三元型催化式排氣凈化器基本概述

汽車排放的廢氣主要由一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)和氮氧化合物(NOX)等組成，它們在空氣中積累到一定程度后在太陽光線的作用下，氮氣化合物和碳氫化合物會起反應，生成含有二氧化氮(NO2)和臭氧(O3)的光化學煙霧，這兩種物質(zhì)均難溶于水，被吸入人體會長驅(qū)直入到肺部，濃度大時可引起中 毒性水腫，進入血液可形成變性血紅蛋白，使組織缺氧，對人們健康危害極大。1955年美國洛杉磯市曾被光化學煙霧籠罩幾天，幾千人受害，三百人死亡。另外，氫氧化合物進入大氣后會形成酸雨，危害生態(tài)環(huán)境。所以，隨著汽車數(shù)量不斷增加，世界各國日益重視汽車廢氣的排放問題。從70年代以來，歐美各國針對汽車排放問題相繼制定了法律條例，控制汽車廢氣排放。這種政府行為促進了汽車排氣凈化裝置的發(fā)展和應用，一種比較簡便和有效的催化式排氣凈化器也就應運而生了。

催化式排氣凈化器的關鍵在于"催化"，也就是利用催化劑對汽車的廢氣進行凈化，將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。早在70年代中期，美國已經(jīng)實行了這種方法，以后被各國汽車業(yè)廣泛使用，到目前為止仍是最有效的凈化方法。催化式排氣凈化器有氧化型、雙床型、三元型等多種型式，其中最常用的是三元型催化式凈化器。歐共體規(guī)定從1993年1月開始，在歐共體各國出售的汽油發(fā)動機新車一律要配置三元型催化式凈化器。

反應原理:

氮氧化合物分解為氧氣和氮氣 2NOx → xO2 + N2

一氧化碳被氧化為二氧化碳 2CO + O2 → 2CO2

碳氧化合物被氧化為二氧化碳和水蒸汽 2CxHy + (2x+y/2)O2 → 2xCO2 + yH2O

三元型催化式凈化器的外形象一個排氣消聲器，實際上也起到消聲器的作用。殼體用耐高溫的不銹鋼制成，內(nèi)部的蜂巢式通 道上涂有催化劑，催化劑的成份有鉑、鈀和銠等稀土金屬，當汽車廢氣通過凈化器的通道時，一氧化碳和碳氫化合物就會在催化劑鉑與鈀的作用下，與空氣中的氧發(fā)生反應產(chǎn)生無害的水和二氧化碳，而氮氧化合物則在催化劑銠的作用下被還原為無害的氧和氮。所謂三元型催化式凈化器是指汽車廢氣只要通過凈化器本身，就可同時將廢氣中的三種主要有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的一種高效率凈化器。為了充分發(fā)揮三元催化劑的效率，必須要將汽車發(fā)動機的空燃比(充入氣缸的空氣量與進入氣缸燃油量的重量比值)要接近理論上的比值，其空燃比只能在很小的范圍內(nèi)變動，否則就不能同時對廢氣中的三種有害物質(zhì)進行凈化。所以，三元型催化式凈化器要與車上的電子計算機控制系統(tǒng)連在一起使用，用氧傳感器檢測排氣中的氧濃度，將信息反饋到計算機，再由計算機去控制空燃比。

三元型催化式排氣凈化器是安裝在汽車發(fā)動機的排氣裝置上，其凈化效率十分高，可以凈化90%以上的有害物質(zhì)，是現(xiàn)代轎車上一種新的裝置。當然，催化式排氣凈化器也不是全能的，它只能適用于無鉛汽油做燃料的汽車，因為使用含鉛汽油，廢氣中的鉛就會復蓋住催化劑，使凈化器停止工作而不起任何作用，俗稱"中毒"。因此，汽車使用三元型催化式排氣凈化器的前提條件有二個:一是要用無鉛汽油，二是發(fā)動機要使用電控燃油噴射裝置，這樣，三元型催化式排氣凈化器才能起到凈化效果。而且，三元型催化式排氣凈化器的技術較高，蜂巢式通道上的催化劑涂層如果展開的話，足有兩個足球場面積那么大，制造工藝相當嚴格，但由于有良好的廢氣轉(zhuǎn)化效果，因此得到廣泛的應用。

三元催化凈化器正常的使用壽命可達100000km以上。在使用中如果能按要求操作，一般是不會發(fā)生異常的。檢查三元催化凈化器的簡易方法為:在每天首次起動發(fā)動機快速暖機(發(fā)動機自動以稍高的速度運轉(zhuǎn))時，察看排氣管口是否有水珠排出，若有水珠排出說明三元催化凈化器中的催化劑能將昨天廢氣中的CO、HC轉(zhuǎn)化為CO2和水蒸氣，經(jīng)過一夜時間，水蒸氣冷凝成水珠聚集在凈化器中，當?shù)诙炱饎影l(fā)動機暖機時被逐漸排出。有水珠自排氣管排出，表明催化器中的催化劑尚未失效。裝有三元催化凈化器的汽車在暖機時排氣管口滴水，屬正?，F(xiàn)象。如果長時間滴水，則應檢查發(fā)動機是否有故障。

因為鉛對催化劑有破壞作用，裝有三元催化凈化器的汽車如果使用不當，凈化器很容易"中毒"，失去效能。在該類型車輛使用中應注意以下內(nèi)容:

(1)不能使用含鉛、添加劑和清凈劑的汽油;

(2)不能在阻風門失效關閉的狀態(tài)下運行;

(3)避免出現(xiàn)較長時間的繼燃現(xiàn)象;

(4)在車輛行駛中不能關閉點火開關;

(5)不能在不充電的情況下長時間運轉(zhuǎn);

(6)不能在發(fā)動機缺缸的情況下長時間運轉(zhuǎn);

(7)不準用推車或牽引方式起動汽車;

(8)避免出現(xiàn)多次不易起動發(fā)動機的現(xiàn)象發(fā)生;

(9)避免出現(xiàn)在起動發(fā)動機時加油過多"淹死"的現(xiàn)象。

三元催化清洗劑的作用:提高三元催化器氧化還原的效率，降低廢氣排放，暢通三元催化器管路，降低排氣的反壓，提升發(fā)動機的馬力。降低油耗，延長三元催化器的使用壽命。

(5S-FE)

1.三元催化轉(zhuǎn)換器(整體式)的拆裝：

(1)安全地頂起汽車。

(2)在三元催化轉(zhuǎn)換器冷卻后，擰下連接排氣管與三元催化轉(zhuǎn)換器的4個螺栓和螺母。

(3)拆下三元催化轉(zhuǎn)換器和密封墊片。

(4)換上2片新密封墊片，放在前后排氣管上。

(5)安裝三元催化轉(zhuǎn)換器，擰緊螺栓和螺母，其擰緊扭矩為43N.m。

2.預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器(整體式)的拆裝：

(1)拆開電瓶負極電纜。

注意，拆裝必須在點火開關轉(zhuǎn)至K口〈位且電瓶負極電纜拆開90s后進行。

(2)拆下前排氣管

①松開2個螺栓，并拆開支架。

②拆下前排氣管與中間排氣管的2個緊固螺栓和2個緊固螺母。

③使用14mm的套筒扳手，拆下前排氣管與預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器的3個緊固螺母。

④拆下前排氣管和密封墊片。

(3)拆下預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器：

①檢查預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器是否冷卻。

②拆開副氧傳感器接頭。

③拆下螺栓，螺母和No.1排氣歧管支架。

④拆下螺栓、螺母和排氣歧管支架。

⑤拆下3個螺栓、2個螺母、預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器、密封墊片、護圈和襯墊。

⑥從預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器上拆下5個螺栓和2個隔熱罩。

(4)重新安裝預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器：

①使用8個螺栓將2個隔熱罩安裝在新的預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器上。

②將新的襯墊、護圈和密封墊片裝在預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器上。

③使用3個螺栓和2個新螺母安裝預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器，擰緊扭矩為29N.m。

④使用螺栓和螺母安裝排氣歧管支架，擰緊扭矩為42N.m。

⑤使用螺栓和螺母安裝No.1排氣歧管支架，擰緊扭矩為42N.m。

⑥連接副氧傳感器接頭。

(5)重新安裝前排氣管。

①在前排氣管左右端換上2片新密封墊片。

②臨時安上前排氣管與中間排氣管的2個緊固螺栓和2個新的緊固螺母。

③使用14m長的套筒扳手，擰緊前排氣管與預熱式三元催化轉(zhuǎn)換器的1個新的緊

固螺母，擰緊扭矩為62N.m。

④擰緊前排氣管與中間排氣管的2個緊固螺栓和2個緊固螺母，擰緊扭矩為56N.m。

⑤使用2個螺栓安裝支架。

(6)連接電瓶負極電纜。

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。

三元催化反應器的工作原理

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)化學反應轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳(CO2)、水(H2O)及氮氣(N2).

●授權

由美國東方(Eastern)制造有限公司,及萊維塞公司(LeviathanCorporation)授權天笛公司為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要求.

可根據(jù)不同品牌的不同車型設計加工產(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.