催化轉(zhuǎn)化器

由于三效催化轉(zhuǎn)化器的工作要求比較嚴格，如果使用不當，會造成催化器早期失效層至損壞。造成三元催化轉(zhuǎn)化器早期失效的原因有:

常溫下三元催化轉(zhuǎn)化器不具備催化能力，其催化劑必須加熱到一定溫度才具有氧化或還原的能力，通常催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度在250-350℃，正常工作溫度一般在350-700℃。催化轉(zhuǎn)化器工作時會產(chǎn)生大量的自量越高，氧化的溫度也愈高，當溫度超過850-1000℃時，其內(nèi)涂層的催化劑很可能會脫落，載體碎裂。

所以必須注意控制造成排氣溫度升高的各種因素，如點火時間過遲或點火次序錯亂、斷火等，這都會使未燃燒的混合氣進入催化反應(yīng)器，造成排氣溫度過高，影響催化轉(zhuǎn)化器的效能。

催化劑對硫、鉛、磷、鋅等元素非常敏感，硫和鉛來自于汽油，磷和鋅來自于潤滑油，這四種物質(zhì)及它們在發(fā)動機中燃燒后形成氧化物顆粒易被吸附在催化劑的表面，使催化劑無法與廢氣接觸，從而失去了催化作用，即所謂的"中毒"現(xiàn)象。

當汽車長期工作于低溫狀態(tài)時，三元催化器無法啟動，發(fā)動機排出的炭煙會附著在催化劑的表面，造成無法與CO和HC接觸，長期下來，便使載體的孔隙堵塞，影響其轉(zhuǎn)化效能。

催化轉(zhuǎn)化器對污染物的轉(zhuǎn)化能力有一定的限度，因此必須通過機內(nèi)凈化技術(shù)將原始排氣降到最低。如果排放的廢氣污染物各成分的濃度、總量過大，比如混合氣偏濃等，就會影響催化器的催化轉(zhuǎn)化能力，降低其轉(zhuǎn)化效率。此外，由于廢氣中有大量的HC和CO進入催化反應(yīng)器后，會在其中產(chǎn)生過度的氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量將使催化反應(yīng)器溫度過高而損壞。

即使是同樣的發(fā)動機，同樣的三元催化轉(zhuǎn)化器，車型不同，發(fā)動機常用的工作區(qū)間就不同，排氣狀況就發(fā)生變化，安裝三元催化器的位置就不同，這都會影響三元催化轉(zhuǎn)化器的催化轉(zhuǎn)化效果。因此，不同的車輛，應(yīng)使用不同的三元催化轉(zhuǎn)化器。

為使廢氣催化率達到最佳(90%以上)，必然在發(fā)動機排氣管中安裝氧傳感器并實現(xiàn)閉環(huán)控制，其工作原理是氧傳感器將測得廢氣中氧的濃度，轉(zhuǎn)換成電信號后發(fā)送給ECU，使發(fā)動機的空燃比控制在一個狹小的、接近理想的區(qū)域內(nèi)(14.7:1)，若空燃比大時，雖然CO和HC的轉(zhuǎn)化率略有提高，但NOx的轉(zhuǎn)化率急劇下降為20%，

因此必須保證最佳的空燃比，實現(xiàn)最佳的空燃比，關(guān)鍵是要保證氧傳感器工作正常。如果燃油中含鉛、硅就會造成氧傳感器中毒。

此外使用不當，還會造成氧傳感器積碳、陶瓷碎裂、加熱器電阻絲燒斷、內(nèi)部線路斷脫等故障。氧傳感器的失效會導(dǎo)致空燃比失準，排氣狀況惡化，催化轉(zhuǎn)化器效率降低，長時間會使催化轉(zhuǎn)化器的使用壽命降低。

使用時應(yīng)注意的問題鑒于三效催化轉(zhuǎn)化器早期失效的原因，使用時應(yīng)注意如下事項:

1、勿用含鉛汽油。

2、勿長期急速運轉(zhuǎn)(開環(huán)控制狀態(tài))。

3、勿讓發(fā)動機轉(zhuǎn)速忽快忽慢。

4、點火時間勿太遲。

5、長時間啟動不著。

6、不要長時間拔出高壓線試火。

7、測量氣缸壓力時，要拔下燃油泵的中控接頭，從而能停止噴油器向氣缸內(nèi)噴油。

8、發(fā)現(xiàn)有氣缸工作不良時，應(yīng)及時停車檢查、排除故障。

9、避免混合氣偏濃的諸多因素，如噴油器關(guān)閉不嚴，燃油壓力調(diào)節(jié)器失效(油壓過高)、氧傳感器失效、空氣流量傳感器失效等。

10、催化轉(zhuǎn)化器只要正確使用，一般不需要維護，故不要隨便拆卸，如需更換時一定要與發(fā)動機匹配。

汽車催化轉(zhuǎn)化器及其功能

汽車催化轉(zhuǎn)化器是一種發(fā)動機機外凈化置，它能凈化汽車排出的一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、碳氫化合物(H C)和氮氧化物(NO)。僅能凈化CO和HC的催化轉(zhuǎn)化器為氧化型催化轉(zhuǎn)化器;

能凈化CO、HC和NO對環(huán)境污染的催化轉(zhuǎn)化器為三效催化轉(zhuǎn)化器。

催化轉(zhuǎn)化器的最外部為不銹鋼殼體，其內(nèi)部為催化劑載體。催化劑載體可分為由堇青石制成峰窩狀載體、金屬載體或顆粒型載體(如圖1)。載體外面涂有催化劑。三效催化轉(zhuǎn)化器所使用的催化劑一般為衡有金屬鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)，并添加堿金屬的氧化物作為助劑，為了提高催化劑的穩(wěn)定性，又添加衡土氧化物鑭(La)、鈰(Ce)等(如圖2)。

催化轉(zhuǎn)化器利用排氣中殘余的氧和排氣溫度，在催化劑表面進行氧化還原反應(yīng)，使有害物質(zhì)CO、HC和NO變成無害物質(zhì)，從而減少對環(huán)境的污染，改善大氣質(zhì)量。

1.安裝有催化器的汽車絕對不允許使用有鉛汽油

有鉛汽車中的鉛化物在發(fā)動機中燃燒后形成固體物質(zhì)會沉積在催化轉(zhuǎn)化器載體表面上，從而使催化轉(zhuǎn)化器喪失轉(zhuǎn)化能力。通常把這種現(xiàn)象稱為"鉛中毒"。同時，也不要隨便往小攤販油或機油中加入各種添加劑，以防損壞催化轉(zhuǎn)化器。

2.要避免催化轉(zhuǎn)化器發(fā)生磕碰

雖然在設(shè)計時對催化劑載體的機械強度有一定要求，使其能承受汽車的振動，但不能隨過大載荷，否則催化劑載全會損壞。裝有催化轉(zhuǎn)化器的汽車如果在行駛中感到排氣不暢，應(yīng)及時檢查，防止損壞的催化劑載體隨排氣共振倒流入氣缸。

3.汽車不要長時間怠速，以防催化轉(zhuǎn)化器燒壞

由于怠速時混合過濃，廢氣中含氧量不足，末燃混合氣進入催化轉(zhuǎn)化器載體重新燃燒會使溫度急劇升高，而把催化劑載體燒壞。

4.要避免突然加速，以防止催化轉(zhuǎn)化器過熱

5.要保證發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)，以防止催化轉(zhuǎn)化器排氣凈化率最佳

由于三效催化轉(zhuǎn)化器要求發(fā)動機始終處于理論空燃比(14.7:1)的情況下工作，這時排氣凈化率最高。發(fā)動機電控系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)的故障都會使發(fā)動機工作不正常，混合氣濃度偏離理論空燃化，使排氣凈化率降低，三效催化轉(zhuǎn)化器壽命縮短。

目前，我國催化轉(zhuǎn)化器基本有下面三種來源:

1)完全進口，在國內(nèi)與電噴系統(tǒng)匹配;

2)進口載體。例如，進口德固薩、 Eugelhard等公司的載體在國內(nèi)封裝;

3)完全由國內(nèi)公司制造:陶瓷載體、催化劑涂層、封裝成催化轉(zhuǎn)化器總成。

控制汽車尾氣的排污技術(shù)有機內(nèi)凈化和機外凈化兩種，前者是基礎(chǔ)，后者是必不可少的重要組成部分，只有兩者結(jié)合，才能使汽油機排污控制在日益嚴格的法規(guī)范圍內(nèi)，而機外凈化首選應(yīng)為催化轉(zhuǎn)化器。但是，如果機內(nèi)凈化不好，會使催化轉(zhuǎn)化器的壽命大大縮短。

催化劑是一種物質(zhì)，是催化轉(zhuǎn)化器的核心部件。它加速化學(xué)反應(yīng)趨于平衡，而自身在反應(yīng)的最終產(chǎn)物中不顯示。催化劑的主要性能是:活性、選擇性、穩(wěn)定性和壽命指標。

活性是指催化劑影響反應(yīng)進程變化的程度，活性越高，原料轉(zhuǎn)化率的百分數(shù)越大;選擇性是指所消耗的原料中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的分率;穩(wěn)定性是指它的活性和選擇性隨時間變化的情況;催化劑不能無限期地使用，在長期受熱和化學(xué)作用下，也會受到不可逆的物理和化學(xué)變化，受到億萬次的侵襲，最終導(dǎo)致其失活。

現(xiàn)代貴金屬催化劑包括氧化劑Pt(鉑)，Pd(鈀)和還原催化劑Rh(銠 )，氧化與還原催還化劑的質(zhì)量比一般為5:1，貴金屬的總質(zhì)量占涂層質(zhì)量的0.1%-0.5%，貴金屬含量與載體體積計算為1.5g/L左右。從長遠看，使用一般金屬代替貴金屬應(yīng)為努力方向，目前市場上鉑的價格比黃金貴一倍多，也可能因為催化劑運用過多是原因之一。

陶瓷載體也是催化轉(zhuǎn)化器的關(guān)鍵部件。其重要材料之一為堇青石，它耐高溫，最高連續(xù)工作溫度可達1200℃，強度高，線膨脹系數(shù)低。載體采用有效的表面和適宜的孔結(jié)構(gòu)，國產(chǎn)的陶瓷載體開孔率可達400-460目/inch2，最小壁厚可達0.16mm左右。

它可以增強催化劑的機械強度，也提高了它的抗磨損、抗沖擊、抗重力、抗壓、抗高溫、相變的能力，改善了催化劑的傳導(dǎo)性、減少活性組分的含量，特別是在使用貴金屬催化劑鉑、鈀、銠時，可將活性組分高度分散，減少用量?？傊d體的質(zhì)量對催化器是極為重要的。

催化轉(zhuǎn)化器的總成同時要經(jīng)過一系列試驗和轉(zhuǎn)化要求達到的效率，使用壽命一般為8萬公里以上。

隨著加嚴的發(fā)動機排氣污染物限值的標準陸續(xù)出臺，我國的汽車發(fā)動機全部加裝催化轉(zhuǎn)化器的日期已經(jīng)到來，好在我國的科研人員早在70年代就已開始研究二元催化轉(zhuǎn)化器，并開始了艱苦的創(chuàng)業(yè)。雖然與國外一些大公司有一定差距，但已取得了令人欣喜的成果。

其中，載體--催化劑及其涂層--封裝等技術(shù)已完全掌握。例如:山西凈土、天津卡達克、長春萊特、大連華克、北京綠創(chuàng)、上海紅湖、無錫力達、昆明、溫州等十幾家已形成一定規(guī)模。

催化轉(zhuǎn)化器在一定程度上提高了空氣的酸度。

汽車尾氣污染物主要包括:一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫、煙塵微粒( 某些重金屬化合物、鉛化合物、黑煙及油霧)、臭氣，而汽車尾氣凈化催化劑，活性組分為Pd、Pt、Rh;助催化劑一般為Co、Mn、Ni等，載體一般為堇青石蜂窩體，也有用球狀A(yù)i2O3的，在催化劑的作用下，一些低價氮化物和硫化物，轉(zhuǎn)化更多的高價的氧化物，在遇到水的作用下，生成強酸，例如硫酸，硝酸，所以酸性增強，即空氣的酸度增加。

隨著環(huán)境保護要求的日益苛刻，越來越多的汽車安裝了廢氣催化轉(zhuǎn)化器以及氧傳感器裝置。它安裝在發(fā)動機排氣管中，通過氧化還原反應(yīng)，將發(fā)動機排放的三種廢氣有害物CO、HC和NOx轉(zhuǎn)化為無害的水、二氧化碳和氮氣，故又稱之為三元(效)催化轉(zhuǎn)化器，其催化劑大都含有鉑、鍺等貴金屬或稀土元素，價格昂貴，在正常情況下，使用壽命為八萬公里左右(國產(chǎn)的三元催化轉(zhuǎn)化器也能達到五萬公里以上)。

三元催化轉(zhuǎn)化器的常見故障有：三元催化轉(zhuǎn)化器性能惡化；三元催化轉(zhuǎn)化器芯子堵塞后排氣不暢，產(chǎn)生過高的排氣背壓，使廢氣倒流到發(fā)動機內(nèi)。包括如下現(xiàn)象：

①炭灰積聚、污染。含鉛汽油燃燒后會使三元催化轉(zhuǎn)化器很快受到損害；機油竄入汽缸燃燒后機油中的磷和鋅等物質(zhì)也會污染三元催化轉(zhuǎn)化器。

②陶瓷芯子破損。熱循環(huán)的長期作用、外部碰撞和擠壓，都有可能使陶瓷芯子破損。

③陶瓷芯子熔化。三元催化轉(zhuǎn)化器正常工作時，三元催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的溫度一般可達500～800℃，出口處溫度比進口處溫度約高30～100℃。但是，混合氣濃或燃燒不完全時會使排氣中的CO、HC濃度過高，這將加重三元催化轉(zhuǎn)化器的負擔，使溫度升高過多，時間長后，會使三元催化轉(zhuǎn)化器的性能惡化，甚至熔化載體。

④三元催化轉(zhuǎn)化器上一般還裝有排氣溫度傳感器，當溫度不定期高時，電控單元會切斷二次空氣供給，中斷催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

三元催化反應(yīng)器的工作原理

車輛上采用電噴射系統(tǒng)的目的保證燃料混合濃度接近于理想空燃比。理想空燃比對于催化轉(zhuǎn)換器正常工作是很重要的，安裝催化轉(zhuǎn)換器的目的是降低有害氣體排放。采用連續(xù)分析排氣中氧氣含量的λ傳感器，可以獲得理想的混合氣濃度。如果空燃比不是理想值，通過累進地計量燃油噴入量，ECU可連續(xù)調(diào)整混合氣濃度。

根據(jù)λ傳感器信號，ECU自動校正CO%的正確值（閉環(huán)運行）。而當λ傳感器失效時，ECU可以在開環(huán)中工作。在吸熱發(fā)動機中，燃燒是由氫氣和氧氣之間的反應(yīng)產(chǎn)生的，緊接著發(fā)出熱量.燃油是由碳氫混合物組成，它本身包含以不同方式結(jié)合在一起的碳原子和氫原子（石蠟、烯族烴、芳香烴）。

空氣和燃油混合燃燒的主要生成物是二氧化碳（CO2）水蒸氣（H2O）、一氧化碳（CO）和小百分比的未燃燒的碳氫(HC)和氧化氮(NOx)。后兩種按ppm計量。對于污染問題，只有一氧化碳以體積形式大量存在。氮氧化物由氧化的混合氣組成，主要如下：氧化二氮、一氧化氮（NO）、二氧化氮NOx是表示這些氧化物的傳統(tǒng)的符號，其中NO占總數(shù)的95%以上。

為了把污染減少到最小程度（CO、HC和NOX），“λ傳感器”被裝到系統(tǒng)中，用于檢測排氣中氧的含量。從傳感器輸出的信號送到ECU，用來調(diào)整空燃混合比，從而保證催化轉(zhuǎn)換器處于最佳工作狀態(tài)。

TRI-D三元催化轉(zhuǎn)換器

●工作原理

通過貴金屬(鉑、銠、鈀)催化劑的作用,使汽車尾氣中有害物質(zhì),包括碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx),經(jīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳(CO2)、水(H2O)及氮氣(N2).

●授權(quán)

由美國東方(Eastern)制造有限公司,及萊維塞公司(LeviathanCorporation)授權(quán)天笛公司為TRI-D三元催化轉(zhuǎn)換器中國總代理.

●產(chǎn)品概況

TRI-D牌三元催化轉(zhuǎn)換器于1986年通過美國EPA和CARB的檢測認證,并達到歐洲R103規(guī)則標準的要求.Eastern公司為美國首家獲得該許可的通用型三元催化轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)企業(yè).產(chǎn)品性能滿足國家及北京市相關(guān)要求.

可根據(jù)不同品牌的不同車型設(shè)計加工產(chǎn)品,即可滿足整車配套的要求,也可滿足在用車轉(zhuǎn)換器失效時更換的要求.

使用壽命：在車況正常的情況下,針對在用車更換為使用2年或行駛50000公里;針對整車配套為行駛80000公里.

●安裝說明

安裝前注意事項

安裝前應(yīng)確保發(fā)動機處于二級保養(yǎng)后正常狀態(tài)，如有下列現(xiàn)象應(yīng)及時維修調(diào)整：

1．發(fā)動機已磨損而燃燒機油,排氣管冒黑煙.

2．安裝前排氣污染物濃度過大(CO≥8％、CH≥5000ppm).

3．本產(chǎn)品必須避免撞擊、灌水、浸水,否則將會大幅度降低催化器的凈化效果.

安裝產(chǎn)品對車輛的要求

化油器汽車：安裝產(chǎn)品前務(wù)必對車輛做如下項目的檢修、保養(yǎng)：

1．化油器清洗.

2．清潔白金觸點,調(diào)整白金間隙.

3．校正點火提前角.

4．清除火花塞積炭,調(diào)整火花塞間隙.

5．清潔和更換空氣濾清器.

6．調(diào)整發(fā)動機怠速.

7．測量氣缸壓力.

電噴汽車：安裝產(chǎn)品前務(wù)必對車輛做如下項目的檢修、保養(yǎng)：

1．清洗或更換空氣濾清器.

2．檢查汽缸壓力.

3．校正點火提前角.

4．檢查各傳感器、噴嘴及電控系統(tǒng).

安裝要求

1．安裝時切割下原車第一級消聲器,將管口去毛刺、校圓,啟動汽車發(fā)動機約30秒,吹除管道內(nèi)雜物,在相應(yīng)位置上按合適的安裝方法連接上本凈化器,注意聯(lián)接處要牢固、密封,防止松動.

2．安裝時務(wù)必注意凈化器的氣流方向(區(qū)分凈化器的進氣端與排氣端),有隔熱板的凈化器請將隔熱板朝上安裝.

3．裝凈化器后,需檢查接合部位有無漏氣現(xiàn)象.

三元催化轉(zhuǎn)換器(TWC)的任務(wù)是降低排放中的CO、HC和NOX，但如果車輛的狀況很差，例如排出的CO值高于1%，再有效的TWC也無能為力。所以在檢查TWC性能之前，必須首先用尾氣分析儀測量汽車尾氣中的CO、HC和O2的含量，以判斷混合氣的濃度是否合適，如果合適才能進行TWC的性能檢測。在測量尾氣時候，先脫開TWC進氣口，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)至正常溫度，將測量管插入排氣管中至少400mm，按照怠速法進行測量。（注意：該項測試應(yīng)該在3min內(nèi)完成）。若測量值不正常應(yīng)該先檢修發(fā)動機工作性能，直至數(shù)值在規(guī)定范圍之內(nèi)。待數(shù)值正常后，裝復(fù)TWC進氣口，在發(fā)動機溫度正常時檢測TWC的工作性能。

伴隨世界各國對排放法規(guī)實施日益嚴格，各種機外凈化技術(shù)也紛紛產(chǎn)生。其中，三元催化轉(zhuǎn)換器（簡稱TWC：threewaycatalystconverter）的研制成功對于與汽車排放控制技術(shù)有了突破性的進展，它可使汽車排放中的CO、HC和NOX同時降低90%以上。目前三元催化轉(zhuǎn)換器技術(shù)已經(jīng)在汽油車上廣泛使用。不過，由于三元催化轉(zhuǎn)換器受本身的工作環(huán)境十分惡劣以及其轉(zhuǎn)化性能特點的影響，在使用過程中也會有各種不同故障產(chǎn)生。例如，由于三元催化轉(zhuǎn)換器堵塞造成的發(fā)動機動力下降、熄火或啟動困難及尾氣超標等現(xiàn)象，很可能干擾我們的故障判斷。除此之外，還會造成嚴重的后果，例如三元催化轉(zhuǎn)換器中顆粒催化物的熔化，催化轉(zhuǎn)換裝裝置內(nèi)部的蜂窩陶瓷狀基底因過熱而破裂等帶來的損失。