學習項目五排放控制系統檢修任務一主動排放控制系統的檢修學習目標知識目標能力目標素養目標1.了解汽油蒸氣排放控制系統EVAP、廢氣再循環控制系統ECR、氧傳感器的結構與工作原理；1.能通過與客戶交流、查閱相關維修技術資料等方式獲取車輛信息；能使用萬用表、故障診斷儀、示波器及發動機綜合分析儀等常用檢測和診斷設備對排放控制系統進行檢測；1.能夠在工作過程中與小組其他成員合作、交流，養成團隊合作意識，鍛煉溝通能力。2.掌握汽油蒸氣排放控制系統EVAP的檢測方法；2.能按照正確操作規范進行傳感器、執行器和控制器的更換；能進行系統匹配設定，能對發動機進行測試、檢查，評估排放系統控制系統的修復質量；2.養成認識問題、分析問題和解決問題的能力。3.廢氣再循環控制系統EGR、氧傳感器的檢測方法；3.能根據環保要求，正確處理對環境和人體有害的輔料、廢氣、廢液和已損壞零部件。3.養成一絲不茍、精益求精的工匠精神。目錄01廢氣再循環控制系統02燃油蒸汽排放控制系統03EGR控制系統的檢修04燃油蒸汽排放控制系統EVAP的檢測項目概述環境保護問題：是當前各國所關注的重大社會問題之一。隨著汽車保有量的不斷增加，汽車所造成的環境污染，已越來越引起人們的普遍關注。汽車所產生的有害氣體主要來自發動機燃燒后所排放的廢氣、曲軸箱的廢氣和汽油蒸發形成的廢氣。各國的廢氣排放標準越來越嚴格，各汽車制造廠為能順利達到汽車廢氣檢驗標準，便研究開發出控制廢氣排放的各種方法，根據排放控制方法作用于燃料燃燒的前和后把排放控制系統分為主動排放控制系統和被動排放控制系統。主動排放控制系統主要包括廢氣再循環控制系統EGR、燃油蒸氣排放控制系統EVAP；被動排放控制系統主要包括三元催化轉換系統TWC、曲軸箱強制通風系統PCV、二次空氣噴射系統等。主動排放控制系統廢氣再循環控制系統EGR工作原理如右圖所示，本次任務主要解決主動排放控制統的結構及檢修的相關知識。01廢氣再循環控制系統廢氣再循環控制系統1.廢氣再循環控制系統功能廢氣再循環(ExhaustGasReirculation)簡稱EGR控制系統，是指在發動機工作時將一部分廢氣引入進氣管,并與新鮮的空氣混合后吸入汽缸內再次進行燃燒的過程，工作過程如右圖所示。在汽車上加裝廢氣再循環的主要目的是為了降低NOX的生成量，因為氮氧化合物是混合氣在高溫和富氧條件下燃燒生成的，含在混合氣中的N2和O2發生化學反應產生的燃燒溫度越高，N2和O2越容易反應，排出的NOX越多。所以減少NOX的最好方法就是降低燃燒室的溫度。廢氣再循環控制系統EGR系統工作時，將一部分廢氣引入進氣系統，與新鮮的燃油混合氣混合，EGR中的CO2和水蒸氣大大增加了工質的比熱容，同時廢氣的加入也稀釋了原來混合氣中的氧濃度，從而使燃燒速度變緩，使燃燒過程中的最高溫度和平均溫度都有所下降，破壞了NOX生成的有利環境，從而大大降低NOX排放。有資料表明，EGR率達到15%時，NOX的排放量可減少到60%。但EGR率增加過多時，會使發動機動力性能下降，將導致燃油消耗增加、HC的排量增加，以及由于廢氣再循環EGR造成了缺火率增加，使燃燒變得不穩定，發動機性能下降。所以必須對EGR率進行控制。根據發動機工況的不同，進入進氣歧管的廢氣量一般控制在6%~23%之間。廢氣再循環控制系統2.廢氣再循環系統EGR分類EGR系統根據其主要特點可以從不同的角度進行分類。（1）按照EGR系統中EGR閥是否有電子控制，分為純機械控制式和電子控制式。純機械控制式EGR閥是利用進氣歧管真空度與排氣壓力的壓力差控制，控制精度低，現在很少應用；電子控制式的EGR閥分為兩種：真空驅動型的EGR系統和電驅動型的EGR系統。這兩種技術路線應用較為廣泛。（2）按照EGR系統中EGR閥所處位置的排氣壓力和溫度不同，分為高壓EGR閥和低壓EGR閥。在國Ⅵ排放標準的車輛中，有些是配置雙EGR閥的。在國Ⅳ國Ⅴ排放標準中的EGR閥被稱為高壓EGR閥，顆粒捕捉器DPF后端的EGR閥被稱為低壓EGR閥。有些材料把這兩個閥稱作高低溫EGR閥。廢氣再循環控制系統（3）從結構上劃分，有內部EGR和外部EGR兩種系統，區別在于廢氣是否通過進氣系統進入氣缸。1）內部EGR技術結構簡單，不需要外部設備，一般情況下通過改變配氣相位就可以實現，等同于提高缸內的殘余廢氣系數。但是缸內的氣流運動十分復雜，在不同工況下氣流運動規律也不一樣，所以這種實現廢氣再循環的方式很難控制EGR率；而且這種直接引入的方式，廢氣沒有經過冷卻，很大程度上的提高了混合氣溫度，使降低NOX排放的效果不夠明顯。廢氣再循環控制系統2）外部EGR技術是在排氣系統上接入廢氣再循環管路，將廢氣引出再導入到進氣系統中，讓廢氣在進入氣缸之前與新鮮空氣充分混合。外部EGR和內部EGR相比，結構上要復雜的多，通常帶有EGR閥，EGR冷卻器，還有一些特殊管路及附帶的控制單元，也正是如此外部EGR可以實現對廢氣的諸多參數的精確控制，從而最大程度的實現EGR的作用。外部EGR系統和內部EGR系統相比，結構上雖然復雜，但可以實現對廢氣的諸多參數的精確控制，技術路線多，應用較為廣泛。（4）按照EGR系統中參與循環廢氣是否得到冷卻，有冷EGR和熱EGR兩種系統。冷EGR系統，雖然增加了散熱器的負擔，但是能有效降低NOX排放，采用的較多。廢氣再循環控制系統3.EGR控制系統的組成及工作原理廢氣再循環控制系統部件主要由EGR閥、EGR閥位置傳感器和EGR真空調節器等組成，其中EGR閥是最關鍵的部件，如圖5-1-3所示。一般EGR系統在發動機水溫800C~900C，發動機轉速1500~4500r/min時工作；在怠速、暖機、大負荷和減速時不工作。目前采用ECU控制的EGR系統有開環控制EGR系統和閉環控制ECR系統兩種類型。（1）開環控制EGR系統的組成及工作原理它主要由廢氣再循環電磁閥、節氣門位置傳感器、ECR閥、冷卻液溫度傳感器、曲軸位置傳感器、發動機的ECU以及啟動信號等組成。如右圖所示。廢氣再循環控制系統在發動機工作時，發動機控制模塊根據各傳感器的信號，確定發動機目前在哪一種工況下工作，控制EGR電磁閥打開或關閉。當EGR電磁閥不通電時，接通真空，EGR閥打開；當EGR電磁間通電時，切斷真空EGR閥關閉。需要強調是，ECR閥并不是在任何的情況都工作的，它在啟動時、IDL（怠速觸點）接通時、發動機溫度低時、轉速低于900r/min但高于3200r/min時不工作。（2）閉環控制ECR系統的組成及工作原理廢氣再循環控制系統開環控制，EGR率只能預先設定，不能檢測發動機各種工況下的實際的EGR率，目前，在更為先進的EGR控制系統中廣泛地采用了閉環反饋控制式廢氣再循環，控制系統以EGR率或EGR閥的開度作為反饋信號，來進行閉合控制。廢氣再循環控制系統用ECR閥開度作反饋信號。如右圖所示，與普通電子控制式EGR系統相比而言，它只在EGR閥上增加了一個用于檢測其開啟角度的EGR位置傳感器。電位計式的EGR位置傳感器可將EGR閥開啟角度轉換為相應的電壓信號,并反饋給ECU。其后，ECU根據反饋信號控制真空電磁閥的動作，進而調節EGR閥膜片室的真空度，以此改變EGR率。廢氣再循環控制系統EGR率作為反饋信號。日本三菱公司開發的一種可直接用EGR率作為反饋信號的廢氣再循環閉環控制系統。其控制原理：EGR率傳感器安裝于穩壓箱上，可利用測量混合氣中的氧氣濃度來檢測混合氣的EGR率，并將其檢測信號反饋給ECU,ECU依據此信號發出的控制指令,不斷調整EGR閥的開啟角度，以此控制混合氣中的EGR率使其始終保持在最佳狀態，從而有效地減小NOX的排放量。02燃油蒸汽排放控制系統燃油蒸汽排放控制系統1.燃油蒸氣排放控制系統EVAP功能系統將燃油箱內蒸發的汽油蒸氣收集起來，并將汽油蒸氣導入汽缸參加燃燒，從而防止汽油蒸氣直接排人大氣而造成污染。同時，根據發動機工況，控制導入汽缸參加燃燒的汽油蒸氣量。采用燃油蒸氣的控制可減少大氣中的HC和節約燃料。燃油蒸汽排放控制系統2.燃油蒸氣排放控制系統的組成與工作原理燃油蒸發控制系統的組成和構造，早期的燃油蒸發系統多利用真空進行控制，而現在基本都采用發動機控制模塊進行控制。目前常見的燃油蒸發控制系統如右圖所示。它主要由燃油箱、活性炭罐、炭罐控制電磁閥和發動機控制模塊等組成，能夠提供比較精確的燃油蒸發流量的控制。燃油蒸汽排放控制系統活性炭罐是燃油蒸發系統中儲存蒸氣的部件，如右圖所示?；钚蕴抗薜南虏颗c大氣相通，上部有接頭與油箱和進氣歧管相連，用于收集和清除燃油蒸氣。中間是活性炭顆粒,它具有極強的吸附燃油分子的作用。燃油箱內的燃油蒸氣，經油箱管道進入活性炭罐后，蒸氣中的燃油分子被吸附在活性炭顆粒表面?；钚蕴抗抻袀€出口，經軟管與發動機進氣歧管軟管的中間設有一個活性炭罐電磁閥（常閉），以控制管路的通斷。當發動機運轉時，如果發動機控制模塊控制活性炭罐電磁閥開啟，則在進氣歧管真空吸力的作用下，空氣從活性炭罐底部進入，經過活性炭罐至上方出口，再經軟管進入發動機進氣管，吸附在活性炭表面的燃油分子又重新脫附，隨新鮮空氣一起被吸人發動機汽缸內燃燒。燃油蒸汽排放控制系統3.燃油蒸氣排放控制系統的控制

為了防止破壞發動機正常工作時的混合氣成分,影響發動機正常工作，必須對燃油蒸氣進入發動機進氣歧管的時機和進入量進行控制。目前，盡管各汽車生產廠都采用發動機控制模塊控制炭罐電磁閥的通斷來控制其開啟和關閉，線圈通電時，電磁閥開啟；線圈斷電時，電磁閥關閉，但它們在控制電磁閥開閉的時機和方法并不完全一樣。一般來說，發動機控制模塊ECU使炭罐控制電磁閥通電通常考慮以下條件：（1）發動機啟動已超過規定的時間；

（2）冷卻液溫度已高于規定值，發動機應處于正常工作溫度；（3）怠速觸點開關處于斷開狀態；（4）發動機轉速高于規定值，一般為1000r/min；當滿足以上條件時，發動機控制模塊使電磁閥線圈接地通電，電磁閥的閥門開啟，儲存在活性炭罐內的燃油蒸氣經軟管被吸入發動機燃燒。較先進的燃袖蒸發控制系統，一般都能根據發動機負荷等情況，適時控制電磁閥的通電占空比，以達到控制電磁閥開啟程度的目的。03

EGR控制系統的檢修任務實施1.任務描述EGR閥在怠速和發動機低速時保持打開，那么發動機的怠速運轉就不會穩定，且在低速時會發生喘振或減速之后過載熄火，或冷啟動后過載熄火。如果EGR閥始終不能打開，將發生發動機爆燃，且NOX排放量增大。如果廢氣再循環系統工作不良，不僅使發動機排氣污染增加，而且使發動機產生回火、怠速不穩、失速、加大節氣門開度時瞬間減速等現象，因此要對EGR系統進行維修。2.實施條件（1）工位

準備4個工位；（2）設備

電控發動機實訓臺架4臺；（3）工具

手動真空泵、萬用表等；（4）資料

汽車維修手冊。任務實施3.實施步驟完成EGR控制系統的檢修并規范填寫工單：4.評價與反饋5.注意事項（1）注意通風，防止火源，準備好消防設施。（2）在診斷EGR系統之前，發動機必須處于正常工作溫度。（3）不要將EGR閥放在任何溶劑里清洗。（4）如果發動機已持續運轉一段時間，EGR閥會很熱，在診斷或維修該閥時要戴防護手套。任務名稱

學生姓名

組別

工位號

用時

零件號

序號操作步驟使用工量具檢測數據測量標準結果分析小計1工作情況檢查：在冷機啟動后，立即拆下EGR閥上的真空軟管，發動機轉速應無變化，用手觸試真空軟管應無真空吸力；發動機溫度達到正常工作溫度后，怠速時檢查結果應與冷機時相同；若轉速提高到2500r/min左右，同樣拆下此EGR閥上的真空軟管，發動機轉速應明顯升高。

2EGR電磁閥的檢查：在冷態測量電磁閥電阻應為33~39Ω。電磁閥不通電時，從進氣管側吹入空氣應暢通，從濾網處吹入空氣應不通。當給電磁閥接通蓄電池電源電壓時，應相反。

3檢查EGR閥：用手動真空泵給EGR閥膜片上方施加約15kPa的真空度，EGR閥應能開啟，不施加真空度，EGR閥應能完全關閉。

總分100總計

教師簽名

得分

04燃油蒸汽排放控制系統EVAP的檢測任務實施1.任務描述燃油蒸發控制系統工作狀況的好壞直接影響著汽車的動力性、經濟性和環保性。通過對燃油蒸氣排放控制系統的實訓，掌握炭罐電磁閥的檢測方法。2.實施條件（1）工位

準備4個工位；（2）設備

電控發動機實訓臺架4臺；（3）工具

手動真空泵、萬用表、汽油、碎布、活性炭罐進氣濾芯等；（4）資料

汽車維修手冊。3.實施步驟完成燃油蒸氣排放控制系統EVAP的檢測并規范填寫工單：任務名稱

學生姓名

組別

工位號

用時

零件號

序號操作步驟使用工量具檢測數據測量標準結果分析小計1一般檢查：檢測條件是將發動機預熱至正常工作溫度，然后使發動機怠速運轉；

2檢查管路有無破損或漏氣，炭罐殼體有無裂紋，每行駛20000km應更換活性炭罐底部的進氣濾芯。

3檢查EVAP系統中所有軟管是否泄露、堵塞和連接松動。檢查EVAP系統中的電路連接是否松動、接線端是否腐蝕。如果炭罐控制電磁閥和相關電路內發生故障，常常在發動機控制模塊存儲器內設置故障碼。

4脫開活性炭罐上的真空軟管，用手觸摸軟管開口端感覺有沒有真空吸力。怠速時電磁閥不通電，軟管內應無真空吸力;若此時有吸力，則檢查電磁閥線束插頭內的電源電壓，若有電壓，則檢查ECU,若無電壓，則檢查電磁閥是否泄漏。

5踩下加速踏板，使發動機轉速升高到2000r/min以上，檢查軟管內有無真空吸力,若有吸力則為正常，若沒有吸力,則檢查電磁閥的電源電壓，若電壓正常，說明電磁閥有故障；若電壓不正?；驔]有電壓，則進--步檢查線路和ECU。

6可使用掃描檢測儀診斷EVAP系統。故障診斷儀指示炭罐控制電磁閥是接通還是斷開。將故障診斷儀連接到DLC上,再啟動發動機。當發動機怠速時，炭罐控制電磁閥應該斷開。

7繼續啟動直到滿足電磁閥接通的條件。如果在此條件下電磁間沒有接通，應檢查該電磁閥的供電導線、電磁閥以及從該電磁閥至ECU的導線。

8真空控制閥檢查：拆下真空控制閥，用手動真空泵由真空管接頭給真空控制閥施加約5kPa真空度時，從活性炭罐側孔吹入空氣應暢通，不施加真空度時，吹入空氣則不通。

9炭罐電磁閥檢查：發動機不工作時，拆開電磁閥進氣管一側的軟管，用手動真空泵由軟管接頭給控制電磁閥施加一定的真空度，電磁閥不通電時應能保持真空度，若接蓄電池電壓，真空度應釋放。測量電磁閥兩端子間電阻應為36~44Ω。

總分100總計

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得分

任務實施4.評價與反饋5.注意事項（1）在EVAP系統元件附近不要吸煙，也不要讓其他火源接近。（2）如果在汽車內或汽車附近有汽油味，應立即檢查EVAP系統的軟管是否有裂紋或斷開，并檢查燃油系統是否有漏油。若有燃油泄露或燃油蒸發泄露，應立即維修處理。（3）不能用水清洗活性炭罐，應該去掉失去活性的炭。學習項目五排放控制系統檢修任務二被動排放控制系統的檢修學習目標知識目標能力目標素養目標1.了解氧傳感器的結構與工作原理；了解三元催化轉換系統TWC、曲軸箱強制通風系統PCV、二次空氣噴射系統的結構與工作原理；1.能通過與客戶交流、查閱相關維修技術資料等方式獲取車輛信息；能使用萬用表、故障診斷儀、示波器及發動機綜合分析儀等常用檢測和診斷設備對排放控制系統進行檢測；1.能夠在工作過程中與小組其他成員合作、交流，養成團隊合作意識，鍛煉溝通能力。2.掌握三元催化轉換系統TWC、氧傳感器的檢測方法；2.能按照正確操作規范進行傳感器、執行器和控制器的更換；能進行系統匹配設定，能對發動機進行測試、檢查，評估排放系統控制系統的修復質量；2.養成認識問題、分析問題和解決問題的能力。3.掌握曲軸箱強制通風系統PCV、二次空氣噴射系統的檢測方法。3.能根據環保要求，正確處理對環境和人體有害的輔料、廢氣、廢液和已損壞零部件。3.養成一絲不茍、精益求精的工匠精神。目錄01三元催化轉化器與空燃比反饋控制系統02氧傳感器03二次空氣噴射系統04曲軸箱通風系統PCV05三元催化轉化器TWC檢修項目概述汽車所產生的有害氣體主要來自發動機燃燒后所排放的廢氣、曲軸箱的廢氣和汽油蒸發形成的廢氣。根據排放控制方法作用于燃料燃燒的前和后把排放控制系統分為主動排放控制系統和被動排放控制系統。主動排放控制系統主要包括廢氣再循環控制系統EGR、燃油蒸氣排放控制系統EVAP；被動排放控制系統主要包括三元催化轉換系統TWC、曲軸箱強制通風系統PCV、二次空氣噴射系統等。被動動排放控制系統三元催化轉換系統TWC安裝布置如右圖上側所示，三元催化轉換系統TWC結構如右圖下側所示。本次任務主要解決被動排放控制系統的結構及檢修的相關知識。01三元催化轉化器與空燃比反饋控制系統三元催化轉化器1.三元催化轉化器的功能三元催化轉化器安裝在排氣管中部，其功能是利用轉化器中的三元催化劑的作用，將發動機排出廢氣中的有害氣體如碳氫化合物HC、一氧化碳CO、氮氧化合物NOX轉變為的二氧化碳CO2、水H2O及氮氣N2。但只有當可燃混合氣混合比在14.7的狹窄范圍內時，才能進行完全催化轉換反應，這就要求氧傳感器的工作必須正常。三元催化轉化器2.三元催化轉化器的結構與工作原理三元催化轉化器一般由殼體、減振層、載體和催化劑涂層部分組成，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、鈀與銠貴重金屬的混合物作為催化劑，三元催化轉換系統TWC結構如右圖所示。三元催化轉化器采用鉑Pt、鈀Pd和銠Rn作為催化劑。除可減少HC和CO外，還有助于減少NOX,正因為具有這種能夠降低三種主要污染的特征，所以稱其為三元催化轉化器。三元催化轉化器目前所生產的大多數三元催化轉化器產品為整體式蜂窩狀陶瓷載體型的催化轉化器。載體的物理形狀有圓柱體、橢圓柱體和梯形柱體等多種選擇，可根據整車總體的布置實際進行載體形狀的選擇。陶瓷載體的主要構成成分為堇青石，通常采用陶瓷材料擠壓、干燥并采用高溫燒結而成。陶瓷載體從斷面觀察為蜂窩狀實體，壁厚非常薄。其目的是設法極大地利用現有容積增加催化劑反應床的化學反應面積，還可起到防止催化劑熱退化的作用。為了使催化轉化器氣流擁有更大的表面流通面積，通常將載體制成壁厚非常薄的蜂窩狀，以充分利用有限的空間。目前主要產品規格多采用的是400目（400孔/平方英寸）或600目（600孔/平方英寸）陶瓷蜂窩載體。擠壓過程中，生成大量的薄壁、平行的，通常為方形的孔道。三元催化轉化器由于發動機在工作過程中，燃燒廢氣的流動量相對很大，為了使流動的廢氣能夠有更多的機會流經涂敷有催化劑的載體表面，使燃燒廢氣中的有害物質在三元催化轉化器內得到有效的轉化，要求三元催化轉化器必須提供相對廢氣流量之面積足夠的化學反應場所。而三元催化轉化器內配置的、制成式蜂窩狀的陶瓷載體的目的就是設法提供足夠大的廢氣流經反應面積。換言之，陶瓷載體使催化劑得以附著并為化學轉化反應提供一個表面（場所）。三元催化轉化器中主要起作用的是三元催化劑，它是鉑或者鈀和銠的混合物，它促使有害氣體HC,CO和NOX發生氧化還原反應，生成無害的CO2，N2和H20。氧化反應：2CO＋O2=2CO24HC＋5O2=2H2O＋4CO2還原反應：2NO＋2CO=N2＋2CO210NO＋4HC=5N2＋2H2O＋4CO2但是只有當混合氣的空燃比保持穩定時，三元催化轉化器的轉化效率才能得到精確控制。三元催化轉化器3.影響三元催化轉化器轉換效率的因素（1）混合氣的空燃比三元催化轉換效率受很多因素的影響，最主要的因素是排氣中的氧氣濃度,也即進入氣缸內的混合氣的空燃比?；旌蠚獾目杖急葘θ呋D換效率影響如右圖所示。當混合氣濃度處于理論空燃比附近區間時，三元催化轉換器對CO、HC、NOx三種污染氣體的處理效果較佳，一旦混合氣的濃度偏離這個范圍，三元催化器的轉化效率將下降，尾氣中有害氣體的排放增加，為降低污染，提高環保效果，需要提高三元催化器的轉化效率，必須要將可燃混合氣的濃度控制在理論空燃比14.7：1附近。三元催化轉化器（2）工作溫度常溫下三元催化轉化器不具備催化能力，其催化劑必須加熱到一定溫度才具有氧化或還原的能力，通常催化轉化器的起燃溫度在250~350℃，正常工作溫度一般在350~700℃。催化轉化器工作時會產生大量的熱，熱量越高，氧化的溫度也愈高，當溫度超過850~1000℃時，其內涂層的催化劑很可能會脫落，載體碎裂。所以必須注意控制造成排氣溫度升高的各種因素，如點火時間過遲或點火次序錯亂、斷火等，這都會使未燃燒的混合氣進入催化反應器，造成排氣溫度過高，影響催化轉化器的效能。三元催化轉化器（3）催化劑對硫、鉛、磷、鋅等元素非常敏感，硫和鉛來自于汽油，磷和鋅來自于潤滑油，這四種物質及它們在發動機中燃燒后形成氧化物顆粒易被吸附在催化劑的表面，使催化劑無法與廢氣接觸，從而失去了催化作用，即所謂的催化器“中毒”現象。是影響催化器壽命的最為嚴重的物理現象。因此，使用催化轉換器的前提是汽油的無鉛化。硫主要對稀土類催化器的壽命有較大影響，三元催化轉化器4.空燃比反饋控制系統為了獲得三元催化反應器的最佳凈化效果，要求系統所控制的空燃比達到理想狀態，必須借助氧傳感器進行反饋控制。將實際空燃比精確地控制在理論空燃比14.7:1附近，使三元催化轉化器在最佳狀態工作，在發動機控制系統實現空燃比反饋控制，即閉環控制。如右圖所示。02氧傳感器氧傳感器在使用三元催化轉化器降低排放污染的發動機上，氧傳感器是必不可少的。為了發揮三元催化劑的最佳凈化特性，需要將空燃比控制在14.7:1范圍左右。為了檢測實際空燃比，在排氣管中設置了氧傳感器，由此檢測實際空燃比是濃還是稀，并向ECU提供空燃比反饋信號，以此控制空燃比接近于理論值。目前氧傳感器按其結構和工作原理可分為氧化鋯Zr02式和氧化鈦TiO2式兩種；按照其檢測信號的范圍可分為普通型和寬頻型兩種。氧傳感器1.氧化鋯式氧傳感器（1）氧化鋯式氧傳感器結構氧化鋯式氧傳感器是使用二氧化鋯Zr02作為內部敏感元件，是由鋯管、電極、保護管等組成的，如右圖所示。在傳感器端部有一個由二氧化鋯做成的試管狀的套管，傳感器內側通大氣，外側暴露在排氣中。發動機排出的廢氣，穿過裝在排氣管中的氧傳感器的端部，與二氧化鋯的外側接觸。空氣從傳感器的另一端進入，與套管的內側接觸。套管的內外表面覆蓋了薄層多孔棉作為電極，內表面是正極，外表面是負極。鉑起催化作用，使排氣中的氧與一氧化碳反應，減少排氣中的含氧量，提高傳感器的靈敏度。一般在外側電極表面還有一個多孔氧化鋁陶瓷保護層，它可以防止廢氣燒蝕電極，但廢氣能夠滲進保護層與電極接觸。氧傳感器（2）氧化鋯式氧傳感器的工作原理在一定條件下（高溫和鉑催化）,利用二氧化鋯內外兩側的氧濃度差，產生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中的氧的含量為21%左右，濃混合氣燃燒后的廢氣含氧非常少，稀混合氣燃燒生成的廢氣或因缺火產生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少得多。當兩級間產生氧濃度差時，氧離子就從氧濃度高的一側向低的一側流動，從而產生電動勢。在高溫及鉑的催化下，帶負電的氧離子吸附在二氧化鋯套管的內外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側比廢氣一側吸附更多的負離子，兩側離子的濃度差產生電動勢右圖所示。氧傳感器當混合氣很稀時，廢氣中含有大量的氧，所以，傳感器內外兩側的氧濃度差較小。因此，產生的電動勢很小接近0V。相反，如果混合氣濃時，廢氣中幾乎沒有氧，這就使傳感器內外兩側的氧濃度有很大差異，所以，產生的電動勢相對較大約1V，如右圖所示，根據氧傳感器的電壓信號，ECU按照盡可能接近14.7:1的理論最佳空燃比來減稀或加濃混合氣。因此氧傳感器是電子燃油噴射系統中很重要的一個反饋閉環控制傳感器。氧傳感器二氧化鋯式氧傳感器輸出信號的強弱與工作溫度有關，輸出信號在300°C左右時最明顯，所以有些氧傳感器采用加熱的方法來保證其工作溫度，稱之為加熱式氧化鋯式氧傳感器。該傳感器的結構原理與不加熱式的相同，只是在傳感器內部增加了一個陶瓷加熱元件。不論排氣溫度是多少，只要不超過工作極限溫度，陶瓷體溫度總保持不變。其優點是使氧傳感器安裝靈活性大，不受極端升溫的影響,同時，也保證了發動機在進汽缸小、排氣管溫度低時，氧傳感器也能輸出信號。氧傳感器（3）二氧化鋯式氧傳感器的特點二氧化鋯氧傳感器滿足以下三個條件才能正常調節混合氣濃度：1）發動機溫度高于600C；2）氧化鋯氧傳感器自身溫度高于3000C；3）發動機工作在怠速工況和部分負荷工況。因此，氧化鋯氧傳感器安裝在溫度較高的排氣管上，采用了加熱器對鋯管進行加熱。氧傳感器故障還可以通過觀察氧傳感器頂尖部位的顏色進行判斷：淡灰色頂尖：這是氧傳感器的正常顏色；白色頂尖：由硅污染造成的，此時必須更換氧傳感器；棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴重，也必須更換氧傳感器；黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發動機積碳故障后，一般可以自動清除氧傳感器上的積碳氧傳感器2.二氧化鈦式氧傳感器（1）二氧化鈦式氧傳感器的結構二氧化鈦式氧傳感器是使用二氧化鈦Ti02作為內部敏感元件，是由二氧化鈦元件、導線、金屬外殼和接線端子等組成的，如右圖所示。氧傳感器（1）氧化鈦式氧傳感器的原理二氧化鈦式氧傳感器是利用二氧化鈦材料的電阻值隨排氣中的含氧量的變化而變化的特性構成的，故又稱為電阻型氧傳感器。二氧化鈦的電阻值在正常情況下是穩定不變的，但是當它表面氧氣變少時，其電阻值會降低。濃混合氣燃燒時的廢氣可使其電阻低，而稀混合氣燃燒的廢氣又可使其呈現高的電阻值。因而，通過判斷電阻值的高低對空燃比作反饋控制，如右圖所示。氧傳感器二氧化鈦是在室溫下具有很高電阻的半導體。但當排氣中的氧含量少時，氧分子將脫離，使其晶體出現缺陷，便有更多的電子可用來傳送電流，材料的電阻亦隨之降低。此種現象不僅與氧含量有關，還與溫度有關，它在常溫下有很高的電阻，但是當溫度變化時電阻值也會改變，這就不利于使用，因為發動機的負荷不同，排氣的多少也不同，廢氣的溫度和排氣管的溫度也不同。為了彌補這方面的不足，在制造二氧化鈦型氧傳感器時在傳感器的內部有兩個二氧化鈦元件,其中一個用來檢測排氣中氧的濃度，另外一個用來做加熱元件來補償溫度變化的信號誤差。氧傳感器外端以具有多孔槽的金屬管作為防護套，一方面讓廢氣可以進入，另一方面防止里面的二氧化鈦元件受到外物的撞擊。傳感器接線端以橡膠作為密封材料，防止外界氧氣的滲入。它一般安裝在排氣歧管或尾管上，同時可借助排氣高溫將傳感器加熱至適當的溫度。氧傳感器2.寬帶型氧傳感器（1）寬帶型氧傳感器結構二氧化鈦型氧傳感器的工作范圍是在λ=1的附近產生一個跳躍性的輸出電壓變化,一旦超出此范圍，其反應性能便降低。當發動機需要作稀混合或濃混合控制時，這一類型的氧傳感器便無法勝任了，使得發動機的燃油控制不能十分精確，所以才有寬帶氧傳感器的產生。新型的寬帶型氧傳感器被用在汽車三元催化器前，該傳感器的信號是一個幾乎呈線性增長的電流作為λ的輸入值，結果λ值能在發動機全部轉速范圍內被測量到，常見的二氧化鋯式氧傳感器被用在汽車三元催化器后面，寬帶型氧傳感器有兩部分組成，如右圖所示。氧傳感器第一部分是普通加熱型氧化鋯型氧傳感器，氧化鋯組件的兩個電極一個處于空氣室,另一個處于測量室?？諝馐遗c外界大氣相通，測量室通過單元泵與廢氣相通，廢氣中的氧通過單元泵輸送到測量室中。由于氧化鋯組件內外兩側的氧含量不同，在兩電極間會產生電動勢,稱為能斯特電池。為使氧化鋯組件能極早投入工作，設置了加熱裝置,加熱裝置的工作受電腦控制。第二部分是泵氧元，又稱為單元泵。單元泵一側通廢氣，另一側通測量室。單元泵是利用氧化鋯傳感器的反作用原理來工作的。將電壓施加于氧化鋯組件上,推動氧離子的移動,將廢氣中的氧泵入測量室中。形象一點講，加在單元泵上的電壓越高，氧離子的移動速度越快，單位時間內泵入測量室中的氧離子數量越多。氧傳感器像普通的氧化鋯氧傳感器一樣，由于感應室兩側氧含量的不同而產生一個電動勢，而不同的是發動機控制單元要把感應室兩側的氧含量保持一致，讓電壓值維持在0.45V。這就需要傳感器的另一部分來完成，另一部分是傳感器的關鍵部件泵氧元，泵氧元一邊是廢氣，另一邊與測試腔相連。泵氧元就是利用氧化鋯傳感器的反作用原理，將電壓施加于氧化鋯組件（泵氧元）上，即會造成氧離子的移動,把廢氣中的氧泵入測試腔當中,使感應室兩側電壓值維持在0.45V。寬帶型氧傳感器工作原理如右圖所示。氧傳感器混合氣過濃時，廢氣中的氧含量少，倘若單元泵以原來的工作電流工作，測量室的氧量將不足，能斯特電池電壓值會超過0.45V。此時控制單元增大單元泵的工作電流，增加泵氧速度,使測量室中的氧量增加，能斯特電池電壓值又恢復到0.45V。同時，控制單元根據氧傳感器電壓值來減少噴油量?；旌蠚膺^稀時，廢氣中的氧含多,倘若單元泵仍以原來的工作電流工作，測量室的氧量將增多，能斯特電池電壓值會低于0.45V。此時控制單元減小單元泵的工作電流，減小泵氧速度,使測量室中的氧量減少，能斯特電池電壓值又恢復到0.45V。同時，控制單元根據氧傳感器信號電壓值增加噴油量。氧傳感器（3）寬帶型氧傳感器的特點寬帶型氧傳感器和氧化鋯式氧傳感器在檢測時有明顯的不同：氧化鋯式傳感器直接利用電壓信號作為測量值，而寬帶型氧傳感器將經過特殊處理和控制的泵氧元供給電流作為測量過量空氣系數的參數，這樣的傳感器產生的就不是階躍函數性質的響應，而是連續遞增的信號。03二次空氣噴射系統二次空氣噴射系統1.二次空氣系統的功用二次空氣噴射（AirInjection）系統用于將一定量的新鮮空氣引入排氣歧管或三元催化器中，使廢氣中的有害氣體與空氣進一步燃燒，以進一步減少有害氣體的排放。二次空氣噴射系統、蒸發排放控制系統、點火正時控制系統、怠速轉速控制系統對發動機發揮正常的性能和達到正常的排放水平都起到了極其重要的作用。二次空氣噴射系統2.二次空氣系統的組成二次空氣噴射系統的組成結構示意圖二次空氣噴射系統的組成部件有空氣濾清器、二次空氣泵、發動機控制單元、二次空氣繼電器、二次空氣控制閥和二次空氣分流閥等。組成結構如右圖所示。二次空氣噴射系統發動機冷啟動階段未燃燒的碳氫化合物HC及一氧化碳等有害物質排放相對較高，并且此時三元催化反應器尚未達到工作溫度300℃以上。所以為了使轎車排放標準達到EU3或EU4要求，必須裝備此機外凈化裝置二次空氣系統。以降低發動機冷啟動階段有害物質排放。另一方面，再次燃燒的熱量使三元催化器很快就可以達到所需的工作溫度。二次空氣噴射系統3.二次空氣系統的工作原理發動機電腦激活二次空氣系統開始工作，發動機電腦控制二次空氣進氣閥，并通過驅動組合閥門開始工作。發動機啟動后經過濾清器的空氣通過二次空氣泵直接被吹到排氣歧管內二次空氣泵的電源通過繼電器得到，二次空氣泵作用是在很短時間內將空氣壓進排氣歧管內的廢氣中，二次空氣系統未工作時，熱的廢氣將停止在組合閥門處，以防它們進入二次空氣泵。在控制過程中，自診斷系統同時進行自動監測。由于廢氣中所含氧氣量的增加導致氧傳感器電壓降低，所以氧傳感器必須處于工作狀態。二次空氣系統正常工作時，氧傳感器將檢測到極稀的混合氣。04曲軸箱通風系統PCV曲軸箱通風系統PCV1.曲軸箱通風系統功用發動機工作時，有部分可燃混合氣和燃燒產物會經氣缸、活塞環竄入曲軸箱內，竄入的氣體由于溫度的下降，一部分會凝結于機油中，使機油變稀、性能變差,同時形成泡沫，影響潤滑質量；漏入曲軸箱中的廢氣遇水會生成酸類，腐蝕機件，使潤滑油變質；同時，漏入的氣體會造成曲軸箱壓力和溫度升高，造成機油從油封、襯墊處泄漏。因此，曲軸箱都設有通風裝置，排出漏入的氣體并回收，同時使新鮮空氣進入曲軸箱,形成不斷的對流，平衡曲軸箱內的壓力。另外，由于多數曲軸箱通風系統將排出的廢氣引入燃燒室燃燒，避免了污染大氣，因此從這方面來講，此系統還具有環保的功能，屬于被動排放控制系統。曲軸箱通風系統PCV2.曲軸箱通風系統結構與組成發動機曲軸箱通風方法有兩種，一種采用自然通風法，一種采用強制通風PCV法。于自然通風法將廢氣直接導入大氣中,不但會造成燃料的浪費，還會增加大氣污染，并且通風的效果也不好，因此現已淘汰。強制通風法利用發動機進氣管道內的真空作用,使曲軸箱內的氣體強制吸入氣缸中，提高了發動機燃油經濟性,避免了污染環境，被現在汽車廣泛采用。曲軸箱強制通風系統PCV組成如右圖所示，它由進氣濾清器、進風管、出氣管、PCV閥等組成，多數車型的進氣濾清器不單獨設置,而是與發動機的空氣濾清器合用一個。曲軸箱通風系統PCV3.PCV閥發動機工作時，新鮮空氣經空氣濾清器進入氣門室罩蓋內，進入曲軸箱與曲軸箱內竄氣混合，曲軸箱竄氣經過缸體與缸蓋的油氣通道，經罩蓋上的PCV閥后，通過出氣管進入進氣管中。因此,有適量的竄氣在氣缸內再次燃燒。PCV閥可防止發動機怠速和小負荷工況時過多的氣體未經計量進入氣缸，造成空燃比失調，因此它的主要作用是調節發動機怠速、中小負荷和大負荷時的通風強度。PCV閥的結構右圖所示。曲軸箱通風系統PCVPCV閥不同工況下的工作情況發動機怠速時,進氣管內真空度最大,閥芯被吸壓靠向閥座,因此曲軸箱中的竄氣織能通過閥的縫隙或小孔通過，流量較小，保持怠速穩定；中負荷時,進氣管內真空度下降,閥芯在彈簧的作用下離開閥座,使通風量適當加大,保證曲軸箱內的氣體及時抽出和新鮮冷空氣的進入；大負荷時，進氣管內的真空度已很小，閥芯完全打開,通風量最大，曲軸箱內的新舊氣體大量對流。流量控制閥還有止回功能，一旦發動機出現“回火"現象,閥芯即被反向關閉,防止曲軸箱內的廢氣被點燃發生爆炸。曲軸箱通風系統PCV具有渦輪增壓器的車型上裝配的曲軸箱強制通風系統，因進氣管內并不常保持負壓狀態,在增壓器投入工作時甚至是處于正壓狀態，若只采用一根連接進氣管的出氣管，會導致曲軸箱通風裝置在發動機處于非自然吸氣工況時，不能進行正常通風，因此在這樣的車型上，曲軸箱通風出氣管分為兩根，一根通向進氣管，另-根通向渦輪增壓器進氣入口處。帶渦輪增壓器的曲軸箱強制通風系統，在兩根管路之間設有兩個單向閥，當發動機怠速或小負荷工況時，曲軸箱蒸氣由進氣管進入，在其他工況時，曲軸箱蒸氣由渦輪增壓器進氣入口進入,保證了曲軸箱的正常通風。曲軸箱通風系統PCV4.PCV系統的測試值得注意的是，若PCV系統工作不正常，則有可能使有害的竄氣留在發動機中引起腐蝕、加速磨損，因而縮短發動機的壽命。此外若PCV系統工作不正常，還會引起發動機不易啟動、怠速不穩、加速無力或耗機油等故障。所以出現這些故障時，應考慮是否是PCV系統工作不良引起的。一般測試PCV系統工作正常與否用真空測試法或轉速下降測試法。（1）真空測試法1）使發動機在正常工作溫度下怠速運轉，將PCV閥從氣門室蓋上拔下。拔下PCV閥后，應能聽到空氣流過時產生的“嘶嘶”聲。手指放在PCV閥進氣口上，應能感到很強的真空吸力。曲軸箱通風系統PCV2）裝好PCV閥,將曲軸箱通風孔或機油加油口蓋取下。在發動機處于怠速運轉時,將一張輕薄的硬紙輕輕放在開口上，在60s內，應能感覺到真空將紙吸附在開口上。3）熄滅發動機，取下PCV閥，搖動PCV閥應聽到“咯咯”聲。否則，更換該PCV閥。4）如果上述測試結果正確，則說明PCV系統工作正常。如果任一項測試結果不正確，則需要更換相應元件并重新做測試。（2）轉速下降測試法使發動機達到正常工作溫度，在怠速情況下，夾住PCV閥與真空源之間的管路,發動機轉速應下降50r/min或更多。否則，要檢查PCV閥和管路是否堵塞，必要時進行清洗或更換。05三元催化轉化器TWC檢修任務實施1.任務描述三元催化轉化器TWC一旦出現破裂、失效或是堵塞時，就會造成發動機動力性下降、燃油消耗量增大以及排放性能下降等故障現象。通過對三元催化轉化器實訓掌握三元催化轉化器檢測及維護方法。2.實施條件（1）工位

準備4個工位；（2）設備

電控發動機實訓臺架4臺；（3）工具

隔熱手套、萬用表、碎布等；（4）資料

汽車維修手冊。3.實施步驟完成EGR控制系統的檢修并規范填寫工單：4.評價與反饋任務名稱

學生姓名

組別

工位號

用時

零件號

序號操作步驟使用工量具檢測數據測量標準結果分析小計1外觀檢查：首先要進行外觀檢查，即將汽車升起后觀察催化轉化器是否有隆起、變形、泄漏和裂紋，各連接件是否牢固。拍打并晃動催化轉