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1、汽车发动机电控技术,项目五 排气净化与排放控制系统的结构与检修,项目五 排气净化与排放控制系统的结构与检修,项目五 排气净化与排放控制系统的结构与检修,项目五 排气净化与排放控制系统的结构与检修,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,窜气是指发动机从压缩到做功行程时，从活塞、气缸的间隙中窜出的气体。这是气缸内燃烧气体的一部分（主要是碳氢化合物，占70%80%）。这些气体进入曲轴箱产生的后果是：首先，使机油产生热而变脏；生成油泥，使金属零部件加速磨损；加速金属氧化；汽油把机油变稀；水分混入机油，使机油品质显著下降。其次，窜气使
2、活塞和气缸过热，积炭造成早燃，引起活塞环胶着，造成气缸擦伤，等等，窜气是形成各种发动机故障的重要原因之一。因此，曲轴箱内必须有新鲜空气不断循环。在过去，新气从呼吸管被吸入发动机曲轴箱，然后和窜气一起排入大气，这就成为污染源之一。,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,一氧化碳的浓度与空燃比有着密切的关系，如图5-1所示。,图5-1 CO排放物浓度与空燃比的关系,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,如图5-2所示，排气门开启前和关闭后，碳氢化合物的浓度很高
3、，这说明在燃烧室内壁周围残留着高浓度的碳氢化合物。,图5-2 排气门开启前后HC浓度变化,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,氮氧化合物（NOx）是NO、NO2、N2O4等的总称，通常提到的汽车氮氧化合物是指对环境危害较大的NO和NO2。氮氧化合物是在极端高温下生成的。随着燃烧温度的升高，氮氧化合物的生成量增多。如图5-3所示，当燃烧温度达到1 2001 370 时，混合气中的氮和氧结合生成大量的氮氧化合物。,图5-3 高温时易生成NOx,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,降低氮氧化合物排放的有效措施是降低燃烧温度，但这将导致燃烧效率下降，一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放量增加，如图
4、5-4所示。随着空燃比变大（混合气变稀），氮氧化合物的转化率降低，因而产生了更多的氮氧化合物污染。随着空燃比变小（混合气变浓），一氧化碳和碳氢化合物的转化率降低，导致CO和HC排放量增加。由此可见，当空燃比控制在14.71时，将使综合排放物最少。,图5-4 汽车排放污染物浓度与空燃比的关系,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,为防止蒸发的汽油从汽油箱到发动机的输送途中向大气排放，可将它们暂时储存起来，并在适当时机将其吸入发动机内。储存方法一般是采用在活性炭罐中进行过滤吸附处理，用电控方法进行最佳处理时间控制。,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务一 汽车
5、排放污染物及其净化措施,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务一 汽车排放污染物及其净化措施,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,汽油机在压缩行程和做功行程中，窜气或多或少会通过活塞组与气缸壁之间的间隙窜入曲轴箱内。在发动机技术正常的情况下，窜气量一般占发动机总排气量的0.5%1.0%。窜入曲轴箱的混合气将稀释和污染机油，形成油泥，造成机油的润滑性能下降，并腐蚀活塞、活塞环、气门、轴承及发动机内部的其他零部件并加速它们的磨损。此外，窜气会使发动机曲轴箱内压力增加，并随发动机转速升高而加大，甚至将机油从油封或气缸垫压出。在老式发动机上，曲轴箱通过机油加注口吸入新鲜空气，并将酸性气体由通风管（道路
6、吸管或呼吸管）带入大气。,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,如图5-5所示，但这将造成大气污染。为解决此问题，现代汽车一般都采用曲轴强制通风（positive crankcase ventilation，PCV）系统，它将进入曲轴箱的气体引入进气歧管，使其重新燃烧。,图5-5 老式发动机的曲轴箱通风,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,曲轴箱排放可以通过曲轴箱强制通风（PCV）系统将曲轴箱内产生的任何气体都引入进气管并重新燃烧掉。如图5-6所示，在封闭的PCV系统中，新鲜空气经空气滤清器吸入，经过发动机进气系统部件进入曲轴箱，然后通过真空弹簧控制的通风阀（PCV阀）吸入进气歧管，与进气歧管内的空
7、气燃油混合气一起在燃烧室中燃烧。,图5-6 封闭的PCV系统的工作过程,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,曲轴箱强制通风系统中最重要的装置是PCV阀，它安装在进气门前，是一个单向通风阀，用于控制PCV流量，可以调节发动机各种工况下的通风强度。PCV阀的结构与外形如图5-7所示。,图5-7 PCV阀的结构与外形 1阀体； 2阀芯； 3弹簧； 4阀座,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,当发动机不工作时，如图5-8（a）所示，弹簧将锥形阀压在阀座上，此时阀内没有真空度，没有蒸气流量，这样可以防止回火。,图5-8 发动机各种工况时PCV阀的位置,任务二 曲轴箱强制通风
8、装置的检修,当发动机怠速或减速时，如图5-8（b）所示，进气歧管内的真空度最大，它克服弹簧压力，将锥形阀向上吸起。这时在锥形阀与PCV阀壳体之间存在小缝隙。在怠速或减速工作时，发动机泄漏气体很少，这些气体通过PCV阀的小缝隙进入进气歧管，以保证怠速稳定。,在部分节气门开度下（常速行驶）工作的进气歧管真空度比怠速时小。这时，弹簧向下推压锥形阀，使锥形阀与PCV阀壳体间的缝隙增大。如图5-8（c）所示，在部分节气门开度下，发动机泄漏的气体较多。锥形阀与PCV阀壳体间的较大缝隙可以使所有泄漏气体被吸入进气歧管。,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,当发动机在大负荷下工作时，节气门全开，进气歧管真空度减
9、小，弹簧将锥形阀进一步向下推压，如图5-8（d）所示，从而使锥形阀与PCV阀壳体间的缝隙更大。因为大负荷工作时产生了更多泄漏气体，所以需要更大的缝隙才能使泄漏气体流入进气歧管。,当发生回火时，火焰传播到进气歧管进入PCV阀体内，火焰的压力压紧PCV阀使其关闭，以防止火焰传播到曲轴箱中。如果曲轴箱强制通风系统中没有PCV阀，发动机回火时，曲轴箱中的蒸气就有可能发生爆炸。,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,任务二 曲轴箱强制通风装置的检修,任务三 燃油蒸发控制系统检修,任务三 燃油蒸发控制系统检修,燃油蒸发控制系统（EVAP）的组
10、成和结构因车型与生产年代的不同而异，早期的燃油蒸发控制系统多是利用真空进行控制的，其组成如图5-9所示。在图5-9中，化油器控制阀的作用是控制化油器浮子室和平衡孔的通道在适当的时候开闭，在保证化油器正常工作的同时，防止浮子室内的汽油蒸气不进入大气。在停机时，化油器控制阀使浮子室不通平衡孔，确保浮子室中的汽油蒸气不经平衡孔和空气滤清器逸入大气，经过打开的膜片阀进入活性炭罐。现代电喷发动机汽车上的燃油蒸发控制系统（EVAP）多采用动力控制模块进行控制，主要是针对燃油箱的损失，与化油器式发动机相比，其结构较为简单。,任务三 燃油蒸发控制系统检修,图5-9 化油器式活性炭罐燃油蒸发控制系统的组成 1空
11、气滤清器； 2化油器平衡孔； 3化油器浮子室； 4化油器控制阀； 5膜片阀； 6液气分离器； 7带双向弹簧阀的油箱盖； 8燃油箱； 9活性炭罐；10清除炭罐用止回阀； 11发动机进气管,任务三 燃油蒸发控制系统检修,它由燃油箱、活性炭罐、控制电磁阀、动力控制模块及相应的蒸气管道和真空软管等组成，如图5-10所示。,图5-10 燃油蒸发控制系统的组成,任务三 燃油蒸发控制系统检修,活性炭罐是燃油蒸发控制系统（EVAP）中最显见的部件，位于发动机室内或发动机室附近，用于存储来自燃油箱的汽油蒸气。活性炭罐的下部与大气相通，上部有接头与油箱和进气歧管相连，内部结构如图5-11所示。,图5-11 活性炭
12、罐的内部结构 1上盖； 2上隔板； 3上滤网； 4下壳体； 5活性炭； 6中心管； 7下滤网； 8下隔板； 9弹簧,任务三 燃油蒸发控制系统检修,活性炭罐内充满了活性炭颗粒，放在上下隔板和上下滤网之间，由弹簧保持适当的松紧度。活性炭颗粒具有极强的吸附汽油蒸气中汽油分子的作用。当燃油箱内的汽油蒸气经蒸气管道进入蒸气回收罐时，蒸气中的汽油分子被活性炭吸附。蒸气回收罐上方的另一个出口经真空软管与发动机进气歧管相通。真空软管中部有一个电磁阀，用于控制管路的通断。当发动机运转时，如果电磁阀开启，则在进气歧管真空吸力的作用下，新鲜空气将从蒸气回收罐下方进入，经过活性炭后再从蒸气回收罐的出口进入真空软管与发
13、动机进气歧管，把吸附在活性炭上的汽油分子（重新蒸发的）送入发动机燃烧，使之得到充分利用。蒸气回收罐内的活性炭则随之恢复吸附能力，不会因使用太久而失效。,任务三 燃油蒸发控制系统检修,任务三 燃油蒸发控制系统检修,（1）发动机起动已超过规定的时间。,（2）冷却液温度已超过规定值。,（3）怠速触点开关处于断开状态。,（4）发动机转速高于规定值。,各种汽车生产厂家都采用动力控制模块（PCM）控制炭罐电磁阀的通断来控制其开启和关闭：线圈通电时，电磁阀开启；线圈断电时，电磁阀关闭。其目的是维护发动机正常工作时的混合气成分，保证发动机正常工作，但它们在控制电磁阀开闭的时机和方法上并不一样。动力控制模块在控
14、制电磁阀时通常会考虑以下几点：,任务三 燃油蒸发控制系统检修,当满足上述条件时，PCM使电磁阀线圈接地通电，电磁阀的阀门开启，存储在活性炭罐内的燃油蒸气经进气软管被吸入发动机燃烧。此时，由于发动机的进气量较大，因而少量的燃油蒸气进入发动机不会影响混合气的浓度。如果不完全满足上述条件，PCM不会激活炭罐电磁阀，燃油蒸气被储存在活性炭罐中。,先进的燃油蒸发控制系统一般都能根据发动机负荷等情况，适时控制电磁阀的通电占空比，以达到控制电磁阀开启程度的目的。,任务三 燃油蒸发控制系统检修,任务三 燃油蒸发控制系统检修,（1）将发动机预热至正常工作温度，并使之怠速运转。,（2）拔下蒸气回收罐上的真空软管，
15、检查真空软管内有无真空吸力。如果此时真空软管内有真空吸力，则用万用表电压挡检查电磁阀线束连接器端子上是否有电压。若电磁阀线束连接器端子上有电压，则说明ECU有故障；若无电压，则说明电磁阀有故障。,（3）踩下加速踏板，当发动机转速大于2 000 r/min时，检查上述真空软管内有无真空吸力。若电压正常，则说明电磁阀有故障；若电压异常，则说明ECU或控制线路有故障。,任务三 燃油蒸发控制系统检修,如图5-12所示，从活性炭罐上拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5 kPa真空度时，从活性炭罐侧孔吹入空气，应畅通；不施加真空度时，吹入空气则不通。若不符合上述要求，则应更换该真空
16、控制阀。,图5-12 真空控制阀的检查,任务三 燃油蒸发控制系统检修,任务三 燃油蒸发控制系统检修,如图5-13所示，使用手动真空泵，将低压空气吹入油箱接管，空气应无阻碍地从其他管子中流出；用低压空气吹入排污接管，空气应不能从其他接管中流出，若有问题，则需更换活性炭罐。,图5-13 活性炭罐的检查,任务三 燃油蒸发控制系统检修,活性炭罐滤清器的清洁可按照图5-14所示方式进行。若堵塞排污接管，用294 kPa的压缩空气吹入油箱接管即可。,图5-14 活性炭罐滤清器的清洁,任务三 燃油蒸发控制系统检修,若活性炭罐滤清器因沾有油污、沙粒、灰尘并发生脏堵，应及时更换滤芯，如图5-15 所示，具体步骤
17、如下： （1）拆下活性炭罐。 （2）卸去罐底的卡环及托杆，拉出旧的滤芯。 （3）更换新滤芯，装复罐底。 （4）用卡箍将炭罐固定。 （5）正确连接好全部软管。,图5-15 更换活性炭罐滤芯 1罐底； 2滤芯,任务四 废气再循环控制系统检修,当发动机气缸温度在1 2041 371 时，空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下将形成氮氧化合物（NOx）。发动机排出氮氧化合物的量主要与气缸内的最高温度有关，气缸内最高温度越高，排出的氮氧化合物越多，如图5-16所示。减少氮氧化合物生成量的办法是降低燃烧温度，这可以通过废气再循环（exhaust gas recirculation，EGR）控制系统来实现。,
18、图5-16 燃烧温度与氮氧化合物浓度的关系,任务四 废气再循环控制系统检修,任务四 废气再循环控制系统检修,任务四 废气再循环控制系统检修,如图5-17所示，所以必须对EGR率进行控制。一般来说，根据发动机工况的不同，进入进气歧管的废气量应为6%23%。,图5-17 固定点火提前角下，EGR率对发动机性能的影响,任务四 废气再循环控制系统检修,为改善废气再循环（EGR）控制系统对发动机性能的影响，在EGR控制系统工作时，相应地调整点火提前角，以降低对油耗和碳氢化合物的影响。点火提前角调整后，EGR率与发动机油耗和排放的关系如图5-18所示。,图5-18 点火提前角调整后，EGR率与发动机油耗和
19、排放的关系,任务四 废气再循环控制系统检修,任务四 废气再循环控制系统检修,EGR开环控制系统的组成如图5-19所示，其主要包括EGR阀和EGR电磁阀等。,图5-19 EGR开环控制系统的组成 1废气再循环控制阀； 2废气再循环电磁阀； 3节气门位置传感器； 4起动信号； 5ECU； 6曲轴位置传感器； 7冷却液温度传感器,任务四 废气再循环控制系统检修,发动机工作时，ECU给EGR电磁阀通电停止废气再循环的工况有起动工况、怠速工况、暖机工况、转速低于900 r/min或高于3 200 r/min的工况。在除上述工况以外的其他工况，ECU均不给电磁阀通电，都进行废气再循环。废气再循环量取决于E
20、GR阀的开度，而EGR阀的开度直接由真空度控制。真空管口设在靠近节气门全闭位置的上方。随发动机转速和负荷（节气门开度）增大，真空管口处的真空度增加，EGR阀的开度增大；随发动机转速和负荷减小，EGR阀的开度也减小。发动机工作进行废气再循环时，废气再循环量的多少可用废气再循环率（EGR率）来表示，即,任务四 废气再循环控制系统检修,在不采用ECU控制的EGR控制系统中，通向EGR阀的真空管路一般由两个控制阀共同控制。一个是双金属开关阀，根据冷却液温度控制真空通道的通断；另一个是膜片式真空控制阀，根据负荷变化（进气歧管真空度和排气压力变化）控制真空通道的通断。当冷却液温度和负荷达到一定值进行废气再
21、循环时，与采用普通电磁阀控制的EGR控制系统一样，EGR阀的开度直接由真空度控制，即废气再循环量取决于真空管口处的真空度。,在EGR开环控制系统中，ECU根据各种传感器信号确定发动机工况，并按其内存的EGR率与转速、负荷的对应关系进行控制，而对其控制的结果不能进行检测。,任务四 废气再循环控制系统检修,采用EGR闭环控制系统检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。带EGR阀开度位置传感器的EGR闭环控制系统的组成如图5-20所示。,图5-20 带EGR阀开度位置传感器的EGR闭环控制系统的组成,任务四 废气再循环控制系统检修,任务四 废气再循环控制系统检修,任务四 废
22、气再循环控制系统检修,图5-21 有EGR率反馈信号的EGR闭环控制系统的组成,任务四 废气再循环控制系统检修,在冷机起动后，立即拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管口应无真空吸力；发动机温度达到正常工作温度后，发动机怠速运转时按上述方法检查，其结果应与冷机时相同；发动机在正常工作温度下，若将转速提高到2 500 r/min左右，折弯真空软管后并从EGR阀上拆下，发动机转速应有明显提高（因中断废气再循环）。若不符合上述要求，则说明EGR控制系统工作不正常，应查明故障原因，予以排除。,任务四 废气再循环控制系统检修,在常温下测量电磁阀的电阻值，一般应为3339 。如图5
23、-22所示，EGR电磁阀不通电时，从进气管软管接头吹入空气应畅通，从通气滤网处吹入空气应不通。当给EGR电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，则应更换该电磁阀。,图5-22 EGR电磁阀的检查 1通气滤网； 2EGR阀软管接头； 3进气管软管接头,任务四 废气再循环控制系统检修,EGR阀的结构如图5-23所示，通过特殊通道与排气歧管连通，其真空软管上方的真空度由废气再循环真空电磁阀控制。ECU根据转速、空气流量、进气压力及温度信号控制真空电磁阀的占空比，从而控制废气再循环阀的开度来改变废气再循环率。,图5-23 EGR阀的结构,任务四 废气再循环控制系统检修,
24、EGR阀的检查如图5-24所示，当用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15 kPa的真空度时，EGR阀应能开启；当不施加真空度时，EGR阀应能完全关闭。若不符合上述要求，则应更换该EGR阀。,图5-24 EGR阀的检查,任务五 二次空气喷射系统检修,二次空气喷射（air injection，AI）系统的功能是：在一定工况下，将一定量的新鲜空气引入排气歧管（见图5-25）或三元催化转化器中，促使发动机排出废气中的一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）进一步燃烧，从而降低有害物的排放量。这一过程很像向将要熄灭的火吹风。在起动工况下，二次空气喷射（AI）系统不但能降低一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC
25、）的排放量，还会加快三元催化转化器和氧传感器的升温，使发动机尽快进入空燃比闭环控制过程，从而提高发动机的性能。,任务五 二次空气喷射系统检修,图5-25 将新鲜空气直接引入排气歧管,任务五 二次空气喷射系统检修,二次空气喷射系统如图5-26所示。上游气流流进排气歧管，下游气流进入三元催化转化器的空气室中。空气进入排气歧管和三元催化转化器的时机由发动机电控单元（ECU）进行控制。 目前所用的二次空气供给方法有两种：空气泵系统和脉冲空气系统。,图5-26 二次空气喷射系统,任务五 二次空气喷射系统检修,空气泵系统利用空气泵将压缩空气导入排气歧管和三元催化转化器。许多二次空气喷射系统都采用空气泵系统
26、。如图5-27所示，空气泵系统由真空控制空气旁通阀和空气分流阀组成，它们又控制从空气泵到排气歧管和三元催化转化器的空气量。空气分流阀到排气歧管和三元催化转化器之间各有一个单向阀，以防止在减速等情况时，排气歧管中的废气倒流至二次空气喷射系统中。发动机控制模块控制两个电磁线圈，分别给旁通阀和分流阀供应真空（电磁阀在图5-27中未画出）。点火开关打开，就向电磁阀加了电压，发动机控制模块通过控制电磁阀接地而使其通电。,任务五 二次空气喷射系统检修,图5-27 空气泵系统的结构及工作原理,任务五 二次空气喷射系统检修,空气泵是一种旋转叶片式容积泵（见图5-28），其工作原理是利用离心方式将干净的空气泵入
27、系统中。,图5-28 空气泵的结构,任务五 二次空气喷射系统检修,图5-29所示为空气泵的工作过程。由图可知，由于转子带动翼板旋转，使空气泵内的压力低于进气口外的压力，因而空气被吸入空气泵。而且有翼板的推动作用，最终使空气从排气口排出。空气泵工作时，这一过程周而复始，将空气连续不断地泵入排气系统。,图5-29 空气泵的工作过程,任务五 二次空气喷射系统检修,空气泵系统有以下几种工作方式：,（1）在发动机刚起动后，发动机控制模块控制电磁阀在断电状态，电磁阀切断旁通阀和分流阀的真空。这样，从空气泵来的空气通过旁通阀旁通到大气。这种工作状态持续的时间取决于发动机的温度，温度越低，持续时间越长。,（2
28、）发动机暖车时，发动机控制模块给旁通阀和分流阀通电，空气从空气泵经旁通阀流到分流阀，分流阀再将空气导入排气口。进入排气口的空气使HC排放物在排气歧管中燃烧，这种燃烧同时使氧传感器快速加热。在这种工作模式下，发动机控制模块以空燃比开环方式工作。,任务五 二次空气喷射系统检修,（3）发动机在正常工作温度下运行时，发动机控制模块以空燃比闭环方式工作。发动机控制模块只给旁通阀通电，而使分流阀断电，切断供到分流阀的真空。这样，从空气泵来的空气经旁通阀流至分流阀后被导入催化转化器，并与HC和CO燃烧，减少HC和CO的排放量。旁通阀和分流阀都有一个卸压阀，如果系统堵塞或阻力过大，卸压阀可释放压力以防止空气泵
29、压力过高。在发动机处于正常工作温度时，二次空气喷射系统不可向排气口泵入空气，否则排气流中的附加空气使来自氧传感器的信号变弱。发动机控制模块对这些弱信号的响应是增加燃油喷射脉冲，因而会增加燃油消耗量和CO的排放量。,任务五 二次空气喷射系统检修,同空气泵系统相比，脉冲空气系统不需动力源注入空气，而是依靠大气压力与废气真空脉冲之间的压力差使空气进入排气歧管，因此减少了成本及功率消耗，其工作原理如图5-30所示。,图5-30 脉冲空气系统的工作原理,任务五 二次空气喷射系统检修,任务五 二次空气喷射系统检修,韩国现代轿车二次空气供给系统的组成如图5-31所示。二次空气控制电磁阀由舌簧阀和膜片阀组成，
30、来自空气滤清器的二次空气进入排气歧管的通道受膜片阀控制，膜片阀的开闭用进气歧管的真空度驱动，其真空通道由ECU通过二次空气电磁阀控制。装在二次空气控制电磁阀中的舌簧阀是一个单向阀，主要用来防止排气歧管中的废气倒流。,图5-31 韩国现代轿车二次空气供给系统的组成,任务五 二次空气喷射系统检修,任务五 二次空气喷射系统检修,（1）电控燃油喷射系统进入闭环控制。,（2）冷却液温度超过规定范围。,（3）发动机转速和负荷超过规定值。,有些发动机和二次空气供给系统，利用空气泵将新鲜空气强制送入排气歧管。在下列情况下，ECU不给二次空气控制电磁阀通电。,（4）ECU发现有故障。,任务五 二次空气喷射系统检
31、修,如果二次空气喷射系统发生故障，则发动机温度升高时，它不向排气口泵入空气，碳氢化合物（HC）的排放量也会升高。在对二次空气喷射系统进行检查时，需注意以下几点： （1）诊断二次空气喷射系统，首先要检查该系统上所有真空软管和电路连接是否正常，有无老化、泄漏、连接松动等现象。 （2）空气泵在皮带轮的后面有一个离心式滤清器，其作用是将空气中的灰尘过滤后送入气泵。皮带轮与滤清器用带轮螺栓连接在泵轴上，可分别检修它们（见图5-32）。如果皮带轮或滤清器弯曲、磨损或损坏，应将其更换。,任务五 二次空气喷射系统检修,图5-32 空气泵皮带轮与离心式滤清器,任务五 二次空气喷射系统检修,（3）空气泵的皮带必须
32、有一定的张力。皮带松动或二次空气喷射系统有故障，会导致二次喷射系统不能正常工作，最终导致废气中有害成分升高或燃油消耗量大。,（4）二次空气喷射系统的泄压阀的作用是在系统堵塞或阻力过大时，释放压力以防止空气泵压力过高。泄压阀通常连接在旁通阀和分流阀上，也有的连接在空气泵上。如果泄压阀卡在开启位置，来自空气泵的空气流将通过该阀连续排出，导致有害气体的排放量增加。,（5）如果二次空气喷射系统中的软管有烧坏的迹象，是高温排气进入造成的，说明单向阀有泄漏故障。,任务五 二次空气喷射系统检修,（6）空气歧管和管道的泄漏会导致废气漏出和产生大量噪声。,（7）发动机低温起动后，拆下空气滤清器盖，应能听到舌簧阀
33、发出的“嗡嗡”声。,（8）从空气滤清器上拆下二次空气供给软管，用手指盖住软管口检查，应符合下列要求：发动机温度在1863 怠速运转时，有真空吸力；发动机温度在63 以上，起动后70 s内应有真空吸力，起动70 s后应无真空吸力；发动机转速从4 000 r/min急减速时，应有真空吸力。检查结果若与上述不符，则说明二次空气喷射系统工作不正常，应进一步检查。,任务五 二次空气喷射系统检修,任务五 二次空气喷射系统检修,任务六 进气增压控制系统检修,任务六 进气增压控制系统检修,任务六 进气增压控制系统检修,在发动机工作过程中，当进气管内的气体经进气门高速流向气缸时，若进气门关闭，进气门附近的气体会
34、突然停止运动，气体流动惯性使得进气门附近的气体受到压缩而压力增高。当气体惯性消减后，进气门附近被压缩的气体开始膨胀，向进气相反的方向流动，压力下降。膨胀的气体流动到进气管口时又被反射回来，这样，在进气管内即产生了往复运动的压力波。在部分电控燃油喷射发动机上，对进气管内的压力波运行和进气门的开启时间进行了控制，当进气门开启时，反射回来的压力波正好传到该气门附近，形成进气增压的效果，从而达到提高充气效率的目的。,任务六 进气增压控制系统检修,进气惯性增压控制系统的功能是根据发动机转速的变化，改变进气管内压力波的传播距离，以提高充气效率，改善发动机性能，其工作原理如图5-33所示。,图5-33 进气
35、惯性增压控制系统的工作原理,任务六 进气增压控制系统检修,任务六 进气增压控制系统检修,进气气流在进气管中的变化是非常复杂的。对于电控燃油喷射发动机，为了有效地利用进气动态效应、提高充气效率，目前广泛采用的是改变进气管有效长度的方法，如图5-34所示，该方法通过控制变换阀的开或关来改变进气管有效长度。,图5-34 可变进气管有效长度谐振增压控制系统的气路,任务六 进气增压控制系统检修,任务六 进气增压控制系统检修,电控可变进气管有效长度谐振增压控制系统根据发动机转速适时地改变进气管的有效长度，充分利用进气谐振效应，提高充气效率，优化了发动机的性能。使发动机的输出扭矩和功率都有提高。图5-35所
36、示为可变进气管有效长度谐振增压控制系统发动机输出特性的比较。,图5-35 可变进气管有效长度谐振增压控制系统发动机输出特性的比较 1可变进气管有效长度发动机； 2固定进气管有效长度发动机,任务六 进气增压控制系统检修,可变进气管有效长度谐振增压控制系统由ECU、真空罐、电磁真空通道阀、膜片式执行器、进气增压控制阀等组成，如图5-36所示。,图5-36 可变进气管有效长度谐振增压控制系统的组成,任务六 进气增压控制系统检修,可变进气管有效长度谐振增压控制系统的原理如图5-37所示，由ECU根据转速信号控制电磁真空通道阀的开闭。,图5-37 可变进气管有效长度谐振增压控制系统的原理,任务六 进气增
37、压控制系统检修,低速时，电磁真空通道阀关闭，真空罐的真空不能进入真空气室，受真空气室控制的进气增压控制阀处于关闭状态。进气管内的脉动压力波传递长度是从空气滤清器到进气门的距离，这一距离较长，适应于发动机中低速时增加气体动力，如图5-37（a）所示。,高速时，ECU打开电磁真空通道阀，真空罐的真空进入真空气室，吸动膜片 ， 将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室的参与，使进气脉动压力波只能从空气室出口到进气门之间传播，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区也能得到较好的气体动力增压效果，如图5-37（b）所示。,任务六 进气增压控制系统检修,可变进气系统的检测从以下3个方面进行。 （1）进气增
38、压控制阀和膜片式执行器的检测。起动发动机，怠速时真空表应无变化。迅速将节气门全开，真空表指针应在53.3 kPa位置摆动，并且膜片式执行器的拉杆也应缩回，这说明进气增压控制阀在工作，膜片式执行器也没问题，如图5-38所示。,图5-38 进气增压控制阀和膜片式执行器的检测,任务六 进气增压控制系统检修,（2）电磁真空通道阀的检测。电磁真空通道阀电路图如图5-39所示。检查电磁真空通道阀线圈有无断路、短路或搭铁现象；在20 V时，两端子1与2之间的电阻值应为38.544.45 。,图5-39 电磁真空通道阀电路图,任务六 进气增压控制系统检修,检查电磁真空通道阀的工作情况。如图5-40所示，电磁真
39、空通道阀不通电时，空气应能从通道E进入，只能从空气滤清器排出；当电磁真空通道阀接通蓄电池电压时，空气应能从通道E进入，只能从F口出去。,图5-40 检查电磁真空通道阀的工作情况,任务六 进气增压控制系统检修,（3）真空罐的检测。空气应能从真空罐A向B流动，如图5-41（a）所示；但不能从B向A流动，如图5-41（b）所示；用手指封住B出口，向A口施加53.3 kPa的真空，在1 min内真空应无变化，如图5-41（c）所示，否则应更换真空罐。,图5-41 真空罐的检测,任务六 进气增压控制系统检修,废气涡轮增压控制系统（见图5-42）一直被广泛应用于重载工作的发动机上，它根据发动机的负荷来控制
40、排气的流动路线，通过涡轮增压器对吸入的空气进行压缩，增大气体密度，从而增加每个进气行程进入燃烧室的空气量，增加循环供油量，提高升功率和升扭矩，达到提高燃烧效率、提高整机使用经济性的目的，如奥迪A6、帕萨特B5、宝来等轿车的汽油发动机都曾先后采用废气涡轮增压控制系统。但随着排放标准特别是降低燃油消耗率、减少CO2排放量标准的提高，废气涡轮增压技术必将在汽油机中得到广泛应用。,任务六 进气增压控制系统检修,图5-42 废气涡轮增压控制系统,任务六 进气增压控制系统检修,废气涡轮增压控制系统的组成如图5-43所示，整个系统由增压器、释压电磁阀、气动执行器及旁通阀等部分组成。,图5-43 废气涡轮增压
41、控制系统的组成 1释压电磁阀； 2空气进口； 3增压后的空气； 4气动执行器；5废气进； 6旁通阀； 7废气出； 8增压器,任务六 进气增压控制系统检修,若旁通阀开启，部分废气经旁通通道直接排出，增压压力降低。旁通阀的开启和关闭，由ECU通过释压电磁阀和气动执行器的控制来实现。受工作温度的限制，系统采用气动执行器操纵旁通阀，而不直接用电磁阀控制。在正常情况下，ECU输出高电平信号使释压电磁阀动作，切断气动执行器的气室与空气进口的连通，使气室与增压器出口连通，此时气室内的压力与增压压力相等，压力较高，气动执行器推动弹簧使旁通阀关闭，废气涡轮处于正常工作状况。当增压压力过高时，ECU输出低电平信号
42、，释压电磁阀释放，切断气动执行器的气室与增压器出口的连通，使气室与空气进口连通，于是气室压力降低，弹簧恢复力使旁通阀打开，增压压力下降。,任务六 进气增压控制系统检修,ECU主要根据进气歧管的压力对增压压力进行控制，在高速、大负荷时旁通阀开启放气，其目的是提高低速转矩的同时避免高速时发动机的机械负荷和热负荷过高。在有些车型中，还增加了爆震反馈控制功能，当发动机发生爆震时，ECU立即打开旁通阀放气，使增压压力降低；当爆震消失后，再逐渐关闭旁通阀，使之恢复到正常的增压压力。 近年来，可变旁通阀开度的闭环增压控制系统也开始进入应用。在该控制系统中，ECU根据发动机的工况，首先以预置的旁通阀开度数据控
43、制旁通阀的开度，然后由位置传感器将实际执行结果反馈到ECU，ECU根据偏离情况进行调整。采用闭环增压控制系统，可以更精确地控制发动机的扭矩，大大改善了急加速时转矩滞后的现象。,任务六 进气增压控制系统检修,废气涡轮增压控制系统的工作原理如图5-44所示。废气涡轮增压是利用发动机排出的高温、高压废气，驱动涡轮增压器中的动力涡轮（废气涡轮），增压涡轮转动时，对从空气滤清器进入的新鲜空气进行压缩，然后送入气缸。,图5-44 废气涡轮增压控制系统的工作原理,任务六 进气增压控制系统检修,（1）涡轮增压器。涡轮增压器是一种由废气驱动的装置，依靠气缸排出的热废气的迅速膨胀快速推动涡轮机叶轮旋转来压缩进入发
44、动机燃烧室的空气，最终提高发动机的功率。因为热废气的膨胀可加快涡轮的旋转，所以，涡轮增压器通常紧挨着排气歧管布置，以提高工作效率。涡轮增压器由压气机（包括压气机叶轮和压气机蜗壳）、涡轮（包括涡轮叶轮、涡轮蜗壳等）和中间体三部分组成，如图5-45所示。中间体内有轴承，以支承转子总成（压气机叶轮、涡轮叶轮和轴等），还有密封、润滑油路和冷却腔等。涡轮增压器内的动力涡轮和增压涡轮安装在同一根轴上，当废气从排气歧管流至动力涡轮机叶轮处时，其压力就使动力涡轮叶轮转动，同时增压涡轮也转动，迫使空气进入气缸。,任务六 进气增压控制系统检修,图5-45 废气涡轮增压器的结构 1压气机蜗壳； 2涡轮蜗壳； 3中间
45、体； 4浮动轴承； 5涡轮叶轮； 6隔热板； 7挡油板；8止推轴承； 9密封套； 10密封环； 11压气机后体； 12压气机叶轮,任务六 进气增压控制系统检修,任务六 进气增压控制系统检修,图5-46 废气旁通阀在涡轮增压过程中的作用,任务六 进气增压控制系统检修,（3）中冷器。在废气涡轮增压控制系统中，一般都带有中冷器（中间冷却器），它是一个热交换设备，可降低进气温度，对消除发动机爆震、提高进气效率等都是十分有利的。,中冷器一般安装在涡轮增压器与燃烧室之间。气流从涡轮增压器出来之后，在进入燃烧室之前，要经过中冷器冷却降温，使气体体积减小、密度增大，这就允许将更多的空气压缩进入燃烧室，使得发动
46、机功率增大。与此同时，冷却的气体还可以降低进入燃烧室的混合气温度，这有利于抑制发动机爆燃和提高发动机的输出功率。,任务六 进气增压控制系统检修,任务六 进气增压控制系统检修,（1）检查发动机基本工作条件、压缩和泄漏，以及点火系和燃油供给系。如果供油量和压力都正常，那么再检查点火系的击穿电压是否足以点燃由涡轮增压产生的高压混合气，点火时刻是否正确。,（2）目测软管、垫片和管道装配是否正确，有无损伤、磨蚀。如破损或变质，将使涡轮装置不能正常工作，导致增压过高或过低。,（3）检查进气负压或空气滤清器真空泄漏情况。检查时可向进气系统注入丙烷，观察发动机转速和真空度，同时检测HC水平。丙烷通过漏气处，真
47、空度和发动机转速会增加，HC水平会下降。,任务六 进气增压控制系统检修,（4）检查涡轮增压器。,仔细观察增压涡轮和动力涡轮是否存在弯曲、破裂或过度磨损现象。,检查涡轮壳体内部是否存在轴的摆动范围过度、进入脏物或润滑不当而造成的磨损或冲击损伤。用手旋转涡轮，手感阻力应是均匀的，不应过大，转动应无黏滞感，无擦伤或任何接触。,由于对轴承间隙有严格要求，因而应按生产厂家规定的程序检查轴向和径向间隙，若不符合要求，则更换涡轮增压器。,任务七 三元催化转化器的检修,任务七 三元催化转化器的检修,电控燃油喷射系统的三元催化转化器（TWC）安装在排气歧管与消声器之间，TWC中含有的催化剂分别是铂、钯和铑。其中
48、，铂和钯是氧化催化剂，促使HC和CO分别与氧气化合成H2O和CO2，如图5-47所示；,图5-47 三元催化转化器的功能图示,任务七 三元催化转化器的检修,根据催化剂载体的结构特点，TWC可分为整体式和颗粒式两种类型，前者在整体式陶瓷或金属芯表面覆以催化剂，在老式汽车上使用的颗粒式三元催化转化器由两个百叶窗状的薄金属板容器组成，这些容器内装有100 000200 000个陶瓷小球；而现代汽车多使用整体式三元催化转化器，其结构如图5-48所示。,图5-48 整体式三元催化转化器的结构,任务七 三元催化转化器的检修,雷克萨斯LS400轿车TWC装置的安装位置如图5-49所示，该车型采用V形发动机，
49、左右排气管上各装1个TWC。目前，TWC内装用的三元催化剂一般为铂（或钯）与铑等贵重金属的混合物。,图5-49 雷克萨斯LS400轿车TWC装置的安装位置,任务七 三元催化转化器的检修,发动机排出的废气流经TWC时，三元催化剂不仅可使废气中的HC和CO有害气体进一步氧化，生成无害气体CO2和H2O，并能促使废气中的NOx与CO反应生成无害的CO2和N2。TWC将有害气体转变成无害气体的效率受诸多因素的影响，其中影响最大的是混合气的浓度和排气温度。只有在理论空燃比14.71附近，才能对废气中3种有害气体（HC、CO和NOx）的转换效率均比较高。在发动机工作中，为将实际空燃比精确控制在标准的理论空
50、燃比附近，在装用TWC的汽车上，一般都装有用来检测废气中氧浓度的氧传感器，氧传感器信号输送给ECU后，用来对空燃比进行反馈控制，实现电控燃油喷射系统的闭环控制。,任务七 三元催化转化器的检修,TWC的转换效率与混合气浓度的关系曲线如图5-50所示。,图5-50 TWC的转换效率与混合气液度的关系曲线,任务七 三元催化转化器的检修,电控燃油喷射系统的闭环控制原理如图5-51所示。在电控燃油喷射开环控制系统中，ECU只是根据转速信号、进气量信号、冷却液温信号等确定喷油量，以控制空燃比，但并不对实际控制的空燃比是否精确进行检测。,图5-51 电控燃油喷射系统的闭环控制原理,任务七 三元催化转化器的检