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詳解三元催化

科技 更新时间:2024-10-08 18:56:07

粵BB9**8三菱V45越野車有25年車齡,2021年3月年審前在成都尾氣治理廠用環保部門認可的NHA-506尾氣分析儀預先檢測,依據清洗三元催化器前後二組數據得到傳統尾氣治理方法對排放治理無效的結果

1、NHA-506尾氣分析儀數據與專業檢測機構數據的換算關系

詳解三元催化(分析清洗三元催化器的數據變化)1

上圖NHA-506尾氣分析儀原始數據,是節氣門位置傳感器在初始開度輸出電壓為556mv時的參數,顯示怠速空燃比λ值1.076過高,高于“國标”限值λ≦1.05。

根據《從三菱PAJERO io車尾氣治理數據分析看環保治理體系漏洞》論文中,同一尾氣在不同檢測方法的2組不同計量單位的數據對應關系:

詳解三元催化(分析清洗三元催化器的數據變化)2

将車檢所簡易瞬态工況法與NHA-506測量的不同計量單位數據排列得到數據對應關系,将NHA-506檢測高怠速初始數據換算為對等的簡易瞬态工況法等效數值:

(1)設NHA-506的CH:0002(10⁻⁶)對應等效簡易瞬态工況的CH值為Xch,可以得到Xch為0.026(g/km)的結果:

因為:0053(10⁻⁶)/0.7(g/km)=0002(10⁻⁶)/Xch的比例式;

所以:Xch={(0002 (10⁻⁶) /53 (10⁻⁶)}×0.7(g/km)=0.026(g/km);

換算結果:CH=0.026(g/km)<國标CH限值1.6(g/km),以此判定Xch合格。

(2)設NHA-506的CO:0.01(% )對應等效簡易瞬态工況的CO值為Xco,可得出數據換算值Xco為0.114 (g/km)的結果:

因為:00.70(%)/8.0(g/km)=0.001(%)/Xco的比例式;

所以:Xco={(0.001(%)/00.07(%)}×8.0(g/km)=0.114(g/km);

換算結果:Xco=0.114(g/km)<國标CO限值8.0(g/km),以此判定Xco合格。

(3)設NHA-506的NOx:0370(10⁻⁶)對應等效簡易瞬态工況的NOx值為Xno,可得到換算值Xno的結果:

因為:0691(10⁻⁶)/2.7(g/km)=0370 (10⁻⁶)/Xno的換算比例式;

所以:Xno={(0370(10⁻⁶) /0691(10⁻⁶)}×2.7(g/km)=1.45(g/km);

換算結果:NOx為1.45(g/km)>國标NOx限值1.3(g/km),有可能不合格。根據高怠速數值等比換算,得出對應關系:

設NHA-506檢測數據值對應簡易瞬态工況法數據值并判斷是否合格:

CH:0002(10⁻⁶)對應CH=0.026(g/km)<國标CH的限值1.6(g/km),

CO:0.01(%)對應CO=0.114(g/km)<國标CO限值8.0(g/km),

NOx:0370(10⁻⁶)對應NOx=1.45(g/km)>國标NOx限值1.3(g/km)。

如不考慮分析儀誤差,依換算可知:尾氣NOx值=1.45(g/km)>國标排放NOx限值1.4(g/km),NOx數值有可能不合格。

2、從清洗三元催化器前後的數據變化看傳統治理尾氣方法的無效性

為了體驗傳統方式對尾氣排放的改善功效,按照治理廠推薦清洗三元催化器器,通過拆卸氧傳感器,在安裝孔加注“三元催化器還原液”清洗:

詳解三元催化(分析清洗三元催化器的數據變化)3

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下圖是經三元催化還原液浸泡清洗後,以高怠速吹氣排出“還原液”的情景:

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清洗三元催化器後,NHA-506在相同條件下的檢測數據:

詳解三元催化(分析清洗三元催化器的數據變化)6

對比清洗前後NHA-506檢測數值尾氣3項指标沒有好轉還變差:

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數據證明,修理廠推薦“還原液”清洗三元催化器的傳統治理方式,對CH、NOx、λ3項排放指标非旦沒有改善作用,還有不良影響。

公正評價:清洗三元催化器,最多隻能降低一點雜質堵塞,僅有輕微減少排氣阻力作用。

3、通過調整節氣門初始開度,升高節氣門傳感器初始電壓,降低空燃比,讓λ值降到1.05以内的嘗試

鑒于NHA-506預檢測原始λ1.076存有誤差的空燃比高于國标限值λ<1.05。為了達标,通過調整開大節氣門初始位置,讓節氣門位置傳感器輸出電壓升高,導緻發動機電控ECU提高噴油量,降低空燃比,實現λ<1.05。

下圖是調大節氣門初始位置,讓傳感器輸出電壓從556mV升到585mV,怠速為777r/min時的發動機參數。

詳解三元催化(分析清洗三元催化器的數據變化)8

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上圖是節氣門位置傳感器電壓從556/mV調高到585mV後,再經過2000r/min高怠速節,氣門傳感器輸出電壓數據變化過程的示波圖。

下圖是将節氣門初開度加大,讓節氣門位置傳感器輸出初始電壓從556/mV調高到585mV的怠速,從777r/min轉經曆高怠速到2000r/min轉速後,再回至777r/min轉怠速過程,前氧傳感器與後氧傳感器輸出波型變化量所對應的噴油脈寬值變化過程波形。

可見低怠速的1-3缸噴油脈寬有由高變低的過程,降低至在2.6mS~2.8mS之間波動的示波圖:

詳解三元催化(分析清洗三元催化器的數據變化)10

記錄圖顯示調整節氣門從初始開度的傳感器電壓由556mV升到585mV,從初始怠速經過高怠速再返回585mV怠速過程的發動機參數變化波形。

分析數據波形:

(1)節氣門位置傳感器在初始電壓值556mV的怠速,是發動機低于出廠設定值的初始怠速工況,此時怠速噴油量因該比設計理論空燃比偏低,發動機本應該會因為稀油氣混合比而難以穩定燃燒。

因為本發動機經過精铠甲金屬表面陶瓷化重建再制造,其等效壓縮比遠高于出廠設計壓縮比的30%~40%以上,實際缸壓高于出廠設計缸壓,所以才能因燃燒效率高,尾氣含氧濃度高,導緻後氧傳感器輸出電壓低于出廠值,沒有常見波形的上下波動,平穩在58mV的最低點處。

說明發動機是在排氣管氧含濃度偏高,後氧傳感器輸出電壓沒有向上波動的狀态下工作。雖然前氧傳感器輸出波是在0.1V~0.85V之間波動,但是輸出電壓數據波形平均權重值在低于中間值450mV的上下波動,是前氧傳輸出電壓權重值處在"富氧"态的輸出信号,提供給ECU電控噴油模塊的負反饋調控邏輯,導緻向"高空燃比"調控而減少噴油,讓怠速噴油脈寬降為2.8mS。是處在比出廠設定理想油氣混合比噴油脈寬3.1mS偏低的高空燃比、高缸壓加持的穩定怠速燃燒工況。

發動機能穩定在比出廠設定噴油脈寬相對偏低、略顯節油工況下工作,完全依靠高缸壓加持,才能實現穩定怠速。

(2)當初始位置節氣門傳感器電壓調高到585mV後的怠速時,怠速噴油量有所加大,尾氣中含氧量有所降低,噴油脈寬雖并無明顯改變,但是後氧傳感器輸出電壓示波圖開始出現58mV向上的微小波動。

當高怠速持續工作在2000r/min時,節氣門位置傳感器輸出電壓升高到900mV左右後,前氧傳感器輸出電壓波的平均權重值開始發生由下向上的"反轉",顯示權重平均值升高到450mV以上,開始有前氧傳感器輸出電壓轉向"富油"态的波動信号,噴油脈寬脈沖波形和平均波形權重值都有一個短暫上升,其間後氧傳感器有正常輸出波圖輸出。

(3)重回怠速後,在ECU電控負反饋調控機制"短期調整"作用下,噴油脈寬回落在2.6mS~2.8mS之間的微小波動,下降到比之前相對更低的噴油脈寬狀态,發動機得以在保持高于14.7:1理想油氣混合比之上的"高空燃比"狀态下穩定燃燒的工況。

調高節氣門初始開度,節氣門位置傳感器從初始輸出電壓556mV升高到585mV,即有利于後氧傳感器輸出電壓升高的響應敏捷度,又有利于快速微量增加噴油量,降低空燃比而讓λ值有微小降低的功效,有利于實現λ≦1.05的"達标"燃燒工況。

(4)調高節氣門初始開度,節氣門傳感器輸出電壓為585mV時尾氣數據:

分析上圖數據變化得如下對應關系

詳解三元催化(分析清洗三元催化器的數據變化)11

從上述對應關系分析,調高節氣門初始開度,傳感器輸出電壓為588mV後,正好讓空燃比從λ=1.097返回到清洗前的λ=1.076數值證明調整節氣門初始開度,增高節氣門傳感器電壓讓怠速的λ值降低。

4、改變EGR閥開度大小,驗證廢氣再循環流量變化對排放NOx值影響

(1)同樣工況條件下,撥去EGR閥負壓管令其始終在關閉狀态的怠速數值:

詳解三元催化(分析清洗三元催化器的數據變化)12

由上圖可知,切斷負壓管,讓EGR閥始終關閉,不再引入排氣管廢氣進入進氣岐管影響燃燒,發動機怠速燃燒排放NOx:0384(10⁻⁶) ,λ=1.060高于國标值,發動機尾氣排放不合格。

(2)同樣工況條件下,接通EGR閥負壓管,讓閥體始終在ECU的控制下調節廢氣再循環工作,将廢氣引入燃燒室狀态的怠速數據:

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從上圖的數據可見,接上負壓管,廢氣再循環電磁閥引人負壓,讓EGR閥門受ECU調制開閉,排氣管廢氣入進氣岐管影響燃燒,結果是以降低功率輸出、降低燃燒效率和稍增加油耗為代價,降低發動機燃燒溫度,獲取排放NOx0201(10⁻⁶)和λ值降低,得到λ=1.00的排放達标。

(3)馬上前往綿陽**機動車檢測廠年審,檢測報告證實調整節氣門開度,對降低空燃比數值有效。在相同條件下,排放檢驗合格

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(4)資質檢測數據與NHA-506尾氣儀檢測數據的對應關系:

(1)檢測廠數值:

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檢測廠數值

(2)NHA-506數值:

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NHA-506數值

兩種檢測方式數據對應結果:

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對應結果的誤差分析:

因檢測方法和精度不同,檢測廠數據與NHA-506數據的偏差明顯,隻能依靠NHA-506數據變化量作為治理尾氣的經驗數據,隻能做為參考。否則,可能讓你白白浪費銀子。

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