羚羊氧传感器 诊断羚羊EGR阀故障引起氮氧化物排放超标

诊断羚羊EGR阀故障引起氮氧化物排放超标

一、 故障现象

一辆长安铃木羚羊轿车，2002年出厂(LS5H2ABR92B06****)，搭载JL474Q1发动机（原型号是G13B），其车辆外形（图1）。

图1 车辆外形

驾驶员提出的故障现象是：今年1月份到期年审，进行汽车尾气检测时，结果车辆的CO和HC检测都处在正常值，但NOX值却超标（图2）注2，无法取得绿色环保标志。 仪表板上的发动机故障灯不亮，用检测仪注3进入其控制系统，没有发现有故障码记录注4。

图2 初检排气污染物检测报告单（截图）注2

二、故障分析与诊断

目前，控制汽车用汽油机污染物排放中的氮氧化物(NOx)超标排放技术可以分为两类：

①、降低污染物生成量的技术，又称为机内净化技术，主要采用的是废气再循环；

②、净化或处理发动机排出后污染物的技术，又称为机外净化技术，主要采用的是三元催化器。三元催化器能同时控制碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放。

1、利用测量排气温度对三元催化器进行诊断

启动发动机，将发动机转速维持在2500r/min左右，预热至正常工作温度，将车辆举升，用数字式温度计（我是使用非接触式红外线激光温度计）尽量靠近（50mm内）三元催化器的进口和出口，分别测量三元催化器进口和出口的温度。三元催化器在正常工作状态下“由于氧化反应会产生热量”因而其出口温度应高于入口温度,一般要高出20～25％以上注5。如果出口温度值低于以上的范围，甚至比入口还低些，则三元催化器工作不正常，原因有两种：一是已失效、二是有堵塞；如果三元催化器出口温度值超过以上范围，必定有大量异常的CO和HC参与反应，则说明点火系或燃油系出了问题，需对发动机本身做进一步的检查。

图3 催化器入口的温度 图4 催化器出口的温度

据上述原理，对此车氮氧化物(NOX)超标的故障进行诊断时，我使用了非接触式数字红外线激光温度计，测量了三元催化器入口的温度（图3），其表面温度为摄氏135.3度; 测量了三元催化器出口的温度（图4），其表面温度为摄氏173.3度。经过上述的测量排气温度的检测方法，说明此车的三元催化器处在正常的工作状态。

2、废气再循环的作用

氮氧化物(NOx)发生在高温大负荷的情况下。它的产生第一要有足够高的温度1600度以上（图5）、第二要有高压足够大的压力、第三要有多余的氧才能反应，这三个条件任何一个不满足都不会产生氮氧化物。这三个条件：1、高温; 2、高压; 3、混合气稀燃，处于富氧状态（主要说是前壹个，后面两个是在发动机设计过程中会尽量避免的）。为了破坏这三个条件，①、压力基本无法控制；②、发动机在设计过程中已精确控制喷油量，尽量避免稀燃。③、目前在用的发动机主要做的只有壹个：就是使用废气再循环（EGR）系统，目的是使缸内燃烧温度降低，减少氮氧化物(NOx)产生。

图5 燃烧温度与NOx排放量的关系

3、废气再循环在发动机工作过程

为了使燃烧温度降低，该系统是将一部分废气引到吸入的新鲜混合气，返回气缸内部进行再循环参与燃烧的方法，其作用是用来减少NOx的排放量。氮氧化物NOx其主要是在高温富氧的条件下生成的。在发动机工作过程种，如适时、适量地将部分废气再次引入气缸内，因废气中的主要成分CO2比热容比较大，所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸，并对混合气有一定的稀释作用，因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量，从而减少了NOx化合物的生成量。但是过度的废气再循环将会影响发动机的正常工作，特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时，以及在全负荷（节气门全开）要求发动机动力性时，再循环的废气将对发动机的性能产生严重的影响。因此，应根据发动机的实际工况及工作条件的变化，能够自动调整参与再循环的废气量。实践证明，根据发动机结构的不同，参与再循环的废气量一般在6%~13%之间变化为宜。为了使废气再循环量对发动机性能不产生过度影响，现代电控发动机对废气再循环也采用了闭环控制策略，对实际的废气再循环量进行闭环修正反馈控制。

4、步进电机式EGR阀工作原理

此款羚羊轿车是采用步进电机式废气再循环EGR阀，包括阀体、阀座、阀杆、驱动装置（图6所示），其特征在于驱动装置为旋转式步进电机。极向右方向移动，转子随之正转 反之，欲使步进电动机反转时，相线控制脉冲极向右方向移动，转子随之正转 反之，欲使步进电动机反转时，相线控制脉冲按4相、3相、2相、1相的相顺序依次超前90o相位角，定子上N极向左方向移动，转子随之反转。

图6 EGR阀 结构图 图7 相线绕组的控制电路

三、检查羚羊轿车的步进电机式EGR阀

首先使用诊断仪注3进入发动机系统，观察废气再循环EGR阀的数据流。 废气再循环EGR阀通常在下列条件下开启：1.发动机暖机运转。2.转速超过怠速。ECU根据发动机冷却水温传感器、节气门位置传感器和空气流量传感器来控制废气再循环EGR阀的开度. 在观察发动机的数据流过程中，无论节气门的开度增大还是减少，其废气再循环EGR阀的开度都是处在0％（图8）。

图8 发动机的数据流（截图）

在怠速状态下用诊断仪注3进入测试功能，打开废气再循环EGR阀。因为发动机在怠速、低速、小负荷 及冷机时，废气参与再循环，轻则发动机抖动厉害，重则发动机熄火。但是此车用诊断仪注3进入测试功能打开废气再循环EGR阀时，发动机都在正常的怠速状态无变化。说明废气再循环EGR阀并没有被打开参加工作（图9）。

图9 用诊断仪打开废气再循环EGR阀

步进电机式EGR阀的就车检查：

①、检查步进电机式EGR阀的电源电压：将点火开关置于“ON”位置，然后分别测量从ECU电源来的端子b、e 与搭铁之间的电压值（应为电池电源电压），如无电压，则步进电机式EGR阀的电源有故障。实测此车的电源电压为12.3V(图10）。结论：步进电机式EGR阀的供电电源线正常。

图10 实测此车的电源电压

②、检查A定子绕组的第3相线圈之间的电阻：断开蓄电池上的负极线；断开EGR阀插接件；检查EGR阀插头b与a之间的电阻，检阅维修手册得知：在20℃时上述插头之间的电阻应为22～26Ω。实测此车EGR阀插头b与a之间的电阻为24.4Ω（图11）。结论：步进电机式EGR阀的3相绕组线圈电阻正常。

图11 实测3相绕组线圈电阻

③、用上述方法，检查A定子绕组的第1相线圈之间的电阻；检查B定子绕组的第2相线圈之间的电阻。都与维修手册的数据相符，结论：步进电机式EGR阀的1相绕组线圈电阻与2相绕组线圈电阻都正常

④、当检查到B定子绕组的第4相线圈之间的电阻时：实测此车EGR阀插头e与f之间的电阻为无穷大(图12）。结论：步进电机式EGR阀的4相绕组线圈电阻断路。

图12 实测4相绕组线圈电阻（电阻为无穷大）

四、故障排除

从上面的检测中可知，为步进电机式EGR阀的第4相绕组线圈断路，由于此车的步进电机式废气再循环EGR阀的阀体与驱动步进电机是不能分开出售，所以要一整体更换EGR阀总成（图13）。EGR阀总成后，再次读取数据流：起动发动机暖机，在发动机电动电动冷却风扇运转，并等待冷却风扇停转后，把发动机转速提高到2500转/每分钟时，其废气再循环EGR阀的开度为49％（图14）。可知，废气再循环EGR阀已参加工作。

图13 EGR阀 图14 换EGR阀后的数据流（截图）

再次到检测站进行汽车尾气检测时，结果车辆的CO、HC和NOX都处在正常值（图15）注2，取得绿色环保标志。

图15 复检排气污染物检测报告单（截图）注2

五、结束语

综上所述，通过对“长安铃木羚羊轿车年检时氮氧化物(NOx)排放超标”的故障排除 有如下体会：减少机动车染物的排放有两项技术：为机内净化技术，主要采用的是废气再循环；机外净化技术，主要采用的是三元催化器。

这次我把这些维修过程总结出来，供同行们参考，不当之处，请批评指正。

作者：汽车维修技术论坛http://bbs.ephua.com 雨云 原创

“羚”先一步！亿嘉和正式发布羚羊D200智能操作机器人

3月31日，特种机器人领跑者亿嘉和（股票代码：603666）面向全行业推出新款智能操作机器人——羚羊D200，宣告进入移动智能操作机器人领域。

图1：羚羊D200全景图

羚羊D200是亿嘉和全自主研发机器人，注入亿嘉和积淀6年的智能巡检技术和近两年的科技创新，具备全自动作业能力，可在各种复杂、紧急场景下执行标准化操作、应急操作及巡检任务，满足轨道交通、数据中心、电力等高危场景无人运维巡检需求。 该产品首次尝试模块化组件设计，可根据不同应用场景做定制化组装。这是继2019年初发布室外带电作业机器人之后，亿嘉和又一个具有里程碑意义的产品。

全自主技术 赋能移动操作

整个机器人由操作平台和运动平台组成。上部是高精度视觉伺服操作平台，自研六轴机械臂，与深度相机和多功能机械手相配合，能够模拟所有人手能实现的动作，操作精度控制在1mm以内，达到国际领先水平。 与市面上大部分六轴机械臂相比，羚羊D200可以轻松完成2200mm高度内的操作和巡检任务。

图2：羚羊D200局部细节图

除了六轴机械臂，羚羊D200的中部还单独配置了高扭矩多自由度操作平台，用以执行高力矩转动任务。它的峰值扭矩达260Nm，与家用汽车发动机水平相当。平台支持四维空间自主移动，末端柔性套筒内置内窥镜，精准定位目标。通过柔性力感知+深度学习双重保障，智能识别操作效果，最大限度避免对操作对象的磨损。羚羊D200的底盘选择三驱动轮设计，行走时主从驱动，配合激光雷达定位和毫米波雷达避障，保证行动灵活；操作时三轮锁止，确保机器人的稳定性。机器人核心控制器隐藏在底盘内，除了收发操作指令、指挥各模块协同运作，这里还与后台的大数据平台相关联，帮助用户实现操作记录可查、操作过程可控。

图3：羚羊D200局部细节图

智能巡检方面，羚羊D200巡检传感器集成了可见光、红外、三合一局放，具备设备状态和运行环境的全面感知、智能巡视和异常预警功能，满足各类高危环境下巡检需求。

全行业应用 普惠危险场景

全行业、全场景应用，是亿嘉和对新品的定位，也是亿嘉和对“应用智能科技改善人类生活”使命的践行。 在各行业变电站，羚羊D200能够熟练进行开关室运维、巡检操作。通过控制开关柜旋钮、按钮和手车，完成运行-备用状态的切换；通过机械臂前端的巡检传感器，实现高效快速巡检，巡检效率提升60%；发生紧急情况时，羚羊能够及时预警并且发挥应急操作功能，最大限度保障供电可靠性。整个过程中，运检人员无需赶赴变电站，仅通过后台系统确认操作步骤即可。值得一提的是，考虑到必需人工检修情况下的人员安全，亿嘉和赋予中部平台一项特殊功能——地刀的开合，实现备用-检修状态的切换。当必须人工到现场进行零部件检修更换时，常规的做法是，进入开关室先合上地刀，然后检修，完成后切断地刀。这个过程中，检修人员存在一定的安全风险。而羚羊D200能够在人进入开关室之前先进行地刀操作，杜绝此类风险。

亿嘉和正在积极推进羚羊D200在其他高危、高频作业场景下的应用：在轨道交通领域，羚羊D200可以潜入轨道地沟中，实现地铁车辆车底全景检测，和转向架关键部件的自动化检测、识别与测量； 在数据中心，羚羊D200出色的巡检功能将实现无人值守，识别并准确定位故障硬盘，并根据指令完成故障硬盘的取换，实现数据中心无人运维。

羚羊D200并不是孤立的机器人本体，亿嘉和还配套开发了集中控制系统，融合特种行业“云大物移智”的应用，集成数据采集、数据分析与趋势研判能力，实现对整个作业区域数字化管理。希望结合具体的应用场景，为客户提供整体解决方案。

科技驱动创新、科技赋能产品、科技普惠大众，羚羊D200充分诠释了亿嘉和“应用智能科技改善人类生活”的价值主张。亿嘉和将以该产品为突破点，全面发力智能操作机器人，将危险场景作业交给机器人，解决人工作业不稳定、不可控、不安全的问题，助力更多行业数字化、智能化升级。

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