a) Bộ xúc tâc 3 chức năng
Hình 3-12 Vùng lăm việc của bộ xúc tâc 3 chức năng Công dụng của bộ xúc tâc:
Khi tỷ lệ khơng khí - nhiín liệu nghỉo, giău hay lý tưởng thì đều có một lượng khí HC , CO vă NOx sinh ra. Để giảm đến mức thấp nhất hăm lượng câc khí năy thải ra mơi trường, trín đường ống dẫn khí thải người ta có lắp thím bộ xúc tâc
ba chức năng (TWC) lă bộ phận oxy hóa CO vă HC trong khí thải vă đồng thời khử oxy của NOx để biến chúng thănh CO2, H2O vă N2 khơng có hại cho môi trường. Vùng lăm việc của bộ xúc tâc lă khi tỷ lệ khơng khí-nhiín liệu ở khoảng 14 ÷15 ( vạch đen)
Cấu tạo:
A-A
1 2 3 4 5 6
Hình 3-13 Kết cấu bộ xúc tâc ba chức năng
1-Khí thải đi văo;2-Vỏ thĩp khơng rỉ; 3-Vỏ ngoăi; 4 Bộ xúc tâc; 5- Lưới thĩp; 6- Khí thải đi ra;
Bảng 3-1 Thơng số kỹ thuật
Thể tích (cm3) 2166
Mật độ phần tử lọc (ceels/cm2) 93 Độ dăy vâch ngăn (mm) 0,08
Bước phần tử (mm) 1,02
Bộ xúc tâc 3 chức năng trín động cơ Dual Overhead Cam L-4 1.6L DOHCdùng chất xúc tâc ( Platine+ Rhodium + Palladium ) loại ngun khối có dạng như tổ ong, với bề mặt được phủ câc thănh phần xúc tâc. Câc chất năy được đỡ bởi một lưới thĩp không rỉ vă được bao bọc cũng bằng vỏ thĩp không rỉ.Tất cả nằm trong vỏ thĩp.
Lớp than hoạt tính lă nơi diễn ra câc phản ứng xúc tâc được chế tạo bằng những kim loại quý mạ thănh một lớp rất mỏng trín vật liệu nền. Vật liệu nền chủ yếu lă một lớp nhơm gamma, bề dăy khoảng 20-50 micron được trâng trín bề mặt của thanh ghi.
Có 3 kim loại quý được dùng để trâng lín bề mặt vật liệu nền :Platine (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh). Hai chất Pt vă Pd dùng cho câc phản ứng oxy hóa trong khi đó Rh cần thiết cho phản ứng xúc tâc khử NOx thănh N2. Ngoăi ra cịn có một số kim loại khâc Ni, Fe, Si, Zr với hăm lượng nhỏ để tăng tính xúc tâc tính ổn
Nguyín lý lăm việc
Bộ xúc tâc 3 chức năng lăm việc theo ngun lý oxy hô - khử câc chất CO, HC vă NOx( khí CO vă HC bị oxy hơ cịn NOx bị khử ). Khí thải từ ống góp thải được dẫn văo bộ xúc tâc sẽ đi qua lưới thĩp có dạng như tổ ong được phủ chất xúc tâc trín bề mặt.Câc chất ơ nhiễm trong khí thải động cơ sẽ thực hiện câc phản ứng oxy hơ-khử tại đđy để có được dịng khí đi ra khỏi bộ xúc tâc có nồng độ câc chất ơ nhiễm thấp hơn nhiều lần. Câc phản ứng chính diễn ra trong bộ xúc tâc gồm:
NOx + HC → N2 + CO2 + H2O (1) NOx + CO → N2 + CO2 (2) O2 + HC → CO2 + H2O (3) O2 + CO → CO2 (4)
Bộ xúc tâc ba chức năng chỉ phât huy tâc dụng khi nhiệt độ lăm việc lớn hơn 300oC. Khi vượt qua ngưỡng nhiệt độ năy, tỉ số biến đổi những chất ô nhiễm của bộ xúc tâc tăng rất nhanh, tỷ lệ lăm sạch gần đạt đến 100% khi nhiệt độ trín 4000C
Hình 3-14 Đường đặc tính lăm việc của bộ xúc tâc
Bộ xúc tâc ba chức năng hoạt động có hiệu quả nhất khi tỷ lệ hỗn hợp khơng khí-nhiín liệu gần như lý thuyết. Do đó bình xúc tâc phải hoạt động song song với một hệ thống tự động điều chỉnh thănh phần hoă khí.
b) Hệ thống điều khiển tỷ lệ khơng khí – nhiín liệu
Hệ thống năy hoạt động theo ngun lý: thơng tin về lượng oxy có trong khí thải được xâc định bằng cảm biến oxy đặt trín đường ống thải được truyền về ECU, ECU có nhiệm vụ tiếp nhận xử lý thơng tin vă điều chỉnh lượng phun nhiín liệu để có được thănh phần hịa khí lý tưởng.
9 8 8 5 6 7 4 3 2 1
Hình 3-15 Kết cấu cảm biến oxy
1- Đầu bảo vệ ;2- Lớp zirconia;3- Đệm; 4- Thđn cảm biến;5- Lớp câch điện ; 6- Vỏ cảm biến; 7- Đường thơng với khơng khí;8- Đầu nối dđy; 9- Đường khí thải văo
Cảm biến oxy có phần tử lăm bằng zirconi ơxít ( ZnO2 ) đđy lă một loại gốm. Bín trong vă bín ngoăi của phần tử năy được bọc bằng lớp platin mỏng. Khơng khí chung quanh được dẫn văo cảm biến năy vă phía ngoăi của cảm biến lộ ra phía khí thải.Ở nhiệt độ 4000 C (hoặc cao hơn) nếu oxy giữa mặt ngoăi vă mặt trong của phần tử ZrO2 có sự chính lệch về nồng độ thì phần tử ZrO2 sẽ sinh ra một điện âp giâ trị từ 0-1( V ) vă truyền về ECU.
Cụ thể lă khi hỗn hợp khơng khí nhiín liệu nhạt thì sẽ có rất nhiều oxy trong khí thải, sự chính lệch về nồng độ oxy giữa bín trong vă bín ngoăi cảm biến lă nhỏ nín điện âp do ZrO2 tạo ra lă thấp (gần bằng 0V). Ngược lại nếu hỗn hợp khơng khí nhiín liệu đậm thì oxy trong khí thải gần như khơng cịn, điều đó tạo ra sự chính lệch lớn về nồng độ oxy giữa bín trong vă bín ngoăi cảm biến nín điện âp do phần tử ZrO2 lă lớn (xấp xỉ 1V). Lớp Platin (phủ lín phần tử gốm) có tâc dụng như một chất xúc tâc vă lăm cho oxy trong khí thải phản ứng tạo thănh CO. Ðiều đó lăm giảm lượng oxy vă tăng độ nhạy của cảm biến. ECU sử dụng tín hiệu năy của cảm biến oxy để tăng hay giảm lượng phun nhằm giữ cho tỷ lệ xăng vă khơng khí ln đạt gần lý tưởng ở mọi chế độ lăm việc của động cơ.
Thấp Cao Giàu Nghèo Điện áp so sánh Tỉ số lý tưởng Tỷ lệ khơng khí - nhiên liệu Điện áp ra của cảm biến oxi Lượng phun nhiên liệu
Hình 3-16 Quan hệ giữa tỷ lệ khơng khí – nhiín liệu với điện âp cảm biến oxi vă lượng phun