卡罗拉发动机排放系统检测_与分析_毕业论文(33页).doc

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1、-卡罗拉发动机排放系统检测_与分析_毕业论文-第 25 页 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目卡罗拉发动机排放系统检测与分析学生姓名高强学 号81111126院 系汽车工程系专 业汽车电子技术班 级811111指导教师施海凤 讲师顾问教师二一三年十一月摘 要汽车发动机在运行的过程中会排放出大量的污染物，对环境造成危害，发动机排放控制系统就由此产生。但是由于各种零部件的故障导致发动机排放控制系统故障率相对较高，使之不能正常工作。汽车上常见的减少排放污染的装置有：三元催化器、燃油蒸发控制系统、曲轴箱强制通风系统等。其中，三元催化器直接安装在排放管道上，排气中的HC、CO、NOX经过催化反应后

2、生成二氧化碳和水气体排入大气；曲轴箱强制通风系统的工作原理由曲轴箱强制通风阀控制，它可将窜入曲轴箱的废气重新引入气缸燃烧。本文简单介绍了卡罗拉发动机总体结构，工作原理及排放控制系统的概述，重点介绍了卡罗拉发动机排放控制系统的组成、结构原理，详细分析了卡罗拉轿车发动机排放控制系统的检测过程，最后结合具体的故障实例分析了卡罗拉轿车发动机排放控制系统的故障排除。关键词：卡罗拉轿车；发动机排放控制系统；结构原理 AbstractAutomobile engine in the process of running emits large amounts of pollutants, damage to

3、 the environment, the resulting engine emission control system. But due to various parts of fault engine emission control system failure rate is relatively high, cant work normally. Common reducing emissions pollution of the device are: three yuan catalysts, fuel evaporation control system, the posi

4、tive crankcase ventilation system, etc. Among them, three yuan catalysts directly installed on the discharge pipe, the exhaust of HC, CO, NOX after catalytic reaction generates carbon dioxide and water gas discharged into the atmosphere; The positive crankcase ventilation system works by the positiv

5、e crankcase ventilation valve control, it can be reintroduced to cylinder burn into the crankcase.This article simply introduces the corolla engine overall structure, working principle and an overview of the emission control system, focus on corolla engine emission control system of the composition,

6、 structure, principle and detailed analysis of the corolla car engine emission control system testing process, and finally combined with concrete example analysis of the corolla car engine emission control system troubleshooting.Keywords: corolla car; Engine emission control system; Structure princi

7、ple目 录摘 要2ABSTRACTIII第一章 卡罗拉发动机概述11.1卡罗拉发动机的总体结构11.2卡罗拉发动机的工作原理11.3汽车排放控制系统概述3第二章 发动机排放控制系统52.1三元催化器52.2氧传感器62.3微机控制废气再循环系统82.4燃油蒸发控制系统82.5减速废气净化装置102.6二次空气喷射系统112.6.1空气泵型二次空气喷射系统122.6.2脉冲型二次空气喷射系统142.7曲轴箱强制通风装置（PCV）15第三章 卡罗拉发动机排放系统的检测173.1三元催化器的检测173.1.1三元催化器故障原因及危害内在因素173.1.2三元催化器堵塞问题的解决183.2氧传感器的

8、检测193.2.1氧传感器检测方法193.2.2氧传感器的常见故障193.3微机控制废气再循环系统的检测203.4燃油蒸发控制系统检测213.4.1就车检测213.4.2电磁阀的单件检测223.5曲轴箱强制通风装置（PCV）的检测23第四章 案例分析24第五章 总结与展望265.1总结265.2展望26致 谢28参考文献29第一章 卡罗拉发动机概述发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。本章简单介绍了卡罗拉发动机的总体结构、工作原理以及排放控制系统的概述。1.1卡罗拉发动机的总体结构1.两大机构：曲柄连杆机构、配气机构。2.五大系统：冷却系、润滑系、燃料供给系、点火系、起动系。(1)曲柄

9、连杆机构1)作用：将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。2)组成：由气缸体和曲轴箱组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成。(2)配气机构作用：使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。组成：它由进气门、排气门、挺杆、推杆、摇臂、凸轮轴、正时齿轮等组成。(3)冷却系1)作用：把受热零件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。2)组成：它由水泵、散热器、风扇、分水管、水套等组成。(4)润滑系1)作用：润滑、冷却、清洗、密封等。2)组成：由机油泵、滤清器、限压阀、油道等组成。(5)燃料供给系 1)作用：按需要向气缸内供应已配制好的

10、可燃混合气，燃烧后排出废气。2)组成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、进、排气管、滤清器等组成；直喷式由燃油箱、电动汽油泵、油压调节器、喷油器、进、排气管、滤清器等组成。(6)点火系1)作用：按规定时刻及时点燃气缸内的混合气。2)组成：由蓄电池、分电器、点火线圈、火花塞等组成。(7)起动系1)作用：使静止的发动机起动。2)组成：由起动机及附属装置组成。1.2卡罗拉发动机的工作原理如图1-1所示四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。图1-1 发动机工作原理1.进气行程由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时

11、，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.0750.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。2.压缩行程曲轴继续旋转，活塞从下止

12、点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.61.2MPa，温度可达600700K。压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。但压缩比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽油机的压缩比一般

13、为610。3.作功行程作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达35MPa，最高温度可达22002800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到0.30.5MPa，气体温度降低到13001600K。4.排气行程可

14、燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开，迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.1050.115MPa，温度约为9001200K。曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程

15、完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。1.3汽车排放控制系统概述1.排放控制系统与整车的关系汽车排放控制系统是现代车不可缺少的重要的组成部分，它将汽车的有害物质控制在最低程度，以减少对大气的污染。排放控制系统与整车其他系统在设计中是统一的。在过去传统的汽车及发动机设计中，主要考虑的性能指标是动力性和可靠性。随着汽车有害物质对大气污染日趋严重，世界各国限制汽车排放污染的法规越来越严格。为了达到新的规定和要求，排放控制系统必须和车上其他的系统在设计上是统一的，才能使得新汽车达到规定要求，包括排放性能在内的综合性能指标的要求。排放控制系统与汽车上其他的系统

16、是相互交融的。由于采用统一设计，各个系统统都相互依赖，实质上排放控制系统难以与其他系统严格区分开来，例如燃油提供不当，不仅会增加耗油，动力性能下降，而且排放也会增加。现代汽车上的控制系统已经达到“电子化”，即电子系统（计算机）控制汽车，使汽车上的控制逐步“一体化”，以达到更高的综合性能指标。因此，排放控制系统不仅要把它看作单一控制系统来解决单一排放问题，而且要视其为整车控制系统的一部分，它关系到总体性能的指标。2.减少排污的基本方法(1)汽车燃油的改用。1)采用无铅汽油，以代替有铅汽油，可减少汽油尾气毒性物质的排放量。2）掺入添加剂，改变燃料成分。3)选用恰当的润滑添加剂-机械摩擦改进剂。4)

17、采用绿色燃料同样可减少汽车尾气有毒气体排放量。5)采用多种燃料作为汽车燃料来源。6)节约能源，有利环境，大力推广车用乙醇汽油。(2)汽车发动机内部的调试1)减少喷油提前角，减少喷油提前角，可降低发动机工作的最高温度（1500摄氏度），使NOX的生成量减少。2)改善喷油器的质量，控制燃烧条件（燃比、燃烧温度、燃烧时间），可使燃料燃烧完全，从而可减少CO、HC和煤烟。3)调整喷油泵的供油量，可降低发动机的功率，使雾化的燃料有足够的氧气进行完全燃烧，从而也可以减少CO、CH和煤烟的生成。(3)发动机外部尾气净化措施即汽车尾气由原有毒气体，变成为无毒气体，再排放到大气中。从而可减少对大气环境的污染。1

18、)采用催化剂：将CO氧化成CO2，HC氧化成CO2和H2O，NOX被还原成为N2等。采用的催化剂有氧化锰，一氧化铜；氧化铬，一氧化镍，一氧化铜等金属氧化物和白金属（铂）等贵金属。它们都可以净化CO、HC。催化反应器设置在排气系统中排气歧管与消音器之间。2)水洗：通过水箱，使汽车尾气中的碳烟粒子经过水洗和过滤及蒸气的淋浴，可支队粘在碳粒上的有毒物质，使碳粒子胀大而给予去除。(4)发动机内部净化处理措施1)正曲轴箱通气系统的设计：把从汽缸窜入曲轴箱的气体（主要是未燃气体）再循环进入进气歧管，使其再次燃烧，改变过去将其直接排入大气所造成的污染。2)排气再循环设计：发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接

19、，使排出的气体经过再次循环，以降低氮氧化物的排放量。3)蒸发排放控制系统的设计：将化油器浮子室中的汽油蒸发汽引入进气系统，而将油箱中的蒸发汽引入储存系统，可大大减少污染物的排放。3.排放控制系统的组成部分因为汽车运行中，燃料的不完全燃烧，燃烧过后所产生的废气，以及油箱内所溢出的燃油蒸汽，他们都能造成空气污染。所以，在汽车排放控制系统中一般就设置了一些装置有针对性的减少各种排放污染物。例如，为了减少燃油蒸汽的溢出，就设置了燃油蒸发控制装置，以减少燃油的蒸发和减少空气污染。此外针对排放污染物的种类，如一氧化碳，氮氧化的控制排放，有些汽车上还装有二次空气喷射装置。对于丰田卡罗拉，它物和炭氢化合物，设

20、置了废气再循环系统和三元催化转换装置。此外为了更好的排放控制系统主要由四大系统和装置组成：燃油蒸汽排放控制装置(EVAP)，废气再循环系统（EGR）三元催化转换装置，曲轴箱强制通风装置（PCV）等。第二章 发动机排放控制系统排放控制系统是把发动机排放的污染物转化为无害物的装置。如图2-1所示发动机排放控制系统包括三元催化器、氧传感器、微机控制再循环系统燃油蒸发系统、减速废气净化装置、二次空气喷射系统、曲轴强制通风装置等。图2-1 发动机排放系统2.1三元催化器三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，载体部件是一块多孔陶瓷材料，安装在特制的排气管当中。称它是载体，是因为它本身并不参

21、加催化反应，而是在上面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属。它可以把废气中的HC、CO变成水和CO2，同时把NOX分解成氮气和氧气，HC、CO是有毒气体，过多吸入会导致人死亡，而NOX会直接导致光化学烟雾的发生。经过研究证明，三元催化器是减少这些排放物的最有效的方法。通过氧化和还原反应，一氧化碳被氧化成二氧化碳，碳氢化合物被氧化成水和二氧化碳，氮氧化合物被还原成氮气和氧气。三种有害气体都变成了无害气体（如图2-2所示）。三元催化剂最低要在350摄氏度的时候起反应，温度过低时，转换效率急剧下降；而催化剂的活性温度（最佳的工作温度）是400到800左右，过高也会使催化剂老化加剧。在理想的空燃比（14.7

22、：1）下，催化转化的效果也最好。它安装在发动机排气管中，通过氧化还原反应，二氧化碳和氮气，故又称之为三元（效）催化转化器。通过催化前 通过催化后图2-2 气体通过三元催化器的变化 1.三元催化器工作原理：(1)三元催化器是指安装在发动机排气管路中，通过氧化与还原反应，能将发动机排气中的三种污染物，一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOX）同时转化成无害的水（H20）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2）的装置。它作为一种有效的机外净化技术，广泛应用于汽车污染物排放控制中。(2)当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定

23、的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水（H20）和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。2.2氧传感器1.氧传感器作用电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO）一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14.7：1）附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比

24、变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。传感器的作用是测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩的信息，即氧气含量，并把氧气含量转换成电压信号传递到发动机计算机，使发动机能够实现以过量空气因数为目标的闭环控状态（小电动势：0伏）通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ECU）电脑。ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常，（E

25、CU）电脑就不能制；确保三元催化转化器对排气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三种污染物都有最大的转化效率，最大程度地进行排放污染物的转化和净化（如图2-3所示）。图2-3 氧传感气体变化2.氧传感器原理氧传感器是汽车上的标准配置，它是利用陶瓷敏感元件测量汽车排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制燃烧空燃比，以保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。氧传感器广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制，它是目前最佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能

26、稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。汽车上的氧传感器工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是：在一定条件下，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当汽车套管废气一侧的氧浓度低时，在氧传感器电极之间产生一个高

27、电压（0.61V），这个电压信号被送到汽车ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时（端部达到300以上）其特性才能充分体现，才能输出电压。它在9约800时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。2.3微机控制废气再循环系统1.废气再循环（EGR）系统如图2-4所示废气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃

28、烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。图2-4 废气再循环系统废气再循环（EGR）系统的开启状态：EGR阀（废气再循环阀）通常在下列条件下开启：(1)发动机暖机运转。(2)转速超过怠速。ECM根据发动机冷却水温传感器、节气门位置传感器和空气流量传感器来控制EGR系统。汽油发动机在重负下时起作用，柴油发动机在发动机暖机状态时不起作用。2.废气再循环系统ERG的工作原理废气再循环系统，简称EGR，其作用是将柴油机产生的一小部分废气再送回气缸。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程，这就是氮氧化合物会减少的主要原因。另外，提高废气再循环率会使总的废气流量减少，因此

29、废气排放中总的污染物输出量将会相对减少。EGR系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况，从而使燃烧过程始终处于最理想的情况，最终保证排放物中的污染成份最低。尽管提高废气再循环率对减少氮氧化物（NOX）的排放有积极的影响，但同时这也会对颗粒物和其他污染成份的减少产生消极的影响。废气再循环EGR系统是目前用于降低发动机NOX排放的一种有效措施，它将一部分排气引入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧，从而实现再循环，并对进入进气系统的排气进行最佳控制。2.4燃油蒸发控制系统1.燃油蒸发控制系统的作用图2-5 燃油蒸发控制系统结构图燃油蒸发控制系统的作用是防止汽车油箱内蒸发的汽油蒸气排

30、入大气。它由蒸气回收罐（亦称活性炭罐）、控制电磁阀、蒸气分离阀及相应的蒸气管道和真空软管等组成(如图2-5所示)。蒸气分离阀安装在油箱的顶部，油箱内的汽油蒸气从该阀出口经管道进入蒸气回收罐。该阀的作用是防止汽车翻倾时油箱内的燃油从蒸气管道中漏出。蒸气回收罐内充满了活性炭颗粒，故又称为活性炭罐。活性炭可以吸附汽油蒸气中的汽油分子。当油箱内的汽油蒸气经蒸气管道进入蒸气回收罐时，蒸气中的汽油分子被活性炭吸附。蒸气回收罐上方的另一个出口经真空软管与发动机进气歧管相通。软管中部有一个电磁阀控制管路的通断。当发动机运转时，如果电磁阀开启，则在进气歧管真空吸力的作用下，新鲜空气将从蒸气回收罐下方进入，经过活

31、性炭后再从蒸气回收罐的出口进入软管的发动机进气歧管，把吸附在活性炭上的汽油分子（重新蒸发的）送入发动机燃烧，使之得到充分利用；蒸气回收罐内的活性炭则随之恢复吸附能力，不会因使用太久而失效。进入进气歧管的回收燃油蒸气量必须加以控制，以防破坏正常的混合气成分。这一控制过程由微机根据发动机的水温、转速、节气门开度等运行参数，通过操纵控制电磁阀的开、闭来实现。在发动机停机或怠速运转时，微机使电磁阀关闭，从油箱中逸出的燃油蒸气被蒸气回收罐中的活性炭吸收。当发动机以中、高速运转时，微机使电磁阀开启，储存在蒸气回收罐内的汽油蒸气经过真空软管后被吸入发动机。此时，因为发动机的进气量较大，少量的燃油蒸气不会影响

32、混合气的成分。由于昼夜温差变化和发动机运转所产生高温的影响，使油箱和化油器内汽油温度升高并通过各自的通气孔向大气中排放有害的燃油气体碳氢化合物（HC），污染环境，影响人类健康。国规定，对于燃油蒸发必须进行控制，使之低于规定的限值。2.燃油蒸发控制系统的工作原理(1)当环境温度升高时，加速了油箱内的汽油蒸发，汽油蒸发气体（HC）通过吸附管、倾倒阀等流入炭罐，其内的活性炭将燃气吸收。(2)当车辆倾倒时（大于60度），倾倒阀关闭，使汽油无法流入炭罐。3.炭罐的吸附过程：(1)当发动机运转时，进气管内产生负压，PCV阀打开，使炭罐内储存的燃气通过脱附管吸入到节气门板前方，并进入气缸进行燃烧。节气门开度

33、不同，PCV阀开度也不同，脱附的燃气量不同。(2)当车辆倾倒时（大于60度），倾倒阀关闭，使汽油无法流入炭罐。2.5减速废气净化装置1.减速废气净化装置作用为使汽车减速而突然关闭节气门时，发动机转速瞬间未下降，进气歧管内出现高真空。此时，进入气缸的混合气锐减，随之，混合气中残存废气的比例猛增，气缸内燃烧条件恶化，排气中HC迅速增加。因此，当节气门突然关闭而进气歧管的真空度超过限定值时，应给气缸提供额外的混合气，以帮助气缸内的混合气燃烧，降低HC的排放量。这就是减速废气净化装置所要起的作用。常见的减速废气净化装置有三种：混合比加浓式减速废气净化装置、进气管真空控制阀和减速断油控制。2.混合比加浓

34、式减速废气净化装置的结构和工作原理混合比加浓式减速废气净化装置如图2-6所示。这就是当进气歧管的真空度超过该装置的调定值时，真空室I的真空吸力使膜片I上拱，从而带动真空控制阀上移，使真空室I与真空室相通。真空室的吸力使膜片下拱时，旁通空气控制阀打开，于是，来自旁通气道的空气进入进气总管。由于这部分空气是经空气流量传感器计量的，所以微机控制喷油器喷射相应的燃油量。变速器处于“N”（空档）或“P”（停车）位置时，微机限制开关接通，混合比加浓电磁阀通电，真空室则通大气。这时，无论进气歧管的真空度有多高，旁通空气阀始终处于关闭位置，即混合比加浓减速废气净化装置在汽车停车状态下不起作用。图2-6 混合比

35、加浓式减速废气净化装置1.真空室；2.真空室；3.进气总管；4.旁通空气控制阀；5.膜片；6.限制开关；7.蓄电池；8.混合比加浓电磁阀；9.真空电磁阀；10.膜片2.6二次空气喷射系统一个车辆排气污染控制标准实施以来，二次自从世界上第一空气喷射系统已经被广泛地应用在汽车上，它实际上就是一种尾气排放控制实用技术，用以减少排气中的HC和CO的排放量。而且实践也已证明，空气喷射系统在汽、柴油汽车上都能取得良好的效果。它的工作原理（如图2-7所示）是空气泵将新鲜空气送入发动机排气管内，从而使排气的HC和CO进一步氧化和燃烧，即把导入的空气中的氧在排气管内与排气中的HC和CO进一步化合形成水蒸气和二氧

36、化碳，从而降低了排气中的HC和CO的排放量。图2-7二次空气喷射系统示意图按其空气喷入的部位可分为两类：第一类，新鲜空气被喷入排气歧管的基部，即排气歧管与汽缸体相连接的部位，因此，排气中的HC、CO只能从排气歧管开始被氧化。第二类，新鲜空气通过汽缸盖上的专设管道喷入排气门后汽缸盖内的排气通道内，排气中HC、CO的氧化更早进行。二次空气喷射系统按照结构和工作原理的不同可以分为空气泵型和吸气器型两种结构类型。2.6.1空气泵型二次空气喷射系统空气泵型二次空气喷射系统主要由空气泵、分流阀、连接管道、空气喷射歧管等组成。1.工作原理：当发动机工作时，通过曲轴传动带带动空气泵运转，泵送量大而压力较低的空

37、气流通过软管进入分流阀。正常情况下，分流阀上阀门开启，空气流经分流阀、单向阀进入空气喷射歧管。空气喷射歧管将空气流喷入发动机排气孔或排气歧管，与排气中的HC、CO反应，使其进一步转化成CO2和水蒸气，以减少排气污染。一旦空气泵泵送的空气压力太高，释压阀起作用，瞬间切断向空气喷射歧管供应的空气，防止发动机产生回火，经过几秒后，双向作用阀下落，又恢复向空气喷射歧管供应空气，二次空气喷射系统正常工作。当汽车冷启动时会要求比平常高的空燃比才能保证运转平稳。由于这个原因，电子控制模块（ECU）在冷启动时会命令发动机在开路循环模式（固定空燃比）运转20到120秒，直到氧传感器达到正常温度。而在这个过程中，

38、尾气中会生成大量一氧化氮和碳氢化合物等大气污染物。这些一氧化碳和碳氢化合物是可以继续被氧化而减小污染的。只可惜此时的尾气中没有足够的氧气来进行氧化。2.空气泵的结构空气泵装在发动机前端，由一个离心式空气滤清器和一个叶片泵组成。空气泵由发动机曲轴带轮经传动带驱动，向喷射系统供应量大而压力底的空气。离心式空气滤清器装在泵的转子轴的一端与泵以同转速转动。离心式空气滤清器的作用是清洁进入空气泵的空气。离心式空气滤清器的滤清原理是，当叶轮高速转动时，空气中的尘粒与空气相比，质量较大，在离心力的作用下从进入到空气泵里的空气流中分离出去。叶片泵由泵壳、转子、叶片、叶片密封槽、进气道和出气道等组成。为了使叶片

39、能与泵壳内孔间形成大小不同的空腔，转子旋转中心线与泵壳内孔中心线并不重合。在带轮带动下，转子在一条与泵壳内孔不重合的轴线上旋转。两片叶片在转子的槽中一夹角180布置，并在槽中滑动，叶片与转子槽间有密封槽。3.空气泵的工作原理(1)当泵转动时，第1个叶片从进气孔上扫过，这一扫过逐渐增大了进气孔一边由转子、叶片和泵壳内孔形成的进气室的容积，从而产生一定的真空度，在该真空的作用下，经离心式空气滤清器滤清的空气则进入进气室。(2)转子继续转动，第2个叶片又扫过进气孔，此时，上述第1个叶片转动使吸入的空气被限制在由两个叶片、转子和泵壳内孔所密闭的较大的空间里，当转子继续转动时，这部分空气便被扫到一个较小

40、的空间里，使其受到压缩。(3)转子继续转动，一旦第1个叶片开始扫过泵的排气孔，则该部分已被压缩的空气就从排气孔泵送进喷射系统中去，从而完成空气泵的一个进气-压缩-排气循环。转子每转1圈，完成上述2个循环。当泵的转子以高速运转时，上述循环则不间断地进行，源源不断地为喷射系统提供新鲜空气。4.分流阀：分流阀常作为一个单独的总成用螺栓装在空气泵上，而管路则用软管与空气泵和空气喷射歧管相连。设置分流阀的目的是当发动机突然减速时，防止排气系统“回火”到空气泵。当节气门突然关闭、发动机突然减速时，会在进气管里很高的真空度，从而导致进入汽缸的可燃混合气边的太浓，在作功行程里无法完全燃烧。排气时，就有较多的没

41、有充分燃烧的混合气经排气门排往排气管。如果在这时，二次空气喷射系统把新鲜空气喷入排气歧管或喷入近排气门的排气孔，则新鲜空气便加剧了未充分燃烧的混合气在排气管内的燃烧，从而产生“回火”。而设置分流阀的作用在于发动机突然减速的最初时间里，瞬间把空气泵送来的空气排如大气，使新鲜空气不能喷入排气管，从而防止了“回火”的发生。当节气门开度突然减小、发动机突然减速时，在进气管产生了较大的真空度，该真空度通过管道传到分流阀膜片表面，在该真空度的作用下，膜片克服弹簧力向上运动，带动双向作用阀的下阀打开了下阀口，经下阀口与释气孔（由消声材料制作）相通，使从空气泵来的空气流无声地瞬间排往大气。但是，空气泵来的空气

42、流被分流阀排往大气的时间仅仅能进行一瞬间，其原因是在膜片上加工有孔板流量孔，该孔能很快平衡膜片两边的气压。因此在弹簧力的作用下，膜片和双向作用阀在几秒内又回到下面位置。双向作用阀又关闭了下阀口，空气泵便又开始向排气歧管或排气门区供应新鲜空气。5.释压阀（限压阀）释压阀：主要由阀体、弹簧、阀门和阀座等组成，其作用是当发动机高速运转，空气泵泵送的空气流气压超过释压阀弹簧预调弹力时，空气压力克服弹簧弹力，促使阀门离开阀座，压力过大的空气则通过阀门与阀座间的通道经释气孔排入大气，从而使进入空气喷射歧管的空气压力基本上保持恒定；当空气泵送来的空气其压力低于弹簧预调弹力时，弹簧压阀门回位，从而切断了排往大

43、气的通路。由此可见，释压阀弹簧的预调弹力决定了各种工况下，空气泵泵送到整个二次空气喷射系统的空气压力。6.单向阀单向阀，装在空气喷射管上。它允许从空气泵来的具有一定压力的空气进入空气喷射歧管，而防止高温的发动机废气进入连接软管和空气泵。也就是说，若空气泵皮带断裂或传动打滑等原因造成空气泵停转或转速下降，空气连接软管漏气等不能向喷射系统正常供应空气时，单向阀可以保护二次空气喷射系统免受高温的废气损害。7.空气喷射歧管空气气喷射歧管通常是由不锈刚管焊接而成，其形状和分支数目由发动机的结构和汽缸数目而定。空气喷射歧管的作用是把空气泵泵送的新鲜空气分别喷射进发动机排气门附近的排气孔里或喷入排气歧管。2

44、.6.2脉冲型二次空气喷射系统脉冲型二次空气喷射系统也称吸气器型二次空气喷射系统。该系统不是应用空气泵泵送空气进入喷射歧管，而是应用排气压力的脉冲将新鲜空气吸入排气系统。研究发现，每次排气门关闭时，都会有这么一个很短的时间周期，在该时间周期内，排气孔和排气歧管内的气压都低于大气压力，也就是说产生了一个负压（真空）脉冲。利用这个真空脉冲，经空气滤清器吸入一定量空气进入排气歧管，用这部分空气中的氧去氧化排气中的HC和CO。如果该车还装有催化式排气净化器，也可以用这部分空气去供应催化式排气净化器对氧的需要脉冲型或称吸气器型二次空气喷射系统的工作原理。常见的脉冲型二次空气喷射系统由钢管、单向吸气器、软

45、管等组成。钢管的一端接吸气器，另一端用连接盘与发动机排气歧管相连通，把经空气滤清器、软管、吸气器的新鲜空气导入排气歧管。吸气器实际上是一个单向阀，它允许从空气滤清器来的空气经钢管流向排气歧管，并防止排气歧管中的废气钢管回流到空气滤清器。装有脉冲型二次喷射系统的发动机在怠速或低速运转时，由于排气歧管内的负压脉冲使吸气器阀门开启。也就是说，在这种工况下，排气阀门每关闭一次，在排气歧管内则出现一次负压脉冲，吸气器的单向阀就开启一次，阀门开启，在外界大气压力的作用下，新鲜空气经空气滤清器、软管、吸气器、钢管进入排气歧管，去进一步氧化排气中的HC、CO，减少排气污染。当发动机高速运转时，由于排气门的关闭

46、频繁，每次的负压脉冲周期特别短，由于惯性作用，吸气器的单向阀不可能开启，因此，吸气器的单向阀门实际是关闭的，此时它只起到一个阻止废气排入空气滤清器的截止阀的作用。也就是说，在发动机高速运转时，脉冲型二次空气喷射系统实际上是停止工作的。1.电控空气泵型二次空气喷射系统：系统中的空气由电控单元根据输入信号通过控制相关电磁阀引往空气滤清器、排气管及催化式排气净化器中。该系统有两套主控电磁阀，第一套电磁阀为分流阀，用于将空气送往空气滤清器；第二套电磁阀为开关电磁阀，用于将空气送往排气管或催化式排气净化器。该系统有以下几种工作方式：(1)在发动机冷态和开环状态工作时，由于催化式排气净化器不够热，不能使用

47、额外空气，因此电控单元控制分流电磁阀和开关电磁阀，使空气经分流电磁阀被送往开关电磁阀，而开关电磁阀将空气引向排气管。(2)发动机在正常工作或闭环状态工作时，电控单元控制分流电磁阀和开关电磁阀，使空气经分流电磁阀被送往开关电磁阀，再由开关电磁阀将空气送往催化式排气净化器中的氧化剂与还原剂之间，从而提高氧化剂的工作效率。(3)当催化净化器过热时，加入的空气对催化式排气净化器中的催化剂会造成污染，在这种情况下，电控单元控制分流电磁阀，将空气送往空气滤清器。电控脉冲型二次空气喷射系统：系统由电控单元控制电磁阀的打开及关闭，电磁阀与单向阀（也称检查阀）相连，由于排气中的压力是正负交替的脉冲压力波，当排气压力为负时，来自空气滤清器的空气进入排气管；当压力为正时，单向阀关闭，空气不能返回。二次空气喷射系统也常被称为补燃系统或后燃系统。其原因是可燃混合气在汽缸内进行第一次燃烧后，其中那些未完全燃烧的部分由于人为地引入新鲜空气而使其在排气过程中进行了补燃，因而经消声器排入大气时的尾气很少有或者完全没有火星。而排气内有火星是在有可燃气体存在的情况下引发火灾的一大原因。因此，二次空气喷射系统也是防止内燃机尾气引起火灾的一项重要技术和设施。除了在轿车上应用