空燃比的闭环控制工作原理和工作条件
【工作原理】装用TWC后,一般采用氧传感器检测废气中氧含量的变化,并将此信号输入ECU,判断实际进入气缸的混合气空燃比,再通过ECU与设定的目标空燃比进行比较,根据误差修正喷油量,这就是发动机空燃比的闭环控制。
【工作条件】在带氧传感器的EFI系统中,并不是所有工况都进行闭环控制。在起动、怠速(?)、暖机、加速、全负荷、加速断油等工况下,发动机不可能以理论空燃比工作,此时仍采用开环控制方式。
三元催化转换器的工作原理 影响三元催化转换器转换效率的因素
三元催化转换器的工作原理
TWC先利用铑做催化剂,将NOx还原成无害的氮气(N2)和二氧化碳(CO2)。
还原过程中所生成的O2,再加上TWC内由二次空气导管所导入的新鲜空气中的O2 (有些车型才有),以铂(Pt)或钯(Pd)做催化剂一起和CO、HC进行氧化反应,使其转变成无害的CO2和H2O,这种还原-氧化的过程又称为二段式转化。
影响三元催化转换器转换效率的因素
【主要因素】:
混合气的浓度、排气温度
装用TWC后,发动机的排气温度须在300℃~815℃之间。低于300℃,氧传感器将不能产生正确信号,因此部分氧传感器内有加热线圈;高于815℃,TWC转换效率将明显下降。
当空燃比维持在14.7:1的标准混合气附近时,对废气中的有害气体CO、HC和NOx的转换效率才最佳。
汽车排放污染的生成机理与危害
1. 一氧化碳(CO)
【生成机理】1)燃烧不完全(空气不足或者空气中氧含量不足;混合气的掺混不均匀);2)高温条件下CO2与H2O的离解反应。
{离解又称解离,指化合物分裂而形成离子或原子团的过程。}
【危害】人吸入后与体内血红蛋白结合成一氧化碳-血红蛋白,将降低血液吸收和运送氧的能力,容易造成低氧血症,导致组织缺氧。当吸入CO达0.3%(体积)时,可致人死亡。
【改进措施】促进形成良好质量混合气,适当提高燃烧温度。
2. 碳氢化合物(HC)
【来源】包括未燃和未完全燃烧的燃油蒸汽;供油系统中燃料的蒸发和滴漏。尾气HC占总量的60%;曲轴箱窜气HC占总量的25%;供油系统的蒸气占HC总量的15%~20%左右。
【成因】:
1)混合气过浓,燃烧不完全,则未燃烧的燃料或燃烧过程中生成的HC增加;
2)混合气过稀,或缸内废气过多时,则可能引起火焰不充分甚至完全断火,致使排气中的HC浓度显著增加。
3)缸壁激冷效应;
4)缝隙效应。
2. 碳氢化合物(HC)
【危害】碳氢化合物(HC)具有一定的毒性,并且易燃易爆,其中的苯类物质又具有致癌作用;HC和NOx在阳光照射下产生臭氧(O3),形成光化学烟雾,对人类、植物、环境危害极大,震惊世界的“洛杉矶光化学烟雾事件”就是一个典型的例子。
【控制方法】:采用C含量少的代用燃料或采用电控技术改善燃烧,保证混合气浓度和燃烧温度最佳等。
3. 氮氧化合物(NOx)
【成分】主要是NO(占95%),NO2排出量较少。
【成因】三个条件:1)高温;2)富氧;3)缸内的滞留时间。
【生成机理】点燃式发动机:1)空燃比的影响;2)点火正时的影响;3)已燃气体的影响。
【危害】一方面:发动机废气刚一排出时,气体内存在的NO毒性较小,但容易被氧化成毒性较大的NO2等其他氮氧化合物。NOx进入肺泡后能形成亚硝酸和硝酸,对肺组织产生剧烈的刺激作用。 另一方面:NOx与HC受阳光中紫外线照射后发生化学反应,形成有毒的光化学烟雾。
【控制方法】降低混合气中氧的浓度,降低燃烧温度,缩短在高温燃烧带内的滞留时间以及改善混合气的形成等。
4. 颗粒物(PM)
【来源】主要是柴油发动机燃烧不完全的产物,其内含有大量黑色的碳颗粒和其它杂质粉尘。
【成因】由烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成的。
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