汽车进气系统维修.doc

河南职业技术学院

毕业设计（论文）

题 目 浅谈发动机呼吸道疾病

系（分院） 汽车工程系
学生姓名 张 维 超
学 号 07184273
专业名称 汽车检测与维修
指导教师 陈 海 燕

2010 年 月 日

目录
摘要……………………………………………………………………………………1
一、概述………………………………………………………………………………..1
二、充气系统的检修…………………………………………………………………..1
（一）、空气滤清器……………………………………………………………………1
（二）、空气流量传感器………………………………………………………………1
1、空气流量传感器工作原理…………………………………………………..2
2、空气流量传感器结构………………………………………………………..2
3、空气流量传感器故障现象………………………………………………….2
4、空气流量传感器检修……………………………………………………….3
（三）、节气门体与节气门位置传感器………………………………………………3
1、节气门体结构及检修………………………………………………………..3
2、节气门位置传感器………………………………………………………….4
三、 排气系统检修…………………………………………………………………6
（一）、三运催化转化器（TWC）……………………………………………………6
1、TWC的结构…………………………………………………………………6
2、故障现象……………………………………………………………………..6
3、TWC故障检测………………………………………………………………7
（二）、废气再循环系统(EGR)……………………………………………………….7
1、EGR的结构与原理………………………………………………………….8
2、EGR系统的检测……………………………………………………………...9
结束语………………………………………………………………………………..10
参考文献……………………………………………………………………………..10

10

浅谈发动机“呼吸道”疾病
张维超
摘要：发动机“呼吸道”分为进气系统管道和排气系统管道，进气管道将新鲜空气与燃气的混合气体引入发动机燃烧室，根据发动机工况控制进气量改善发动机工作效率；排气管道主要是引导废气经过三元催化转换器排向大气，有过滤废气散热减压的功能，有助于提高发动机的动力性。进气量控制功能的失效和排气系统工作不正常都可能引起发动机动力不足加速困难等常见故障，因此了解‘呼吸道’各部分的结构、工作原理及故障现象，有助于我们对故障位置做出准确的判断及快速排除。
关键词：原理 结构 故障现象 检修
若人得了呼吸道疾病会因呼吸困难而浑身乏力、胸闷等症状。汽车得了“呼吸道疾病”就会出现动力不足、加速困难等症状，此类故障也最能考察维修员综合分析问题的能力。因为当遇见发动机动力不足加速困难症状时，可能是空气滤清器堵塞、输油泵供油量不足或燃油供给系统有渗漏堵塞现象、喷油器雾化不良、高压油泵有故障、点火提前角不正确等许多因素引起。当然进排气系统故障首当其冲，因此，对汽车“呼吸道”工作性能好坏的认识，有助于增强准确判断故障能力及提高维修效率。
一、进气系统的检修
进气系统的检修主要对空气滤清器、空气流量器、空气流量传感器、节气门及节气门位置传感器的结构及工作原理的认识和各部件的检修方法。
(一)、空气滤清器
空气滤清器位于发动机进气系统中，它是由一个或几个清洁空气的滤清器部件组成的总成。其主要作用是滤除将要进入汽缸的空气中有害杂质，以减少汽缸、活塞、活塞环、气门及气门座的早期磨损和避免空气流量计上粘附尘土等杂质造成进气质量信号失准，保养时通常会用高压空气进行清洗（根据您的行车环境，建议至少每8000-10000公里更换一次空气滤清器！）。
(二)、空气流量传感器
由于热模式空气流量计测量线路简单，测量加热电流无需修正，启动速度快，测量误差小（仅为2﹪）等优点，因此目前现代汽车上广泛应用热模式空气流量器。
1、工作原理
在进气道中设置一个发热体，依靠电流加热的热膜由于热量被流动的空气吸收，发热体本身变冷，发热体周围的空气越多，被带走的热量就越多，即利用发热体与空气的热传递现象进行空气流量测量。空气流量传感器测量发动机吸入的空气量，并将其转化为电信号传给ECU，作为燃油喷射和点火控制的主要控制信号。空气流量传感器的输出电压在1~5V之间变化，周围空气流量小时输出电压变低，周空气流量大时输出电压变大，没有空气流动时输出电压为1V。
2、结构
热模式空气流量器安装在空气滤器和进气软管之间，主要有控制电路、热膜、上游温度传感器、金属护网等组成，其结构及连接电路图如图1所示。
图1热膜式空气流量器结构及连接电路
1-控制电路 2-通往发动机 3-热膜 4-上流温度传感器 5-金属护网
3、故障现象
空气流量传感器出现故障，将导致ECU接收不到正确的加速信号，无法及时调节喷油量及点火时间，因此，发动机一般表现为怠速运转不稳，加速无力和回火现象。
故障案例一：一辆豪华型5气门发动机捷达王轿车，发动机怠速时抖动，急加速时“回火”。
故障诊断与排除：首先检查空气滤清器，没有发现堵塞现象。更换燃油滤清器并清洗4只喷油器后试车，故障现象仍然存在。检查燃油压力，怠速与加速时均正常。
出现这种故障多是混合气浓度过稀所致。检查进气系统首先无漏气现象。拆下空气流量计插头试车，发现故障现象大有好转。检查空气流量计各端子间电阻均正常。观察其电阻，工作情况良好，但发现电阻上有积尘，清洗后试车，故障排除。
故障总结：空气流量计在电控燃油喷射发动机中起到十分重要的作用。捷达王轿车采用的是热模式空气流量计，即以恒定的电压加在电阻两端，使电阻发热，其温度有电路控制保持恒定。ECU根据热线中流过的电流大小来判断进气量的多少，从而决定喷油量的多少，以适应不同工况的需要。若果电阻上的积尘，便会使温度变化减慢，所需电流减小。ECU据此确定喷油量便会减小，而此时进气量大，这样就会使空燃比过低，从而出现上述故障。
4、空流量传感器检修步骤
(1) 实验工作情况 发动机怠速运转，读测量数据块显示组，检查近期质量。标准应为2.0~4.0g/s。如果不在标准范围内或查询到空气流量器有故障，应检查空气流量计的供电电压。
(2) 检查空气流量器的供电电压 用发光二极管试灯连接空气流量计插头端子2和发动机搭铁点。起动发动机，试灯应亮。如果灯不亮，应检查熔丝与端子2间线路有无断路或短路，如正常应检查燃油泵继电器。
测量空气流量计插头端子4对发动机搭铁点电压约为5v。如果空气流量计供电电压正常，应测试信号电路，如果不正常应更换ECU。
(3) 测试空气流量计线路 测试空气流量计端子上触点与发动机控制单元上相关端子间的线路。其电阻值应小于1。如果线路有断路或短路，应修复；如果线路没有故障，应更换空气流量计。
(三)、节气门体和节气门位置传感器
1、节气门体
(1) 节气门体结构 节气门体位于空气流量计与发动机之间的进气歧管路上，包括节气门、怠速旁通道和怠速调整螺钉。节气门与加速踏板联动，使气流通道面积变化，从而控制发动机工况。为防止寒冷季节里节气门处结冰、有冷却水流经节气门体。
(2) 节气门体的检修
关闭发动机的情况下，检查节气门拉线的动作，应无卡住或粘滞，如果有故障，需重新布线或进行调整;检查节气门体是否有脏污，过脏可能引起发动机怠速抖动加速无力等现象。
将点火开关至于“ON”位置，用故障检测——检查节气门位置。当节气门完全闭合时，读数应在10%左右；当节气门完全打开时，读数应在90%左右。
2、节气门位置传感器(TPS)
节气门位置传感器可分为开关时节气门位置传感器和综合式节气门位置传感器，此车装的是综合式节气门位置传感器。TPS安装在节气门体上的节气门轴一端，用来检测节气门的开度，并将节气门开度信号转化成电信号输送给ECU，ECU根据节气门开度控制燃油喷射量。

图 2 线性节气门位置传感器结构与电路
(1) TPS结构及电路原理
它有两个与节气门联动的可动电刷触点。一个是怠速触点IDL，在节气门全关时向ECU输出怠速信号，主要用于断油控制和点火提前角的修正，其信号输出特性如图3；另一个触点在基板上滑动，它与VTA相连是电位计的可调端，当节气门位置变化时，VTA输出连续变化的电压信号，其输出信号如图4所示。？

图3怠速信号输出特性 图4节气门开度输出信号
(2)TPS检修
节气门电阻检修时，先把下传感器的插头，然后用万用表检测端子Vc与E、VTA与E、IDL与E之间的电阻，其标准电阻值如表1所示。
检测节气门位置传感器电压时，应先插好传感器的导线连接器，将点火开关置于 “ON”位置，然后用万用表检测端子Vc与E、VTA与E、 IDL与E之间的电压，其标准值如表2所示。
表1 节气门位置传感器标准电阻值 表2 节气门位置传感器标准电压值
端子
节气门状态
电阻值( kΩ)
Vc—E
--
1.5~3.0
VTA—E
全开
0.2~6.0
全开
1.0~10.0
IDL—E
全开
0
有开度
∞
端子
节气门状态
电压值( V )
Vc--E
--
5.0
VTA--E
全开
0.3~1.0
全开
2.7~4.8
IDL--E
全开
5.0
有开度
0
由线性输出式节气门位置传感器的工作原理可知，造成节气门位置传感器电路故障的原因由以下几个方面：
a 连接传感器的线束、插头松动，或连接线短路，造成人为故障。
b 传感器损坏，以致不能电压信号
c 传感器安置不正确，导致传感器信号超出电脑的检测范围。
(3)、TPS故障现象及排除方法
案例二：一辆2003款丰田威驰轿车，配备手动变速器。该车在行驶过程中有时加速不良，同时发动机故障指示灯点亮。用解码仪进行检测，输出故障码“PO120”,其含义为“节气门位置传感器电路故障”。
故障排除：针对以上故障原因，未然汽车加速不良的问题，逐个对可能发生故障的部位进行拆检分析。首先检查节气门位置传感器的外观，经仔细检查，传感器外观完好无损。接着检查节气门传感器电路的有关连接线束和接头，经仔细检查，没有发现线束破损、插头松动等现象。
确认点火开关在“OFF”位置，拆下节气门位置传感器接头，用万用表检测传感器端子Vc与E之间的电阻为3.0kΩ，属于正常范围，再检测端子IDL与E之间的电阻，当节气门全关时，其电阻值为0Ω；转动节气门，电阻变为∞，也属于正常范围。
最后，检测端子VTA与E之间的电阻，发现当节气门开度变化时，其电阻值时有时无，说明节气门位置传感器VTA端子的触头有接触不良的现象，当VTA端子接触不良时，会导致ECU接受的信号时有时无，从而表现为汽车有时加速不良。
为了准确诊断故障，连接好传感器接头，打开点火开关，测量传感器的电压。经检测，端子VTA与E之间的电压也是时有时无，这进一步验证了节气门位置传感器有故障。
更换相同型号的节气门位置传感器，消除故障码，经过路试，故障消除。
二、排气系统的检修
(一)、三元催化转化器(TWC)
1、TWC结构
TWC安装在排气管中部，其功能是利用TWC中三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体转化为无害气体。TWC一般为整体不可拆，TWC内装用的三原催化剂，一般为铂（钯）与铑等贵重金属的混合物。
TWC根据催化剂载体的结构特点，可分为颗粒状和蜂巢行的两种类型，颗粒行TWC将催化剂沉积在颗粒状氧化铝载体表面，蜂巢行将催化剂沉积在蜂巢状氧化铝上形成复杂的涂层，以增大催化剂与废气实际接触面积。
为了实现电控燃油喷射发动机的闭环控制，一般在排气管前端装有一个宽带氧传感器及控制氧传感器，检测废气中的氧浓度与大气中的氧浓度差，转化为电信号送给ECU，控制空燃比在最佳(Y=1)状态，理论空燃比是输出0.45V电压，尾气偏浓时输出电压随着增大输，根据OBD-Ⅱ规定，现代汽车必须对三元催化转化效率进行持续监控，为此配有诊断氧传感器，安装在催化转化器下游端。通过比较催化转化器上游和下游的传感器信号，可以确定催化转化的效率。
2、故障现象
TWC是发动机的排气系统中最易堵塞的原件，TWC堵塞必然造成发动机排气不畅，影响进气质量的好坏，严重时将导致发动机动力明显下降，汽车达不到最高车速。若果设计车速220km/h的汽车，实际最高车速只能达到100-120km/h,有的汽车几天前还跑得好好的，突然就没有最高车速了，有的可能是自动变速器无法升到最高档。但TWC堵塞会伴随有加速发闷，发动机踩加速踏板时易熄火或不能起动，发动机温度过高，且一般没有故障码，怠速时各项数据可能正常，转速一旦升高时数据一片混乱。
案例三：一辆红旗世纪星CA7202E3型轿车，装配2.0L六缸电喷发动机，行驶里程12万Km。该车发动机不易起动，起动后加速无力。检查燃油系统压力280KPa，正常。进行急加速试验，发动机转速上升缓慢，并伴有‘呜呜’的声音。拆开空气滤清器检查，发现‘呜呜’声是从进气管发出的。
用真空表检测进气歧管的真空度，怠速时真空表读数为60KPa，基本正常。用故障诊断仪检测电控系统，没有故障码存储。读取数据流怠速时各项数据正常。当发动机转速为2000r/h时，真空表读数从47KP下降到13KP，发动机转速也随之下降，如果不放松加速踏板，发动机甚至会熄火，且数据流一片混乱。
大多情况下，不会有这么多传感器和执行器同时出现故障，但经检测ECU的电源和搭铁都正常，于是怀疑排气管堵塞，随举升车辆检查三元催化转化器，发现内部蜂窝状催化物质大面积破坏，这些破损物质阻碍了废气的排出，因而造成发动机加速无力的现象。
导致TWC堵塞的原因，一般是由于个别喷油器漏油或火花塞跳火失常，造成燃料燃烧不完全，为燃烧的混合气进入排气系统内继续燃烧，最终引起三元催化器的堵塞。因此在今后的维修中，避免1个以上的汽缸不工作，不要让发动机在缺缸的情况下工作15s，以防止未燃烧的混合气滞留在三元催化器内。
3、故障检测
(1) 通过外观检测
每天首次启动发动机后，先进行快速暖机，然后观察排气管口，若管口有水珠排出，说明三元催化转化器能够将废气中CO HC转化为二氧化碳和水蒸气，三元催化转化器没有问题，如果启动后不久，看到排气歧管至三原催化转化器之间，有明显的烧红现象，车冷却后三元催化转化器前部泛蓝或有起铁屑现象，说明三元催化转化器已经损坏。如果感觉驻车制动手柄或变速杆下面烫手，说明排气系统温度急剧升高，预示三元催化转化器即将损坏。起动发动机后稍微踩下加速踏板，若听到三元催化转化器咕噜、咕噜的响声，说明三元催化转化器可能损坏。
(2) 拆卸氧传感器
对于非增压型发动机，可以从排气管上拆下氧传感器，露出氧传感器安装孔，使废气不经过三元催化转化器直接从小孔排入大气，或者拆下排气管，不使用三元催化转化器，然后起动发动机如果发动机起动加速顺畅，即可确定三元催化转化器堵塞。
(3) 检测进气歧管真空度
在进气歧管上连接真空表，起动发动机并缓慢加速，在正常情况下，进气歧管的真空度为57-70KPa。当三元催化器堵塞时，进气歧管的真空度将低于标准值，而且波动很大，急加速是真空度下降更为明显。怠速时有时达到55KPa，随后很快跌倒0KPa，正常应该稳定在57-70KPa之间；迅速关闭节气门时，真空表指针应能在7.0-80KPa之间灵敏摆动。
(4) 拆空气滤清器检查
拆下空气滤清器盖，取出滤芯，然后猛踩加速踏板，若发现空气滤清器处有白烟返流，排气门处没有金属敲击声，说明TWC已经堵塞，并不是排气管的损坏。
（二）、废弃再循环系统（EGR）
EGR是一种将5~20％的废气重新引入进气管，与新鲜混合气一道进入燃烧室，是最高燃烧温度降低，从而减少NOX的生成量的技术措施。但是排气循环也是发动机的输出功率降低，使发动机在怠速、低速等工况下运转不稳。为此，需要有电控单元根据发动机的工况控制排气循环系统的工作。
1、EGR的结构及工作原理（如图5）
电控排气循环有排气再循环阀、排气真空调节阀、电控真空开关阀及相关传感器。
(1) 排气再循环阀 用来控制再循环的废气的量，当发动机工作时，作用在排气再循环阀真空膜片室内的真空度越大，阀开启的程度就越大，再循环废气量就越大。膜片是的真空度有电控真空开关阀和排气真空调节阀控制。
(2) 排气真空调节阀 利用进气管真空度的变化，按节气门开度的大小，控制排气再循环阀的真空度，是排气再循环阀的开度随节气门开度变化而变化，这样，再循环的排气量便随发动机负荷的增大而相应地增加。
(3) 电控真空开关阀 直接由电控单元控制，根据空气流量传感器或近气压力传感器、发动机转速传感器、水温传感器等信号，通过电控真空开关阀来控制排气再循环装置。当发动机冷却液温度低于55℃或怠速运转、小负荷运转（曲轴转速低于900r/min）、高速全负荷运转（曲轴转速高于3200r/min）和突然加、减速时，电控真空开关阀关闭，空气进入排气真空调节阀，使排气再循环阀关闭，停止排气再循环；当发动机处于其它工况时，电控真空开关阀均开启，排气循环装置起作用。

图5 EGR工作原理图
1-进气室 2-排气再循环 3-节气门 4-节气门体
5-电控单元 6-排气真空调节阀 7-电控真空开关阀
2、EGR系统的检修
(1) 废气再循环阀的检查
起动发动机，暖机使发动机怠速运转。
拔下连接废气再循环阀与废气调整阀的真空软管。
用手动真空泵对废气再循环发真空室施加19.95KPa的真空度。若此时发动机怠速变坏甚至熄火，说明废气再循环阀工作正常;若发动机运转无变化，则试是废气再循环发损坏。
对设有位置传感器废气再循环阀，可在发动机停机的情况下拔下位置传感器的导线连接，用万用表表阻挡测量连接器端子B与C间的电阻，其电阻应符合规定。然后，拔下连接废弃再循环阀与废气调整阀的真空软管，并用手动真空泵对废气再循环阀真空室施加真空的同时，用万用表电阻挡测量废气再循环阀位置传感器连接端子A与C间的电阻值。电阻值应随着真空度的增大而连续增大，不允许有间断现象；否侧，废气再循环会损坏，应更换。
(2) EGR电磁阀的检查
将点火开关置于OFF位置,拔下EGR电磁阀线束连接器,测量线圈的电阻应符合规定(一般20～500Ω)。
拔下与EGR电磁阀相连的各真空软管,从发动机上撤下电磁阀。
在EGR电磁阀的电磁线圈不接电源时,检查管口之间是否通气。此时，通大气口被关闭，进气歧管与EGR阀真空室相通;当线圈通电时，将通气歧管的真空通道关闭，而上端的通大气口打开，于是就使EGR阀的真空室与大气相通。否侧，电磁阀损坏应更换。
结束语：
随着汽车技术的不断更新，发动机的进气系统设计将会逐步改进，进气的效率会不断增高。因此，只有不断的学习掌握更多的新技术理论知识，才有可能完全攻克汽车呼吸道故障，才会让自己在今后的工作中少走弯路，自己的知识体系才会得到不断的完善。但当然由于能力有限，这篇论文介绍的比较浅显，只对进排气系统部分元件的构造及工作原理做了简单的论述。
参考文献：
张云鹏 李庆：《汽车维修》，中国第一汽车集团公司主管、主办 第161期，辽宁科技出版社
欧阳可良：《汽车维修》，中国第一汽车集团公司主管、主办 第157期，辽宁科技出版社
韩建国、胡勇、曾显恒：《汽车电控系统检测与维修》，机械工业出版社2008年5月版。