汽车发动机电控系统检修教案设计：第七章汽油机排放控制系统的检修

《汽车发动机电控系统检修》课程

教案

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

制定人：汽车发动机电控团队

教学项目汽油机排放控制系统的检修

教学任务三元催化转换器的检修

1.了解三元催化转换器的组成、工作过程和作用；

知识

2.能够制定三元催化转换器的故障检修方案；

目标

教3.能够正确使用相应检测工具对三元催化转换器的故障进行检修。

学1.培养学生的决策评价能力；

能力

目2.培养学生的自学拓展能力；

目标

标3.培养学生勤于动脑、动手、善于反思、分析与总结的良好学习习惯。

1.培养学生分析问题的素质；

素质

2.培养学生语言表达素质；

目标

3.培养学生的团队合作精神和交流合作素质。

教学重点三元催化转换器的工作过程

教学难点三元催化转换器的检测方法

教学素材丰田卡罗拉LZR发动机台架、万用表等常用检测工具

课型理实一体课授课课时4

教学方法时

教学过程教学内容

与手段间

组织学生，导入项目课程。

1讨论法

•客户反应一辆2001年款帕萨特B5轿车，装备ANQ型发

项

目动机。该车发动机加速不良，急加速时发动机转速不能随节15

导

入项目

气门开度的增大而增加，且转速达到3000r/min后很难继续

教学法

上升，经查验为三元催化转换器（TWC）系统的故障。

工作原理

增强气体活性

三元催化器的工作原理是：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

教

体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中co

学

在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在讲授法

过

高温下氧化成水（H20）和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。

程2.

三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。情景教

实告知

催化喷涂载体学法

施20

与资

三元催化反应器类似消声器。它外面用双层不锈薄钢板

讯

制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料（石棉纤维毡）。多媒体

内部在网状隔板中间装有净化剂。净化剂由载体和催化剂组课件

成。

载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形、多棱体形和网

状隔板等。净化剂实际上是起催化作用的，也称为催化剂。

催化剂用的是金属粕、铐、钿。将其中一种喷涂在载体上，

就构成了净化剂。

3.讨论、演

学生分组对三元催化转换器的工作工程进行分析，并制

初步示法、情50

定检测方案。

训练景教学法

4.1背压试验项目教学55

强化在催化转化器前端排气管的适当位置上打一个孔，接出法、任务

训练一个压力表，启动发动机，在怠速和2500r/min时，分别测驱动法、

量排气背压，如果排气背压不超过发动机所规定的限值，则行动导向

表明催化剂载体没有被阻塞。法

如果排气背压超过发动机所规定的限值，则需将催化转

化器后端的排气系统拆掉，重复以上的试验，如果催化转化

器阻塞，排气背压仍将超过发动机所规定的限值。如果排气

背压下降，则说明消声器或催化转化器下游的排气系统出现

问题，破碎的催化剂载体滞留在下游的排气系统中，所以首

先进行外观检查确认催化剂载体完整是非常必要的。对有问

题的排气管、消声器和催化转化器也可通过测量其前后的压

力损失来判断。

2真空试验

将真空表接到进气歧管，启动发动机，使其从怠速逐渐

升至2500r/min,观察真空表的变化，如果这时真空度下降，

则保持发动机转速2500r/min不变，且此后真空度读数明显

下降，则说明催化转化器有阻塞。

因为催化转化器的阻塞在真空试验中是一个渐变的过

程，而此试验是一个稳态的过程（2500r/min）,真空度读数

不会产生明显的下降。如果是在试验室进行一个催化转化器

阻塞前后的对比检查，催化转化器阻塞后，进气歧管真空度

会发生明显下降，如果进气歧管真空度下降，并不能完全说

明是由催化转化器阻塞造成的。发动机供油量减少时，进气

歧管的真空度也会下降。因此与真空试验相比，排气背压试

验更能真实反映催化转化器的情况。

以上方法只能检查催化转化器机械故障，催化转化器的

性能好坏，也就是其转化效率的高低，则需要通过下列的检

查来判断。

3加热催化

催化转化器在正常工作状态下，由于氧化反应产生了大

量的反应热，因此可通过温差对比来判断催化转化器性能的

好坏。启动发动机，预热至正常工作温度，将发动机转速维

持在2500r/min左右，将车辆举升，用数字式温度计（接触

式或非接触式红外线激光温度计）测量催化转化器进口和出

口的温度，需尽量靠近催化转化器（50mm内）。

催化转化器出口的温度应至少高于进口温度10~15%,大

多数正常工作的催化转化器，其催化转化器出口的温度高于

进口温度20〜25虬如果车辆在主催化转化器之前还安装了副

催化转化器，主催化转化器出口温度应高于进口温度15〜

20%,如果出口温度值低于以上的范围，则催化转化器工作不

正常，需更换；如果出口温度值超过以上范围，则说明废气

中含有异常高浓度的C0和HC,需对发动机本身做进一步的检

查。

对学生完成的任务工单结果给予检查，且将检测结果与

标准检测值对比。根据操作成果，自评、互评。

评价标准

5.

考评项目自我评价小组评价教师评价

检查

劳动纪律（10分）讲授法10

评价

工位整理（10分）

工单考评（20分）

工具使用（10分）

任务方案（10分）

实施过程（30分）

6.

项目对学生的表现和操作结果进行评价讲授法10

总结

7.思考题：

课后1.三元催化转换器的组成、工作过程是什么？讲述法10

作业2.三元催化转换器如何检修？

8.讨论法、

1、继续完善本次课的任务工单；

1-lT-：讲授法10

：2、进一步设置更难的故障，让学生下节课继续操练。

学习

《汽车发动机电控系统检修》课程

教案

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

制定人：汽车发动机电控团队

教学项目汽油机排放控制系统的检修

教学任务废气再循环控制系统检修

知

识1.了解废气再循环（EGR）控制系统的组成、工作过程和作用；

目

标2.能够制定废气再循环（EGR）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废气再循环（EGR）控制系统故障进行检修。

力

能1.培养学生的决策评价能力；

教学

目

标2.培养学生的自学拓展能力；

目标

3.培养学生勤于动脑、动手、善于反思、分析与总结的良好学习习惯。

L培养学生分析问题的素质；

素质

2.培养学生语言表达素质；

目标

3.培养学生的团队合作精神和交流合作素质。

教学重点废气再循环（EGR）控制系统的工作过程

教学难点废气再循环（EGR）控制系统检测方法

大众时代超人AJR发动机台架、投影仪、万用表、手动真空泵、综合故障诊

教学素材

断仪等常用诊断工具

课型理实一体课授课课时4

方法与时

教学过程教学内容

手段间

组织学生，导入项目课程。讨论；

导入客户反应发动机怠速熄火，发动机动力性能差，请按专业要求项目教15

排除故障。学法

一、废气再循环的作用与定义

废气再循环简称EGR（ExhaustGasRecirculation）系统，

是目前用于降低N°x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所示。

---------------

讲授

教

学

法、情

过

程

景教学

施

实资讯20

法；

多媒体

课件

图1废气再循环的工作原理

EGR系统净化NOx的基本原理是：排气中的主要成分是C3、

"2。、M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N°x生成，

因为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。

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，并选择N°x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：

EGR率=[EGM体流量/（吸入空气量+EG欢体流量）]

xlOO%

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N°x排放量多的发动机运转范围，进行适量的EGR

控制。其类型有开环控制EGR和闭环控制EGR系统。

起

动

ECU信

小1号

曲轴位置传感器

EGR开环控制系统

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）。

I

1—ECE；2一节气门开关:3—废气再循环竹跆：4一或气再循环阀；5—定fE阀:6—ft令:控

制电磁阀；7—电磁阀

图3可变废气再循环率系统

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，EGR越大。

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。

图4闭环控制废气再循环工作原理

讨论

法、演

初步学生分组对EGR系统的工作工程及电路图进行分析，并制定检

示法、50

训练测方案。

情景教

学法

强化EGR控制系统的检测项目教

55

训练（1）一般检查：拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无学法、

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任务驱

工作温度后，怠速时检查结果应与冷机时相同，若转速提高到动法、

2500r/min左右，拆下真空软管，发动机转速有明显提高。行动导

向法

（2）EGR电磁阀的检查：冷态测量电磁阀电阻应为33~39。。

电磁阀不通电时，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。

（3）EGR阀的检查：如图5,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。

图5EGR阀的检查

在大众电控发动机试验台上，引领每组同学按照任务工单的要

求，进行检测。

对学生完成的任务工单结果给予检查，且将检测结果与标准检

测值对比。根据操作成果，自评、互评。

评价标准

5.考评项目自我评价小组评价教师评价

检查

劳动纪律（10分）讲授法10

评价工位整理（10分）

工单考评（20分）

工具使用（10分）

任务方案（10分）

实施过程（30分）

6

•

项

目对学生的表现和操作结果进行评价讲述法10

总

结

7.思考题：讨论

课后1.废气再循环（EGR）控制系统的组成、工作过程是什么？法、讲10

作业2.废气再循环（EGR）控制系统如何检修？授法

8.

1、继续完善本次课的任务工单；

Ill主10

2、查阅相关资料废弃再循环故障案例，并进行总结。

学习

《汽车发动机电控系统检修》课程

教案

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

制定人：汽车发动机电控团队

教学项目汽油机排放控制系统的检修

教学任务二次空气供给系统检修

1.了解二次空气供给系统系统的组成、工作过程和作用；

知识

2.能够制定二次空气供给系统系统的故障检修方案；

|-|林

教3.能够正确使用相应检测工具对二次空气供给系统的故障进行检修。

学

能力1.培养学生的决策评价能力；

目

目

标2.培养学生的自学拓展能力；

标3.培养学生勤于动脑、动手、善于反思、分析与总结的良好学习习惯。

1.培养学生分析问题的素质；

素质

2.培养学生语言表达素质；

目标

3.培养学生的团队合作精神和交流合作素质。

教学重点二次空气供给系统的工作过程

教学难点二次空气供给系统的检测方法

大众时代超人AJR发动机台架、投影仪、万用表、手动真空泵、综合故障诊

教学素材

断仪等常用诊断工具

课型理实一体课授课课时4

教学方

时

教学过程教学内容法与手

间

段

讨论

组织学生，导入项目课程。

法；

项目客户反应奥迪A62.8L轿车发动机冷起动故障指示灯亮，15

项目教

导入排放超标，请按专业要求排除故障。

学法

一、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

教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

学合物的排放量，同时加快三元催化转换器的升温。

讲授

过二、组成与工作原理

2.法、情

程点火开关接通后，蓄电池即向二次空气电磁阀供电，ECU

告知景教学

实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20

与资法；

施通道，膜片阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气供给通道，不多康体

讯

允许向排气管内提供二次空气。ECU给电磁阀通电，电磁阀开

课件

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。

有些发动机和二次空气供给系统，利用空气泵将新鲜空气强制

送入排气管。

力阀]

二次空气电磁控#

寻阳点火开当

声力/

二次空气控制能"进气歧'营

米日器”]

空气滤清

发动木几转速传感器

发动机;令却液温度传感器

氧令二咸哭2

蜀।TJ-LlJ仅直氏■燧羊

7

■

CJ1

催化转换器

二次空气供给系统组成

图1二次空气供给系统组成

讨论

3.法、演

学生分组对二次空气供给系统的工作工程进行分析，并制

初步示法、50

定检测方案。

训练情景教

学法

二次空气供给系统的检测

(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18~63°C范围内

怠速运转时，有真空吸力；发动机温度在63°C以上，起动后70s

项

教

目

学

内应有真空吸力，起动70s后应无真空吸力；发动机转速从法

、

任

务

4.4000r/min急减速时，应有真空吸力。。驱

动

强化(3)拆下二次空气控制阀：从空气滤清器侧软管接头吹入法55

、

动

行

训练空气应不漏气；用手动真空泵从真空管接头施加20KPa真空度，导

法

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，向

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。

(4)二次空气电磁阀的检查：测量电磁阀电阻，一般应为

36~44Q；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。

对学生完成的任务工单结果给予检查，且将检测结果与标

准检测值对比。根据操作成果，自评、互评。

评价标准

5.

考评项目自我评价小组评价教师评价

检查

劳动纪律（10分）讲授法10

评价

工位整理（10分）

工单考评（20分）

工具使用（10分）

任务方案（10分）

实施过程（30分）

6

，

明

目对学生的表现和操作结果进行评价讲授法10

总

结

7.思考题：

课后1.二次空气供给系统的组成、工作过程是什么？讲述法10

作业2.二次空气供给系统如何检修？

讨论

8.

1、继续完善本次课的任务工单；法、讲

自主10

2、进一步设置更难的故障，让学生下节课继续操练。授法

学习

《汽车发动机电控系统检修》课程

教案

项目七：汽油机排放控制系统的检修

任务四：燃油蒸发排放控制系统检修

制定人：汽车发动机电控团队

教学项目汽油机排放控制系统的检修

教学任务燃油蒸发排放控制系统检修

1.了解燃油蒸发排放控制系统的组成、工作过程和作用；

知识

2.能够燃油蒸发排放控制系统的故障检修方案；

目标

教3.能够正确使用相应检测工具对燃油蒸发排放控制系统的故障进行检修。

学

能力1.培养学生的决策评价能力；

目

目

标2.培养学生的自学拓展能力；

标3.培养学生勤于动脑、动手、善于反思、分析与总结的良好学习习惯。

1.培养学生分析问题的素质；

素质

2.培养学生语言表达素质；

目标

3.培养学生的团队合作精神和交流合作素质。

教学重点燃油蒸发排放控制系统的工作过程

教学难点燃油蒸发排放控制系统的检测方法

大众帕萨特发动机台架2台；大众帕萨特汽车2辆；万用表8块、KT600故障

教学素材

诊断仪4台、世达工具2套、线束若干。

课型理实一体课授课课时4

教学方

时

教学过程教学内容法与手

间

段

讨论

1.组织学生，导入项目课程。

法；

项目客户反应大众热车熄火，有时热车不易启动。，请按专业15

项目教

导入要求排除故障。

学法

一、功用

最大限度地减少燃油蒸气从燃油箱释放到大气中。发动机

在处于稳定状态时，如果燃油箱内的蒸气压力超过预定值，则

教

EVAP双向阀打开，以使蒸汽进入EVAP控制活性炭罐，暂时由

学

炭保持在炭罐内。随着发动机的运转，新鲜空气进入炭罐的底讲授

过

2.部，并将燃油蒸气带入进气歧管内。法、情

程

发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、节气门等信

实告知景教学

20

施与资号，用占空比控制炭罐电磁阀的开闭，实现排放控制阀上部的法；

讯真空度，从而控制排放控制阀的开度。当排放控制阀打开时，多媒体

燃油蒸气通过排放控制阀被吸入进气歧管。课件

二、组成

为了减少汽车排放，当前汽车都装备了燃油蒸发排放控制

(EVAP)系统。该系统主要由活性炭罐贮存装置、燃油蒸发净化

控制装置和燃油箱燃油蒸发控制装置组成。

讨论

3.法、演

学生分组对燃油蒸发排放控制系统的工作工程进行分析，

初步示法、50

并制定检测方案。

训练情景教

学法

4.燃油蒸发排放(EVAP)控制系统故障处理流程项目教55

强化(1)从EVAP净化控制活性碳罐上断开真空软管，并将真学法、

训