04丰田佳美轿车排放控制系统检修

摘要这篇论文介绍了丰田佳美轿车排放控制系统的组成及工作原理。重点是对其排放系统的各子系统的组成和功能进行了详细的讲解；还有就是对各子系统的检查维修也进行了描述，最后是对维修案例的分析思路进行了讲解。通过这篇论文的讲解与描述，可以了解丰田佳美轿车排放控制系统的组成以及工作原理，懂得维修检查的方法以及维修的分析思路。关键词：排放控制，组成，工作原理，维修案例，分析思路This paper introduces the Toyota car emissions control system of the good structure and working principle. The key point is to discharge the system of the subsystems of the composition and function of the detailed explains. And it is also the check and repair of each subsystem are also described, and finally to the analysis of the maintenance case ways to explain. Through this paper explain and description, can understand Toyota beautiful car emissions control system composition and working principle, understand the method of the examination and maintenance maintenance analysis methodsKey words：Emission control, composition, working principle, repair the case, analyzes train of thought目录1. 绪论1 1.1 汽车污染1 1.2 汽车尾气的主要有害气1 1.2.1 一氧化碳2 1.2.2 碳氢化合物2 1.2.3 氮氧化物32. 丰田佳美汽车排放控制系统4 2.1 汽车排放控制系统概述4 2.1.1 排放控制系统与整车的关系5 2.1.2减少排污的基本方法5 2.2 丰田佳美排放控制系统的组成部分6 2.2.1 曲轴箱强制通风装置（PCV）6 2.2.2燃油蒸汽排放控制装置(EVAP)8 2.2.3废气再循环系统（EGR）10 2.2.4 三元催化转换装置143. 丰田排放控制系统的检修18 3.1 曲轴箱强制通风装置（PVC）的检修18 3.2 燃油蒸发排放系统的检查18 3.2.1 碳罐的拆装检查19 3.2.2 温控真空阀TVV的拆装检查20 3.3 废气再循环系统（EGR）的检修20 3.3.1 EGR系统的检查20 3.3.2 EGR真空调节器的检查23 3.3.3 EGR阀的检查24 3.3.4 真空控制阀的检查25 3.3.5 EGR废气温度传感器30 3.4 三元催化转换装置检修31 3.4.1.检查31 3.4.2.拆装检修324. 排放控制系统的故障诊断36 4.1基本检查36 4.2症状诊断365. 维修案例及其分析43结语 45参考文献 46致谢 472编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第52页 共52页1 绪论1.1 汽车尾气污染 汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。可以说，汽车是一个流动的污染源。在世界各国，汽车污染早已不是新话题。进入21世纪，汽车污染日益成为全球性问题。随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广，它对世界环境的负面效应也越来越大，尤其是危害城市环境，引发呼吸系统疾病，造成地表空气臭氧含量过高，加重城市热岛效应，使城市环境转向恶化。有关专家统计，到21世纪初，汽车排放的尾气占了大气污染的3060%。随着机动车的增加，尾气污染有愈演愈烈之势，由局部性转变成连续性和累积性，而各国城市市民则成为汽车尾气污染的直接受害者。1.2 汽车尾气的有害气体汽车的有害排放物主要有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、二氧化硫和微粒物质（铅粒、碳粒和油滴与赃物的混合物等）。例如，汽车的有害排放物碳氢化合物从车上不同的地方排出，排气管排放的碳化氢占全部的60%，曲轴箱占20%，油箱和供油系统占20%。其他的有害物绝大部分从排气管排出。 1.2.1 一氧化碳CO 一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物，主要是在局部缺氧或低温条件下，由于烃不能完全燃烧而产生，混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时，燃料不能充分燃烧，废气中一氧化碳含量会明显增加。 （1）一氧化碳的产生 一氧化碳是燃料没有完全燃烧的产物。汽车的燃料大部分是汽油，而这些 燃料的成分本质是氢类，一般的氢类的燃烧理论反应式为 ： +=mCO+H 从化学式中可以看出一氧化碳的产生是由于氧气的不足造成的。所以当燃料空气的混合比（即空燃比）小于14.7:1时会产生一氧化碳。事实上，空气燃料的混合比每增加1，一氧化碳的排放量就减少3%，空气燃料的混合比直接影响一氧化碳的排放，因此，任何影响空气燃料混合比的因素都是影响一氧化碳排放的因素。 在实际发动机运行中，当空气燃料混合不均时，即总体属于稀混合气局部浓混合气时，也易形成一氧化碳；另外在高温状态下，燃烧形成的二氧化碳和水也会有小部分发生分解产生一氧化碳。 （2）影响因素 a.负荷对一氧化碳排量的影响 b.怠速对一氧化碳排量的影响 c.点火时刻对一氧化碳排量的影响1.2.2 碳氢化合物 汽车排气中得碳氢化合物主要是燃料没有完全燃烧或没有燃烧的产物。对一般汽油发动机来说，约60%的碳氢化合物来自内燃机废气排放20%25%来自曲轴箱的泄漏，其余的15%20%来自燃料系统的蒸发。HC化合物包含了甲烷、乙烯、丙烯和乙炔还有一些多环芳烃。 （1）碳氢化合物的产生1. 排气中没有完全燃烧的碳氢化合物的成分较为复杂，有饱和烃、不饱和烃、芳香烃、醛和酮等。一般完全化学式为CH+12.5O=8CO+9HO 因此，一旦氧气不充足，一系列的中间反应就不能最后生成二氧化碳和水，结果形成没有完全燃烧的烃类从废气中排出。2. 排气中未燃烧的烃类的产生原因 1). 发动机内部存在缸壁冷面和冷隙缝 2). 火焰传播不完全（2）影响因素a. 空气燃油混合比对碳氢化合物的影响b负荷对HC化合物排量的影响 实验数据显示，随着负荷的增加，HC化合物排量会随之减少。 c转速对HC化合物排量的影响 HC化合物排量随着发动机转速的增加而明显减少。 怠速对HC化合物的影响与CO的影响效果一样。d点火时刻对HC化合物排量的影响 实验数据显示：推迟点火提前角，HC化合物排量明显下降。e排气背压对HC化合物排量的影响 实验数据显示：随着排气背压的增加，HC化合物排量有所减少。1.2.3氮氧化物 氮氧化合物是在内燃机气缸内大部分气体中生成的，氮氧化合物的排放量取决于燃烧温度、时间和空燃比等因素。从燃烧过程看，排放的氮氧化物95%以上可能是一氧化氮，其余的是二氧化氮。 （1）氮氧化物的产生 氮氧化物的主要成分是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO），而一氧化氮在发动机排放的氮氧化物中又占一半以上。一氧化氮的反应式为： 从式子可看出，一氧化氮的生成与发动机燃烧温度和氧含量有密切的关系，温度越高，氧含量越高，一氧化氮的生成就越多。 （2）影响因素 a空气燃油混合比对氮氧化物排量的影响 根据实验数据得出：氮氧化物的排量在空气燃油混合比较大和较小是有减小的趋势。 b点火时刻对氮氧化物排量的影响 根据实验数据得出：点火时刻越提前，氮氧化物排量越高。 c转速对氮氧化物排量的影响 根据实验数据得出：在混合气较浓时，转速越高，氮氧化物的排量越大；混合气较稀时，转速越高，一氧化氮的排量越低。 d负荷对氮氧化物排量的影响 根据实验数据得出：负荷的增大，进气歧管的压力也相应的增大，一氧化氮的排量也增大。 2 汽车排放控制系统2.1 汽车排放控制系统概述 2.1.1排放控制系统与整车的关系 汽车排放控制系统是现代车不可缺少的重要的组成部分，它将汽车的有害物质控制在最低程度，以减少对大气的污染。 排放控制系统与整车其他系统在设计中是统一的。在过去传统的汽车及发动机设计中，主要考虑的性能指标是动力性和可靠性。随着汽车有害物质对大气污染日趋严重，世界各国限制汽车排放污染的法规越来越严格。为了达到新的规定和要求，排放控制系统必须和车上其他的系统在设计上是统一的，才能使得新汽车达到规定要求，包括排放性能在内的综合性能指标的要求。排放控制系统与汽车上其他的系统是相互交融的。由于采用统一设计，各个系统统都相互依赖，实质上排放控制系统难以与其他系统严格区分开来，例如燃油提供不当，不仅会增加耗油，动力性能下降，而且排放也会增加。现代汽车上的控制系统已经达到“电子化”，即电子系统（计算机）控制汽车，使汽车上的控制逐步“一体化”，以达到更高的综合性能指标。因此，排放控制系统不仅要把它看作单一控制系统来解决单一排放问题，而且要视其为整车控制系统的一部分，它关系到总体性能的指标。2.1.2减少排污的基本方法（1）汽车燃油的改用 1）采用无铅汽油，以代替有铅汽油，可减少汽油尾气毒性物质的排放量。 2）掺入添加剂，改变燃料成分。 3) 选用恰当的润滑添加剂机械摩擦改进剂。 4）采用绿色燃料同样可减少汽车尾气有毒气体排放量。 5）采用多种燃料作为汽车燃料来源。 6）节约能源，有利环境，大力推广车用乙醇汽油。 （2）汽车发动机内部的调试 1） 减少喷油提前角。 减少喷油提前角，可降低发动机工作的最高温度（1500摄氏度），使NOx的生成量减少。 2） 改善喷油器的质量，控制燃烧条件（燃比、燃烧温度、燃烧时间），可使燃料燃烧完全，从而可减少CO、HC和煤烟。 3） 调整喷油泵的供油量，可降低发动机的功率，使雾化的燃料有足够的氧气进行完全燃烧，从而也可以减少CO、CH和煤烟的生成。 （3）发动机外部尾气净化措施即汽车尾气由原有毒气体，变成为无毒气体，再排放到大气中。从而可减少对大气环境的污染。 1） 采用催化剂：将CO氧化成CO2，HC氧化成CO2和H2O，NOx被还原成为N2等。采用的催化剂有氧化锰，氧化铜；氧化铬，氧化镍，氧化铜等金属氧化物和白金属（铂）等贵金属。它们都可以净化CO、HC。催化反应器设置在排气系统中排气歧管与消音器之间。 2）水洗：通过水箱，使汽车尾气中的碳烟粒子经过水洗和过滤及蒸气的淋浴，可支队粘在碳粒上的有毒物质，使碳粒子胀大而给予去除。（4）发动机内部净化处理措施 1）正曲轴箱通气系统的设计：把从汽缸窜入曲轴箱的气体（主要是未燃气体）再循环进入进气歧管，使其再次燃烧，改变过去将其直接排入大气所造成的污染。 2）排气再循环设计：发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接，使排出的气体经过再次循环，以降低氮氧化物的排放量。 3）蒸发排放控制系统的设计：将化油器浮子室中的汽油蒸发汽引入进气系统，而将油箱中的蒸发汽引入储存系统，可大大减少污染物的排放。2.2 排放控制系统的组成部分因为汽车运行中，燃料的不完全燃烧，燃烧过后所产生的废气，以及油箱内所溢出的燃油蒸汽，他们都能造成空气污染。所以，在汽车排放控制系统中一般就设置了一些装置有针对性的减少各种排放污染物。例如，为了减少燃油蒸汽的溢出，就设置了燃油蒸发控制装置，以减少燃油的蒸发和减少空气污染。此外针对排放污染物的种类，如一氧化碳，氮氧化物和炭氢化合物，设置了废气再循环系统和三元催化转换装置。此外为了更好的控制排放，有些汽车上还装有二次空气喷射装置。对于丰田佳美，它的排放控制系统主要由四大系统和装置组成：曲轴箱强制通风装置（PCV），燃油蒸汽排放控制装置(EVAP)，废气再循环系统（EGR），三元催化转换装置。下面我们就对个子系统和装置进行讲解，包括它的原理，组成，结构，以及重要部件的结构原理分析。2.2.1 曲轴箱强制通风装置（PCV）（1） 装置的必要性在发动机工作时，总有一部分可燃混合气和废气经活塞环窜到曲轴箱内，窜到曲轴箱内的汽油蒸气凝结后将使机油变稀，性能变坏。废气内含有水蒸气和二氧化硫，水蒸气凝结在机油中形成泡沫，破坏机油供给，这种现象在冬季尤为严重；二氧化硫遇水生成亚硫酸，亚硫酸遇到空气中的氧生成硫酸，这些酸性物质的出现不仅使机油变质，而且也会使零件受到腐蚀。由于可燃混合气和废气窜到曲轴箱内，曲轴箱内的压力将增大，机油会从曲轴油封、曲轴箱衬垫等处渗出而流失。流失到大气中的机油蒸气会加大发动机对大气的污染。发动机装有曲轴箱通风装置就可以避免或减轻上述现象。（2）装置的作用发动机曲轴箱通风装置的作用是：1.防止机油变质:2.防止曲轴油封、曲轴箱衬垫渗漏；3.防止各种油蒸气污染大气。（3）曲轴箱强制通风工作机理当发动机工作时，进气管真空度吸引新鲜空气经空气滤清器、空气软管进入气缸盖罩，再由汽缸盖和机体上的孔道进入曲轴箱。在曲轴箱内新鲜空气和曲轴箱气体混合后经汽缸盖罩、PCV阀和曲轴箱气体软管进入进气管，最后经进气门进入燃烧室烧掉。根据发动机不同的工况，PCV阀的开度不同，通过的空气量也不同，由此对曲轴箱通风进行控制。（4）特点 丰田佳美的曲轴箱强制通风装置是一种闭式通风系统，该种装置里有单向阀和油气分离器。单向阀是为了防止发动机在低速小负荷时进气管的真空度太大而将机油从曲轴箱内吸出。而油气分离器作用是把从曲轴箱内抽吸的油、气进行分离，使液态的油流回曲轴箱，气态的气吸入进气管，这样可以减少机油的消耗。有了这两个部件，保证了发动机在任何工况下机油润滑的稳定性。见下图2-1， 图2-1（5）PCV阀 PCV阀是曲轴箱强制通风装置的重要组成部分。这种系统是在开式系统的基础上密封曲轴箱，在空气滤清器与节流阀体之间增加一与曲轴箱连通的通风管，新鲜空气先经空气滤清器、通风管进入曲轴箱中与窜气混合，在进气管真空作用下经过PCV阀进入气缸进行燃烧。 1） PCV阀组成及其作用 PCV阀由阀体、阀门、阀盖、弹簧组成，不可分解。 其主要作用是：将曲轴箱内的气体通过PCV阀导入进气歧管，并有少量的空气由空气滤清器经PCV阀直接进入进气歧管，这就避免了节气门处结冰、燃烧不充分、排放恶化等现象。防止窜气进入大气，同时防止机油变质。 2） PCV阀工作原理 PCV阀是一个计量控制阀。安装在发动机曲轴箱通风系统与进气系统之间。PCV阀由真空度来控制，调节曲轴箱通风系统产生的油烟进入进气系统的流量，当发动机高速运转时的量要比低速时要高，同时当发动机发生回火时，PCV阀应能切断通风防止曲轴箱爆炸.。当发动机常速或转速比较慢时，气流量小，窜气也少，PCV阀开度较小甚至关闭，因而被强制吸入燃烧的窜气也比较少甚至没有。当发动机加速或转速比较高时，气流量大，窜气也大，PCV阀开度较大，因而被强制吸入燃烧的窜气也比较多。2.2.2 燃油蒸汽排放控制装置(EVAP)汽油是一种易挥发的物体，在常温下燃油箱经常充满蒸气，燃料蒸发排放控制系统的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。见图2-21-单向阀 2-油箱盖 3-油箱 4-温控真空阀 5-P孔 6-碳罐8-燃油蒸气 9-新鲜空气图2-21）EVAP系统的组成 碳罐 见下图2-3碳罐内含有一个不可更换的活性过滤片。碳罐的作用是通过将燃油蒸汽吸附在活性炭上，以防止HC化合物逸入大气中。被吸收的燃油蒸汽在解附后，进入进气歧管供燃烧。发动机的冷却水温和油箱中的真空度决定碳罐的净化速度。 碳罐图2-3 单向阀 单向阀的作用时允许空气流入碳罐，而阻止燃油蒸汽逸出。 油箱盖 油箱盖装有密封垫圈以防止燃油蒸汽从加油管逸出，见下图。 油箱盖内装有一个单向阀，当油箱的压力高时，单向阀关闭，迫使燃油蒸汽进入碳罐。当油箱内的真空度高时，单向阀开启，使空气流入以平衡压力。 温控真空阀(TVV) 该种真空阀的作用是根据冷却水温来控制碳罐的净化过程。 当温度低于35时，TVV关闭，燃油蒸汽被吸入碳罐。 当温度高于54时，TVV开启，真空便流经TVV，净化碳罐。2） EVAP的作用 在常温下燃油箱经常充满蒸汽，燃料蒸发排放控制系统的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。这个过程起重要作用是活性碳罐贮存装置，因为活性碳有吸附功能，它将燃油蒸汽吸附在活性炭上，待到发动机工作时，再将燃油蒸汽在负压条件下吸附，经进气歧管送入发动机燃烧室参与混合气燃烧。3）工作原理 当汽车运行或熄火时，燃油箱的汽油蒸气通过管路进入活性碳罐的上部，新鲜空气则从活性碳罐下部进入活性碳罐。发动机熄火后，汽油蒸气与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性碳罐中，当发动机启动后，装在活性碳罐与进气歧管之间的燃油蒸发净化装置的电磁阀门打开，活性碳罐内的汽油蒸气被吸入进气歧管参加燃烧。在发动机运行时，5P孔处会有真空作用在4真空阀上，使得4的阀门打开，从而来自6碳罐的燃油蒸汽进入进气歧管中，参与混合气在发动机燃烧室的燃烧。当发动机不运行时，在没有真空度的情况下4的阀门关闭，来自6碳罐的燃油蒸汽就不能进入进气歧管中。此时，油箱内的蒸汽就在储存在活性碳罐中。4) EVAP系统所引起的故障 净化阀有故障，碳罐中有液体燃油，油箱通气系统阻塞，通气孔密封不好引起的燃油“臭鸡蛋”味过浓。 碳罐通气故障易引起发动机启动困难。 工作温度时，真空控制阀及单向阀故障引起的发动机怠速不稳。2.2.3 废气再循环系统（EGR） 废气再循环系统（EGR）是汽车排放污染控制系统中一个重要的组成部分，它主要是将汽车排放的尾气加以利用，在发动机的一定的工况下，将废气与混合气加以混合，最后通入发动机燃烧室内，将低发动机工作温度，已达到降低氮氧化物的排放。 (1) 作用EGR装置可将汽车发动机排放的有害氮氧化物控制在最低程度。氮氧化物的产生主要是因为发动机内高温环境，因此EGR系统是利用降低发动机内温度来实现降低氮氧化物的目的。它是将少量的废气与混合气混合在一起，一起送入发动机燃烧室内。由于废气不参与燃烧，所以就稀释了各个气缸有效混合气，从而降低发动机内部燃烧的瞬间高温，氮氧化物的产生也就得到控制。 (2) 组成 废气再循环装置主要是由EGR阀、温度控制开关、接真空信号的软管和通气的金属管道组成。EGR阀是废气再循环装置中非常重要的关键部件，它通常被安装在进气歧管上，有一通向排气歧管的金属管与它相连，对进入进气歧管的废气进行控制。EGR阀上的真空软管接在节气门真空处，用其真空度来控制阀的开启度。温度控制开关安装在节温器的冷却剂通道上，根据发动机工作温度来对通向EGR阀的真空信号进行控制。(3) EGR技术原理EGR技术的基本原理是将部分排气引入进气，以提高混合气中的废气成分，它是通过以下三个方面来减少NOx的形成的：(1)提高混合气的热容量。废气中含有的水蒸汽和二氧化碳等为三原子分子气体，比热容太，可以有效地降低气缸内最高燃烧温度，抑制NOx的生成；(2)降低混合气中O2的浓度。废气的稀释作用还可以使氧气的相对浓度下降，从而也能降低NOx的排放；(3)降低燃烧速度。由于废气中含有大量的氨和二氧化碳等接近惰性的气体，当这些废气部分回流到进气管后起到了稀释新鲜进气的作用，使燃烧反应速率减缓。通常，废气再循环的控制指标用EGR率表示：图2-4EGR率是衡量NOx排放的重要指标，合理调整EGR率的大小，既能降低机动车排放污染物的含量，又不降低发动机的性能指标。(4) 工作原理（见上图2-4） 当发动机处于怠速时，节气门关闭，无真空压力作用在EGR阀的隔膜上，因此，EGR阀上的弹簧保持阀门关闭，没有废气进入进气歧管里；随着发动机负荷的增加，节气门的开度也随之开大，因此，EGR阀上的隔膜在受到真空压力的作用下，开始上移，打开EGR阀门，废气进入进气歧管内。但当节气门开度达到一定角度时，真空管口处的真空会减小到最低，EGR阀关闭，废气不参与循环，从而保证了汽车的动力性。还有在汽车暖车时，EGR阀也处于关闭状态。(5) EGR阀 EGR阀是废气再循环装置中非常重要的关键部件，它通常被安装在进气歧管上，有一通向排气歧管的金属管与它相连，对进入进气歧管的废气进行控制。EGR阀上的真空软管接在节气门真空处，用其真空度来控制阀的开启度。 1）组成 主要组成部分有弹簧、膜片、真空管、阀座。膜片将阀一分为二，上部是由真空和弹簧组成的真空室，下部由进气、废气和阀座组成的工作室。 2）工作原理： 真空管将外面的真空度引入膜片上方的真空室，因膜片的下面直通大气，便使膜片的上下表面产生压力差，其数值等于真空度值。当膜片上下表面的压力差大于弹簧的预紧力时，膜片产生形变，向上拱起，进而带动阀座上升，阀门开启。从而来自排气管的废气就能够通过阀门与进气混合进入燃烧室阀门开度直接受真空度大小控制，真空度越则开度越大，反之越小。当真空度小至使膜片上下表面压力差低于弹簧预紧力时，阀门关闭。 3）工作特性a.EGR阀工作时，阀门开度除直接由真空度控制之外，还决定于膜片的特性和弹簧的弹性系数。b.通过阀门的气体流量大小除直接由阀门开度控制之外，还决定于通过阀门的气体温度和进出口压力等。(6) ERG系统工作失常所造成的故障： 1）高转速时一氧化碳的浓度过高； 2）高转速时（2500r/min）HC化合物和一氧化碳浓度过高， 3）高转速时HC化合物的浓度过高 4）回火和放炮。进气歧管回火或排气歧管中燃烧并发出爆炸声 5）爆炸火花炸燃，并有敲缸声。发出较轻或较重的爆燃声，听起来像金属 敲击声，在打击负荷或加速时情况更严重。 6）动力性不好。发动机达不到预期的动力性，稍微加速时，车速不变。 7）燃油经济性差。燃油经济性显著低于预期指标，百公里油耗增加。 8）发动机能启动，但增加负荷时失速。 9）加速时发动机转速不稳、迟缓、失速。加速时，发动机反应迟缓或转速不稳，有时甚至失速，在任何车速都可能出现上述情况，但主要是在停车时。恒速行驶时或节气门开度不变时，发动机转速时快时慢。注：这些故障主要是由于EGR阀工作不正常，膜片卡住，滞塞，或者磨损，真空管泄漏，造成真空度控制不精确，EGR温度传感器工作失常，这些因素都是造成EGR系统工作失常的原因。2.2.4 三元催化转换装置 三元催化转换装置是一种发动机机外净化装置，它是一种有效的降低排放污染的装置，外形象一个排气消声器，实际上也起到消声器的作用。（1）结构壳体用耐高温的不锈钢制成，内部的蜂巢式通道上涂有催化剂，催化剂的成份有铂、钯和铑等稀土金属，当汽车废气通过净化器的通道时，一氧化碳和碳氢化合物就会在催化剂铂与钯的作用下，与空气中的氧发生反应产生无害的水和二氧化碳，而氮氧化合物则在催化剂铑的作用下被还原为无害的氧和氮。汽车使用三元型催化式排气净化器的前提条件有二个：一是要用无铅汽油，二是发动机要使用电控燃油喷射装置，这样，三元型催化式排气净化器才能起到净化效果。（2）工作原理 三元催化转换装置的氧化与还原反应可有效的地降低 氮氧化物、碳氢混合物和一氧化碳的排量，但转换效率与发动机的空气燃油混合比有关。当空气燃油混合比接近理想值14.7:1时，转换效率最高。空气燃油混合比由发动机计算机控制，喷油量的大小取决于传感器送给计算机废气中的氧的含量的多少。发动机计算机根据氧传感器的信号调节喷油量的大小，这就是闭环控制。 计算机将发动机空气燃油混合比尽可能的控制在理想值附近，此时发动机燃烧完全，工作效率高，催化转换装置的转换效率也最好，即发动机工作时最省油，动力性最佳，排放最低。（3）位置安装构造 三元催化转换装置通常位于排气歧管与消声器之间的管路上，它与消声器的外形相似。如果汽车上有两个排气管（如V型发动机），即每排气缸上有一个排气管，每个排气管上有一个催化转换装置，共有两个同样催化转换装置（下图）。当只有一个排气管时，也有两个催化转换装置，一个体积小，位于排气歧管处，一个体积大，是主要的催化转换装置，位于排气装置下部。这两个催化转换装置都是氧化催化转换装置。现在车型只用一个催化转换装置，它既有氧化功能也有还原功能。（4）三元催化转换装置有两个区域：氧化区域和还原区域。 1) 氧化区域有铂与钯金属催化元素，它是将废气中的HC化合物和CO进行氧化，将其氧化成CO2和HO2等无污染物质，从而达到降低污染的目的。 2) 还原区域有铑和钯两种催化元素，主要将氮氧化物还原成N2和O2，排入大气中。（5）氧传感器在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而很好的控制排放污染。 1）氧传感器的作用 氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14.7：1）附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O伏）通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ECU）电脑。ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。2）氧传感器的工作原理 a.氧化钛式氧传感器 氧化钛式氧传感器是利用化学反应强、对氧敏感、易于还原的半导体材料氧化钛与氧气接触时发生氧化还原反应，使晶格结构发生变化，从而导致电阻发生变化的原理工作的，它是一种电阻型气敏传感器。当废气中氧的含量多时，氧化钛电阻变大，标准电阻的分压减小；当废气中的氧的 含量少时，氧化钛电阻变小，标准电阻分压增大。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压(0。61V)，这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。 b.氧化锆式氧传感器 该氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是：在一定条件下(高温和铂催化)，利用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。大气中氧的含量为21%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气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。 在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在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。电压信号与氧化钛式氧传感器类似。 4）氧传感器的常见故障 a.氧传感器中毒 氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换了。另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使氧传感器失效，因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等。 b.积碳 由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。 c.氧传感器陶瓷碎裂 d.加热器电阻丝烧断 e.氧传感器内部线路断脱。 f.氧传感器外观颜色的检查 从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。 通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障： 淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色； 白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器； 棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器； 黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。 （5）氧传感器的检测 大多数发动机的电控系统都有自检功能，当氧传感器或相关部位发生故障时，电脑会自动记下故障内容，维修人员只需用专门的解码器读出故障代码即可发现问题所在。如果怀疑怠速不稳或加速不良等故障是氧传感器引起的，检修时只需拔下氧传感器接头，如果发动机的故障消失，则说明氧传感器已经损坏，必须更换，如果发动机故障依旧，那么还要从其他地方找原因。利用高阻抗的电压表也可以检查出氧传感器的好坏。把电压表并联在氧传感器的输出端，正常情况下，电压应在01V之间变化，中值在500mV左右，如果输出电压长时间保持某一数值而无变化，则表明氧传感器已经损坏。 3 丰田排放控制系统的检修 3.1 曲轴箱强制通风装置（PCV）的检修（1）PCV阀的检查 拆下PCV阀。 把干净的软管接到PCV阀上，从汽缸盖一侧吹气，空气应能顺畅地通过，见下图3-1 。1-盖侧气缸 2-干净的软管 3-进气室侧下图3-1 从进气歧管一侧吹气，空气应很难通过。 如果检查结果与上述情况不符，则应更换PCV阀。 拆下软管，重新装上PCV阀。 检查垫片、软管及其连接处有无泄漏、破裂或其他损坏。 3.2 燃油蒸发排放系统的检查 3.2.1 碳罐的拆装检查 拆下碳罐 a.拆下软管夹箍和软管。 b.拆下安全螺栓。 c.从发动机室拆下碳罐。 查看碳罐。 a.检查碳罐壳有无损坏。 b.检查所有管口有无裂纹。 检查过滤片和单向阀a.将低压的压缩空气（压力小于6.9kPa）吹入管口A中，空气应能无阻拦的从其他管口流出，见下图3-2。 1-管口 A（油箱接口） 2-管口 B 3-压缩空气下图3-2b.将低压的压缩空气（压力小于6.9kPa）吹入B管口中，空气应不能从其他管口中流出。c.如发现有问题，应更换碳罐。 吹净碳罐a.用手指堵住管口，同时将压缩空气（压力小于6.9kPa）吹入管口A中。b.不得使用溶剂或其他液体冲洗碳罐。c.清洁碳罐时，如有活性炭逸出，应更换碳罐。3.2.2温控真空阀TVV，参见下图3-3。 下图3-3 将冷却水从散热器中排入合适的容器中。 从旁通吹水口上拆下温控真空阀。 把温控真空阀放入冷却水中，使其温度降到35以下。 将空气吹入管口中，这是温控真空阀应关闭，空气不能流过阀门。 用热水将温控真空阀加热到54以上。 将空气吹入管口中，这是温控真空阀应开启，空气应能自由地流过门阀。 在温控真空阀的螺纹上涂上黏结剂，重新安装上温度真空阀，其拧紧力矩为29N.m。 重新加注发动机冷却液，检查有无泄漏。3.3 废气再循环系统（EGR）的检修 3.3.1 EGR系统的检查 检查并吹净EGR真空调节器的过滤片a 拆下盖子和过滤片。b 检查过滤片是否脏污或坏。c 用压缩空气吹净过滤片。d 重新安装过滤片和盖子。 注意，安装过滤片时，粗糙表面向外。 连接真空表使用三通接头，将真空表与EGR真空阀的软管相连，见图3-4。下图3-4 检查EGR阀的贴合情况 启动发动机，检查发动机的启动性能和怠速时的运转状况。 连接端子TE1和E1 使用专用工具09843-18020，连接数据传输接头1的 端子TE1和E1，见下图3-5。下图3-5 发动机冷态时检查真空控制阀的工作 a对1MZ-FE型发动机，发动机冷却水温应低于55。对3VZ-FE型和5S-FE型发动机，发动机的冷却水温应低于60（自动变速器）或55（手动变速器）。 b检查发动机转速为2800r/min（1MZ-FE）或2500r/min（3VZ-FE和5S-FE）时，真空表是否指示真空度为0，见下图3-6。下图3-6 c检查EGR管是否发热（应不发热），见下图3-7。下图3-7 发动机暖机后，检查真空控制阀和EGR真空调节器的工作a 发动机暖机至80度。b 检查发动机转速为2800r/min（1MZ-FE）或2500r/min（3VZ-FE和5S-FE）时，真空表是否指示真空度较低，见下图3-8。下图3-18c.从EGR真空调节器的R孔上拆开真空软管，使用另一根软管将R孔直接与进气歧管相连，见下图3-9。下图3-9d.检查发动机转速为3500r/min（1MZ-FE）或2500r/min（3VZ-FE和5S-FE）时，真空表是否指示较高真空度。注意，由于大量废气进入进气歧管，发动机会发生轻度的点火不良。 拆开端子TE1和E1 从数据传输接头1上拆下专用工具09843-18020。 拆下真空表 拆下真空表，并将真空软管重新连到其原来的位置。3.3.2 EGR真空调节器的检查 作用 EGR真空调节器用于调节EGR阀的真空度，它通过感知废气压力及发动机负荷实现对EGR阀的真空控制。 检查 a从EGR真空调节器的P、Q、R孔上断开真空软管，见下图3-10。下图3-10 b.用手指堵住P、R孔。 c.向Q孔内吹气空气鹰能自由通过过滤片盖。 d.起动发动机，将转速保持在3500rmin （1MZ-FE）或2500r/min（3VZ-FE 和5S-FE），见下图3-11。 EGR真空调节器的测试下图3-11 e.重复b、c步骤，这时气流应受很大阻力。 f.如果EGR真空调节器的工作情况与上述不符，则应更换EGR真空调器。 g.将真空软管重新接到合适的位置。3.3.3 EGR阀的检查 a.在发动机怠速时，将真空直接加在EGR阀上。 b.这时，发动机的运转应不平稳或熄火。 c.如果发动机运转平稳，从发动机上拆下EGR阀。 d.检查EGR阀的枢轴有无积碳和黏结，若有则使用机油清洁器和压缩空气进行清洁。 e.使用一个手提式真空泵，检查真空膜片有无泄漏。 f.如果发现问题，则应更换EGR阀。 g.检查通往进气和排气的EGR通道，使通道保持通畅无阻。 h.使用一个新的垫片，将EGR阀重新安装在发动机上。 拆装 a.断开EGR温度传感器的接头。 b.断开真空通道。 c.拧下EGR阀的固定螺栓。 d.拆下阀和垫片。 3.3.4 真空控制阀的检查 真空控制阀的通断检查 参见下列步骤及，见下图3-12进行。下图3-12 将冷却液从散热器中排入合适的容器中。 从旁通出水口上拆下真空控制阀。 把真空控制阀放入冷却水，使其温度降到35度一下（3VZ-FE）或（1MZ-FE 和5S-FE）。 将空气吹入管口中，这时真空控制阀应关闭。 用热水将真空控制阀加热到56度（3VZ-FE）或60度（1MZ-FE 和5S-FE）。 将空气吹入管口中，这是真空控制阀应开启，空气应能自由地流过阀。 如果实际情况与上述不符，则应更换真空控制阀。 在真空控制阀的螺纹上涂上粘结剂，重新安装上真空控制阀，其拧紧力矩为29N.m。 重新加注发动机冷却液，检查有无泄漏。 真空控制阀的电路检查 拆下真空控制阀 a.从真空控制阀上拆下真空软管。b.拆开真空控制阀的电气接头。c.拆下螺栓，然后拆下真空控制阀。 检查有无短路 a.在真空控制阀接头端子间连接欧姆表，见下图3-13。测试真空控制器的断路下图3-13b.如果温度为20度，电阻值不在33到39欧(5S-FE)范围内（1MZ-FE为26到46欧），则应更换真空控制阀。 检查有无短路 a.检查真空控制阀接头各端子与阀体间的道通性（应不导通），见下图3-14。测试真空控制器的短路下图3-14b.如果导通，则更换真空控制阀。 检查真空控制阀的工作 a.从E孔吹入空气，空气应能从G孔流出，见下图3-15。真空控制器的测试（未加电压）下图3-15 b.将蓄电池电压加在真空控制阀接头端子上。 c.从E孔吹入空气，空气应能从空气滤清器流出，见下图3-16。真空控制阀的测试下图3-16d.如果真空控制阀的工作情况与上述情况不符，则应更换真空控制阀。 真空控制阀的拆装 拆装图如下图3-17下图3-17 拆开蓄电池负极线，见下图3-18。电瓶下图3-18拆装必须在点火开关转至“LOCK”位置且蓄电池负极线拆开90秒后进行。 拆开V形发动机盖。使用5mm的六角扳手，拆下两个盖螺母，然后拆下V形发动机盖，见下图3-19。发动机盖的拆装图3-19 拆下排放控制阀组，见下图3-20。 排放控制阀组的拆装图3-20 拆下真空控制阀。 a.拆下空气滤器。 b.从真空控制阀上拆下两根真空软管。 c.拆下螺钉，然后拆下真空控制阀。 重新安装排放控制阀组。 重新安装真空控制阀。 a.使用螺钉安装真空控制阀。 b.将两根真空软管与真空控制阀相连。 c.安装空气滤器。 重新安装V形发动机盖。使用5mm的六角扳手，用两个盖螺母安装V形发动机盖，见下图3-21。发动机盖的拆装图3-21 重新连接蓄电池负极线。3.3.5 EGR废气温度传感器 （1）检测 EGR废气温度传感器电路见下图3-22。图3-22 拆下EGR废气温度传感器，见下图3-23。图3-23 测试EGR废气温度传感器。使用欧姆表测量接头端子间的电阻。各温度下的标准电阻如下： 50： 6497K 100：1116k 150： 24 k 如果所测电阻与上述不符，则应更换EGR废气温度传感器。 重新安装EGR废气温度传感器。3.4 三元催化转换装置检修 3.4.1.检查如果排放控制系统回压压力过高或废气排放超标，则从车上拆下三元催化转化器，目视检查有无堵塞、熔化，或陶瓷格栅内部有无裂纹，如发现有损坏，则应更换三元催化器。 3.4.2.拆装1) 三元催化器的整体拆装 a. 安全地顶起汽车b. 在三元催化器冷却后，拧下连接排气管与三元催化器的4个螺栓和螺母。c. 拆下三元催化器和密封垫片。d. 换上2片新密封垫片，放在前后排气管上。e. 安装三元催化器，拧紧螺栓和螺母，其力矩为43N.m。2）预热式三元催化器整体式拆装a.拆开蓄电池负极线，见下图3-24电瓶图3-24 注意，在拆装前必须在点火开关转至LOCK位置且蓄电池负极线拆开90秒后进行。b.拆下前排气管，见下图3-25。 前排气管拆装图3-25c.松开2个螺栓，并拆开支架。d.拆下前排气管与中间排气管的2个紧固螺栓和2个紧固螺母。e.使用14mm套筒扳手，拆下前排气管与预热式三元催化器的3个紧固螺母。f.拆下前排气管和密封垫片。3） 拆下预热式三元催化器。a.检查预热式三元催化器是否冷却。b.拆开副氧传感器接头。c.拆下螺栓、螺母和第一个排气歧管支架，见下图3-26。排气歧管支架拆装图3-26d.拆下螺栓、螺母和排气歧管，见下图3-27。图3-27 预热式三元催化转换器拆装图3-28e.拆下3个螺栓、2个螺母、预热式三元催化器、密封垫片、护圈和衬垫，见图3-28。f.从预热式三元催化器转化器上拆下5个螺栓和2个隔热罩4）重新安装预热式三元催化器。a.使用8个螺栓将2个隔热罩安装在预热式三元催化器上，见下图3-29。 隔热罩拆装图3-29b.将新的衬垫、护圈和密封垫片装在预热式三元催化器上，见下图3-30。图3-30c.使用3个螺栓和2个新螺母安装预热式三元催化器，拧紧力矩为29N.m。d.使用螺栓和螺母安装排气管支架，拧紧力矩为42N.m。e.使用螺栓和螺母安装第一个排气歧管支架，拧紧力矩为42N.m。f.连接副氧传感器接头。5） 重新安装前排气管a.在前排气管左右端换上2片新的密封垫片。b.临时安上前排气管与中间排气管的2个紧固螺栓和2个新的紧固螺母。c. 使用14mm长的套筒扳手，拧紧前排气管与预热式三元催化器的3个新的紧固螺母，拧紧力矩为62N.m。d.拧紧前排气管预制件排气管的2个紧固螺栓和2个紧固螺母，拧紧力矩为56N.m。e.使用2个螺栓安装支架。4 排放控制系统的故障诊断4.1基本检查 空气滤清器的滤芯脏污、阻堵或脱落。 对于因空气滤清器的阻塞而造成的空气流量少，排放控制系统将对其进行补偿，不会影响发动机的正常运转。但因滤芯的脱落而造成空气流量过多或滤芯脏污造成空气流量的减少，则超出了控制系统的补偿范围，将影响发动机的正常运转。 真空泄漏。 在进气歧管内任何地方出现少量的真空泄漏都会引起混合气变稀。所有的真空管路一定要连接正确。检查歧管、节气门室、导管和二次空气喷射系统处有无真空泄漏。检查进气歧管和气门室盖之间有无泄漏：除了检查泄漏外，还应检查空气流量计和节流阀片之间的导管。未经计量的空气由于泄漏而进入该区域也会引起混合气变稀。 排气系统阻塞。 排气系统部分阻塞会影响发动机的正常运转。废气泄漏表明泄漏部位的下游可能发生阻塞。 碳罐浸油。碳罐浸油会引起混合气过浓，从而影响发动机的正常运转。 燃油渗入机油中。 如果混合气过浓，则燃油可能会渗入发动机机油中。如果机油中有一股燃油味或油位升高，便可能出现这种情况。这会影响到发动机的正常运转。 4.2症状诊断 高转速时一氧化碳的浓度过高，见下表。可能原因诊断措施碳罐净化系统故障检查蒸发排放系统PCV故障检查PCV系统EGR故障检查EGR系统排气系统故障检查三元催化转换装置点火提前角不正确检查并调整点火提前装置发动机处于开环状态，氧传感器不工作检查发动机是否处于闭环状态，氧传感器是否正常燃油喷油量不正确检查燃油压力，进行喷油器平衡测试，检查燃油压力调节器的工作情况，维修喷油器注：这里是指在定速期间（2500r/