汽车发动机电控原理与维修：二次空气供给系统的结构与检修

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：二次空气喷射系统按照结构和工作原理可分为空气泵型和吸气器型两种结构类型。带轮松动或二次空气喷射系统有故障，会导致二次喷射系统不能正常工作，最终导致废气成分升高或燃油消耗过量。⑤如果二次空气喷射系统中的软管有烧坏的迹象，这表明单向阀有泄漏，使排气进入该系统。应使用故障诊断仪检查与二次空气喷射系统有关的所有故障代码。在对系统进行进一步诊断之前，应查明这些代码的原因。

（1）二次空气供给系统简介

二次空气供给系统主要有两个作用：一是通过对排气管喷入新鲜空气用以减少排气中的HC 和CO 的排放量；二是加热三元催化器，使其快速达到工作温度。

工作时间：二次空气喷射系统只在部分时间工作，只在发动机冷/热启动后一段时间工作，冷启动工作100 s，热启动10 s。

排气管除了有三元催化器还是不够的，因为三元催化工作最低温度在200 ℃以上，发动机刚启动是达不到三元催化正常工作温度的，所以才有了二次空气喷射系统。

当汽车冷启动时需要较浓的可燃混合气进入汽缸才能更容易启动，过浓的混合气会使尾气产生大量的一氧化碳（CO）、碳氢化合物等大气污染物，而这些污染气体可以通过氧化减少危害。通过二次空气喷射向排气管中喷入新鲜空气以使废气中的一氧化碳（CO）以及碳氢化合物（HC）在高温环境下再次燃烧，再次燃烧的热量使三元催化转换器快速达到正常工作温度。

（2）二次空气供给系统分类及工作原理

按空气喷入的部位分为以下两类：

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可分为空气泵型和吸气器型两种结构类型。

目前所用的二次空气供给方法有两种：一种是空气泵系统（图5.19），即利用空气泵将压缩空气导入排气系统；另一种是脉冲空气喷射系统（图5.20），即利用排气压力将空气导入排气系统。

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图5.19　空气泵系统

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图5.20　脉冲空气喷射系统

空气泵系统有以下几种工作方式：

①在发动机刚启动后，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。从空气泵来的空气通过旁通阀流到大气中。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发动机暖机时，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，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，切断供入流阀的真空。这样，从空气泵来的空气经旁通阀流至分流阀后被导入催化转换器，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时，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会使来自氧传感器的信号变弱。

发动机控制模块对这些弱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。

同空气泵系统相比，脉冲空气系统不需动力源注入空气，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，减少成本及功率消耗。空气来自空气滤清器，发动机控制模块控制电磁阀的打开及关闭，电磁阀与单向阀相连。由于排气管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，固有单向阀，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。脉冲空气系统的上、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喷射系统在发动机转速较低时，降低HC 排放的效果更好。

（3）二次空气喷射系统的诊断

如果二次空气喷射系统发生故障，则发动机温度升高时，它不向排气口泵入空气，HC 的排放量也会升高。进行测试时，应注意以下几点：

①诊断二次空气喷射系统，首先要检查该系统上所有真空软管和电路连接是否完好。

②此外空气泵在皮带轮的后面有一个离心式滤清器，空气通过滤清器将灰尘过滤后流入气泵。皮带轮与滤清器用螺栓连接在泵轴上，可分别检修它们。如果皮带轮或滤清器弯曲、磨损或损坏，应将其更换。

③空气泵的皮带必须有特定的张力。带轮松动或二次空气喷射系统有故障，会导致二次喷射系统不能正常工作，最终导致废气成分升高或燃油消耗过量。

④二次空气喷射系统的泄压阀（其作用是当系统堵塞或阻力过大时，释放压力以防止空气泵压力过高）有的连在旁通阀和分流阀上，也有的连在空气泵上。如果泄压阀卡在开启位置，来自空气泵的空气流将通过该阀连续排出，导致有害气体的排放量增加。

⑤如果二次空气喷射系统中的软管有烧坏的迹象，这表明单向阀有泄漏，使排气进入该系统。

⑥空气歧管和管道的泄漏会导致废气漏出和产生大量噪声。

⑦如果在旁通阀电磁阀或分流阀电磁阀中或相应的导线内有故障，或者是来自空气泵的气流连续逆流（从空气泵流至排气口）或顺流（从空气泵至催化转换器），二次空气喷射系统可能会在发动机控制模块内设置故障码。应使用故障诊断仪检查与二次空气喷射系统有关的所有故障代码。在对系统进行进一步诊断之前，应查明这些代码的原因。

【任务实施】

（一）任务目标

①会进行三元催化转化器、发动机燃油蒸气控制系统、废气再循环系统、曲轴箱通风系统故障检修。

②会用示波器对氧传感进行数据流检测。

③会进行废气再循环阀和废气再循环阀及PCV 阀的检修。

④会进行故障诊断仪的连接，查询故障代码，排除故障并清除故障代码。

（二）设备要求

每组准备一台完好的发动机电控台架，每台6～8 人，若干万用表、示波器、故障诊断仪（KT600）、教材、仪器说明书、汽车维修手册及多媒体课件。

（三）任务步骤

对三元催化转化器进行外观检查是否有碰伤、破裂、失效或堵塞的情况。

在实训台架上了解并掌握废气再循环系统的结构原理，并用数字万用表对EGR 电磁阀进行电阻检测。

对燃油蒸汽控制系统进行电气连接情况及外观检查，并用数字万用表对EVAP 电磁阀进行电阻检测。