随着汽車工業的快速發展,如今快速增長的汽車數量也給大家的生活帶來了衆多的便利,但同時也加速了對空氣的污染速度,在一些汽車保有量高的城市來說,汽車排放污染已成為空氣污染的重要原因。因此有關部門也在逐步提高車輛的相關排放标準,并督促汽車廠商使用更先進的技術來減少車輛污染物排放量,以降低對于環境的污染程度。
為什麼汽車尾氣排放中會有污染物呢?這是因為内燃機的工作需要使用各種化石燃料,比如汽油/柴油等,這些化石燃料在經過燃燒後會産生成分複雜的有害污染物,其中包括一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、醛類化合物、含鉛化合物及各種顆粒物。因此汽車廠商會為引擎設計各種裝置來降低有害物質的排放,同時通過整合在排氣端的特殊裝置,來進一步将污染物質轉完成無害物質排出,而這個特殊的裝置也就是我們俗稱的三元催化器。
三元催化器是什麼
所謂三元催化器,通常被安裝在汽車排氣系統最靠近引擎排氣閥門的頭段排氣管中,通常看上去很像是排氣管上的消聲包,外面用雙層不鏽鋼制成筒形,夾層中裝有隔熱材料,内部看上去呈網狀的部分則由載體和催化材料組成。
通常三元催化器的載體為多孔陶瓷材料,其通氣孔會設計成網狀和多邊形切面的樣式。但其載體并不參加催化作用,主要用來對廢氣進行催化的材料是覆蓋在載體上的鉑、铑、钯等貴金屬材料,在高溫的作用下将引擎燃燒排出的廢氣進行催化,并把有害氣體通過氧化和還原作用轉變為無害物質。
三元催化器有什麼用
引擎燃燒後廢氣的溫度高達數百度,當其經過三元催化器時,附着在載體上的貴金屬物質将增強CO一氧化碳、HC碳氫化合物和NOX氮氧化物氣體的活性,促使其進行一定的氧化-還原化學反應,例如一氧化碳被氧化成二氧化碳,碳氫化合物被氧化成水和二氧化碳,氮氧化合物被還原成氮氣和氧氣。簡單的說,那些因燃燒而産生對環境十分不友好且對人體有害的氣體會被轉化,從而讓最終經過排氣管進入空氣中的有害排放物大大減少。
在目前的技術條件下,三元催化器是減少有害物質排放最有效的方法,不過三元催化器需要在溫度到達250°以上才能有效工作,溫度不夠高時其催化效率非常低。而最佳工作溫度則是在400-800 ℃左右,這個溫度範圍内能實現最好的催化轉換效率,但當車輛出現故障,排氣溫度過高時則容易加速其老化甚至出現損壞。
三元催化器為什麼會壞
三元催化器作為引擎中的下遊設備,其壽命會受到引擎工作狀态的直接影響,當引擎工作不良或保養不當等情況時,有可能會對其造成損害。比如三元催化器需要在一定的溫度範圍内才能有效工作,其最佳的工作溫度一般在400—800℃,當溫度超過1000℃時,其貴金屬塗層會因為高溫而燒結壞死,進而喪失工作能力。而三元催化器中的貴金屬對于硫/鉛/磷/鋅等元素非常敏感,它們分别來自于汽油和機油,這幾種物質本身以及燃燒後形成氧化物顆粒,如吸附在三元催化器内部則會降低其催化作用,即所謂的“中毒”現象。
正常的三元催化器内部
堵塞的三元催化器内部
而另一個影響三元催化器效率的就是設置在其進氣端的氧傳感器,氧傳感器會燃燒後廢氣中氧的濃度轉換成電信号發送到ECU中,讓ECU控制合适的噴油量來保持空燃比(空氣和燃油的混合比例)最接近理想的14.7:1,越接近這個理想的比例,三元催化的工作效率将達到最佳。因此對于三元催化器來說,氧傳感器是否正常工作顯得尤為重要,當其出現故障時會降低催化效率,同時還會降低三元催化器的使用壽命。
如何讓三元催化壽命更長
三元催化器工作環境十分惡劣,而且很容易受到各種不良因素的影響,因此為了保證污染物排放更低,同時也讓其壽命更長,我們在日常使用時應該注意以下一些問題。
1、不要使用含鉛汽油,含鉛汽油在經過燃燒後會排放出鉛顆粒,這些顆粒會覆蓋在三元催化器内部,讓貴金屬與廢氣的反應面積變小,降低轉換效率甚至導緻三元催化器鉛中毒後失效。
2、過高的溫度會讓三元催化器内的貴金屬成分産生化學變化,降低催化作用并導緻其損壞,因此需要注意避免讓排氣溫度過高。在出現例如缺缸、燒機油、氧傳感器故障、水溫過高等狀況時,需要及時對進行維修。
3、三元催化器内部多采用蜂窩狀陶瓷材料制作載體,很容易因為碰撞和外力沖擊後破碎,導緻其失效甚至堵塞排氣管。因此,日常需要注意檢查排氣管身異響,保養時檢查三元催化器外殼是否有坑窪和破損,盡早發現問題并及時進行處理。
4、使用燃油添加劑需要注意,老車盡量不要使用清潔能力太強的産品,應該選用溫和清潔型慢慢的清理掉積碳,避免大塊積碳等物質進入三元催化器内部,導緻其失去催化能力或者将其堵塞。
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