催化转化器的说明和操作

三元催化转化器
三元催化器设计用于减少碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物的含量。
四元催化转化器—如配备微粒滤清器
四元催化器设计用于减少碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物的含量。该转化器还配备有微粒滤清器，设计用于去除燃烧后残留的极小碳颗粒。将这些污染物减少至可接受水平的过程分为两阶段：
在第一阶段，催化器通过氧化过程除去废气中的碳氢化合物和一氧化碳，并将氮氧化物还原为氮。在第二阶段，当废气通过滤清器的大部分表面时，微粒滤清器会除去燃烧后残留的极小碳颗粒。
催化转化器

催化器转化

转换器内的催化器能加快化学反应，氧化废气中的碳氢化合物和一氧化碳。该过程将碳氢化合物和一氧化碳转换为水蒸气和二氧化碳，并且将氮氧化物转换为氮，从而降低氮氧化物的含量。

储氧

催化器会储存氧。发动机控制模块 (ECM) 利用加热型氧传感器监测该过程。加热型氧传感器位于催化器前后的废气气流中。发动机控制模块利用加热型氧传感器产生的输出信号计算催化器的氧存储量。这可以用来指示催化器有效转换排气的能力。发动机控制模块通过在非怠速的减速燃油切断事件过程中监测加热型氧传感器来监测催化器的效率。当催化器正常工作时，与催化器之前的加热型氧传感器响应速度相比，催化器之后的加热型氧传感器在减速燃油切断事件过程中对燃油状态的响应要慢一些。当后加热型氧传感器的响应接近前加热型氧传感器时，储氧能力和催化器效率可能会降低到可接受的阈值以下。

冷启动策略

催化器必须预热以有效降低排放。冷启动策略是为了减少预热催化器所需的时间。冷启动过程中，发动机点火正时和燃油喷射被改变，使催化器迅速预热。发动机控制模块监测以下情况，以建立排气能量模型：
然后，将实际模型与期望的排气能量模型进行比较。

燃油修正偏差

燃油修正偏差用作保持后催化器空燃比在预定范围内。这可确保各种工作条件下的最佳催化效率。发动机控制模块持续监测指令燃油修正偏差过稀或过浓，以确定燃油修正偏差是否大于校准值。
微粒滤清器
微粒滤清器捕获废气微粒（也称为积炭），以防将其释放到大气中。强制将含微粒物质的废气通过由成千上万多孔滤槽组成的滤清器基片来完成这一过程。有一半滤槽在滤清器进口处为打开状态，但在滤清器出口处用盖封口。另一半滤槽在滤清器进口和滤清器出口处均为打开状态。这样可迫使含微粒物质的废气通过进口滤槽的多孔壁进入相邻的捕获微粒物质的出口滤槽。微粒滤清器能够清除废气中携带的超过 90% 的微粒物质或积炭。
压力传感器
微粒滤清器进口和出口处的压力连接可使压力传感器测量微粒滤清器上的压降。发动机运行过程中，该压降随着微粒滤清器滤槽中收集的积炭而增大。积炭收集速率因发动机的动力需求而异。如果未检查，不断增加的背压最终将导致操纵性能故障。压力传感器上有两个传感元件：一个用于微粒滤清器上游侧，另一个用于下游侧。微粒滤清器各侧的压力施加至各传感元件中硅薄膜的底侧，且大气压力施加至各薄膜的顶侧。各传感元件上的相对压差被转换成电压。将这些压差发送至发动机控制模块。当微粒滤清器堵塞时，上游侧的压力因流经微粒滤清器的废气流阻力产生的背压而增加。
排气温度传感器
发动机利用排气温度管理来保护微粒滤清器催化器免受热损伤，并确保仅在校准温度范围内发生再生事件。ECM 监测催化器的排气温度，以确定催化器是否在校准温度范围内。
微粒滤清器再生模式

正常微粒滤清器再生

久而久之，附着在滤槽壁上的积炭会阻止废气流进入微粒滤清器，从而降低其和发动机的效率。废气流受阻会在微粒滤清器上产生压降，该压降会在多孔滤槽壁上附着的积炭达到饱和状态时增大。压力传感器监测微粒滤清器上的压降并为 ECM 提供与积炭成正比的电压信号。通过微粒滤清器上增大的压降发出信号表明积炭达到规定限值 (100%) 时，ECM 命令再生事件在发动机正常运行期间燃烧收集的积炭。车辆运行期间发生的再生事件称为正常再生，其会自动发生，无需驾驶员知识。一般而言，车辆将需要在高于 48 km/h (30 mph) 的速度下持续运行大约 20-30 分钟，从而完成一次完整且有效的再生过程。
正常微粒滤清器再生的频率是自上次再生事件起的发动机运行时间，行驶里程和燃油消耗量函数。汽油发动机的再生频率比柴油发动机的再生频率低得多，并且取决于行驶循环。
在再生期间，由于积碳在微粒滤清器中进行快速催化燃烧导致排气温度可能超过 600°C (1,112°F)。相反，在发动机转速过低或轻负载的情况下，排气温度可能太低而无法促进适当的再生。为保护微粒滤清器免受低温下过度燃烧积碳引起的热损伤，ECM 会在再生期间监测微粒滤清器的排气温度。
如果排气温度超过校准阈值，则在温度恢复到正确范围前将暂停再生过程。如果再生温度降至校准阈值以下，则终止再生。
大多数情况下，微粒滤清器中收集的积碳会在正常再生循环期间燃烧掉。定期再生可防止积碳达到一定程度（在该程度下燃烧积碳会在微粒滤清器中产生有害高温）。如长时间在低速或低负载下操作车辆且未发生正常再生事件，最终将导致积碳负载过高。当压力传感器检测到微粒滤清器上的压降增大时，ECM 将向驾驶员信息中心发送警告消息。《用户手册》介绍了该如何驾驶车辆以实现正常再生。

维修再生

注意:除非在其他诊断程序中参考了“微粒滤清器维修再生”文档，否则切勿执行维修再生。
如果车辆操作员无法在启动正常再生循环所必需的条件下驾驶车辆，ECM 会点亮“立刻维修发动机”指示灯并在积炭量超过校准值时在驾驶员信息中心上显示“REDUCED ENGINE POWER（降低发动机功率）”信息。车辆将保持降低功率模式，直到执行维修再生。
ECM 监测微粒滤清器的排气温度，以将微粒滤清器保持在最佳温度。最佳微粒滤清器温度对于减少排放和确保完全再生至关重要。微粒滤清器温度过高可能会损坏陶瓷基片。
由于微粒滤清器中收集的积炭量（称为积炭负载）过高而无法在微粒滤清器陶瓷基片未受到热损伤的情况下实现完全燃烧，因此需要进行维修再生。
维修再生是故障诊断仪上的其中一种输出控制功能。指令维修再生时，ECM 会在完成维修再生前控制发动机操作，或者在技师取消维修再生或 ECM 在检测到意外状况时中止维修再生前控制发动机操作。
可通过执行以下任一操作来终止维修再生：