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1、项目五 辅助控制系统构造与维修,人民交通出版社,1,课件制作者：北京交通运输职业学院 汽车工程系 李 卓 QQ:872971305,高职高专改革创新示范教材,汽车发动机电控系统构造与维修,2,任务一 汽油机排放控制系统基本概念,任务一 汽油机排放控制系统基本概念,汽油机的有害排放包括因混合气燃烧不完全产生的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、 在高温燃烧中产生的氮氧化合物(NOX)、油箱内汽油蒸发产生的汽油蒸气和曲轴箱漏气等。科学分析表明,汽车尾气中含有上百种不同的化合物,其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧 化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。 一辆汽车一年排出的有害废
2、气比自身质量大 3 倍。 英国空气洁净和环境保护协会曾发表研究报告称,与交通事故遇难相比,英国每年死于空气污染的人要多出 10 倍,所以对汽车尾气排放控制越来越严格。现在,我们来分析一下汽车尾气中的有害物质。,高职高专改革创新示范教材,3,一、三元催化器,催化转化装置主要分两类：氧化催化转化装置和还原催化转化装置。,汽车发动机电控系统构造与维修,任务一 汽油机排放控制系统基本概念,高职高专改革创新示范教材,4,二、废气再循环（EGR）,汽车发动机电控系统构造与维修,1.作用 EGR 是英文 Exhaust Gas Recirculation 三个字的缩写,意思是废气再循环系统。 它是针对发动机
3、排气中有害气体之一的氮氧化合物 NOX 所设置的排气净化装置。,任务一 汽油机排放控制系统基本概念,2.工作原理 ECU 根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气流量和温度控制电 磁阀适时地打开,进气管真空度经电磁阀进入 EGR 阀真空膜室,膜片拉杆将 EGR 阀门打 开,排气中的少部分废气经 EGR 阀进入进气系统,与混合气混合后进入汽缸参与燃烧。 少部分废气进入汽缸参与混合气的燃烧,降低了燃烧时汽缸中的温度,因 NOX 是在高温条件下生成的,故抑制了 NOX 的再次生成,从而降低了废气中的 NOX 的含量。,高职高专改革创新示范教材,5,汽车发动机电控系统构造与维修,三、
4、炭罐（EVAP阀）,任务一 汽油机排放控制系统基本概念,炭罐一般装在汽油箱和发动机之前。 由于汽油是一种易挥发的液体,在常温下燃油箱 经常充满蒸气,燃料蒸发排放控制系统的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。 这个过程起重要作用的是活性炭罐储存装置。,高职高专改革创新示范教材,6,汽车发动机电控系统构造与维修,四、曲轴强制通风系统（PCV阀）,任务一 点火系统的基本概念,1.防止润滑油变质 2.降压降温放热 3.减少对大气污染和回收可燃气体,高职高专改革创新示范教材,7,汽车发动机电控系统构造与维修,任务二 三元催化转化器、氧传感器与闭环控制,任务二 三元催化转化器、氧传感器与闭环控制,随着
5、人们环保意识的不断增强,对汽车尾气排放的要求也越来越严格,国内外汽车普遍 安装了催化转化器以及氧传感器,对点火和喷油进行开环或闭环控制,以达到降低污染的目的。 但三元催化器出现脏堵或工作不良时会造成加速不良、油耗升高、起动困难和尾气不达 标等故障;而氧传感器出现问题时,会出现怠速和加速不良、尾气冒黑烟、油耗高等故障。,高职高专改革创新示范教材,8,汽车发动机电控系统构造与维修,一、三元催化转换器,任务二 三元催化转化器、氧传感器与闭环控制,1.功用 三元催化转化器是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 NOX 等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳
6、、水和氮气。,2.结构与工作原理 （1）结构 三元催化转换器安装在排气消声器前面,由三元催化转换芯子和外壳等构成,高职高专改革创新示范教材,9,汽车发动机电控系统构造与维修,一、三元催化转换器,任务二 三元催化转化器、氧传感器与闭环控制,2.结构与工作原理 （2）工作原理 三元催化剂是铂(或钯)和铑的混合物,它不仅能将 HC 和 CO 氧化变成 CO2 和 H2O,而且能促使 NOX 和 CO 发生反应而转变成 CO2 和 N2,但只有当空燃比得到精确控制并保持稳定时,其转化效率才能最佳。,高职高专改革创新示范教材,10,汽车发动机电控系统构造与维修,一、三元催化转换器,任务二 三元催化转化器
7、、氧传感器与闭环控制,2.结构与工作原理 （2）工作原理 ECU 根据氧传感器反馈的信号确定实际空燃比与理论空燃比的偏差;根据偏差确定喷油量应增加或减少,使实际空燃比被精确地控制在设定值。,高职高专改革创新示范教材,11,汽车发动机电控系统构造与维修,二、氧传感器,任务二 三元催化转化器、氧传感器与闭环控制,1.功用 氧传感器是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号,并将该信号转 变为电信号输入 ECU。 ECU 根据氧传感器信号,对喷油时间进行修正,实现空燃比反馈控制(闭环控制),从而将空燃比控制在理论值 14. 7 附近,使发动机得到最佳浓度的混合气,从而降低有害气体的排放和节
8、约燃油。,2.类型 目前,实用化的氧传感器主要有 氧化锆(ZrO2)式（而氧化锆氧传感器的安装螺纹直径为 18mm ） 二氧化钛(TiO2)式（氧化钛氧传 感器的安装螺纹直径为 14mm） 根据是否加热又分为与 加热型（氧化钛式一般都为加热型） 非加热型 按在排气管中的安装数量分类 单氧传感器 双氧传感器。,高职高专改革创新示范教材,12,汽车发动机电控系统构造与维修,二、氧传感器,任务二 三元催化转化器、氧传感器与闭环控制,2.类型 （1）氧化锆(ZrO2) 结构,高职高专改革创新示范教材,13,汽车发动机电控系统构造与维修,二、氧传感器,任务二 三元催化转化器、氧传感器与闭环控制,2.类型
9、 （1）氧化锆(ZrO2) 工作原理,在接触排气的一侧带有多孔性的陶瓷保护层,另一侧直接接触大气。 在 400以上的高温时,若氧化锆内表面处空气中氧的浓度与外 表面处排气中氧的浓度有很大差别,氧化锆元件内外侧两个铂电极之间将会产生电压。 当混合气稀(空燃比大)时,排气中氧的含量高,传感器元件内外侧氧浓度差小,氧化锆元件内外侧两电极之间产生的电压很低(接近 0V);反之,混合气浓(空燃比小)时,在排气中几乎 没有氧,传感器元件内外侧氧浓度差很大,内外侧两电极之间产生的电压高(约 1V)。,高职高专改革创新示范教材,14,汽车发动机电控系统构造与维修,二、氧传感器,任务二 三元催化转化器、氧传感器
10、与闭环控制,2.类型 （2）氧化钛(TiO2) 结构 工作原理,高职高专改革创新示范教材,15,汽车发动机电控系统构造与维修,任务三 废气再循环（EGR）系统构造与检修,任务三 废气再循环（EGR）系统构造与检修,一辆奥迪 200 豪华型汽车,已行驶 11 万 km,其间除正常维护外,没有任何故障发生。一天早晨起动时,起动数次不能“着车”,但有起动征兆,检查点火正常,油路及喷射系统也无故障,给予电脑一模拟指令,发动机还是不能起动,最后检查出废气再循环控制阀工作误导, 更换新件后,即刻起动,且运转平稳。,高职高专改革创新示范教材,16,汽车发动机电控系统构造与维修,一、废气再循环（EGR）系统结
11、构、原理,废气再循环就是在 ECU 的控制下,根据发动机的不同工况,将一部分废气引入进气管, 与新鲜可燃混合气混合后,再进入汽缸燃烧,从而降低了燃烧速度和温度,减少了 NOX 生成 量。,任务三 废气再循环（EGR）系统构造与检修,高职高专改革创新示范教材,17,汽车发动机电控系统构造与维修,任务五 爆震传感器结构域检修,废气 再循环的控制指标用 EGR 率表示,其定义如下: EGR 率 = EGR 流量 / (吸入空气量 + EGR 流量) 100%,一、废气再循环（EGR）系统结构、原理,高职高专改革创新示范教材,18,汽车发动机电控系统构造与维修,二、2JZ-GE发动机EGR系统结构、原
12、理和检修,任务五 爆震传感器结构域检修,高职高专改革创新示范教材,19,汽车发动机电控系统构造与维修,二、2JZ-GE发动机EGR系统结构、原理和检修,任务五 爆震传感器结构域检修,高职高专改革创新示范教材,20,汽车发动机电控系统构造与维修,二、2JZ-GE发动机EGR系统结构、原理和检修,任务五 爆震传感器结构域检修,高职高专改革创新示范教材,21,汽车发动机电控系统构造与维修,三、本田ACCORD EGR系统,任务五 爆震传感器结构域检修,1.系统结构与原理,高职高专改革创新示范教材,22,汽车发动机电控系统构造与维修,三、本田ACCORD EGR系统,任务五 爆震传感器结构域检修,1.
13、系统结构与原理,2.检修,高职高专改革创新示范教材,23,汽车发动机电控系统构造与维修,任务四 燃油蒸气排放控制系统构造与检修,任务四 燃油蒸气排放控制系统（EVAP）构造与检修,一辆 2000 年 3 月韩国双龙汽车公司生产的奔驰 MB100 型旅行车,已行驶了 25 万 km。燃油表指示总是偏高,特别是在高速公路上连续行驶几个小时后,燃油表指针会自动打满。,高职高专改革创新示范教材,24,汽车发动机电控系统构造与维修,一、EVAP的功能,EVAP 收集汽油箱和浮子室内蒸气的汽油蒸气,并将汽油蒸气导入汽缸参加燃烧,从而 防止汽油蒸气直接排到大气而造成污染。 同时,根据发动机工况,控制导入汽缸
14、参加燃烧的 汽油蒸气量。,任务四 燃油蒸气排放控制系统构造与检修,二、燃油蒸气重新燃烧的时机,汽油蒸气应在发动机处于闭环控制时导入燃烧室燃烧,只有在闭环控制时才能对因额外蒸气作用导致混合气变浓的情况下调节喷油量。 同时,还必须根据发动机工况,控制导入汽缸内参加燃烧的汽油蒸气量。 EVAP 不正确的操作会造成因混合气浓而出现驱动性下降、怠速不稳或排放不合格等问题。,高职高专改革创新示范教材,25,汽车发动机电控系统构造与维修,三、EVAP结构与原理,为防止燃油箱向大气排放燃油蒸气而产生的污染,在发动机控制系统中普遍采用了由ECU 控制的活性炭罐汽油蒸气排放控制系统。,任务四 燃油蒸气排放控制系统
15、构造与检修,高职高专改革创新示范教材,26,汽车发动机电控系统构造与维修,三、EVAP结构与原理,任务四 燃油蒸气排放控制系统构造与检修,高职高专改革创新示范教材,27,汽车发动机电控系统构造与维修,任务五 电控冷却系统与冷却液温度传感器,任务五 电控冷却系统与冷却液温度传感器,一台宝来汽车,发动机出现冷却液温度过高故障,检查电控发动机,发动机无异常。 怀疑是冷却系统故障,在测试过程中,发动机冷却液温度达 100时,风扇不转。 如果发动机正常工作,风扇在 95时就应该以低速工作,由于此车装备是电控冷却系统,所以检修起来应 该先读取故障码,故障码显示是风扇控制单元故障,更换新的控制单元后,故障排
16、除。,高职高专改革创新示范教材,28,汽车发动机电控系统构造与维修,一、电控冷却系统,1.冷却液温度调节的必要性,任务五 电控冷却系统与冷却液温度传感器,高职高专改革创新示范教材,29,汽车发动机电控系统构造与维修,2.风扇转速调节的必要性,任务五 电控冷却系统与冷却液温度传感器,一、电控冷却系统,发动机电动冷却风扇的工作是计算机根据冷却液温度、怠速开关状态及行驶车速,在需要时开关电扇。 电扇在不需要时停止,交流发电机的发电电流自动变小,发动机可以节省燃料,提高经济性。,高职高专改革创新示范教材,30,汽车发动机电控系统构造与维修,3.控制系统原理示意图,任务五 电控冷却系统与冷却液温度传感器,一、电控冷却系统,高职高专改革创新示范教材,31,汽车发动机电控系统构造与维修,4.控制系统组成和主要逻辑关系,任务五 电控冷却系统与冷却液温度传感器,一、电控冷却系统,高职高专改革创新示范教材,32,汽车发动机电控系统构造与维修,5.冷却液分配单元,任务五 电控冷却系统与冷却液温度传感器,一、电控冷却系统,高职高专改革创新示范
