汽车构造 进排气系统及排放控制系统

第七单元进排气系统及排放控制系统教学目标1.熟悉进排气系统的组成及功用2.熟悉进排气系统各主要零部件的功用与结构特点3.掌握进气增压系统的组成、功用及控制原理。4.掌握发动机排放控制系统的功用、类型及控制原理一、功用：尽可能多地和尽可能均匀地向各汽缸供给可燃混合气或纯净的空气。二、组成主要由空气滤清器、进气总管和进气歧管等组成。7.1进气系统1—空气滤清器2—排气歧管3—进气软管4—进气歧管5—排气管6—三元催化转换器7—中间消声器8—主消声器7.1进气系统三、各主要零部件的结构及原理一）空气滤清器1.功用:滤除空气中的杂质和尘埃。2.类型：按工作原理：惯性式和过滤式按滤芯材料：纸滤芯（干式及湿式）和铁丝网滤芯3.结构及原理（以纸滤芯为例）：1—进气导流管2—蝶形螺母3—滤清器盖4—滤清器5—滤芯6—金属网7—打褶滤纸8—滤芯下密封面9—滤芯上密封面7.1进气系统纸滤芯形状7.1进气系统4.带恒温进气装置的空气滤清器功用：控制进气温度，使之保持在35℃～40℃之间。结构：增设一套空气加热与控制系统，两个进气口分别接热空气管及冷空气进气导流管，由控制阀控制2个进气管的开闭。原理：低于35℃时—热空气；超过53℃时—冷空气；35℃～40℃时—冷热空气1—进气导流管2—真空控制膜盒3—控制阀4—进气温度传感器5—空气滤清器6—热炉7—冷空气入口8—排气歧管9—热空气出口10—热空气管7.1进气系统三、各主要零部件的结构及原理二）进气总管进气总管是指空气滤清器至进气歧管之间的管道。三）进气歧管1.结构：指进气总管后向各汽缸分配空气的支管。1—喷油器2—燃油分配管3—进气歧管4—油压调节器7.1进气系统三、各主要零部件的结构及原理三）进气歧管2.进气歧管的加热方式：陶瓷热敏电阻器：高温排气：循环冷却液：3.可变进气歧管结构及原理：1—转换阀2—转换阀控制机构3—控制单元4—节气门5—空气滤清器7.2排气系统一、功用：汇集各汽缸的废气，减小排气噪声和消除废气中的火焰和火星，使废气安全地排入大气。二、组成：主要由排气歧管、排气管及排气消声器等组成。1—空气滤清器2—排气歧管3—进气软管4—进气歧管5—排气管6—三元催化转换器7—中间消声器8—主消声器7.2排气系统三、各主要零部件的结构及原理一）排气歧管不锈钢排气歧管（丰田汽车用）7.2排气系统三、各主要零部件的结构及原理二）排气消声器1.功用：降低从排气管排出的废气的温度和压力，以消除火星和噪声。2.结构：1—进入管2—隔板3—外壳4—排出管7.3进气增压系统一、进气增压的概念：将空气预先压缩后再供入汽缸，以提高进气密度，增加进气量，从而增加发动机的功率，改善燃油经济性，降低排放。二、进气增压的方法废气涡轮增压、机械增压、进气谐波增压等。三、废气涡轮增压系统1.单涡轮增压系统：1—空气滤清器2—空气流量计3—压气机叶轮4—增压器5—涡轮机叶轮6—排气旁通阀7—进气旁通阀8—排气旁通阀控制装置9—节气门10—中冷器7.3进气增压系统三、废气涡轮增压系统1.双涡轮增压系统：1—空气滤清器2—进气旁通阀3—中冷器4—谐振室5—增压压力传感器6—进气管7—喷油器8—火花塞9—涡轮增压器10—排气旁通阀11—排气旁通阀控制装置12—排气管7.3进气增压系统四、机械增压系统1.基本组成：2.类型：挤压式和流动式。1—排气管2—发动机3—进气歧管4—机械增压器5—叶片6—空气流量计7—皮带7.3进气增压系统五、进气谐波增压系统1.原理：利用空气在进气管中的波动效应和惯性效应来达到增压的目的。1—进气导流管2—进气歧管3—主谐振室4—空气流量计5—空气滤清器6—副谐振室7.4发动机排放控制系统一、汽车上应用的主要排放控制装置1.发动机结构优化技术。2.闭环电控发动机管理技术。3.改进油料。4.闭式曲轴箱强制通风（PCV）技术。5.汽油蒸发污染物控制（EVAP）技术。6.废气再循环（EGR）技术。7.4发动机排放控制系统二、曲轴箱强制通风系统1.功用：将窜入曲轴箱内的混合气、废气以及机油产生的油雾吸入发动机汽缸燃烧，同时吸入新鲜空气，形成不断的对流，以保护环境。2.控制原理：1—空气滤清器2—空气软管3—新鲜空气4—曲轴箱气体5—汽缸盖罩6—PCV阀7—曲轴箱气体软管7.4发动机排放控制系统3.PCV阀（1）功用：根据发动机工况的变化自动调节进入汽缸的曲轴箱气体数量。（2）组成：PCV阀体、弹簧、锥形阀和阀座。（3）工作原理：1—PCV阀体2—弹簧3—锥形阀4—阀座7.4发动机排放控制系统三、汽油蒸发控制系统1.功用：收集汽油箱内蒸发的汽油蒸气，并将汽油蒸气导入汽缸参加燃烧，同时，根据发动机不同工况要求，控制导入汽缸参加燃烧的汽油蒸气量。2.组成：活性炭罐电磁阀、活性炭罐真空控制阀、蒸气管路、真空管路等。3.工作原理：1—油箱盖2—油箱3—单向阀4—排气管5—活性炭罐电磁阀6—节气门7—进气管8—真空阀9—真空控制阀10—定量排放孔11—活性炭罐7.4发动机排放控制系统四、三元催化转换器1.功用：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。2.结构类型：1—陶瓷小球保持架2—内壳3—隔热层4—外壳5—填料孔螺塞7.4发动机排放控制系统3.影响TWC转换效率的因素：影响最大的是混合气的浓度和排气温度。如左图只有在理论空燃比14.7附近，三元催化转化器的转化效率最佳，一般都装有氧传感器检测废气中的氧的浓度，氧传感器信号输送给ECU，用来对空燃比进行反馈控制。此外，发动机的排气温度过高（815℃以上），TWC转换效率将明显下降。7.4发动机排放控制系统4.氧传感器：（1）功用：氧传感器安装在三元催化转换器与发动机之间的排气管或排气歧管上，其功用是将检测废气中氧气浓度信号送给ECU，ECU根据此信号对喷油量进行修正，使实际空燃比更接近理论空燃比。（2）类型：氧化锆（ZrO2）式和氧化钛（TiO2）式。7.4发动机排放控制系统（3）氧化锆式氧传感器结构及原理：1-排气入口2-锆管3-内电极4-弹簧5-绝缘体6-导线7-保护管结构：由锆管（内、外电极）、导线和保护管等组成。7.4发动机排放控制系统控制原理：在发动机工作时，废气流过传感器外表面。在高温作用下（300℃左右），氧分子发生电离，并且总是从氧离子浓度大的内表面向浓度小的外表面移动，从而在内、外电极之间产生电压降。当混合气较稀时，废气中的氧含量较高，内外表面氧气浓度差较小，产生较低电压（接近0V或0.45V～0V）；当混合气较浓时，废气中的氧含量较少，内外表面氧气浓度差较大，产生较高电压（0.７V～0.9V）。在理论空燃比附近，输出的电压信号有一突变（0.45V～0.７V），ECU可以检测到这一突变。在内、外表面氧浓度差发生变化时，内外电极之间产生电压也不同，ECU以此信号来修正喷油量。7.4发动机排放控制系统五、废气在循环控制系统（EGR）1.功用：将适当的废气重新引入气缸参加燃烧，从而降低气缸的最高温度，以减少NOx的排放量。2.类型：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。3.开环控制EGR系统：组成：EGR阀和EGR电磁阀等。1—废气再循环电磁阀2—节气门3—废气再循环阀4—水温传感器5—曲轴位置传感器6—ECU7—启动信号7.4发动机排放控制系统原理：EGR阀安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量。EGR电磁阀按装在通向EGR真空通道中，ECU根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动等信号来控制电磁阀的通电或断电。ECU不给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空通道接通，EGR阀开启，进行废气再循环；ECU给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空度通道被切断，EGR阀关闭，停止废气在循环。1—废气再循环电磁阀2—节气门3—废气再循环阀4—水温传感器5—曲轴位置传感器6—ECU7—启动信号7.4发动机排放控制系统4.闭环控制EGR系统：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。用EGR阀开度反馈控制的EGR系统：1—废气再循环电磁阀2、3—废气再循环阀开度传感器7.4发动机排放控制系统4.闭环控制EGR系统：用EGR率反馈控制的EGR系统：7.4发动机排放控制系统六、二次空气供给系统1.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。2.组成及原理：1—催化转换器2—氧传感器3—二次空气控制阀4—二次空气电磁阀点火开关接通后，蓄电池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室的真空通道，膜片阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气供给通道；ECU给电磁阀通电，进气管真空度将膜片阀吸起，使二次空气进入排气管。