空气供给系统的作用是根据发动机动力输出的要求提供相适应的空气量，同时对流入或压入气缸的空气质量进行直接或间接计量，使它们在系统中与喷油器喷出的汽油形成空燃比符合要求的可燃混合气。空气供给系统主要包括空气滤清器、节气门体、进气压力传感器或空气流量计、进气管和进气歧管，有的还包括进气引入管、进气软管、中冷器、稳压箱、怠速阀和附加空气阀等。
1.空气进入管结构特征分析
发动机的空气是由汽车前面的中网处进来的，有的发动机有专门的空气引入管，将从中网处流入的空气引进空气滤清器。有些V型发动机有两根空气引入管，可以将空气分别引入左右两列气缸。
2.空气滤清器及共鸣腔结构特征分析
图3-1所示是桑塔纳汽车AJR发动机的空气滤清器。
AJR发动机的空气滤清器为恒温式，它通过热空气导流板来收集排气歧管散出来的热量，用真空控制阀开启的大小，来控制进入空气滤清器热空气的多少，从而保持进入发动机的进气温度为某一恒定值。真空控制阀的开闭由温控开关控制，当进气温度低时，温控开关打开，通向节气门体的真空使控制阀打开热空气道；当温度高时，温控开关关闭，截断通向节气门体的真空通道，温控开关关闭热空气道。
空气滤清器内的滤芯一般是纸质的。行驶到了一定的里程需要及时保养或更换。例如本田飞度汽车规定保养的里程数是10000km，更换里程是20000km。在恶劣的情况下需要提前保养或更换。恶劣情况是指灰尘比较大的路况和特别潮湿的天气等。
图3-1 空气滤清器
1—滤芯 2—空气滤清器上部 3、13—夹箍 4—进气软管 5—夹箍（固定与节气门体连接的进气软管） 6—通向怠速调节阀的进气软管 7—曲轴箱排气管 8—真空管（通向节气门体） 9—真空管（通向真空控制阀） 10—热空气导流板 11—固定螺母 12—热空气软管（连接热空气导流板和空气滤清器） 14—真空控制阀 15—空气滤清器下部
有的发动机具有传感空气滤芯堵塞情况的传感器，能让发动机ECU监控到空气滤芯的通气情况。
图3-2指明了飞度1.3L轿车共鸣腔在进气系统中的位置，当空气被吸入系统时，共鸣腔可起到消声作用。
图3-2 共鸣腔的位置
3.进气软管结构特征分析
进气软管也称为波纹管。在车辆行驶时，空气滤清器与发动机的相对位置可能发生轻微的变化。所以空气滤清器与固定在机体上的进气总管就需要用空气软管来连接。
图3-3 节气门体
4.节气门体结构特征分析
节气门体的结构如图3-3所示，节气门体安装在进气总管前端，由节气门、节气门位置传感器、节气门限位螺钉、辅助空气阀和缓冲器等组成。
节气门限位螺钉是用来限制节气门的最小开度的，可以用来调整怠速。辅助空气阀是配合怠速电磁阀工作的，它在发动机低温起动及起动后的暖机过程中，提供附加空气量，常用于早期的汽油喷射发动机中。
有的节气门阀体下部有两条冷却液管路，当发动机在寒冷的低温下工作，经过发动机加热的冷却液通过管路可以防止阀板区结冰。
节气门缓冲器的作用是在急减速时让节气门关闭的速度减慢。这样做有两个目的，一是可以避免发动机减速太快引起进气管真空度过大。因为真空度过大会迅速吸附进气歧管中的汽油，形成的混合气太浓而造成熄火。二是减速时，驾驶人突然松开加速踏板，节气门迅速关闭，进入气缸的空气量骤减，发动机输出功率大幅度下降，导致不应有的冲击，甚至熄火。为了防止这种不良现象的产生，在节气门外部设有节气门缓冲装置，如图3-4所示。
节气门位置传感器用来检测节气门开度的大小，将节气门的开度信号转换成电压信号输送到发动机ECU；反映车辆的加、减速状态，发动机的负荷状态，发动机的怠速状态，控制减速断油，进行自动变速器的换档控制。发动机运行时，如果空气流量计有故障失效，有的发动机控制系统的失效保护是由ECU根据节气门位置传感器信号和转速信号来控制喷油器的通电时间；副节气门位置传感器是防滑系统中的元件，是反映副节气门的位置信号。
节气门位置传感器安装在节气门体上，副节气门位置传感器安装在副节气门上。节气门位置传感器常见的类型有触点式（开关式）、电位计式（线性式）和综合式三种。如果按是否能调整分类可以分为可调整节气门位置传感器和不可调整节气门位置传感器。可调整节气门位置传感器的固定螺钉的孔是椭圆形的，松动固定螺钉可小范围地调整节气门位置传感器的位置。
（1）开关式节气门位置传感器的结构特征 开关式节气门位置传感器应用在早期的电控发动机上，因为触点容易烧蚀，而且不能准确地反映发动机的各种工况，目前应用较少。如图3-5a所示，开关式节气门位置传感器由可动触点和两个固定触点（怠速触点和功率触点）构成；可动触点可沿导向凸轮沟槽移动，导向凸轮由固定在节气门轴上的控制杆驱动。节气门在全关状态时，节气门位置传感器检测并输出怠速信号；节气门处在中间状态时，节气门位置传感器无信号输出；节气门开度大于50°的状态时，节气门位置传感器检测并输出节气门大开度信号，如图3-5b所示。
图3-4 节气门缓冲装置
1—空气滤网 2—阻尼孔 3—阻尼弹簧 4—膜片 5—杠杆 6—节气门
图3-5 开关型节气门位置传感器
a）结构图 b）输出信号 1—连接器 2—动触点 3—全负荷触点 4—怠速触点 5—控制臂 6—节气门轴 7—凸轮 8—槽
（2）线性式节气门位置传感器的结构特征 线性式节气门位置传感器结构如图3-6a所示，流程如图3-6b所示。线性式节气门位置传感器是一个电位计，利用触点在电阻体上的滑动来改变电阻值，测得节气门开度的线性输出电压，可知节气门开度和节气门开闭速度。
一般在节气门全关时电压信号应约为0.5V，随节气门开度的增大，信号电压增强，全开时约为5V。
图3-6 线性式节气门位置传感器
a）结构图 b）流程图 1—电源电压 2—信号输出端子 3—搭铁端子
（3）综合式节气门位置传感器的结构特征 综合式节气门位置传感器在线性式节气门位置传感器的基础上增加了开关式节气门位置传感器的怠速触点，发动机的怠速信号由怠速触点来提供。
如图3-7所示，综合式节气门位置传感器由两个与节气门轴联动的电刷触点、电阻器和怠速触点等组成。当节气门转动时，一个电刷触点可在可变电阻器上滑动，测得与节气门开度相对应的线性输出电压，输送到发动机ECU；另一电刷触点在节气门全关时与怠速触点（IDL）接触，向ECU输出怠速信号；电控单元通过获得单位时间内节气门开度的变化率，可测得发动机的加、减速信号。
图3-7 综合式节气门位置传感器结构与特性
5.进气总管结构特征分析
丰田特锐K3-VE发动机的进气歧管由树脂制成，如图3-8所示。该进气歧管采用了统一长度的进气口，消除了气缸中进气的不平衡，降低进气温度和减小了空气阻力，进气惯性效应增强，提高低速和中速运转时的燃油经济性以及增加转矩，增强了容积效率。
6.谐振腔结构特征分析
有的汽车为了提高发动机进气的稳定性，保证进气的谐振频率更稳定，在进气歧管上，采用了谐振腔（也称为谐振室），如图3-9所示。
图3-8 丰田特锐发动机进气歧管
图3-9 进气谐振腔位置图
1—空气滤清器输出管 2—曲轴箱强制通风（PCV）软管 3—空气滤清器壳体外盖 4—空气滤清器滤芯 5—空气滤清器 6—空气滤清器进气管 7—进气空气谐振室 8—空气滤清器进气管
7.燃油喷射空气控制阀（FIA）结构特征分析
本田V6发动机的进气系统配备了空气辅助喷射系统（AAI）。在发动机低温时改善喷油器的燃油雾化性，以便改进驱动性能。如图3-10所示，该系统包括一个燃油喷射空气控制阀（FIA）和把空气送到喷油器基座（进气歧管的下部构件）的软管。喷油器基座的通道将空气送入到每个喷油器基座中。阀体中的蜡在温度上升时熔化而体积变大，阀门关闭，如果温度下降就会使阀门打开。
8.电控节气门系统结构特征分析
电控节气门系统包括用于确定、调整及监控节气门位置的所有部件。它主要由加速踏板、加速踏板位置传感器、发动机控制单元、数据总线、电控节气门（EPC）指示灯和节气门控制部件（执行机构）等组成，如图3-11所示。
图3-10 空气辅助喷射系统
节气门由节气门控制部件内的节气门驱动装置（电动机）根据发动机控制单元的指令来控制。当发动机运转时，发动机所需转矩由控制单元通过节气门开度及进气量、发动机转速等来确定，发动机控制单元可独立于加速踏板位置传感器来打开或关闭节气门。这样，即使加速踏板只踏下一半，但节气门可能完全打开了，其优点是可避免节气门上节流损失。此外，在一定负荷状态下对有害物质的排放和油耗值将明显改善。
发动机不转，点火开关打开：发动机控制单元根据加速踏板位置传感器的信息来控制节气门控制器。例如，当加速踏板踏下四分之一时，节气门驱动装置以同样的尺度打开节气门，则节气门也打开到四分之一。
怠速控制：当发动机空转时，ECU控制节气门执行器，从而保持与发动机负载相应的怠速。
加速控制：踩下加速器踏板时，ECU根据加速器踏板位置（APP）传感器的信号打开节气阀。
巡航控制：巡航控制运转时，ECU控制节气门执行器，从而保持设定转速。节气门执行器取代了巡航控制执行器。
图3-11 电控节气门示意图
1—加速踏板位置传感器 2—加速踏板 3—发动机控制单元 4—节气门控制器
大众汽车称电控节气门为E-Gas。加速踏板位置由两个加速踏板位置传感器G79和G185来检测并通知发动机控制单元。这两个传感器是可变电阻，装在一个壳体内，并与加速踏板成一体，但各自独立。加速踏板位置是发动机控制单元的一个主要输入参数。一个传感器信号失真或中断，如果另一个传感器处于怠速位置，则发动机进入怠速工况；如果是负荷工况，则发动机转速上升缓慢。若两个传感器同时出现故障，则发动机高怠速（1500r/min）运转。如图3-12所示，节气门控制部件壳体内包括节气门驱动装置G186、节气门角度传感器G187和G188。节气门驱动装置G186是一个伺服电动机，该电动机由发动机控制单元控制，按与弹簧力相反方向打开节气门。节气门角度传感器G187和G188是电位计（可变电阻），它将节气门的位置信号传送给发动机控制单元，这两个角度传感器是相互独立的。
图3-12 奥迪A6APS与ATX发动机电控节气门系统电路图
J338—节气门控制部件 G186—节气门驱动装置 G187—节气门角度传感器1 G188—节气门角度传感器2 J220—发动机控制单元 G79—加速踏板位置传感器1 G185—加速踏板位置传感器2
在组合仪表上有一个EPC灯（图3-13），EPC（Electronic Power Control）意为“电子功率控制”，也就是电子节气门（E-Gas）。打开点火开关，警告灯持续亮3s，对系统进行自检，如果没有发现故障，警告灯熄灭；在发动机运转时，如电子节气门发生故障，组合仪表将接通EPC警告灯，同时发动机控制单元的故障存储器会记录该故障。若警告灯出现故障，对发动机的正常运转没有影响。
图3-13 电子节气门故障警告灯
9.怠速控制机构结构特征分析
（1）怠速调整螺钉 怠速调整螺钉有两种：一种是节气门限位螺钉，一种是CO调整螺钉。节气门限位螺钉是限制节气门体内节气门的开度。通过调整节气门限位螺钉，可以改变怠速时进入气缸的混合气的数量。而通过怠速调整螺钉（图3-14），可以改变怠速时混合气的浓度。
图3-14 怠速调整螺钉的位置图
（2）怠速辅助空气阀结构特征 除怠速旁通气道外，还有辅助空气阀在发动机低温起动及起动后暖机过程中，提供附加空气量，以利于快怠速运转和加速暖机。辅助空气阀根据发动机温度，自动改变旁通阀截面积的大小，调节流经旁通道的空气流量，以控制发动机的怠速运转。常用的有双金属片式辅助空气阀和石蜡式辅助空气阀。
双金属片式辅助空气阀的工作过程如图3-15所示，当发动机温度低时，节气门关闭，空气经节气门的旁通道、辅助空气阀进入进气总管，吸入气缸的空气量增多，怠速升高为快怠速状态。发动机起动后，在怠速升高的同时，流入电热线圈的电流增加，双金属片受热变形而慢慢将阀门关闭，空气的流入量减少，发动机转速下降。发动机暖机后，双金属片不仅受到加热线圈的加热，而且受到发动机热量的加热，使阀门保持关闭状态，发动机恢复正常怠速运转。
图3-15 双金属片式辅助空气阀的工作流程图
a）发动机低温时 b）发动机高温时
如图3-16所示，在工作时，石蜡式辅助空气阀的石蜡感温体浸在冷却液中，发动机冷却液温度低时，感温体收缩，带动弹簧左移，内弹簧压缩，外弹簧伸张，阀门打开，增加空气运行，发动机处于怠速、加速暖机。当冷却液温度升高时，阀门逐渐关闭，温度升高至80℃，阀门全部关闭，不再提供附加空气。
（3）怠速控制阀结构特征分析ECU根据输入信号控制怠速控制阀（调整器）控制空气旁通道（多数），或直接控制节气门（直动式或电子节气门）。旁通式怠速控制阀的功能是控制节流阀体旁通气道的流通面积，以调节进入发动机的空气量，实现对发动机怠速的控制。旁通怠速控制阀的类型主要有：辅助空气阀、旋转电磁阀、步进电动机式、占空比控制阀、辅助用的开关电磁阀等。
1）节气门直动方式怠速控制装置结构特征分析：如图3-17所示，节气门直动方式怠速控制装置是通过控制节气门的开启程度，控制怠速时的进气量，实现怠速转速的控制。ECU控制直流电动机，直流电动机旋转并通过减速齿轮的角位移转变为传动轴的直线运动，通过传动轴的伸出或退入，调节节气门全闭限制位置，从而调节节气门处空气通道截面积，进而实现怠速转速的控制。
图3-16 石蜡式辅助空气阀的工作流程图
1—节气门体 2—怠速调整螺钉 3—阀芯 4—冷却液出口 5—冷却液进口 6—蜡盒 7—进气气流
图3-17 节气门直动方式怠速控制装置
1—节气门 2—节气门操纵臂 3—直流电动机
图3-18 步进电动机怠速控制阀
1—阀座 2—阀轴 3—定子线圈 4—轴承 5—进给机构 6—旁通空气进口 7—阀
2）步进电动机型怠速控制阀结构特征分析：步进电动机控制阀是由永久磁铁构成的转子、由励磁线圈构成的定子、把旋转运动变成直线运转的进给丝杆及阀门等组成，如图3-18所示，它是利用步进转换控制，使转子可正转，也可反转，从而使阀芯沿轴向（上、下）移动以达到调节旁空气通道截面的目的。皇冠3.0轿车发动机就是应用这种怠速阀，该阀有多种不同的开启位置，转子有8对永久磁铁，N和S极在周围相间排列，定子是由两个带有16爪的铁心组成，每个铁心上有两组线圈，两线圈的绕线相反，两铁心相差一个爪的差位，构成一个整体安装在外壳上。
怠速控制阀的主体是一只步进电动机，ECU通过数字化的方波信号，控制阀门的进/退和移动量，图3-19所示为皇冠3.0轿车怠速控制阀电路。
图3-19 皇冠3.0轿车发动机怠速控制阀电路
大多数电喷发动机都采用步进电动机型怠速控制阀，ECU根据发动机的工况，调节步进电动机电磁线圈的通电顺序，使步进电动机轴上的锥阀体旋入或旋出，调节旁通空气道的开度，实现旁通气道进气量的调节，如图3-20所示。
图3-20 步进电动机怠速控制机构
1—怠速控制阀 2—稳压箱 3—节气门体 4—空气流量计
3）旋转电磁阀型怠速控制阀结构特征分析：旋转电磁阀型怠速控制阀也称为旋转滑阀，如图3-21所示。它是由永久磁铁、电枢、旋转滑阀、螺旋回位弹簧和电刷及引线组成。旋转滑阀固定在电枢轴上，与电枢轴一起转动，用以控制流过旁通气道的空气道。永久磁铁固装在外壳上，其间形成磁场。电枢位于永久磁体的磁场中，电枢铁心上缠有两组绕向相反的电磁线圈。电脑将检测到的怠速转速实际值与储存的设定目标值相比较，并随时校正送至旋转滑阀的驱动信号的占空比，以实现稳定的怠速运行。
图3-21 旋转电磁阀型怠速控制阀 a）结构 b）位置 c）工作流程
1—阀芯 2—双金属带 3—冷却液腔 4—阀体 5—线圈L1 6—永久磁铁 7—线圈L2 8—轴 9—旁通口 10—固定销 11—挡块 12—杆
图3-22 占空比型怠速控制阀 a）结构 b）示意图 c）流程图
1—弹簧 2—电磁线圈 3—轴 4—阀芯 5—壳体 6—波纹管 7—传感器 8—进气总管 9—节气门
4）占空比型怠速控制阀结构特征分析：如图3-22所示，占空比型怠速控制阀也称为直动电磁阀式，也有称为电磁式怠速阀。它由电磁线圈、阀轴、阀、弹簧等主要部件组成。它是利用电磁线圈产生的吸力，使阀轴在轴向线性移动，从而使阀门开度变化，电磁力的大小取决于电脑，ECU控制输入线圈脉冲信号的占空比来控制磁场强度，以调节怠速阀的开度从而实现对怠速工况下进气量的控制。
5）开关型怠速控制阀结构特征分析：如图3-23所示，开关型怠速控制阀只有两个位置，即开和关位置，控制比较单一，不精确。开关型怠速控制阀不能单独使用控制怠速，只能配合其他类型的怠速阀使用。
10.可变电阻器结构特征分析
在汽油喷射系统中，有些使用可变电阻器改变混合气的浓度。如图3-24所示，旋转怠速混合气调整螺钉使可变电阻器内触点移动，VAF端输出的电压变化。顺时针旋转该螺钉时，VAF电压升高，ECU便会使喷油量稍有增加，混合气变浓。皇冠3.0轿车可变电阻型传感器与ECU的连接电路如图3-25所示。
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图3-23 开关型怠速控制阀
1—电磁线圈 2—开关阀
图3-24 本田飞度汽车怠速混合气调节器
图3-25 混合气浓度调节器
11.巡航控制系统结构特征分析
一般汽车巡航控制系统（CCS）主要由输入装置如主（控制）开关、恒速/减速开关、恢复/加速开关、清除开关、车速传感器等，巡航控制系统ECU，执行器三大部分组成，如图3-26所示。
图3-26 巡航控制系统
巡航控制系统控制流程的方框图如图3-27所示。汽车电控巡航系统是一个闭环控制系统。控制ECU有两个输入信号，一个是驾驶人利用控制开关，设定巡航车速并记入ECU的存储器中，另一个是实际车速的反馈信号。当车辆处于巡航状态时，设定车速和实际车速同时输入ECU的比较电路，经计算、对比，控制ECU检测这两个输入信号之间的误差后，产生一个送至节气门执行器的节气门控制信号。节气门执行器根据所接收的控制信号调节发动机节气门开度以修正控制ECU所检测到的误差，从而使实际车速稳定在设定车速附近。实际车速由车速传感器测得并转换成与车速成正比的电信号反馈至控制ECU。
图3-27 巡航控制系统流程
图3-28 曲轴箱通风系统
12.曲轴箱通风控制系统结构特征分析
如图3-28所示，曲轴箱通风系统由PCV阀、通风管、出气管、机油过滤器、加热电阻等组成。曲轴箱强制通风阀位于气门罩盖上，此系统通过空气滤清器把新鲜空气送入曲轴箱。在曲轴箱内，新鲜空气和窜入气缸的混合气相混合，混合后的气体通过缸盖上的出气孔和曲轴箱强制通风阀进入进气歧管。发动机工作时，进气管处的吸力将曲轴箱内的混合气吸入进气管，与新鲜可燃混合气一起进入气缸燃烧。有的发动机曲轴箱通风装置中装有油气分离器，为防止油气分离器堵塞而使曲轴箱通风堵塞。曲轴箱通风系统可每两年检查一次。
图3-29 PCV阀
PCV阀也叫曲轴箱强制通风阀。如图3-29所示，它是真空控制单向计量阀，在真空度大的时候，PCV阀的开度小，在真空度小的时候，PCV阀的开度大。在发动机熄火后，PCV阀应该关闭，否则机油蒸气容易挥发到进气管中，发动机处在冷机状态时，机油蒸气会在节气门孔和节流阀片上堆积并固化，当汽车放置一段时间后，就会导致节流阀片在节流孔内发生轻微粘连现象。为了能避免冷的机油蒸气容易集结在节气门体上，有的汽车在曲轴箱通风连接管上设置了加热电阻，有的汽车上装有油气分离器。
13.燃油蒸发排放控制系统（EVAP）的结构特征分析
燃油蒸发排放控制系统主要用于防止燃油箱内的燃油蒸气溢出进入大气。燃油蒸气通过油箱压力控制阀和蒸气软管被临时存储在燃油蒸发排放控制系统炭罐内。炭罐中的活性炭可以吸附汽油微粒。在现代汽车上普遍采用由ECU控制的活性炭罐燃油蒸发控制系统。当汽车运行时，吸附在活性炭罐的汽油微粒在进气管真空吸力作用下，储存在燃油蒸发排放控制系统炭罐内的燃油蒸气经燃油蒸发排放控制系统净化电磁阀、净化出口及进气歧管进入燃烧室，参与燃烧，从而避免了汽油蒸气直接排入大气所造成的空气污染。
图3-30 长丰猎豹汽车4G64发动机EVAP系统工作流程图
1—油箱压力传感器 2—燃油切断阀 3—燃油通风阀 4—油箱 5—EVAP通风电磁阀 6—EVAP炭罐 7—EVAP净化电磁阀
如图3-30所示，燃油蒸气回收系统主要由活性炭罐、活性炭罐通气控制阀及有关的管路组成。
（1）活性炭罐通气控制阀结构特征分析 活性炭罐通气控制阀用于控制经活性炭罐通入进气管进气的通、断和进气量。活性炭罐通气控制阀是一个脉冲式电磁阀，由计算机通过频率一定但脉宽变化的脉冲信号来控制其开度。活性炭罐通气控制阀常闭，当发动机的温度达60℃时，计算机才会输出控制信号使电磁阀开启，使吸附在炭罐中的汽油分子被空气带入进气歧管。
（2）活性炭罐结构特征分析 活性炭罐的作用是将燃油箱中产生的燃油蒸气吸附。燃油蒸气通过单向阀进入活性炭罐上部，空气从活性炭罐下部进入清洗活性炭，在活性炭罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀内部的真空度由活性炭罐控制电磁阀控制，电磁阀受ECU控制。
（3）活性炭罐净化电磁阀结构特征分析 活性炭罐电磁阀的结构与电路如图3-31所示，在行驶过程中，如氧传感器在工作（发动机处于暖机状态），活性炭罐净化电磁阀根据发动机控制单元的负荷及转速信号开或关，开启时间由具体信号决定。开启时由于进气歧管的真空作用，新鲜空气经罐底通风口被吸入。罐中燃油蒸气及新鲜空气被送出燃烧。
图3-31 炭罐通气控制阀的结构和控制电路
发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制活性炭罐电磁阀的开闭来控制排放控制阀上部的真空度，从而控制排放控制阀的开度。当排放控制阀打开时，燃油蒸气通过排放控制阀被吸入进气歧管。ECU对其输出脉冲方波，通气量与控制脉冲方波的占空比呈线性关系。ECU根据发动机转速和负荷的状况，改变对活性炭罐清洗的工作时刻和速率。
在部分电控EVAP控制系统中，活性炭罐上不设真空控制阀，而将受ECU控制的电磁阀直接装在活性炭罐与进气管之间的吸气管中，如韩国现代轿车装用的电控EVAP控制系统。ECU通过活性炭罐清洗控制电磁阀控制从活性炭罐进入进气歧管的燃油蒸气量。
14.三元催化转化器结构特征分析
三元催化转化器简称TWC，安装在排气管靠近发动机的位置上。现代汽车发动机广泛使用三元催化转化器对废气进行净化，三元催化转化器内部是三元催化剂，三元催化剂一般为铂（或钯）与铑的混合物。如图3-32所示，当废气通过三元催化转化器时，三元催化转化器中的催化剂能促使CO、HC产生氧化反应，也能促使NOx产生还原反应，从而使CO、HC和NOx三种有害气体转化成无害气体（CO2、H2 O、N2、O2）排入大气中。而三元催化转化器对CO、HC和NOx等有害气体催化转换为CO2、H2 O和N2等无害气体的转换效率，在空燃比为14.7∶1（过量空气系数为1）的很小范围内时，能达到比较理想的范围。
因此，可使用氧传感器对发动机的空燃比进行检测，使混合气的过量空气系数保持在1附近，提高三元催化转化器对有害气体的转化效率。
图3-32 三元催化转化器的外形与作用
当计算机根据氧传感器的反馈信号控制喷油器的喷油量，将混合气的浓度控制在理论空燃比附近时，通过上述氧化、还原反应可将废气中的有害成分HC、CO、NOx的80%以上转换成无害气体。
三元催化转化器的组成与结构如图3-33所示。
图3-33 三元催化转化器的结构
1—隔离衬垫 2—隔热材料 3—壳体 4—屏蔽护罩 5—载体（催化剂、涂层）
三元催化转化器的安装位置如图3-34所示，位于排气管中氧传感器和消声器之间。
当发动机在冷车或高负荷状态下运转时，为保持良好的性能，ECU进行开环控制，提供较浓的混合气；当发动机在正常工作状态下（中小负荷），ECU通过氧传感器反馈的信号，进行闭环控制，以得到最佳的空燃比，使三元催化转化器达到最佳的净化效率。
15.废气再循环（EGR）控制系统结构特征分析
NOx（NO，NO2）因为空气中的氮气在发动机内与氧气结合而产生。在大气中氮气和氧气是不会结合的，但在发动机内高温、高压状态下会结合。在汽车内产生的阶段还是NO，但排放出来后与空气中的O2反应，生成NO2。与HC反应将引起光化学烟雾，另外，还会导致发生酸雨，对人体也有害。
废气再循环（EGR）系统作用是将一部分适量的废气与吸入的新鲜空气（或混合气）混合后引入气缸。在燃烧过程吸取热量，这种方法能降低最高燃烧温度，减少NOx的生成，是现在用于减少NOx排放量的一种最有效的措施。
图3-34 三元催化转化器的安装位置
当发动机冷却液温度过低、怠速或节气门全开时，EGR阀关闭，系统不进行EGR循环。发动机暖机后，EGR阀打开，ECU监测EGR系统，并在该系统产生故障时点亮MIL。EGR系统一般需要每年检查一次。
按废气流经途径可以分为内置废气再循环系统和外置废气再循环系统。内置废气再循环通过控制排气门的配气相位可以实现，例如增大气门重叠角，可以增大内部EGR率。结构简单，但是控制精度不高。目前绝大多数的发动机都采用外置的废气再循环系统。
按控制的方式分类可以分为：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。
图3-35 开环控制EGR系统
开环控制EGR系统如图3-35所示，由EGR阀、EGR电磁阀、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、冷却液温度传感器、起动信号和ECU等组成。在开环EGR控制系统中，EGR率只受ECU预先设置好的程序控制，不检测发动机各种工况下的EGR率，无反馈信号。如图3-36和图3-37所示，闭环控制EGR系统中，ECU以EGR率或EGR阀开度作为反馈信号实现闭环控制。
图3-36 闭环控制EGR系统
图3-37 EGR阀升程传感器
EGR阀主要由膜片、阀门、回位弹簧和阀座等组成。当EGR阀上面有真空吸力时，膜片被向上提起，阀芯离开阀座，这时废气可以通过废气管及EGR阀进入稳压箱。当EGR阀上面没有真空吸力时，阀芯在回位弹簧的作用力下回到初始位置下，这样阀芯与阀座贴合密封了通道，废气不能进入稳压箱。
图3-38 EGR电磁阀
EGR电磁阀冷态测量电阻参考值为3～39Ω。如图3-38所示，上面通道通大气滤网，下面通道接进气管侧软管接头，中间接EGR阀侧软管接头。EGR电磁阀实际上就是一个两位三通阀，在起动、怠速、冷车等工况，电磁阀接通，EGR阀上面真空管与大气相通，也就是电磁阀中间通道与上面通道相通，这时EGR系统不起作用。而在正常工况时，EGR电磁阀不通电，EGR阀上的真空管与进气管相通，也就是电磁阀的中间通道与下面的通道相通。
16.二次空气喷射系统结构特征分析
发动机冷起动阶段未燃烧的碳氢化合物及一氧化碳等有害物质排放相对较高，并且此时，三元催化转化器尚未达到工作温度（350℃以上）。所以轿车排放标准要达到欧Ⅲ或欧Ⅳ要求时，必须装备此净化装置——二次空气系统。装备了二次空气系统，可以改善三元催化转化器内的氧化过程，从而降低发动机冷起动阶段有害物质的排放。
发动机中装备了二次空气系统，可加快加热排气管，使汽车冷起动后，三元催化转化器提前进入工作状态。通过二次空气系统可改善三元催化转化器内的氧化过程并减少废气中的有害物质。氧化过程所产生的热量可大大缩短三元催化转化器的起动时间，这样也就大大改善了冷起动阶段的排放状况。
如图3-39和图3-40所示，二次空气喷射系统的功能是在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的CO和CH进一步氧化，从而降低CO和HC的排放量，同时加快三元催化转化器的升温。在冷起动和预热阶段，由于混合气浓度较高，所以这时废气中的未燃烧CH的成分就增多了。将空气送入到排气阀后部就可以增大废气中的氧气浓度，这样就可以使得CH和CO继续氧化（继续燃烧）。燃烧所释放出的热量又加热了三元催化转化器，使之很快达到工作温度。
图3-39 二次空气喷射系统流程
图3-40 二次空气喷射系统
1—空气滤清器 2—二次空气泵 3—发动机控制单元 4—二次空气继电器 5—二次空气控制阀 6—二次空气机械阀
点火开关接通后，蓄电池向二次空气控制电磁阀供电（图3-41），ECU控制二次空气电磁阀搭铁回路。电磁阀不通电时，关闭通向二次空气机械阀（属于膜片阀）真空室的真空通道，二次空气机械阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气运行通道；ECU给二次空气控制阀通电，进气管真空度将膜片阀吸起，使二次空气进入排气管。
图3-41 二次空气机械阀和二次空气控制阀
发动机起动后，经过空气滤清器的空气通过二次空气泵（图3-42）直接被吹到排气阀后，二次空气泵的电源通过继电器得到，二次空气泵的作用是在很短的时间内将空气压进排气阀后面的废气中。二次空气系统未工作时，热的废气将停止在二次空气机械阀门处，被阻止进入二次空气泵。在控制过程中，自诊断系统同时进行着检测。由于废气中所含氧气量的增加导致氧传感器电压降低，所以氧传感器必须处于工作状态。二次空气系统正常工作时，氧传感器将检测到极稀的混合气。
图3-42 二次空气泵及电动机
二次空气系统只是部分时间内起作用，如表3-1所示，具体在以下两种工况下工作：冷起动后和热起动后怠速。
表3-1 二次空气系统工作时间表
17.进气惯性增压控制系统结构特征分析
当气体高速流向进气门时，如进气门突然关闭，进气门附近气流流动突然停止，但由于惯性，进气管仍在进气，于是将进气门附近气体压缩，压力上升。当气体的惯性过后，被压缩的气体开始膨胀，向进气气流相反方向流动，压力下降。膨胀气体的波传到进气管口时又被反射回来，形成压力波。一般而言，进气管长度长时，压力波波长长，可使发动机中低转速区功率增大；进气管长度短时，压力波波长短，可使发动机高速区功率增大。
图3-43所示为进气惯性增压系统流程图。当空气室出口的控制阀关闭时，进气管内的脉动压力波传递长度为空气滤清器到进气门的距离，这一距离较长，适应发动机中、低速工况形成气体动力增压效果。当控制阀打开时，接通真空罐，打开进气增压控制阀。由于大容量空气室的参与，在进气道控制阀处形成气帘，使进气脉动压力只能在空气室出口和进气门之间传播，缩短了压力波的传播距离，以满足发动机高速工况下的气体动力增压要求。
图3-43 进气惯性增压系统流程
1—喷油器 2—进气道 3—空气滤清器 4—空气室 5—涡流控制气门 6—控制阀 7—节气门 8—进气增压控制阀 9—真空驱动器 10—真空电磁阀 11—真空罐 12—ECU
根据谐波增压进气系统的工作流程，由低速转为高速时电磁阀应该工作，真空驱动器应有动作。否则检查电磁阀，电磁阀应没有短路及断路，密封良好，通电有振动。电磁阀正常的情况下，检查电磁阀导线部分及真空管路。
18.涡轮增压控制系统结构特征分析
涡轮增压系统对吸入的空气进行压缩，增大气体密度，以增加平均有效压力，而增加循环供油量，达到提高燃烧效率和提高整机使用经济性目的。例如，宝来1.8T汽车可以在三档、发动机转速为2000r/min、以节气门全开加速时绝对压力可以达到1.6～1.7bar，这是无增压系统不能相比的。
涡轮增压控制系统由机械部分及控制部分组成。机械部分由进气涡轮、废气涡轮、旁通阀、中冷器（增压空气冷却器）和机械式增压空气再循环阀等组成，如图3-44所示。控制部分由增压压力传感器、增压空气再循环电磁阀、增压压力限制阀和增压压力传感器等组成。涡轮可以分为旁通式涡轮和可调叶片式涡轮，如图3-45和图3-46所示。涡轮增压器转子的工作转速高达每分钟数万转至二十多万转，需要有单独的润滑油供应管路。
图3-44 旁通式涡轮实物图
图3-45 旁通式涡轮流程图
图3-46 可调叶片式涡轮
涡轮转子的内部结构如图3-47所示，转子的工作转速高达每分钟数万转至二十多万转，需要有单独的润滑油供应管路，并为浮动轴承提供油膜支撑。
图3-47 涡轮转子的润滑
空气增压过程如图3-48所示，废气流过废气涡轮，使废气涡轮高速旋转，废气涡轮带动进气涡轮以相同速度旋转，这样就可以压缩进气管中的空气。
当海拔升高及空气密度减小时，增压控制可防止涡轮增压器超速。当空气密度较低（较低的气压）时涡轮增压器增加增压输出（增加转速），从而达到要求的增压压力。这样可使进气温度过高并增加了发动机爆燃的危险，为此增压压力要受到限制。海拔变化是由海拔传感器感应的，海拔信号还可以修正起动时的混合气成分。
图3-48 废气涡轮增压系统
增压压力限制电磁阀（图3-49）接收发动机控制电脑发出的控制信号。当电脑接收到从进气压力传感器或增压压力传感器指示的一定的增压压强达到时，控制电脑命令增压压力电磁阀开启，减少增压压强。控制电脑用脉宽调制信号打开电磁阀，允许真空进入控制阀来调节增压。
超速切断工况（大负荷行驶时，突然松开加速踏板），节气门开度迅速减小，而涡轮转速仍然较高，若不加以控制，增压空气继续流向节气门，可能造成节气门的损坏。此时，发动机控制单元将N249打开，接通空气再循环阀（机械）的真空回路，使其打开，增压气体在管路中形成局部循环，避免增压空气冲击节气门。
可调叶片式涡轮增压器调整流程与旁通式涡轮增压相似。
图3-49 增压压力限制阀
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