汽车发动机故障诊断技术教案第四章(第十四～十七)Word格式文档下载.doc

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三元催化转换器的结构与检修35分钟

氧传感器与闭环控制35分钟

小结与答疑5分钟

【作业】如何检修氧传感器和活性碳罐？

【教学内容】

§

4-1汽油机排放控制系统及维修（1/2）

一、三元催化转换器与空燃比反馈控制系统

1．三元催化转换器的功能

利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体转变为无害气体。

2．三元催化转换器的构造

三元催化剂一般为铂（或钯）与铑的混合物。

3．影响三元催化转换器转换效率的因素

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14.7附近，三元催化转化器的转化效率最佳，一般都装有氧传感器检测废气中的氧的浓度，氧传感器信号输送给ECU，用来对空燃比进行反馈控制。

此外，发动机的排气温度过高（815℃以上），TWC转换效率将明显下降。

4．氧传感器

（1）氧化锆氧传感器

在敏感元件氧化锆的内外表面覆盖一层铂，外侧与大气相同。

在400℃以上的高温时，若氧化锆内外表面处的气体中的氧的浓度有很大差别，在铂电极之间将会产生电压。

当混合气稀时，排气中氧的含量高，传感器元件内外侧氧的浓度差小，氧化锆元件内外侧两极之间产生的电压很低（接近0V），反之，如排气中几乎没有氧，内外侧的之间电压高（约为1V）。

在理论空燃比附近，氧传感器输出电压信号值有一个突变，如下图。

（2）氧化钛氧传感器

主要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成。

氧化锆氧传感器及其输出特性

a）结构b）输出特性

1—法兰2—铂电极3—氧化锆管4—铂电极5—加热器6—涂层7—废气8—套管9—大气

当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；

反之，废气中氧浓度较低时二氧化钛的电阻值减小，利用适当的电路对电阻变量进行处理，即转换成电压信号输送给ECU，用来确定实际的空燃比。

（3）氧传感器控制电路

日本丰田LS400轿车氧传感器控制电路。

氧传感器控制电路

闭环控制，当实际空燃比比理论空燃比小时，氧传感器向ECU输入的高电压信号（0.75～0.9V）。

此时ECU减小喷油量，空燃比增大。

当空燃比增大到理论空燃比时，氧传感器输出电压信号将突变下降至0.1V左右，ECU立即控制增加喷油量，空燃比减小。

如此反复，就能将空燃比精确地控制在理论空燃比附近一个极小的范围内。

第十五讲

第四章汽油机辅助控制系统（2/4）

【课题】§

4-1汽油机排放控制系统及检修（2/2）

【课程性质】理论课与实验课相结合

【授课对象】汽车检测与维修专业

【课时分布】巩固上讲内容5分钟

废气再循环的结构与检修35分钟

燃油蒸气排放控制系统35分钟

小结与答疑5分钟

4-1汽油机排放控制系统及维修（2/2）

二、废气在循环控制系统（EGR）

1．EGR控制系统功能

将适当的废气重新引入气缸参加燃烧，从而降低气缸的最高温度，以减少NOx的排放量。

种类：

开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。

2．开环控制EGR系统

如图，主要由EGR阀和EGR电磁阀等组成。

开环控制EGR系统

原理：

EGR阀安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量。

EGR电磁阀安装在通向EGR真空通道中，ECU根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动等信号来控制电磁阀的通电或断电。

ECU不给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空通道接通，EGR阀开启，进行废气再循环；

ECU给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空度通道被切断，EGR阀关闭，停止废气在循环。

EGR率＝[EGR量／（进气量＋EGR量）]×

100℅

3．闭环控制EGR系统

闭环控制EGR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。

与开环相比只是在EGR阀上增设一个EGR阀开度传感器，控制原理，EGR率传感器安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气经节气门进入稳压箱，参与再循环的废气经EGR电磁阀进入稳压箱，传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度，并转换成电信号送给ECU，ECU根据此反馈信号修正EGR电磁阀的开度，使EGR率保持在最佳值。

4．EGR控制系统的检修

（1）一般检查：

拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管应无真空吸力；

发动机温度达到正常工作温度后，怠速时检查结果应与冷机时相同，若转速提高到2500r/min左右，拆下真空软管，发动机转速有明显提高。

（2）EGR电磁阀的检查：

冷态测量电磁阀电阻应为33～39Ω。

电磁阀不通电时，从进气管侧吹入空气应畅通，从滤网处吹应不通；

接上蓄电池电压时，应相反。

（3）EGR阀的检查：

如图，用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15KPa的真空度，EGR阀应能开启，不施加真空度，EGR阀应能完全关闭。

EGR阀的检查

三、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统

1．EVAP控制系统功能

收集汽油箱和浮子室内蒸气的汽油蒸气，并将汽油蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止汽油蒸气直接排出大气而防止造成污染。

同时，根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸气量。

2．EVAP控制系统的组成与工作原理

如图，油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制。

EVAP控制系统

发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制碳罐电磁阀的开闭来控制排放控制阀上部的真空度，从而控制排放控制阀的开度。

当排放控制阀打开时，燃油蒸气通过排放控制阀被吸入进气歧管。

在部分电控EVAP控制系统中，活性碳罐上不设真空控制阀，而将受ECU控制的电磁阀直接装在活性碳罐与进气管之间的吸气管中。

如图韩国现代轿车装用的电控EVAP控制系统。

韩国现代轿车EVAP系统

3．EVAP控制系统的检测

（1）一般维护：

检查管路有无破损或漏气，碳罐壳体有无裂纹，每行驶

20000㎞应更换活性碳罐底部的进气滤心。

（2）真空控制阀的检查：

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5KPa真空度时，从活性碳罐侧孔吹入空气应畅通，不施加真空度时，吹入空气则不通。

（3）电磁阀的检查：

拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动用真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一定的真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度，若接蓄电池电压，真空度应释放。

测量电磁阀两端子间电阻应为36～44Ω。

第十六讲

第四章汽油机辅助控制系统（3/4）

4-2汽油机进气控制系统及检修

【巩固上讲内容】汽油机排放控制系统及检修

【教学目的与要求】掌握汽油机进气控制系统的检修

了解汽油机进气电控系统的工作原理

【教学重点】汽油机进气控制系统的检修

【教学难点】汽油机进气电控系统的工作原理

【课时分布】巩固上讲内容5分钟

汽油机进气控制系统的检修35分钟

汽油机进气电控系统的工作原理35分钟

【作业】如何检修可变气门正时和升程？

4-2汽油机进气控制系统及维修

一、谐波增压控制系统（ACIS）

谐波增压控制系统是利用进气流惯性产生的压力波提高进气效率。

1．压力波的产生

当气体高速流向进气门时，如进气门突然关闭，进气门附近气流流动突然停止，但由于惯性，进气管仍在进气，于是将进气门附近气体被压缩，压力上升。

当气体的惯性过后，被压缩的气体开始膨胀，向进气气流相反方向流动，压力下降。

膨胀气体的波传到进气管口时又被反射回来，形成压力波。

2．压力波的利用方法

一般而言，进气管长度长时，压力波长，可使发动机中低转速区功率增大；

进气管长度短时，压力波波长短，可使发动机高速区功率增大。

3．波长可变的谐波进气增压控制系统

丰田皇冠车型2JZ—GE发动机采用在进气管增设一个大容量的空气室和电控真空阀，以实现压力波传播路线长度的改变，从而兼顾低速和高速的进气增压效果。

系统工作原理如图，ECU根据转速信号控制电磁真空通道阀的开闭。

低速时，电磁真空孔道阀电路不通，真空通道关闭，真空罐的真空度不能进入真空气室，受真空气室控制的进气增压控制阀处于关闭状态。

此时进气管长度长，压力波长大，以适应低速区域形成气体动力增压效果。

高速时，ECU接通电磁真空道阀的电路，真空通道打开，真空罐的真空度进入真空气室，吸动膜片，从而将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室的参与，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区域也得到较好的气体动力增压效果。

ACIS系统工作原理

1—喷油器2—过气道3—空气滤清器4—过气室5—涡流控制气门

6—进气控制阀7—节气门8—真空驱动器

维修时检查空气真空电磁阀的电阻为38.5～44.5Ω。

二、动力阀控制系统

功用：

根据发动机不同的负荷，改变进气流量去改善发动机的动力性能。

工作原理：

受真空控制的动力阀在进气管上，控制进气管空气通道的大小。

发动机小负荷运转时，受ECU控制的真空电磁阀关闭，真空室的真空度不能进入动力阀上部的真空室，动力阀关闭，进气通道变小，发动机输出小功率。

当发动机负荷增大时，ECU根据转速、温度、空气流量信号将真空电磁阀电路接通，真空电磁阀打开，真空室的真空度进入动力阀，将动力阀打开，进气通道变大，发动机输出大的扭矩和功率。

维修时主要检查真空罐、真空气室、和真空管路有无漏气，真空电磁阀电路有无短路或断路。

三、可变配气相位控制系统（VTEC）

1．对配气相位的要求

要求配气相位随着发动机转速的变化，适当的改变进、排气门的提前或推迟开启角和迟后关闭角。

2．VTEC机构的组成

同一缸有主进气门和次进气门，主摇臂驱动主进气门，次