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1、 汽油机排放控制系统的检修1一、相关知识(一)三元催化转换器与空燃比反馈控制系统1三元催化转换器三元催化转换器(three-way catalyst，TWC)是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 三元催化转换装置三元催化转换装置 3图图4-2 TWC的转换效率与混合气浓度的关系的转换效率与混合气浓度的关系4图图4-3 电控燃油喷射系统的闭环控制原理图电控燃油喷射系统的闭环控制原理图 52氧传感器1)氧传感器的类型氧传感器可分为氧化锆(ZrO2)式和氧化钛(TiO2)式两种类型(1)氧化锆式氧传感器氧化锆式氧传感器的结构如图4-4所示，该传感器的基本元件是氧
2、化锆管，氧化锆管固定在带有安装螺纹的固定套内，在氧化锆管内、外表面均覆盖着一薄层铂作为电极，传感器内侧通大气，外侧直接与排气管中的废气接触。(2)氧化钛式氧传感器此种氧传感器是利用化学反应强、对氧气敏感、易于还原的半导体材料氧化钛与氧气接触时发生氧化还原反应，从而导致电阻值变化的原理工作的，它是一种电阻型气敏传感器。6图图4-4 氧化锆式氧传感器结构氧化锆式氧传感器结构1防护置；2氧化锆体；3壳体；4输出接头；5外套；6导线；7电动势；8大气一侧的白金电极；9固态电解质(氧化锆元素)；10排气一侧的白金电极；11涂层(陶瓷)；12排气；13大气7图图4-5 氧化钛式氧传感器结构图氧化钛式氧传感
3、器结构图1二氧化钛元件；2金属外壳；3陶瓷绝缘体；4接线端子；5陶瓷元件；6导线；7金属保护套8图图4-6 氧传感器控制电路图氧传感器控制电路图 9(二)废气再循环控制系统废气再循环(exhaust gas recirculation，EGR)系统的功能是将一部分废气引入进气系统，使其与新鲜混合气一起进入气缸中进行燃烧，以降低混合气中氧的浓度，同时稀释混合气，使燃烧速度变慢，燃烧温度降低，从而达到减少燃烧过程中NOx的生成的目的。1废气再循环系统的控制原则再循环的废气量占整个进气量的百分比，用EGR率表示 2EGR系统的控制原理EGR控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统两种。3EGR闭环控制
4、系统以本田车型为例，EGR闭环控制系统由EGR阀、EGR真空控制阀、EGR控制电磁阀、ECU以及传感器等组成，如图4-14所示 10图图4-7 真空膜片式真空膜片式EGR阀的结构阀的结构 11图图4-9 EGR开环控制系统的组成开环控制系统的组成1EGR真空调节器；2EGR阀；3E孔；4R孔；5真空控制阀；6美国加州车型12图图4-10 丰田丰田EGR控制系统的工作原理示意图控制系统的工作原理示意图 13图图4-11 节气门开度位于节气门开度位于E孔以左孔以左1EGR真空调节器；2E孔；3R孔；4EGR阀(关闭)；5真空控制阀 14图图4-12 节气门开度位于节气门开度位于E孔和孔和R孔之间孔
5、之间1EGR真空调节器；2E孔；3R孔；4EGR阀(开启)；5真空控制阀 154-13 节气门开度位于节气门开度位于R孔以右孔以右1EGR真空调节器；2E孔；3R孔；4EGR阀(开启)；5真空控制阀16图图4-14 EGR闭环控制系统的组成闭环控制系统的组成17 二次空气供给系统1二次空气供给系统的工作原理二次空气供给系统的作用是在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的一氧化碳和碳氢化合物进一步氧化，从而降低一氧化碳和碳氢化合物的排放量，同时加快三元催化转换器的升温 18图图4-15 电控二次空气供给系统电控二次空气供给系统 19 燃油蒸气排放控制系统1燃油蒸气排放控制系统的结构原理燃
6、油蒸气排放控制系统(evaporative emission control system，EVAP)的功能是收集汽油箱和浮子室(化油器式汽油器)内蒸发的燃油蒸气，并将燃油蒸气导入气缸内燃烧，防止燃油蒸气直接排入大气造成污染。20图图4-16 EVAP控制系统的组成控制系统的组成1油箱盖；2油箱；3单向阀；4排气管；5炭罐电磁阀；6节气阀；7进气阀；8真空室；9真空控制阀；10定量排放孔；11活性炭罐 21图图4-17 韩国现代轿车韩国现代轿车EVAP控制系统控制系统 22二、项目实施(一)项目实施环境(1)实训车辆或发动机实训台。(2)常用手动工具、检测仪器、检测元件、举升机。(二)项目实施
7、步骤1氧传感器的检修1)氧传感器的使用注意事项装有氧传感器和三元催化转换装置的汽车，禁止使用含铅汽油，防止催化剂“铅中毒”而失效 2)氧化锆式氧传感器的诊断氧化锆式氧传感器的信号电压范围是0.10.9V。23图图4-18 氧传感器与氧传感器与ECM之间的连线之间的连线 24图图4-19 氧传感器上的加热器接线端氧传感器上的加热器接线端 252)EGR系统元、器件的检测与维修下面以丰田车型为例，说明EGR控制系统元、器件的检测与维修过程。EGR阀的检测与维修(1)在发动机怠速运转时，将进气歧管的真空管直接加在EGR阀上，此时发动机应运转不平稳甚至熄火。(2)如果发动机运转平稳，则从发动机上拆下E
8、GR阀，检查EGR阀的电枢轴有无积炭或黏结，若有则应清洗EGR阀。(3)如图4-20所示，使用一个手持真空泵给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。(4)检查通往进气和排气歧管的EGR通道，确保通道畅通无阻。(5)使用新的垫片，将EGR阀重新安装到发动机上。26图图4-20 手持真空泵给手持真空泵给EGR阀施压阀施压 27(1)真空控制阀的通断检查佳美3VZ-FE发动机的真空控制阀低于56时断开，5S-FE的真空控制阀低于60时断开 将发动机的冷却液从散热器中排入合适的容器内。从旁通出水口上拆下真空控制阀。将真空控制阀放入冷却液中，在
9、冷却液温度低于3 5时，真空控制阀应关闭，将空气吹入管口中，空气应不能从阀门流过，如图4-21(a)所示；将冷却液加热到56时，真空控制阀应开启，如图4-21(b)所示，空气应能自由地流过阀门。如果检测结果与上述要求不符，则应更换真空控制阀。在真空控制阀的螺纹上涂敷黏结剂，重新装上真空控制阀，并以29N.m的力矩拧紧真空控制阀。重新加注发动机冷却液，并检查有无泄漏。28图图4-21 真空控制阀的通断检测真空控制阀的通断检测(a)空气不能流过阀门；(b)空气能流过阀门1低于35时；2空气滤清器；3空气；4冷水；5高于56时；6热水 29EGR真空调节器的检查(1)如图4-24所示，从EGR真空调
10、节器的P孔、Q孔和R孔上断开真空软管，用手指堵住P孔、R孔，朝Q孔内吹气，空气应能自由地通过过滤片盖。(2)起动发动机，使发动机转速保持在2500r/min，如图4-25所示，用手指堵住P孔、R孔，朝Q孔内吹气，此时，空气应受到很大的阻力。30图图4-22 真空控制阀工作性能的检测真空控制阀工作性能的检测(一一)31图图4-23 真空控制阀工作性能的检测真空控制阀工作性能的检测(二二)32图图4-24 EGR真空调节器的检测真空调节器的检测(一一)33图图4-25 EGR真空调节器的检测真空调节器的检测(二二)34废气温度传感器的检测EGR废气温度传感器用于检测进入EGR阀的废气温度，并将信号输入发动机ECU，ECU把传感器输入的信号与存储的标准温度值进行比较，以便判断EGR系统是否能正常工作。如图4-26所示为废气温度传感器与ECU之间的连接图 35图图4-26 废气温度传感器与废气温度传感器与ECU之间的连接图之间的连接图 36 拓展知识 带OBD-的发动机管理系统简介、采用三效催化装置加氧传感器的闭环控制是非常重要的排放控制环节，1976年首先在美国加州应用，20世纪80年代末在欧洲应用。这种催化装置的效果是可在一个狭小的窗口范围内使CO、H C、NO均为最低 3738
第11次汽油机排放控制系统的检修
