1、附件5：教案班级课程教师时间年 月 日第 周星期第 节课题任务四 排放控制系统检修课程类型核心课程 项目课程 实践课程教学方法讲授法 演示法 讨论法 案例教学 情景教学 实验教学 文献查阅 问题启发 项目教学 其他： 教学目标知识目标：1.掌握汽油蒸汽排放系统、废气再循环系统、三元催化转换器等系统的的组成和工作原理；2.能正确快速识别汽油发动机排放控制各系统组成部件；3.能对各系统常见故障进行排除。能力目标：学会使用万用表、示波器、故障诊断仪等检测装置素质目标：学会团队之间的相互协作。教学重点1.掌握汽油蒸汽排放系统、废气再循环系统、三元催化转换器等系统的的组成和工作原理；2.能正确快速识别汽
2、油发动机排放控制各系统组成部件。教学难点能正确快速识别汽油发动机排放控制各系统组成部件教学过程【任务引入】一辆爱丽舍轿车，在使用过程中，由于发动机排放控制系统有故障，造成燃油箱被吸瘪，燃油泵烧坏，发动机熄火后无法起动。【必备知识】一、汽油蒸汽排放控制系统（EVAP） 1.汽油蒸汽排放控制系统的功能 汽油蒸汽排放控制系统的功能是防止燃油蒸发的气体泄出车外，并将它重新导入发动机进行燃烧，以免溢出车外污染大气。 燃油蒸气一般可从燃油箱各个接口和进气歧管等处泄出进入大气，而这些蒸发气体基本是碳氢化合物(HC)。碳氢化合物是对人体有害的气体，又是产生危害极大的“烟雾”的根源，它造成的污染可达车辆潜在全部
3、污染的20。燃油蒸发控制装置就是将燃油蒸气引入发动机燃烧室进行燃烧，既可防止燃油蒸气进入大气造成污染，又减少蒸发造成的燃油损耗，提高燃油的经济性。教学过程2.汽油蒸汽排放控制系统的结构油箱中的燃油蒸汽通过单向阀进入活性炭罐上部，空气从炭罐下部进入清洗活性炭，在炭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炭罐控制电磁阀控制。EVAP控制系统结构如图6-36所示。图6-36 EVAP控制系统结构3.汽油蒸汽排放控制系统的工作原理发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度和空气流量等信号，控制炭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
4、控制阀打开时，燃油蒸汽通过排放控制阀被吸入进气歧管。通常，当发动机处于停机、起动、暖机以及怠速等工况时，ECM使炭罐电磁阀的阀门处于关闭状态。由于没有空气流通，燃油蒸气暂时储存在活性炭罐内。当发动机在正常温度下中、高速运转时，ECU使炭罐电磁阀的阀门开启，储存在炭罐内的燃油蒸气被外界空气吹入发动机燃烧。为了使空燃比控制不受干扰，ECU必须能根据发动机工況的不同，对EVAP系统的清洁气体流量进行控制。ECU所参考的传感器信号一般有以下几种：曲轴传感器的曲轴转速信号。进气管压力（或空气流量）传感器的发动机负荷信号。冷却液温度传感器的发动机温度信号。怠速识别信号（怠速开关接通）。氧传感器的空燃比反馈
5、信号。炭罐中有一个液体燃料收集器，它收集所有进入炭罐的液体(燃油蒸汽冷凝形成液体)。 当燃油箱有真空度时，这种液体从炭罐返回燃油箱。液体燃料收集器防止炭罐中的活性炭被液体燃料污染。活性炭罐系统减少从汽油箱进入大气的HC的排放量。如果活性炭罐系统泄漏，则燃油蒸汽会从燃油箱流出进入大气。如果一个有故障的活性炭罐系统在发动机怠速运转时，其排放控制阀打开进行燃油蒸汽的清除，则过浓的混合气会使发动机怠速工作粗暴。3.EVAP控制系统的检修（1）般维护在使用中，应经常检查各连接管路有无破损或漏气，必要时更换连接软管；检查活性炭罐壳体有无裂纹、底部进气滤芯是否脏污，必要时更换炭罐或滤芯；一般汽车每行驶 20
6、000km,应更换活性炭罐底部的进气滤芯。（2）真空控制阀的检查从活性炭罐上拆下真空控制阀，当用手动真空泵由真空管插头给真空控制阀施加约5kPa真空度时，从活性炭罐侧吹入空气应畅通；不施加真空度时，吹入空气则不通。若不符合上述要求，应更换真空控制阀。（3）电磁阀的检查发动机不工作时，拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动真空泵由软管插头给控制电 磁阀施加一定真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度，若给电磁阀接通蓄电池电压，真空度应释放；拆开电磁阀线束插接器，测量电磁阀两端子之间的电阻应为3644欧姆,若不符合上述要求，应更换控制电磁阀。二、废气再循环控制系统（EGR）废气再循环(Exhaust Ga
7、s Recirculation，简称EGR)，是指在发动机工作时将一部分废气引入进气管，并与新鲜空气混合后吸入气缸内再次进行燃烧的过程。废气再循环是目前用于降低NOx种有效方法，它是通过降低燃烧室的燃烧温度来抑制NOx的生成。通常， 废气再循环程度用EGR率来表示，其定义如下：EGR率=EGR流量/(吸入空气量+EGR流量）由于废气的主要成分是惰性气体（CO2、H2O、N2等），它们具有较高的比热容，废气与新鲜混合气混合后，热容量增大，可降低最高的燃烧温度，同时再循环的废气对新鲜混合气的稀释，也相应的降低了氧的浓度，从而使NOx 在燃烧过程中的生成量受到抑制。有资料表明，当EGR率达到15%时
8、，NOx的排放量即可减少60%。但EGR率增加过多时，会使发动机动力性能下降，HC含量上升。因此，利用ECU来控制EGR率，既能使 NOx含量有效降低，又可保证发动机的动力性。一般机械式控制装置的EGR率(一般为5%15%)较小，即使采用能进行比较复杂控制 的机械式控制装置，控制的自由也有所限制。废气再循环电子控制系统，不仅结构简单，而且可进行较大EGR率(15%20%)的控制。另外，随着EGR率的增加，燃烧将变得相对不稳定，缺火严重，油耗上升，HC的排放量也增加。因此，当燃烧恶化时，应减少EGR 率，甚至完全停止EGR。EGR电子控制系统的主要功能，就是选择NOx排放量多的发动机运转范围，进
9、行适量EGR率控制。1.普通废气再循环电子控制系统普通EGR控制系统如图6-37所示，主要由电磁阀、废气再循环控制阀、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、ECU、水温传感器和起动信号等组成。其工作原理：在发动机工作时，ECU根据点火开关、曲轴位置、水温和节气门位置等传感器的输出信号，确定发动机运行工况，并同时输出指令，控制电磁阀电磁线圈的导通与截止，并利用进气管的真空来控制废气再循环控制阀开启或闭合动作，使废气再循环进行或停止。图6-37普通EGR 控制系统表6-1 废气再循环的工作过程工况废气再循环电磁阀废气再循环系统发动机起动时ON(电磁阀接通，阀门关闭）不起作用节气门位置传感器的怠速触点接
10、通发动机温度低时发动机转速低于 900r/min高于 3200r/min除以上工况外OFF(断开）起作用具体的工作过程见表6-1。在表中所列的各种工况下，当ECU向废气再循环电磁阀发出“接通”信号时，电磁阀被接通(ON),其阀门关闭，切断了控制废气再循环控制阀膜片室的真空通道，使废气再循环系统不起作用。反之，当电磁阀关闭(OFF)时，其阀门打开，通往控制废气再循环控制阀膜片室的真空通道打开，废气再循环系统再次起作用。2.可变EGR 率废气再循环控制系统可变EGR率的废气再循环控制系统如图6-38所示。该系统主要由EGR控制阀、EGR电磁阀、ECU及各类传感器等组成.EGR控制阀内有一膜片，膜片
11、在弹簧及两侧气压的作用下可上下移动，膜片移动时带动其下方的锥形阀同时移动，将阀门关闭或打开。当阀门打开时，EGR阀将排气管和进气管连通，有废气从排气管中流入。此外，EGR控制阀阀门的开启高度由EGR电磁阀来控制。 图6-38可变EGR 率废气再循环控制系统1-EGR控制阀 2-EGR电磁阀 3-电子控制器 4-传感器输入信号5-节气门传感器 6-EGR管路 7-定压室 3.闭环控制式废气再循环控制系统（1）带压力反馈电子（PFE）传感器的废气再循环控制系统ECU 根据传感器信号确定目标废气循环量，再根据压力反馈电子传感器检测实际废气再循环量，比较，修正EGR 电磁阀脉冲信号的占空比，如图6-3
12、9 所示。 图6-39 带压力反馈电子（PFE）传感器的废气再循环控制系统（2）带压差反馈电子（DPFE）传感器的废气再循环控制系统差压反馈电子传感器有两个压力输入口，检测废气压力和再循环废气压力的差值，确定废气循环量，比PFE 更精确，如图6-40所示。图6-40 （DPFE）传感器的废气再循环控制系统（3）带EGR 位置传感器的废气再循环控制系统EGR 阀位置传感器检测EGR 阀的实际位置， 与ECU确定的目标位置比较，修正EGR电磁阀的控制信号，如图6-41所示。图6-41带EGR 位置传感器的废气再循环控制系统（4）带有EGR率传感器的EGR 系统EGR率传感器安装于稳压箱(进气总管)
13、上，如图6-42所示，可利用测量混合气中的氧气浓度来检测混合气的EGR率，并将其检测信号反馈给ECU，ECU依据此信号发出控制指令，不断调整 EGR阀的开启高度，以此控制混合气中的EGR率，使其始终保持在最佳状态。图6-42带EGR率传感器的EGR 系统4. 废气再循环系统的检修废气再循环系统产生故障时，车辆会出现排气污染增加、发动机功率下降、怠速运转不稳定甚至熄火等故障现象。废气再循环系统常见的故障有EGR阀损坏、EGR阀位置传感器工作不正常、EGR电磁阀及其控制电路工作不良等。（1）废气再循环控制系统的初步检査对于废气再循坏控制系统，应首先检査其真空软管有无破损，接头处有无松动、漏气等；若
14、这些部位正常，再作进一步检査。（2）废气再循环控制系统的就车检査起动发动机，使发动机怠速运转。图6-43 EGR检查将手指按在EGR阀上，如图6-43所示，检査EGR阀有无动作。在冷车状态下踩下加速踏板，使发动机转速升至2000r/min左右，此时手指应感觉不到EGR阀膜片动作（EGR阀不工作）。在发动机热车（冷却液温度高于50C)后再踩下加速踏板，使发动机转速上升至 2000r/min左右，此时手指应能感觉到EGR阀膜片的动作（EGR阀开启）。若EGR阀不能按上述规律动作，则废气再循环控制系统工作不正常（3）EGR电磁阀的检査 关闭点火开关，拔下EGR电磁阀线束插接器，用万用表欧姆挡测量电磁
15、阀电磁线圈的电阻，其电阻值应符合规定；否则，应更换EGR电磁阀。 拔下与EGR电磁阀相连的各真空软管，从发动机上拆下EGR电磁阀。 电磁阀不通电时，从通进气管侧插头吹入空气应畅通，从进气的滤网处吹入空气应不通。当给电磁阀接通蓄电池电源电压时， 吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，应更换电磁阀。（4）EGR阀的检查用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15kPa的真空度时，EGR阀应能开启；不施加真空度时，EGR阀应能完全关闭。若不符合上述要求，应更换EGR阀。三、三元催化转换器1.功能含有铂(Pt)、钮(Pd)或铭(Rh)等贵金属的催化剂可以在低得多的温度(300900C)下将这些排放物
16、转化掉。这些贵金属在不改变自身的情况下加快排气中的化学反应速率，如图6-44所示。 图6-44 三元催化转换器内部的化学反应2结构和基本工作原理催化转化器可分为颗粒型和整块型，如图6-45和6-46所示。图6-45颗粒型催化转换器图6-46 整体式转化器图6-47 三元催化转换器结构3.使用注意事项装有氧传感器和三元催化转化装置的汽车，禁止使用含铅汽油，防止催化剂因“铅中毒”而失效；三元催化转化器固定不牢或汽车在不平路面上行驶时的颠簸，容易导致转化 器中的催化剂载体损坏；装用蜂巢型转化器的汽车，一般汽车每行驶80000km应更换转化器芯体；装用颗粒型转化器的汽车，其颗粒形催化剂的重量低于规定值
17、时，应全部更换。四、二次空气供给系统 1.二次空气供给系统的功能在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的 CO和HC进一步氧化，从而降低CO和HC的排放量，同时加快三元催化转化器的升温。2.二次空气供给系统的组成与工作原理电控二次空气供给系统如图6-48所示，二次空气控制阀由舌簧阀和膜片阀组成，来自空气滤清器的二次空气进入排气管的通道受膜片阀控制，膜片阀的开闭由进气歧管的真空度驱动，其真空通道由ECU通过电磁阀控制。装在二次空气控制阀中的舌簧阀是一个单向阀，主要用来防止排气管中的废气倒流。图6-48 电控二次空气供给系统点火开关接通后，蓄电池即向二次空气电磁阀供电，ECU控制电磁阀搭铁
18、回路。电磁阀不通电时，关闭通向膜片阀真空室的真空通道，膜片阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气供给通道，不允许向排气管内提供二次空气，ECU给电磁阀通电，电磁阀开启膜片阀真空室的真空通道，进气歧管真空度将膜片阀吸起，来自空气滤清器的二次空气进入排气管二次空气控制阀的膜片阀与舌簧阀之间，排气管内的脉动真空吸开舌簧阀，使二次空气进入排气管。有些发动机和二次空气供给系统，利用空气泵将新鲜空气强制送入排气管。在下列情况下ECU不给二次空气电磁阀通电：（1）电控燃油喷射系统进入闭环控制。（2）冷却液温度超过规定范围。（3）发动机转速和负荷超过规定值。（4）发现ECU有故障。3.二次空气供给系统的检修（1）发
19、动机低温起动后，拆下空气滤清器盖，应能听到舌黄阀发出的“呜、嗡”声。（2）从空气滤清器上拆下二次空气供给软管，用手指盖住软管口检查，应符合下列要求：发动机温度在1863C范围内怠速运转时，有真空吸力；发动机温度在63C以上，起动后70s内应有真空吸力，起动70s后应无真空吸力；发动机转速从4OOOr/min急减速时, 应有真空吸力。（3）拆下二次空气控制阀，从空气滤清器侧软管插头吹入空气应不漏气；用手动真空泵从真空管接头施加20kPa真空度，从空气滤清器侧软管插头吹入空气应通畅；若不符合上述要求，说明膜片阀工作不良，应检修或更换。用手动真空泵从真空管插头施加20kPa 真空度，从排气管插头吹入空气应不漏气，否则说明舌簧阀密封不良，应更换。（4）二次空气电磁阀的检查。测量电磁阀电阻，一般应为3644欧姆；拆开二次空气电磁阀上的软管，电磁阀不通电时，从进气管侧软管插头吹入空气应不通，从通大气的滤网处吹入空气应畅通。当给电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，应更换电磁阀。课程小结本小节主要学习了：1.汽油蒸汽排放系统、废气再循环系统、三元催化转换器等系统的的组成和工作原理；2.正确快速识别汽油发动机排放控制各系统组成部件；3.对各系统常见故障进行排除。作业布置说明：根据授课计划，每次课程按此教案模板撰写教案。
