【文章內(nèi)容簡介】 。 有害氣體濃度 與燃燒時空燃比有密切關(guān)系 。 圖中可以看出排氣中 CO的濃度大致上取決于空燃比 ， 當(dāng)混合氣較稀空燃比在 16以上時 ， 空燃比的變化對 CO的影響不大 。 而當(dāng)空燃比小于 16時 ， 隨著空燃比的減小 CO的濃度便急劇增加 。 HC排放主要取決與燃燒過程中未燃混合氣的多少 ， HC排放在空燃比為 17時具有最佳值 ， 空燃比偏離 17時 HC排放加大 。 發(fā)動機排出的氮氧化物除少量 NOx外大量是 NO， 其生成條件是高溫富氧 ， 當(dāng)混合氣空燃比為 NO濃度最高 ， 空燃比增大或減小 ， NO濃度會逐漸降低 。 XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 三元催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用與檢測 18 圖 空然比與有害氣體濃度的關(guān)系 由以上分析可以看出 CO、 HC和 NOx的排放 隨 空然比 變化的規(guī)律也是不一致的有時是截然相反的 。 理想空然比的選擇還要考慮轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn) 化特性。 由圖 ，根據(jù)三元催化轉(zhuǎn)化器特性， 只有在空燃比達(dá)到 （λ=1177。 %）時， 也就是圖中的窗口區(qū)， 廢氣才能以最高的轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)換為無害的氣體，過濃或過稀都 會 影響轉(zhuǎn)化效果 。 圖 三元催化轉(zhuǎn)化器的空然比特性曲線 點火正時對轉(zhuǎn)化效率的影響 對于現(xiàn)代汽車而言 ， 最佳點火提前角不僅要保證發(fā)動機的動力性和燃XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 三元催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用與檢測 19 油經(jīng)濟性都達(dá)到最佳 ， 還必須保持廢氣排放污染最小 。 最佳點火提前角時發(fā)動機的動力性和燃油經(jīng)濟性都達(dá)到最佳 ，而且尾氣排放濃度 也符合 催化轉(zhuǎn)換器 工作要求。 圖 點火正時對尾氣排 放 影響的關(guān)系 推遲點火時刻 HC的排放將減少 ， 但需要指出的是 ， 采用推遲點火的結(jié)果 ， 雖然使排放污染物 HC有所下降 ， 但這是靠犧牲燃油經(jīng)濟性換來的 。 點火提前角對 CO的排放濃度影響不大 ， 但點火過遲將引起 CO排放量的增加 。無論在任何轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下 。 加大點火提前角 ， 燃燒溫度升高 NOx的排放濃度隨之增加 。 點火正提前角誤差越大對尾氣排放影響越大 ，也就對三元催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化效率造成的影響越大。 三元催化轉(zhuǎn)化器的選擇 催化轉(zhuǎn)化器須與發(fā)動機匹配 ， 就是將催化轉(zhuǎn)化器 與發(fā)動機的工況和性能進(jìn)行合理的搭配 。 根據(jù)催化劑工作的原 理 ， 要想得到理想的凈化效果 ，必須要有合適的 溫 度和適當(dāng)濃度的氧氣 。 溫度過低 ， 達(dá)不到起燃溫度 ,催化劑不能進(jìn)行正常的氧化還原反應(yīng) ， 凈化效果不好 。 而長時間在上限或接近上限溫度下工作 ， 不但會使凈化效果下降 ， 而且大大影響凈化器的壽命。XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 三元催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用與檢測 20 發(fā)動機混合氣體太濃 ，雖 對發(fā)動機的起動和功率有好處 ， 但尾氣中的氧濃度偏低 ， 使催化劑氧化反應(yīng)不足 ， 轉(zhuǎn)化 CO、 HC效果不好 。 混合氣體太稀 ，雖尾氣中的氧量增加 ， 有利于凈化 ， 但要影響發(fā)動機的功率。 ，所選擇的三元催化轉(zhuǎn)化器由差別。 渦輪增壓和 發(fā)動機排量都對發(fā)動機 最大 尾氣 排氣氣流 有很大影響 ，基于 催化轉(zhuǎn)化器的空速特性帶渦輪增壓發(fā)動機和排量大的發(fā)動機，應(yīng)該使用空速特性符合要求 的催化轉(zhuǎn)化器。 （ EGR）系統(tǒng)的發(fā)動機要特別注意。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的作用是在發(fā)動機某些工況時，使一部分尾氣再進(jìn)入氣缸中燃燒，以降低氣缸燃燒溫度，從而減少氮氧化物的產(chǎn)生。所以 沒有 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機就 需要 三元催化轉(zhuǎn)化器對氮氧化 物 有 更高的還原效率 。 載診斷系統(tǒng) （ OBDII） 可以監(jiān)測 催化轉(zhuǎn)化器 轉(zhuǎn)化性能 。 OBDII 系統(tǒng)沒有能力來測量一氧化碳， 碳?xì)浠衔?和 氮氧化物。系統(tǒng)使用氧傳感器來測量催化 轉(zhuǎn)化之前和之后的氧氣含量。一個正常工作的催化轉(zhuǎn)化器在氧化 CO 和 HC 的同時將消耗大量氧氣。 OBDII 系統(tǒng)監(jiān)測 前后 氧傳感器測出氧含量差異值來檢測 催化轉(zhuǎn)化器 是否正常工作 。鈰 可以吸收并釋放氧氣，鈰的氧儲藏對通過 OBDII 對 催化轉(zhuǎn)化器 性能監(jiān)測 是非常重要的。所以裝在有 OBDII 系統(tǒng)的車輛必須 安裝 專門為這種車輛設(shè)計的并含 有鈰的三元催化轉(zhuǎn)化器 是非常重要的。 4. 帶有 二次 空氣注入技術(shù)的車輛更需要 特別注意 。 如果 被注入的空氣重新向上進(jìn)入 三元催化轉(zhuǎn)化器的前部 ,這將會大大地降低 NOx 的還 原效率。三元催化轉(zhuǎn)化器 內(nèi)的空氣注入 噴嘴一眼看過去是看不到的，它必須被XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 三元催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用與檢測 21 專門設(shè)計以減少空氣重新進(jìn)入 催化轉(zhuǎn)化器 的 前部。 三元催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)也必須保證尾氣的流量來避免這個影響。 三元催化轉(zhuǎn)化器的正確使用 在現(xiàn)代汽車上三元催化轉(zhuǎn)化器屬于比較重要的部件，而且價格也不便宜。如果使用得當(dāng)，三元催化轉(zhuǎn)化器有十多萬公里的使用壽命，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化器不能正常使用或早期損壞，與駕駛員的操作、日常維護(hù)保養(yǎng)有很大關(guān)系。所以我們在車輛使用和維護(hù)過程中應(yīng)注意一些問題， 保 持轉(zhuǎn)化器良 好的工作性能， 避 免催化轉(zhuǎn)化器早期失效損壞，盡量延長其使用壽命。 正確使用潤 滑油 首先，必須按規(guī)定選用合適的機油，一般使用手冊都有廠家規(guī)定的應(yīng)使用機油的級別，高于規(guī)定級別的機油都可以用，低于規(guī)定級別的機油千萬不能使用，并且不同的機油不能混加。對各種添加劑的使用一定要慎重，因為有些機油和添加劑中的硫、鋅、磷等元素，易與催化劑活性材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使其發(fā)生質(zhì)變，或覆蓋在催化劑表面，造成催化劑轉(zhuǎn)化效率下降甚至完全失效，即所謂三元催化轉(zhuǎn)化器中毒。其次，要經(jīng)常注意機油的消耗量，防止氣缸竄機油。因為機油上竄燃燒將導(dǎo)致催化劑表面被結(jié)焦覆蓋，甚至通孔被堵塞，使三元催化轉(zhuǎn)化器喪失工作能力，導(dǎo)致 發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性明顯降低。 使用高品質(zhì)的無鉛汽油 裝有催化轉(zhuǎn)化器的汽油車對汽油品質(zhì)要求比較高，必須使用高標(biāo)號無鉛汽油。因為 廢氣中 鉛 、 硫化物 會沉積在催化劑表面上，造成催化劑中毒失效，同時鉛還會導(dǎo)致氧傳感器的中毒和損壞。試驗表明：當(dāng)每升汽油中XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 三元催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用與檢測 22 的含鉛量超過 5mg 時就會導(dǎo)致催化劑的“鉛中毒”，而且這種中毒是不可逆的。經(jīng)驗表明，只要一箱含鉛汽油就會使一個新的三元催化轉(zhuǎn)化器完全失效。 表 國 3排放法規(guī)對汽油品質(zhì)的要求 參數(shù) 國 2 國 3 主要影響 蒸氣壓（夏季）［ kPa］ 70 max 60 max 蒸發(fā)排放 硫含量［ mg/kg］ 500 max 150 max 排放控制系統(tǒng)失效 苯含量［ % v/v］ max max 空氣質(zhì)量，公眾健康 芳烴含量［ % v/v］ n/a 42 燃燒室沉積物，苯排 烯烴含量 [% v/v] n/a 18 沉積物的生成 MMT[mg/kg] 無 無 排放控制系統(tǒng)失效 雖然幾年前我國已開始全面使用無鉛汽油，并禁止銷售含鉛汽油，但邊遠(yuǎn)地區(qū)難免有死角，因此車輛遠(yuǎn)離城市加油時尤其要注意。 使用乙醇汽油的地區(qū)的車輛比使用普通汽油的車輛更容易發(fā)生 三元催化轉(zhuǎn)化器中毒失效、堵塞的問題。車輛使用乙醇汽油一段時間后容易出現(xiàn)汽車油耗增加、怠速不良、發(fā)動機加速無力提速困難、動力下降，甚至起動困難的故障。導(dǎo)致上述故障的原因基本相同，最主要的就是三元催化轉(zhuǎn)化器臟堵。通常經(jīng)過清洗或疏通三元催化器即可排除故障，恢復(fù)正常的油耗、動力。 保持發(fā)動機良好的工作狀態(tài) 發(fā)動機工作狀態(tài)必須保持良好，特別是供油系統(tǒng)和點火系統(tǒng)必須正常工作。要定期檢查、清洗噴油嘴消除結(jié)碳，以防噴油嘴滴油、霧化不良、噴油不均、混合氣過濃；點火正時必須精確不宜過早或過遲，如點火時間過遲易造成燃 燒不良和高溫等。保證各缸火花塞工作良好，并避免點火順XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 三元催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用與檢測 23 序錯亂、斷火等，以免造成排氣溫度過高。如果發(fā)動機存在混合氣燃燒不完全、爆燃及失火等現(xiàn)象，會造成大量未燃混合氣和碳?xì)浠衔镞M(jìn)入三元催化轉(zhuǎn)化器中燃燒，在持續(xù)高溫（超過 1000℃ ）下，催化劑的涂層組織會發(fā)生由 δ、 γ 或 θ 相 AL2O3向 α 相 AL2O3的轉(zhuǎn)變，造成轉(zhuǎn)化效率明顯降低直至失效。 發(fā)動機電控系統(tǒng)必須正常 對于電噴發(fā)動機，只有確保電控系統(tǒng)各部分元件正常工作，才能實現(xiàn)發(fā)動機控制單元實施精確控制。以氧傳感器為例，它用于監(jiān)測發(fā)動機廢氣中的含氧量，產(chǎn)生一個 與其相關(guān)聯(lián)的電信號送到控制單元，控制單元則根據(jù)該信號實施閉環(huán)控制，確定噴油量，將空然比盡可能控制在化學(xué)計量比值（ :1）附近，此時三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率從能最高。所以在實際工作中，應(yīng)經(jīng)常檢查電控系統(tǒng)各部分元件的性能，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時修復(fù)或更換。 保持發(fā)動機最佳工作溫度 三元 催化 轉(zhuǎn)化 器降低 CO、 HC和 NOx這 三 種有害氣體 ， 是通過 催化 使其氧 化 和還原 實現(xiàn)的 。 三元催化器開始起作用的溫度大約在 300℃ 左右 ， 最佳工作溫度為 400℃ ～ 800℃ ， 而超過 1000℃ 后作為催化劑中貴重金屬自身也會產(chǎn)生化學(xué)變 化，從而使催化器內(nèi)的有效催化劑成分降低，使催化作用減弱。發(fā)動機溫度過高或過低都不利于催化器發(fā)揮最有效的作用，保持發(fā)動機最佳工作溫度是保證催化器最佳工作溫度的有效措施 。影響發(fā)動機工作溫度的因素很多，除本身工況外還有冷卻液水位、節(jié)溫器、 空調(diào) 、 電子風(fēng)扇、冷卻水箱以及自動變速器等。所以在車輛使用中要經(jīng)常觀察發(fā)動機XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 三元催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用與檢測 24 的水溫表，發(fā)現(xiàn)異常時應(yīng)及時查找原因。 怠速時間不宜過長 汽車發(fā)動機怠速時，為了在一個相對較低的轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，會增加噴油量。而此時總的噴油量多于發(fā)動機此轉(zhuǎn)速下理論上所需要的油量，所以發(fā)動機一直在 偏濃的狀態(tài)下工作。并且此時混合氣燃燒也不充分，增加了催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化的負(fù)擔(dān)。 車輛行駛中防止底盤碰擦 由于三元催化轉(zhuǎn) 化 器大多數(shù)內(nèi)部都是蜂窩 狀 陶器形成的催化劑載體，碰撞后容易破碎 ， 使催化 轉(zhuǎn)化器失效 和排氣系統(tǒng)堵塞。 在不平路面時先要觀察可否通過，即使能通過也應(yīng)緩慢行駛。 三元催化轉(zhuǎn)化器的安裝應(yīng)良好 首先， 要經(jīng)常檢查三元催化轉(zhuǎn)化器的安裝是否牢靠。因為三元催化轉(zhuǎn)化器中的陶瓷載體耐機械沖擊和熱沖擊的能力較差，如果安裝不牢固造成振動，陶瓷載體易破碎，不僅不能發(fā)揮轉(zhuǎn)化的作用，而且會使發(fā)動機性能變壞。其次，應(yīng)確保三元催化轉(zhuǎn)化器與排氣管之間的密封。對于三元催化轉(zhuǎn)化器而言，如果殼體漏氣，使轉(zhuǎn)化效率明顯降低。同時由于部分廢氣未經(jīng)三元催化轉(zhuǎn)化器凈化而直接泄露，對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。 3 三元催化轉(zhuǎn)化器的檢測 三元催化轉(zhuǎn)化器的故障主要有轉(zhuǎn)換效率降低、失效及阻塞等，有的 故障現(xiàn)象和發(fā)動機其他故障相比并不太明顯， 但造成的后果卻非常嚴(yán)重，尤其是對大氣 環(huán)境 的破壞， 所以在實際使用操作中必須經(jīng)?；蚨ㄆ谶M(jìn)行檢XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 三元催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用與檢測 25 查。 對于不同的故障可以采用不同的檢測方法。 表 三元催化轉(zhuǎn)化器檢測方法 三元催化轉(zhuǎn)化器故障 檢測方法 儀 器 機械故障 簡單人工觀察檢查 轉(zhuǎn)化器堵塞 真空測量 真空測量儀 排氣背壓檢測 氣壓表 轉(zhuǎn)化效率 轉(zhuǎn)化器出入口溫差檢測 紅外測溫計 前后氧傳感器信號波形分析 車用示波器 怠速試驗法和高怠速試驗法 尾氣分析儀 上表列出了一些簡單而又可靠的三元催化轉(zhuǎn)化器檢測方法，非常適合在汽車故障維修檢測時使用。它們所有的儀器比較簡單也比較常見，而且操作比較簡單容易，檢測結(jié)果準(zhǔn)確性也比較高，是非常實用的一些方法。另外還有一些檢測方法，如進(jìn)氣管碳?xì)浠衔锖糠治鰴z測法，可以用來檢測催化轉(zhuǎn)化器的堵塞， 三元催 化轉(zhuǎn)化器前后廢氣成分含量比較法等可以用來判斷催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化性能。 下面對幾種檢測方法作簡要闡述， 并通過描述幾例汽車維修工作 中的實例加以說明。 三元催化轉(zhuǎn)化器機械 損傷 檢查 通過 簡單人工觀察檢查 外部可以判斷三效催化轉(zhuǎn)化器是否受到過機械損傷和發(fā)生過過熱狀態(tài)。 觀察三效催化轉(zhuǎn)化器表面有無損傷。如其表面有刮擦、凹痕或裂紋等，則說明三效催化轉(zhuǎn)化器受到過損傷，還有各部位連接是否牢固，各類導(dǎo)管是否有泄露等。當(dāng)排氣系統(tǒng)的吊架損壞或吊掛不正確，三效催化轉(zhuǎn)化器受XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 三元催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用與檢測 26 到高強度的垂直振動時，其殼體或連接處會因過度的振動而破裂。 如三效催化轉(zhuǎn)化器外殼上有嚴(yán)重的褪色斑點或有青色與紫色的斑痕，或在其防護(hù)罩的中央有明顯的暗灰色斑點，則說明三效催化轉(zhuǎn)化器曾因某種原因而發(fā)生過過熱狀態(tài)，需對它作進(jìn)一步檢查。另外，三效催化轉(zhuǎn)化器殼體還存在由外到內(nèi)的腐蝕 對于使用時間較長的三效催化轉(zhuǎn)化器，可采用聽其發(fā)出噪聲的方法進(jìn)行故障診斷。 （ 1）“喀喀”、“嘩啦”聲。這種類型的噪聲產(chǎn)生的原因有：三元催化轉(zhuǎn)化器附件（如隔熱罩）的松動，三元催化轉(zhuǎn)化器與車身部件的接觸，三元催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部元件（如載體）損壞并在其內(nèi)部移動。這類噪聲通常隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速而變化。用橡皮錘輕輕敲 擊三元催化轉(zhuǎn)化器外殼，若聽到“嘩啦”、“嘩啦”掉東西的聲響，說明其內(nèi)部催化器物質(zhì)剝落或陶瓷