Mercury Workshop Service and Repair Manuals

Catalytic Converter: Description and Operation

The catalytic converter and exhaust system work together to control the release of harmful engine exhaust emissions into the atmosphere. The engine
exhaust gas consists mainly of nitrogen, carbon dioxide and water vapor. However, it also contains carbon monoxide, oxides of nitrogen, hydrogen, and
various unburned hydrocarbons. Carbon monoxide, oxides of nitrogen, and hydrocarbons are major air pollutants, and emission into the atmosphere must
be controlled.

The exhaust system for Federal emission vehicles consists of an exhaust manifold, Warm Up Three Way Catalytic Converter (WU-TWC), upstream
Heated Oxygen Sensor (HO2S), (located just in front of the WU-TWC), Three Way Catalytic Converter (TWC), downstream HO2S (located behind the
TWC), a muffler and an exhaust tailpipe.

The exhaust system for California emissions vehicles consist of an exhaust manifold combined with a pre-catalytic converter, upstream Heated Oxygen
Sensor (HO2S11), (located just in front of the pre-catalytic converter), Three Way Catalytic Converter (TWC), downstream Heated Oxygen Sensor 
(HO2S12) (located in front of the TWC), a muffler and an exhaust tailpipe.

Typical Heated Oxygen Sensor (HO2S)

Heated Oxygen Sensors

These vehicles are equipped with both upstream and downstream Heated Oxygen Sensors (HO2S), as OBD II legislation mandates. The upstream
Heated Oxygen Sensor (HO2S11) is used to control engine fuel flow. The sensor detects the concentration of oxygen in the exhaust gas and sends a
signal to the Powertrain Control Module (PCM). In a rich condition, the HO2S will output a voltage of 0.6 volts or greater, and in a lean condition a
voltage of 0.4 volts or less will be output.

The downstream Heated Oxygen Sensor (HO2S12) is used primarily for monitoring the efficiency of the catalytic converter system. The HO2S12 works
in a similar way to the HO2S11 but only indicates to the PCM that the catalyst is functioning properly. In the event that the HO2S11 fails, fuel control
will be switched over to the HO2S12 and the Malfunction Indicator Lamp (MIL) will be illuminated. This allows the vehicle to operate with fewer
emissions, even with a sensor failure.

Three Way Catalytic Converter (TWC)

Three Way Catalytic Converter System

The engine exhaust consists mainly of Nitrogen (N2); however, it also contains Carbon Monoxide (CO), Carbon Dioxide (CO2), Water Vapor (H2O),
Oxygen (O2), Nitrogen Oxides (NOx), and Hydrogen (H2) as well as various unburned Hydrocarbons (HC). Three of these exhaust components - CO,
NOx, and HC - are major air pollutants, so their emission to the atmosphere must be controlled.

The Three Way Catalytic Converter (TWC), mounted in the engine exhaust system, works as a gas reactor to convert and reduce the pollutant levels to
within legally prescribed limits.