Bộ chuyển đổi khí thải xúc tác
Bất kể một động cơ hột động hoàn hảo như thế nào cũng sẽ luôn tạo ra một sản phẩm có hại của quá trình đốt cháy. dó là việc cần thiết sử dụng một trong 3 cách chuyển đổi khí thải. Thiết bị này nằm trong đường dây nối với hệ thống xả và được sử dụng để gây ra một phản ứng hóa học mong muốn có trong các dòng khí xả. về cơ bản, bộ chuyển đổi khí thải được sử dụng để hoàn tất quá trình oxy hóa cho
hydrocarbon và carbon monoxide, ngoài việc giảm các oxit nitơ trở lại đơn giản
Xây dựng TWC
Hai loại khác nhau của ba cách chuyển đổi xúc tác đã được sử dụng trênxe TOYOTA phun nhiên liệu. Một số xe EFI đời đầu sử dụng một TWC hòn hóa học để chuyển đổi khí thải,nó được xây dựng thành viên xúc tác mạ nén chặt trong một lớp vỏ bảo vệ ,trongkhi xe mô hình sau này được trang bị với một loại TWC nguyên khối phần tử xúc tác dạng hình rỗ tổ ong.Trong hki hoạt đọng tương tự như vậy ,các thiết kế nguyên khối tạo ít áp lực xả khí thải,trong khitạo một diện tích bề mặt rộng rãi để đạt hieeuj quả chuyển đổi nguồn khí ga.
Ba chiều chất xúc tác chiu trách nhiệm thực chuyển đổi nguồn khí,nó được tạo ra bằng cách phủ lên bề mặt bên trong một chất với các chất chủ yếu sau:
• Plantinum : chất xúc tác oxy hóa cho hc và CO
• Rhodium : chất xúc tác làm giảm khí NOx
• Cerium: thúc đẩy lưu trữ oxy để nâng cao hiệu quả quá trình oxy hóa. sơ đồ
Nguyên lí hoạt động của WC :
Khi động cơ thải khí đi qua bộ chuyển đổi,khi đó bộ chuyển đổi bắt đầu quá trình chuyển đổi. khi đó nhiệt độ khí thải và chất xúc tác tăng lên,có các phản ứng như sau:
+ Các oxit nitơ (NOx) chuyển đổi thành đơn chất Nito(NO) và CO2
+ Hydrocacbon (HC) và cacbon monoxit (CO) oxi hóa tạo ra hơi nước (H2O) và CO2. Hoạt động hiệu quả của chất xúc tác bị ảnh hưởng rất nhiều bởi hai yếu tố :
Nhiệt độ hoạt động và thành phần nguồn khí. Các chất xúc tác bắt đầu hoạt động vào khoảng 550 'F . Tuy nhiên, hiệu quả làm sạch không diễn ra cho đến khi chất xúc tác đạt ít nhất 750 'F. 750 'F. Ngoài ra, bộ chuyển đổi nguồn khí (khí thải động cơ) phải luân phiên nhanh chóng giữa thể tích CO cao, để giảm lượng khí thải NOx, và thể tích O2 cao, để oxy hóa HC và CO thải ra.
Để đảm bảo rằng bộ chuyển đổi xúc tác có thành phần nguồn khí cần thiết, hệ thống điều khiển vồng kín được thiết kế để nhanh chóng thay thế tỉ lệ không
khí/nhiên liệu hơi giàu, sau đó làm sạch bằng phương pháp hóa học lượng pháp. Bằng cách này ,thể tích carbon monoxide và oxy của khí thải cũng xen kẽ với các tỷ lệ không khí / nhiên liệu. Trong thời gian ngắn, bộ chuyển đổi hoạt động như sau:
• Khi một tỷ lệ A/ F là sạch hơn so với lượng pháp, hàm lượng oxy của dòng
thải tăng lên và hàm lượng cacbon monoxit giảm. Điều này cung cấp một môi trường hoạt động hiệu quả cao đối với các chất xúc tác oxy hóa (platinum và palladium). Trong chu kỳ làm sạch này, các chất xúc tác (bằng cách sử dụng cerium) cũng lưu trữ oxy dư thừa sẽ được phát ra để thúc đẩy quá trình oxy hóa tốt hơn trong chu kỳ.
• Khi một tỷ lệ A/ F là giàu hơn lượng pháp, thể tích cacbon monoxit của tăng
khí thải và hàm lượng oxy giảm. Điều này cung cấp một môi trường hoạt động hiệu quả cao đối với việc giảm các chất xúc tác (rhodium). Các chất xúc tác oxy hóa duy trì hiệu quả của nó như oxy lưu trữ được giải phóng.
Như đã đề cập ở đầu bài này, độ chính xác của điều khiển vòng kín dựa trên thông tin phản hồi chính xác được cung cấp từ các bộ cảm biến oxy thải. Các cảm biến đóng vai trò như một chuyển đổi với tỷ lệ không khí / nhiên liệu đi qua lượng pháp.
Kiểm soát nhiên liệu vòng khép kín có hiệu quả đáp ứng yêu cầu ba chiều chất xúc tác cho nguồn cung cấp dồi dào cả cacbon monoxit và oxy. Nói chung, nếu các hệ thống điều khiển vòng kín được hoạt động bình thường, và cắt nhiên liệu là tương đối trung hòa , bạn có thể yên tâm rằng không khí nạp và phân phối nhiên liệu của hệ thống phụ cũng đang hoạt động bình thường. Nếu các hệ thống điều khiển vòng kín không làm việc đúng cách, tác động đến hiệu quả chuyển đổi xúc tác, và sau cùng
lượng khí thải, có thể là đáng kể.
Ảnh hưởng của sự xuống cấp cảm biến oxy
Kể từ khi các cảm biến oxy là trung tâm của hệ thống điều khiển vòng kín, hoạt động thích hợp là rất quan trọng để kiểm soát khí thải hiệu quả. Có một số yếu tố có thể gây ra làm suy giảm các tín hiệu cảm biến oxy và chúng bao gồm những điều sau đây:
• Ô nhiễm Silicon từ phụ gia hóa học, một số chất đệm RTV, và ô nhiễm nhiên liệu.
• Ô nhiễm chì có thể được tìm thấy trong một số chất phụ gia và nhiên liệu động cơ có
pha chì.
• Ô nhiễm carbon là do lái xe chuyến đi quá ngắn và / hoặc trục trặc trong hỗn hợp nhiên
liệu quá giàu.
Những ảnh hưởng của xuống cấp bộ cảm biến có thể là từ một sự thay đổi tinh vi trong tỷ lệ không khí / nhiên liệu cho một hệ thống vòng khép kín hoàn toàn không hoạt động. Đối với driveability và chẩn đoán với lượng khí thải, một cảm biến silicon bị ô nhiễm sẽ gây ra những rắc rối nhất.
Những ảnh hưởng xuống cấp của bộ cảm biến có thể là từ một sự thay đổi tinh vi trong tỷ lệ không khí / nhiên liệu làm cho một hệ thống vòng khép kín hoàn toàn không hoạt động. Đối với lái xe có khả năng chẩn đoán bệnh đối với khí thải , một cảm biến silicon bị ô nhiễm sẽ gây ra nhiều trở ngại nhất.
Khi silicon cháy trong buồng đốt, nó gây ra một dioxit silicon men để bám trên cảm biến oxy. Men này làm các cảm biến để trở nên chậm chạp khi nguồn chuyển sang giàu để làm sạch, và trong một số trường hợp, làm tăng điện áp tối thiểu của cảm biến trên công tắc lean. Điều này làm cho hệ thống nhiên liệu tiêu tốn quá nhiều thời gian cung cấp một hỗn hợp sạch.
Nó thường rất khó để xác định một bộ cảm biến mà xuống cấp nhẹ, và trong nhiều trường hợp, khả năng lái của chiếc xe có thể được thực hiện không đáng kể. Với sự ra đời của IM240 thử nghiệm khí thải.Ttuy nhiên, sự xuống cấp của cảm biến biên có thể gây ra một số phương tiện bị lỗi phần NOx của chế độ nạp thử nghiệm.
Tác động của một hỗn hợp khí sạch có tác dụng kép với khí thải. Một hỗn hợp sạch hơn nghĩa là nhiệt độ đốt cao hơn rất nhiều so với NOx được sản xuất trong quá trình cháy. Ngoài ra, bởi vì ít cacbon monoxit có sẵn trong nguồn khí chất xúc tác, chất xúc táccó hiệu quả giảm xuống một cách đáng kể. Kết quả cuối cùng là một phương tiện mà có thể thất bại một thử nghiệm IM240 là cho NOx quá nhiều.
nhất 8 lần trong vòng 10 giây tại 2500 rpm với nhiệt độ hoạt động của động cơ. Trong khi hòa khí giàu thay đổi, điện áp được vượt quá 550 mv và trong việc làm sạch nên giảm xuống dưới 400 mv.O2S tín hiệu kiểm tra có thể được thực hiện bằng cách sử dụng tính năng Autoprobe của Tester chuẩn đoán, đồng hồ vạn năng, hoặc 02S / RPM kiểm tra bằng cách sử dụng Tester chuẩn đoán. Xem lại các xét nghiệm cảm biến oxy trong phần điều khiển vòng kín cho quy trình kiểm tra cụ thể.
Ảnh hưởng của suy thoái TWC.
Bây giờ chúng ta hiểu được những ảnh hưởng của suy thoái O2S về hiệu quả chất xúc tác. Chúng ta hãy nhìn vào những tác động của sự chuyển đổi chất xúc tác thất bại. Hãy nhớ, có nhiều yếu tố khác nhau mà có thể gây ra sự sụp đổ của nó.
• Hiệu suất động cơ kém như là kết quả của một công cụ chuyển đổi bị giới hạn. Các triệu chứng của một chuyển đổi hạn chế bao gồm; mất điện khi động cơ ở tốc độ cao hơn, khó khởi động, tăng tốc kém và tiêu thụ nhiên liệu.
• Bộ chuyển đổi nóng đỏ chỉ tiếp xúc với nhiên liệu thô gây ra sự quá nóng của
chất nền. Triệu chứng này thường được gây ra bởi một hỗn hợp quá giàu không khí / nhiên liệu hoặc động cơ không nổ. Nếu vấn đề không được sửa chữa, các chất nền có thể làm tan chảy, dẫn đến việc chuyển đổi bị giới hạn. • Kết quả mùi trứng thối từ sản xuất hiđrô sunfua quá mức và thường gây ra
bởi nhiên liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh tăng cao hoặc không khí / nhiên liệu hỗn hợp mất cân bằng. Nếu vấn đề là nghiêm trọng và không được sửa chữa, suy thoái bộ chuyển đổi và / hoặc làm giảm hạn chế.
• Thử nghiệm khí thải thất bại của IM có thể xảy ra nếu hiệu suất xúc tác giảm xuống dưới mức hiệu quả thiết kế của nó. Thực hiện xét nghiệm bổ sung để xác nhận rằng vấn đề là ở hiệu quả chuyển đổi thực tế và không phải là kết quả của sự thất bại của động cơ hoặc khí thải của hệ thống phụ. Chưa có sử dụng một thử nghiệm thất bại khí thải là các yếu tố duy nhất trong việc thay thế một bộ chuyển đổi xúc tác! Nếu bạn làm thế, bạn có thể không sửa chữa được nguyên nhân thực sự của sự thất bại khí thải.
Nguyên nhân của ô nhiễm TWC
Giống như các cảm biến oxy, nguyên nhân phổ biến nhất làm bộ chuyển đổi xúc tác thất bại là sự ô nhiễm. Ví dụ về các chất chuyển đổi gây ô nhiễm bao gồm :
• Hỗn hợp không khí / nhiên liệu giàu quá mức sẽ gây ra những biến đổi để
quá nhiệt gây ra suy thoái chất nền.
yếu tố có thể phủ lên chất xúc tác và làm cho việc chuyển đổi vô ích.
• Silicone từ chất bịt kín (RTV, vv) hoặc làm mát động cơ đã bị rò rỉ vào ống xả,
cũng là lớp chất xúc tác và làm cho nó vô dụng.
Có nhiều yếu tố bên ngoài khác có thể gây ra các biến đổi để làm suy giảm và cần phải thay thế. Sốc nhiệt xảy ra khi một công cụ chuyển đổi nóng nhanh chóng tiếp xúc với nhiệt độ lạnh (tuyết, nhiên liệu lạnh, vv), gây ra nó về thể chất làm méo mó và cuối cùng tan rã. Bộ chuyển đổi đã bị thiệt hại về thể chất (đường nối vết nứt, thủng vỏ, vv) cũng nên được thay thế khi cần thiết.
TWC Kiểm tra chức năng.
Trước khi chuyển đổi được lên phương án và thay thế, điều quan trọng là mọi vấn đề (s) có thể đã góp phần vào sự thiệt hại và thất bại của bộ chuyển đổi được xác định và sửa chữa. Nếu không, bộ chuyển đổi thay thế sẽ sớm thất bại!.
Ngoài ra, để kiểm tra chính xác của bộ chuyển đổi xúc tác, tất cả các công cụ cơ khí, hệ thống điều khiển động cơ, khí thải và các hệ thống phụ phải theo thứ tự làm việc thích hợp hoặc kết quả của bạn sẽ không chính xác. Hãy nhớ rằng, sự chuyển đổi dựa trên một biên độ nguồn khí hoặc hiệu quả hẹp.
Có một số xét nghiệm có thể được thực hiện trên bộ chuyển đổi xúc tác; Tuy nhiên, không có một thử nghiệm phải được sử dụng để xác minh tính toàn vẹn và hiệu quả chuyển đổi hoàn chỉnh của bộ chuyển đổi. Sau đây là những ví dụ điển hình của kiểm tra TWC.
Kiểm tra trực quan.
Việc kiểm tra đầu tiên, và dễ nhất, là để thực hiện một cuộc kiểm tra kỹ lưỡng hình ảnh của bộ chuyển đổi và phần cứng liên quan. Nhiều vấn đề của bộ chuyển đổi có triệu chứng rõ ràng rằng có thể dễ dàng xác định trong quá trình kiểm tra bằng mắt. Hãy tìm những điều sau đây; ống xả bị chèn ép, thiệt hại vật chất cho các chất cách điện hoặc vỏ của bộ chuyển đổi, bị nứt hoặc vỡ đường nối, hư hỏng gỉ quá mức, bùn hoặc đá vào ống bô, vv
Kiểm tra tếng lách cách
Thực hiện một bài kiểm tra tiếng lách cách bằng đánh vững vào vỏ của bộ chuyển đổi với các trung tâm của lòng bàn tay của bạn (tránh đánh nó quá cứng hoặc bạn có thể làm hư hại nó!) Nếu các bề mặt là OK nó được phát âm rắn. Nếu nó lắc, các chất nền đã bị phân hủy và chuyển đổi.
Kiểm tra hạn chế hệ thống khí thải
Nhận xét khả năng lái như "thiếu năng lượng dưới tải" hay "khó khăn khi khởi động, dư và cũng thiếu năng lượng" có thể chỉ ra một hạn chế khí thải. Trong trường hợp cực đoan của khí thải có thể rất hạn chế rằng động cơ sẽ không bắt đầu. Nói chung, đây là cách để kiểm tra hệ thống ống xả bị hạn chế:
• Gắn một thước đo chân không với một nguồn hút chân không đường nạp khí. • Cho phép động cơ đạt nhiệt độ vận hành.
• Chờ, tăng tốc độ động cơ lên khoảng 2000 rpm.
• Lưu ý: Việc đọc chân không nên chờ để đọc giá trị sát giá trị bình thường . • Tiếp theo, nhanh chóng thả ga.
Lưu ý: Việc đọc chân không nên tăng tức thời sau đó nhẹ nhàng thả lại để chờ đọc giá trị bình thường. Nếu chân không tăng chậm hay không quay trở lại một cách nhanh chóng mức bình thường, hệ thống ống xả thể bị hạn chế.
Nếu các chất xúc tác đã tan rã, nó có khả năng gây ô nhiễm cũng đã hạn chế bộ giảm âm. Đừng bỏ qua khả năng đó. Nếu động cơ không khởi động, hãy thử ngắt kết nối hệ thống ống xả ở ống góp và xem nếu động cơ sẽ bắt đầu.
Kiểm tra nhiễm chì
Một nguyên nhân nhiễm độc phổ biến của của bộ chuyển đổi là nhiễm độc chì. Như đã đề cập, chì làm giảm hiệu quả chuyển đổi bằng cách tráng lên các yếu tố xúc tác. Đặc biệt chì được phát hiện bằng giấy kiểm tra (hoặc dán) sẵn có từ các nhà cung cấp sau khi đưa ra thị trường để kiểm tra sự hiện diện của chì trong ống bô. Thực hiện theo các hướng dẫn cụ thể cung cấp bởi các các nhà sản xuất giấy kiểm tra.
Hiệu quả kiểm tra nhanh của TWC (xe CA)
Trên CA xe được trang bị cảm biến Oxy phụ, một kiểm tra nhanh các hoạt động TWC có thể được thực hiện bằng cách so sánh các hoạt động tín hiệu của cảm biến oxy chính với bộ cảm biến oxy phụ. Kể từ khi cảm biến O2S chính nằm ở thượng nguồn của bộ chuyển đổi và cảm biến O2S phụ nằm ở hạ lưu,so sánh tín hiệu sẽ cho biết một phản ứng xúc tác đang diễn ra bên trong bộ chuyển đổi. Nếu các chất xúc tác đang hoạt động, tín hiệu O2S chính thường chuyển đổi hỗn hợp giàu / sạch, trong khi cảm biến O2 phụ sẽ phản ứng rất chậm (tương tự như một tín hiệu của O2S chính xấu ) .Tín hiệu O2S chính và phụ có thể được quan sát bằng cách sử dụng màn hình đồ thị của Tester Diagnostic (OBD-II) hoặc V-BoB trên các mô hình khác.
Chú ý: Trước khi thực hiện kiểm tra hiệu quả chất xúc tác, điều quan trọng là cả
hai động cơ và bộ chuyển đổi được chuẩn bị trước là đúng. Hãy nhớ rằng, chuyển đổi nguồn khí thích hợp không thể diễn ra cho đến khi hệ thống điều khiển vòng kín được duy trì hoạt động hỗn hợp khí là lý tưởng và các chất xúc tác đã đạt nhiệt độ làm việc. Để đảm bảo các điều kiện được đáp ứng, đặc biệt là trong điều kiện môi trường lạnh,