环境管理_尾气排放超标故障检修

汽油机进排气控制系统故障检修 情境三 任务1发动机怠速不稳故障检修任务2尾气排放超标故障检修 一 学习目标1 分析怠速不稳的影响因素 2 掌握PCV EGR EVAP的结构原理及检修方法 二 学习重难点重点 PCV EGR EVAP的结构原理及检修方法 难点 怠速不稳的影响因素 三 教学设备及工具发动机电控台架 解码仪 万用表及尾气分析仪 四 教学课时4学时 任务2尾气排放超标故障检修 任务导入 案例 捷达前卫轿车发动机工作异常 尾气排放严重超标故障现象 一辆捷达Gix轿车 装备ATK新2V发动机 配有三元催化转换器 用户反映该车在测量尾气排放时 排放指数严重超标 是什么原因造成尾气排放超标 分析思考 1 故障的一般原因 1 空气滤清器不畅 2 曲轴箱通风装置工作不良 3 怠速装置故障 调整不当 4 节气门故障 5 混合气空燃比不正确 6 燃烧室内不正常 例如失火 7 点火正时不正确 配气相位不对 8 排气净化装置有故障 尾气排放超标的原因分析 2 电控方面的原因 1 三元催化转化器不工作 2 冷却液温度传感器有故障 3 油压调节器有故障 4 节气门位置传感器有故障 5 空气流量计有故障 6 ECU及连接器有故障 通过尾气分析仪测量 如果是HC化合物超标 首先应该检查三元催化转化器是否工作不正常 若不正常应予修理或更换 如果三元催化转化器工作正常 就应考虑混合气空燃比是否正确 燃烧室内是否有失火现象 若混合比不正确 就应检查燃油压力调节器是否泄漏 冷却液温度传感器是否损坏 节温器是否卡滞 如果单纯是HC化合物超标 这说明混合气过稀 此时主要应检查 火花塞接线是否不良 点火正时是否不正确 真空是否泄漏或机械故障而导致压缩比减少 都会使燃油在缸内不正常燃烧而持续断火 引起HC排放升高 如果单纯是CO排放超标 说明混合气偏浓 主要应检查燃油压力是否过高 冷却液温度传感器是否有故障 还要检查空气滤清器是否堵塞 曲轴通风系统是否受阻等 一 增压控制系统二 排放控制系统三 巡航控制及电控节气门系统四 冷却风扇及发电机控制系统五 故障自诊断系统六 失效保护系统七 应急备用系统 知识准备 一 增压控制系统 1 功能根据发动机进气压力的大小 控制增压装置的工作 以达到控制进气压力 提高发动机动力性和经济性的目的 2 分类根据增压装置使用的动力源不同 增压装置分废气涡轮增压和动力增压两种 目前多采用废气涡轮增压 典型废气涡轮增压控制系统 当ECU检测到进气压力在0 098MPa以下时 释压电磁阀关闭 涡轮增压器出口引入的压力空气 废气进入涡轮室的通道打开 排气旁通道口关闭 此时废气流经涡轮室使增压器工作 当ECU检测到的进气压力高于0 098MPa时 释压电磁阀打开 关闭进入涡轮室的通道 同时排气旁通道口打开 废气不经涡轮室直接排出 增压器停止工作 直到进气压力降至规定的压力时 ECU又将释压阀关闭 切换阀又将进入涡轮室的通道口打开 废气涡轮增压器又开始工作 废气涡轮增压器转速控制系统 有些增压控制系统中 通过控制增压器的转速来控制增压压力 ECU根据发动机的运行工况 加速 爆燃 冷却液温度 进气量等信号 确定增压压力的目标值 并通过进气管压力传感器来检测发动机的实际增压压力值 二 排放控制系统 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汽车排放控制系统 排污治理方法 曲轴箱强制通风PCV系统汽油蒸汽排放EVAP控制系统废气再循环EGR系统三元催化转换器TWC与空燃比反馈控制系统二次空气供给系统热空气供给系统 1 汽油蒸汽排放 EVAP 控制系统 功能 电控发动机普遍采用了碳罐 收集燃油箱和浮子室 化油器式汽油机 内蒸发的汽油蒸汽 并利用进气管中的真空度将汽油蒸汽导入气缸参加燃烧 从而防止汽油蒸汽直接排入大气而造成污染 同时 电子控制单元还必须根据发动机工况 通过电磁阀控制真空度的通或断 控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸汽量 机械式EVAP控制系统 电控EVAP控制系统典型布置 控制方式 1 ECU 清污电磁阀 真空 真空控制阀 进气歧管吸入燃油蒸汽2 ECU 清污电磁阀 进气歧管吸入燃油蒸汽 电控EVAP控制系统工作过程 韩国现代轿车EVAP系统 在部分电控EVAP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 控制方式 ECU 清污电磁阀 进气歧管吸入燃油蒸汽 一般维护 经常检查管路是否漏气 滤芯是否堵塞 真空控制阀的检查 拆下真空控制阀 用手动真空泵对真空控制阀施加5kPa的真空度 从活性炭罐侧孔吹入空气应畅通 不施加真空度 吹入空气则不通 电磁阀的检查 拆下电磁阀进气管一侧的软管 用手动真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一真空度 电磁阀不通电时应能保持真空度 若电磁阀通以蓄电池电压 真空度应释放 电磁阀电阻的检查 电阻为36 44 EVAP系统的检修 NOX是空气中的氮气与氧气在高温 高压条件下形成的 发动机排出的NOX量主要与气缸内的最高温度有关 气缸内最高温度越高 排出的NOX量越多 EGR控制系统的功能 将适量的废气引入气缸内参加燃烧 从而降低气缸内的最高温度 以减少NOX的排放量 为了保证发动机正常工作和性能不受过多影响 必须根据发动机工况的变化 控制废气再循环量 EGR率 EGR量 吸入空气量 EGR量 100 类型 开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统 2 废气再循环 EGR 控制系统 由负荷控制的EGR系统 由水温和负荷控制的EGR系统 不采用ECU控制的开环EGR系统 控制方式 ECU EGR电磁阀 真空 EGR阀 部分废气进入进气歧管 ECU控制的开环控制EGR系统 组成 EGR阀 EGR电磁阀等ECU根据发动机冷却液温度 节气门开度 转速和起动等信号来控制EGR电磁阀的通电或断电 ECU控制的开环控制EGR系统工作过程 用EGR阀开度作为反馈信号 EGR阀开度传感器工作原理与电位计式节气门位置传感器相同 闭环控制EGR系统 检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号来控制EGR系统 这种控制精度更高 EGR控制系统的检修 一般检查怠速时 拆下EGR阀上的真空软管 发动机转速应无变化 用手触试真空管口应无吸力 转速达2500r min以上 同样拆下此真空软管 发动机转速应明显升高 中断了废气再循环 EGR电磁阀的检查测量电阻值 应为33 39 不通电时 从通进气管侧接头吹入空气应畅通 从通大气的滤网处吹入空气应不通 通电时 与上述刚好相反 EGR阀的检查给EGR阀施加15kPa的真空 EGR阀应能开启 不施加真空时 EGR阀应能完全关闭 3 三元催化与空燃比反馈系统 三元催化转换器也称为触媒转换器 简称触媒 功能 利用转换器中的三元催化剂 将发动机排出废气中的有害气体CO HC和NOX变成无害气体 构造 安装在排气消声器前面 由转换芯子和外壳等构成 转换芯子常用蜂窝状陶瓷作为承载催化剂的载体 在陶瓷载体上浸渍铂 或钯 与铑贵重金属的混合物作为催化剂 三元催化转换器TWC 影响TWC转换效率的因素 影响最大的是混合气的浓度和排气温度 只有在标准混合气附近 对废气中的有害气体CO HC和NOX的转换效率才最佳 在装用TWC的汽车 一般装用氧传感器检测废气中的氧浓度 并将此信号送给ECU后 对空燃比进行反馈闭环控制 装用TWC后 发动机的排气温度须在300 815 之间 低于300 氧传感器将不能产生正确信号 因此部分氧传感器内有加热线圈 高于815 TWC转换效率下降 氧传感器OxygenSensor O2S 功用 检测排气中的氧浓度 向ECU输送空燃比信号 分类 氧化锆 ZrO2 氧化钛 TiO2 别名 传感器 氧化锆式氧传感器 非加热型氧传感器 加热型氧传感器 工作原理 氧化钛式氧传感器 组成 二氧化钛元件 导线 金属外壳和接线端子等 原理 废气中的氧浓度高时 二氧化钛的电阻值增大 废气中氧浓度较低时 二氧化钛的电阻值减小 氧传感器电路 两个热型氧传感器两个普通型氧传感器氧传感器外部接线 单线 信号线 外壳接地双线 信号线 接地线三线 电源 加热 信号 外壳接地 四线 电源 加热 信号 接地 丰田LS400轿车氧传感器控制电路 在带氧传感器的EFI系统中 并不是所有工况都进行闭环控制 在起动 怠速 暖机 加速 全负荷 加速断油等工况下 发动机不可能以理论空燃比工作 此时仍采用开环控制方式 EFI系统的闭环控制过程 TWC及氧传感器的检修 使用注意事项禁用含铅汽油 防止催化剂失效 三元催化转换器固定不牢或汽车在不平路面上行驶时的颠簸 容易导致转换器中的催化剂截体损坏 装用蜂巢型转换器的汽车 一般汽车每行驶80000km应更换转换器心体 装用颗粒型转换器的汽车 其颗粒形催化剂的重量低于规定值时 应全部更换 热型氧传感器加热器的检查对热型氧传感器 测量其加热器线圈电阻 如凌志LS400轿车氧传感器加热器线圈 在20 时电阻为5 1 6 3 氧传感器信号检查连接好氧传感器线束连接器 使发动机以较高转速运转 直到氧传感器工作温度达到400 以上时再维持怠速运转 反复踩动加速踏板 并测量氧传感器输出信号电压 加速时应输出高电压信号 0 75 0 90V 减速时应输出低电压信号 0 10 0 40V 若不符合上述要求 应更换氧传感器 4 二次空气供给系统 作用 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 同时增加TWC的升温 二次空气供给系统不工作的条件 EFI进入闭环控制 水温超过规定 发动机转速和负荷超过规定 ECU发现有故障 控制方式 ECU 二次空气电磁控制阀VSV 真空 二次空气控制阀 新鲜空气 二次空气供给系统的检修 低温起动发动机后 拆下空气滤清器盖 应听到舌簧阀发出的 嗡 嗡 声 拆下二次空气供给软管 用手指盖住软管口检查 发动机温度在18 63 范围内怠速运转时 有真空吸力 温度在63 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4000r min急减速时 应有真空吸力 拆下二次空气阀 从空气滤清器侧软管接头吹入空气应不漏气 电磁阀的检查 阻值应为36 44 各系统综合示意图 WTS 水温传感器TPS 节气门位置传感器AFS 空气流量计 三 巡航控制及电控节气门系统 1 巡航控制系统 巡航控制系统是使汽车工作在发动机有利转带范围内 减轻驾驶员的驾驶操纵劳动强度 提高行驶舒适性的汽车自动行驶装置 巡航控制系统英文为cruisecontrolsystem 缩写为CCS 巡航控制系统又称为巡航行驶装置 速度控制系统 恒速行驶系统或巡行控制系统等 自适应巡航控制系统 匀速控制功能巡航控制车速设定功能滑行功能加速功能恢复功能车速下限控制功能车速上限控制功能手动解除功能自动解除功能自动变速器控制功能快速修正巡航控制车速功能自诊断功能 巡航控制系统的功能 巡航控制系统的组成 组成 操纵开关 安全开关 传感器 巡航控制ECU和执行元件等 气动膜片式巡航控制执行元件 组成 真空输送阀 真空输送电磁阀 真空释放阀 膜片气室和膜片拉杆等 巡航控制使用注意事项 在天气恶劣条件下不要使用 在解除巡航控制模式后 应关闭巡航控制系统的控制开关 在坡道较大或较多的道路上行驶时不要使用 若巡航指示灯闪亮时 说明有故障 请勿使用 ECU是巡航控制系统的中枢 对电磁环境 湿度及机械振动有较高的要求 巡航控制系统的使用方法 设定巡航速度解除巡航控制模式提高巡航控制车速降低巡航控制车速 巡航控制系统的检查 故障判断系统工作时 如果ECU在预定的时间内收不到车速信号 或由于操纵开关或执行元件故障而自动解除巡航控制模式 系统指示灯闪烁5次 说明巡航控制系统有故障 检查项目 检查制动踏板位置开关 检查伺服机构 检查巡航控制开关 检查车速传感器 检查放大器 检查 OFF 电路 检查 RESUME 电路 检查喇叭继电器电路 2 电控节气门系统 ElectronicThrottleControlSystem 电控节气门系统的功能非线性控制怠速控制减小换档冲击控制驱动力控制 TRC 稳定性控制 VSC 巡航控制 电子式节气门与机械式对比 机械式节气门 电子式节气门 电控节气门系统结构 LS400轿车节气门电控系统 电控节气门系统工作原理 发动机ECU根据各传感器输入信号确定最佳的节气门开度 并通过对控制电动机和电磁离合器的控制改变节气门开度 电控节气门系统的检测 常见故障现象有怠速不稳 加速不良 易熄火 无法起动 排放异常 松油门后发动机转速上窜及换挡 起步过度不平稳等 当发生故障时 系统自动停止工作 指示灯 CHECKENGING 亮 调取故障码 并按故障提示诊断和排除故障 1 冷却风扇控制系统功能 发动机控制ECU根据冷却液温度传感器信号和空调开关信号 通过风扇继电器来控制风扇电动机电路的通断 以实现对风扇的控制 四 冷却风扇及发电机控制系统 北京切诺基4 0L发动机冷却风扇系统电路图 原理 发动机ECU控制风扇继电器线圈的搭铁回路 当冷却液温度低于98 时 ECU断开风扇继电器搭铁回路 冷却风扇不工作 当却液温度高于103 时 冷却风扇工作 如果选择空调开关信号 不管冷却液温度多少 风扇始终工作 2 发电机控制系统 功能 根据蓄电池电压信号 控制发电机的输出信号 原理 蓄电池电压信号经端子3输送给ECU ECU控制发电机励磁绕组的搭铁回路以调节磁场强度 从而实现发电机输出电压的控制 1 故障自诊断系统的功能通过自诊断测试判断电控系有无故障 有故障时 指示灯发出警报 并将故障码存储 在维修时 通过一定操作程序可将故障码调出 进行有针对性的检查 当传感器或其电路发生故障时 自动启动失效保护功能 当发生故障导致车辆无法行驶时 自动启动应急备用系统 以保证汽车可以继续行驶 五 故障自诊断系统 2 自诊断系统工作原理 传感器故障自诊断原理若传感器输入ECU的信号超出正常范围 或在一定时间内ECU收不到该传感器信号 或该传感器输入ECU的信号在一定时间内不发生变化 自诊断系统均判断定为 故障信号 例如水温传感器 当传感器向ECU输送的信号电压低于0 3V或高于4 7V 自诊断系统会判断为故障信号 执行元件故障自诊断原理在没有反馈信号的开环控制中 执行元件如有故障 自诊断系统只能根据ECU输出的执行信号来判断 原理与传感器类似 带有反馈信号的闭环控制工作时 自诊断系统还可根据反馈信号判别故障 3 自诊断系统的使用 故障指示灯当检测到有故障时 仪表盘上的故障指示灯 CHECKENGINE 点亮 以警告驾驶员或维修人员 在使用中 点火开关接通 发动机没有起动或起动后的短时间内 故障指示灯点亮是正常现象 当起动后几秒钟内或发动机达到一定转速 一般为500r min 后 故障指示灯应熄灭 4 OBD 简介 OBD是ON BOARDDIAGNOSTIC的缩写 是由美国汽车工程学会 SEA 提出的 经环保机构 EPA 和加州资源协会 CARB 认证通过的 20世纪70年代 汽车电控系统中开始采用了第一代随车诊断系统 OBD I 1994年以后 美国 日本和欧洲的主要汽车制造厂家生产的电控汽车逐步开始采用第二代随车诊断系统 OBD OBD 的主要特点 汽车按标准装用统一的16端子诊断座 并将诊断座统一安装在驾驶室仪表盘下方 OBD 具有数据传输功能 OBD 具有行车记录功能 装用OBD 的汽车 采用相同的故障码代号及故障码意义统一 1 失效保护系统的功能在电控系统中 当自诊断系统判定某传感器或其电路出现故障 即失效 时 由自诊断系统启动而进入工作状态 给ECU提供设定的目标信号来代替故障信号 以保持控制系统继续工作 确保发动机仍能继续运转 六 失效保护系统 2 失效保护系统设定的标准信号 冷却水温度信号若冷却水温度传感器或其电路发生故障时 失效保护系统给ECU提供设定的冷却水温度信号 通常按冷却水温度为80 控制发动机工作 防止混合气过浓或过稀 进气温度传感器当进气温度传感器或其电路发生故障时 失效保护系统给ECU提供设定的进气温度信号 通常按进气温度为20 控制发动机工作 防止混合气过浓或过稀 点火确认信号点火系统发生故障造成不能点火 ECU接受不到点火控制反馈的点火确认信号时 失效保护系统使ECU立即切断燃油喷射 使发动机停止运转 节气门位置传感器信号当节气门位置传感器或其电路发生故障时 ECU将始终接受节气门处于全开或全关状态信号 无法对喷油量进行精确控制 此时 失效保护系统中 通常按节气门开度为0 或25 设定标准的节气门位置传感器 点火提前角爆燃传感器或其电路发生故障时 失效保护系统使ECU将点火提前角固定在一个适当值 凸轮轴位置传感器当凸轮轴位置传感器发生故障时 导致G1和G2两个信号不能输送给ECU 则只能利用应急备用系统维持发动机基本运转 失效保护系统设定的标准信号 空气流量计信号若空气流量计或其电路发生故障 ECU无法按进气量计算基本喷油量 将引起发动机失速或不能起动 此时 失效保护系统使ECU根据起动信号和节气门位置传感器信号按固定的喷射时间控制发动机工作 进气管绝对压力传感器信号如此传感器发生故障 ECU无法按进气流量计算基本喷油量 失效保护系统使ECU按设定的固定值控制喷油量 或启动应急备用系统维持发动机运转 七 应急备用系统 应急备用系统的功能功能 由ECU内的备用IC来完成 当ECU内的微处理器或少数重要的传感器出现故障 车辆无法行驶时 该系统使ECU把燃油喷射和点火正时控制在设定的水平上 作为一种备用功能使汽车能维持基本行驶 以便把汽车开到最近的维修站或适宜的地方 所以又可称为回家系统 该系统只能维持汽车的基本功能 而不能保证发动机正常性能运行 应急系统的工作原理当启动备用系统工作后 备用IC根据控制所需的几个基本传感器信号 按照固定的程序对执行元件进行简单的控制 应急备用系统工作时 只能根据起动开关信号和怠速触点信号将发动机的工况简单地分为起动 怠速和非怠速 并按预先设定的固定数值输出喷油控制信号和控制信号 故障的排除方法 故障诊断与排除捷达新2VATK发动机采用是SIMOS3PW电子控制多点顺序燃油喷射管理系统 是集喷油 点火 怠速 爆燃 空调 自我诊断及跛行回家功能干一体的闭环控制系统 首先检查火花塞 发现间隙偏大 更换新件后 尾气排放情况略有好转 但未得到明显改善 连接故障诊断仪v A G1552对发动机电控系统进行检测 调出了1个氧传感器的故障码 按照故障码的提示检查氧传感器至发动机电脑连接线束 但朱发现短路 断路情况 于是将氧传感器更换 随后试车继续测量尾气 其指数依然偏高 但发动机电控系统已无故障码显示 利用燃油压力表测量喷射系统压力 发动机怠速运行时油压值为250kPa 急加速时为300kPa 系统保持压力为200kPa 各项数据均正常 接下来拆下喷油器进行超声波清洗 测量其电阻值 15i2 也符合标准 接压力机观察喷油器雾化状态良好 喷油器连接线束也无短路 断路情况 继续检查点火系统 用万用表测量点火线圈 高压线电阻均