第8章进排气控制系统的构造与维修

1、汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 电子教案电子教案 主 编 丁鸣朝 幻灯制作 冯玉芹 李 刚 中等职业学校教学用书（汽车运用与维修专业） 第八章 第8章 进排气控制系统的 构造与维修 冯玉芹 8.1发动机进排气系统的构造与检修 进气系统的作用及组成 进气系统的作用是为发动机不同的工况要 求提供必需的空气量。进气系统由空气滤 清器、空气流量计、节气门控制组件、进 气总管和进气歧管等组成。发动机工作时， 驾驶员通过操纵加速踏板，控制节气门开 度，以此改变进气量，控制发动机转速。 空气滤清器的结构与检修 1空气滤清器的结构 空气滤清器的作用是清除流向汽缸的空气中所含的 尘土和砂粒,以减少气缸

2、、活塞和活塞环的磨损。 根据滤清方式不同，空气滤清器有：惯性式、过滤 式、综合式等类型。当代汽车多采用综合式空气滤 清器。它主要由滤清器壳、滤清器盖和滤芯等组成。 滤芯又有纸质和金属网状结构两种。有些轿车采用 恒温空气滤清器，恒温进气空气滤清器，是在普通 空气滤清器上增设空气加热与控制系统，它通过真 空控制阀开启的大小，来控制进入空气滤清器热空 气的数量，从而保持进气温度为某一恒定值。 空气滤清器的结构与检修 （2）空气滤清器的拆卸 拆下与空气滤清器相接的进气软管、空 气导管。 拆下空气滤清器支架上的螺栓。 取出空气滤清器。 拆下空气滤清器上的传感器。 空气滤清器的结构与检修 （3）空气滤清器

3、的检查 检查空气滤清器的壳体、盖、 密封圈有无扭曲、锈蚀或损伤。 检查空气导管有无损伤。 检查滤芯有无阻塞、沾污或损 伤，如有轻微阻塞，可用高压气 体由里向外吹去污物，如右图所 示。必要时更换滤芯。 检查滤清器外壳有无阻塞、沾 污或损伤。 检查谐振器是否损伤。 空气滤清器的结构与检修 （4）空气滤清器的清洁与更换 五十铃6BB1型发动机的空气滤清器装有指示器， 在滤清器堵塞后，指示器发出信号，提示应对滤清 器进行清洁或更换滤芯。 卸下滤芯指示器，用嘴吸吮检查，如红色信号 立即出现，说明功能正常。 将滤芯指示器的进口堵住，当发动机转速达到2 300r/min时，如果红色信号出现，表示其功能正常；

4、 如不出现，表示滤芯指示器损坏，或空气滤芯破裂， 应修理或更换。 进气管的结构与检修 进气管的作用是将可燃混合气分别输 送到各个气缸，然后进行燃烧。为了消除 进气脉动和改善各缸进气分配不均，进气 总管的形状、容积都进行专门设计，每个 气缸都有单独的进气歧管。有些发动机的 进气歧管和进气总管是分开的，用螺栓连 接起来；而有些发动机的进气歧管和进气 总管是做成整体的 。 进气管的结构与检修 进气管的检修： 检查进气歧管有 无裂纹和损伤，若有 应更换。 用直尺和厚薄规 检查安装接触面平面 度，如右图所示。其 标准值为不超过 0.15mm，使用极限 值为0.2mm。 检查密封垫是否 脱落或损伤，若有脱

5、 落或损伤应更换。 发动机进气增压装置的结构与检修 1进气增压装置的功能 所谓增压是指将进入气缸前的新鲜空气预先进 行压缩，然后再以高密度的气体进入气缸，增加 充气量，从而有效地增加发动机功率。进气增压 装置是一种由废气能量驱动的风扇式空气泵，其 作用是迫使空气进入气缸，以增加其密度。自然 吸气式发动机，空气进入气缸，充气效率只有 65%85%；涡轮增压发动机可使功率提高40%， 转矩提高45%。 发动机进气增压装置的结构与检修 2涡轮增压器的结构 涡轮增压器由涡轮机壳、压缩机壳、中间 壳、涡轮机叶轮、全浮式轴承、废气压力 减压阀和执行器等组成。 涡轮机和压缩机叶轮安装在同一根轴上， 废气从排

6、气歧管流至涡轮机叶轮，其压缩 压力使涡轮机叶轮转动。 发动机进气增压装置的结构与检修 中间壳通过轴支撑 涡轮机叶轮和压缩 机叶轮，在壳内有 槽，以便润滑油循 环。另外，壳内还 有冷却液槽，供冷 却循环。中间壳的 润滑油路及冷却水 套如右图所示。 发动机进气增压装置的结构与检修 涡轮增压器都采用浮 动轴承，实际上是套 在轴上的圆环。圆环 与轴以及圆环与轴承 座之间都有间隙，形 成双层油膜，圆环浮 在轴与轴承座之间。 在增压器工作时，轴 承在轴与轴承座中间 转动。浮动轴承及其 润滑如右图所示。 发动机进气增压装置的结构与检修 废气压力减压阀安装 在涡轮机壳内，其目 的是在增压压力开始 上升得太高时

7、，将其 降低。废气压力阀的 开合由执行器控制。 如果增压压力上升得 太高，混合气燃烧产 生的爆发力会过大， 而发动机不能承受这 么大的压力。增压压 力由执行器和废气压 力减压阀控制，其装 置如右图所示。 发动机进气增压装置的结构与检修 增压压力控制中，当压力低于66.9kPa时，执行器 不会运行，废气压力减压阀关闭。当压力达到 66.9kPa时，执行器将废气压力减压阀打开，部分 废气改绕涡轮机叶轮分流。涡轮机转速保持在最佳 范围，防止增压压力升高。 有些汽油发动机是由ECU控制的。在发动机工作时， ECU根据增压压力传感器输入的信息，对增压压力 控制电磁阀进行控制，改变膜片式放气控制阀上的 压

8、力，使放气阀动作。当进气压力低于理论值时， 放气阀关闭；当进气压力高于理论值时，放气阀打 开。 发动机进气增压装置的结构与检修 涡轮增压装置中还装有中间冷却器。当进气被涡 轮增压器压缩时，其温度升高。将进气冷却，可 以增大进气密度，从而保证输出功率较高；同时 降低混合气的温度，也可以抑制爆燃，改善行驶 性能，节约燃油。中间冷却器分为风冷型和水冷 型两种。 当发动机减速，期望涡轮增压器停止工作时，由 于涡轮增压器的惯性，涡轮增压器仍会做暂时性 的继续运转，因此涡轮增压器与节气门之间空气 通道内气压仍然很高，会产生空气冲击噪声。因 此发动机中装有空气旁通阀（ABV），以释放压 力、减少噪音。 发动

9、机进气增压装置的结构与检修 空气旁通阀由经过真空软管传送来的负压打开或关闭。 真空软管分为两条支管，一条通往A室，另一条通往B 室。通往B室的软管安装有一个真空延迟阀，使负压 施加延迟。空气旁通阀系统如下图所示。 发动机进气增压装置的结构与检修 在车辆仪表板上，装有 涡轮压力指示灯，用来 指示增压工作是否正常。 涡轮增压压力传感器如 右图所示，进气歧管压 力的变化，使硅片形状 改变，芯片电阻随其变 形程度而波动产生压力 信号，传送至涡轮增压 表。 发动机进气增压装置的结构与检修 3涡轮增压器的使用与检修 涡轮增压器的工作条件极其恶劣，在发 动机高速运转时，涡轮机叶轮直接接触高 达900的废气，

10、转速高达100 000r/min， 对涡轮增压器的性能和耐久性影响最大。 因此，必须对涡轮机叶轮和压缩机叶轮的 轴承进行良好的润滑。如果在使用中机油 很快变热，质量迅速变坏，应停止工作， 及时进行检修。 发动机进气增压装置的结构与检修 发动机起动后，涡轮增压器轴承不能立即得到充 分润滑，要避免发动机高速运转和突然加速。例如机 油和滤清器更换后或发动机未使用半日以上，不应高 速运转发动机。 拖车时，或高速行驶后、上坡行驶后，不要立即 停机，应怠速运转20120s。 涡轮增压器发生故障，必须更换时，应检查机油 液位和质量；检查涡轮增压器的机油管道是否清洁； 检查是在何种情况下使用涡轮增压器的。 要

11、先塞住进气口、排气口和机油入口，然后再拆 下涡轮增压器，以防灰尘或异物进入。 更换涡轮增压器时，需检查机油管道内有无积炭， 必要时应进行清洁或更换。 发动机进气增压装置的结构与检修 更换涡轮增压器时，应向涡轮增压器机油入口 注入20mL机油，并用手转动压缩机叶轮数次，使 机油进入轴承内。 大修或更换发动机时，重新组装后切断机油供 应，使发动机机油泵旋转30s，使机油流经整个发 动机，然后让发动机怠速运转60s。 检查涡轮机的轴向间隙。将百分表插入涡轮机 壳的孔中，使其接触轴端，沿轴向移动涡轮机轴， 测量轴向间隙。必要时更换增压器总成。 检查涡轮机轴的径向间隙。将百分表从机油排 出口插入轴承隔圈

12、的孔，使其接触轮机轴的中心， 上下移动涡轮机轴，测量径向间隙。必要时更换 增压器总成。 发动机进气增压装置的结构与检修 4在车上检查涡轮增压器的作业项目 （1）检查进气系统 检查空气滤清器与涡轮机入口之间、涡轮增压器 出口与气缸盖之间，是否有泄漏或堵塞。 （2）检查排气系统 检查气缸盖和涡轮增压器入口之间、涡轮增压器 出口与排气口之间，是否有泄漏或堵塞。 （3）检查执行器 脱开执行器软管，用涡轮增压器压力表在执行器 上施加约79kPa的压力，连杆应移动。如不移动， 应更换涡轮增压器总成。图8.15 检查增压压力涡 轮 （4）检查涡轮增压压力 发动机进气增压装置的结构与检修 检查增压压力涡轮：预

13、热 发动机，将三通连管节与 增压补偿器压力软管连接， 装上涡轮增压器压力表。 踩下离合器踏板，然后将 加速踏板踩到底。在不低 于2 400r/min时，测量涡 轮增压压力。如压力低于 规范，检查系统有无漏气， 如有泄漏，更换总成；如 压力高于规范，检查执行 器软管是否脱开或破裂， 如有破裂，更换涡轮增压 器总成。 发动机进气增压装置的结构与检修 （5）检查压缩机叶轮的旋转 脱开空气滤清器软管，用手转动压缩机叶轮，应 转动平顺，如不转动或转动拖滞，则需更换增压 器总成。 5超级增压器 ： 超级增压器由电磁离合器、两个转子、两个转子 齿轮、增压器壳、后挡板、后盖等组成。 发动机输出转矩由V形皮带经

14、曲轴带轮传送至电 磁离合器，最终传送至超级增压器壳内的两茧形 转子。由于超级增压器直接由发动机经曲轴带轮 和V形带驱动，超级增压器在较低的转速就开始 具有较大的转矩。 8.2 发动机排放控制系统的结构与检修 汽车的排放污染主要来自四个方面：排气， 占65%以上；曲轴箱漏出，占20%，主要 是HC；化油器蒸发或泄漏，占5%10%； 汽油箱蒸发，占5%。汽车排放的有害物质 有一氧化碳、碳氢化合物（55%）、二氧 化氮、二氧化硫、铅化物和碳烟、臭气。 柴油机排放的有害成分有碳烟、一氧化碳、 碳气、二氧化氮、二氧化硫等。 汽油发动机排放中的有害气体 1、汽油发动机排放中的有害气体 汽油车排放的有害物质

15、主要有一氧化碳、碳氢化 合物（55%）、二氧化氮、二氧化硫、铅化物和 碳烟、臭气等。柴油机排放的有害成分主要有碳 烟、一氧化碳、碳气、二氧化氮、二氧化硫等。 2为减少排气污染、发动机应采取的措施 化油器式发动机采取提高怠速转速，使混合气 变稀，第二次泡沫化，以此改善燃烧条件。在化 油器上可加装附属装置，如节气门缓冲器、电磁 截止阀、自动阻风门等。 为减少排气污染、发动机应采取的措施 将曲轴箱强制通风，使漏入曲轴箱内的 可燃混合气体有机会燃烧。图8.25 燃油箱 蒸发控制装置 减少燃烧室的表面积，减少碳氢化合物 和氮氧化合物的排放量。 利用排气管内再燃烧的方法将新鲜 空气喷到空气喷管内，使碳氢化

16、合物和一 氧化碳再燃烧。 采用废气再循环法，可使最高温度下降 来降低氮氧化合物的排放。 排放控制装置的结构 1、燃油箱蒸发控 制装置： 安装燃油箱蒸发控 制装置是防止油气 中HC化合物向大 气中排放的有效措 施。装置主要由燃 油箱盖、蒸发管、 活性炭罐及活性炭 罐电磁阀等组成， 如右图所示。 排放控制装置的结构 由电脑控制的汽油蒸发控制系统的炭罐内 装满活性炭。汽油箱中的汽油蒸气通过单 向阀进入炭罐的上部，空气从炭罐下部进 入清污活性炭。发动机在运转时，ECU根 据发动机转速、温度、空气流量等信号， 控制炭罐电磁阀的开闭。即控制排放控制 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

17、打开时，汽油蒸气通 过阀中的定量排放小孔被吸入进气歧管， 然后进入气缸被烧掉。 电脑控制汽油蒸发控制系统 示意图 在有的车型上，活性炭罐清污控制系统有利于发动机抑制爆 震。当ECU判断发动机产生爆震时，立即使炭罐清污电磁阀 关闭，切断真空，关闭排放控制阀，直到爆震消失后超过 150ms时，ECU才再度使炭罐清污电磁阀恢复工作。 排放控制装置的结构 在有的车型上，活性炭罐清污控制系统有 利于发动机抑制爆震。当ECU判断发动机 产生爆震时，立即使炭罐清污电磁阀关闭， 切断真空，关闭排放控制阀，直到爆震消 失后超过150ms时，ECU才再度使炭罐清 污电磁阀恢复工作。 排放控制装置的结构 2排气再循

18、环（EGR）系统 氮氧化合物（NOx）是发动机在高温、高压条件下 产生的，合理控制燃烧温度是控制NOx产生的主要措 施。EGR阀装置就是用来控制燃烧温度的，它将发动 机排出废气的一部分引入气缸，减少气缸内燃气充气 量，降低缸内的燃烧温度，减少NOx的产生机会。但 由于引入废气，降低了发动机功率，所以电脑控制发 动机在大功率及怠速时关闭EGR或减少EGR引入气流， 以保证发动机怠速稳定和最大功率的输出。只有发动 机在正常工作温度，转速在1 5004 500r/min时，才 引入EGR控制。所以，当EGR控制出现故障或EGR阀 损坏时，会造成怠速工作不良或发动机温度过高，使 NOx排放增加。 电脑

19、控制EGR系统 示意图 排放控制装置的结构 排气再循环（EGR）系统工作原理： 参照上图（电脑控制EGR系统 示意图）所 示，进气管的真空度，通过电磁阀和真空 调节阀作用到EGR阀的真空膜片室，吸引 膜片向上移动并带动锥形阀升起，废气由 排气歧管经锥形阀送入进气歧管。作用在 膜片上的真空度越大，锥形阀开度就越大， 再循环的废气量也越多。 排放控制装置的结构 真空调节阀的作用是：根据进气管真空度 的变化或节气门开度的大小调节通往EGR 阀的真空度，使再循环的废气量随节气门 开度或发动机负荷的增大而增加。电磁阀 由电脑控制，电脑根据空气流量计、节气 门位置传感器、冷却液温度传感器和发动 机转速传感

20、器等输入信号，使电磁阀通电 或断电 。 EGR阀在进气歧管上的安装位置 排放控制装置的结构 3二次空气喷射系统 电脑控制的二次空气喷射系统由空气泵、 旁通阀、分流阀、空气分配管、空气喷管 和单向止回阀等组成。空气泵由发动机驱 动，空气泵产生的低压空气称为二次空气。 在分流阀与排气道之间以及分流阀与三元 催化转换器之间均装有单向止回阀，以防 止排气进入二次空气喷射系统。 电脑控制二次空气喷射系统 示意图 排放控制装置的结构 电脑控制二次空气喷射系统工作原理： 在发动机预热期间，电脑使旁通阀中的线圈和分 流阀中的线圈通电，这时进气管真空度分别经旁 通阀的线圈和分流阀中的线圈传送到旁通阀和分 流阀。

21、空气泵送出的空气经旁通阀流入分流阀， 再由分流阀流入空气分配管，最后由空气喷射管 喷入排气道。 当发动机在正常工作温度时，电脑使旁通阀中的 线圈通电而分流阀中的线圈不通电，通向分流阀 的真空度被隔断。这时，空气泵送出的空气经旁 通阀进入分流阀，再经分流阀进入催化转换器。 排放控制装置的结构 4三元催化转换器 三元催化转换器可同时减少CO、HC和NOx的排 放，它以排气中的CO和HC为还原剂，把NOx还 原为氮（N2）和氧（O2），而CO和HC在还原反 应中被氧化为CO2和H2O。三元催化转换器有两 种结构，如图8.30所示。一种是颗粒型催化转换 器，其内部有100个直径为23mm的多孔性陶瓷

22、小球；另一种是整体型催化转换器，其内部是一 个很多蜂窝状小孔的陶瓷块。转换器内的陶瓷小 球和陶瓷块小孔表面有一层很薄的铂、钯或铑的 镀层，小球和陶瓷块装在不锈钢的外壳内。三元 催化转换器中的有害成分净化率可达95%以上。 排放控制装置的结构 三元催化转换器有害成分净转化效率受工作温度、接触 面积、空燃比影响较大，一般工作温度在300500 时，空燃比=1，转化效率最高。温度降低，转化效率 随之降低，温度过高，又会使触媒损坏。影响触媒工作 温度的主要因素是：发动机排气温度、点火时间及空燃 比。点火时间推迟，排气温度升高，否则反之。空燃比 过浓，温度升高，否则反之。合理控制点火时间及空燃 比，是控

23、制转化效率及转化器寿命的主要因素。由于汽 车长时间在短距离低温下行驶，会造成燃油不完全燃烧， 使催化转换器污染和堵塞，造成排气受阻，排放污染增 加，发动机功率降低以及油耗增加。如果使用有铅汽油， 铅覆盖在催化剂表面还将使催化剂失效。 三元催化转换器的结构示意图 5排放消声器 发动机工作时，排气门刚打开的气体压力为 0.4Mpa，且具有一定能量，废气温度超过1000。 如果废气直接排入大气，会对环境造成危害。因 此，汽车都加装排放消声器。一般有三种形式。 （a）为阻流式，它利用气流拐弯、截面积突然变 化，使气流穿过小孔等措施，增加气流阻力，消 耗废气能量；（b）为吸收式，在中心气管壁上冲 有大量

24、小孔，中心管外填充吸音材料来吸收废气 能量；（c）为综合式，消音器中间装有隔板，分 割成尺寸不同的消音室。废气进入消音室后被冷 却并碰撞，从而消耗能量，使压力降低，振动减 小，最后排入大气。 消声器的结构 示意图 排放控制系统的使用与检修 1三元催化转换器的使用注意事项 如果使用得当，从新车到报废，三元催化转换器 很少需要更换。导致催化器不能正常使用或早期 损坏等，与驾车人的驾驶操作、日常维护保养有 很大关系。在使用中如何尽量延长三元催化转换 器的使用寿命呢？主要有以下几个方面。 （1）不能使用含铅汽油；（2）避免未燃烧的混 合气进入催化转换器；（3）保持发动机最佳工 作温度；（4）避免发动机

25、长时间怠速运转。 排放控制系统的使用与检修 2活性炭罐清污控制装置的检查 （1）真空软管的检查 就车检查活性炭罐上的真空软管，检查真空软管内有 无真空吸力。发动机怠速运转时，若控制系统工作正 常，电磁阀应关闭着，真空软管内应无真空吸力。如 果此时真空软管内有真空吸力，用万用表检查电磁阀 线束连接器端子，存在电压，说明ECU存在故障； 若无电压，说明电磁阀卡滞在开启位置。 踩下加速踏板，使发动机转速上升到2 000r/min以上， 检查真空软管内有无真空吸力。若有真空吸力，说明 炭罐系统工作正常；若无真空吸力，电磁阀线束连接 器上电压正常，说明电磁阀存在故障；若电压异常， 说明ECU或控制线路存

26、在故障。 排放控制系统的使用与检修 （2）炭罐电磁阀的检查 检查炭罐电磁阀线圈电阻。拔下电磁阀 线束连接器，测量电磁阀线圈电阻值，其 电阻值应符合规定，否则应更换电磁阀。 检查炭罐电磁阀，拆下电磁阀，向电磁 阀内吹气检查，电磁阀应不通气；然后将 12V蓄电池电压施加到电磁阀连接器两接线 端上。同时向电磁阀内吹气，这时电磁阀 应通气。否则，应更换电磁阀。 排放控制系统的使用与检修 3ECU控制废气再循环系统的检查 废气再循环控制系统装置的主要故障是废气循环 时不能进入发动机进行循环，而不该循环时反而 进入发动机循环。当发动机在冷态时，如果废气 与混合气混合后进入发动机，即废气再循环装置 错误性工

27、作，会使发动机运转不稳，甚至出现熄 火；发动机温度升高后，如果EGR阀不能正常工 作，发动机会产生爆震，工作温度升高，NOx排 放量将增加。 对废气再循环控制系统的检查主要是：检查EGR 阀、EGR电磁阀和EGR调整阀等。 （1）EGR阀的检查 排放控制系统的使用与检修 起动发动机，使发动机达到正常工作温度， 踩下加速踏板，使发动机转速升到2 000r/min以 上，这时EGR阀拉杆应能随发动机转速的变化 而动作，如下图所示。 排放控制系统的使用与检修 如果EGR阀拉杆不动作，关闭发动机， 用手移动拉杆，检查是否运动自如，如果 不能移动，可将EGR阀拆下进行清洗，若 还不能移动，则应更换新的EGR阀。 如果EGR阀拉杆用手能移动，可起动发 动机，拔下EGR阀上的真空软管，用真空 测量仪或用手检查，感觉有无真空吸力， 如果没有真空吸力，则说明EGR控制部分 有故障，应进一步检查。 排放控制系统的使用与检修 拆下EGR阀并进行解体，检查EGR阀中的膜片 是否有破损，是否存在真空泄漏，如果存在破损， 产生真空泄漏，则应更换EGR阀。 检查EGR阀废气再循环量是否合适。检查时， 应起动发动机，并使发动机达到正常温度，拆下 EGR阀上的真空软管，将管头堵住，用真空泵对 EGR阀软管抽真空。发动机怠速时，施加 19.95kPa的真空力，观察EGR阀拉杆是否运动。