汽车发动机电控系统检修：第七章汽油机排放控制系统的检修课件

1、主讲人：汽车发动机电控系统检修项目七 汽油机排放控制系统的检修任务一 三元催化转换器的检修案例 客户反应一辆2001年款帕萨特B5轿车，装备ANQ型发动机。该车发动机加速不良，急加速时发动机转速不能随节气门开度的增大而增加,且转速达到3000r/min后动机很难继续上升，请按专业要求排除故障。 教学内容三元催化转换器（TWC）作用与结构 三元催化转化器（TWC）的工作原理三元催化转化器性能的检测方法一、三元催化转换器（TWC）作用与结构 1、三元催化转化器的作用 三元催化转换器是安装于汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和等有害气体通过氧化和还原作用转变成无害的二

2、氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的三种主要有害物质转化成无害物质。一、三元催化转换器（TWC）作用与结构 2、三元催化转化器的结构 三元催化器类似消声器，如图1所示。它的外貌用双层不锈薄钢板制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料石棉纤维毡。内部在网状隔板中间装有净化剂。净化剂包括载体和催化剂两部分。载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形、多冷体形和网状隔板等。净化剂实际上是其催化作用的，也称为催化剂，使用的材料为金属铂铑、钯等一些贵金属以及稀土材料，将其中一种喷涂在载体上。就构成了催化剂。将上述贵金属和稀土材料按一定比例制成的催化剂，其催化效果更佳。网状型三元催化转化器的结构如图

3、2所示。一、三元催化转换器（TWC）作用与结构 陶瓷制蜂窝状催化器结构一、三元催化转换器（TWC）作用与结构 三元催化转化器内部装有催化床，催化床内附着铂（或钯）和铑的混合物。铂能促使CO、HC氧化；而铑则能加速NOX的还原。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOX三种气体的活性，促使其进行一定的氧化还原反应。二、三元催化转化器（TWC）的工作原理其中CO在高温下氧化成无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳；NOX还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。二、三元催化转化器（TWC）的工作原理二、三元催化转化器（

4、TWC）的工作原理二、三元催化转化器（TWC）的工作原理1炭灰积聚、污染。含铅汽油燃烧后会使三元催化器很快收到损害；机油窜入气缸燃烧后机油中的磷和锌等物质也会污染三元催化转化器。 2陶瓷芯子破损。热循环的长期作用、外部碰撞和挤压，都有可能使陶瓷芯子破损。 3混合气浓或燃烧不完全时会使排气中的CO、HC浓度过高，这将加重三元催化转化器的负担，使温度升高过多，会使三元催化转化器的性能恶化，甚至熔断载体。三、三元催化转化器性能的检修 三元催化转化器上一般还装有排气温度传感器，当温度不定期高时，电控单元会切断二次空气供给，中断催化转化反应。 4TWC常见故障及原因 三元催化转化器常见故障有：三元催化转

5、换器性能恶化；三元催化转化器芯子堵塞后排气不畅，产生过高的排气背压，使废气倒流到发动机内。包括以下现象：三、三元催化转化器性能的检修 （1）简单人工检查 通过人工检查可以从一开始判断TWC是否有损坏。用橡皮槌轻轻敲打TWC，听有无“咔啦”声，并伴随有散碎物落下。如果有此异响，则说明TWC内部催化物质剥落或者蜂窝陶瓷载体破碎，那么必须更换整个转换器了。如果没有上述异响，应该检查TWC是否堵塞。TWC芯子堵塞是比较常见的故障，可以用下面两种方法进行。三、三元催化转化器性能的检修 （1）简单人工检查 第一种方法是检测进气歧管真空度法。将废气再循环（EGR）阀上的真空管取下，将官口塞住，避免产生虚假真

6、空泄露现象。将真空管接到进气歧管上，让发动机缓慢急速倒2500r/min。若真空表读书瞬间又回到原有水平（47.574.5kpa）并能维持15s，则说明TWC没有堵塞。否则应该怀疑是TWC或排气管堵塞。 第二种方法是检测排气背压法。从二次空气喷射管路上脱开空气泵止回阀的接头，再在二次空气喷射管路上接一个压力表。在发动机转速为2500r/min时观察压力表的读数，此时读数应该小于17.24KPa，如果排气背压大于或等于20.70KPa，则表明排气系统堵塞。若观察TWC、消声器及排气管没有外伤，则可将TWC出口和消声器脱开后观察压力表读数是否有变化。若压力表显示排气背压仍然较高，则为TWC损坏；若

7、压力表显示排气背压陡然下降，则说明堵塞发生在TWC出气口后面的部件。三、三元催化转化器性能的检修 （2）怠速试验法检查让发动机怠速运转，使用尾气分析仪测量此时的CO值。当发动机正常工作时候（空燃比14.7:1），这时的CO典型值为，当使用二次空气喷射和TWC技术可以使怠速时的CO值接近于0，最大应不超过，否则说明TWC损坏。另外，据经验分析，怠速时候的的排放量也能给我们一些帮助。通常在怠速时候的数值应不高于100ppm，而在稳定工况下，数值应不高于1000ppm在发动机一切正常的情况下，而过高就可以怀疑是TWC故障了。三、三元催化转化器性能的检修 （3）快怠速试验法测量让发动机处于快怠速运转状

8、态，并用转速表测量快怠速是否符合规定值。用尾气分析仪测量发动机处于快怠速状态下尾气中的CO和HC含量。如果发动机性能良好，则CO值应该在以下，HC应该在10ppm以下。若两种数值都超标，则可临时拔下空气泵的出气软管，此时若CO和HC值不变，则可以判断TWC已损坏，若读数上升，而重新接上软管后又下降，则说明燃油喷射系统故障或是点火系统故障。三、三元催化转化器性能的检修 （4）红外温度计测量法这是一种比较简单的测量方法。TWC在实际使用过程中，其出口管道温度比进口管道温度至少高出，在怠速时，其温度也相差10%。但是若出口与入口处的温度没有差别或出口温度低于入口温度，说明TWC没有氧化反应，此时应该

9、检查二次空气喷射泵是否有故障，若没有故障，就说明TWC已损坏。三、三元催化转化器性能的检修 （5）利用双氧传感器信号电压波形分析 目前，许多发动机燃油反馈控制系统中，都安装两个氧传感器。分别装载TWC的反应前、后两段。这种结构在装有OBD-II诊断系统改进了TWC的随车监视系统，安装在TWC后端的氧传感器电压波动要比安装在TWC前端的氧传感器电压波动少得多。这是因为运行正常的TWC转化CO和HC时消耗氧气。当TWC损坏时，其转换效率基本丧失，使钱、后端的氧气值接近，此时氧传感器信号的电压波形和波动范围均趋于一致，因此需要更换TWC。三、三元催化转化器性能的检修 三、三元催化转化器性能的检修 课

10、后作业1.三元催化转化器的作用是什么 2.三元催化转化器如何检修 Thank You !主讲人：汽车发动机电控系统检修项目七 汽油机排放控制系统的检修任务二 废气再循环控制系统检修案例客户反应发动机怠速熄火，发动机动力性能差，请按专业要求排除故障。教学内容废气再循环的作用与定义可变EGR率废气再循环的控制闭环控制式废气再循环废气再循环系统的检修一、废气再循环的作用与定义废气再循环简称EGR（Exhaust Gas Recirculation）系统，是目前用于降低排放的一种有效措施。它是将一部分排气引入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧，从而实现再循环，并对送人进气系统的排气进行最佳控制，如图1

11、所示。一、废气再循环的作用与定义一、废气再循环的作用与定义EGR系统净化NOx的基本原理是：排气中的主要成分是CO2、H2O、N2等，这三种气体的热容量较高。当新混合气和部分排气混合后，热容量也随之增大。在进行相同发热量的燃烧时，与不混和时相比，可使燃烧温度下降，这样就抑制NOx生成，因为NOx主要是在高温富氧的条件下生成的。但过度的废气再循环，使混合气的着火性能和发动机输出功率下降，将会影响发动机的正常运行，特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时，再循环的废气将会明显降低发动机的性能。一、废气再循环的作用与定义因此应根据发动机结构、工况及工作条件的变化自动调整参与再循环的废气量，并

12、选择NOx排放量多的发动机运转范围，进行适量的EGR控制。通常，EGR的控制指标采用EGR率表示，其定义如下：一、废气再循环的作用与定义一般机械式控制装置EGR率（一般为5%15% ）较小，即使采用能进行比较复杂控制的机械式控制装置，控制的自由度也受到限制，并且控制装置繁多。电子式废气再循环(EGR)控制系统，不仅结构简单，而且可进行较大EGR率（15%20%）控制，但随着EGR的增加，燃烧将可变得不稳定，缺火严重，油耗上升，HC的排放量也增加。因此，当燃烧恶化时，可减少EGR率，甚至完全停止EGR。电子式EGR控制系统的主要功能就是选择排放量多的发动机运转范围，进行适量的EGR控制。其类型有

13、开环控制EGR和闭环控制EGR系统。一、废气再循环的作用与定义二、可变EGR率废气再循环的控制可变EGR率废气再循环控制的工作原理是：根据发动机台架试验确定的EGR率与发动机转速、进气量的对应关系，将有关数据存入发动机ECU内的ROM中。发动机工作时，ECU根据各种传感器送来的新号，确定发动机在哪一种工况工作，经过查表和计算修正、输出适当的指令，控制电磁阀的开度，以调节废气再循环的EGR率。图3为开环控制废气再循环系统的一种实例。图中VCM阀是一个真空调节阀，内有两个电磁阀（一个是废气再循环控制电磁阀，另一个怠速调节电磁阀）。二、可变EGR率废气再循环的控制可变废气再循环率系统 二、可变EGR

14、率废气再循环的控制二、可变EGR率废气再循环的控制二、可变EGR率废气再循环的控制 当发动机工作时，ECU根据曲轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、点火开关、电源电压等，给废气再循环控制电磁阀提供不同占空比的脉冲电压，使其具有不同打开、关闭频率，以调节进入VCM阀负压室的空气里，得到控制EGR阀不同开度所需各种真空度，从而获得为适应发动机工况所需不同的EGR率。脉冲电压信号的占空比越大，电磁阀打开时间越长，进入VCM阀负压室的空气里越多，真空度越小，废气再循环控制阀开度越小，EGR率越小，当小至某一值时，废气再循环阀关闭，废气再循环系统停止工作。反之，脉冲电压信号的占空比越小，E

15、GR越大。 二、可变EGR率废气再循环的控制二、可变EGR率废气再循环的控制三、闭环控制式废气再循环如图4所示，闭环控制EGR系统，检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。与开环相比只是在EGR阀上增设一个EGR阀开度传感器，EGR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，参与再循环的废气经EGR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ECU，ECU根据此反馈信号修正EGR电磁阀的开度，使EGR率保持在最佳值。三、闭环控制式废气再循环闭环控制废气再循环工作原理 四、废气再循环控制系统的检修冷态测量电磁阀电阻应为。电磁

16、阀不通电时，从进气管侧吹入空气应畅通，从滤网处吹应不通；接上蓄电池电压时，应相反。 拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管应无真空吸力；发动机温度达到正常工作温度后，怠速时检查结果应与冷机时相同，若转速提高到2500r/min左右，拆下真空软管，发动机转速有明显提高。一般检查EGR电磁阀的检查 EGR阀的检查 用手动真空泵给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。 课后作业：1. 废气再循环（EGR）控制系统的组成、工作过程是什么2. 废气再循环（EGR）控制系统如何检修 Thank You !主讲人：汽车发动机电

17、控系统检修项目七 汽油机排放控制系统的检修任务三 二次空气供给系统检修案例客户反应奥迪A6 2.8L轿车发动机冷起动故障指示灯亮，排放超标，请按专业要求排除故障。 教学内容二次空气供给系统的功用 二次空气供给系统的组成和工作原理二次空气供给系统的检修一、二次空气供给系统的功用 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。向废气中供给额外的空气，增加氧含量，使废气中因未充分燃烧而产生的CO和HC在高温下再次燃烧，生成CO2和H2O，达到排气净化的目的。控制的实质一、二次空气供给系统的功用 （1

18、）二次空气喷射系统一般与三元催化转换器配合使用。（2）二次空气喷射系统已成为轿车排放达到欧、欧标准的必备装置。空气泵系统二次空气供给系统脉冲空气系统二、二次空气供给系统的组成和工作原理 类型1、空气泵系统使用空气泵使新鲜空气进入排气系统。缺点：空气泵由发动机驱动，会消耗一部分发动机功率。二、二次空气供给系统的组成和工作原理 （1）空气泵系统的基本组成主要由空气泵、空气分流阀、空气旁通阀、单向阀、电磁阀等组成。二、二次空气供给系统的组成和工作原理 （2）空气泵系统的工作原理（1）发动机处于起动工况ECU控制旁通线圈和分流线圈断电，旁通电磁阀和分流电磁阀断电，空气泵送出的新鲜空气经空气旁通阀进入大

19、气。（2）发动机处于暖机工况ECU控制旁通电磁阀和分流电磁阀通电，空气泵送出的新鲜空气经空气旁通阀流到空气分流阀，再由分流阀流入空气分配管，最后由空气喷管喷入排气道。此时，发动机燃油喷射控制系统处于开环控制，氧传感器的输出信号不影响ECU的控制。（3）发动机处于正常工况ECU控制旁通电磁阀通电，空气泵送出的新鲜空气经空气旁通阀进入空气分流阀，再经空气分流阀进入三元催化转换器。 此时，发动机燃油喷射控制系统处于闭环控制，二次空气喷射系统不能向排气歧管喷射新鲜空气，以免使氧传感器的输出信号变弱，影响ECU对燃油喷射的控制。二、二次空气供给系统的组成和工作原理 2、脉冲控制系统利用排气压力的脉冲江新

20、鲜空气吸入排气系统。优点：不需要使用动力源，减小了发动机输出功率的消耗。二、二次空气供给系统的组成和工作原理 （1）脉冲空气系统的基本组成主要由二次空气控制阀、二次空气电磁控制阀等组成。二、二次空气供给系统的组成和工作原理 二、二次空气供给系统的组成和工作原理 点火开关接通后，蓄电池即向二次空气电磁阀供电，ECU控制电磁阀搭铁回路。电磁阀不通电时，关闭通向膜片阀真空通道，膜片阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气供给通道，不允许向排气管内提供二次空气。ECU给电磁阀通电，电磁阀开启膜片阀真空室的真空通道，排气管真空度将膜片阀吸起，排气管内的脉动真空即可吸开舌簧阀，是二次空气进入排气管。有些发动机和二

21、次空气供给系统，利用空气泵将新鲜空气强制送入排气管。二、二次空气供给系统的组成和工作原理 EFI进入闭环控制水温超过规定发动机转速和负荷超过规定二次空气喷射系统不工作ECU发现有故障三、二次空气供给系统的检修（1）发动机低温起动：当发动机低温起动时，拆下空气滤清器盖应能听到舌簧阀发出“嗡”、“嗡”声。（2）从空气滤清器上拆下二次空气供给软管：用手指盖住软管口检查，应符合以下要求：发动机温度在范围内怠速运转时，有真空吸力；发动机温度在以上，起动后70s内应有真空吸力，起动70s后应无真空吸力；发动机转速从4000r/min急减速时，应有真空吸力。三、二次空气供给系统的检修3）拆下二次空气控制阀：

22、从空气滤清器侧软管接头吹入空气应不漏气；用手动真空泵从真空管接头施加20KPa真空度，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应通畅；若不符合上述要求，说明膜片阀工作不良，应检修或更换。用手动真空泵从真空管接头施加20KPa真空度，从排气管接头吹入空气应不漏气，否则说明舌簧密封不良，应更换。三、二次空气供给系统的检修三、二次空气供给系统的检修（4）二次空气电磁阀的检查：测量电磁阀电阻，一般应为；拆开二次空气电磁阀上的软管，电磁阀不通电时，从进气管侧软管接头吹入空气应不通，从通大气的滤网处吹入空气应通畅。当给电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，应更换电磁阀。 三、二次空

23、气供给系统的检修课后作业1. 二次空气供给系统的组成、工作过程是什么 2. 二次空气供给系统如何检修 Thank You !主讲人：汽车发动机电控系统检修项目七 汽油机排放控制系统的检修任务四 汽油蒸气排放控制系统检修案例客户反应发动机怠速不良、性能不佳、排放不合格，请按专业要求排除故障。 学习目标1. 了解汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的组成、工作过程和作用；2. 能够制定汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的故障检修方案；3. 能够正确使用相应检测工具对蒸气排放系统的故障进行检修。 教学内容一、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的作用二、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的组成 和工作原理三、汽

24、油蒸气排放（EVAP）控制系统的检修一、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的作用为防止汽油箱向大气排放燃油蒸气而产生污染，在发动机控制系统中普遍采用了由ECU控制的活性碳罐蒸发污染控制装置。燃油蒸气排放控制系统的作用是收集汽油箱和浮子室蒸气的汽油蒸气，并将汽油蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止汽油蒸气直接排出大气而造成污染。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。 如图所示，油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制。二、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的组成和工作原理二、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的组成和工作原理二、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的组成和工作原理二、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统的组成和工作原理发动机工