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三元催化器

三元催化器,是装置在汽车排气系统中最重要的机外污染安装,它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等不利气体经过氧化和复原作用转变为有害的二氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的三种重要不利物质转化为有害物质,故称三元。

目录

三元催化,是指将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气的催化。主要是用三元催化器,三元催化器的载体部件是一块多孔陶瓷材料,安装在特制的排气管当中。称它是载体,是因为它本身并不参加催化反应,而是在上面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属。是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。

作用

三元催化器汽车排气系统的一个净化装置,可以将尾气中的有害物质转变为二氧化碳和水,以及氮气,减少有害气体排放。

性能特点

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三元催化器性能稳定、质量可靠、寿命长,其产品广泛适用于丰田、本田、别克、奥迪、大众、现代、铃木、昌河等车型。

三元催化器的载体部件是一块多孔陶瓷材料,安装在特制的排气管当中。称它是载体,是因为它本身并不参加催化反应,而是在上面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属。它可以把废气中的HC、CO 变成水和CO2, 同时把Nox 分解成氮气和氧气。HC、CO 是有毒气体,过多吸入会导致人死亡,而NOX 会直接导致光化学烟雾的发生。

经过研究证明,三元催化器是减少这些排放物的最有效的方法。通过氧化和还原反应,一氧化碳被氧化成二氧化碳,碳氢化合物被氧化成水和二氧化碳,氮氧化合物被还原成氮气和氧气。

三种有害气体都变成了无害气体。三元催化剂最低要在250 摄氏度的时候起反应,温度过低时,转换效率急剧下降;而催化剂的活性温度( 最佳的工作温度) 是400 ℃到800 ℃左右,过高也会使催化剂老化加剧。在理想的空燃比(14.7 :1) 下,催化转化的效果也最好。

工作原理

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三元催化器的工作原理是:当当高温的汽车尾气通过净化装置时,三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性,促使其进行一定的氧化-还原化学反应,其中CO在高温下氧化成为五色、无毒的二氧化碳气体;HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳;NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体,使汽车尾气得以净化。

三元催化反应器类似消声器。它的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料----石棉纤维毡。内部在网状隔板中间装有净化剂。 净化剂由载体和催化剂组成。载体一般由三氧化二铝制成,其形状有球形、多棱体形和网状隔板等。净化剂实际上是起催化作用的,也称为催化剂。催化剂用的是金属铂、铑、钯。将其中一种喷涂在载体上,就构成了净化剂。

三元催化一般不用清洗,如果三元催化氧化厉害了就直接更换。因为,三元催化的工作温度在350度左右,所以最好没有液态水残留,所以清洗并不好。

失效原因

温度过高

常温下三元催化转化器不具备催化能力,其催化剂必须加热到一定温度才具有氧化或还原的能力,通常催化转化器的起燃温度在250—350℃,正常工作温度一般在400—800℃。催化转化器工作时会产生大量的自量越高,氧化的温度也愈高,当温度超过1000℃时,其内涂层的催化剂就会烧结坏死,同时也极易发生车辆自燃事故。所以必须注意控制造成排气温度升高的各种因素,如点火时间过迟或点火次序错乱、断火等,这都会使未燃烧的混合气进入催化反应器,造成排气温度过高,影响催化转化器的效能。

慢性中毒

催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感,硫和铅来自于汽油,磷和锌来自于润滑油,这四种物质及它们在发动机中燃烧后形成氧化物颗粒易被吸附在催化剂的表面,使催化剂无法与废气接触,从而失去了催化作用,即所谓的“中毒”现象。

表面积碳

当汽车长期工作于低温状态时,三元催化器无法启动,发动机排出的炭烟会附着在催化剂的表面,造成无法与CO和HC接触,长期下来,便使载体的孔隙堵塞,影响其转化效能。

排气恶化

催化转化器对污染物的转化能力有一定的限度,因此必须通过机内净化技术将原始排气降到最低。如果排放的废气污染物各成分的浓度、总量过大,比如混合气偏浓等,就会影响催化器的催化转化能力,降低其转化效率。此外,由于废气中有大量的HC和CO进入催化反应器后,会在其中产生过度的氧化反应,氧化反应产生大量热量将使催化反应器温度过高而损坏。

区别使用

与发动机不匹配、即使是同样的发动机,同样的三元催化转化器,车型不同,发动机常用的工作区间就不同,排气状况就发生变化,安装三元催化器的位置就不同,这都会影响三元催化转化器的催化转化效果。因此,不同的车辆,应使用不同的三元催化转化器。

氧传失效

为使废气催化率达到最佳(90%以上),必然在发动机排气管中安装氧传感器并实现闭环控制,其工作原理是氧传感器将测得废气中氧的浓度,转换成电信号后发送给ECU,使发动机的空燃比控制在一个狭小的、接近理想的区域内(14.7:1),若空燃比大时,虽然CO和HC的转化率略有提高,但NOx的转化率急剧下降为20%,

因此必须保证最佳的空燃比,实现最佳的空燃比,关键是要保证氧传感器工作正常。如果燃油中含铅、硅就会造成氧传感器中毒。此外使用不当,还会造成氧传感器积碳、陶瓷碎裂、加热器电阻丝烧断、内部线路断脱等故障。氧传感器的失效会导致空燃比失准,排气状况恶化,催化转化器效率降低,长时间会使催化转化器的使用寿命降低。

注意事项

1、 若三元存在机械损伤,热烧结,里程超过20万公里,铅中毒的情况,清洗效用不大。

2、 如发动机在进行清洗时中途熄火,即刻断开发动机与设备连接软管,并关闭流量阀。重新启动发动机,怠速平稳后方能重新连接调整。

3、 检查混合气浓度是否合适,保证液体能以雾状吸入进气道。

4、 清洗三元应在清洗节门气,喷油嘴和燃烧室之后进行。

5、 清洗过程中,怠速不宜太高,以免三元催化器过热。

6、 切勿将清洗液体流滴在车辆漆面上。

7、 工作场地远离火源,做好消防措施。

清洗效果评估

1、清洗过程中有刺鼻味的硫化氢、二氧化硫等气体排出。

2、清洗后氮氧化排放明显降低。

清洗功效

三元清洗剂可以同时清洗发动机进气系统、燃烧系统、排气系统。强力、快速、高效的清除进气道、燃烧室胶质积碳和氧传感器、三元催化器附着的化学络合物。清洗下来的胶质积碳和化学络合物将充分氧化燃烧成气体排出。达到治理尾气、使CO、HC、NOx大幅降低的目的。

养护功效

经清洗后,汽车尾气CO、HC、NO明显降低,特别是NO大幅下降;改善燃油雾化性能,提高燃烧效率,降低油耗,节约燃油5-20%;提高低温冷启动能力,降低噪音;提高动力性能,延长发动机及三元催化器的使用寿命,使车辆得到正常养护。

建议每2-3万公里或者1年进行1次三元催化器免拆清洗。

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