工作任务1 排气系统背压检测

导向

发动机是汽车的心脏，而进气系统则是发动机的动脉，进气系统的合理性直接影响发动机的性能、寿命，从而影响整车的性能、寿命及环保性。进气系统的功能是为发动机提供清洁、干燥、充足的空气，系统中主要组件空滤器、管路及其设计安装将直接影响发动机功能的发挥、工作的稳定性、可靠性，甚至大大缩短其寿命。排气系统（Exhaust System）是指收集并且排放废气的系统，内容包括：排气歧管、排气管、灭音管、尾管及共振器。排气系统的主要功能是把发动机在燃烧过程中产生的废气从多个汽缸内收集、清洁（经三元催化器）、消声，然后引到车后排放。

1.工作任务

一辆汽车，行驶1000km后突然出现动力不足、急加速不良现象。检查油压、火花塞、正时皮带都正常；用故障诊断仪检测电控系统，没有故障码存储；读取数据流，怠速时正常，但是在2000～3000r/min时数据一片混乱，经检查发现排气背压过高。

2.基础知识

1）系统介绍

排气系统历来是汽车发动机组成中不可缺少的一部分。随着汽车技术的不断发展，排气系统的内容与作用在原有基础上有所拓宽。

2）分类

排气系统可分为单排气系统及双排气系统两种。直列型发动机在排气行程期间，汽缸中的废气经排气门进入排气歧管，再由排气歧管进入排气管、催化转换器和消声器，最后由排气尾管排到大气中。这种排气系统称为单排气系统。在大多数装配V型发动机的汽车上仍采用单排气系统，即通过一个叉形管将两个排气歧管连接到一个排气管上。V型发动机也有两个排气歧管的情况，来自两个排气歧管的废气经同一个排气管、同一个消声器和同一个排气尾管排出。但有些V型发动机采用两个单排气系统，即每个排气歧管各自都连接一个排气管、催化转换器、消声器和排气尾管。这种布置形式称为双排气系统。双排气系统降低了排气系统内的压力，使发动机排气更为顺畅，汽缸中残余的废气较少，因而可以充入更多的空气、燃油混合气或洁净的空气，发动机的功率和转矩都相应地有所提高。

3）排气系统的组成

（1）排气歧管

排气歧管的作用是汇集各缸排出的废气，经排气消声器排出。新鲜空气与汽油混合进入发动机燃烧后，产生高温高压的气体推动活塞，当气体能量释放后，对发动机的运转就不再有价值，这些气体就成为废气被排放出发动机外。废气自汽缸排出后，随即进入排气歧管，各缸的排气歧管汇集后，经过排气管将废气排出。同进气歧管一样，气体在排气歧管内也是以脉冲的方式离开发动机，所以各缸的排气歧管长度及弯度也要尽量设计成相同，使各缸的排气都能一样的顺畅。如图1-1所示，四缸发动机排气歧管两两连接后，再合而为一。

一般排气歧管由铸铁或球墨铸铁制造，近些年来采用不锈钢排气歧管的汽车越来越多，其原因是不锈钢排气歧管质量小，耐久性好，同时内壁光滑，排气阻力小。排气歧管的形状十分重要。为了不使各缸排气相互干扰及不出现排气倒流现象，并尽可能地利用惯性排气，应该将排气歧管做得尽可能的长，而且各缸支管应该相互独立、长度相等。安装位置与进气歧管相对应，有上下式与左右式两种。排气歧管在设计上会尽量让各缸的阴力相同，以让排气顺畅。

（2）排气消声器

发动机的排气压力为0.3～0.5MPa，温度在500～700℃，这表明排气有一定的能量。同时，由于排气的间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。若将发动机排气直接排放到大气中，将产生强烈的、频谱比较复杂的噪声，其频率从几十赫兹到一万赫兹。排气消声器的功用是降低排气噪声。消声器通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动，使排气能量耗散殆尽。

如图1-2所示为排气消声器的构造，它由外壳、多孔管和隔板等组成。根据干涉原理，排气消声器有吸收、反射两种基本消声方式。吸收式消声器如图1-3所示，通过废气在玻璃纤维、钢纤维和石棉等吸音材料上的摩擦而减小其能量。反射式消声器如图1-4所示，则有多个串联的谐调腔与不同长度的多孔反射管相互连接在一起。废气在其中经多次反射、碰撞、膨胀、冷却而降低其压力，减轻了振动。

（3）催化与净化装置

催化与净化装置又称排气的后处理装置，是在发动机的排气系统中进一步减少有害成分的装置。常见的有空气喷射装置、热反应器、催化转化器等。

（4）EGR阀

EGR阀的位置如图1-5所示。

（5）废气涡轮增压

它的作用是借助排气时气流的冲击力，以提高进入汽缸的充气密度，使进入汽缸的新气量增加，这就可以燃烧更多的燃料。它能使平均有效压力提高，从而提高功率，如图1-6所示。

信息

1.发动机排气背压过高的一般表现

① 发动机有油、有火，但是无法启动；

② 加速不良，没有高速。有时即使将加速踏板踩到底，最高车速只能达到60～80km/h；

③ 加速时进气管“回火”，急加速熄火；

④ 进气管向外冒白烟；

⑤ 没有超速挡。排气背压过高会造成发动机加速不良，好像没有超速挡，所以有时会误认为是自动变速器的故障；

⑥ 用故障诊断仪检测电控系统，一般没有故障代码。若读取数据流，往往有多项数据不正常。

有的汽车低速行驶时耸车，减速后再加速耸车更加明显，更换点火线圈高压线、火花塞、电控单元都不见好转，这就要考虑排气背压是否过高了。这种情况与加速不畅、车速提不起来、急加速时回火甚至熄火相比较，只是排气管堵塞的程度不同而已。

总之，若排气背压过高，会造成发动机启动困难、怠速不良、加速无力、转速不稳定、点火调节失控等故障现象。

2.排气背压过高导致发动机诸多故障的机理

① 由于发动机排气背压过高，汽缸内混合气燃烧后生成的废气难以排出，废气只能返流，导致真空管路堵塞，热线P热膜式空气流量传感器、进气压力传感器、怠速空气阀及节气门等被污染，运动件卡滞，并使怠速时节气门的开启角度过大，引起混合气过稀。

② 由于废气排放不充分，废气回流到进气歧管，使进气管真空度降低，因而导致进气管“回火”，还会使燃油压力调节器里的真空度不正常，造成燃油压力过高。

③ 进气管真空度降低，造成新鲜混合气不能顺利吸入，影响汽缸的充气量。同时由于废气的稀释作用使混合气相对稀薄，造成发动机功率下降。

④ 对于废气涡轮增压发动机，其工作原理是：基于汽缸内的废气在排出前具有相当大的压力能，从排气门排出后进入涡轮增压器，压力能转化为动能，驱动涡轮增压器高速旋转。废气的流速越快，其驱动能力越强。如果废气在排气管内积聚，排气背压升高，汽缸内外的废气压力差减小，气流速度就会降低，涡轮增压能力必然下降。

⑤ 排气背压过高基本上属于机械性故障，所以电控系统不记录故障代码。

3.引起排气背压过高的主要原因

① 三元催化器堵塞。凡是行驶了12万km以上的汽车，其三元催化器都会有不同程度的堵塞，如图1-7所示。引起三元催化器堵塞的原因是多方面的，其中一个重要原因是燃油和润滑油的质量不高。发达国家的汽油不仅辛烷值高，抗爆性好，而且含硫和含磷量极低，行车途中很少出现长时间堵车，对氧传感器和三元催化器造成的污染较低，因此在发达国家很少听说汽车三元催化器堵塞的。

② 排气热空气门卡住。

③ 排气管受撞击而凹瘪。

4.发动机排气背压的检测方法

在检测排气背压之前，应当首先确认点火正时、配气相位正确、气门间隙正确、进气系统无泄漏和堵塞现象。

① 利用气压表检测：（a）拆下氧传感器；（b）在该处接上气压表，该表的度量范围为0～30kPa；（c）启动发动机，并使发动机温度达到85℃以上；（d）使发动机转速保持在2500r/min；（e）读取气压表的读数，即为排气管的背压，应在9～13kPa才正常，否则说明排气系统存在堵塞，如图1-8和图1-9所示。

② 检测进气歧管的真空度：在正常情况下，发动机怠速运转时，若拔下进气管上一根真空管，应该感觉吸力很大，若吸力很小，则排气系统可能有堵塞。这是因为，若排气管时通时堵，则排气时的反压力增大，会使进气管的真空度降低。为了准确测量，可以用真空表软管连接到进气歧管的检测口，启动发动机，待转速稳定后，观察真空表的读数，怠速时的真空度一般为57～71kPa。然后缓慢加速，若转速达到2000～2500r/min时真空度数值很低，甚至下降为零，说明排气系统有阻流现象。可以拆下排气管再试，若真空度恢复正常，即可确定排气管堵塞。

③ 利用废气分析仪检测：将废气分析仪的探头插入排气管口，读取废气中的HC值，然后将发动机加速到2500r/min，再读取HC值，若HC值升高，则表示排气阻力过大。

计划

根据上述导向知识与技术信息，在下表中列出排气背压的工作计划。

实施

实践准备：

检验

检验与结果分析：

展示

1．复习与回顾本次工作任务中学到的知识与技能。

2．思考在维修工作中排气背压测量的重要性。