第五章 汽油机辅助控制系统

1、 一、一、怠速控制系统的功能与组成怠速控制系统的功能与组成 二、二、节气门直动式怠速控制器节气门直动式怠速控制器 三、三、步进电动机型怠速控制阀步进电动机型怠速控制阀 一、怠速控制系统的功能与组成 1.怠速控制系统的功能：怠速控制系统的功能： 根据发动机工作温度和负载，由根据发动机工作温度和负载，由 ECU自动控制怠速工况下的空气供给自动控制怠速工况下的空气供给 量，维持发动机以稳定怠速运转。量，维持发动机以稳定怠速运转。 2.怠速控制系统的组成：怠速控制系统的组成： 如图，主要由传感器、如图，主要由传感器、ECU、和、和 执行元件三部分组成。执行元件三部分组成。 1、冷却液温度信号、冷却液温

2、度信号 2、A/C开关信号开关信号3、空挡位、空挡位 置开关信号置开关信号 4、转速信号、转速信号5、节气门位置信号、节气门位置信号 6、车速信号、车速信号7、执行元件、执行元件 下一页 1、节气门、节气门 2、进气管、进气管 3、节气门操纵臂、节气门操纵臂 4、执行元件、执行元件5、怠速空气道、怠速空气道 A）节气门直动式）节气门直动式 b）旁通空气式）旁通空气式 3.怠速控制的方法怠速控制的方法 怠速控制也就是对怠怠速控制也就是对怠 速工况下的进气量进行控速工况下的进气量进行控 制。控制基本类型有节气制。控制基本类型有节气 门直动式和旁通空气式。门直动式和旁通空气式。 如右图如右图 结构如

3、图，主要由直流电动机、减速齿轮机构、结构如图，主要由直流电动机、减速齿轮机构、 丝杠机构和传动轴等组成。丝杠机构和传动轴等组成。 二、节气门直动式怠速控制器 ）外形图）外形图 ）结构图）结构图 1、节气门操纵臂、节气门操纵臂 2、怠速控制器、怠速控制器 3、节气门体、节气门体 4、喷油器、喷油器 5、燃油压力调节器、燃油压力调节器 6、节气门、节气门 7、防转六角孔、防转六角孔 8、弹簧、弹簧 9、直流电动机、直流电动机 10、11、13 、齿轮、齿轮 12、传动轴、传动轴 14、丝杠、丝杠 下一页 当直流电动机通电转动时，经减速当直流电动机通电转动时，经减速 齿轮机构减速增扭后，再由丝杠机构

4、将齿轮机构减速增扭后，再由丝杠机构将 其旋转运动转换为传动轴的直线运动。其旋转运动转换为传动轴的直线运动。 传动轴顶靠在节气门最小开度限制器上，传动轴顶靠在节气门最小开度限制器上， 发动机怠速运转时，发动机怠速运转时，ECU根据各传感器根据各传感器 的信号，控制直流电动机的正反转和转的信号，控制直流电动机的正反转和转 动量，以改变节气门最小开度限制器的动量，以改变节气门最小开度限制器的 位置，从而控制节气门的最小开度，实位置，从而控制节气门的最小开度，实 现对怠速进气量进行控制的目的。现对怠速进气量进行控制的目的。 原理： 1.控制阀的控制阀的结构结构与与工作原理工作原理 2.控制阀的检修控制

5、阀的检修 3.控制阀的控制内容控制阀的控制内容 三、步进电动机型怠速控制阀 旁通空气控制机构旁通空气控制机构 类型：类型：步进电机式怠速控制机构；旋转电磁阀式怠速控制机构；占空 比型电磁阀怠速控制机构；开关型怠速控制机构 1、步进电机式怠速控制机构、步进电机式怠速控制机构 （1）步进电机式怠速控制机构的结构和工作原理）步进电机式怠速控制机构的结构和工作原理 1.控制阀的结构与工作原理 结结 构：步进电动机型怠构：步进电动机型怠 速控制阀的结构结构如速控制阀的结构结构如 图所示，步进电机主图所示，步进电机主 要由转子和定子组成，要由转子和定子组成， 丝杠机构将步进电机的丝杠机构将步进电机的 旋转

6、运动转变为直线运旋转运动转变为直线运 动，使阀心作轴向移动动，使阀心作轴向移动, 改变阀心与阀座之间的改变阀心与阀座之间的 间隙。安装在节气门上。间隙。安装在节气门上。 步进电动机的结构如图步进电动机的结构如图 所示，主要由用永久所示，主要由用永久 磁铁制成有磁铁制成有16个（个（8对）对） 磁极的转子和两个定子磁极的转子和两个定子 铁心组成铁心组成 。 ） 1、控制阀、控制阀 2、前轴爪、前轴爪 3、后轴承、后轴承 4、密封圈、密封圈 5、丝杠机构、丝杠机构 7、定子、定子 6、线束连接器、线束连接器 8、转子、转子 ） 1 、 2 线 圈线 圈 3 爪 极爪 极 46定子定子5转子转子 转

7、子一周分为32个步级进行，每个步级转动一个爪的角度，即 11.25(一般步进电动机为2到125个步级)。 l步进电动机的工作原步进电动机的工作原 理工作原理如图，当理工作原理如图，当 ECU控制使步进电机控制使步进电机 的线圈按的线圈按1-2-3-4顺序顺序 依次搭铁时，定子磁依次搭铁时，定子磁 场顺时针转动，由于场顺时针转动，由于 与转子磁场间的相互与转子磁场间的相互 作用，使转子随定子作用，使转子随定子 磁场同步转动。同理，磁场同步转动。同理， 步进电动机的线圈按步进电动机的线圈按 相反的顺序通电时，相反的顺序通电时， 转子则随定子磁场同转子则随定子磁场同 步反转。定子有步反转。定子有32

8、个个 爪级，步进电动机每爪级，步进电动机每 转一步为转一步为1/32圈，工圈，工 作范围为作范围为0125个步个步 进级。进级。 a）输入脉冲）输入脉冲 b）工作过程）工作过程 步进电动机型怠速控制阀电路（日本丰田皇冠步进电动机型怠速控制阀电路（日本丰田皇冠3.0轿车）如图轿车）如图 所示。主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电器到达怠速控所示。主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电器到达怠速控 制阀的制阀的B1和和B2端子、端子、ECU的的B和和B1端子，端子，B1端子向步进电动端子向步进电动 机的机的1、3相两个线圈供电，相两个线圈供电，B2端子向端子向2、4相两个线圈供电。相两个线圈供电

9、。4个线个线 圈的分别通过端子圈的分别通过端子S1、S2、S3和和S4与与ECU端子端子ISC1、ISC2、ISC3 和和ISC4相连，相连，ECU控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的 工作。工作。 （3）步进电机式怠速控制阀的控制过程）步进电机式怠速控制阀的控制过程 初始值设定初始值设定 起动初始位置设定。由于步进电机不具有复位功能，因此当 点火开关关闭(OFF)后，ECU控制MREL端使主继电器继续供 电3s(见下图)，然后ECU控制步进电机将怠速控制阀全部打开， 以便为下次起动做好准备。 B. 起动后控制起动后控制 发动机起动时，由于怠速控制阀

10、预先在全开位置，在起动期间经过怠速 控制阀的旁通阀空气量最大，发动机容易起动。发动机起动后，若怠速控制 阀仍保持在全开状态，怠速转速会过高。为了避免出现这种情况，在起动过 程中，当发动机转速达到由冷却液温度确定的对应转速时，ECU控制步进电 机转动，使怠速控制阀逐渐关小到与冷却液温度对应的开度。 C. 暖机控制暖机控制 暖机过程中，ECU控制步进电机转动，使怠速控制阀从起动后的开度逐 渐关小，当冷却液温度达到70时，暖机控制结束，怠速控制阀达到正常怠 速开度。 D. 反馈控制反馈控制 发动机起动后，当满足反馈控制条件(怠速触点闭合，车速低于2kmh、 空调开关断开)时，ECU将根据发动机实际转

11、速与存储器中预先设定的目标 转速进行比较。如果发动机的实际转速低于目标转速且超过一定值(如200r min)时，ECU控制怠速控制阀将阀门开大；反之，如果发动机的实际转速 高于目标转速时，将阀门关小。 E. 预测转速控制预测转速控制 发动机在怠速运转时，如空挡起动开关、空调开关接通或断开，都将使 发动机的负荷立刻发生变化。为了避免发动机怠速时转速波动或熄火，在发 动机转速出现变化前，ECU控制怠速控制阀开大或关小一个固定位置。 F. 电器负荷增大控制电器负荷增大控制 在怠速运转时，如使用的电器负荷增大到一定程度时，蓄电池电压就 会降低。为了保证ECU的+B端和点火开关IG端具有正常的供电电压，

12、需要 控制步进电机相应地增加旁通道空气量，提高发动机怠速转速，提高发动机 的输出功率。 G. 学习控制学习控制 ECU通过步进电机的正、反转步数，确定怠速控制阀的位置，达到调 整发动机怠速转速的目的。由于发动机在整个使用期间，其性能会发生变 化，虽然这时怠速控制阀的位置未变，但实际的怠速转速也会偏离初始数值 。 此时ECU利用反馈控制的方法，使发动机转速达到目标值。与此同时， ECU将步进电机转过的步数存储在存储器中，在以后的怠速控制中使用。 （1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别，不起动发动机，分别 检测检测B1和和B2与搭铁间的

13、电压，为蓄电池电压；与搭铁间的电压，为蓄电池电压； （2）发动发动机后再熄火，）发动发动机后再熄火，23s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出内在怠速控制阀附近应能听到内部发出 的的“嗡嗡嗡嗡”响声；响声； （3）拆下控制阀线束连接器，测量）拆下控制阀线束连接器，测量B1与与S1和和S3、B2与与S2和和S4之间的电之间的电 阻，应为阻，应为1030。 （4）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1和和B2端子，负极按顺序依次端子，负极按顺序依次 接通接通S1S2S3S4端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出；若端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出；若

14、 负极按反方向接通负极按反方向接通S4S3S2S1端子，则控制阀应向内缩回。端子，则控制阀应向内缩回。 1.控制阀的控制阀的结构结构与与工作原理工作原理 2.控制阀的控制内容控制阀的控制内容 3.控制阀的检修控制阀的检修 结构如左结构如左 图，图，ECU控制两控制两 个线圈的通电或个线圈的通电或 断开，改变两个断开，改变两个 线圈产生的磁线圈产生的磁 场，两线圈产生场，两线圈产生 的磁场与永久磁的磁场与永久磁 铁形成的磁场相铁形成的磁场相 互作用，可改变互作用，可改变 控制阀的位置，控制阀的位置， 从而调节怠速空从而调节怠速空 气口的开度，以气口的开度，以 实现怠速控制。实现怠速控制。 结构图

15、位置图原理图结构图位置图原理图 1、控制阀、控制阀 2、双金属片、双金属片 3、冷却液腔、冷却液腔 4、阀体、阀体 5、7、线圈、线圈 6、永久磁铁、永久磁铁 8、阀轴、阀轴 9、怠速空气口、怠速空气口 10、固定销、固定销 11、挡块、挡块 12、阀轴限位杆、阀轴限位杆 ECU的控制脉冲信号的占空比大小，即控制线圈L1 1、L2 2中平均电流的大 小，使电磁阀旋转一定的角度。 占空比指占空比指ECUECU控制信号在一个周期内通电时间与通电周期之比。控制信号在一个周期内通电时间与通电周期之比。 当占空比为50%时，线圈L1、L2的平均通电时间相等，产生的磁场作用 力相互抵消，阀轴停止转动。 占

16、空比超过50%时，线圈L2磁场强度大于线圈L1的磁场强度，阀门转过 一定角度，打开旁通口。 包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习 控制。控制。 （1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发，不起动发 动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压；动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压； （2）发动机达到正常工作温度、变速器处于空挡位置时，使发动机）发动机达到正常工作温度、变速器处于空挡位置时，使发动机 维持怠速运转，用专用短接线接故障诊断座上的维持怠速运转

17、，用专用短接线接故障诊断座上的TE1与与E1端子，发动机端子，发动机 转速应保持在转速应保持在10001200r/min，5s后转速下降约为后转速下降约为200 r/min。 （3）拆下怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制阀侧分别测量）拆下怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制阀侧分别测量 中间端子（中间端子（B）与两侧端子（）与两侧端子（ISC1和和ISC2）的电阻应为）的电阻应为18.8 22.8。 1.控制阀的结构与工作原理控制阀的结构与工作原理 2.控制阀的控制内容控制阀的控制内容 3.控制阀的检修控制阀的检修 结构如图，主要由控制阀、结构如图，主要由控制阀、 阀杆、线圈和弹簧等组成

18、。阀杆、线圈和弹簧等组成。 工作原理：控制阀的开工作原理：控制阀的开 度取决于线圈产生的电磁度取决于线圈产生的电磁 力大小，与旋转阀型怠速力大小，与旋转阀型怠速 控制阀相同，控制阀相同，ECU是通是通 过控制输入线圈脉冲信号过控制输入线圈脉冲信号 的占空比来控制电场强度，的占空比来控制电场强度， 以调节控制阀的开度，从以调节控制阀的开度，从 而实现怠速空气量的控制。而实现怠速空气量的控制。 1、5 弹簧弹簧 2、线圈、线圈 3、阀杆、阀杆 4、控制阀、控制阀 占空比型电磁阀怠速控制机构占空比型电磁阀怠速控制机构 占空比控制型电磁 阀工作时，由ECU确定 控制脉冲信号的占空比 ，磁化线圈中平均电

19、流 的大小取决于占空比。 占空比越大，磁化 线圈中平均电流越大，磁 场强度越大，阀门升程越 大，旁通道开度越大。 包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控 制。由于旁通气量少，为此需要快怠速控制辅助控制发动机暖机过程的制。由于旁通气量少，为此需要快怠速控制辅助控制发动机暖机过程的 空气量。空气量。 拆下控制阀线束连接器，点火开关置拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分，不起动发动机，分 别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压；别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压； 拆下怠速控制饭上的两端子

20、线束连接器，在控制阀侧分别测量两拆下怠速控制饭上的两端子线束连接器，在控制阀侧分别测量两 端子之间电阻应为端子之间电阻应为1015。 1.控制阀的结构与工作原理控制阀的结构与工作原理 2.控制阀的控制内容控制阀的控制内容 3.控制阀的检测控制阀的检测 结构主要由线圈结构主要由线圈 和控制阀组成。和控制阀组成。 如左图所示。如左图所示。 工作原理与占空工作原理与占空 比电磁阀相同，比电磁阀相同， 不同的是开关型不同的是开关型 怠速控制阀工作怠速控制阀工作 时，时，ECU只对阀只对阀 内线圈通电和断内线圈通电和断 电两种状态控制。电两种状态控制。 开关型怠速控制阀开关型怠速控制阀 1一线圈一线圈2

21、一控制阀一控制阀 只进行通、断电的控制。由于旁通气量少，为此需要快怠速控制辅助只进行通、断电的控制。由于旁通气量少，为此需要快怠速控制辅助 控制发动机暖机过程的空气量。控制发动机暖机过程的空气量。 开关型怠速控制阀的检修与占空比控制电磁阀型怠速控制阀基本开关型怠速控制阀的检修与占空比控制电磁阀型怠速控制阀基本 相同。相同。 一、一、动力阀控制系统动力阀控制系统 二、二、谐波增压控制系统谐波增压控制系统（ACIS） 功用：根据发动机功用：根据发动机 不同的负荷，改变进不同的负荷，改变进 气流量去改善发动机气流量去改善发动机 的动力性能。的动力性能。 工作原理如图，受工作原理如图，受 真空控制的动

22、力阀在真空控制的动力阀在 进气管上，控制进气进气管上，控制进气 管空气通道的大小。管空气通道的大小。 维修时主要检查真空维修时主要检查真空 罐、真空气室、和真罐、真空气室、和真 空管路有无漏气，真空管路有无漏气，真 空电磁阀电路有无短空电磁阀电路有无短 路或断路。路或断路。 一、动力阀控制系统 1、真空罐、真空罐 2、真空电磁阀、真空电磁阀 3、ECU 4、 膜片真空气室膜片真空气室 5、动力阀、动力阀 1.压力波的产生及利用压力波的产生及利用 2.谐波进气增压系统工作原理谐波进气增压系统工作原理 3.谐波进气增压系统控制原理谐波进气增压系统控制原理 二、谐波增压控制系统（ACIS） 1.压力

23、波的产生及利用 当气体高速流向进气门时，如进气门突然关闭，进气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，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压缩，压力上升。当气体的惯性过于是将进气门附近气体压缩，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，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，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。形成压力波。 一般而言，进气管长度长时，压力波长大，可使发动一般而

24、言，进气管长度长时，压力波长大，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，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。可使发动机高速区功率增大。 ACIS系统工作原理系统工作原理 1、喷油器、喷油器 2、进气道、进气道 3、空气滤清器、空气滤清器 4、进气室、进气室 5、涡流控制气门、涡流控制气门 6、进气控制阀、进气控制阀 7、节气门、节气门 8、真空驱动器、真空驱动器 2.谐波进气增压系统工作原理 3.谐波进气增压系统控制原理 谐波进气增压系统控制原理谐波进气增压系统控制原理 一、一、增压控制系统功能及类型增压控制系统功能及类型 二、

25、二、废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统 三、三、废气涡轮增压器转速控制系统废气涡轮增压器转速控制系统 根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的 工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和 经济性的目的。经济性的目的。 根据增压装置使用的动力源不同，增压装置可根据增压装置使用的动力源不同，增压装置可 分为废气涡轮增压和动力增压两种类型。分为废气涡轮增压和动力增压两种类型。 一、增压控制系统功能及类型 工作原理：工作原理： 当当ECU检测到进气压力在检测到进气压力在0.098MPa以下时，释压电磁阀关闭。以下时，释

26、压电磁阀关闭。 涡轮增压器出口引入的压力空气，废气进入涡轮室的通道打开，排气涡轮增压器出口引入的压力空气，废气进入涡轮室的通道打开，排气 旁通道口关闭，此时废气流经涡轮室使增压器工作。旁通道口关闭，此时废气流经涡轮室使增压器工作。 当当ECU检测到的进气压力高于检测到的进气压力高于0.098MPa时，释压电磁阀打开，时，释压电磁阀打开， 关闭进入涡轮室的通道，同时排气旁通道口打开，废气不经涡轮室直关闭进入涡轮室的通道，同时排气旁通道口打开，废气不经涡轮室直 接排出，增压器停止工作。直到进气压力降至规定的压力时，接排出，增压器停止工作。直到进气压力降至规定的压力时，ECU 又将释压阀关闭，切换阀

27、又将进入涡轮室的通道口打开，废气涡轮增又将释压阀关闭，切换阀又将进入涡轮室的通道口打开，废气涡轮增 压器又开始工作。压器又开始工作。 二、废气涡轮增压系统 下一页 1、切换阀、切换阀 2、驱动气室、驱动气室 3、空气冷却器、空气冷却器 4、空气滤清器、空气滤清器 5、ECU 6、释压电磁阀、释压电磁阀 三、废气涡轮增压器转速控制系统 有些增压控制系有些增压控制系 统中，通过控制增压统中，通过控制增压 器的转速来控制增压器的转速来控制增压 压力压力 。ECU根据发动根据发动 机的运行工况（加速、机的运行工况（加速、 爆燃、冷却液温度、爆燃、冷却液温度、 进气量等信号），确进气量等信号），确 定增

28、压压力的目标值，定增压压力的目标值， 并通过进气管压力传并通过进气管压力传 感器来检测发动机的感器来检测发动机的 实际增压压力值。实际增压压力值。 1爆燃传感器爆燃传感器2切换阀控制电磁阀切换阀控制电磁阀3ECU 4进进 气管绝对压力传感器气管绝对压力传感器5空气流量计空气流量计 6喷嘴环控制喷嘴环控制 电磁阀电磁阀7喷嘴环驱动气室喷嘴环驱动气室 8切换阀驱动气室切换阀驱动气室 一、一、汽油蒸气排放（汽油蒸气排放（EVAP）控制系统）控制系统 二、二、废气在循环控制系统（废气在循环控制系统（EGR） 三、三、三元催化转换器（三元催化转换器（TWC）与空燃比反馈控制系统）与空燃比反馈控制系统 四

29、、四、二次空气供给系统二次空气供给系统 1.EVAP控制系统功能控制系统功能 2.EVAP控制系统的组成与工作原理控制系统的组成与工作原理 3. EVAP控制系统的检修控制系统的检修 一、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统 收集汽油箱和浮子室内蒸气的汽油蒸气，并将汽油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，从而防止气油蒸气直接排出大蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止气油蒸气直接排出大 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。气缸参加燃烧的汽油蒸气量。 1.EVAP控制系统功能 2.EVAP

30、控制系统的组成与工作原理 如图，油箱的燃油蒸如图，油箱的燃油蒸 气通过单向阀进入活性碳气通过单向阀进入活性碳 罐上部，空气从碳罐下部罐上部，空气从碳罐下部 进入清洗活性碳，在碳罐进入清洗活性碳，在碳罐 右上方有一定量排放小孔右上方有一定量排放小孔 及受真空控制的排放控制及受真空控制的排放控制 阀，排放控制阀沙锅内部阀，排放控制阀沙锅内部 的真空度由碳罐控制电磁的真空度由碳罐控制电磁 阀控制，电磁阀受阀控制，电磁阀受ECU控控 制。制。 1、油箱盖、油箱盖 2、油箱、油箱 3、单向阀、单向阀 4、排气管、排气管 5、电磁阀、电磁阀 6、节气门、节气门 7、进气门、进气门 8、真空阀、真空阀 9、

31、真空控制阀、真空控制阀10、 定量排放孔定量排放孔 11、活性碳罐、活性碳罐 下一页 工作原理：发动机工作时，工作原理：发动机工作时，ECU根据发动机转速、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。阀被吸入进气歧管。 在部分电控在部分电控 EVAP控制系统中，控制系统中， 活性碳罐上不设真活性碳罐上不设真 空控制阀，而将受

32、空控制阀，而将受 ECU控制的电磁阀控制的电磁阀 直接装在活性碳罐直接装在活性碳罐 与进气管之间的吸与进气管之间的吸 气管中。气管中。 1.EGR控制系统功能控制系统功能 2.开环控制开环控制EGR系统系统 3.闭环控制闭环控制EGR系统系统 4.EGR控制系统的检修控制系统的检修 二、废气再循环控制系统（EGR） 将适当的废气重新引入气缸参加燃烧，从而降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，以减少低气缸的最高温度，以减少NOx的排放量。的排放量。 种类：开环控制种类：开环控制EGR系统和闭环控制系统和闭环控制EGR系系 统。统。 1.EGR控制系统功能 2.开环控制EG

33、R系统 如右图，主要由如右图，主要由EGR阀和阀和EGR电磁电磁 阀等组成阀等组成 原理：原理：EGR阀安装在废气再循环通阀安装在废气再循环通 道中，用以控制废气再循环量。道中，用以控制废气再循环量。EGR 电磁阀按装在通向电磁阀按装在通向EGR真空通道中，真空通道中， ECU根据发动机冷却液温度、节气门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开度、转速和起动等信号来控制电磁 阀的通电或断电。阀的通电或断电。ECU不给不给EGR电磁电磁 阀通电时，控制阀通电时，控制EGR阀的真空通道接阀的真空通道接 通，通，EGR阀开启，进行废气再循环；阀开启，进行废气再循环； ECU给

34、给EGR电磁阀通电时，控制电磁阀通电时，控制 EGR阀的真空度通道被切断，阀的真空度通道被切断，EGR阀阀 关闭，停止废气在循环。关闭，停止废气在循环。 1、EGR电磁阀电磁阀 2、节气门、节气门 3、EGR阀阀 4、水温传感器、水温传感器5、曲轴位置传感器、曲轴位置传感器 6、ECU 7、起动信号、起动信号 3.闭环控制EGR系统 闭环控制闭环控制EGR系统，检测实际的系统，检测实际的EGR率或率或EGR阀开度阀开度 作为反馈控制信号，其控制精度更高。作为反馈控制信号，其控制精度更高。 与开环相比只是在与开环相比只是在EGR阀上增设一个阀上增设一个EGR阀开度传感阀开度传感 器，控制原理如图

35、，器，控制原理如图，EGR率传感器安装在进气总管中的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 的废气经的废气经EGR电磁阀进入稳压箱，传感器检测稳压箱内电磁阀进入稳压箱，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气体中的氧浓度，并转换成电信号送给ECU，ECU根据根据 此反馈信号修正此反馈信号修正EGR电磁阀的开度，使电磁阀的开度，使EGR率保持在最率保持在最 佳值。佳值。 下一页 用用EGR阀开度反馈控制的阀开度反馈控制的EGR系统系统 用用EGR率反馈控制的率反馈控制的EGR系系 统统 利用转换

36、器中的三元催化剂，将发动机排出废气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。中的有害气体转变为无害气体。 1.TWC功能功能 三、三元催化转换器（TWC）与空燃比反馈控制系统 2.TWC的构造的构造 如上图，三元催化剂一般为铂如上图，三元催化剂一般为铂 （或钯）与铑的混物。（或钯）与铑的混物。 影响因素影响因素 影响最大的是混合气的浓度和排气温度。影响最大的是混合气的浓度和排气温度。 如上图只有在理论空燃比如上图只有在理论空燃比14.7附近，三元催附近，三元催 化转化器的转化效率最佳，一般都装有氧传感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

37、，氧传感器信号输送器检测废气中的氧的浓度，氧传感器信号输送 给给ECU，用来对空燃比进行反馈控制。，用来对空燃比进行反馈控制。 此外，发动机的排气温度过高（此外，发动机的排气温度过高（815以以 上），上），TWC转换效率将明显下降。转换效率将明显下降。 工作过程：工作过程： 当含有当含有HC和和CO的废气在有氧的废气在有氧 的情况下通过转换器时的情况下通过转换器时,铂催化剂铂催化剂 开始氧化，开始氧化，HC和和CO与氧化生成水与氧化生成水 蒸气和蒸气和CO2。此次氧化反应对。此次氧化反应对 NOx的减少无影响，要减少氮氧化的减少无影响，要减少氮氧化 合物合物(N0 x)，需进行一次还原反应。

38、，需进行一次还原反应。 在三元催化反应器中，用铑作在三元催化反应器中，用铑作 催化剂催化剂,将将N0 x分解成氮、氧元素。分解成氮、氧元素。 污染物的高效转换是在大约污染物的高效转换是在大约250 的工作温度下开始的的工作温度下开始的 3.工作过程及影响因素工作过程及影响因素 1）.氧传感器功用氧传感器功用 来检测废气中的氧的浓度，以确定来检测废气中的氧的浓度，以确定 实际的空燃比比理论值大还是小，实际的空燃比比理论值大还是小， 并把信号输送给并把信号输送给ECU，ECU根据根据 氧传感器反馈的此信号，对喷油氧传感器反馈的此信号，对喷油 量进行修正，使实际的空燃比量进行修正，使实际的空燃比 A

39、/F约为约为14.7，过量空气系数，过量空气系数控控 制在制在0.981.02之间，故氧传感之间，故氧传感 器也称为器也称为传感器。传感器。 图图4-11 氧传感器的安装位置氧传感器的安装位置 （1）氧化锆氧传感器）氧化锆氧传感器 扫扫4-10和和4-11 氧化锆氧传感器及其输出特性氧化锆氧传感器及其输出特性 a）结构）结构b）输出特性）输出特性 1 法兰法兰2铂电极铂电极3氧化锆管氧化锆管4铂电极铂电极5加热加热 器器 6涂层涂层7废气废气8套管套管9大气大气 下一页下一页 （1）氧化锆氧传感器）氧化锆氧传感器 结构如右图，在结构如右图，在400以上以上 的高温时，若氧化锆内外表面处的高温时

40、，若氧化锆内外表面处 的气体中的氧的浓度有很大差别，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，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，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氧化锆元件内外侧两极之间产生 的电压很低（接近的电压很低（接近0V），反之，），反之， 如排气中几乎没有氧，内外侧的如排气中几乎没有氧，内外侧的 之间电压高（约为之间电压高（约为1V）。在理论）。在理论 空燃比附近，氧传感器输出电压空燃比附近，氧传感器输出电压 信号值有一个突变。如右图信号值有一个突变。如

41、右图 氧化锆氧传感器及其输出特性氧化锆氧传感器及其输出特性 a）结构）结构b）输出特性）输出特性 1 法兰法兰2铂电极铂电极3氧化锆管氧化锆管4铂电极铂电极5加热加热 器器 6涂层涂层7废气废气8套管套管9大气大气 （2）氧化钛氧传感器）氧化钛氧传感器 结构如右图，主要由二氧化钛元件、结构如右图，主要由二氧化钛元件、 导线、金属外壳和接线端子等组成。导线、金属外壳和接线端子等组成。 当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的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，利用适当的电路二氧化钛的电阻值减小，利用适当的电路

42、对电阻变量进行处理，即转换成电压信号对电阻变量进行处理，即转换成电压信号 输送给输送给ECU，用来确定实际的空燃比。，用来确定实际的空燃比。 1二氧化钛元件二氧化钛元件2金属外壳金属外壳3陶陶 瓷绝缘体瓷绝缘体 4接线端子接线端子5陶瓷元件陶瓷元件 6导线导线7金属保护套金属保护套 下一页下一页 （3）氧化钛传感器控制电路）氧化钛传感器控制电路 氧化钛氧传感器的工作电路，如图所示。氧化钛氧传感器的工作电路，如图所示。 ECU2#端子将一个恒定的端子将一个恒定的1V工作电压加在工作电压加在 氧化钛式氧传感器的一端上，传感器的另一氧化钛式氧传感器的一端上，传感器的另一 端与端与ECU4#端子相接。

43、当排出的废气中氧端子相接。当排出的废气中氧 浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧 传感器的电阻随之改变，传感器的电阻随之改变，ECU4#端子上的端子上的 电压降也随着变化。当电压降也随着变化。当4#端子上的电压高端子上的电压高 于参考电压时，于参考电压时，ECU判定混合气过浓；当判定混合气过浓；当 4#端子上的电压低于参考电压时，端子上的电压低于参考电压时，ECU判判 定混合气过稀。通过定混合气过稀。通过ECU的反馈控制，可的反馈控制，可 保持混合气的浓度在理论空燃比附近。在实保持混合气的浓度在理论空燃比附近。在实 际的反馈控制过程中，二氧化钛式氧传感器

44、际的反馈控制过程中，二氧化钛式氧传感器 与与ECU连接的连接的4#端子上的电压也是在端子上的电压也是在0.1 0.9V之间不断变化之间不断变化 3）、空燃比反馈控制、空燃比反馈控制 假定开始时混合气的实际空燃比偏浓，此时氧传感器输出假定开始时混合气的实际空燃比偏浓，此时氧传感器输出 高电平信号高电平信号（0.75-0.9V）。ECU收到这一信号后，通过减小收到这一信号后，通过减小 (开始骤降，然后缓降开始骤降，然后缓降)反馈修正系数，使喷油持续时间缩短，反馈修正系数，使喷油持续时间缩短， 喷油器的喷油量减少。由于喷油量减少，混合气很快变稀。喷油器的喷油量减少。由于喷油量减少，混合气很快变稀。

45、当混合气浓度低于理论空燃比时，氧传感器输出低电位信当混合气浓度低于理论空燃比时，氧传感器输出低电位信 号号（氧传感器信号下降到0.1V左右）。ECU接收到这一信号后，接收到这一信号后， 又使反馈修正系数增大（开始快升，然后缓升又使反馈修正系数增大（开始快升，然后缓升)，结果使喷油持，结果使喷油持 续时间延长，喷油器的喷油增加，致使混合气又很快变浓。如续时间延长，喷油器的喷油增加，致使混合气又很快变浓。如 此反复循环，不断地对空燃比进行反馈控制，最终使混合气的此反复循环，不断地对空燃比进行反馈控制，最终使混合气的 实际空燃比在稳定在理论值附近。实际空燃比在稳定在理论值附近。 3）、空燃比反馈控制

46、、空燃比反馈控制 下列工况不使用闭环控制：下列工况不使用闭环控制： 怠速运转时 节气门全开大负荷时 减速断油时 起动时 发动机冷却液温度低时或氧传感器温度 未达到工作温度400时 氧传感器失效时 4）.氧传感器的使用与检修注意事项氧传感器的使用与检修注意事项 v氧传感器使用时需要按照规定里程或时间间隔定期检测或更换，新型氧传感器使用时需要按照规定里程或时间间隔定期检测或更换，新型 的能保证行驶的能保证行驶811万万km。 v更换时应清除排气管上安装螺纹孔内的沉积物，在安装时还需用专用更换时应清除排气管上安装螺纹孔内的沉积物，在安装时还需用专用 的防粘剂，该防粘剂含有石墨和玻璃粉，石墨烧掉后留下

47、玻璃粉在螺的防粘剂，该防粘剂含有石墨和玻璃粉，石墨烧掉后留下玻璃粉在螺 纹上易于拆卸。纹上易于拆卸。 v在维修保养的过程中，应避免在氧传感器附近使用橡胶润滑剂、皮带在维修保养的过程中，应避免在氧传感器附近使用橡胶润滑剂、皮带 油或者含硅的喷剂。硅化合物会堆集在传感器通大气一侧，造成不正油或者含硅的喷剂。硅化合物会堆集在传感器通大气一侧，造成不正 确电压信号，使电脑误以为是稀混合气信号，而将混合气调整过淡。确电压信号，使电脑误以为是稀混合气信号，而将混合气调整过淡。 使用含铅汽油则效果正相反，铅化合物堆集在传感器通废气一侧，使使用含铅汽油则效果正相反，铅化合物堆集在传感器通废气一侧，使 电脑误以

48、为是浓混合气信号，而将混合气调整过稀。电脑误以为是浓混合气信号，而将混合气调整过稀。 v检测可用各类扫描仪器、数字电压表来测量氧传感器的信号电压信号检测可用各类扫描仪器、数字电压表来测量氧传感器的信号电压信号 随混合气浓度变化的情况，以及随混合气浓度变化的情况，以及ECU对电压信号的反应。在检测时对电压信号的反应。在检测时 不要用模拟不要用模拟(指针指针)式电压表，因其内阻小，通过的检测电流足以烧坏式电压表，因其内阻小，通过的检测电流足以烧坏 传感器。不要使用电阻表，以防输入检测电流烧坏。不要短接二线式传感器。不要使用电阻表，以防输入检测电流烧坏。不要短接二线式 氧传感器两接柱，或将单线式的输

49、出导线接地，以免造成损坏。氧传感器两接柱，或将单线式的输出导线接地，以免造成损坏。 使用注意事项使用注意事项 v保持发动机良好的工作状态，即理想的空燃比和安全燃烧，避免安装前排气污染物保持发动机良好的工作状态，即理想的空燃比和安全燃烧，避免安装前排气污染物 浓度过大浓度过大(CO8%、CH0.5%)。 v禁止使用含铅汽油，会降低催化剂活性。禁止使用含铅汽油，会降低催化剂活性。 v催化剂最适合的工作温度是催化剂最适合的工作温度是400800，不能超过，不能超过1000，否则会促进催化剂过早，否则会促进催化剂过早 老化，缩短使用寿命；老化，缩短使用寿命； v装用蜂巢型转换器的汽车，一般汽车每行驶装

50、用蜂巢型转换器的汽车，一般汽车每行驶80000应更换转换器芯体；装用颗粒应更换转换器芯体；装用颗粒 型转换器的汽车，其颗粒形催化剂的重量低于规定值时，应更换。型转换器的汽车，其颗粒形催化剂的重量低于规定值时，应更换。 v行驶应注意避免撞击，因为三元催化器大多数内部都是蜂窝陶器形成的催化剂承载行驶应注意避免撞击，因为三元催化器大多数内部都是蜂窝陶器形成的催化剂承载 体，碰撞后容易破碎，使催化器和排气系统堵塞；避免灌水、浸水体，碰撞后容易破碎，使催化器和排气系统堵塞；避免灌水、浸水,否则将会大幅度降否则将会大幅度降 低催化器的净化效果。低催化器的净化效果。 v尽量将热车状态的三元催化转换器远离易燃

51、物，以免引起火灾。尽量将热车状态的三元催化转换器远离易燃物，以免引起火灾。 三元催化转化器的检修三元催化转化器的检修 技术状况检查技术状况检查 功能检查功能检查 典型的颗粒式催化转化器的维修方法典型的颗粒式催化转化器的维修方法 1.二次空气供给系功能二次空气供给系功能 2.组成与工作原理组成与工作原理 3.二次空气供给系统的检修二次空气供给系统的检修 四、二次空气供给系统 在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的一在一定工况下，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氧化碳和碳氢化合物进一步氧化，从而降低一氧化碳和HC的的 排放量，同时加快

52、三元催化转换器的升温。排放量，同时加快三元催化转换器的升温。 1.二次空气供给系功能二次空气供给系功能 2.组成与工作原理 如图控制阀主要由舌簧阀如图控制阀主要由舌簧阀 和膜片阀组成。和膜片阀组成。 工作原理：点火开关接通工作原理：点火开关接通 后，蓄电池向二次空气电磁后，蓄电池向二次空气电磁 阀供电，阀供电，ECU控制电磁阀搭控制电磁阀搭 铁回路。电磁阀不通电时，铁回路。电磁阀不通电时， 关闭通向膜片阀真空室的真关闭通向膜片阀真空室的真 空通道，膜片阀弹簧推动膜空通道，膜片阀弹簧推动膜 片下移，关闭二次空气供给片下移，关闭二次空气供给 通道；通道；ECU给电磁阀通电，给电磁阀通电， 进气管真

53、空度将膜片阀吸起，进气管真空度将膜片阀吸起， 使二次空气进入排气管。使二次空气进入排气管。 下列情况下列情况ECUECU不给二次空气电磁阀通电：不给二次空气电磁阀通电： 电控燃油喷射系统进入闭环控制 冷却液温度超过规定范围 发动机转速和负荷超过规定值 ECU发现有故障 一、一、故障自诊断系统的功能故障自诊断系统的功能 二、二、自诊断系统工作原理自诊断系统工作原理 三、三、自诊断系统的使用自诊断系统的使用 四、四、OBD简介简介 一、故障自诊断系统的功能 1.通过自诊断测试判断电控系有无故障，有故通过自诊断测试判断电控系有无故障，有故 障时，指示灯发出警报，并将故障码存储。障时，指示灯发出警报，

54、并将故障码存储。 2.在维修时，通过一定操作程序可将故障码调在维修时，通过一定操作程序可将故障码调 出，进行有针对性的检查；出，进行有针对性的检查； 3.当传感器或其电路发生故障时，自动启动失当传感器或其电路发生故障时，自动启动失 效保护功能；效保护功能； 4.当发生故障导致车辆无法行驶时，自动启动当发生故障导致车辆无法行驶时，自动启动 应急备用系统，以保证汽车可以继续行驶。应急备用系统，以保证汽车可以继续行驶。 二、自诊断系统工作原理 1. 传感器故障自诊断原理 2.执行元件故障自诊断原理 1. 传感器故障自诊断原理 若传感器输入若传感器输入ECU的信号超出正常范围，或在一定时间的信号超出正

55、常范围，或在一定时间 内内ECU收不到该传感器信号，或该传感器输入收不到该传感器信号，或该传感器输入ECU的信号在的信号在 一定时间内不发生变化，自诊断系统均判断定为一定时间内不发生变化，自诊断系统均判断定为“故障信号故障信号”。 例如水温传感器，当传感器向例如水温传感器，当传感器向ECU输送的信号电压低于输送的信号电压低于 0.3V或高于或高于4.7V，自诊断系统会判断为故障信号。，自诊断系统会判断为故障信号。 2.执行元件故障自诊断原理 在没有反馈信号的开环控制中，执行元件如有故在没有反馈信号的开环控制中，执行元件如有故 障，自诊断系统只能根据障，自诊断系统只能根据ECU输出的执行信号来判

56、断。输出的执行信号来判断。 原理与传感器类似。原理与传感器类似。 带有反馈信号的闭环控制工作时，自诊断系统还带有反馈信号的闭环控制工作时，自诊断系统还 可根据反馈信号判别故障。可根据反馈信号判别故障。 三、自诊断系统的使用 故障指示灯故障指示灯 当检测到有故障时，仪表盘上的故障指示灯当检测到有故障时，仪表盘上的故障指示灯 “CHECK ENGINE”点点亮，以警告驾驶员或维修人亮，以警告驾驶员或维修人 员。员。 在使用中，点火开关接通，发动机没有起动或在使用中，点火开关接通，发动机没有起动或 起动后的短时间内，起动后的短时间内，“故障指示灯故障指示灯”点亮是正常现象，点亮是正常现象， 当起动后

57、几秒钟内或发动机达到一定转速（一般为当起动后几秒钟内或发动机达到一定转速（一般为 500r/min）后，）后，“故障指示灯故障指示灯”应熄灭。应熄灭。 四、OBD简介 OBD是是“ONBOARD DINGOSITICS”的缩写，是由美国的缩写，是由美国 汽车工程学会（汽车工程学会（SEA）提出的，经环保机构（）提出的，经环保机构（EPA）和加州资）和加州资 源协会（源协会（CARB）认证通过的。）认证通过的。20世纪世纪70年代，汽车电控系统年代，汽车电控系统 中开始采用了第一代随车诊断系统（中开始采用了第一代随车诊断系统（OBDI）；）；1994年以后，年以后， 美国、日本和欧洲的主要汽车制

58、造厂家生产的电控汽车逐步开美国、日本和欧洲的主要汽车制造厂家生产的电控汽车逐步开 始采用第二代随车诊断系统（始采用第二代随车诊断系统（OBD）。）。 下一页 OBD一的主要特点： l）汽车按标准装用统一的）汽车按标准装用统一的16端子诊断座，并将诊断座统一安装在驾驶端子诊断座，并将诊断座统一安装在驾驶 室仪表盘下方。室仪表盘下方。 2）OBD一一具有数据传输功能，具有数据传输功能， 3）OBD一一具有行车记录功能具有行车记录功能 4）装用）装用OBD一一的汽车，采用相同的故障码代号及故障码意义统一。的汽车，采用相同的故障码代号及故障码意义统一。 一、一、失效保护系统的功能失效保护系统的功能 二

59、、二、失效保护系统设定的标准信号失效保护系统设定的标准信号 1冷却水温度信号冷却水温度信号 2进气温度传感器进气温度传感器 3点火确认信号点火确认信号 4节气门位置传感器信号节气门位置传感器信号 5点火提前角点火提前角 6凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器 7空气流量计信号空气流量计信号 8进气管绝对压力传感器信号进气管绝对压力传感器信号 一、失效保护系统的功能 在电控系统中，当自诊断系统判定某传感器或其电路出现在电控系统中，当自诊断系统判定某传感器或其电路出现 故障（即失效）时，由自诊断系统启动而进入工作状态，给故障（即失效）时，由自诊断系统启动而进入工作状态，给 ECU提供设定的目标信号来代替故障信号，以保持控制系统提供设定