第四章 电控发动机进气与废气排放控制
汽车发动机废气排放控制技术
汽车发动机废气排放控制技术作为我们日常生活中不可或缺的交通工具，汽车的废气排放一直是环保问题中的重要课题。
特别是在当今全球气候变暖的背景下，减少汽车废气的排放已经成为了当务之急。
汽车发动机废气排放控制技术的研究和应用对于减少空气污染、提高空气质量，缓解气候变化都有着重要意义。
本文将从发动机的工作原理，废气排放的危害以及目前的废气排放控制技术三个方面展开探讨。
一、汽车发动机的工作原理汽车发动机是汽车的心脏，是汽车的动力来源。
发动机的工作原理可以简单归纳为：混合气在气缸中被火花点燃，产生压力驱动活塞运动，从而带动曲轴旋转，使汽车前进。
但是在混合气点燃的过程中，除了会产生驱动力以外，还会产生许多有害物质，例如一氧化碳、氮氧化物等。
二、废气排放的危害汽车废气排放中的有害物质会直接危害到人类的生命健康。
首先是一氧化碳，它具有高毒性和难以觉察的特点，一旦吸入大量的一氧化碳，就会导致窒息、中毒死亡；其次是二氧化碳，它是主要的温室气体之一，排放过量会对全球气候造成不良影响；再者是氮氧化物，它会形成酸雨，严重污染环境。
综上所述，汽车废气排放对人类健康和环境的影响不容忽视。
三、目前的废气排放控制技术为了减少汽车废气的排放，科学家采取了各种措施来开发出各种废气排放控制技术。
这些技术主要包括三个方面：一是氧化催化剂技术，二是氮氧化物催化还原技术，三是颗粒捕捉技术。
氧化催化剂技术是将废气通过氧化催化剂，将有害物质氧化成无害物质的技术。
常见的氧化催化剂有铂、钯、铑等。
这种技术具有安装方便、技术成熟、对汽车性能影响小的优点，但也存在需人工维护和昂贵等缺陷。
氮氧化物催化还原技术是通过在催化剂作用下将氮氧化物还原成氮气和水蒸气的技术。
常见的催化剂有铁离子、镉离子等。
这种技术具有高效能、成本低、容易实现等优点，但也存在对空气中的氨和硫化氢等物质敏感等缺陷。
颗粒捕捉技术是通过捕捉废气中的颗粒物质，霉化减少废气排放的技术。
常见的颗粒捕捉剂有二氧化钛、硅酸钙等。
学习任务五：电控发动机的排放控制教案
服务顾问经初步检查后发现客户送修的车辆怠速很抖，车内汽油味很重，初步判断是三元催化器故障，送到维修车间，你小组接到任务后需要对该车排放系统及相关传感器（氧传感器）、执行器（活性碳罐电磁阀、EGR阀）检查维修，借阅并查找维修手册关于排放系统检修的相关信息，看懂并能分析电路图，实车查找到故障电路或故障部件，对其进行修复或更换损坏部件。同时，对检修过程中发现的其他故障及时与服务顾问或客户沟通确认，争取良好的顾客满意度。
3.借助维修手册等资料实施修复计划；
4.以小组为单位进行修复结果展示；
5.对修复结果进行自评、互评和师评。
学生实际动手检修,查阅资料,以小组为单位进行
教师巡回指导,稍作提示.
课堂小结
本堂课我们学习了：
1．三元催化器工作原理；废气再循环控制系统；二次空气喷射系统；曲轴箱蒸发控制系统；油箱蒸发控制系统。
2.氧传感器的类型、工作原理、检修；EGR阀和碳罐电磁阀检修
2.别克凯越排放系统的电路图,及电路图的拆绘，相关元件的检查；
3．常见故障原因，检修计划制定.
4.万用表、测试灯、跨接线的规范使用和正确检测电路的方法；用TECH2读取排放数据流.
5．用SPX示波器读取氧传感器的波形，并分析判断排放系统故障点；线路修复的方法、损坏部件的正确更换.
——别克凯越（前）氧传感器检修考核表
班级
姓名
成绩
考核要求及相关项目
考核记录
配分
得分
点火系统相关知识
（20）
加热型氧传感器的英文缩写
加热型氧传感器：
2分
凯越-氧传感器的安装位置及作用
前
安装位置：
作用：
8分
后
安装位置：
作用：
汽车发动机的排气系统与排放控制
汽车发动机的排气系统与排放控制在现代社会，汽车已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而，随着汽车数量的不断增加，汽车尾气排放对环境造成的污染也日益严重。
为了减少汽车尾气对环境的危害，汽车发动机的排气系统和排放控制技术得到了广泛的关注和不断的发展。
汽车发动机的排气系统主要由排气歧管、排气管、催化转化器、消声器等部件组成。
排气歧管将各个气缸排出的废气收集起来，经过排气管输送到催化转化器。
催化转化器是排气系统中的关键部件，它能够将废气中的有害物质，如一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物等，转化为无害物质。
经过催化转化器处理后的废气，再通过消声器降低噪音，最终排放到大气中。
排气系统的设计和性能对发动机的功率输出和燃油经济性有着重要的影响。
一个良好的排气系统能够减少排气阻力，提高发动机的充气效率，从而增加功率输出和改善燃油经济性。
同时，排气系统还能够降低发动机的排气噪音，提高驾驶舒适性。
在排放控制方面，汽车制造商采取了多种技术手段。
其中，最常见的是使用三元催化转化器。
三元催化转化器能够同时处理一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物三种污染物。
它的工作原理是利用催化剂的作用，使废气中的有害物质在高温下发生化学反应，转化为二氧化碳、氮气和水等无害物质。
为了确保三元催化转化器的正常工作，汽车发动机需要精确控制空燃比，即空气和燃油的混合比例。
如果空燃比偏离了理想值，三元催化转化器的转化效率将会降低，从而导致尾气排放超标。
除了三元催化转化器，汽车排放控制还包括废气再循环（EGR）技术。
EGR 技术将一部分废气重新引入到发动机的进气系统中，降低燃烧室内的氧气浓度和燃烧温度，从而减少氮氧化物的生成。
此外，还有稀薄燃烧技术、可变气门正时技术等，这些技术都有助于提高发动机的燃烧效率，降低尾气排放。
近年来，随着环保要求的不断提高，汽车排放控制标准也越来越严格。
例如，国六排放标准相比国五排放标准，对尾气中的污染物限值有了更严格的要求。
为了满足这些严格的排放标准，汽车制造商不断加大研发投入，推出了更加先进的排放控制技术和系统。
第四章 电控发动机进气与废气排放控制
第四章电控发动机进气与废气排放控制第一节进气控制系统第二节汽车排放污染物的来源第三节油蒸气挥发和窜缸废气净化控制第四节废气排放净化控制小结1．电控动力阀控制系统通过改变进气管通道的截面积改变进气量，以改善发动机的动力性。
2．电控进气惯性增压控制系统是利用进气气流惯性产生的压力波来提高进气效率的。
3．废气涡轮增压控制系统控制废气流经涡轮室对进气增压o4．废气中的有害成份主要是C0、HC和N0x，C0在混合气浓时多，HC在怠速和减速时最多，N0。
在行驶时最多。
5．汽车排放废气主要来自发动机燃烧后的排放、曲轴箱窜气和汽油蒸发o 6．汽车排放控制有发动机燃烧过程控制和排气前后废气控制。
排气前后废气控制包括排气前废气排放净化控制和排气后废气排放净化控制。
7．汽车扇排放前净化控制的内容有油蒸气挥发控制、曲轴箱强制通风。
8．汽车排放后净化控制的内容有废气再循环、三元催化转换器。
9．油蒸气控制主要采取了由发动机控制单元控制的活性炭罐蒸发污染控制装置。
10．曲轴箱强制通风的作用、工作原理与检查方法与化油器发动机相同。
11．废气再循环是将排气歧管中废气回送到进气歧管，随混合气进入气缸，降低发动机燃烧室温度，抑制N0x的产生。
12．三元催化转换器是把发动机排出废气中的有害气体转化咸无害气体。
13，发动机控制单元接受氧传感器反馈信号，对理论空燃比进行精确的反馈控制。
复习与思考一、简答题1．现代汽车上的有害气体主要从哪三个途径排出?2．简述各种有害气体排放量与发动机各工况的关系。
3．叙述燃油挥发蒸气控制的工作原理。
4．如何检测时代超人车的燃油挥发蒸气控制系统各部件是否良好?5．如何检测丰田车的活性炭罐?6．废气再循环阀的控制方式有哪些?7．为何要采用EGl{阀位置传感器?如何检测?8．简述两种电控废气再循环控制系统的工作原理。
9．为何要采用三元催化转换器?10．影响三元催化转换器寿命的因素有哪些?11．如何判断三元催化转换器是否堵塞?12．简述空燃比反馈控制的工作原理。
第四章 进气与废气排放控制
油蒸汽挥发与窜缸废气净化控制汽车排放污染来源：发动机排出的废气（约占65％以上）曲轴箱窜气（约占20％）燃料供给系统中蒸发的燃油蒸汽（约占10％～20％）汽油机的主要污染物：一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化合物NOX一、汽油蒸气排放（EV AP）控制系统1．EV AP控制系统功能2．EV AP控制系统的组成与工作原理如图，油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制。
发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制碳罐电磁阀的开闭来控制排放控制阀上部的真空度，从而控制排放控制阀的开度。
当排放控制阀打开时，燃油蒸气通过排放控制阀被吸入进气歧管。
在部分电控EV AP控制系统中，活性碳罐上不设真空控制阀，而将受ECU 控制的电磁阀直接装在活性碳罐与进气管之间的吸气管中。
如图韩国现代轿车装用的电控EV AP控制系统。
韩国现代轿车EV AP系统二、曲轴箱强制通风系统ACF阀及PCV阀的检测一、汽油蒸气排放（EV AP）控制系统的检测3．EV AP控制系统的检测（1）一般维护检查管路有无破损或漏气，碳罐壳体有无裂纹，每行驶20000㎞应更换活性碳罐底部的进气滤心。
（2）真空控制阀的检查拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5KPa真空度时，从活性碳罐侧孔吹入空气应畅通，不施加真空度时，吹入空气则不通。
（3）电磁阀的检查拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动用真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一定的真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度，若接蓄电池电压，真空度应释放。
测量电磁阀两端子间电阻应为36～44Ω。
二、曲轴箱强制通风系统发动机怠速运转时拔去PCV阀，若此时发动机转速未提高100r/min，则表示PCV阀不良或管路不良。
怠速时将拇指按在PCV阀末端先拆下软管，应感觉到有真空度，若无真空，说明有堵塞或泄漏。
电控发动机进气控制系统课件PPT
4、解决措施：
带有中冷器
1、增压器结构 涡轮增压器内有动力涡轮和增压涡轮，它们安装在同一根轴上。
外部形状
内部结构
2、增压原理
利用发动机排出的废气， 驱动增压器中的动力涡 轮转动，再带动增压涡 轮一起转动，增压涡轮 转动时，将进入的新鲜 空气进行压缩后再送入 气缸。
3、涡轮增压控制
3）当电磁阀通电开启时， “油压开关”在油压的作用 下断开，向ECM反馈+5V高电 位信号，ECM确认可变气门已 进入切换状态，开始对空燃 比、点火正时的控制程序进 行切换。
当系统出现故障，将锁定在低转速气门规律上运行。
2003年，Honda开发出了比VTEC更先进的 i- VTEC（VTEC/VTC） 发动机，实现了低油耗、清洁尾气排放，以及高功率性能的高度结 合，新一代清洁运动型发动机面世。
进气动态效应：进气惯性效应、进气波动效应。 2、进气惯性效应：利用进气行程时进气管内高速流动气体惯性作 用来提高充气效率。
3、进气波动效应：利用进气门关闭后，进气管的气体还在继续来 回波动的作用来提高充气效率。
进气波动效应
在发动机的进气行程中,气体高速流向进气门,如果此时突然关 闭进气门,进气门附近的气体流动突然停止,但由于惯性作用,进 气管仍在进气,于是进气门附近的气体被压缩,压力上升;当气体 的惯性过后,被压缩的气体开始膨胀,并向着与进气气流相反的 方向流动,压力下降,膨胀气体传到进气管口时被反射回来,形成 压力波.如果这一脉动压力波与进气门的开、闭相互配合,使反 射的压力波集中在要打开的进气门旁,当进气门打开时,就会形 成增压进气的效果,从而提高发动机的充气效率和功率.
进气歧管截面积可变： 低转速－－进气管截面积小（增加吸力） 高转速－－进气管截面积大（减少阻力）
电控发动机空气供给系统分解课件
压力传感器
作用
检测进气歧管内的压力，为控制系统提供压力信号。
工作原理
利用压敏元件感知进气歧管内的压力变化，转换为电信号 输出。
类型
分为半导体压敏电阻式和电容式两种，半导体压敏电阻式 响应速度快，适用于高速动态测量；电容式测量精度高， 适用于低速稳态测量。
温度传感器
作用
检测进气温度，为控制系统提供温度信号。
检查更换点火线圈和火花塞
点火系统故障会导致发动机启动困难 或加速性能下降，需要检查并更换损 坏的点火线圈和火花塞。
调整或更换喷油器
喷油器堵塞或滴漏会导致燃油喷射不 正常，影响发动机性能，需要调整或 更换喷油器。
THANKS
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复合增压系统能够实现快速响应和高效增压，同时提高发动 机的动力和经济性能。
05
系统控制
空气流量计
作用
测量进入发动机的空气流量，为 控制系统提供重要参数。
工作原理
利用热线或热膜等热敏元件，感 知流过空气的热量变化，转换为
电信号输出。
类型
分为热线式和热膜式两种，热线 式响应速度快，适用于高速动态 测量；热膜式测量精度高，适用
通过氧传感器检测废气中的氧气含量，空燃比控制器调节燃油和空气的比例，使发动机燃 烧更加充分，减少有害物质的排放。同时，三元催化器对废气进行催化处理，进一步减少 有害物质的排放。
04
增压系统
机械增压器
01
机械增压器通过发动机曲轴的动 力输出直接驱动，利用皮带或链 条等传动件将动力传递给增压器 ，从而实现增压效果。
排气管路
排气管路的作用
将发动机产生的废气排出，同时降低 废气的温度和压力。
排气管路的组成
汽车发动机电控系统检修 第二版 课件 4.3废气再循环系统检修
NOx。在其他条件相同的情况下，发动机 的燃烧温
度越高，燃烧后产生的NOx就越多。NOx排放量与
燃烧温度的关系如图4-13所示。废气再循环（EGR)
就是将发动机排出的部分废气引入进气管，与新鲜
混合气混合后进人气缸，利用废气中所含有大量的
CO2不参与燃烧却能吸收热量的特点，降低燃烧温度
，以减少NOx的排放。
三、相关知识
任务4.3 废气再循环系统检修
1.相关传感器 电控废气再循环系统的有关传感器信号及其作用如下。 (1)曲轴转速传感器 提供曲轴转速信号，是ECM计算EGR率的重要参数之一。 (2)空气流量计或进气歧管绝对压力传感器 提供发动机负荷信息，是ECM确定EGR率的另一重要参数。 (3)发动机冷却液温度传感器 向ECM提供发动机温度信号，以确定再循环废气量。 (4)节气门位置传感器 向ECM提供节气门开度的信号。当发动机处于怠速工况时，ECM输出 控制信号，不进行废气再循环。 (5)点火起动开关 点火起动开关提供起动信号。在发动机起动时，ECM输出控制信号， 不进行废气再循环。
图5-18 EGR电磁阀的检查 断电检查
图5-18 EGR电磁阀的检查 通电检查
四、任务实施
任务4.3 废气再循环系统检修
五、EGR阀的检查 ①起动发动机，使发动机怠速运转。 ②拔下连接EGR阀与废气调整阀的真空软管。 ③用手动真空泵对EGR阀真空室施加19.95kPa的真空度，如图4-20所示。若此
三、相关知识
任务4.3 废气再循环系统检修
2.EGR执行机构
(1)EGR 阀
EGR阀膜片的一边（下部）通大气，
装有弹簧的另一边为真空室，其真空度由
EGR电磁阀控制。当真空度增大时大，EGR
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第四章电控发动机进气与废气排放控制
第一节进气控制系统
第二节汽车排放污染物的来源
第三节油蒸气挥发和窜缸废气净化控制
第四节废气排放净化控制
小结
1．电控动力阀控制系统通过改变进气管通道的截面积改变进气量，以改善发动机的动力性。
2．电控进气惯性增压控制系统是利用进气气流惯性产生的压力波来提高进气效率的。
3．废气涡轮增压控制系统控制废气流经涡轮室对进气增压o
4．废气中的有害成份主要是C0、HC和N0x，C0在混合气浓时多，HC在怠速和减速时最多，N0。
在行驶时最多。
5．汽车排放废气主要来自发动机燃烧后的排放、曲轴箱窜气和汽油蒸发o 6．汽车排放控制有发动机燃烧过程控制和排气前后废气控制。
排气前后废气控制包括排气前废气排放净化控制和排气后废气排放净化控制。
7．汽车扇F放前净化控制的内容有油蒸气挥发控制、曲轴箱强制通风。
8．汽车排放后净化控制的内容有废气再循环、三元催化转换器。
9．油蒸气控制主要采取了由发动机控制单元控制的活性炭罐蒸发污染控制装置。
10．曲轴箱强制通风的作用、工作原理与检查方法与化油器发动机相同。
11．废气再循环是将排气歧管中废气回送到进气歧管，随混合气进入气缸，降低发动机燃烧室温度，抑制N0x的产生。
12．三元催化转换器是把发动机排出废气中的有害气体转化咸无害气体。
13，发动机控制单元接受氧传感器反馈信号，对理论空燃比进行精确的反馈控制。
复习与思考
一、简答题
1．现代汽车上的有害气体主要从哪三个途径排出?
2．简述各种有害气体排放量与发动机各工况的关系。
3．叙述燃油挥发蒸气控制的工作原理。
4．如何检测时代超人车的燃油挥发蒸气控制系统各部件是否良好?
5．如何检测丰田车的活性炭罐?
6．废气再循环阀的控制方式有哪些?
7．为何要采用EGl{阀位置传感器?如何检测?
8．简述两种电控废气再循环控制系统的工作原理。
9．为何要采用三元催化转换器?
10．影响三元催化转换器寿命的因素有哪些?
11．如何判断三元催化转换器是否堵塞?
12．简述空燃比反馈控制的工作原理。
13．闭环控制的条件是什么?
14．简述电控动力阀控制系统的作用与工作原理。
15．简述丰田2JZ—GE发动机上的进气惯性增压系统的作用与工作原理。
16．废气涡轮增压控制系统的作用与基本工作原理。
二、选择题
1．行驶时( )排放量最多，( )排放量最少。
A．NOx……HC；B．NOx……CO；C．HC……CO；D．CO……
HC
2．减速时( )排放量最少，( )排放量显著增加。
A．NOx……HC；B．NOx……CO；C．HC……CO；D．CO……
HC
3．发动机工作时的燃油量是( )。
A．喷油器喷油量；B．燃油泵供油量；
C．来自燃油箱的蒸发控制燃油蒸气量；D．A+B
4．时代超人车的ACF阀电阻为( )Ω。
A．2～3；B．12～13；C．22～30；D．30～50
5．废气再循环的作用是抑制( )的产生。
A．HC；B．CO；C．NOx；D．有害气体
6．进入进气歧管的废气量一般控制在( )范围内。
A．1％～2％；B．2％～5％；C．5％～10％；D．6％～15％7．在( )时废气再循环控制系统不工作。
人行驶；B．怠速；C．高转速；D．热车
8．采用三元催化转换器必须安装( )。
A．前氧传感器；B．后氧传感器；C．前、后氧传感器；
9．如果三元催化转换器良好，后氧传感器信号波动( )。
A．频率高；B．增加；C．没有；D．缓慢
10．发动机过热将使( )。
A．EGR系统工作不良；B．燃油蒸发量急剧增多；C．三元催化转换器易损坏；D．曲轴箱窜气增加11．进气惯性增压系统通过改变( )达到进气增压效果。
A．进气通道截面积；B．压力波传播路线长度；C．废气流动路线；D．进气管长度
三、判断题：(对的打“√”，错的打“×”)
1．怠速时，CO的排放量最多，NOx最少。
2．加速时，HC排放量最少，NOx增加最显著。
3．曲轴箱窜气的主要成份是HC和CO。
4．燃油蒸气的主要有害成份是HC。
5．活性炭罐受ECU控制，在各种工况下都工作。
6．废气再循环的作用是减少HC、CO和NOx的排放量。
7．发动机温度过高不会损坏三元催化转换器。
8．空燃比反馈控制在各种电控发动机上都使用。
9．空燃比反馈控制的前提是氧传感器产生正常信号。
10．废气排放控制仅在采用OBD—Ⅱ系统中使用。
11．电控动力阀控制系统真空电磁阀线圈断路将造成怠速不稳12．涡轮增压器损坏会造成发动机动力性能下降。