汽车发动机检修：改进二次空气供给控制系统

1.作用

在一定工况下，将一定量的新鲜空气送入排气管，如图5-33所示，促使发动机排出废气中的CO和HC进一步氧化，从而降低汽车废气中有害物的排放量。启动工况下，二次空气喷射系统还可以加快三元催化转换器的升温，使发动机尽快进入空燃比闭环控制过程，从而改善发动机的工作性能。

2.组成与工作原理

二次空气分为上游气流和下游气流，如图5-34所示。上游气流流进排气歧管，下游气流进入三元催化转换器的空气室中。空气进入排气歧管及三元催化转换器的时机由发动机电控单元（ECU）进行控制。

图5-33　二次空气供给控制系统布置形式

图5-34　二次空气供给控制系统组成

目前所用的二次空气供给方法有空气泵系统和脉冲空气系统两种方式。

（1）空气泵系统

空气泵系统利用空气泵将压缩空气导入排气口和催化转换器。空气泵系统如图5-35所示，由真空控制空气旁通阀和空气分流阀组成，它们又控制从空气泵到排气口或催化转换器的空气量。空气分流阀到排气口和催化转换器之间各有一个单向阀，以防止在减速等工况时，排气管中的废气倒流至二次空气喷射系统。发动机控制模块控制两个电磁线圈，分别给旁通阀和分流阀供应真空。

空气泵是一种旋转叶片式容积泵，如图5-36所示，其原理是利用离心方式将干净的空气泵入系统中。如图5-37所示为空气泵的工作过程。由于转子带动翼板旋转，使空气泵内的压力低于进气口外的压力，所以空气被吸入空气泵。转子继续带动翼板旋转，使空气被压缩并流动到排气口，此时由于排气口外的压力比排气口内的小，而且还有翼板的推动作用，最终使空气从排气口排出。空气泵工作时，这一过程周而复始，将空气连续不断地泵入排气系统。

图5-35　空气泵系统

图5-36　空气泵

图5-37　空气泵的工作过程

（2）脉冲空气系统

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管，因此减少了成本及功率消耗，其工作原理如图5-38所示。

图5-38　脉冲空气系统的工作原理

空气来自空气滤清器，发动机电控单元（ECU）控制电磁阀的打开及关闭，电磁阀与单向阀相连。由于排气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；当排气压力为正时，因有单向阀，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，降低排放的效果更加明显。

韩国现代轿车二次空气喷射系统的组成如图5-39所示。二次空气控制阀由舌簧阀和膜片阀组成，来自空气滤清器的二次空气进入排气管的通道受膜片阀控制，膜片阀的开闭用进气歧管的真空度驱动，其真空通道由ECU通过二次空气电磁阀控制。装在二次空气控制阀中的舌簧阀是一个单向阀，主要用来防止排气管中的废气倒流。

图5-39　韩国现代电控二次空气供给系统原理图

点火开关接通后，蓄电池即向二次空气电磁阀供电，ECU控制二次空气电磁阀的搭铁回路。二次空气电磁阀不通电时，关闭通向膜片阀真空室的真空通道，膜片阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气供给通道，不允许向排气管内提供二次空气。ECU给二次空气电磁阀通电时，电磁阀开启膜片阀真空室的真空通道，进气管真空吸力将膜片阀吸起，排气管内的脉动真空即可吸开舌簧阀，使二次空气进入排气管。

在下列情况下，ECU不给二次空气电磁阀通电：(www.xing528.com)

①电控燃油喷射系统进入闭环控制；

②冷却液温度超过规定范围；

③发动机转速和负荷超过规定值；

④ECU发现有故障。

3.系统检修

（1）工作状况检查

如果二次空气喷射系统发生故障，则发动机温度升高时，系统不向排气口泵入空气，造成CO和HC的排放量升高。在对二次空气喷射系统进行检查时，需注意以下几点：

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正常，有无老化、泄漏、连接松动等。

②空气泵的皮带必须有一定的张力，带轮松动会导致二次喷射系统不能正常工作。此外空气泵在皮带轮的后面有一个离心式滤清器，其作用是过滤空气中的灰尘。皮带轮与滤清器用螺栓连接在泵轴上，可分别检修，如图5-40所示。如果皮带轮或滤清器弯曲、磨损或损坏，应进行更换。

图5-40　空气泵带轮和离心式滤清器

③二次空气喷射系统中泄压阀的作用是在系统堵塞或阻力过大时释放压力，以防止空气泵压力过高。泄压阀通常连接在旁通阀和分流阀上，也有的连接在空气泵上。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。

④如果二次空气喷射系统中的软管出现烧坏的现象，这是高温排气进入造成的，说明单向阀有泄漏故障。

⑤发动机低温启动后，拆下空气滤清器盖，应能听到舌簧阀发出的“嗡、嗡”声。

⑥从空气滤清器上拆下二次空气供给软管，用手指盖住软管口进行检查，应符合下列要求：发动机温度在18℃～63℃范围内怠速运转时，有真空吸力；发动机温度在63℃以上时，启动后70s内应有真空吸力，启动70s后应无真空吸力；发动机转速从4000r/min急减速时，应有真空吸力。

检查结果若与上述不符，说明二次空气喷射系统工作不正常，应进一步检查。

（2）检查二次空气控制阀

拆下二次空气控制阀，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应不漏气；用手动真空泵从真空管接头施加20kPa真空度，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应通畅。若不符合上述要求，说明膜片阀工作不良，应检修或更换；用手动真空泵从真空管接头施加20kPa真空度，从排气管接头吹入空气应不漏气，否则说明舌簧阀密封不良，应更换。

（3）检查二次空气电磁阀

测量二次空气电磁阀的电阻值，正常值应为36～44Ω。拆开二次空气电磁阀上的软管，电磁阀不通电时，从进气管侧软管接头吹入空气应不通，从通大气的滤网处吹入空气应畅通；当给电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，应更换该二次空气电磁阀。