线性EGR系统简介及故障诊断
线性EGR系统是由德尔福公司独家设计开发的先进的氮氧化合物排放控制部件，和其它EGR系统相比，它在控制精度和实时反馈功能上有着无可比拟的优势，国产别克系列轿车和GL8商务车所选用的L46和LW9发动机就装备了这种先进的EGR系统。因为它的独特设计和控制方式，使得维修人员在处理这类EGR系统相关故障时难免有些生疏。本文将对各类EGR系统做一些简单的对比介绍，对线性EGR系统进行重点介绍，并以上海通用别克轿车的EGR系统为例与大家探讨线性EGR系统的故障诊断。
一、EGR系统简介
汽车的排放污染物主要有三种：未燃烧干净的碳氢化合物HC、一氧化碳CO和氮氧化合物NOX，在柴油机的排气中还有颗粒物PM。HC的绝大部分是来自燃烧室内未燃烧干净的燃油和来自汽油箱内的燃油蒸汽；CO是燃烧过程中产生的燃烧副产物，主要是由于不完全燃烧所产生；NOX是汽缸内的氮和氧分子在超过1371℃的高温下化合而成的。EGR（Exhaust Gas Recirculation）系统是一种通过将燃烧完毕的排气重新引入到发动机汽缸燃烧室中，降低燃烧室的燃烧温度，从而达到降低氮氧化合物排放水平的排放控制系统。
二、EGR系统主要分类及控制方式
尽管各类EGR系统的工作目的都是向燃烧室内引入贫氧的燃烧废气，减缓燃烧室内的燃烧过程，适当的控制燃烧温度，从而降低氮氧化合物排放。但是，各大汽车公司所开发推出的EGR系统在控制方式上并不相同。按照工作方式分类主要有真空膜片式和全电脑控制电磁式。
真空膜片式EGR系统主要有以下几种类型：
* 气道式废气再循环系统
* 正背压废气再循环系统
* 负背压废气再循环系统
以上类型的EGR系统主要在日本车系、福特车系和早期的通用车系上被广为运用。其主要通过电磁阀控制传送到EGR阀内部膜片上部控制管路中的真空，再结合发动机在不同工况下的排气压力和进气岐管绝对压力（MAP）差值综合控制EGR阀的开关程度。因为一般EGR电磁阀当发动机的水温达到70℃以上，节气门开度大于0的情况下，都被ECM控制开启，所以进气岐管上的真空可以说大多数时间是被作用于EGR阀内部的膜片上的，整个系统的控制近似于一种纯机械的方式。而且，作为发动机控制模块ECM接收到的EGR工作状况反馈信息也不是非常的精确。例如，日本车常用废气温度传感器来检测EGR阀的开启程度，福特车常用压力反馈电子传感器（PPE）通过监测流过废气压力计量孔节流后的废气压力值来计算出EGR的实际开启程度。这些反馈方式非常容易受到汽车使用条件和发动机废气通道内积碳沉积等多种因素的干扰，而且控制真空管路也极易受到橡胶老化、磨损的影响，从而影响系统正常工作。对于有经验的汽车维护人员来说，这些情况屡见不鲜。
全电脑控制电磁式EGR系统主要有以下两种类型：
* 指状电磁线圈废气再循环系统
* 线性控制废气再循环系统
这两种废气再循环系统均由德尔福公司独家开发并仅装备在通用公司所生产的汽车上。指状电磁线圈废气再循环阀内部装备3个电磁线圈，这3个线圈全部由动力控制模块PCM控制，每个线圈配有1个可移动的枢轴，枢轴下端的锥体和对应废气通道阀座密封配合。当任一电磁线圈通电时，可动枢轴就被电磁力所吸引，废气可通过开启的废气通道进入进气管路。3个电磁线圈所对应的废气通道截面积各不相同，这主要是出于对发动机不同工况时控制废气再循环流量的设计考虑。因此，PCM能够同时操控1、2或3个电磁线圈工作，保证在发动机大部分工况下，氮氧化合物排放水平的最优控制。这种EGR系统主要被装备在别克和雪佛兰早期的3.1和3.3多点燃油喷射发动机上。随着科技水平的进步，脉宽调制技术（或称占空比控制技术）的日趋成熟，原先指状电磁线圈EGR系统被更先进的单电磁线圈线性控制带位置传感器（PPS）反馈EGR阀所代替，并装备到现在几乎所有的通用主打车型上，例如经典设计的凯迪拉克NorthStar4.9L发动机、别克林荫大道3.8L发动机乃至被上海通用汽车公司所引进的别克Regal和Century车型上的L46、LW9发动机上。指状电磁线圈EGR阀虽然比真空膜片式的EGR阀在控制方式和工作可靠性方面有了大大的改善，但为了更大限度地降低氮氧化合物排放以适应日趋严厉的排放法规，它在发动机全工况的废气再循环流量精确控制方面还是有欠缺的，尽管它是通过对3个不同截面废气再循环通道的不同开闭组合来达到废气流量控制，因为电磁线圈只有开和关两种状态，它所能控制的流量在控制上还是突变的（根据3个通道的不同组合计算，只存在6种通道面积）。目前，世界上只有德尔福公司的线性EGR阀（Linear EGR），才真正能够胜任发动机全工况下氮氧化合物排放水平的最佳控制。先进的脉宽调制技术使得EGR阀枢轴的开启程度完全是线性渐变的，PCM根据各种传感器所传送的发动机运行参数计算出最优的EGR开启程度，并通过脉宽调制信号来控制EGR线圈。特别是线性EGR阀中嵌入的EGR枢轴位置传感器PPS，马上就能够将实际枢轴的移动位置反馈给PCM，实现了对废气再循环流量的精确闭环控制。不但能够向PCM传送EGR枢轴的实际位置，而且配合上诊断扫描仪能够为汽车维修技术人员提供有效的诊断参数，帮助进行系统故障诊断。
在了解了一般EGR系统和线性EGR系统的区别和线性EGR系统的优点后，对于线性EGR系统自诊断操作原理的了解也是必不可少的。
三、线性EGR系统监测
因为OBD要求废气再循环必须被监测，从而检测是否有不正常的或高或低的废气再循环流量故障。在美国，当EGR系统部件的故障或者EGR流量变化有可能造成排放水平超过联邦政府FTP排放污染标准的1.5倍时，诊断就认为EGR系统出现故障。只要故障被检测到，相关的故障代码DTC就必须在连续的两个车辆驱动循环内被设置，直至最后MIL被点亮。
● 诊断操作原理
对于EGR系统的监测，PCM采取的是一种通过EGR阀作动时，检测进气岐管绝对压力（MAP）的变化来确定系统工作正常与否的主动检测方法。所谓主动检测就是当节气门减速关闭时，EGR的诊断会迫使EGR阀打开，或者在定速巡航时，EGR的诊断会迫使EGR阀关闭。不同ECM或PCM的诊断程序校正器可以确定选择定速巡航检测或者是两者都选择。被迫的EGR阀门动作将造成进气岐管绝对压力的改变。打开阀门（当处于减速检测模式时）将会增加进气岐管压力MAP值。使用诊断扫描仪可以清楚地观察到由于EGR阀打开而造成的MAP值增加。关闭阀门（当处于定速巡航检测模式时）将减少岐管压力MAP值。也就是在EGR阀本来应该打开的定速巡航工况时突然关闭，而在本来应该关闭的减速收油工况时突然打开，这样才能够看出在EGR阀关闭前后岐管压力MAP的波动变化。在这两种情况下，MAP的改变会随着EGR阀门的开启、EGR流量的变化而改变。EGR阀的单件检测为MAP对某些阀门作动测量的平均值。因为，现代电控燃油喷射系统除了EGR外，还有其他部件的作用也会对进气岐管压力MAP值的变化产生影响。所以，每一个单元检测到的结果将被平均地降低一定系数，从而防止系统的误诊断，只有当平均值超过自诊断系统校正的临界值时才会表示EGR阀故障。
● 诊断启动条件：
为了启动一个对EGR的诊断，必须存在以下主要诊断启动条件
* 发动机转速RPM
* 发动机负载（计算值）
* 节气门位置TPS
* EGR启动
* 发动机冷却液温度ECT
* 车辆速度VSS
* 大气压力BARO
* 岐管绝对压力MAP
需要注意的是：有的诊断仪可以对EGR系统进行手动控制，这样会导致中断自诊断系统对EGR系统的诊断；同样，A/C或者自动变速箱的TCC扭力转换离合器没有被接通，所希望的EGR位置在规定的范围之内，MAP值的波动变化要低于临界值，这些也是EGR系统自诊断启动的参考条件。
● 诊断硬件需求：
EGR系统监测所需要的主要硬件为进气岐管绝对压力传感器MAP。MAP在早期的速-密控制系统中必不可少，现在出于更精确的计量进气流量考虑，许多电控燃油喷射系统已经不用MAP传感器而使用空气流量计。在OBD系统中，MAP和MAF都需要。
● 注意事项：
当EGR阀正常关闭时，诊断要求会强制将其打开或者强制关闭。这会造成装备有自动变速箱的车辆在减速检测时发生发动机转速的明显变化，但这不会影响车辆的操作，在配有发动机转速表的车辆上，用户会察觉到发动机转速的变化。
四、别克轿车EGR系统操作说明
EGR阀
上海通用别克轿车装备的LW9 发动机选用的是德尔福公司线性EGR阀的新一代产品。该EGR阀是为了向发动机精确地提供废气再循环而设计的。和传统的真空膜片设计相比，它不需要任何真空源，而且系统控制同进气岐管真空度没有关系。EGR阀由PCM控制，通过枢轴和阀座的配合量孔变化来实现连续的排气和进气岐管间废气再循环流量。在发动机的运行过程中，PCM通过不断监视枢轴位置传感器PPS的位置反馈信号，控制枢轴的位置。通过观察专用的诊断扫描仪TECH 2，我们可以看到位置反馈信号、PCM指令EGR位置信号等等相关的运行参数。一般对于一个良好的EGR阀控制系统来说，PCM的指令枢轴位置应该和实际枢轴反馈位置接近，或者说是实际位置应该在发动机的工况变化时紧随着指令位置而变化。如果出现EGR系统故障，系统无法使PCM正确地操控EGR阀枢轴，将会有故障代码DTC P0404（EGR打开位置性能故障）被设置。PCM还会按照OBDⅡ要求对EGR的流量进行测试，如果流量测试不通过，将会有故障代码DTC P0401（EGR流量不正确故障）。
EGR枢轴位置传感器（PPS）
EGR枢轴位置传感器作为EGR阀总成中的一个部件，不可单独维修，应随EGR阀一起更换修理。动力控制模块PCM监视EGR枢轴位置传感器的位置信号输入，以确定枢轴能够正确地响应PCM的指令。同时，检测枢轴位置传感器及相关控制电路故障，如短路和断路情况。当PCM检测到的枢轴位置信号电压超过枢轴位置电压的正常范围，PCM将设置诊断故障代码DTC P1404（EGR卡滞故障）。在正常的PCM控制EGR系统过程中，PCM将采用以下传感器信号来控制枢轴的提升度。
1.发动机冷却液温度传感器信号 ECT
2. 节气门位置传感器信号 TPS
3. 空气流量计信号 MAF
五、别克轿车LW9 发动机EGR系统故障代码表
编号 故障代码 故障代码解释
1 P0401 EGR流量测试失败故障
2 P0403 EGR电磁阀控制电路故障
3 P0404 EGR打开位置性能故障
4 P0405 EGR位置传感器电路电压过低
5 P1404 EGR卡滞打开
六、别克轿车LW9 发动机EGR系统故障诊断指南
对于装备有OBDⅡ的车辆来说，诊断扫描仪的使用是必不可少的。所有的发动机、自动变速箱、车身系统、电子底盘系统故障码均只有通过专用的诊断设备才能够调取出。所以，对于诊断上海通用汽车别克系列轿车的EGR系统，首先就要准备好专用诊断仪，如GM原厂诊断仪TECH 2。因为，EGR系统完全是为降低汽车的排放水平而设计，所以它的故障绝大多数和其打开有关。而且由于EGR阀的工作特性完全是线性连续变化的，因此，它的工作常常不为驾车者所察觉，这一点好像燃油蒸汽排放控制EVAP系统。即使你拔去了EGR阀的电气连接插头，汽车在行驶过程中往往并没有给人什么异常的感觉（当然，排放性能一定会变差）。从实际维修经验来看，许多的EGR系统故障都是在客户并未感到发动机工作异常，仅仅因为发动机故障灯被点亮才送修的。
线性EGR阀是一个典型的机电控制部件，PCM利用脉宽调制信号来控制电磁线圈，受控的电磁力吸引枢轴上下移动从而开启或关闭EGR通道。对于这样部件的诊断，首先要区分是电气控制部分故障还是枢轴机械运动部件故障。这一点只要通过调取发动机系统故障码就可以做到了。有了故障代码再查询到相应的故障代码解释、代码设置条件、诊断运行条件，基本上就可以迅速地划清电气和机械部分故障的界限了。
原厂的TECH 2诊断工具不仅提供了调取故障代码的功能，而且提供了显示发动机电控燃油喷射系统部件的所有监控运行参数，和人为对检测对象的主动执行检测的强大功能。如对于EGR系统来说，发动机的数据清单中专门有一栏EGR数据，它列出了所有的EGR系统部件工作参数状况，如：指令EGR开度、实际EGR位置、EGR调制脉宽、MAP等等。只要对其中数据的正常范围值有相当地了解，一般不难找到故障点。EGR系统的主动检测主要能够帮助明确是否是控制部分的信号失真、丢失或者是EGR阀体本身的故障。通过人为对EGR阀的操控同时观察对应的EGR各项参数变化情况，EGR阀是否失效立刻就能够看出。
以上是对于EGR系统的一般常规检测，当遇到一些较难诊断的问题时，对于EGR系统工作条件、启动条件的进一步认识就显得特别重要了。以笔者的经验，在日常维修中多积累一些EGR系统在不同工况下的操作情况、数据流的捕捉和分析、工作特性曲线的绘制都可以帮助你对这一特定的车型EGR系统是如何工作的有更深刻的认识。
七、 别克EGR系统常见故障及解决办法
1. 发动机性能无明显下降，发动机故障灯点亮。调取故障代码为：P1404。该故障码主要说明EGR阀枢轴出现卡滞现象。主要原因是由于使用了低标号的燃油，使得在EGR阀的枢轴和配合锥面阀座上有了一定的积碳和胶质物沉积。造成枢轴位置传感器的初始位置不为关闭位置，从而PCM控制模块在应该关闭EGR阀的零位上接受到了一个小幅度开启的位置信号。因为开启量非常小，且PCM能够对这种情况进行燃油的调整，故使人无法感到发动机性能的轻微变化。维修措施：清洗EGR阀或更换EGR阀，使用高品质燃油。
2. 怠速质量差，发动机故障灯亮。调取故障码为：P1404。故障码的内容同上，只是故障情况比较严重。在怠速工况下，较多的EGR阀开启量造成怠速时混合气比例失调，从而出现间歇性缺缸现象，发动机怠速质量变差。维修措施：更换EGR阀，使用高品质燃油。
3. 电气线路故障造成故障灯点亮。故障代码为：P0403或P0405（EGR阀电气线路故障）。这些故障的产生原因主要是包含EGR阀控制线束的发动机线束受到高温影响或者布线的不合理出现线路磨损、断路等机械损伤。维修措施：根据维修手册上的线路图及故障诊断说明进行线路修理。
八、笔者根据数据流绘制的正常操作EGR工作特性图。
