项目五----排放控制系统

项目五排放控制系统任务一认识排放控制系统相关知识一、汽车排放尾气的危害如图5-1所示。汽车产生的三大公害（噪声、电磁干扰和排气污染）之一的排气污染就是我们今天要学习的内容。汽车发动机排入大气中的有害气体成分主要是一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、臭气（甲醛等）。图5-1污染的空气二、排放控制系统的作用现代汽车采取了多种排放控制系统来减少汽车的排放污染，主要从两个方面入手，一是减少有害气体的生成，主要有燃油蒸气排放（EVAP）控制系统、废气再循环（EGR）控制系统、氧传感器（HO2S）；另一方面是清除已经产生的有害气体，主要有三元催化转化器（TWC）和二次空气喷射控制系统等。1．燃油蒸气排放(EVAP)控制系统燃油蒸气排放控制系统用于回收燃油箱内的燃油蒸气并将燃油蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止燃油蒸气直接排入大气，造成污染。燃油蒸气排放控制系统主要由炭罐、炭罐电磁阀等组成，如图5-2所示。图5-2燃油蒸气排放控制系统的组成2．废气再循环（EGR）控制系统废气再循环控制系统将排气管排出的一部分废气再次引入进气管，降低气缸的最高温度，主要用于减少氮氧化合物的生成。废气再循环控制系统的主要部件是EGR阀、EGR电磁阀等，如图5-3所示。图5-3废气再循环控制系统的组成3.氧传感器（HO2S）氧传感器安装在排气管上，作用是通过检测废气中氧的含量，间接检测混合气浓度，修正混合气浓度，提高燃油经济性，降低排放污染，提高三元催化器转化器工作效率，实物如图5-4所示。图5-4氧传感器4.三元催化转化器（TWC）三元催化转化器（见图5-5）的作用是把发动机排出的有害气体CO、NOX和CH转化为无害的CO2、N2和H2O气体。图5-5三元催化器任务二氧传感器的检测相关知识一、认识氧传感器氧传感器英文缩写为HO2S或O2S，一般安装在排气管上，通常在三元催化转化器前后各安装一个，分别叫作上、下游氧传感器，或前、后氧传感器，如图5-6所示。图5-6氧传感器的安装位置氧传感器按其结构不同分两种类型，即氧化钛式（TiO2）、氧化锆式（ZrO2）氧传感器。二、氧化锆式氧传感器加热氧化锆元件的加热丝，制成试管状的氧化锆，氧化锆内外两侧设置有铂金电极。为保护铂金电极，用陶瓷包覆电极外侧，内侧通大气，外侧则是汽车尾气，最外层设置多孔金属外壳进行保护。此种氧传感器称之为氧化锆式氧传感器，如图5-7所示。图5-7氧化锆式氧传感器的结构其工作原理为：当起动发动机，ECU给加热丝供电（12V），使传感器在发动机起动后的20～30s内加热到300℃，氧化锆在温度超过300℃后，才能进行正常工作。锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，在温度较高时发生电离。由于锆管内、外侧氧含量不一致，存在浓度差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管成为一个微电池，在两铂极间产生电压，如图5-8所示。图5-8氧化锆式氧传感器的工作原理锆管氧传感器产生的电压将在理论空燃比时发生突变：稀混合气时，输出电压0.1V；浓混合气时，输出电压为0.9V。传感器的输出电压在0.1～0.9V之间不断变化（通常每10s内变化8次以上），如图5-9所示。图5-9氧传感器输出特性三、氧化钛式氧传感器氧化钛式氧传感器的结构如图5-10所示。内部有多孔性的二氧化钛元件，用来检测排气中的氧含量。图5-10氧化钛式氧传感器结构其工作原理为：纯净的二氧化钛在常温下是一种电阻很高的半导体，它的表面一旦缺氧，其晶体就会出现空缺，产生更多的电子，使电阻大大降低。氧化钛式氧传感器正是利用这一特性来检测排气中的氧含量。由于二氧化钛半导体材料的电阻会随排气中氧浓度变化而变化，所以氧化钛式氧传感器相当于一个可变电阻。氧化钛式氧传感器输出特性，如图5-11所示。图5-11氧化钛式氧传感器特性氧化钛式氧传感器的电阻在混合气空燃比14.7（过量空气系数λ约为1）时产生突变。如图5-12所示，ECU的端子2将一个恒定的1V电压加在氧化钛式氧传感器的一端上，传感器的另一端与ECU端子4相接。图5-12外加电源的供电线路四、宽频氧传感器宽屏氧传感器是在传统氧传感器的基础上增加了可改变排气中氧含量的氧泵改进而成的。它能够提供准确的空燃比反馈信号，当此信号发送给发动机ECU时，就可以精确地控制喷油时间，使气缸内混合气浓度始终保持理论空燃比值。操作一氧传感器的拆装操作二检查氧传感器的外观操作三检测氧传感器氧传感器发出的是反馈信号，要善于使用该传感器来检查发动机的性能，检测时要区别是传感器故障还是发动机故障，下面以1.8T伊兰特为例进行讲解，如图5-13所示。图5-13伊兰特1.8T氧传感控制电路步骤一万用表检测实训任务单任务三曲轴箱通风阀的检测相关知识一、认识曲轴箱强制通风系统1．系统组成曲轴箱强制通风系统（PCV）主要由PCV阀、PCV管和呼吸管组成，如图5-14所示。PCV阀安装在发动机缸盖、气门室盖或缸体上，如图5-15所示。图5-14曲轴箱强制通风系统组成2．系统作用曲轴箱强制通风系统的主要作用是防止曲轴箱窜气对发动机和环境造成危害。图5-15PCV阀安装位置3．工作过程曲轴箱强制通风系统在进气歧管与曲轴箱之间加装一个带有PCV阀的通风管。曲轴箱内气体在进气真空作用下，通过PCV阀被吸入进气系统中与新鲜空气一起进入燃烧室燃烧，如图5-14所示。二、PCV阀1．结构和作用曲轴箱强制通风系统的核心部件是PCV阀，它由柱塞式阀门和弹簧构成，如图5-16所示。图5-16PCV阀外观结构2．工作原理（1）发动机不工作时，PCV阀在弹簧作用下，处于关闭状态，防止发动机在熄火后曲轴箱内气体窜入大气，如图5-17（a）所示。（2）发动机怠速或减速时，阀的真空管侧受到强真空作用，阀移到最右面位置，PCV阀完全打开，但通风流量很小，因为阀完全打开时，通道的截面积很小，如图5-17（b）所示。（3）发动机处于部分负荷时，进气歧管的吸力减弱，阀逐渐左移，此时空气流通截面积增大，通风量也增大，如图5-17（c）所示。（4）发动机处于大负荷时阀右方的吸力减小，阀左移但未关闭，此时阀的流通面积最大，通风量最大，如图5-17（d）所示。图5-17工作过程三、系统常见故障现象及排除方法（1）PCV阀卡滞在全关位置时，因为曲轴箱内气体不能被进气管吸收，发动机的故障现象是机油从机油标尺、油底壳和曲轴前后油封等处渗漏；发动机熄火后，拔出机油标尺或打开机油加注口盖时会有大量气体喷出。（2）PCV阀卡滞在通气量最大位置时，在怠速时进气歧管真空吸力很大，而此时PCV阀开启较大，就会把机油吸进进气歧管。把PCV阀安装在缸体的汽车较容易出现这种故障，如福特、宝马等汽车。发动机故障现象是发动机怠速运转时，打开发动机机油加油盖时有较强的吸气感觉；进气歧管内聚集较多机油，所有燃烧室内聚集机油，所有火花塞都有机油，发动机烧机油，发动机不易起动，怠速抖动。（3）PCV管破裂漏气。故障现象是进气歧管漏气。操作曲轴箱强制通风系统检测实训任务单任务四燃油蒸气排放控制系统相关知识一、认识燃油蒸气排放控制系统1．系统作用燃油蒸气排放控制系统（EVAP）也称为燃油蒸气回收系统，俗称炭罐系统。它的作用是收集燃油箱内蒸发的燃油蒸气，并将其导入气缸参加燃烧。系统会根据发动机工况，控制导入气缸的燃油蒸气量，从而防止燃油蒸气直接排入大气而造成污染，同时提高燃油经济性。2．系统组成燃油蒸气回收系统由活性炭罐、炭罐电磁阀、单向阀和燃油蒸气软管等组成，如图5-18所示。图5-18系统组成3．工作过程活性炭罐与油箱之间设有燃油蒸气管和单向阀，燃油箱内的燃油蒸气超过一定压力时，顶开单向阀经蒸气管进入活性炭罐，活性炭罐内的活性炭将燃油蒸气吸附在炭罐内。二、活性炭罐活性炭罐安装在发动机舱或油箱附近，作用把燃油蒸气吸收并存储起来，在炭罐电磁阀打开时把燃油蒸气稀释并送入进气歧管。活性炭罐由大气口、连接燃油箱的蒸汽口、连接电磁阀的蒸气口、活性炭粒、滤清器和壳体组成，如图5-19所示。图5-19活性炭罐三、炭罐电磁阀电磁阀一般安装在炭罐上或独立安装，如图5-20所示。受ECU控制，发动机在怠速或温度较低时电磁阀断电关闭，燃油蒸气不能进入进气歧管，发动机在较高转速且温度正常时打开。图5-20赛欧轿车电磁阀安装位置操作一检测活性炭罐操作二检测炭罐电磁阀（05款帕萨特）炭罐电磁阀的控制电路和实如图5-21所示。图5-21炭罐电磁阀的控制电路和实物实训任务单任务五废气再循环系统相关知识一、认识废气再循环系统1．系统组成废气再循环系统（EGR）组成元件主要有EGR控制阀、EGR电磁阀、EGR阀位置传感器，如图5-22所示。图5-22EGR系统组成在柴油发动机上增加中冷器，用于冷却循环的废气，如图5-23所示。图5-23柴油机废气再循环系统组成及安装位置2．系统作用NOX是大气中氮气与氧气在高温、高压条件下形成的。废气再循环系统（EGR）将排气管中10%～20%的废气引入到进气管，和新鲜混合气一起进入燃烧室，气缸吸入的废气不能燃烧，降低了气缸的最高温度，减少NOX的排放，如图5-24所示。图5-24系统作用3．系统工作过程ECU根据点火开关、曲轴位置传感器、节气门位置传感器和冷却液温度传感器等输入信号，判定发动机运转工况，并对EGR电磁阀通电或断电，如图5-25所示。图5-25系统工作过程当ECU对EGR电磁阀通电时，EGR电磁阀开启，使EGR控制阀打开，部分废气经废气再循环通道进入进气歧管。当ECU对EGR电磁阀断电时，电磁阀关闭，EGR控制阀关闭，不进行废气再循环。当发动机处于以下工况时取消废气再循环：起动状态；发动机温度低于50℃；发动机在怠速工况；发动机低速、小负荷运转（转速低于1000r/min）；发动机高速运转（转速高于4500r/min）；急加速或急减速工况。二、EGR控制阀EGR控制阀主要由膜片室、膜片弹簧、锥阀、膜片推杆和废气通道组成，如图5-26所示。图5-26EGR阀结构系统工作时，电磁阀打开，进气管的真空经真空通道传送到EGR控制阀膜片室，吸引膜片、膜片推杆和锥阀一起向上位移，打开废气再循环通道；系统不工作时，电磁阀断电，关闭真空通道，打开大气口，大气进入EGR控制阀膜片室，膜片下移，关闭废气再循环通道。三、EGR电磁阀EGR电磁阀的结构如图5-27所示，它主要由阀体、阀芯、弹簧和电磁线圈等组成。在EGR电磁阀的电磁线圈通电时，通大气的阀口关闭，进气歧管与EGR阀真空室相通；EGR电磁阀的电磁线圈不通电时，阀芯下移，真空通道被截断，而此时通大气的阀口开启，EGR阀真空室与大气相通。图5-27电磁阀的结构四、线性EGR控制系统线性EGR控制系统相当于EGR控制阀、EGR电磁阀与EGR阀位置传感器的整合体。线性EGR控制系统是由ECU控制锥阀位置，调节废气进入进气歧管孔口的大小，精确地控制循环废气量，不再用进气真空调节。EGR工作期间，EGR阀位置传感器监测锥阀位置，反馈给ECU。ECU根据锥阀位置传感器、冷却液温度、节气门位置和进气流量修正EGR锥阀的位置，如图5-28所示。图5-28线性EGR控制系统任务实施操作：EGR控制系统的检测步骤一：初步检查步骤二：就车检查步骤三：EGR电磁阀的检查操作二清洗EGR控制阀实训任务单知识拓展一、三元催化转化器三元催化转化器（TWC）又称三元催化器，安装在排气管中前部，如图5-29和图5-30所示。图5-29TWC外形图5-30TWC安装位置1．三元催化转化器的结构原理三元催化转化器由金属外壳、隔热减震衬垫、催化剂载体和催化剂组成，如图5-31所示。图5-31TWC结构载体一般由陶瓷（也有金属的）制造而成，可分为颗粒形和蜂巢形两种类型，如图5-32所示。（a）蜂巢形（b）颗粒形图5-32两种载体2．三元催化转化器的使用（1）铂、钯、铑等贵金属易“中毒”，对其威胁最大的是三种元素：铅、硫和磷。铅主要含在汽油中，是为了增加汽油的抗爆性而人为添加进去的，必须使用无铅汽油。硫是石油