三元催化转换装置

1、2010年3月1.TWC功能功能 2.TWC的构造的构造3.影响影响TWC转换效率的因素转换效率的因素4.氧传感器氧传感器5.TWC及氧传感器的检修及氧传感器的检修三、三元催化转换器（三、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2010年3月 利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出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。废气中的有害气体转变为无害气体。1.TWC功能功能（见视频见视频）2010年3月2.TWC的构造的构造如上图，三元催化剂一般为铂（或钯）与铑的混物。如上图，三元催化剂一般为铂（或钯）与铑的混物。2010年3月3.影响影响T

2、WC转换效率的因素转换效率的因素 影响最大的是混合气的浓影响最大的是混合气的浓度和排气温度。度和排气温度。 如左图只有在理论空燃比如左图只有在理论空燃比14.7附近，三元催化转化器附近，三元催化转化器的转化效率最佳，一般都装的转化效率最佳，一般都装有氧传感器检测废气中的氧有氧传感器检测废气中的氧的浓度，氧传感器信号输送的浓度，氧传感器信号输送给给ECU，用来对空燃比进行用来对空燃比进行反馈控制。反馈控制。 此外，发动机的排气温度此外，发动机的排气温度过高（过高（815以上），以上），TWC转换效率将明显下降。转换效率将明显下降。 2010年3月4.氧传感器氧传感器（1）氧化锆氧传感器）氧化锆氧

3、传感器 （2）氧化钛氧传感器）氧化钛氧传感器 （3）氧传感器控制电路）氧传感器控制电路 （动画动画）（见视频见视频）2010年3月（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，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

4、，），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。如右图 （见视频见视频）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 2010年3月（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件、导线、金

5、属外壳和接线端子等组成。成。 当废气中的氧浓度高时，二氧化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，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即转换成电压信号输送给ECU，用来，用来确定实际的空燃比。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 2010年3月（3）氧传感器控制电路）氧传感器控制电路 右图为日本丰田右图为日本丰田

6、LS400轿车氧传轿车氧传感器控制电路。感器控制电路。闭环控制，当实际空燃比比理论闭环控制，当实际空燃比比理论空燃比小时，氧传感器向空燃比小时，氧传感器向ECU输入的输入的高电压信号（高电压信号（0.750.9V）。此时）。此时ECU减小喷油量，空燃比增大。当空燃比减小喷油量，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电压信号将突变下降至0.1 V左右，左右，ECU立即控制增加喷油量，空燃比减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控制在理论空燃比附

7、近一个极小的范围内。围内。2010年3月5.TWC及氧传感器的检修及氧传感器的检修 （1）使用注意事项）使用注意事项（2）热型氧传感器加热器的检查）热型氧传感器加热器的检查 （3）氧传感器信号检查）氧传感器信号检查2010年3月（1）使用注意事项）使用注意事项禁用含铅汽油，防止催化剂失效；禁用含铅汽油，防止催化剂失效；三元催化转换器固定不牢或汽车在不平路面上行驶时的颠三元催化转换器固定不牢或汽车在不平路面上行驶时的颠簸，容易导致转换器中的催化剂截体损坏；簸，容易导致转换器中的催化剂截体损坏；装用蜂巢型转换器的汽车，一般汽车每行驶装用蜂巢型转换器的汽车，一般汽车每行驶80000km应更应更换转换

8、器心体。装用颗粒型转换器的汽车，其颗粒形催化剂的换转换器心体。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，应全部更换。重量低于规定值时，应全部更换。2010年3月（2）热型氧传感器加热器的检查）热型氧传感器加热器的检查热型氧传感器加热器的检查热型氧传感器加热器的检查 对热型氧传感器，测量对热型氧传感器，测量其加热器线圈电阻其加热器线圈电阻 。2010年3月（3）氧传感器信号检查）氧传感器信号检查 连接好氧传感器线束连接器，使发动机以较高转速运转，连接好氧传感器线束连接器，使发动机以较高转速运转，直到氧传感器工作温度达到直到氧传感器工作温度达到400以上时再维持怠速运转。然以上时再

9、维持怠速运转。然后反复踩动加速踏板，并测量氧传感器输出信号电压，加速后反复踩动加速踏板，并测量氧传感器输出信号电压，加速时应输出高电压信号（时应输出高电压信号（0.750.90V），减速时应输出低电压），减速时应输出低电压信号（信号（0.100.40V）。若不符合上述要求，应更换氧传感器。）。若不符合上述要求，应更换氧传感器。 2010年3月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、二次空气供给系统四、二次空气供给系统2010年3月 在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气在一定工况下，将新鲜空气送入排气管

10、，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化碳和HC的排放量，同时加快三元催化转换器的升温。的排放量，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2010年3月2.组成与工作原理组成与工作原理 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

11、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。 2010年3月3.二次空气供给系统的检修二次空气供给系统的检修 （1）低温起动发动机后，拆下空气滤清器盖，应听到舌簧阀）低温起动发动机后，拆下空气滤清器盖，应听到舌簧阀发出的发出的“嗡、嗡嗡、嗡”声。声。 （2）拆下二次空气供给软管，用手指盖住软管口检查，发动）拆下二次空气供给软管，用手指盖住软管口检查，发动机温度在机温度在1863范围内怠速运转时，有真空吸力；温

12、度在范围内怠速运转时，有真空吸力；温度在63以上，起动后以上，起动后70s内应有真空吸力，起动内应有真空吸力，起动70s后应无真空吸力；发后应无真空吸力；发动机转速从动机转速从4000r/min急减速时，应有真空吸力。急减速时，应有真空吸力。 （3）拆下二次空气阀，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应）拆下二次空气阀，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应不漏气。不漏气。 （4）电磁阀的检查，阻值应为）电磁阀的检查，阻值应为3644。2010年3月一、巡航控制系统一、巡航控制系统二、电控节气门系统二、电控节气门系统2010年3月一、巡航控制系统一、巡航控制系统1巡航控制系统的功能巡航控制系统的功能2巡航

13、控制系统的组成巡航控制系统的组成3电动机式巡航控制执行元件电动机式巡航控制执行元件4气动膜片式巡航控制执行元件气动膜片式巡航控制执行元件5巡航控制使用注意事项巡航控制使用注意事项6巡航控制系统的使用方法巡航控制系统的使用方法7巡航控制系统的检修巡航控制系统的检修2010年3月（1）匀速控制功能）匀速控制功能（2）巡航控制车速设定功能）巡航控制车速设定功能（3）滑行功能）滑行功能（4）加速功能）加速功能（5）恢复功能）恢复功能（6）车速下限控制功能）车速下限控制功能（7）车速上限控制功能）车速上限控制功能（8）手动接除功能）手动接除功能（9）自动接除功能）自动接除功能（10）自动变速器控制功能）

14、自动变速器控制功能（11）快速修正巡航控制车速功能）快速修正巡航控制车速功能（12）自诊断功能）自诊断功能1巡航控制系统的功能巡航控制系统的功能2010年3月2巡航控制系统的组成巡航控制系统的组成结构如上图，主要由操纵开关、安全开关、结构如上图，主要由操纵开关、安全开关、传感器、巡航控制传感器、巡航控制ECU和执行元件组成和执行元件组成 1、电源、电源 2、操纵开关、操纵开关 3、巡航控制、巡航控制ECU 4、执行元件、执行元件 5、接节气门、接节气门 6、车速传感器、车速传感器 7、制动灯开关、制动灯开关2010年3月3电动机式巡航控制执行元件电动机式巡航控制执行元件主要执行元件有电动机、电

15、磁离合器、位置传主要执行元件有电动机、电磁离合器、位置传感器和安全开关。感器和安全开关。2010年3月4.气动膜片式巡航控制执行元件气动膜片式巡航控制执行元件 气动膜片式巡航控制执行元件气动膜片式巡航控制执行元件l巡航控制巡航控制ECU 2真空输送电磁阀真空输送电磁阀 3真空输送阀真空输送阀 4位置传感器位置传感器5真空释放电磁阀真空释放电磁阀6真空释放阀真空释放阀7膜片气室膜片气室 如上图，主要有真空输送阀、真空输送电磁如上图，主要有真空输送阀、真空输送电磁阀、真空释放阀、膜片气室和膜片拉杆等组成。阀、真空释放阀、膜片气室和膜片拉杆等组成。 2010年3月5.巡航控制使用注意事项巡航控制使用

16、注意事项 （1）在天气恶劣条件下不要使用；）在天气恶劣条件下不要使用； （2）在解除巡航控制模式后，应关闭巡航控制系统的控制开关；）在解除巡航控制模式后，应关闭巡航控制系统的控制开关； （3）在坡道较大或较多的道路上行驶时不要使用；）在坡道较大或较多的道路上行驶时不要使用； （4）若巡航指示灯闪亮时，说明有故障，请勿使用；）若巡航指示灯闪亮时，说明有故障，请勿使用； （5）ECU是巡航控制系统的中枢，对电磁环境、湿度及机械是巡航控制系统的中枢，对电磁环境、湿度及机械振动有较高的要求。振动有较高的要求。2010年3月（1）设定巡航速度）设定巡航速度（2）解除巡航控制模式）解除巡航控制模式（3）提

17、高巡航控制车速）提高巡航控制车速（4）降低巡航控制车速）降低巡航控制车速6.巡航控制系统的使用方法巡航控制系统的使用方法2010年3月7.巡航控制系统的检修巡航控制系统的检修 系统工作时，如果系统工作时，如果ECU在预定的时间内收不到车在预定的时间内收不到车速信号，或由于操纵开关或执行元件故障而自动解除速信号，或由于操纵开关或执行元件故障而自动解除巡航控制模式，系统指示等闪烁巡航控制模式，系统指示等闪烁5次，说明巡航控制系次，说明巡航控制系统有故障。统有故障。 2010年3月二、电控节气门系统二、电控节气门系统1电控节气门系统的功能电控节气门系统的功能2电控节气门系统结构与工作原理电控节气门系

18、统结构与工作原理3电控节气门系统的检测电控节气门系统的检测2010年3月1电控节气门系统的功能电控节气门系统的功能 （1）非线性控制）非线性控制 （2）怠速控制）怠速控制 （3）减小换档冲击控制）减小换档冲击控制 （4）驱动力控制（）驱动力控制（TRC） （5）稳定性控制（）稳定性控制（VSC） （6）巡航控制）巡航控制2010年3月2.电控节气门系统结构与工作原理电控节气门系统结构与工作原理 结构如右图所示，为结构如右图所示，为LS400轿车节气门电控系轿车节气门电控系统。统。 1电磁离合器电磁离合器2加速踏板位置传感加速踏板位置传感器器3节气门控制杆节气门控制杆 4节气门节气门5节气节气门

19、位置传感器门位置传感器6节气门控制电动机节气门控制电动机 下一页2010年3月工作原理如右图工作原理如右图所示，发动机所示，发动机ECU根根据各传感器输入信号据各传感器输入信号确定最佳的节气门开确定最佳的节气门开度，并通过对控制电度，并通过对控制电动机和电磁离合器的动机和电磁离合器的控制改变节气门开度。控制改变节气门开度。2010年3月3电控节气门系统的检测电控节气门系统的检测 发生故障时，系统自动停止工作，指示灯发生故障时，系统自动停止工作，指示灯“CHECK ENGING”亮，调取故障码，并按故障提示诊亮，调取故障码，并按故障提示诊断和排除故障。断和排除故障。2010年3月一、冷却风扇控制

20、系统一、冷却风扇控制系统二、发电机控制系统二、发电机控制系统2010年3月一、冷却风扇控制系统一、冷却风扇控制系统 功能：发动机控制功能：发动机控制ECU根据冷却液温度传感器信号和根据冷却液温度传感器信号和空调开关信号，通过风扇继电器来控制风扇电动机电路的空调开关信号，通过风扇继电器来控制风扇电动机电路的通断，以实现对风扇的控制。通断，以实现对风扇的控制。 下一页2010年3月风扇继电器控制电路风扇继电器控制电路原理：如右图为北京切诺原理：如右图为北京切诺基基4.0L发动机冷却风扇系统电发动机冷却风扇系统电路图，发动机控制路图，发动机控制ECU控制风控制风扇继电器线圈的搭铁回路，当扇继电器线圈

21、的搭铁回路，当冷却液温度低于冷却液温度低于98时，时，ECU断开风扇继电器搭铁回路，冷断开风扇继电器搭铁回路，冷却风扇不工作；当却液温度高却风扇不工作；当却液温度高于于103时，冷却风扇工作。如时，冷却风扇工作。如果选择空调开关信号，不管冷果选择空调开关信号，不管冷却液温度多少，风扇始终工作。却液温度多少，风扇始终工作。2010年3月二、发电机控制系统二、发电机控制系统 功能：根据蓄电池电功能：根据蓄电池电压信号，控制发电机的输压信号，控制发电机的输出信号。出信号。 原理：如左图，蓄电原理：如左图，蓄电池电压信号经端子池电压信号经端子3输送输送给给ECU，ECU控制发电控制发电机励磁绕组的搭铁

22、回路以机励磁绕组的搭铁回路以调节磁场强度，从而实现调节磁场强度，从而实现发电机输出电压的控制。发电机输出电压的控制。2010年3月一、故障自诊断系统的功能一、故障自诊断系统的功能二、自诊断系统工作原理二、自诊断系统工作原理三、自诊断系统的使用三、自诊断系统的使用四、四、OBD简介简介2010年3月一、故障自诊断系统的功能一、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，有故障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。时，指示灯发出警报，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出，在维修时，通过一定操作程序可将故障码调出，进行有

23、针对性的检查；进行有针对性的检查； 3.当传感器或其电路发生故障时，自动启动失效当传感器或其电路发生故障时，自动启动失效保护功能；保护功能； 4.当发生故障导致车辆无法行驶时，自动启动应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。急备用系统，以保证汽车可以继续行驶。 2010年3月二、自诊断系统工作原理二、自诊断系统工作原理1. 传感器故障自诊断原理传感器故障自诊断原理 2.执行元件故障自诊断原理执行元件故障自诊断原理 2010年3月1. 传感器故障自诊断原理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，或在的信号超出正常范围，或在一定

24、时间内一定时间内ECU收不到该传感器信号，或该传感器收不到该传感器信号，或该传感器输入输入ECU的信号在一定时间内不发生变化，自诊断的信号在一定时间内不发生变化，自诊断系统均判断定为系统均判断定为“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输送的信号输送的信号电压低于电压低于0.3V或高于或高于4.7V，自诊断系统会判断为故，自诊断系统会判断为故障信号。障信号。2010年3月2.执行元件故障自诊断原理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如有故障，自诊断系统只能根据ECU

25、输出的执输出的执行信号来判断。原理与传感器类似。行信号来判断。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。系统还可根据反馈信号判别故障。2010年3月三、自诊断系统的使用三、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”电亮，以警告驾驶员或维修人员。电亮，以警告驾驶员或维修人员。 在使用中，点火开关接通，发动机没有起动或起动后在使用中，点火开关接通，发动机没有起动或起动后的短时间内，的短时间内，“故障指示灯故障指示灯”点亮

26、是正常现象，当起动后点亮是正常现象，当起动后几秒钟内或发动机达到一定转速（一般为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。 2010年3月四、四、OBD简介简介 OBD是是“ONBOARD DINGOSITICS”的缩写，的缩写，是由美国汽车工程学会（是由美国汽车工程学会（SEA）提出的，经环保机构）提出的，经环保机构（EPA）和加州资源协会（）和加州资源协会（CARB）认证通过的。）认证通过的。20世世纪纪70年代，汽车电控系统中开始采用了第一代随车诊断年代，汽车电控系统中开始采用了第一代随车诊断系统（系统（OBDI）；）；199

27、4年以后，美国、日本和欧洲的年以后，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（随车诊断系统（OBD）。）。 下一页2010年3月OBD一一的主要特点：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端子诊断座，并将诊断座统一安装在驾驶室仪表盘下方。在驾驶室仪表盘下方。 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的汽车，采用相同的故障码代号及故障

28、码意义统一。统一。2010年3月一、失效保护系统的功能一、失效保护系统的功能二、失效保护系统设定的标准信号二、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2010年3月一、失效保护系统的功能一、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路出

29、现故障（即失效）时，由自诊断系统启动而进入工作状态，给作状态，给ECU提供设定的目标信号来代替故障信号，提供设定的目标信号来代替故障信号，以保持控制系统继续工作，确保发动机仍能继续运转。以保持控制系统继续工作，确保发动机仍能继续运转。 2010年3月二、失效保护系统设定的标准信号二、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 若冷却水温度传感器或其电路发生故障时，失效保若冷却水温度传感器或其电路发生故障时，失效保护系统给护系统给ECU提供设定的冷却水温度信号，通常按冷却提供设定的冷却水温度信号，通常按冷却水温度为水温度为80控制发动机工作，防止混合气过浓或过稀。控制发动机工作

30、，防止混合气过浓或过稀。 2010年3月2、进气温度传感器、进气温度传感器 当进气温度传感器或其电路发生故障时，失效当进气温度传感器或其电路发生故障时，失效保护系统给保护系统给ECU提供设定的进气温度信号，通常按提供设定的进气温度信号，通常按进气温度为进气温度为20控制发动机工作，防止混合气过浓控制发动机工作，防止混合气过浓或过稀。或过稀。2010年3月3、点火确认信号、点火确认信号 点火系统发生故障造成不能点火，点火系统发生故障造成不能点火，ECU接受不接受不到点火控制反馈的点火确认信号时，失效保护系统到点火控制反馈的点火确认信号时，失效保护系统使使ECU立即切断燃油喷射，使发动机停止运转。

31、立即切断燃油喷射，使发动机停止运转。2010年3月4、节气门位置传感器信号、节气门位置传感器信号 当节气门位置传感器或其电路发生故障时，当节气门位置传感器或其电路发生故障时，ECU将始终接受节气门处于全开或全关状态信号，将始终接受节气门处于全开或全关状态信号，无法对喷油量进行精确控制。此时，失效保护系统无法对喷油量进行精确控制。此时，失效保护系统中，通常按节气门开度为中，通常按节气门开度为0或或25设定标准的节设定标准的节气门位置传感器。气门位置传感器。2010年3月5、点火提前角、点火提前角 爆燃传感器或其电路发生故障时，失效保护爆燃传感器或其电路发生故障时，失效保护系统使系统使ECU将点火提前角固定在一个适当值。将点火提前角固定在一个适当值。2010年3月6、凸轮轴位置传感器、凸轮轴位置传感器 当凸轮轴位置传感器发生故障时，导致当凸轮轴位置传感器发生故障时，导致G1和和G2两个信号不能输送给两个信号不能输送给ECU，则只能利用应，则只能利用应急备用系统维持发动机基本运转。急备用系统维