学习26091-情境四发动机辅助控制系统检修

1、学习情境四学习情境四发动机辅助控制系统检修发动机辅助控制系统检修任务一任务一 怠速控制系统检修怠速控制系统检修任务二任务二 排放控制系统检修排放控制系统检修任务三任务三 进气增压系统检修进气增压系统检修任务一任务一 怠速控制系统检修怠速控制系统检修 在汽车使用过程中，发动机怠速运转的在汽车使用过程中，发动机怠速运转的时间约占时间约占30%，怠速转速的高低直接影响，怠速转速的高低直接影响燃油消耗和排放污染。燃油消耗和排放污染。 怠速转速过高，会使燃油消耗增加；怠怠速转速过高，会使燃油消耗增加；怠速转速过低，由于运行条件较差或负载增速转速过低，由于运行条件较差或负载增加（如：发动机冷车运转、空调打

2、开、电加（如：发动机冷车运转、空调打开、电器负荷增大、自动变速器挂入挡位、动力器负荷增大、自动变速器挂入挡位、动力转向工作等），容易导致发动机运转不稳转向工作等），容易导致发动机运转不稳甚至熄火，同时又会增加排放污染。甚至熄火，同时又会增加排放污染。 因此，电控发动机需要根据发动机怠速因此，电控发动机需要根据发动机怠速时工作条件及负荷的变化来控制怠速运转时工作条件及负荷的变化来控制怠速运转时的最低稳定转速。时的最低稳定转速。 本次任务主要介绍电控发动机怠速控制本次任务主要介绍电控发动机怠速控制系统的结构及检修的相关知识。系统的结构及检修的相关知识。 （一）怠速控制系统的功用及（一）怠速控制系统

3、的功用及组成组成 1怠速控制系统功用怠速控制系统功用 怠速是指节气门关闭，节气门踏板完全怠速是指节气门关闭，节气门踏板完全松开，且发动机对外无功率输出并保持最松开，且发动机对外无功率输出并保持最低转速稳定运转的工况。低转速稳定运转的工况。 电控汽油喷射式发动机在怠速工况时，电控汽油喷射式发动机在怠速工况时，空气通过节气门缝隙或旁通的怠速空气道空气通过节气门缝隙或旁通的怠速空气道进入发动机，并由空气流量计（或进气歧进入发动机，并由空气流量计（或进气歧管绝对压力传感器）对进气量进行检测，管绝对压力传感器）对进气量进行检测，电控燃油喷射系统则根据各传感器信号控电控燃油喷射系统则根据各传感器信号控制喷

4、油量，保证发动机以最佳的怠速转速制喷油量，保证发动机以最佳的怠速转速运转。运转。 此时，驾驶员无法进行怠速进气量的调此时，驾驶员无法进行怠速进气量的调节与控制。节与控制。 怠速控制系统主要由传感器、怠速控制系统主要由传感器、ECU和执和执行元件三部分组成，如图行元件三部分组成，如图4-1所示。所示。 各组成部分的功用见表各组成部分的功用见表4-1。 怠速控制的实质就是对怠速工况下的进怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。气量进行控制。 根据控制进气量方式的不同，怠速控制根据控制进气量方式的不同，怠速控制可分为节气门直动式和旁通空气式两种控可分为节气门直动式和旁通空气式两种控制类型，如

5、图制类型，如图4-2所示。所示。 节气门直动式是通过执行元件改变节气节气门直动式是通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量，而在旁门的最小开度来控制怠速进气量，而在旁通空气式怠速控制系统中，设有旁通节气通空气式怠速控制系统中，设有旁通节气门的怠速空气道，由执行元件控制流经怠门的怠速空气道，由执行元件控制流经怠速空气道的空气量。速空气道的空气量。 为了实现发动机在目标怠速转速下稳定为了实现发动机在目标怠速转速下稳定运转，怠速控制系统主要完成起动初始位运转，怠速控制系统主要完成起动初始位置的设定、起动控制、暖机控制、怠速稳置的设定、起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制、电器负荷增

6、多时定控制、怠速预测控制、电器负荷增多时的怠速控制等控制内容。的怠速控制等控制内容。 1起动初始位置的设定起动初始位置的设定 2起动控制起动控制 3暖机控制暖机控制 4怠速稳定控制怠速稳定控制 5怠速预测控制怠速预测控制 6电器负荷增多时的怠速控制电器负荷增多时的怠速控制 7学习控制学习控制 1节气门直动式怠速控制执行机节气门直动式怠速控制执行机构的结构及工作原理构的结构及工作原理 （1）节气门直动式怠速控制执行机）节气门直动式怠速控制执行机构的结构构的结构 （2）节气门直动式怠速控制执行机）节气门直动式怠速控制执行机构的工作原理构的工作原理 按执行元件的类型不同，旁通空气式怠按执行元件的类型

7、不同，旁通空气式怠速控制系统又分为步进电动机型、旋转电速控制系统又分为步进电动机型、旋转电磁阀型、占空比控制电磁阀型等。磁阀型、占空比控制电磁阀型等。 （1）步进电动机型怠速控制执行机）步进电动机型怠速控制执行机构的结构与工作原理构的结构与工作原理 （2）旋转电磁阀型怠速控制执行机）旋转电磁阀型怠速控制执行机构的结构与工作原理构的结构与工作原理 （3）占空比控制电磁阀型怠速控制）占空比控制电磁阀型怠速控制执行机构的结构与工作原理执行机构的结构与工作原理 （一）节气门直动式怠速控制（一）节气门直动式怠速控制执行机构的检修执行机构的检修 节气门直动式怠速控制执行机构的控制节气门直动式怠速控制执行机

8、构的控制电路见图电路见图4-4，可按如下方法和步骤进行检，可按如下方法和步骤进行检修。修。 1基本设定基本设定 2线路检查线路检查 3怠速稳定控制器的检查怠速稳定控制器的检查 1步进电动机型怠速控制执行步进电动机型怠速控制执行机构的检修机构的检修 2旋转电磁阀型怠速控制执行机旋转电磁阀型怠速控制执行机构的检修构的检修 3占空比控制电磁阀型怠速控占空比控制电磁阀型怠速控制执行机构的检修制执行机构的检修 用温度法检查辅助空气阀的开度。用温度法检查辅助空气阀的开度。 用真空法检查辅助空气阀。用真空法检查辅助空气阀。 对于电加热的辅助空气阀，可在接线插对于电加热的辅助空气阀，可在接线插座处测量辅助空气

9、阀电热丝电阻，其值应座处测量辅助空气阀电热丝电阻，其值应为为3050 。 将蓄电池正极接到辅助空气阀接线插座将蓄电池正极接到辅助空气阀接线插座上，观察辅助空气阀能否在通电后逐渐关上，观察辅助空气阀能否在通电后逐渐关闭。闭。 对于石蜡式辅助空气阀，可用热水法检对于石蜡式辅助空气阀，可用热水法检测，将石蜡式辅助空气阀放入热水中，将测，将石蜡式辅助空气阀放入热水中，将水温加热到水温加热到80左右，观察石蜡式辅助空左右，观察石蜡式辅助空气阀，应完全关闭。气阀，应完全关闭。任务二任务二 排放控制系统检修排放控制系统检修 环境保护问题是当前各国所关注的重大环境保护问题是当前各国所关注的重大社会问题之一。社

10、会问题之一。 随着汽车保有量的不断增加，汽车所造随着汽车保有量的不断增加，汽车所造成的环境污染，已越来越引起人们的普遍成的环境污染，已越来越引起人们的普遍关注。关注。 汽车所产生的有害气体主要来自发动机汽车所产生的有害气体主要来自发动机燃烧后所排放的废气、曲轴箱的废气和汽燃烧后所排放的废气、曲轴箱的废气和汽油蒸发形成的废气。油蒸发形成的废气。 各国的废气排放标准越来越严格，各汽各国的废气排放标准越来越严格，各汽车制造厂为能顺利达到汽车废气检验标准，车制造厂为能顺利达到汽车废气检验标准，便研究开发出控制废气排放的各种方法，便研究开发出控制废气排放的各种方法，应用在汽车上的主要有三元催化转换应用在

11、汽车上的主要有三元催化转换（TWC）系统、废气再循环（）系统、废气再循环（EGR）控制）控制系统、燃油蒸汽排放（系统、燃油蒸汽排放（EVAP）控制系统、）控制系统、曲轴箱强制通风（曲轴箱强制通风（PCV）系统、二次空气）系统、二次空气喷射系统等。喷射系统等。 本次任务主要介绍排放控制系统的结构本次任务主要介绍排放控制系统的结构及检修的相关知识。及检修的相关知识。 （一）废气再循环控制系统 1废气再循环控制系统功能废气再循环控制系统功能 废气再循环（废气再循环（Exhaust Gas Recirculation，EGR）控制系统的功能是将适量的废气重）控制系统的功能是将适量的废气重新引入汽缸参加

12、燃烧，由于废气中含有大新引入汽缸参加燃烧，由于废气中含有大量的不能燃烧的二氧化碳气体，能够吸收量的不能燃烧的二氧化碳气体，能够吸收燃烧时的热量，从而可降低汽缸内的最高燃烧时的热量，从而可降低汽缸内的最高温度，减少温度，减少NOx的排放量。的排放量。 目前采用目前采用ECU控制的控制的EGR系统主要有开系统主要有开环控制环控制EGR系统和闭环控制系统和闭环控制EGR系统两种系统两种类型。类型。 （1）开环控制）开环控制EGR系统的组成及工系统的组成及工作原理作原理 （2）闭环控制）闭环控制EGR系统的组成及工系统的组成及工作原理作原理 （1）背压式）背压式EGR阀阀 （2）数字式）数字式EGR阀

13、阀 （3）线性式）线性式EGR阀阀 （4）带排气温度传感器的）带排气温度传感器的EGR阀阀 1燃油蒸气排放控制系统功能燃油蒸气排放控制系统功能 2燃油蒸气排放控制系统的组燃油蒸气排放控制系统的组成与工作原理成与工作原理图图4-27 燃油蒸气排放控制系统的组成燃油蒸气排放控制系统的组成1节气门节气门 2进气管进气管 3活性炭罐活性炭罐 4油箱油箱 5单向阀单向阀 6真空控制阀真空控制阀 7炭罐电磁阀炭罐电磁阀 8ECU 9传感器信号传感器信号 10排气管排气管 1三元催化转化器的功能三元催化转化器的功能 三元催化转化器安装在排气管中部，其三元催化转化器安装在排气管中部，其功能是利用转化器中的三元

14、催化剂的作用，功能是利用转化器中的三元催化剂的作用，将发动机排出废气中的有害气体如碳氢化将发动机排出废气中的有害气体如碳氢化合物（合物（HC）、一氧化碳（）、一氧化碳（CO）、氮氧化）、氮氧化合物（合物（NOx）转变为无害的二氧化碳）转变为无害的二氧化碳（CO2）、水（）、水（H2O）及氮气（）及氮气（N2）。）。 三元催化转化器一般由壳体、减振层、三元催化转化器一般由壳体、减振层、载体和催化剂涂层部分组成，如图载体和催化剂涂层部分组成，如图4-29所示。所示。图图4-30 三元催化转化器工作原理三元催化转化器工作原理1排气管排气管 2、4消声器消声器 3催化剂载体催化剂载体 三元催化转化器的

15、转换效率是指废气经三元催化转化器的转换效率是指废气经过催化转化器后，催化剂使过催化转化器后，催化剂使HC、CO和和NOx氧化还原成水蒸气、二氧化碳和氮气氧化还原成水蒸气、二氧化碳和氮气的程度。的程度。 三元催化转化器将有害气体转变成无害三元催化转化器将有害气体转变成无害气体的效率受诸多因素的影响，其中影响气体的效率受诸多因素的影响，其中影响最大的是混合气的浓度和排气温度。最大的是混合气的浓度和排气温度。 氧传感器按其结构和工作原理可分为氧氧传感器按其结构和工作原理可分为氧化锆（化锆（ZrO2）式和氧化钛（）式和氧化钛（TiO2）式两种；）式两种；按照其检测信号的范围可分为普通型和宽按照其检测信

16、号的范围可分为普通型和宽频型两种。频型两种。 （1）氧化锆式氧传感器）氧化锆式氧传感器 （2）氧化钛式氧传感器）氧化钛式氧传感器图图4-36 氧化钛式氧传感器结构氧化钛式氧传感器结构1二氧化钛元件二氧化钛元件 2金属外壳金属外壳 3陶瓷绝缘体陶瓷绝缘体 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图图4-37 氧化钛式氧传感器输出特性氧化钛式氧传感器输出特性 （3）宽频氧传感器）宽频氧传感器图图4-38 宽频氧传感器的结构及工作原理宽频氧传感器的结构及工作原理1空气空气 2传感器电压传感器电压 3控制单元控制单元 4测量片测量片 5尾气尾气 6单元泵单元泵 7单元

17、泵电流单元泵电流 8测量室测量室 9扩散通孔扩散通孔 （一）EGR控制系统的检修 1工作情况检查工作情况检查 2EGR电磁阀的检查电磁阀的检查 3检查检查EGR阀阀 （1）检查背压式）检查背压式EGR阀阀 用故障诊断仪检查。用故障诊断仪检查。 电阻检查。电阻检查。 利用故障诊断仪检查。利用故障诊断仪检查。 信号电压检查。信号电压检查。 电阻检查。电阻检查。 4检查排气温度传感器检查排气温度传感器 5测试测试EGR阀转换效率阀转换效率 1一般检查一般检查 2控制管路检查控制管路检查 3真空控制阀检查真空控制阀检查 4炭罐电磁阀检查炭罐电磁阀检查 可用以下方法对三元催化转化器进行检可用以下方法对三

18、元催化转化器进行检修。修。 1敲打法敲打法 2进气歧管真空度检测法进气歧管真空度检测法 3排气背压检测法排气背压检测法 4尾气分析法尾气分析法 5红外温度计测量法红外温度计测量法 6利用氧传感器信号电压波形分析利用氧传感器信号电压波形分析 1外观检查外观检查 2线路及氧传感器检测线路及氧传感器检测 以桑塔纳以桑塔纳2000GLi轿车氧传感器的检测轿车氧传感器的检测为例，线路连接如图为例，线路连接如图4-46所示，插接器端所示，插接器端子如图子如图4-47所示。所示。 当怀疑氧传感器出现故障，而发动机当怀疑氧传感器出现故障，而发动机ECU又检测不到故障信息时，发动机仍能又检测不到故障信息时，发动

19、机仍能以开环控制方式继续运转，只是发动机工以开环控制方式继续运转，只是发动机工作状态不是最佳，排气中有害气体的含量作状态不是最佳，排气中有害气体的含量以及发动机的燃油消耗量将增加。以及发动机的燃油消耗量将增加。 这时可利用故障诊断仪，读取氧传感器这时可利用故障诊断仪，读取氧传感器的工作参数和故障信息。的工作参数和故障信息。 用示波器可以检测氧传感器信号电压变用示波器可以检测氧传感器信号电压变化情况，其标准波形如图化情况，其标准波形如图4-48所示。所示。 （一）曲轴箱强制通风系统（一）曲轴箱强制通风系统 1曲轴箱强制通风装置的功用曲轴箱强制通风装置的功用 发动机工作时，不可避免地会有一定量发动

20、机工作时，不可避免地会有一定量的混合气与废气从燃烧室窜入曲轴箱。的混合气与废气从燃烧室窜入曲轴箱。 因此，曲轴箱内的润滑油在高温废气中因此，曲轴箱内的润滑油在高温废气中的热量、水分以及汽油等的影响下，将被的热量、水分以及汽油等的影响下，将被稀释和发生变质。稀释和发生变质。 同时，曲轴箱窜气直接排入大气，将导同时，曲轴箱窜气直接排入大气，将导致致HC等排放污染物的增加。等排放污染物的增加。 2曲轴箱强制通风装置的组成及曲轴箱强制通风装置的组成及工作原理工作原理 1二次空气喷射系统的功能二次空气喷射系统的功能 在一定工况下，通过二次空气喷射系统在一定工况下，通过二次空气喷射系统将新鲜空气送入排气管

21、，促使废气中的一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，同时低一氧化碳和碳氢化合物的排放量，同时加快三元催化转化器的升温。加快三元催化转化器的升温。 二次空气喷射系统根据控制原理不同，二次空气喷射系统根据控制原理不同，可分为空气喷射式和吸气式两种。可分为空气喷射式和吸气式两种。 （1）空气喷射式二次空气喷射系统）空气喷射式二次空气喷射系统的组成及工作原理的组成及工作原理 （2）吸气式二次空气喷射系统的组）吸气式二次空气喷射系统的组成及工作原理成及工作原理任务三任务三 进气增压系统检修进气增压系统

22、检修 发动机在不同的工况时所需要的进气量发动机在不同的工况时所需要的进气量大小不同，当发动机转速低时，所需要的大小不同，当发动机转速低时，所需要的进气量少，转速高时，发动机需要输出较进气量少，转速高时，发动机需要输出较大的转矩，所以需要增加发动机的进气量，大的转矩，所以需要增加发动机的进气量，以提高发动机输出功率。以提高发动机输出功率。 进气增压系统就能够实现发动机高速和进气增压系统就能够实现发动机高速和低速对进气量变化的要求，进气增压系统低速对进气量变化的要求，进气增压系统可分为可变进气增压和涡轮增压两种。可分为可变进气增压和涡轮增压两种。 本次任务主要介绍可变进气增压和涡轮本次任务主要介绍

23、可变进气增压和涡轮增压系统的结构及检修的相关知识。增压系统的结构及检修的相关知识。 （一）可变进气增压系统一）可变进气增压系统 可变进气增压系统是利用改变进气管的可变进气增压系统是利用改变进气管的长度或者截面积来改变高低速时发动机的长度或者截面积来改变高低速时发动机的进气量的大小，可分为动力阀控制系统和进气量的大小，可分为动力阀控制系统和谐波增压控制系统两种。谐波增压控制系统两种。 动力阀控制系统是通过改变进气管截面动力阀控制系统是通过改变进气管截面积来改变发动机高速和低速时进气量的一积来改变发动机高速和低速时进气量的一种控制系统，可以适应发动机不同转速和种控制系统，可以适应发动机不同转速和负

24、荷时对进气量需求，从而改善发动机的负荷时对进气量需求，从而改善发动机的动力性。动力性。 其系统组成和工作原理如图其系统组成和工作原理如图4-54所示。所示。 谐波增压系统是通过改变进气管长度来谐波增压系统是通过改变进气管长度来改变发动机高速和低速时进气量的一种控改变发动机高速和低速时进气量的一种控制系统。制系统。 （1）压力波的产生及利用）压力波的产生及利用 （2）谐波增压控制系统的组成及工）谐波增压控制系统的组成及工作原理作原理 涡轮增压控制系统是一种动力增压控制涡轮增压控制系统是一种动力增压控制系统，按其动力源的不同，可分为机械增系统，按其动力源的不同，可分为机械增压、废气涡轮增压、复合增

25、压和气波增压压、废气涡轮增压、复合增压和气波增压等几种形式。等几种形式。 目前应用较为广泛的是废气涡轮增压控目前应用较为广泛的是废气涡轮增压控制系统。制系统。 废气涡轮增压控制系统是利用发动机排废气涡轮增压控制系统是利用发动机排出的废气能量来驱动增压装置进行工作的，出的废气能量来驱动增压装置进行工作的，其系统组成如图其系统组成如图4-56所示，主要由涡轮增所示，主要由涡轮增压器、冷却器和控制装置等组成。压器、冷却器和控制装置等组成。 废气涡轮增压控制系统主要是对增压压废气涡轮增压控制系统主要是对增压压力进行控制。力进行控制。 根据其控制方法的不同，可分为旁通气根据其控制方法的不同，可分为旁通气

26、道控制式和涡轮转速控制式两种。道控制式和涡轮转速控制式两种。 采用旁通气道控制式的涡轮增压控制系采用旁通气道控制式的涡轮增压控制系统如图统如图4-57所示。所示。 控制废气流动的旁通阀受驱动气室的控控制废气流动的旁通阀受驱动气室的控制，而制，而ECU控制释压电磁阀的工作。控制释压电磁阀的工作。 有些增压控制系统中，通过控制增压器有些增压控制系统中，通过控制增压器的转速来控制增压压力，系统组成如图的转速来控制增压压力，系统组成如图4-58所示。所示。 涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器，其外形和结构如图机器，其外形和结构如图4-59所示。所示。图图4-59 涡轮增压器的外形及结构涡轮增压器的外形及结构l压气机叶轮压气机叶轮 2转子轴转子轴 3压气机壳压气机壳 4膜片弹簧膜片弹簧 5涡轮壳涡轮壳 6涡轮涡轮 7隔热板隔热板 8轴承轴承 9压气机后盖压气机后盖 涡轮室进气口与排气歧管相连，其排气口涡轮室进气口与排气歧管相连，其排气口接在排气管上；增压器进气口与空气滤清器接在排气管上；增压器进气口与空气滤清器管道相连，其排气口接在进气歧管上。管道相连，其排气口接在进气歧管上。 涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性连接。二者同轴刚性连接。 （一）可变进气增