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三元催化器究竟是什么东西?为什么车辆会需要

时间:2020-12-14 12:21:56  来源:  作者:

随着汽车工业的快速发展,如今快速增长的汽车数量也给大家的生活带来了众多的便利,但同时也加速了对空气的污染速度,在一些汽车保有量高的城市来说,汽车排放污染已成为空气污染的重要原因。因此有关部门也在逐步提高车辆的相关排放标准,并督促汽车厂商使用更先进的技术来减少车辆污染物排放量,以降低对于环境的污染程度。

三元催化器究竟是什么东西?为什么车辆会需要

 

为什么汽车尾气排放中会有污染物呢?这是因为内燃机的工作需要使用各种化石燃料,比如汽油/柴油等,这些化石燃料在经过燃烧后会产生成分复杂的有害污染物,其中包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、醛类化合物、含铅化合物及各种颗粒物。因此汽车厂商会为引擎设计各种装置来降低有害物质的排放,同时通过整合在排气端的特殊装置,来进一步将污染物质转完成无害物质排出,而这个特殊的装置也就是我们俗称的三元催化器。

三元催化器是什么

三元催化器究竟是什么东西?为什么车辆会需要

 

所谓三元催化器,通常被安装在汽车排气系统最靠近引擎排气阀门的头段排气管中,通常看上去很像是排气管上的消声包,外面用双层不锈钢制成筒形,夹层中装有隔热材料,内部看上去呈网状的部分则由载体和催化材料组成。

 

三元催化器究竟是什么东西?为什么车辆会需要

 

通常三元催化器的载体为多孔陶瓷材料,其通气孔会设计成网状和多边形切面的样式。但其载体并不参加催化作用,主要用来对废气进行催化的材料是覆盖在载体上的铂、铑、钯等贵金属材料,在高温的作用下将引擎燃烧排出的废气进行催化,并把有害气体通过氧化和还原作用转变为无害物质。

三元催化器有什么用

引擎燃烧后废气的温度高达数百度,当其经过三元催化器时,附着在载体上的贵金属物质将增强CO一氧化碳、HC碳氢化合物和NOX氮氧化物气体的活性,促使其进行一定的氧化-还原化学反应,例如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。简单的说,那些因燃烧而产生对环境十分不友好且对人体有害的气体会被转化,从而让最终经过排气管进入空气中的有害排放物大大减少。

三元催化器究竟是什么东西?为什么车辆会需要

 

在目前的技术条件下,三元催化器是减少有害物质排放最有效的方法,不过三元催化器需要在温度到达250°以上才能有效工作,温度不够高时其催化效率非常低。而最佳工作温度则是在400-800 ℃左右,这个温度范围内能实现最好的催化转换效率,但当车辆出现故障,排气温度过高时则容易加速其老化甚至出现损坏。

三元催化器为什么会坏

三元催化器作为引擎中的下游设备,其寿命会受到引擎工作状态的直接影响,当引擎工作不良或保养不当等情况时,有可能会对其造成损害。比如三元催化器需要在一定的温度范围内才能有效工作,其最佳的工作温度一般在400—800℃,当温度超过1000℃时,其贵金属涂层会因为高温而烧结坏死,进而丧失工作能力。而三元催化器中的贵金属对于硫/铅/磷/锌等元素非常敏感,它们分别来自于汽油和机油,这几种物质本身以及燃烧后形成氧化物颗粒,如吸附在三元催化器内部则会降低其催化作用,即所谓的“中毒”现象。

三元催化器究竟是什么东西?为什么车辆会需要

 

正常的三元催化器内部

三元催化器究竟是什么东西?为什么车辆会需要

 

堵塞的三元催化器内部

而另一个影响三元催化器效率的就是设置在其进气端的氧传感器,氧传感器会燃烧后废气中氧的浓度转换成电信号发送到ECU中,让ECU控制合适的喷油量来保持空燃比(空气和燃油的混合比例)最接近理想的14.7:1,越接近这个理想的比例,三元催化的工作效率将达到最佳。因此对于三元催化器来说,氧传感器是否正常工作显得尤为重要,当其出现故障时会降低催化效率,同时还会降低三元催化器的使用寿命。

如何让三元催化寿命更长

三元催化器工作环境十分恶劣,而且很容易受到各种不良因素的影响,因此为了保证污染物排放更低,同时也让其寿命更长,我们在日常使用时应该注意以下一些问题。

1、不要使用含铅汽油,含铅汽油在经过燃烧后会排放出铅颗粒,这些颗粒会覆盖在三元催化器内部,让贵金属与废气的反应面积变小,降低转换效率甚至导致三元催化器铅中毒后失效。

2、过高的温度会让三元催化器内的贵金属成分产生化学变化,降低催化作用并导致其损坏,因此需要注意避免让排气温度过高。在出现例如缺缸、烧机油、氧传感器故障、水温过高等状况时,需要及时对进行维修。

3、三元催化器内部多采用蜂窝状陶瓷材料制作载体,很容易因为碰撞和外力冲击后破碎,导致其失效甚至堵塞排气管。因此,日常需要注意检查排气管身异响,保养时检查三元催化器外壳是否有坑洼和破损,尽早发现问题并及时进行处理。

4、使用燃油添加剂需要注意,老车尽量不要使用清洁能力太强的产品,应该选用温和清洁型慢慢的清理掉积碳,避免大块积碳等物质进入三元催化器内部,导致其失去催化能力或者将其堵塞。

【本文图片来自网络】



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