车、轻型柴油客车、重型柴油车（仅公交、环卫、邮政用途），须符合国五标准要求；全国自2017年1月1日起，所有制造、进口、销售和注册登记的轻型汽油车、重型柴油车（客车和公交、环卫、邮政用途），须符合国五标准要求”【2】。而相对于国四标准，国五新标准最显著的变化之一就是轻型汽油车的氮氧化物（NOx）排放限制由0.08g/km降为0.06g/km，排放标准严格了25%【3】。

1、氮氧化合物（NOx）的生成机理

汽油是多种碳氢化合物的混合物。在发动机工作时，汽油与新鲜空气按照一定比例混合均匀后燃烧，大部分会生成CO2和H2O，还有少量有害气体，主要包括CO、CH、NOx等。其中，NOx是在发动机燃烧室高温条件下，由新鲜空气中的N2和O2发生反应而生产的化合物。它和其他有害气体成分不同，不是来自燃料，而是来自空气。汽车排放的NOx主要成分是NO，NO在排气过程中被氧化成NO2，因此排气中还含有少量的NO2，一般我们将NO和NO2统称为氮氧化合物（NOx）。发动机燃烧室温度越高，氧浓度越大，高温时间越长，生成NOx的量就越多。空气中的NOx浓度在10～20ppm时，会刺激人的口腔、鼻粘膜、眼角膜等。当NOx浓度超过500ppm时，几分钟就可能使人死亡。

2、废气再循环控制系统（EGR）的组成及工作原理

2.1 EGR系统的作用和组成

废气再循环系统(Exhaust Gas Re-circulation)简称EGR，其是在发动机工作中，将适量(5%～20%)的废气循环引进进气系统，与新鲜空气或可燃混合气混合后进入气缸燃烧，主要作用是有效抑制NOx的生成。

废气再循环控制系统有机械式和电控系统两种，而在现代汽车发动机上通常采用电控EGR系统。电控EGR系统主要有开环控制EGR系统（图1）和闭环控制EGR系统（图2）两种类型。废气再循环系统主要由ECU、EGR电磁阀和EGR阀等组成。

2.2 EGR系统的工作原理

EGR控制过程：电控单元根据发动机转速、节气门开度、冷却水温等信号，计算出最佳废气再循环率（EGR率=EGR量/（吸入的新鲜空气量+EGR量）×100%），来控制EGR电磁阀的通断。EGR电磁阀通电时，来自节气门后的真空通过软管进入EGR阀上端， EGR阀打开，排气管中的排气通过EGR管道进入进气管；EGR电磁阀断电时，EGR阀上的真空消失，EGR阀关闭。同时，将压力传感器测量的再循环废气率信号传给ECU，从而实现反馈控制。测量EGR率的传感器最初使用的是独立式压力或压差传感器，现在使用较多的是EGR位置传感器，从而提高了控制精度【4】。

发动机进入闭环控制工况后，ECU根据发动机冷却液温度信号、节气门开度信号、转速信号和起动信号等来控制EGR电磁阀的通断。

EGR系统净化NOx的基本原理：NOx是在高温、富氧条件下，由N2和O2发生化学反应生成的产物。燃烧室温度越高、氧气越充足，排放出的NOx越多。NOx与燃烧室温度关系如图4所示。将废气从新引入进气系统，是因为废气中的主要成分CO2是一种惰性气体，惰性气体CO2再次与新鲜混合气混合后进入气缸，单位混合气中所含CO2量明显增加、O2量减少，由于CO2不参与燃烧，但却能吸收燃烧过程中产生的大量热量，使燃烧温度下降，从而抑制了NOx的生成。

采用EGR控制系统会使可燃混合气的着火性和发动机输出功率下降，因此一般选择NOx排放量较多的运行工况进行EGR控制。一般在起动工况（起动开关信号）；怠速工况（节气门位置传感器怠速触点闭合信号）；暖机工况（冷却液温度信号）；转速低于900r/min或高于3500r/min（转速信号）工况下，EGR系统停止工作。

3、EGR系统常见故障及检修

3.1 EGR系统常见故障

（1）EGR阀关闭不严，使得废气再循环系统在不该起作用工况下，如发动机怠速运转、冷车启动、高速运转等工况下起作用，从而造成发动机怠速极不稳定、甚至熄火，冷车启动困难，急加速动力不足，加速不良，耗油增大等故障现象。常见的原因主要是由于EGR阀与高温废气接触，使用一段时间后，废气再循环阀会出现结胶、积炭，从而造成阀门密封不严，甚至出现阀门卡住而常开的现象。此外，维修时将废气再循环装置的真空软管插错也会导致这一故障现象。

（2）EGR阀打不开，即EGR阀在应该起作用工况下起不了作用，这种现象对发动机工作影响不大，但会造成发动机排气中的N0x的含量超标，有时还会出现发动机故障警告灯亮起现象。常见的原因主要废气再循环系统装置中的控制电路、真空管路、控制部件等失常。

3.2 EGR系统检修

在发动机怠速运转时，手动打开EGR阀，若出现发动机怠速粗暴甚至熄火现象，说明EGR系统正常。在加速时，当发动机转速超过2000r/min时，如果EGR阀打不开，则应当检查该阀有无真空度或该阀是否堵塞、损坏等。如果没有真空度，则用真空泵检查真空管路是否堵塞、EGR阀膜片密封性是否不良等。因电动式EGR阀带有真空放气孔，还应检查EGR阀真空放气孔是否堵塞。由于电动式真空放气阀由排气压力控制，若排气系统堵塞，阀就不能正常工作。检查排气压力时，当发动机转速在2500r/min，进气真空度应大于等于怠速时进气真空度；当发动机在3500r/min时，进气真空度应远远高于怠速时进气真空度，否则说明排气系统被堵塞。用万用表测量EGR电磁阀的电阻值，应在30～50Ω之间；不通电时，从进气管侧接头吹入空气应畅通，从通大气的滤网处吹入空气应不通；通电时，与上述刚好相反，如图5所示。否则EGR电磁控制阀损坏，需更换新件。

如果EGR电磁阀正常，但是EGR系统仍然存在故障，必须对EGR阀进行检查。给EGR阀施加一定的真空，EGR阀应能开启；不施加真空时，EGR阀应能完全关闭，如图5所示。否则，EGR阀损坏，需要更换新件。

在使用中，严禁拆除和改动排气净化系统，否则会造成废气再循环系统工作异常。为了防止发动机在低温时发生废气再循环，在新型汽车上还装有热真空开关或称冷却温度超越开关(CTO)。当冷却水温度低于38.7℃时，热真空开关关闭，中断废气再循环，因此，在检查废气再循环系统时，也要检查热真空开关与EGR系统。

4、实例简析

故障现象：一辆本田雅阁7230轿车，行驶约8万公里，出现冷车起动正常、热车起动困难现象，并伴有怠速不稳，加速不良现象。

故障诊断与排除：

（1）连接故障自诊断装置，读取故障码，没有故障码显示；

（2）检查各线接头，均连接良好；

（3）检查燃油供给系统中的喷油器、燃油油路、滤清器等，故障没有排除；

（4）检查怠速控制阀上的冷却水通道、快怠速感温阀水道，均畅通；

（5）检查节气门体后方快怠速进气管道，在发动机冷态和热态下均反应良好；

（6）用气缸压力表检查各缸压力，符合标准；

（7）检查火花塞和气门室盖，均没有发现问题；

（8）用逐缸断火法检查各缸工作情况，一、二缸工作正常，三缸工作不良，而四缸断火时出现发动机转速不降反升且抖动减弱的反常现象，判断可能是EGR控制系统有故障所致；

（9）拔下EGR阀上的真空管并将其堵塞，发动机运转情况好转；

（10）拆下EGR阀，换上新阀试车，故障排除。

故障原因分析：故障是由EGR阀不密封并且开度过大引起。该车为4缸直列式发动机，EGR系统的进气管是接在四缸排气管上的，EGR系统工作时，经EGR阀进入进气管的是四缸燃烧后的废气。根据各缸工作顺序可知，四缸排气时，正好三缸处于吸气行程，由于三缸吸人废气多，所以工作不良。断开四缸点火线，则四缸没有点火，混合气未燃烧而直接排出，此时经EGR阀进入进气管的是四缸未燃烧即排出的新鲜混合气，使其他3个气缸的混合气质量大大改善，所以发动机转速不降反而升高，抖动也减轻。

5、结论

通过以上故障诊断，找出了故障原因，排除了该车由于EGR系统问题而造成怠速不稳的现象。从中得出结论：在检查发动机怠速不稳故障时，如果对其中某缸进行断火检查时，出现发动机转速不降反而升高的反常现象，应立即想到是由于EGR阀关闭不严故障所致。

[1] 央广网.2015年底全国机动车保有量2.79亿 平均每百户有31辆私家车[EB/OL].http://news.163.com/16/0125/20/BE707GND000 14JB5.html，2016-01-25/2016-06-30.

[2] 国家环境保护部、工业和信息化部.关于实施第五阶段机动车排放标准的公告（2016年第4号）[Z].

[3] GB 18352.5—2013,轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国五阶段）[S]

[4] 杨雪茹. 电控发动机检测[M].镇江:江苏大学出版社,2014: 139 -141.

The car engine exhaust gas recirculation control system fault diagnosis example analysis

Bi Shengqiang, Zhang Wenna
( Jiangsu traffic technician college, Jiangsu Zhenjiang 212028 )

Exhaust Gas Re-circulation system is the main equipment that can control the emissions of the oxynitride in the automobile exhaust. This article introduces the composition, working principle and common faults of the ERG, and HONDA Accord 7230 is as an example to show the faults diagnoses and procedure which will be a reference for the maintenance person.

Exhaust Gas Re-circulation (EGR); faults; diagnoses

U472.4

A

1671-7988(2016)10-209-03

毕胜强，就职于江苏省交通技师学院。