空燃比的閉環控制工作原理和工作條件
【工作原理】裝用TWC后,一般采用氧傳感器檢測廢氣中氧含量的變化,并將此信號輸入ECU,判斷實際進入氣缸的混合氣空燃比,再通過ECU與設定的目標空燃比進行比較,根據誤差修正噴油量,這就是發動機空燃比的閉環控制。
【工作條件】在帶氧傳感器的EFI系統中,并不是所有工況都進行閉環控制。在起動、怠速(?)、暖機、加速、全負荷、加速斷油等工況下,發動機不可能以理論空燃比工作,此時仍采用開環控制方式。
三元催化轉換器的工作原理 影響三元催化轉換器轉換效率的因素
三元催化轉換器的工作原理
TWC先利用銠做催化劑,將NOx還原成無害的氮氣(N2)和二氧化碳(CO2)。
還原過程中所生成的O2,再加上TWC內由二次空氣導管所導入的新鮮空氣中的O2 (有些車型才有),以鉑(Pt)或鈀(Pd)做催化劑一起和CO、HC進行氧化反應,使其轉變成無害的CO2和H2O,這種還原-氧化的過程又稱為二段式轉化。
影響三元催化轉換器轉換效率的因素
【主要因素】:
混合氣的濃度、排氣溫度
裝用TWC后,發動機的排氣溫度須在300℃~815℃之間。低于300℃,氧傳感器將不能產生正確信號,因此部分氧傳感器內有加熱線圈;高于815℃,TWC轉換效率將明顯下降。
當空燃比維持在14.7:1的標準混合氣附近時,對廢氣中的有害氣體CO、HC和NOx的轉換效率才最佳。
汽車排放污染的生成機理與危害
1. 一氧化碳(CO)
【生成機理】1)燃燒不完全(空氣不足或者空氣中氧含量不足;混合氣的摻混不均勻);2)高溫條件下CO2與H2O的離解反應。
{離解又稱解離,指化合物分裂而形成離子或原子團的過程。}
【危害】人吸入后與體內血紅蛋白結合成一氧化碳-血紅蛋白,將降低血液吸收和運送氧的能力,容易造成低氧血癥,導致組織缺氧。當吸入CO達0.3%(體積)時,可致人死亡。
【改進措施】促進形成良好質量混合氣,適當提高燃燒溫度。
2. 碳氫化合物(HC)
【來源】包括未燃和未完全燃燒的燃油蒸汽;供油系統中燃料的蒸發和滴漏。尾氣HC占總量的60%;曲軸箱竄氣HC占總量的25%;供油系統的蒸氣占HC總量的15%~20%左右。
【成因】:
1)混合氣過濃,燃燒不完全,則未燃燒的燃料或燃燒過程中生成的HC增加;
2)混合氣過稀,或缸內廢氣過多時,則可能引起火焰不充分甚至完全斷火,致使排氣中的HC濃度顯著增加。
3)缸壁激冷效應;
4)縫隙效應。
2. 碳氫化合物(HC)
【危害】碳氫化合物(HC)具有一定的毒性,并且易燃易爆,其中的苯類物質又具有致癌作用;HC和NOx在陽光照射下產生臭氧(O3),形成光化學煙霧,對人類、植物、環境危害極大,震驚世界的“洛杉磯光化學煙霧事件”就是一個典型的例子。
【控制方法】:采用C含量少的代用燃料或采用電控技術改善燃燒,保證混合氣濃度和燃燒溫度最佳等。
3. 氮氧化合物(NOx)
【成分】主要是NO(占95%),NO2排出量較少。
【成因】三個條件:1)高溫;2)富氧;3)缸內的滯留時間。
【生成機理】點燃式發動機:1)空燃比的影響;2)點火正時的影響;3)已燃氣體的影響。
【危害】一方面:發動機廢氣剛一排出時,氣體內存在的NO毒性較小,但容易被氧化成毒性較大的NO2等其他氮氧化合物。NOx進入肺泡后能形成亞硝酸和硝酸,對肺組織產生劇烈的刺激作用。 另一方面:NOx與HC受陽光中紫外線照射后發生化學反應,形成有毒的光化學煙霧。
【控制方法】降低混合氣中氧的濃度,降低燃燒溫度,縮短在高溫燃燒帶內的滯留時間以及改善混合氣的形成等。
4. 顆粒物(PM)
【來源】主要是柴油發動機燃燒不完全的產物,其內含有大量黑色的碳顆粒和其它雜質粉塵。
【成因】由烴類燃料在高溫缺氧條件下裂解生成的。