空燃比和排放物、三元催化器的关系

空燃比百科名片空燃比，是混合气中空气与燃料之间的质量的比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示。目录简介 原理 比值 控制方式编 辑 本 段 简 介可 燃 混 合 气 中 空 气 质 量 与 燃 油 质 量 之 比 为 空 燃 比 ， 空 燃 比A/F(A： air-空 气 ， F： fuel-燃 料 )表 示 空 气 和 燃 料 的 混 合 比 。 空 燃 比 是 发 动机 运 转 时 的 一 个 重 要 参 数 ， 它 对 尾 气 排 放 、 发 动 机 的 动 力 性 和 经 济 性 都 有 很大 的 影 响 。 编 辑 本 段 原 理为 使 废 气 催 化 率 达 到 最 佳 (90 以 上 )， 必 然 在 发 动 机 排 气 管 中 安 装 氧传 感 器 并 实 现 闭 环 控 制 ， 其 工 作 原 理 是 氧 传 感 器 将 测 得 废 气 中 氧 的 浓 度 ， 转换 成 电 信 号 后 发 送 给 ECU， 使 发 动 机 的 空 燃 比 控 制 在 一 个 狭 小 的 、 接 近 理 想的 区 域 内 (14 7： 1)， 若 空 燃 比 大 时 ， 虽 然 CO 和 HC 的 转 化 率 略 有 提 高 ，但 NOx 的 转 化 率 急 剧 下 降 为 20 ， 因 此 必 须 保 证 最 佳 的 空 燃 比 ， 实 现 最 佳 的空 燃 比 ， 关 键 是 要 保 证 氧 传 感 器 工 作 正 常 。 如 果 燃 油 中 含 铅 、 硅 就 会 造 成 氧传 感 器 中 毒 。 此 外 使 用 不 当 ， 还 会 造 成 氧 传 感 器 积 碳 、 陶 瓷 碎 裂 、 加 热 器 电阻 丝 烧 断 、 内 部 线 路 断 脱 等 故 障 。 氧 传 感 器 的 失 效 会 导 致 空 燃 比 失 准 ， 排 气状 况 恶 化 ， 催 化 转 化 器 效 率 降 低 ， 长 时 间 会 使 催 化 转 化 器 的 使 用 寿 命 降 低 。 编 辑 本 段 比 值发 动 机 工 作 时 ， 燃 料 必 须 和 吸 进 的 空 气 成 适 当 的 比 例 ， 才 能 形 成 可 以 燃烧 的 混 合 气 ， 这 就 是 空 燃 比 。 从 理 论 上 说 ， 每 克 燃 料 完 全 燃 烧 所 需 的 最 少 的空 气 克 数 ， 叫 做 理 论 空 燃 比 。 各 种 燃 料 的 理 论 空 燃 比 是 不 相 同 的 ： 汽 油 为14.7， 柴 油 为 14.3。 空 燃 比空 燃 比 大 于 理 论 值 的 混 合 气 叫 做 稀 混 合 气 ， 气 多 油 少 ， 燃 烧 完 全 ， 油 耗 低 ，污 染 小 ， 但 功 率 较 小 。 空 燃 比 小 于 理 论 值 的 混 合 气 叫 做 浓 混 合 气 ， 气 少 油 多 ，功 率 较 大 ， 但 燃 烧 不 完 全 ， 油 耗 高 ， 污 染 大 。 汽 油 机 的 空 燃 比 在 12 13 时 功 率 最 大 ， 在 16 时 油 耗 最 低 ， 在 18 左 右污 染 物 浓 度 最 低 。 因 此 ， 为 了 降 低 油 耗 和 减 少 污 染 ， 应 当 尽 量 使 用 空 燃 比 大的 稀 混 合 气 ， 只 在 需 要 时 才 提 供 浓 混 合 气 。 这 种 做 法 ， 叫 做 稀 薄 燃 烧 ， 已 为当 今 多 数 汽 油 发 动 机 采 用 。 影 响 汽 油 发 动 机 排 放 的 最 主 要 因 素 是 混 合 气 的 空 燃 比 ， 理 论 上 一 公 斤燃 料 完 全 燃 烧 时 需 要 14.7 公 斤 的 空 气 。 这 种 空 气 和 燃 料 的 比 例 称 为 化 学 当量 比 。 空 燃 比 小 于 化 学 当 量 比 时 供 给 浓 混 合 气 ， 此 时 发 动 机 发 出 的 功 率 大 ，但 燃 烧 不 完 全 ， 生 成 的 CO、 HC 多 ； 当 混 合 气 略 大 于 化 学 当 量 比 时 ， 燃 烧 效率 最 高 ， 燃 油 消 耗 量 低 ， 但 生 成 的 NOx 也 最 多 ； 供 给 稀 混 合 气 时 ， 燃 烧 速 度变 慢 ， 燃 烧 不 稳 定 ， 使 得 HC 增 多 。 在 电 控 汽 油 喷 射 系 统 中 采 用 闭 环 控 制 的方 式 ， 将 空 燃 比 控 制 在 化 学 当 量 比 附 近 ， 并 在 排 气 系 统 中 消 声 器 前 安 装 一 个三 元 催 化 转 化 器 ， 对 发 动 机 进 行 后 处 理 ， 是 当 前 减 少 汽 车 排 气 污 染 物 的 最 有效 方 法 。 在 化 学 当 量 比 附 近 ， 转 化 器 的 净 化 效 率 最 高 。 编 辑 本 段 控 制 方 式为 了 满 足 发 动 机 各 种 工 况 的 要 求 ， 混 合 气 的 空 燃 比 不 能 都 采 用 闭 环 控 制 ，而 是 采 用 闭 环 和 开 环 相 结 合 的 策 略 。 主 要 分 为 三 种 控 制 方 式 ： 冷 起 动 和 冷 却 水 温 度 低 时 通 常 采 用 开 环 控 制 方 式 。 由 于 起 动 转 速 低 、 冷 却 水 温 度 低 、 燃 油 挥 发 性 差 ， 需 对 燃 油 进 行 一 定 的 补 偿 。 混 合 气 空 燃 比 与 冷 却 水 温 空 燃 比度 有 关 ， 随 着 温 度 增 加 ， 空 燃 比 逐 渐 变 大 。 部 分 负 荷 和 怠 速 运 行 时 此 时 可 分 为 两 种 情 况 ： 若 为 了 获 得 最 佳 经 济 性 ， 可 采 用 开 环 控 制 方 式 ， 将 空 燃 比 控 制 在 比 化 学 计 量 比 大 的 稀 混 合 气 状 态 下 工 作 。 为 了 获 得 低 的 排 放 ， 并 有 较 好 的 燃 油 经 济 性 ， 必 须 采 用 电 控 汽 油 喷 射 系 统 加 三 元 催 化 转 化 器 ， 进 行 空 燃 比 闭 环 控 制 。 图 中 虚 线 部 分 为 未 加 三 元 催 化 转 化 器 时 ， CO、 HC 和 NOx 排 放 浓 度 与 空燃 比 的 关 系 。 实 线 部 分 采 用 三 元 催 化 转 化 器 后 CO、 HC 和 NOx 与 空 燃 比 的 关系 。 从 图 中 可 看 出 采 用 三 元 催 化 转 化 器 时 只 有 当 空 燃 比 在 化 学 计 量 比 附 近 很窄 范 围 内 HC、 CO 和 NOx 排 出 浓 度 均 较 小 。 装 有 电 控 汽 油 喷 射 发 动 机 采 用 闭环 控 制 方 式 ， 才 能 使 混 合 气 空 燃 比 严 格 控 制 在 化 学 计 量 比 附 近 很 窄 的 范 围 内 ，使 三 元 催 化 转 化 器 净 化 效 率 最 高 。 节 气 门 全 开 （ WOT） 时 ： 为 了 获