进排气控制系统原理与检修汇总

课题五进排气控制系统原理与检修任务一进气控制系统检修任务二排放控制系统检修返回任务一进气控制系统检修一、电控进气惯性增压控制系统（ACIS）1.进气惯性增压系统根据发动机的不同负荷，受ECU控制的真空电磁阀控制装在进气管上的动力阀，通过改变进气管通道的截面积控制进气流量以改善发动机的动力性。进气惯性增压系统的工作原理如图5-1-1所示。（1）进气惯性增压控制系统构造。丰田2JZ-GE发动机采用的ACIS系统的组成，如图5-1-2所示。下一页返回任务一进气控制系统检修该发动机的进气管长度虽不能改变，但由于在进气管中部增设了一个大容量的空气室和电控真空阀，实现了对压力波传播路线长度的改变，从而兼顾了低速和高速的进气增压效果。（2）工作原理。ECU根据转速信号控制真空电磁阀的开闭。低速时，真空电磁阀电路不通，真空阀关闭，真空不能通过真空罐进入真空控制阀的真空气室，受真空控制阀控制的进气增压阀处于关闭状态。此时进气管长度较长，压力波波长较大，以适应低速区域形成气体动力增压的要求。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修高速时，ECU接通真空电磁阀的电路，真空阀打开，真空罐的真空进入真空控制阀的真空气室，吸动其膜片，将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室加入，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区也能得到较好的气体动力增压效果。谐波进气增压系统的控制原理如图5-1-3所示。二、谐振进气系统由于进气过程具有间歇性和周期性，致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修如果利用一定长度和直径的进气歧管与一定容积的谐振室组成谐振进气系统（见图5-1-4），并使其固有频率与气门的进气周期谐调，那么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气歧管内产生大幅度的压力波，使进气歧管的压力增大，从而增加进气量。这种效应称作进气波动效应。谐振进气系统的优点是没有运动条件、工作可靠、成本低，但只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。三、废气涡轮增压控制系统1.废气涡轮增压控制系统的组成及工作原理上一页下一页返回任务一进气控制系统检修废气涡轮增压控制系统是利用发动机排出的废气能量来驱动增压装置进行工作的，其系统组成如图5-1-5所示，主要由涡轮增压器（见图5-1-6）、冷却器和控制装置等组成。当发动机工作时，发动机排出的废气冲击安装在排气管道中的动力涡轮，使动力涡轮转动，同时，动力涡轮带动与其同轴的安装在进气管道中的增压涡轮，使其一同转动。增压涡轮相当于一个空气压缩机，可将进气管道内的空气增压后送给发动机，以增加发动机的进气量，提高发动机的输出功率。另外，为了降低增压后的空气温度，在进气管道中通常安装有冷却器，以对增压后的空气进行冷却；为了对增压系统的压力进行控制，还装有压力传感器、电磁阀及控制单元等控制装置。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修2.废气涡轮增压控制系统的控制过程废气涡轮增压控制系统主要是对增压压力进行控制。根据其控制方法的不同，可分为旁通气道控制式和涡轮转速控制式两种。采用旁通气道控制式的涡轮增压控制系统，主要是控制废气流动的旁通阀受驱动气室的控制，而ECU控制释压电磁阀的工作，如图5-1-7所示。（1）当ECU检测到进气压力在0.098MPa以下时，释压电磁阀不通电，释压电磁阀将通气口关闭，压缩空气经释压电磁阀进入驱动气室，气室膜片克服气室弹簧的压力将旁通阀打开，废气流经涡轮室使增压器工作。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修（2）当ECU检测到进气压力高于0.098MPa时，ECU将释压电磁阀的搭铁回路接通，释压电磁阀将通气口打开，通往驱动气室的压缩控制被释放，气室膜片驱动旁通阀关闭，废气不经涡轮室而直接排出，增压器停止工作，进气压力将下降，直至进气压力降到规定的压力时，ECU又将释压电磁阀关闭，旁通阀又打开进入涡轮室的通道，增压器又开始工作。3.增压后的空气冷却带涡轮增压的发动机一般采用了两套独立的冷却系统：一套是依靠发动机动力实现对其自身冷却循环的冷却系统（主冷却系统）；另一套是通过电动水泵驱动，主要用于对涡轮增压器和增压空气冷却的冷却系统（副冷却系统）。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修限流器将主、副冷却循环管路连接起来，并共用一个平衡液罐，如图5-1-8所示。中冷器是增压系统的一部分，当空气被高比例压缩后会产生较高的热量，从而使空气膨胀密度降低，同时也会使发动机温度过高而造成损坏。为了得到更高的容积效率，需要在注入气缸之前对高温空气进行冷却，如图5-1-9所示。由于这个散热器位于发动机和涡轮增压器之间，所以又称作中央冷却器，简称中冷器。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修四、可变配气相位控制系统目前，大多数轿车发动机的配气相位可以随发动机转速、负荷的变化而自动调整。常见的调整方式主要有进气门升程、进气门相位、进排气门相位调整，如本田汽车的i-VTEC、丰田汽车的VVT-i、大众VVT等。1.本田VTEC系统简介VTEC系统全称是可变气门正时和气门升程电子控制系统（VariableValveTimingandValveLiftElectronicControlSystem，VTEC）”，是本田公司自行研制的，它是第一个能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修VTEC系统机构由主摇臂、辅助摇臂、中间摇臂及正时活塞、同步活塞、油压控制电磁阀等组成，如图5-1-10所示。2.工作原理与普通配气机构相比，VTEC配气机构在结构上的主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂，如图5-1-11所示。排气门的工作情况与普通配气机构相同。进气摇臂总成：在三个摇臂靠近进气门的一端均设有油缸孔，油缸中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的油缸孔与发动机的润滑油道连通，ECU通过电磁阀控制油道的通断。（1）低速状态。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修三个摇臂独立工作，主凸轮驱动的主摇臂打开气门的升程大，进气量大;辅助凸轮驱动辅助摇臂打开气门升程小，进气量小,系统不工作。（2）高速状态。发动机高速运转时，三个摇臂连接成一体由中间凸轮驱动，此时两个正时气门打开的紧度均增大，进气量增加，系统工作。3.控制原理发动机的转速、负荷，车速和冷却液温度信号送入发动机ECM后，经运算分析，ECM决定对VTEC进行有效控制，若满足控制条件，ECM就给VTEC电磁阀的线圈绕组提供一电流，使电磁阀在电磁吸力下打开，来自机油泵的油压就加在摇臂轴的同步活塞上。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修当VTEC电磁阀开启后，控制系统还可以通过VTEC压力开关反馈一信号给ECM，以便对该系统的工作实现监控。VTEC的工作条件：发动机转速达到2300～3200r/min以上；水温为10℃；车速为10km/h以上。五、可变进气歧管1.奥迪V6发动机的可变进气系统奥迪轿车V6发动机的进气总管由上下两部分组合而成，安装在气缸体V形夹角内。在上半部的各缸进气管口均装有一个进气增压控制阀，经连杆联动机构、真空膜盒和电磁真空间由ECU根据发动机转速进行控制。上一页下一页返回任务一进气控制系统检修在发动机静止状态和转速低于4100r/min的中低转速时，该阀总是关闭，进气歧管的路径较长，进气谐波波长大，与中低转速匹配可获得谐波增压效果，使此时的输出转矩增大，如图5-1-12（a）所示。当发动机转速大于4100r/min时，各缸的进气增压控制阀由ECU控制一起打开，进气被短路，进气歧管路径缩短，进气谐波波长变短，与高速匹配，同样能产生谐波增压效果，使此时的输出最大功率增大，如图5-1-12（b）所示。上一页返回任务二排放控制系统检修一、曲轴箱强制通风系统（PCV）1.曲轴箱强制通风系统的功用如果发动机燃烧室内的混合气和燃烧后的废气顺着活塞和气缸体的内壁漏入曲轴箱内，将稀释和污染机油，造成机油的润滑性能下降，因此必须将这些污染物从曲轴箱内排出；此外曲轴箱内的压力随发动机转速升高而增大，如果不通风，会将机油从油封或气缸垫压出。出于环保的考虑，不能将这些混合气直接排入大气，为解决此问题，现代汽车一般都采用曲轴箱强制通风系统，将这些进入曲轴箱的气体导入进气歧管，使其重新燃烧。发动机工作时，不可避免地会有一定量的混合气与废气从燃烧室窜入曲轴箱。下一页返回任务二排放控制系统检修因此，曲轴箱内的润滑油在高温废气中的热量、水分及汽油等的影响下，将被稀释甚至发生变质。同时，曲轴箱窜气直接排入大气，将导致HC等排放污染物的增加。2.曲轴箱强制通风系统的组成曲轴箱强制通风系统由PCV阀和两根软管组成，其中一根软管一端与PCV阀连接，另一端与进气歧管连接；另一根软管一端连接在进气管中，另一端连接在气门室盖上；PCV阀安装在曲轴箱或气门室盖上，如图5-2-1所示。由PCV阀控制曲轴箱蒸气流入进气歧管，同时防止气体或火焰反向流动。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修当发动机工作时，进气歧管在真空条件下作用到PCV阀上，此真空吸引新鲜空气经空气滤芯、空气软管进入气门室盖，再经过气缸盖孔进入曲轴箱，并在曲轴箱中与从燃烧室泄漏的气体混合。这些空气与泄漏气体的混合气由于有进气歧管真空的吸引，因此向上经气缸盖孔流经气门室盖及PCV阀，进入进气歧管，然后再经进气门进入燃烧室燃烧。3.PCV阀PCV阀是曲轴箱强制通风系统中最重要的部件，PCV阀内有一个锥形阀，一般由回位弹簧、单向阀芯、接曲轴箱口、接进气歧管口组成，如图5-2-2所示。PCV阀的安装位置如图5-2-3所示。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修4.曲轴箱强制通风系统的工作过程（1）发动机不工作时。PCV阀在弹簧的作用下处于关闭状态，为发动机工作做准备。如果打开，则机油烧油，蒸气蒸发而聚集在PCV阀处，易造成卡滞或聚集在节气门处造成节气门处积炭，不易起动，所以弹簧将锥形阀压在阀座上，此时阀内没有真空度，也没有蒸气流量，锥形阀压在阀座上，这样可以防止回火，如图5-2-4所示。（2）怠速或减速时。因节气门开度小，阀上方的真空度大，产生较大吸力，把PCV阀移到最上面，PCV阀完全打开。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修因为在完全打开时，通道截面积很小，通风量也很小。怠速或减速时，进气歧管真空度大，它克服弹簧压力，将锥形阀向上吸起。这时在锥形阀与PCV阀壳体之间存在小缝隙，在怠速或减速工作时发动机泄漏气体很少，这些气体可以从PCV阀的小缝隙流出曲轴箱，如图5-2-5所示。（3）常速行驶时。在部分节气门开度下（常速行驶）工作时，进气歧管真空度比怠速时小。这时，弹簧向下推压锥形阀，使锥形阀与PCV阀壳体间的缝隙增大。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修因为在部分节气门开度下，发动机泄漏的气体比较多，锥形阀与PCV阀壳体间的较大缝隙可以使所有泄漏气体被吸入进气管，如图5-2-6所示。（4）大负荷下工作时。当发动机在大负荷下工作时，节气门全开，进气管真空度减小，弹簧将锥形阀进一步向下推压，从而使锥形阀与PCV阀壳体间的缝隙更大。因为大负荷工作时，将产生更多侧漏气体，所以需要更大的缝隙才能使泄漏气体流进进气管，如图5-2-7所示。（5）发生回火时。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修当发动机发生回火时，火焰传播到进气管而进入PCV阀体内，火焰的压力压紧PCV阀使其关闭，以防止火焰传到曲轴箱中。如果系统中没有PCV阀，发动机回火时，曲轴箱中的蒸气就有可能发生爆炸。二、三元催化转换系统（TWC）1.三元催化转化器的功能三元催化转化器安装在排气管中部，其功能是利用转化器中的三元催化剂的作用，将发动机排出废气中的有害气体，如碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOx）转变为无害的二氧化碳（CO2）、水（H2O）及氮气（N2）。2.三元催化转化器的结构与工作原理上一页下一页返回任务二排放控制系统检修三元催化转化器一般由壳体、减振层、载体和催化剂涂层部分组成，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。三元催化转化器的安装位置如图5-2-8所示。三元催化转化器采用铂或者钯和铑作为催化剂，除可减少HC和CO外，还有助于减少NOx。正因为具有这种能够降低三种主要污染的特征，所以称其为三元催化转化器，其结构如图5-2-9所示。在三元催化转化器中，起作用的主要是三元催化剂，它是铂或者钯和铑的混合物，它促使有害气体HC、CO和NOx发生反应，生成无害的CO2、N2

和H2O。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修但是只有当混合气的空燃比保持稳定时，三元催化转化器的转化效率才能得到精确控制。3.影响三元催化转化器转换效率的因素三元催化转化器的转换效率受很多因素影响，最主要的因素是排气中的氧气浓度（即进入缸内的混合气的空燃比）和催化转化器温度，如图5-2-10所示。另外，铅和硫等元素对催化转化器会造成负面影响，因为铅和硫等会与催化活性物质作用形成新的结晶体结构或沉积在催化物表面，从而破坏催化物质的活性，这就是所谓的催化器中毒，是影响催化器寿命的最为严重的物理现象。因此，使用催化转化器的前提是汽油的无铅化。硫主要对稀土类催化器的寿命有较大影响。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修三、燃油蒸气排放控制系统1.燃油蒸气排放控制系统的功能该系统将燃油箱内蒸发的汽油蒸气收集起来，并将汽油蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止汽油蒸气直接排入大气而造成污染。同时，根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸气量。采用燃油蒸气排放控制系统可减少大气中的HC和节约燃料。2.燃油蒸气排放控制系统的组成与工作原理目前常见的燃油蒸气排放控制系统如图5-2-11所示，它主要由燃油箱、活性炭罐、炭罐控制电磁阀和发动机控制模块等组成，能够提供比较精确的燃油蒸发流量的控制。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修活性炭罐是燃油蒸发系统中储存蒸气的部件，如图5-2-12所示。活性炭罐的下部与大气相通；上部有接头与油箱和进气歧管相连，用于收集和清除燃油蒸气；中间是活性炭颗粒，它具有极强的吸附燃油分子的作用。燃油箱内的燃油蒸气，经油箱管道进入活性炭罐后，蒸气中的燃油分子被吸附在活性炭颗粒表面。活性炭罐有个出口，经软管与发动机进气歧管相通。软管的中间设有一个活性炭罐电磁阀（常闭），以控制管路的通断。当发动机运转时，如果发动机控制模块控制活性炭罐电磁阀开启，则在进气歧管真空吸力的作用下，空气从活性炭罐底部进入，经过活性炭罐至上方出口，再经软管进入发动机进气管，吸附在活性炭表面的燃油分子又重新脱附，随新鲜空气一起被吸入发动机气缸内燃烧。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修3.燃油蒸气排放控制系统的控制为了防止破坏发动机正常工作时的混合气成分，影响发动机正常工作，必须对燃油蒸气进入发动机进气歧管的时机和进入量进行控制。目前，各汽车生产厂都采用发动机控制模块控制炭罐电磁阀的通断来控制其开启和关闭，线圈通电时电磁阀开启，线圈断电时电磁阀关闭，但它们在控制电磁阀开闭的时机和方法并不完全一样。发动机控制模块（ECU）使炭罐控制电磁阀通电通常考虑以下条件。（1）发动机起动已超过规定的时间。（2）冷却液温度已高于规定值。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修（3）怠速触点开关处于断开状态。（4）发动机转速高于规定值。当满足以上条件时，发动机控制模块使电磁阀线圈接地通电，电磁阀的阀门开启，储存在活性炭罐内的燃油蒸气经软管被吸入发动机燃烧。此时由于发动机的进气量较大，少量的燃油蒸气进入发动机不会影响混合气的浓度。如果不完全满足上述条件，ECU不会激活炭罐电磁阀，燃油蒸气被储存在炭罐中。较先进的燃油蒸发控制系统一般能根据发动机负荷等情况，适时控制电磁阀的通电占空比，以达到控制电磁阀开启程度的目的。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修四、废气再循环控制系统1.废气再循环控制系统的功能废气再循环（ExhaustGasRecirculation，EGR）控制系统，是指在发动机工作时将一部分废气引入进气管，并与新鲜的空气混合后吸入气缸内再次进行燃烧的过程。在汽车上加装废气再循环控制系统的主要目的是降低NOx的生成量，因为氮氧化合物是混合气在高温和富氧条件下燃烧生成的，燃烧温度越高，含在混合气中的N2

和O2

越容易反应，排出的NOx越多，所以减少NOx

的最好方法就是降低燃烧室的温度。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修EGR系统工作时，将一部分废气引入进气系统，与新鲜的燃油混合气混合，使混合气变稀，从而降低燃烧速度，燃烧温度随之下降，从而有效地减少NOx

的生成。由于废气再循环会使混合气的着火性能和发动机输出功率下降，因此应选择NOx排放量比较多的发动机运转工况范围，进行适量的废气再循环。根据发动机工况的不同，进入进气歧管的废气量一般控制在6%～23%。2.废气再循环控制系统的组成及工作原理废气再循环控制系统主要由EGR阀、EGR阀位置传感器和EGR真空调节器等部件组成，其中EGR阀是最关键的部件。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修一般废气再循环控制系统在发动机水温50℃，转速1500～4500r/m时工作，在怠速、暖机、大负荷和减速时不工作。目前，采用ECU控制的EGR控制系统有开环EGR控制系统和闭环EGR控制系统两种类型。（1）开环EGR控制系统的组成及工作原理。它主要由废气再循环电磁阀、节气门位置传感器、EGR阀、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器、发动机的ECU以及起动信号等组成，如图5-2-13所示。在发动机工作时，发动机控制模块根据各传感器的信号，确定发动机目前在哪一种工况下工作，控制EGR电磁阀打开或关闭，从而控制EGR阀的打开或关闭。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修当EGR电磁阀不通电时，接通真空，EGR阀打开；当EGR电磁阀通电时，切断真空，EGR阀关闭。需要强调的是，EGR阀并不是在任何情况都工作，它在起动、IDL接通、发动机温度低和转速低于900r/min但高于3200r/min时不工作。（2）闭环EGR控制系统的组成及工作原理。废气再循环控制系统开环控制，EGR率只能预先设定，不能检测发动机各种工况下的实际EGR率。目前，在更为先进的EGR控制系统中广泛采用闭环控制式废气再循环，控制系统以EGR率或EGR阀的开度作为反馈信号来进行闭合控制，如图5-2-14所示。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修用EGR阀开度作反馈信号与普通电子控制式EGR系统相比而言，只在EGR阀上增加了一个用于检测其开启角度的EGR位置传感器。电位计式EGR位置传感器可将EGR阀开启角度转换为相应的电压信号，并反馈给ECU。其后，ECU根据反馈信号控制真空电磁阀的动作，进而调节EGR阀膜片室的真空度，以此改变EGR率。其控制原理如图5-2-15所示。EGR率传感器安装于稳压箱上，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依据此信号发出的控制指令，不断调整EGR阀开启的角度，以此控制混合气中的EGR率使其始终保持在最佳状态，从而有效地减少NOx的排放量。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修五、二次空气供给系统1.二次空气供给系统的功能二次空气供给系统的实质是将一定量的新鲜空气引入排气管或三元催化转化器中，使废气中的有害气体与空气进一步燃烧，通过二次空气供给系统将新鲜空气送入排气管，促使废气中的一氧化碳和碳氢化合物进一步氧化，从而降低一氧化碳和碳氢化合物的排放量。发动机处于正常工作温度时，二次空气供给系统可降低HC和CO的排放量。发动机刚起动时，二次空气供给系统不但能降低HC的排放量，而且会缩短氧传感器的加热时间，方便发动机控制模块尽快进入空燃比闭环控制过程。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修2.二次空气供给系统的组成与工作原理二次空气又分为上游气流和下游气流。上游气流进入排气歧管，下游气流流进转化器中的空气室中，如图5-2-16所示。空气进入排气歧管及三元催化转化器的时机，由发动机控制模块（ECU）进行控制。目前所用的二次空气供给方法有两种：一种是空气泵系统，利用空气泵将压缩空气导入排气系统；另一种是脉冲空气系统，即利用排气压力将空气导入排气系统。（1）空气泵系统。空气泵系统如图5-2-17所示，许多二次空气供给系统都是用空气泵（见图5-2-18）将空气泵入排气口或催化转化器。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修由真空控制空气旁通阀和空气分流阀，它们又控制从空气泵到排气口或催化转化器的空气量。空气分流阀到排气口和催化转化器之间各有一个单向阀，以防止在减速等情况时，排气管中的废气倒流至二次空气供给系统。发动机控制模块控制两个电磁线圈，分别给旁通阀和分流阀供应真空。当点火开关打开时，就向电磁阀加了电压，发动机控制模块通过控制电磁阀接地而使其通电。空气泵系统有以下几种工作方式。①在发动机刚起动时，发动机控制模块控制电磁阀在断电状态，电磁阀切断旁通阀和分流阀的真空。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修这样，从空气泵来的空气通过旁通阀通到大气。这种工作状态持续的时间取决于发动机的温度，温度越低持续时间越长。②发动机暖车时，发动机控制模块给旁通电磁阀和分流电磁阀通电，空气从空气泵经旁通阀流到分流阀，分流阀再将空气导入排气口。进入排气口的空气使HC排放物在排气歧管中燃烧，这种燃烧同时使氧传感器快速加热。这种工作模式下，发动机控制模块以空燃比开环方式工作。③发动机在正常工作温度下运行时，发动机控制模块以空燃比闭环方式工作。发动机控制模块只给旁通电磁阀通电，而使分流电磁阀断电，切断供给分流阀的真空。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修这样，从空气泵来的空气经旁通阀流至分流阀后被导入三元催化转化器，并与HC和CO燃烧，减少HC和CO的排放量。旁通阀和分流阀都有一个卸压阀，如果系统堵塞或阻力过大，卸压阀可释放压力以防止空气泵压力过高。在发动机处于正常工作温度时，二次空气喷射系统不可向排气口泵入空气，否则排气流中的附加空气使来自氧传感器的信号变弱。发动机控制模块对这些信号的响应是增加燃油喷射脉冲，因而会增加燃油消耗和CO的排放量。（2）脉冲空气系统。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修同空气泵系统相比，脉冲空气系统无须动力源注入空气，而是依靠大气压力与废气真空脉冲之间的压力差使空气进入排气歧管，因此降低了成本及功率消耗。脉冲空气系统的工作原理如图5-2-19所示。空气来自空气滤清器，发动机控制模块（ECU）控制电磁阀的打开及关闭，电磁阀与单向阀相连。由于排气中压力是正负交替的脉冲压力波，当发动机以较低转速运转时，排气压力为负，空气由滤清器通过电磁阀和单向阀进入排气口，与排出的HC进一步燃烧，故可降低HC的排放量；当排气压力为正时，因有单向阀，所以空气不能反向流动，但此时也没有新鲜空气进入排气口，即不能降低HC的排放量。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修脉冲空气系统的上游、下游空气道各有一个电磁阀和一个单向阀。因为排气口的低压脉冲持续时间随发动机转速的提高而缩短，所以脉冲式二次空气供给系统在发动机转速降低时，降低HC排放的效果更好。图5-2-20所示为日本丰田公司采用的脉冲空气供给系统。六、氧传感器在使用三元催化转化器来降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的。为了发挥三元催化剂的最佳净化特性，需要将空燃比控制在14.7左右。为了检测实际空燃比，在排气管中设置了氧传感器，由此检测实际空燃比是浓还是稀，并向ECU提供空燃比反馈信号，以此控制空燃比接近于理论值。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修目前，氧传感器按其结构和工作原理可分为氧化锆（ZrO2）式和氧化钛（TiO2）式两种；按照其检测信号的范围可分为普通型和宽频型两种。1.氧化锆式氧传感器（1）氧化锆式氧传感器的结构。氧化锆式氧传感器使用二氧化锆（ZrO2）作为内部敏感元件，是由锆管、电极、保护管等组成的，如图5-2-21和图5-2-22所示。氧化锆式氧传感器采用二氧化锆作为敏感元件，即在传感器端部有一个由二氧化锆做成的试管状的套管，传感器内侧通大气，外侧暴露在排气中。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修发动机排出的废气穿过装在排气管中的氧传感器的端部，与二氧化锆的外侧接触。空气从传感器的另一端进入，与套管的内侧接触。套管的内外表面覆盖了薄层多孔棉作为电极，内表面是正极，外表面是负极。铂起催化作用，使排气中的氧与一氧化碳反应，减少排气中的含氧量，提高传感器的灵敏度。一般在外侧电极表面还有一个多孔氧化铝陶瓷保护层，它可以防止废气烧蚀电极，但废气能够渗进保护层与电极接触。（2）氧化锆式氧传感器的工作原理。在一定条件下（高温和铂催化），利用二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。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修大气中氧的含量为21%左右，浓混合气燃烧后的废气含氧非常少，稀混合气燃烧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。当两级间产生氧浓度差时，氧离子就从氧浓度高的一侧向低的一侧流动，从而产生电动势。在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在二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如图5-2-23所示。当混合气很稀时，废气中含有大量的氧，传感器内外两侧的氧浓度差较小，因此产生的电动势很小（接近0）。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修相反，如果混合气浓时，废气中几乎没有氧，这就使传感器内外两侧的氧浓度有很大差异，因此，产生的电动势相对较大（约1V），如图5-2-24所示。根据氧传感器的电压信号，ECU按照尽可能接近14.7∶1的理论最佳空燃比来减稀或加浓混合气。因此，氧传感器是电子燃油喷射系统中很重要的一个传感器。氧化锆式氧传感器输出信号的强弱与工作温度有关，输出信号在300℃左右时最明显，所以有些氧传感器采用加热的方法来保证其工作温度，称之为加热式氧化锆式氧传感器。该传感器的结构原理与不加热式的基本相同，只是在传感器内部增加了一个陶瓷加热元件。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修不论排气温度是多少，只要不超过工作极限温度，陶瓷体温度总保持不变。其优点是使氧传感器安装灵活性大，不受极端升温的影响，同时也保证了在发动机进气量小、排气管温度低时，氧传感器也能输出信号。（3）氧化锆式氧传感器的特点。氧化锆式氧传感器满足以下3个条件才能正常调节混合气浓度。①发动机温度高于60℃。②氧化锆氧传感器自身温度高于300℃。③发动机工作在怠速工况和部分负荷工况。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修因此，氧化锆式氧传感器安装在温度较高的排气管上，采用加热器对锆管进行加热。2.氧化钛式氧传感器（1）氧化钛式氧传感器的结构。氧化钛式氧传感器是使用二氧化钛（TiO2）作为内部敏感元件，是由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成的，如图5-2-25所示。（2）氧化钛式氧传感器的原理。氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随排气中的含氧量的变化而变化的特性工作的，故又称为电阻型氧传感器。上一页下一页返回任务二排放控制系统检修二氧化钛的电阻值在正常情况下是稳定不变的，但是当它表面的氧气变少时，其电阻值会降低。浓混合气燃烧时的废气可使其电阻值低，而稀混合气燃烧的废气又可使其呈现出较高的电阻值。因而，通过判断电阻值的高低对空燃比进行反馈控制，如图5-2-26所示。二氧化钛是在室温下具有较高电阻的半导体，但当排气中的氧含量少时，氧分子将脱离，使其晶体出现缺陷，便有更多的电子可用来传送电流，材料的电阻亦随之降低。这种现象不仅与氧含量有关，还与温度有关，它在常温下有