汽油机进气控制系统及检修

湖北职业技术学院机电工程系1湖北职业技术学院机电工程系第四章汽油机辅助控制系统1．三元催化转换器的功能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。2．三元催化转换器的构造三元催化剂一般为铂（或钯）与铑的混合物。3．影响三元催化转换器转换效率的因素影响最大的是混合气的浓度和排气温度。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。4.1汽油机排放控制系统及检修4.1.1三元催化转换器与空燃比反馈控制系统4．氧传感器（1）氧化锆氧传感器在敏感元件氧化锆的内外表面覆盖一层铂，外侧与大气相同。在400℃以上的高温时，若氧化锆内外表面处的气体中的氧的浓度有很大差别，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，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的电压很低（接近0V），反之，如排气中几乎没有氧，内外侧的之间电压高（约为1V）。在理论空燃比附近，氧传感器输出电压信号值有一个突变，如下图。（2）氧化钛氧传感器主要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成。4.1汽油机排放控制系统及检修4.1.1三元催化转换器与空燃比反馈控制系统4．氧传感器4.1汽油机排放控制系统及检修4.1.1三元催化转换器与空燃比反馈控制系统（3）氧传感器控制电路日本丰田LS400轿车氧传感器控制电路。4.1汽油机排放控制系统及检修4.1.1三元催化转换器与空燃比反馈控制系统1．EGR控制系统功能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。种类：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。2．开环控制EGR系统如图，主要由EGR阀和EGR电磁阀等组成。4.1汽油机排放控制系统及检修4.1.2废气在循环控制系统（EGR）3．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。与开环相比只是在EGR阀上增设一个EGR阀开度传感器，控制原理，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。4．EGR控制系统的检修（1）一般检查：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。（2）EGR电磁阀的检查：冷态测量电磁阀电阻应为33～39Ω。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，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。4.1汽油机排放控制系统及检修4.1.2废气在循环控制系统（EGR）3．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。与开环相比只是在EGR阀上增设一个EGR阀开度传感器，控制原理，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。4．EGR控制系统的检修（1）一般检查：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。（2）EGR电磁阀的检查：冷态测量电磁阀电阻应为33～39Ω。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，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。4.1汽油机排放控制系统及检修4.1.2废气在循环控制系统（EGR）1．EVAP控制系统功能收集汽油箱和浮子室内蒸气的汽油蒸气，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防止造成污染。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。2．EVAP控制系统的组成与工作原理如图，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。4.1汽油机排放控制系统及检修4.1.3汽油蒸气排放（EVAP）控制系统3．EVAP控制系统的检测（1）一般维护：检查管路有无破损或漏气，碳罐壳体有无裂纹，每行驶20000㎞应更换活性碳罐底部的进气滤心。（2）真空控制阀的检查：拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5KPa真空度时，从活性碳罐侧孔吹入空气应畅通，不施加真空度时，吹入空气则不通。（3）电磁阀的检查：拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动用真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一定的真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度，若接蓄电池电压，真空度应释放。测量电磁阀两端子间电阻应为36～44Ω。4.1汽油机排放控制系统及检修4.1.3汽油蒸气排放（EVAP）控制系统谐波增压控制系统是利用进气流惯性产生的压力波提高进气效率。1．压力波的产生当气体高速流向进气门时，如进气门突然关闭，进气门附近气流流动突然停止，但由于惯性，进气管仍在进气，于是将进气门附近气体被压缩，压力上升。当气体的惯性过后，被压缩的气体开始膨胀，向进气气流相反方向流动，压力下降。膨胀气体的波传到进气管口时又被反射回来，形成压力波。2．压力波的利用方法一般而言，进气管长度长时，压力波长，可使发动机中低转速区功率增大；进气管长度短时，压力波波长短，可使发动机高速区功率增大。4.2汽油机进气控制系统及检修4.2.1谐波增压控制系统（ACIS）3．波长可变的谐波进气增压控制系统丰田皇冠车型2JZ—GE发动机采用在进气管增设一个大容量的空气室和电控真空阀，以实现压力波传播路线长度的改变，从而兼顾低速和高速的进气增压效果。系统工作原理如图，ECU根据转速信号控制电磁真空通道阀的开闭。低速时，电磁真空孔道阀电路不通，真空通道关闭，真空罐的真空度不能进入真空气室，受真空气室控制的进气增压控制阀处于关闭状态。此时进气管长度长，压力波长大，以适应低速区域形成气体动力增压效果。高速时，ECU接通电磁真空道阀的电路，真空通道打开，真空罐的真空度进入真空气室，吸动膜片，从而将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室的参与，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区域也得到较好的气体动力增压效果。4.2汽油机进气控制系统及检修4.2.1谐波增压控制系统（ACIS）功用：根据发动机不同的负荷，改变进气流量去改善发动机的动力性能。工作原理：受真空控制的动力阀在进气管上，控制进气管空气通道的大小。发动机小负荷运转时，受ECU控制的真空电磁阀关闭，真空室的真空度不能进入动力阀上部的真空室，动力阀关闭，进气通道变小，发动机输出小功率。当发动机负荷增大时，ECU根据转速、温度、空气流量信号将真空电磁阀电路接通，真空电磁阀打开，真空室的真空度进入动力阀，将动力阀打开，进气通道变大，发动机输出大的扭矩和功率。维修时主要检查真空罐、真空气室、和真空管路有无漏气，真空电磁阀电路有无短路或断路。4.2汽油机进气控制系统及检修4.2.2动力阀控制系统1．对配气相位的要求要求配气相位随着发动机转速的变化，适当的改变进、排气门的提前或推迟开启角和迟后关闭角。2．VTEC机构的组成同一缸有主进气门和次进气门，主摇臂驱动主进气门，次摇臂驱动次进气门，中间摇臂在主次之间，不与任何气门直接接触。VTEC配气机构与普通配气机构相比较，主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，结构复杂。4.2汽油机进气控制系统及检修4.2.3可变配气相位控制系统（VTEC）3．VTEC机构的工作原理功能：根据发动机转速、负荷等变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。工作原理：发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，此时，三个摇臂彼此分离，主凸轮通过摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量关闭。配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮轴驱动。当发动机高速运转，电脑向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，此时两个活塞分别将主摇臂和次摇臂与中间摇臂接成一体，成为一个组合摇臂。此时，中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作。当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流，正时活塞一侧油压下降，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立工作。4.2汽油机进气控制系统及检修4.2.3可变配气相位控制系统（VTEC）4．VTEC系统电路5．VTEC系统的检测发动机不工作时，拆下气门室罩，转动曲轴分别使各缸处于压缩上止点位置，用手按压中间摇臂，应能与主摇臂和次摇臂分离单独运动。在使用中，本田车系若有故障21，说明VTEC电磁阀或电路有故障，按以下进行检查：①清除故障码，在重新调取故障码。②关闭点火开关，拆开VTEC电磁阀线束，测电磁阀线圈电阻应为14～30Ω。③检查VTEC电磁阀与电脑之间的接线。④起动发动机，当工作温度正常时，检查发动机转速分别为1000r/min、2000r/min和4000r/min时的机油压力。⑤用换件法检查电脑是否有故障。4.2汽油机进气控制系统及检修4.2.3可变配气相位控制系统（VTEC）（一）巡航控制系统1．巡航控制系统的功能（1）匀速控制功能（2）巡航控制车速设定功能（3）滑行功能（4）加速功能（5）恢复功能（6）车速下限控制功能（7）车速上限控制功能（8）手动解除功能（9）自动解除功能（10）自动变速器控制功能（11）快速修正巡航控制车速功能（12）自诊断功能4.2汽油机进气控制系统及检修4.2.4巡航控制系统及电控节气门系统（一）巡航控制系统2．巡航控制系统的组成主要由操纵开关、安全开关、传感器、巡航控制ECU和执行元件组成。3．电动机式巡航控制执行元件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。4．气动膜片式巡航控制执行元件主要有真空输送阀、真空输送电磁阀、真空释放阀、膜片气室和膜片拉杆等组成。5．巡航控制使用注意事项（1）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。（3）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。（5）ECU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。4.2汽油机进气控制系统及检修4.2.4巡航控制系统及电控节气门系统（一）巡航控制系统6．巡航控制系统的使用方法（1）设定巡航速度（2）解除巡航控制模式（3）提高巡航控制车速（4）降低巡航控制车速7．巡航控制系统的检修系统工作时，如果ECU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巡航控制模式，系统指示灯闪烁5次，说明巡航控制系统有故障。4.2汽油机进气控制系统及检修4.2.4巡航控制系统及电控节气门系统（二）电控节气门系统1．电控节气门系统的功能（1）非线性控制（2）怠速控制（3）减小换档冲击控制（4）驱动力控制（TRC）（5）稳定性控制（VSC）（6）巡航控制2．电控节气门系统结构与工作