六、三元催化转换器(twc)和空燃比反馈控制系统
三元催化转换器作用:将废气中的污染气体,如一氧化碳、碳氢气体及氮氧化合物等,转变为无害气体 。
三元催化转换器安装位置:三元催化转换器一般安装在排气总管之后消声器前面 。
结构及工作原理:
三元催化转换器均由金属外壳和催化转换芯子组成 。
三元催化转换器中的催化剂(铂、锗、钯)涂在整体格栅式载体(陶瓷蜂窝或陶瓷微珠)上,装在一个与排气管连接的套件中 。载体上面有许多孔,有害物质通过这些孔时被净化 。格栅越薄,净化能力越强 。催化剂有助于将一氧化碳转化成二氧化碳,将碳氢化合物转化成二氧化碳和水 。
另外,它还可以将氮氧化合物还原为氮气和氧气 。催化器在空燃比为14.7:1附近时转换效率最高,混合气过浓或汽油进入排气管,会导致催化器过热而损坏,因此装有催化器的发动机必须将空燃比控制在理论空燃比附近 。另外,装备催化器的车辆需要使用无铅汽油,因为含铅汽油中的铅会黏附于催化剂的表面,使其失效 。催化器过热时,内部的格栅式载体变松,甚至塌陷,造成排气管堵塞 。
1.twc功能
twc利用转换器中的三元催化剂,将发动机排出的废气中的有害气体转换为无害气体 。
2.twc的结构twc的结构
3.影响twc转换效率的因素
对twc转换效率影响最大的是混合气的浓度和排气温度 。
如图所示,只有在理论空燃比14.7附近,三元催化转换器的转换效率最佳 。一般有氧传感器检测废气中的氧浓度,氧传感器信号输送给ecu,用来对空燃比进行反馈控制 。此外,发动机的排气温度过高(815℃以上),twc的转换效率将明显下降 。
4.氧传感器
1)氧化错氧传感器
氧化钻氧传感器的结构如图所示,在400℃以上的高温时,若氧化钻内部外表面处气体中氧的浓度有很大的差别,在铂电极之间将产生电压 。当混合气稀时,排气氧的含量高,传感器元件内外侧氧浓度差小,氧化钻元件内外侧两极之间产生的电压很低(接近0v),反之,如排气中几乎没有氧,内外侧的电压高(约为1v) 。在理论空燃比附近,氧传感器输出电压信号值有一个突变,如图所示 。
2)氧化钛氧传感器
氧化钛氧传感器结构如图所示,主要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成 。
当废气中的氧浓度高时,二氧化钛的电阻值增大;反之,废气中氧浓度较低时二氧化钛电阻值减小,利用适当的电路对电阻变量进行处理,即转换成电压信号输送给ecu,用来确定实际空燃比 。
3)氧传感器的基本电路
图为氧传感器的基本电路,属闭环控制,当实际空燃比比理论空燃比小时,氧传感器向ecu输入高电压信号(0.75~0.9v),此时ecu减小喷油量,空燃比增大 。当空燃比比理论空燃比大时,氧传感器输出电压信号将突然下降至0.1v左右,ecu立即控制增加喷油量,空燃比减小 。如此反复,就能将空燃比精确控制在理论空燃比附近一个极小的范围内 。
5、排气管
从排气歧管以后的管道,均属排气管 。共有三段排气管,中间分别安装催化转换装置与消声器 。排气管长度跟排气背压和噪声控制有关
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