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氮氧化物傳感器作用廢氣排放

燃燒過(guò)程產(chǎn)生的未處理的廢氣通過(guò)排氣歧管進(jìn)入三元催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)。廢氣中的殘余含氧量經(jīng)過(guò)具有穩(wěn)態(tài)特性曲線的氧傳感器進(jìn)行測(cè)量。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)根據(jù)測(cè)定結(jié)果對(duì)燃燒過(guò)程的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，然后根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的干預(yù)。

廢氣通過(guò)三位一體的排氣歧管、三元催化轉(zhuǎn)換器和氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器進(jìn)入雙通道。排氣系統(tǒng)的主要任務(wù)是將燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)可靠地從發(fā)動(dòng)機(jī)輸送到汽車的后部，同時(shí)抑制噪聲。廢氣的成分由傳感器進(jìn)行監(jiān)控。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)監(jiān)視給出的結(jié)果以便優(yōu)化隨后的燃燒過(guò)程。

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)見(jiàn)圖。

(汽車維修網(wǎng) )

圖2-141發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)（某寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)）

1—氧傳感器（具有穩(wěn)態(tài)特性曲線的主氧傳感器）；2—三元催化轉(zhuǎn)換器（氣缸列2）；3—排氣溫度傳感器；4—氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器（氣缸列2）；5—氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器（氣缸列1）；6—氮氧化物傳感器；7—中間消音器；8—后部消音器；9一排氣擋板；10—氧傳感器（監(jiān)控具有不穩(wěn)定特性的傳感器）；11—三位一體排氣歧管（氣缸列2）；12—三元催化轉(zhuǎn)換器（氣缸列1）；13—三位一體排氣歧管（氣缸列1）

廢氣中含有的3種污染物HC、CO和NOx都在三元催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)轉(zhuǎn)換成無(wú)毒的成分H2O、CO2和N2。催化劑是能夠觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)的一種物質(zhì)有毒氣體檢測(cè)儀，但是不參與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。含碳的成分通過(guò)氧化作用進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換所需要的氧有一部分來(lái)自廢氣中的殘余氧氣和氮氧化物中的氧成分。在這個(gè)過(guò)程中，氮氧化物被還原成分子狀的無(wú)害氮?dú)?。但是，與均勻工作模式一樣，這個(gè)過(guò)程只在氮氧化物的含量相對(duì)較低時(shí)才可能實(shí)現(xiàn)。

廢氣處理過(guò)程見(jiàn)圖

發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣處理過(guò)程

1一控制具有上升特性的傳感器；2—發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元；3—氮氧化物傳感器；4一氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器；5—排氣溫度傳感器；6—監(jiān)控具有不穩(wěn)定特性的傳感器；7—三元催化轉(zhuǎn)換器

三元催化轉(zhuǎn)換器的功能性由安裝在催化轉(zhuǎn)換器下游的具有不穩(wěn)定特性的氧傳感器來(lái)進(jìn)行監(jiān)控。在氧傳感器的幫助下氮氧化物，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元探測(cè)是否有足夠的氧從廢氣中取得并被用來(lái)轉(zhuǎn)化污染物。

氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在稀混合氣模式下工作時(shí)，廢氣排放的效果就使碳含量急劇下降。廢氣內(nèi)的含氧量增加，碳含量降低，意味著氮氧化物的濃度不能在三元催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)降低。此外，在λ=1附近，氮氧化物的含量開(kāi)始急劇增加。在空氣略微過(guò)剩的情況下，氮氧化物廢氣的極限值范圍λ在1.05～1.1之間。

為了補(bǔ)償廢氣的增加以及三元催化轉(zhuǎn)換器再生能力的降低，發(fā)動(dòng)機(jī)需要配備其他功能部件來(lái)對(duì)廢氣進(jìn)行處理。每個(gè)三元催化轉(zhuǎn)換器的下游都連接1個(gè)氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器。廢氣中的氮氧化物在這些儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)進(jìn)行隔離，然后轉(zhuǎn)化成無(wú)害的物質(zhì)。

氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)類似于三元催化轉(zhuǎn)換器。洗滌層（承載層）可以用貴金屬作為催化劑，還有一種材料用來(lái)儲(chǔ)存氮氧化物。氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器的工作溫度范圍為220～450℃氮氧化物，也就是說(shuō)它可以在這個(gè)溫度范圍內(nèi)接收、排放和轉(zhuǎn)換氮氧化物。對(duì)于脫硫過(guò)程而言，需要更高的溫度，即600～650℃。

以上這些工作溫度由排氣溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)儲(chǔ)存在發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)計(jì)算模型以及氮氧化物傳感器給出的測(cè)定值對(duì)氮氧化物的反應(yīng)進(jìn)行控制和監(jiān)控。在氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器的有效溫度范圍之外，發(fā)動(dòng)機(jī)在均勻模式下工作。圖2-143為發(fā)動(dòng)機(jī)配備的E93型氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器（寶馬某發(fā)動(dòng)機(jī)）。

圖2-143發(fā)動(dòng)機(jī)配備的E93型氮氧化物儲(chǔ)存 催化轉(zhuǎn)換器（寶馬某發(fā)動(dòng)機(jī)）

1一排氣溫度傳感器；2—氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器（氣缸列1）；3—氮氧化物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)換器（氣缸列2）；4—氮氧化物傳感器

氮氧化物傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理

1. 氮氧化物傳感器結(jié)構(gòu)

氮氧化物傳感器（圖2-144）由有效的測(cè)量探頭和一種相關(guān)的控制單元組成?？刂茊卧ㄟ^(guò)LoCAN與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元進(jìn)行通信。

圖2-145氮氧化物傳感器的功能原理

1—泵電流（第一個(gè)艙）；2—催化劑成分；3—氮?dú)廨敵隹冢?—泵電流（第二個(gè)艙）；5—隔離板2；6—二氧化鋯固體電解質(zhì)；7—隔離板1

氮氧化物傳感器工作原理

N0x傳感器的主要作用是檢測(cè)排氣中的N0x濃度值是否超限，診斷催化器消音器是否老化、拆除等故障。

N0x傳感器通過(guò)CAN總線與控制單元通信，其自帶診斷功能。在傳感器自檢無(wú)故障后，控制單元指令加熱器對(duì)N0x傳感器加熱，加熱過(guò)程中，若超過(guò)最大加熱時(shí)間限制仍未收到傳感器信號(hào)，則判定傳感器加熱不可信。

1.“無(wú)電源狀態(tài)”：

A、在這種狀態(tài)下氮氧化物，24V電沒(méi)有提供到傳感器。

B、在車身點(diǎn)火器開(kāi)關(guān)關(guān)閉的情況下，這是傳感器的正常的狀態(tài)。

C、此時(shí)傳感器沒(méi)有任何輸出。

2.“有供電—傳感器非激活狀態(tài)”：

A、此時(shí)電源已經(jīng)通過(guò)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)提供到傳感器。

B、傳感器進(jìn)入到預(yù)加熱階段，預(yù)加熱的目的是為了蒸發(fā)所有在傳感器頭上的濕氣。

C、預(yù)加熱階段會(huì)持續(xù)大約60秒鐘。

3.當(dāng)接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)，N0x傳感器將加熱到100℃。

4.之后等待ECM發(fā)出一個(gè)“露點(diǎn)”溫度信號(hào)（Dew point）-“露點(diǎn)”溫度是指：在這個(gè)溫度后排氣系統(tǒng)內(nèi)將不會(huì)有能損壞N0x傳感器的濕氣存在。目前露點(diǎn)溫度被設(shè)定為120℃，溫度值是參考EGP的出口溫度傳感器測(cè)出的數(shù)值。

5.傳感器當(dāng)接收到ECM發(fā)來(lái)的露點(diǎn)溫度信號(hào)后，傳感器將自行加熱到一定溫度（最大可為800℃）-注意：此時(shí)如果傳感器頭接觸到水將會(huì)導(dǎo)致傳感器損壞。

6.加熱到工作溫度后可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，傳感器才開(kāi)始正常的測(cè)量工作。

7.氮氧傳感器將測(cè)得的氮氧化物值通過(guò)CAN總線發(fā)送給ECM，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM通過(guò)這些信息對(duì)氮氧化物的排放進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

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