任务十三__发动机微机控制排放系统的检修一

1、项目十三 排放控制系统检修（一） 1 1、掌握氧传感器的作用、结构和原理；、掌握氧传感器的作用、结构和原理； 2 2、掌握氧传感器的故障分析与检测方法；、掌握氧传感器的故障分析与检测方法； 3 3、掌握三元催化转换器的作用、结构和工作原理。、掌握三元催化转换器的作用、结构和工作原理。 项目十三 排放控制系统检修（一） 一、氧传感器的检修一、氧传感器的检修 1. 1. 作用作用 2. 2. 类型类型 3. 3. 结构结构 4. 4. 原理原理 5. 5. 特性特性 6. 6. 检修检修 项目十三 排放控制系统检修（一） 作用作用 结构、原理结构、原理 怠速不稳、排气怠速不稳、排气 管冒黑烟且排污

2、管冒黑烟且排污 超标，故障灯亮超标，故障灯亮 氧传感器失效氧传感器失效, , 更换，故障排除更换，故障排除 宁波美日宁波美日MR6370A型轿车，型轿车， 天津丰田天津丰田8A-FE电喷发动机电喷发动机 技能一：故障分析技能一：故障分析 技能二：检修方法技能二：检修方法 任务载体任务载体 项目十三 排放控制系统检修（一） 采用氧传感器的最终目的是为了提高发动机的排放性能。采用氧传感器的最终目的是为了提高发动机的排放性能。 1.1.作用作用 项目十三 排放控制系统检修（一） 空燃比 氧 喷油 14.7:1 如何将空燃比如何将空燃比 控制为控制为14.7？ ECU如何获得如何获得 空燃比信号？空燃

3、比信号？ 氧传感器氧传感器 气气 油油 空燃比空燃比 修正油修正油 氧传感器作用：检测空燃比，实现空燃比闭环控制。氧传感器作用：检测空燃比，实现空燃比闭环控制。 项目十三 排放控制系统检修（一） 根据传感元件材料：根据传感元件材料： 氧传感器有氧化锆和氧化钛型氧传感器有氧化锆和氧化钛型2 2种，其工作原理不同。目前，市场上的主要的氧种，其工作原理不同。目前，市场上的主要的氧 传感器都是锆系氧传感器，因为锆系氧传感器寿命较长，也相对稳定。传感器都是锆系氧传感器，因为锆系氧传感器寿命较长，也相对稳定。 u 二氧化锆型（二氧化锆型（ZrOZrO2 2） 锆元素工作特性：氧化锆是具有传导氧离子能力的固

4、体电解质，当温度达到锆元素工作特性：氧化锆是具有传导氧离子能力的固体电解质，当温度达到300300 ，氧化锆材料能够传导氧离子，从氧离子浓的一方向氧离子稀的一方流动，从，氧化锆材料能够传导氧离子，从氧离子浓的一方向氧离子稀的一方流动，从 而产生电压信号。而产生电压信号。 u 二氧化钛型（二氧化钛型（TiOTiO2 2） 工作原理：尾气中的氧浓度不同，传感器的电阻发生变动。工作原理：尾气中的氧浓度不同，传感器的电阻发生变动。 混合气浓的情况下，传感器电阻降低至混合气浓的情况下，传感器电阻降低至10001000欧姆以下。欧姆以下。 混合气稀的情况下，传感器电阻升高至混合气稀的情况下，传感器电阻升高

5、至20,00020,000欧姆以上。欧姆以上。 2.2.类型类型 项目十三 排放控制系统检修（一） 根据结构分类：根据结构分类： u 非加热型氧传感器（非加热型氧传感器（1 1线线/2/2线）：线）： 利用发动机燃烧废气余热进行加热，一般装在离发动机排气口较近的排气管上。利用发动机燃烧废气余热进行加热，一般装在离发动机排气口较近的排气管上。 u 加热型氧传感器（加热型氧传感器（3 3线线/4/4线）：线）： 内部设计有加热器，可利用系统供电电压强制使氧传感器加速预热，内部设计有加热器，可利用系统供电电压强制使氧传感器加速预热， 促使其快促使其快 速反映，及早实现系统的闭环控制。可以装配在距离发

6、动机排气管远端。速反映，及早实现系统的闭环控制。可以装配在距离发动机排气管远端。 根据功能或安装位置分类：根据功能或安装位置分类： u 控制用氧传感器：俗称前氧，可单独测量发动机燃烧废气中氧的浓度，生成电控制用氧传感器：俗称前氧，可单独测量发动机燃烧废气中氧的浓度，生成电 压信号反馈给压信号反馈给ECUECU以达到理想空燃比状态，安装在三元催化器的上游位置。以达到理想空燃比状态，安装在三元催化器的上游位置。 u 诊断用氧传感器：俗称后氧，安装在三元催化器下游端。控制用氧传感器（前诊断用氧传感器：俗称后氧，安装在三元催化器下游端。控制用氧传感器（前 氧）因老化而向氧）因老化而向ECUECU输送的

7、电压信号曲线会发生偏移。诊断用氧传感器（后氧）输送的电压信号曲线会发生偏移。诊断用氧传感器（后氧） 会检测前氧，三元催化器是否仍然处于最佳工作状态，然后会检测前氧，三元催化器是否仍然处于最佳工作状态，然后ECUECU就可计算出矫就可计算出矫 正偏移所需的补偿量。正偏移所需的补偿量。 项目十三 排放控制系统检修（一） 氧传感器安装位置氧传感器安装位置 项目十三 排放控制系统检修（一） NTK常见外形： 德尔福（DELPHI） 常见外形： 博世常见外形： 全球几大主要知名氧传感器产家：全球几大主要知名氧传感器产家： 1、德国：博世（、德国：博世（BOSCH） 2、日本：、日本：NGK-NTK 3、

8、美国：德尔福（、美国：德尔福（Delphi） 4、日本：电装（、日本：电装（Denso） 电装（DENSO）常见外形： 项目十三 排放控制系统检修（一） 不同类型的氧传感器，检测方法不同。不同类型的氧传感器，检测方法不同。 2线氧传感器线氧传感器 ECU 信号线信号线信号线信号线 1线氧传感器线氧传感器 ECU 信号线信号线 3线氧传感器线氧传感器 ECU 信号线信号线 4线氧传感器线氧传感器 ECU 信号线信号线 信号线信号线 项目十三 排放控制系统检修（一） 伸入排气管内伸入排气管内 排气管上排气管上 3.3.结构及工作原理结构及工作原理 项目十三 排放控制系统检修（一） 氧传感器的核心元

9、件是氧氧传感器的核心元件是氧 化锆管，它是一种固体电解质，化锆管，它是一种固体电解质， 其内外表面都覆盖有多孔铂电其内外表面都覆盖有多孔铂电 极和氧化铝保护层，内表面与极和氧化铝保护层，内表面与 大气相通，外表面与尾气接触。大气相通，外表面与尾气接触。 尾气在与锆管的外表面接触时，尾气中的残留氧气透过铂电极和氧化铝保护尾气在与锆管的外表面接触时，尾气中的残留氧气透过铂电极和氧化铝保护 层同氧化锆接触，在一定高温下锆管内外由于氧浓差而产生电势差。当在浓层同氧化锆接触，在一定高温下锆管内外由于氧浓差而产生电势差。当在浓 燃烧时，尾气中的氧浓度降低，氧传感器输出电压升至参考电压以上。当在燃烧时，尾气

10、中的氧浓度降低，氧传感器输出电压升至参考电压以上。当在 稀燃烧时，尾气中的氧浓度升高，氧传感器输出电压降至参考电压以下。稀燃烧时，尾气中的氧浓度升高，氧传感器输出电压降至参考电压以下。 （1 1）氧化锆型氧传感器）氧化锆型氧传感器 项目十三 排放控制系统检修（一） 加 热 加热器：预热，加热器：预热， 300 锆管：敏感元件锆管：敏感元件 废气废气 大气大气 冷态不工作冷态不工作 ECU 项目十三 排放控制系统检修（一） V 微电池微电池：氧浓度差：氧浓度差电压电压 无源传感器（参考电压无源传感器（参考电压0.45V） 废气废气大气大气 氧浓度 电压信号？ 项目十三 排放控制系统检修（一） （

11、2 2）氧化钛型氧传感器）氧化钛型氧传感器 主要由二氧化钛元件、导主要由二氧化钛元件、导 线、金属外壳和接线端子等组线、金属外壳和接线端子等组 成。成。 当废气中的氧浓度高时，当废气中的氧浓度高时， 二氧化钛的电阻值增大；反之，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废气中氧浓度较低时二氧化钛 的电阻值减小，利用适当的电的电阻值减小，利用适当的电 路对电阻变量进行处理，即转路对电阻变量进行处理，即转 换成电压信号输送给换成电压信号输送给ECUECU，用来，用来 确定实际的空燃比。确定实际的空燃比。 1-二氧化钛元件二氧化钛元件 2-金属外壳金属外壳 3-陶瓷陶瓷 绝缘体绝缘体

12、4-接线端子接线端子 5-陶瓷元件陶瓷元件 6- 导线导线 7-金属保护套金属保护套 项目十三 排放控制系统检修（一） 氧化钛型氧传感器的工作原理：氧化钛型氧传感器的工作原理： 项目十三 排放控制系统检修（一） （3 3）宽频氧传感器宽频氧传感器 项目十三 排放控制系统检修（一） 项目十三 排放控制系统检修（一） 泵入混合气过浓时，泵氧单元以原来的工作电流工作，测试室的泵入混合气过浓时，泵氧单元以原来的工作电流工作，测试室的 氧含量减少，氧传感器感应室电压值超过氧含量减少，氧传感器感应室电压值超过450mv450mv。 控制单元增大泵氧单元的工作电流，使泵氧单元旋转速度增加，控制单元增大泵氧单

13、元的工作电流，使泵氧单元旋转速度增加， 增加泵氧速度。泵氧单元泵入测试室中的氧量增加，使感应室电压值增加泵氧速度。泵氧单元泵入测试室中的氧量增加，使感应室电压值 恢复到恢复到450mv450mv。控制单元根据增加的电流（折算成电压值）减少喷油量。控制单元根据增加的电流（折算成电压值）减少喷油量。 混合气过稀时，泵在原来的工作电流下会泵入较多的氧，测试室混合气过稀时，泵在原来的工作电流下会泵入较多的氧，测试室 中氧的含量增加，氧传感器感应室电压值低于中氧的含量增加，氧传感器感应室电压值低于450mv450mv。 控制单元减小泵氧单元的工作电流，使泵氧速度减小。泵氧单元控制单元减小泵氧单元的工作电

14、流，使泵氧速度减小。泵氧单元 泵入测试室中的氧量减少，使感应室电压值恢复到泵入测试室中的氧量减少，使感应室电压值恢复到450mv450mv。同时控制单。同时控制单 元根据减少的电流（折算成电压值）增加喷油量。元根据减少的电流（折算成电压值）增加喷油量。 宽频氧传感器工作原理：宽频氧传感器工作原理： 项目十三 排放控制系统检修（一） 泵送电流与过量空气系数的关系泵送电流与过量空气系数的关系 监测灵敏度更高监测灵敏度更高 宽频氧传感器一般都用在宽频氧传感器一般都用在稀薄燃稀薄燃 烧烧发动机中，在全空燃比范围内发动机中，在全空燃比范围内 ( (=0.7=0.74.04.0) )起作用。起作用。 控制

15、精确度更高（比较）控制精确度更高（比较） 传统氧传感器只能反映混合气的传统氧传感器只能反映混合气的 浓稀，而它能精确反馈空燃比，最大浓稀，而它能精确反馈空燃比，最大 限度的发挥三元催化器的作用，降低限度的发挥三元催化器的作用，降低 有害气体的排放。有害气体的排放。 宽频氧传感器特点：宽频氧传感器特点： 项目十三 排放控制系统检修（一） 低频脉冲低频脉冲 直流电压档，直流电压档， 观察信号跳动观察信号跳动 评价氧传感器性能的三大指标：评价氧传感器性能的三大指标： 最大：近最大：近1V 最小：近最小：近0V 变化次数：一般变化次数：一般10s变化不少于变化不少于8次（次（2500r/min） （2

16、500r/min） 4.4.特性特性 项目十三 排放控制系统检修（一） 氧化锆氧传感器信号特征氧化锆氧传感器信号特征： 废气中氧的含量废气中氧的含量氧传感器输氧传感器输 出信号电压出信号电压 判断混合气状况判断混合气状况 低低0.45V0.45V浓浓 高高0.45V0.45V稀稀 项目十三 排放控制系统检修（一） 氧传感器氧传感器ECU喷油器喷油器 空燃比闭环空燃比闭环 控制的条件控制的条件 发动机怠速和部分负荷发动机怠速和部分负荷 发动机温度高于发动机温度高于60 氧传感器温度高于氧传感器温度高于300 项目十三 排放控制系统检修（一） 空燃比空燃比 燃烧过程燃烧过程 内因：氧传感器内因：氧

17、传感器 外因：外因：O2浓度差浓度差 氧传感器信号的影响因数分析：氧传感器信号的影响因数分析： 氧氧 传传 感感 器器 信信 号号 氧传感器信号不仅反映氧传感器性能，同时反映发动机氧传感器信号不仅反映氧传感器性能，同时反映发动机 的工作状态。的工作状态。 项目十三 排放控制系统检修（一） 积碳积碳 故障故障 氧传感器失效氧传感器失效 劣质油劣质油 冷却液冷却液 含硅垫含硅垫 机械机械 外力外力 超期超期 使用使用 使用含使用含 铅汽油铅汽油 灰尘灰尘 机油机油 正确使用正确使用 5.5.故障检修故障检修 项目十三 排放控制系统检修（一） 步骤步骤1：读资料，识别电路：读资料，识别电路 氧传感器

18、连接器图氧传感器连接器图 项目十三 排放控制系统检修（一） 步骤步骤2：分析故障点：分析故障点 项目十三 排放控制系统检修（一） 步骤步骤3：检测方法：检测方法 氧传感器检测氧传感器检测 加热器加热器信号电路信号电路 万用表万用表 示波器示波器 解码器解码器 项目十三 排放控制系统检修（一） 线路电压：起动线路电压：起动 12V12VV 加热器电阻：加热器电阻：室温室温 1 155 ECUECU Y 良好良好 Y 线路线路 N 良好良好 Y N 维修维修 更换更换 N 项目十三 排放控制系统检修（一） 连线动态测量（万用表）：连线动态测量（万用表）： V 01V 10s内不少于内不少于8次次

19、0.7V1.0V 波动次数波动次数 变化范围变化范围 过浓过浓 过稀过稀 0.1V0.3V 条件：热机，条件：热机，2500r/min2500r/min 项目十三 排放控制系统检修（一） （2500r/min）（怠 频率频率转速转速 项目十三 排放控制系统检修（一） 断线动态测量断线动态测量 条件：热机，条件：热机，2500r/min2500r/min V 过浓或过稀，信号过浓或过稀，信号 电压是否有变化。电压是否有变化。 良好良好 Y 传感器传感器 故障故障 N 点火点火ON，线路，线路0.45V 线路线路/ECU/ECU N 良好良好 Y 项目十三 排放控制系统检修（一） 步骤步骤4 4：

20、排除：排除 拆下氧传感器拆下氧传感器 破损破损更换更换 淡灰淡灰 正常正常 白色白色 硅污硅污 棕色棕色 铅污铅污 更换更换 排除积碳故障排除积碳故障 黑色黑色 积碳积碳 更换更换 观察、判断观察、判断 找根本，排故障找根本，排故障 重查重查 项目十三 排放控制系统检修（一） 辨别氧传感器中毒辨别氧传感器中毒 正常正常 特征：保护管无残留，颜色呈暗灰色特征：保护管无残留，颜色呈暗灰色 机油污染机油污染 特征：保护管表面覆上一层黑色油状的沉积物。特征：保护管表面覆上一层黑色油状的沉积物。 成因：燃油添加剂或机油进入发动机进行燃烧成因：燃油添加剂或机油进入发动机进行燃烧 硅中毒硅中毒 特征：保护管

21、沉积物颜色介于亮白色和颗粒状的浅灰色之间。特征：保护管沉积物颜色介于亮白色和颗粒状的浅灰色之间。 成因：硅化合物存在于一些密封材料、润滑剂及防冻剂中的腐蚀抑制成分。成因：硅化合物存在于一些密封材料、润滑剂及防冻剂中的腐蚀抑制成分。 铅中毒铅中毒 特征：保护管表面有发亮的生锈层。特征：保护管表面有发亮的生锈层。 成因：使用含铅汽油。大多数的氧传感器经过含铅汽油的侵蚀后，使用里程数成因：使用含铅汽油。大多数的氧传感器经过含铅汽油的侵蚀后，使用里程数 会急剧下降。会急剧下降。 防冻剂污染防冻剂污染 成因：防冻剂从气缸盖处泄露至发动机，进行燃烧。成因：防冻剂从气缸盖处泄露至发动机，进行燃烧。 项目十三

22、 排放控制系统检修（一） 车型：宁波美日车型：宁波美日MR6370AMR6370A型轿车，装用天津丰田型轿车，装用天津丰田8A-FE8A-FE电喷发动机。电喷发动机。 故障：发动机怠速不稳、排气管冒黑烟且排污超标，故障灯亮起。故障：发动机怠速不稳、排气管冒黑烟且排污超标，故障灯亮起。 诊断：故障代码诊断：故障代码2121。起动待发动机。起动待发动机温度上升为温度上升为6060以上时，用万用以上时，用万用 表检测氧传感器的输出信号，表检测氧传感器的输出信号，始终为始终为0.7V0.7V。拔下一根发动机的真拔下一根发动机的真 空管，使混合气变稀，再堵住空气滤清器，使混合气变浓，输出空管，使混合气变

23、稀，再堵住空气滤清器，使混合气变浓，输出 电压还是电压还是0.7V0.7V不变，不变，说明氧传感器损坏。说明氧传感器损坏。 修复：拆下氧传感器，顶尖呈修复：拆下氧传感器，顶尖呈棕色状（铅中毒），棕色状（铅中毒），更换后试车，故更换后试车，故 障灯熄灭，故障排除。障灯熄灭，故障排除。 分析：使用含铅汽油，汽油中的铅造成氧传感器失效。分析：使用含铅汽油，汽油中的铅造成氧传感器失效。ECUECU不能实不能实 行空燃比闭环控制，造成怠速时混合气较浓。行空燃比闭环控制，造成怠速时混合气较浓。 案例案例1 1：氧传感器铅中毒：氧传感器铅中毒 案例分析案例分析 项目十三 排放控制系统检修（一） 车型：奔驰车

24、型：奔驰S350S350 故障：怠速抖动，急加速不良故障：怠速抖动，急加速不良 检查：检查： （1 1）读故障码：）读故障码：24-24-氧传感器故障氧传感器故障 （2 2）检测氧传感器：）检测氧传感器：4 4线。线。 加热元件电阻为加热元件电阻为7 7欧，电压为欧，电压为13.7V13.7V，正常，正常 信号始终为信号始终为0.1-0.2V0.1-0.2V，没有变化，不正常，没有变化，不正常 氧传感器至控制单元无断路、短路，正常氧传感器至控制单元无断路、短路，正常 （3 3）检查进气系统，发现真空管老化脱落。）检查进气系统，发现真空管老化脱落。 （4 4）检查点火系统，发现高压正常，点火延续

25、时间过短，发现火花塞型）检查点火系统，发现高压正常，点火延续时间过短，发现火花塞型 号不符合要求，更换真空管和火花塞后恢复正常。号不符合要求，更换真空管和火花塞后恢复正常。 分析：真空管老化脱落和点火不可靠，排气中的氧多，氧传感器信号持分析：真空管老化脱落和点火不可靠，排气中的氧多，氧传感器信号持 续偏低。续偏低。 案例案例2 2：氧传感器：氧传感器“虚假虚假”故障故障 案例分析案例分析 项目十三 排放控制系统检修（一） 汽车主要污染物汽车主要污染物 一氧化碳一氧化碳 （COCO） 氮氧化物氮氧化物 （NONOx x） 碳氢碳氢 化合物化合物 （HCHC） 颗粒物颗粒物 二、三元催化转化与闭环

26、控制系统二、三元催化转化与闭环控制系统 项目十三 排放控制系统检修（一） 汽车排放控制技术的发展过程汽车排放控制技术的发展过程 年份年份技术措施技术措施 1966196619731973曲轴箱强制通风系统，废气再循环系统，空气喷射净化曲轴箱强制通风系统，废气再循环系统，空气喷射净化 1974197419791979改进化油器，无触点点火，使用并改进催化剂改进化油器，无触点点火，使用并改进催化剂 1980198019831983 反馈（闭环）系统，进一步改进化油器和催化剂（包括三效催化反馈（闭环）系统，进一步改进化油器和催化剂（包括三效催化 剂），改进发动机，挥发性排放物控制剂），改进发动机，挥

27、发性排放物控制 1984198419931993 发动机改进，电子燃油喷射，催化剂和废气再循环系统的进一步改发动机改进，电子燃油喷射，催化剂和废气再循环系统的进一步改 进进 19941994现在现在 进一步改进发动机控制装置，电预热催化剂和废气再循环系统，改进一步改进发动机控制装置，电预热催化剂和废气再循环系统，改 进挥发性排放物控制，车载诊断进挥发性排放物控制，车载诊断 项目十三 排放控制系统检修（一） 欧洲轿车排放标准对比（欧洲轿车排放标准对比（g/km） 等级等级一氧化碳一氧化碳碳氢化合物碳氢化合物氮氧化物氮氧化物碳氢碳氢+氮氧化物氮氧化物颗粒物颗粒物 柴柴 油油 欧欧1标准标准2.72

28、 (3.16)-0.97 (1.13)0.14 (0.18) 欧欧2标准标准1-0.70.08 欧欧3标准标准0.64-0.50.560.05 欧欧4标准标准0.5-0.250.30.025 欧欧5标准标准0.5-0.180.230.005 欧欧6标准标准0.5-0.080.170.005 汽汽 油油 欧欧1标准标准2.72 (3.16)-0.97 (1.13)- 欧欧2标准标准2.2-0.5- 欧欧3标准标准2.30.20.15- 欧欧4标准标准10.10.08- 欧欧5标准标准10.10.06-0.005 欧欧6标准标准10.10.06-0.005 项目十三 排放控制系统检修（一） 机外净

29、化机外净化 二次空气喷射技术、颗粒物捕集技术、热反应器技术、二次空气喷射技术、颗粒物捕集技术、热反应器技术、 三元催化净化技术三元催化净化技术、氧化催化技术等。、氧化催化技术等。 汽车尾气净化的主要方式：汽车尾气净化的主要方式： 目前轻型车排气的最主目前轻型车排气的最主 要净化方式要净化方式 机内净化机内净化 汽油喷射电控系统、典型低排放燃烧系统、废气再循环汽油喷射电控系统、典型低排放燃烧系统、废气再循环 系统以及其他机内净化技术等。系统以及其他机内净化技术等。 项目十三 排放控制系统检修（一） 三元催化器将汽车排气系统中三元催化器将汽车排气系统中 的有害物质碳氢化合物、一氧的有害物质碳氢化合

30、物、一氧 化碳和氮氧化物转化为水、二化碳和氮氧化物转化为水、二 氧化碳和氮气。氧化碳和氮气。 项目十三 排放控制系统检修（一） 项目十三 排放控制系统检修（一） 四部分：四部分： 1 1 壳体壳体 2 2 减震层（垫片）减震层（垫片） 3 3 载体：蜂窝状陶瓷载体：蜂窝状陶瓷 4 4 活性涂层：铂、钯、活性涂层：铂、钯、 铑贵金属及稀土化合铑贵金属及稀土化合 物等物等 催化剂催化剂 垫片垫片 壳体壳体 核心部分核心部分 催化涂层催化涂层 项目十三 排放控制系统检修（一） 1.1.壳体壳体 壳体材料一般为壳体材料一般为409409不锈钢。不锈钢。 壳体型腔与载体尺寸完全相配，过渡部分合理引导和分

31、布壳体型腔与载体尺寸完全相配，过渡部分合理引导和分布 气体的流动方向。气体的流动方向。 体积较大的壳体在结构上设加强筋以提高刚度。体积较大的壳体在结构上设加强筋以提高刚度。 项目十三 排放控制系统检修（一） 2.2.垫片垫片 金属垫层：金属垫层：具有较大的弹性，能够很好地保护载体免受强具有较大的弹性，能够很好地保护载体免受强 气流冲击。气流冲击。 非金属膨胀垫层：非金属膨胀垫层：除了减震作用以外，还具有隔热、防止除了减震作用以外，还具有隔热、防止 气流旁通以及催化剂松动的作用。气流旁通以及催化剂松动的作用。 垫片：在催化转化器中起减振、抗冲击、缓解热应力、保护垫片：在催化转化器中起减振、抗冲击

32、、缓解热应力、保护 载体不受损坏、保温和密封的作用。载体不受损坏、保温和密封的作用。 项目十三 排放控制系统检修（一） 载体承载催化剂，提供大的比表面，使催化剂与有害气体充载体承载催化剂，提供大的比表面，使催化剂与有害气体充 分接触。分接触。 最常用载体为陶瓷蜂窝载体及金属蜂窝载体，常用规格有最常用载体为陶瓷蜂窝载体及金属蜂窝载体，常用规格有400400 目、目、 600600目等。目等。 陶瓷蜂窝载体主要技术参数：外形尺寸、抗压强度、抗热冲陶瓷蜂窝载体主要技术参数：外形尺寸、抗压强度、抗热冲 击性、孔密度、壁厚、热膨胀系数、吸水率等。击性、孔密度、壁厚、热膨胀系数、吸水率等。 3.3.载体载

33、体 项目十三 排放控制系统检修（一） 4.4.催化剂催化剂 目前，车辆中广泛使用的催化剂是目前，车辆中广泛使用的催化剂是铂、钯、铑以及过渡金属铂、钯、铑以及过渡金属 氧化物、稀土氧化物氧化物、稀土氧化物等。等。 催化剂参数：贵金属含量、贵金属比例等催化剂参数：贵金属含量、贵金属比例等 催化剂性能指标：起燃温度、空燃比特性和耐久性。催化剂性能指标：起燃温度、空燃比特性和耐久性。 催化剂涂覆材料包括：催化剂涂覆材料包括：催催 化剂、催化助剂、稳定剂、化剂、催化助剂、稳定剂、 -Al-Al2 2O O3 3涂层材料涂层材料等。等。 项目十三 排放控制系统检修（一） 铑铑Rh 催化氮氧化合物还原反应的

34、主要成分催化氮氧化合物还原反应的主要成分 铂铂Pt催化催化COCO和和HCHC发生氧化反应发生氧化反应 钯钯Pd 催化催化COCO和和HCHC发生氧化反应发生氧化反应 助催化助催化 剂（铈、剂（铈、 镧等）镧等） 本身没有活性或活性很小，但能提高活性组分的性本身没有活性或活性很小，但能提高活性组分的性 能能活性、选择性、稳定性活性、选择性、稳定性 催化剂活性组分催化剂活性组分 项目十三 排放控制系统检修（一） 三元催化器工作过程动画三元催化器工作过程动画 项目十四 排放控制系统检修（二） 车载三元催化器外观图车载三元催化器外观图 项目十三 排放控制系统检修（一） 有催化剂参与的化学反应称为催化

35、反应。有催化剂参与的化学反应称为催化反应。 固体催化剂对气态或液态反应物所起的催化作用固体催化剂对气态或液态反应物所起的催化作用为多相催为多相催 化。化。 车用三元催化器上进行的反应也为多相催化反应。车用三元催化器上进行的反应也为多相催化反应。 催化反应过程催化反应过程 项目十三 排放控制系统检修（一） 必要条件：高温和具备化学还原剂必要条件：高温和具备化学还原剂 总量反应：总量反应： NO + CO 0.5N 2 + CO 2 NO + H 2 0.5N 2 + H 2 O (2m+0.5n)NO + CmHn (m+0.25n)N 2 + 0.5nH 2 O + mCO CO氧化反应氧化反

36、应 HC氧化反应氧化反应 NOx还原反应还原反应 总量反应：总量反应： CO + 0.5O 2 CO 2 部分部分CO可通过水煤气反应：可通过水煤气反应： CO + H 2 O CO 2 + H 2 2H 2 + O 2 2H 2 O 总量反应：总量反应： CmHn + (m+0.25n)O 2 mCO 2 + 0.5nH 2 O 反反 应应 机机 理理 催化剂表面上的反应过程催化剂表面上的反应过程 项目十三 排放控制系统检修（一） 催化器转化效率与使用催化器转化效率与使用 条件密切相关。条件密切相关。 最关键因素：最关键因素： 1. 1. 空燃比空燃比 2. 2. 使用温度使用温度 项目十三

37、 排放控制系统检修（一） 在三元催化器中，在三元催化器中，HCHC和和COCO进行氧化反应，进行氧化反应，NONOx x进行还原反应。进行还原反应。 富氧时富氧时HCHC、COCO转化效率高，贫氧时转化效率高，贫氧时NONOx x的转化效率高。的转化效率高。 在理论值附近一个很窄的范围内，在理论值附近一个很窄的范围内，HCHC、COCO和和NONOx x转化效率都比转化效率都比 较高，称为空燃比窗口。较高，称为空燃比窗口。 空燃比窗口：选择和匹配催化剂配方的一个重要参数。空燃比窗口：选择和匹配催化剂配方的一个重要参数。 1.1.空燃比空燃比 项目十三 排放控制系统检修（一） 转化效率达到转化效

38、率达到50%50%的温度为起燃的温度为起燃 温度，它是选择和匹配催化剂配温度，它是选择和匹配催化剂配 方的另一个重要参数。方的另一个重要参数。 在三元催化剂的开发中，要尽量在三元催化剂的开发中，要尽量 降低起燃温度。降低起燃温度。 催化器应尽量靠近发动机并考虑催化器应尽量靠近发动机并考虑 加热、抗震及防烧蚀措施。加热、抗震及防烧蚀措施。 一般情况下，催化剂能在一般情况下，催化剂能在800800 左右长期正常工作左右长期正常工作 。 2.2.使用温度使用温度 项目十三 排放控制系统检修（一） 材料制备材料制备 载体涂覆载体涂覆 封装、焊接封装、焊接 催化器生产工艺催化器生产工艺关键环节关键环节

39、项目十三 排放控制系统检修（一） 催化剂涂覆示催化剂涂覆示 意图意图 项目十三 排放控制系统检修（一） 涂覆：将涂覆：将催化涂层材料催化涂层材料均匀地分布在均匀地分布在载体载体表面表面 -Al-Al2 2O O3 3涂覆：涂覆： 为三元催化剂提供大的比表面积。为三元催化剂提供大的比表面积。 过渡金属氧化物、稀土氧化物过渡金属氧化物、稀土氧化物涂敷：涂敷： 提高三元催化剂的热稳定性，并提供较好的储放氧功能。提高三元催化剂的热稳定性，并提供较好的储放氧功能。 贵金属贵金属涂覆：涂覆： 完成三元催化剂功能的关键步骤，提供催化反应的活性中完成三元催化剂功能的关键步骤，提供催化反应的活性中 心。心。 项

40、目十三 排放控制系统检修（一） 谢谢大家！ 项目十三 排放控制系统检修（一） 空燃比 氧 喷油 14.7:1 如何将空燃比如何将空燃比 控制为控制为14.7？ ECU如何获得如何获得 空燃比信号？空燃比信号？ 氧传感器氧传感器 气气 油油 空燃比空燃比 修正油修正油 氧传感器作用：检测空燃比，实现空燃比闭环控制。氧传感器作用：检测空燃比，实现空燃比闭环控制。 项目十三 排放控制系统检修（一） 项目十三 排放控制系统检修（一） 低频脉冲低频脉冲 直流电压档，直流电压档， 观察信号跳动观察信号跳动 评价氧传感器性能的三大指标：评价氧传感器性能的三大指标： 最大：近最大：近1V 最小：近最小：近0V 变化次数：一般变化次数：一般10s变化不少于变化不少于8次（次（2500r/min） （2500r/min） 4.4.特性特性 项目十三 排放控制系统检修（一） 空燃比空燃比 燃烧过程燃烧过程 内因：氧传感器内因：氧传感器 外因：外因：O2浓度差浓度差 氧传感器信号的影响因数分析：氧传感器信号的影响因数