第五章汽油機輔助控制系統上海市現代職業技術學院汽車系周軍偉zjw20060116@5.1排氣凈化與排放控制5.2電控怠速控制系統5.3進氣控制系統5.4故障自診斷系統5.1.1三元催化轉換器、氧傳感器與空燃比反饋控制一、三元催化轉換器二、氧傳感器三、空燃比反饋控制5.1排氣進化與排放裝置一、三元催化器三元催化轉換器也稱為觸媒轉換器，簡稱觸媒。功能：利用轉換器中的三元催化劑，將發動機排出廢氣中的有害氣體CO、HC和NOX變成無害氣體。構造：安裝在排氣消聲器前面，由轉換芯子和外殼等構成。轉換芯子常用蜂窩狀陶瓷作為承載催化劑的載體，在陶瓷載體上浸漬鉑（或鈀）與銠貴重金屬的混合物作為催化劑。“三元”的含義：指能同時處理CO、HC和NOx三種有害氣體。位置：三元催化轉換器安裝在排氣管中部。功能：利用轉換器中的三元催化劑，將發動機排出廢氣中的有害氣體HC、CO和NOx轉變為無害氣體H2O、CO2和N2。奔馳車系三元催化轉化器的安裝情況1、）概述整體式由四部分組成：1、載體、2、催化活性層（涂在載體上）3、殼體（承納載體的鋼板）4、隔離層或緩沖層（鋼板殼體間）2、）三元催化轉化的結構7三元催化轉換器內部的化學反應過程它先利用內含的貴重金屬銠做催化劑，將NOx還原成無害的氮氣(N2)和二氧化碳（CO2)。還原過程中所生成的O2，再加上TWC內由二次空氣導管所導入的新鮮空氣中的O2（有些車型才有），以鉑（Pt)或鈀(Pd)做催化劑一起和CO、HC進行氧化反應，使其轉變成無害的CO2和H2O，這種還原—氧化的過程又稱為二段式轉化3、）三元催化器的工作原理二、氧傳感器OxygenSensor(O2S)【功用】檢測排氣中的氧濃度，向ECU輸送空燃比信號。【分類】氧化鋯（ZrO2）式和氧化鈦（TiO2）式兩種。【別名】λ傳感器氧化鋯式氧傳感器氧傳感器FLASH動畫氧傳感器影片1、氧化鋯氧傳感器結構氧化鋯氧傳感器的工作原理當混合氣過稀時，排出的廢氣中氧含量高，鋯管內、外側氧濃度差小，產生的電壓很低(接近0V)；當混合氣過濃時，排出的廢氣中氧含量低，鋯管內、外側氧濃度差大，兩電極間產生的電壓高(接近1V)。2、氧化鈦式氧傳感器組成：二氧化鈦元件、導線、金屬外殼和接線端子等。原理：廢氣中的氧濃度高時，二氧化鈦的電阻值增大；廢氣中氧濃度較低時二氧化鈦的電阻值減小。二氧化鈦元件金屬外殼陶瓷絕緣體接線端子陶瓷元件導線金屬保護套氧化鈦氧傳感器的工作原理混合氣稀，尾氣中氧的含量高，則氧化鈦氧傳感器呈現高電阻的狀態，此時1V電源電壓經氧傳感器電阻降壓，返回ECU的輸出信號OX電壓低于0.45V；混合氣濃，尾氣中氧的含量少，則氧化鈦氧傳感器因缺氧而形成低電阻的氧化半導體，此時1V電源電壓經氧傳感器電阻降壓,返回ECU的OX信號電壓高于0.45V。三、空燃比反饋控制5.1排氣進化與排放裝置5.1.2廢氣再循環控制一、廢氣再循環的基本概念二、廢氣再循環系統的工作原理三、兩種電控可變EGR率廢氣再循環系統簡介廢氣再循環功用：廢氣再循環(EGR)系統用于降低廢氣中的氮氧化物(NOX)的排出量。原理：汽車廢氣是一種不可燃氣體(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內不參與燃燒。它通過吸收燃燒產生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力，以減少氧化氮的生成量。說明：為了避免影響電控燃油噴射的性能，一些比較新的發動機已不需要EGR系統來降低排放，而是利用進、排氣門的重疊開啟時刻，吸入一些廢氣到氣缸內重新燃燒。由真空控制閥VCV、真空電磁閥VSV、EGR閥位置傳感器、EGR閥組成1、真空控制的廢氣再循環機械式真空開關閥，位于真空電磁閥和進氣歧管之間作用是調節加在真空電磁閥的真空，使真空保持在恒定水平（-17kPa/-l30mmHg）。進氣歧管真空通過S口作用在VCV的膜片上，如果真空度大，在彈簧作用下膜片下移關閉S口；如果真空度小，克服彈簧力，閥開啟，給VSV提供真空。這個動作過程不斷地調整，使提供給VSV的真空保持恒定。真空控制閥（VCV）真空電磁閥是三通的（1）斷電時，大氣壓力通過該閥直接作用在EGR閥上，使其保持關閉。（2）在一定條件下ECU控制VSV閥的脈寬來改變其開度，從而使提供給EGR閥的真空發生變化，最終使EGR閥保持在一定的開度。EGR閥位置傳感器：

該傳感器利用由一個柱塞推動的電位計向發動機控制器傳送ECR閥的實際位置信號。ECU利用EGR閥位置傳感器的信號控制EGR閥開啟高度、感知EGR量。ECU中儲存有多種工況下EGR閥的最佳位置，如果實際位置與儲存的最佳值不同，發動機ECU對VSV進行脈寬調制。例如若需要增加廢氣再循環量，ECU就提高VSV閥的脈寬，VSV閥開度增加，則提供給EGR閥更多的真空，EGR閥位置提升，廢氣再循環量增加。

EGR閥靠近節氣門體。作用是使一定量的廢氣流入進氣歧管進行再循環。EGR閥膜片的一側連接一根樞軸桿，另一側與彈簧相連(彈簧使閥門保持常閉)。當加在膜片上的真空壓力大于彈簧力時，樞軸桿被拉離原位，通道打開，使廢氣進入再循環系統。真空電磁閥開啟真空通路，因而真空壓力吸動EGR閥上的膜片，使閥打開，將廢氣引入氣缸，使NOx排放降低。從二十世紀九十年代中期開始，許多發動機使用ECU直接控制的EGR閥，如電磁閥式、步進電機式（也稱為線性EGR閥）。電控EGR電磁閥的結構與工作原理2、電控EGR系統線控EGR系統的原理與結構5.2.1電控怠速控制系統的工作原理5.2.2怠速控制的方式5.2.3怠速控制裝置5.2怠速控制系統5.2.1電控怠速控制系統的工作原理

1.怠速控制系統的功能：用高怠速實現發動機起動后的快速暖機過程；自動維持發動機怠速在目標轉速下穩定運轉。2.怠速控制系統的組成：如圖，主要由傳感器、ECU、和執行元件三部分組成。1、冷卻液溫度信號2、A/C開關信號3、空擋位置開關信號4、轉速信號5、節氣門位置信號6、車速信號7、執行元件1、節氣門2、進氣管3、節氣門操縱臂4、執行元件5、怠速空氣道A）節氣門直動式b）旁通空氣式5.2.2怠速控制方式

怠速控制也就是對怠速工況下的進氣量進行控制。控制基本類型有節氣門直動式和旁通空氣式。5.2.3怠速控制裝置一、旁通氣道控制方式怠速控制裝置1、步進電機式怠速控制裝置2、旋轉滑閥式怠速控制裝置二、節氣門直動方式怠速控制裝置一、旁通氣道控制方式怠速控制裝置1、步進電機式怠速控制裝置（1）步進電機的基本結構及工作原理（2）步進電機式怠速控制裝置的控制內容2、旋轉滑閥式怠速控制裝置結構：步進電動機型怠速控制閥的結構結構如圖ａ所示，步進電機主要由轉子和定子組成，絲杠機構將步進電機的旋轉運動轉變為直線運動，使閥心作軸向移動,改變閥心與閥座之間的間隙。安裝在節氣門上。步進電動機的結構如圖ｂ所示，主要由用永久磁鐵制成有16個（8對）磁極的轉子和兩個定子鐵心組成。ａ）1、控制閥2、前軸爪3、后軸承4、密封圈5、絲杠機構7、定子6、線束連接器8、轉子ｂ）1、2—線圈3—爪極4．6—定子5—轉子（1）步進電機的基本結構及工作原理工作原理步進電動機的工作原理工作原理如圖，當ECU控制使步進電機的線圈按1-2-3-4順序依次搭鐵時，定子磁場瞬時針轉動，由于與轉子磁場間的相互作用，使轉子隨定子磁場同步轉動。同理，步進電動機的線圈按相反的順序通電時，轉子則隨定子磁場同步反轉。定子有32個爪級，步進電動機每轉一步為1/32圈，工作范圍為0～125個步進級。a）輸入脈沖b）工作過程起動初始位置的設定起動控制暖機控制怠速穩定控制怠速預測控制電器負荷增多時的怠速控制學習控制（2）步進電機式怠速控制裝置的控制內容2、旋轉電磁閥型怠速控制閥二、節氣門直動式怠速控制裝置

取消了旁通氣道和怠速控制閥，在怠速時由電機直接驅動節氣門開啟一個角度(約2--5度)，實現怠速的穩定，廣泛的應用于大眾車系，氣氣門體統稱為節流閥體或節氣門控制組件。5.3.1電控進氣慣性增壓控制系統5.3.2電控廢氣渦輪增壓壓力控制5.3進氣控制系統一、進氣慣性增壓機理二、可變進氣管有效長度諧振增壓控制系統5.3.1電控進氣慣性增壓控制系統

根據發動機進氣壓力的大小，控制增壓裝置的工作，以達到控制進氣壓力、提高發動機動力性和經濟性的目的。根據增壓裝置使用的動力源不同，增壓裝置可分為廢氣渦輪增壓和動力增壓兩種類型。1、增壓控制系統功能及類型5.3.2電控廢氣渦輪增壓壓力控制工作原理：當ECU檢測到進氣壓力在0.098MPa以下時，釋壓電磁閥關閉。渦輪增壓器出口引入的壓力空氣，廢氣進入渦輪室的通道打開，排氣旁通道口關閉，此時廢氣流經渦輪室使增壓器工作。當ECU檢測到的進氣壓力高于0.098MPa時，釋壓電磁閥打開，關閉進入渦輪室的通道，同時排氣旁通道口打開，廢氣不經渦輪室直接排出，增壓器停止工作。直到進氣壓力降至規定的壓力時，ECU又將釋壓閥關閉，切換閥又將進入渦輪室的通道口打開，廢氣渦輪增壓器又開始工作。2.廢氣渦輪增壓系統

1、切換閥2、驅動氣室3、空氣冷卻器4、空氣濾清器5、ECU6、釋壓電磁閥3.廢氣渦輪增壓器轉速控制系統

有些增壓控制系統中，通過控制增壓器的轉速來控制增壓壓力