第五章汽油機輔助控制系統(tǒng)上海市現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)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(tǒng)5.3進氣控制系統(tǒng)5.4故障自診斷系統(tǒng)5.1.1三元催化轉(zhuǎn)換器、氧傳感器與空燃比反饋控制一、三元催化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器也稱為觸媒轉(zhuǎn)換器，簡稱觸媒。功能：利用轉(zhuǎn)換器中的三元催化劑，將發(fā)動機排出廢氣中的有害氣體CO、HC和NOX變成無害氣體。構(gòu)造：安裝在排氣消聲器前面，由轉(zhuǎn)換芯子和外殼等構(gòu)成。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器安裝在排氣管中部。功能：利用轉(zhuǎn)換器中的三元催化劑，將發(fā)動機排出廢氣中的有害氣體HC、CO和NOx轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害氣體H2O、CO2和N2。奔馳車系三元催化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)7三元催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)過程它先利用內(nèi)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(nèi)由二次空氣導(dǎo)管所導(dǎo)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(yīng)，使其轉(zhuǎn)變成無害的CO2和H2O，這種還原—氧化的過程又稱為二段式轉(zhuǎn)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?！痉诸悺垦趸啠╖rO2）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(jié)構(gòu)氧化鋯氧傳感器的工作原理當(dāng)混合氣過稀時，排出的廢氣中氧含量高，鋯管內(nèi)、外側(cè)氧濃度差小，產(chǎn)生的電壓很低(接近0V)；當(dāng)混合氣過濃時，排出的廢氣中氧含量低，鋯管內(nèi)、外側(cè)氧濃度差大，兩電極間產(chǎn)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(dǎo)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(dǎo)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(xiàn)高電阻的狀態(tài)，此時1V電源電壓經(jīng)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(dǎo)體，此時1V電源電壓經(jīng)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(huán)控制一、廢氣再循環(huán)的基本概念二、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的工作原理三、兩種電控可變EGR率廢氣再循環(huán)系統(tǒng)簡介廢氣再循環(huán)功用：廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)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?xì)怏w(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內(nèi)不參與燃燒。它通過吸收燃燒產(chǎn)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(fā)動機已不需要EGR系統(tǒng)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(nèi)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(huán)機械式真空開關(guān)閥，位于真空電磁閥和進氣歧管之間作用是調(diào)節(jié)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(guān)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(diào)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(guān)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(fā)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(fā)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(fā)動機ECU對VSV進行脈寬調(diào)制。例如若需要增加廢氣再循環(huán)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(huán)量增加。

EGR閥靠近節(jié)氣門體。作用是使一定量的廢氣流入進氣歧管進行再循環(huán)。EGR閥膜片的一側(cè)連接一根樞軸桿，另一側(cè)與彈簧相連(彈簧使閥門保持常閉)。當(dāng)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(huán)系統(tǒng)。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(jì)九十年代中期開始，許多發(fā)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(jié)構(gòu)與工作原理2、電控EGR系統(tǒng)線控EGR系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)5.2.1電控怠速控制系統(tǒng)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(tǒng)5.2.1電控怠速控制系統(tǒng)的工作原理

1.怠速控制系統(tǒng)的功能：用高怠速實現(xiàn)發(fā)動機起動后的快速暖機過程；自動維持發(fā)動機怠速在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。2.怠速控制系統(tǒng)的組成：如圖，主要由傳感器、ECU、和執(zhí)行元件三部分組成。1、冷卻液溫度信號2、A/C開關(guān)信號3、空擋位置開關(guān)信號4、轉(zhuǎn)速信號5、節(jié)氣門位置信號6、車速信號7、執(zhí)行元件1、節(jié)氣門2、進氣管3、節(jié)氣門操縱臂4、執(zhí)行元件5、怠速空氣道A）節(jié)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?？刂苹绢愋陀泄?jié)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(zhuǎn)滑閥式怠速控制裝置二、節(jié)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(jié)構(gòu)及工作原理（2）步進電機式怠速控制裝置的控制內(nèi)容2、旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速控制裝置結(jié)構(gòu)：步進電動機型怠速控制閥的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖ａ所示，步進電機主要由轉(zhuǎn)子和定子組成，絲杠機構(gòu)將步進電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€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(jié)氣門上。步進電動機的結(jié)構(gòu)如圖ｂ所示，主要由用永久磁鐵制成有16個（8對）磁極的轉(zhuǎn)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(gòu)7、定子6、線束連接器8、轉(zhuǎn)子ｂ）1、2—線圈3—爪極4．6—定子5—轉(zhuǎn)子（1）步進電機的基本結(jié)構(gòu)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(dāng)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(zhuǎn)動，由于與轉(zhuǎn)子磁場間的相互作用，使轉(zhuǎn)子隨定子磁場同步轉(zhuǎn)動。同理，步進電動機的線圈按相反的順序通電時，轉(zhuǎn)子則隨定子磁場同步反轉(zhuǎn)。定子有32個爪級，步進電動機每轉(zhuǎn)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(shè)定起動控制暖機控制怠速穩(wěn)定控制怠速預(yù)測控制電器負(fù)荷增多時的怠速控制學(xué)習(xí)控制（2）步進電機式怠速控制裝置的控制內(nèi)容2、旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥二、節(jié)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(qū)動節(jié)氣門開啟一個角度(約2--5度)，實現(xiàn)怠速的穩(wěn)定，廣泛的應(yīng)用于大眾車系，氣氣門體統(tǒng)稱為節(jié)流閥體或節(jié)氣門控制組件。5.3.1電控進氣慣性增壓控制系統(tǒng)5.3.2電控廢氣渦輪增壓壓力控制5.3進氣控制系統(tǒng)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(tǒng)5.3.1電控進氣慣性增壓控制系統(tǒng)

根據(jù)發(fā)動機進氣壓力的大小，控制增壓裝置的工作，以達(dá)到控制進氣壓力、提高發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性的目的。根據(jù)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(tǒng)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(dāng)ECU檢測到進氣壓力在0.098MPa以下時，釋壓電磁閥關(guān)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(guān)閉，此時廢氣流經(jīng)渦輪室使增壓器工作。當(dāng)ECU檢測到的進氣壓力高于0.098MPa時，釋壓電磁閥打開，關(guān)閉進入渦輪室的通道，同時排氣旁通道口打開，廢氣不經(jīng)渦輪室直接排出，增壓器停止工作。直到進氣壓力降至規(guī)定的壓力時，ECU又將釋壓閥關(guān)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(tǒng)

1、切換閥2、驅(qū)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(zhuǎn)速控制系統(tǒng)

有些增壓控制系統(tǒng)中，通過控制增壓器的轉(zhuǎn)速來控制增壓壓力