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1、2021/11/3,1/31,学习内容,学习任务 三元催化转化器检测,返回,2021/11/3,2/31,一位客户抱怨他所驾驶的桑塔纳轿 车，发动机尾气排放总超标，已经 出现加速无力的现象。维修技 师在询问了该客户一些基本 情况后，对该车发动机电脑 做了检测，最后确认该车发 动机排放控制系统出现故障， 应进行检修。,2021/11/3,3/31,发动机排放超标故障因果分析图,2021/11/3,4/31,为减少发动机尾气排放，排气系统中安装了三元催化转换器（TWC），他是通过贵金属(铂、铑、钯)催化剂的作用,使汽车尾气中有害物质转化为无害的二氧化碳(CO2)、水(H2O)及氮气(N2)达到降低
2、尾气排放的目的 ，三元催化转换器（TWC）的故障会造成尾气检测超标，阻塞会造成加速无力等现象。检查项目包括：转换效率检查；阻塞度检查。,2021/11/3,5/31,（一）汽油机排放污染物,汽油机的排放污染源主要由汽油机排出的废气、燃油箱及化油器漏出的燃油蒸汽及曲轴箱排出的气体等，汽油机排出废气中的污染物种类和数量与其所用燃料及燃烧过程有关。 1一氧化碳（CO） 2碳氢化合物（HC） 3氮氧化合物（NOX） 4二氧化碳（CO2） 5二氧化硫（SO2） 6碳烟,2021/11/3,6/31,（二）控制污染物排放的措施,1使用方面的措施 （1）正确选用燃料 燃料的使用性能对燃烧过程有直接影响。汽油
3、的蒸发性越好，就越容易汽化，与空气混合形成的混合气质量越好，使燃烧速度快，且易于完全燃烧。汽油的辛烷值高，抗爆性越好，越不容易发生爆燃。,2021/11/3,7/31,（2）精确控制混合气浓度,混合气浓度对燃烧能否进行、火焰传播速度、爆燃倾向、排气成分都有很大影响。混合气的过量空气系数对燃烧速度的影响如图所示。,图5-2 过量空气系数对火焰传播的影响,2021/11/3,8/31,（3）准确控制点火提前角 选择合适的点火提前角，使缸内最高压力和压力升高率保持在适当的范围，使最高压力出现在上止点后1215曲轴转角内，才能保证汽油机燃烧正常、性能最好。 （4）保持发动机正常的工作温度 发动机的工作
4、温度应保持在8090范围内，温度过高、过低均会对汽油机的燃烧过程产生不利的影响。,2021/11/3,9/31,2结构方面的措施 （1）选择合适的压缩比 适当提高压缩比，可提高压缩行程终了时缸内气体的温度和压力，从而加快火焰传播速度，使燃烧终了的温度、压力较高，有利于提高发动机的热效率，但压缩比提高到一定程度（超过10以上），热效率提高幅度将明显减慢。 （2）合理设计燃烧室 结构紧凑的燃烧室，可缩短火焰传播距离、减少散热损失；合理布置火花塞的位置，并使燃烧室内混合气产生适当涡流运动，可以提高火焰传播速度；对减小爆燃倾向、提高热效率、降低排放污染均有利。,2021/11/3,10/31,3控制装
5、置 1废气再循环（EGR）装置,(a) 开环控制 (b) 闭环控制 1-EGR电磁阀 2-节气门 3- EGR阀 4-冷却液温度传感器 5-曲轴位置传感器 6-ECU 7-起动信号,2021/11/3,11/31,（2）二次空气供给装置,空气喷射式二次空气喷射系统 1-进气管 2-电磁阀 3-ECU 4-继电器 5-空气泵 6-空气滤清器 7-真空气室 8-单向阀 9-排气管,2021/11/3,12/31,吸气式二次空气喷射系统 1-进气管 2-单向阀 3-电磁阀 4- ECU 5-真空气室 6-空气滤清器 7-舌簧阀 8-排气管,2021/11/3,13/31,（3）催化转换器,a）单链催
6、化器,b）双链催化器,c）单链三元催化器,2021/11/3,14/31,（三）三元催化转换器 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，如图5-7所示。催化器壳体由不锈钢材料制成，以防氧化皮脱落造成载体堵塞。减振层一般采用膨胀垫片或钢丝网垫，起密封、保温和固定载体的作用，防止催化器壳体受热变形等对载体造成损害。三元催化转换器一般为整体不可拆卸式，按催化剂载体的结构不同，TWC可分为颗粒型和蜂巢型两种类型。,2021/11/3,15/31,当废气经过净化器时，铂催化剂就会促使HC与CO氧化生成水蒸汽和二氧化碳；铑催化剂会促使NOx还原为氮气和氧气。 CO+2NO2CO2+N2
7、 4HC+10NO4CO2+2H2O+5N2,2021/11/3,16/31,2TWC转换效率及影响因素 TWC转换效率是指废气经过净化器后，催化剂使HC、CO和NOx氧化还原成水蒸汽、二氧化碳和氮气的程度。,2021/11/3,17/31,三元催化转化器的常见故障现象有：三元催化转化器性能恶化；三元催化转化器芯子堵塞后排气不畅，产生过高的排气背压，使废气倒流到发动机内。故障原因及分析如下： 1.炭灰积聚、污染。 2.陶瓷芯子破损。 3.陶瓷芯子熔化。 4.三元催化转化器上排气温度传感器损坏。,2021/11/3,18/31,1）将废气再循环（EGR）阀上的真空管取下，将管口塞住； 2）将真空
8、表接到真空管管上，让发动机缓慢加速到2500r/min。 3）观察真空表，若真空表读数瞬间又回到原有水平（47.574.5kPa）并能维持15s，则说明TWC没有堵塞。否则应该怀疑是TWC或排气管堵塞。,2021/11/3,19/31,1）从二次空气喷射管路上脱开空气泵止回阀的接头； 2）在二次空气喷射管路中接一个压力表； 3）起动发动机，使发动机转速为2500r/min； 4）观察压力表的读数，读数小于17.24kPa时，应为正常； 5）如果排气背压大于或等于20.70kPa，则表明排气系统堵塞。 6）若观察TWC、消声器及排气管没有外伤，则可将TWC出口和消声器脱开后观察压力表读数是否有变
9、化。若压力表显示排气背压仍然较高，则为TWC损坏：若压力表显示排气背压陡然下降，则说明堵塞发生在TWC出气口后面的部件。,图5-11 排气背压检测法 1-空气泵 2-压力表 3-排气管 4-进气管,2021/11/3,20/31,让发动机怠速运转，使用尾气分析仪测量此时的CO值。当发动机正常工作时候（空燃比为14.7:1），这时的CO典型值为0.51%，当使用二次空气喷射和TWC技术可以使怠速时的CO值接近于0，最大不应超过0.3%，否则说明TWC损坏。另外，据经验分析，怠速时候的NOX的排放量也能给我们一些帮助。通常在怠速时候的NOX数值应不高于100ppm，而在稳定的工况下，NOX数值应该
10、不高于1000ppm，在发动机一切正常的情况下，而NOX过高就可以怀疑是TWC故障了。,2021/11/3,21/31,让发动机处于快怠速运转状态，并用转速表测量快怠速是否符合规定值。用尾气分析仪测量发动机处于快怠速状态下尾气中的CO和HC含量。如果发动机性能良好，则CO值应该在1.0%以下，HC应该在10ppm以下。若两种数值都超标，则可临时拔下空气泵的出气软管，此时若CO和HC值不变，则可以判定TWC已损坏，若读数上升，而重新接上软管后又下降，则说明燃油喷射系统故障或是点火系统故障。,2021/11/3,22/31,在完成基本怠速试验后进行该项试验。按照厂家规定接好汽车专用数字式转速表，使
11、发动机缓慢加速，同时应观察尾气分析仪上的CO和HC值，当转速加到2500r/min并稳定后，CO和HC数值应有缓慢下降，并且稳定在低于或接近于怠速时的排放水平，否则怀疑是TWC损坏。这种方法不但能够对TWC是否有故障做出判断，还能有效地综合分析TWC在车辆行驶中的实际效能。,2021/11/3,23/31,TWC在实际使用过程中，其出口管道温度比进口管道温度至少高出38，在怠速时，其温度也相差10%。但是若出口与入口处的温度没有差别或出口温度低于入口温度，则说明TWC没有氧化反应，此时应该检查二次空气喷射泵是否有故障，若没有故障，就说明TWC已经损坏。,2021/11/3,24/31,目前，许
12、多发动机燃油反馈控制系统中，都安装两个氧传感器。分别装载TWC的反应前、后两端。这种结构在装有OBD-代系统的汽车上，可以有效地检测TWC的性能。OBD-诊断系统改进了TWC的随车监视系统，安装在TWC后端的氧传感器电压波动要比安装在TWC前端的氧传感器电压波动少得多。这是因为运行正常的TWC转化CO和HC时消耗氧气。当TWC损坏时，其转换效率基本丧失，使前、后端的氧气值接近，此时氧传感器信号的电压波形和波动范围均趋于一致，因此，需要更换TWC。,2021/11/3,25/31,三元催化转换器清洗方法和步骤如下： 1.关闭发动机，将点火开关旋到 OFF档位置。 2.断开燃油泵保险。 3.拆下车
13、辆喷油器的供回油管路，根据车型在供回油管路上安装相应的快速接头，并与清洗机接好。 4.将三元清洗剂按1瓶兑1000毫升的比例，加入清洗油箱内. 5.接通电源，红色接车蓄电池的正极，黑色接车蓄电池的负极. 6.调压。 7.检查。 8.清洗。 9. 恢复车辆的原有燃油管路和电路系统。 10.启动发动机并检查。,2021/11/3,26/31,1.三元催化转换器(整体式)的拆装 （1）安全地顶起汽车。 （2）在三元催化转换器冷却后，拧下连接排气管与三元催化转换器的4个螺栓和螺母。 （3）拆下三元催化转换器和密封垫片。 （4）换上2片新密封垫片，放在前后排气管上。 （5）安装三元催化转换器，拧紧螺栓和
14、螺母，其拧紧扭矩为43N.m。 2.预热式三元催化转换器(整体式)的拆装 （1）拆开电瓶负极电缆，等90s后进行下步； （2）拆下前排气管； （3）拆下预热式三元催化转换器。,2021/11/3,27/31,1检查工作计划的所有工作项目并确认所有项目都以认真完成，并在解释的范围内做出全面解释。 （1）三元催化转换器TWC检测前的准备工作。 （2）三元催化转换器TWC故障的确定方法。 （3）三元催化转换器TWC的测试过程。 2. 检查安全、环保方面的工作是否到位。 3. 检查是否遵守规定的维修工时。 4. 检查维修现场是否干净整洁，护套是否取下，工具是否整理。 5. 结合检测结果，指出三元催化转
15、换器TWC方面的故障。 6. 讨论一下修理、工作计划的准备工作、检测仪器使用、工作流程是否达到最佳程度，提出合理化建议并在下一次检修时予以考虑。,工作质量控制,2021/11/3,28/31,学习测试,一、请正确判断下列各题： （ ）1.冷却水温度过高时，爆燃及表面点火倾向增加。 （ ）2.汽油机排放出的废气中 CO、HC和 NOX 是最主要的污染物，对人体健康无害。 （ ）3.发动机的排气温度越高，TWC的转换效率越大。 （ ）4.最佳点火提前角是固定的，使用中它不受发动机转速、负荷的影响。 （ ）5.采用经济混合气时，爆燃倾向和排气污染都比较小。,2021/11/3,29/31,二、完成下
16、列填空题： 1. 三元催化转换器（TWC），它是通过（ ）催化剂的作用,使汽车尾气中有害物质转化为无害的（ ）达到降低尾气排放的目的。 2. 当过量空气系数at =1.051.15时，混合气（ ），但火焰传播速（ ），且此时空气相对充足，有利于完全燃烧，所以有效耗油率（ ），所以此浓度混合气称为（ ）。 3. 采用（ ）时，浓度较大，燃烧时氧气不足，排气中（ ）含量也会增加。 4. 使气缸内最高压力出现在上止点后（ ）曲轴转角内时的点火提前角，才能保证汽油机燃烧正常、性能最好。 5. 冷却水温度过低时，由于传热温差（ ），热量损失（ ），会导致发动机热效率降低，功率（ ），耗油率（ ）。 6.
17、 目前为控制汽油机排出废气中的（ ）含量的措施有废气再循环、二次空气喷射和三元催化转换等。 7. 氧化催化器可促使废气中的CO和HC氧化成（ ），还原催化器可促使NOX还原成（ ）。 8. 三元催化转化器一般由壳体、（ ）、载体和（ ）部分组成。 9. 三元催化转换器一般为整体不可拆卸式，按催化剂载体的结构不同，TWC可分为（ ）和（ ）两种类型。 10. （ ）安装在TWC与发动机之间的排气管或排气歧管上，将检测到的废气中氧浓度信号输送给ECU。,2021/11/3,30/31,三、完成下列简答题： 1. 简述三元催化转换器控制系统的检测过程。 2. 分析TWC转换效率及影响因素。 3. 简述三元催化转换器性能的检测过程。 4. 简述三元催化转换器清洗过程。 5. 简述三元催化转换器拆装过程。,2021/11/3,31/31,