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三元催化器,是安裝在汽車排氣系統中最重要的機外凈化裝置,它可將汽車尾氣排出的CO、HC和NOx等有害氣體通過氧化和還原作用轉變為無害的二氧化碳、水和氮氣。當高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時,三元催化器中的凈化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性,促使其進行一定的氧化-還原化學反應,其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體;HC化合物在高溫下氧化成水(H20)和二氧化碳;NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體,使汽車尾氣得以凈化。

1簡要介紹

三元催化器,是安裝在汽車排氣系統中最重要的機外凈化裝置,它可將汽車尾氣排出的CO一氧化碳、HC碳氫化合物和NOx氮氧化物等有害氣體通過氧化和還原作用轉變為無害的二氧化碳、水和氮氣。
由於這種催化器可同時將廢氣中的三種主要有害物質轉化為無害物質,故稱三元。

2工作原理

催化噴塗載體
三元催化反應器類似消聲器。它的外面用雙層不銹薄鋼板製成筒形。在雙層薄板夾層中裝有絕熱材料----石棉纖維氈。內部在網狀隔板中間裝有凈化劑。 凈化劑由載體和催化劑組成。
載體一般由三氧化二鋁製成,其形狀有球形、多稜體形和網狀隔板等。凈化劑實際上是起催化作用的,也稱為催化劑。催化劑用的是金屬鉑、銠、鈀。將其中一種噴塗在載體上,就構成了凈化劑。

3檢測

背壓試驗
在催化轉化器前端排氣管的適當位置上打一個孔,接出一個壓力表,啟動發動機,在怠速和2500r/min時,分別測量排氣背壓,如果排氣背壓不超過發動機所規定的限值,則表明催化劑載體沒有被阻塞。
如果排氣背壓超過發動機所規定的限值,則需將催化轉化器後端的排氣系統拆掉,重複以上的試驗,如果催化轉化器阻塞,排氣背壓仍將超過發動機所規定的限值。如果排氣背壓下降,則說明消聲器或催化轉化器下游的排氣系統出現問題,破碎的催化劑載體滯留在下游的排氣系統中,所以首先進行外觀檢查確認催化劑載體完整是非常必要的。對有問題的排氣管、消聲器和催化轉化器也可通過測量其前後的壓力損失來判斷。
加熱催化
催化轉化器在正常工作狀態下,由於氧化反應產生了大量的反應熱,因此可通過溫差對比來判斷催化轉化器性能的好壞。啟動發動機,預熱至正常工作溫度,將發動機轉速維持在2500r/min左右,將車輛舉升,用數字式溫度計(接觸式或非接觸式紅外線激光溫度計)測量催化轉化器進口和出口的溫度,需盡量靠近催化轉化器(50mm內)。
催化轉化器出口的溫度應至少高於進口溫度10~15%,大多數正常工作的催化轉化器,其催化轉化器出口的溫度高於進口溫度20~25%。如果車輛在主催化轉化器之前還安裝了副催化轉化器,主催化轉化器出口溫度應高於進口溫度15~20%,如果出口溫度值低於以上的範圍,則催化轉化器工作不正常,需更換;如果出口溫度值超過以上範圍,則說明廢氣中含有異常高濃度的CO和HC,需對發動機本身做進一步的檢查。
措施
1.關閉發動機,將點火開關旋到OFF檔位置。
2.斷開燃油泵保險(繼電器或從油箱處拆下油泵電路插頭)
3.拆下車輛噴油器的供回油管路,根據車型在供回油管路上安裝相應的快速接頭,並與清洗機接好,(回油管可用安裝盲堵,)
4.將三元清洗劑(1004燃油修復劑)按1瓶兌1000毫升的比例,加入清洗機油箱內。
5.接通電源,紅色接車蓄電池的正極,黑色接車蓄電池的負極.
6.調壓:將調壓閥定在低壓,將計時器旋在最高值,打開清洗機電源開關,根據所施工的車的電動汽油泵來調整清洗機的工作壓力。
7.檢查:檢查所有的接頭是否都已接好,確保無漏油現象的發生。
8.清洗:啟動發動機,清洗工作開始,清洗劑用完后,發動機會自動滅火,(當發動機發生警報時表示將停止清洗,可根據情況停止或選擇繼續,如繼續則將計時器旋到高值)在清洗過程中如發生異常,立即關閉清洗機電源開關,修正後在繼續工作。
9.清洗完畢后,斷開清洗設備電源開關,拆開清洗設備和車輛的各管路連接處,恢復車輛的原有燃油管路和電路系統。
10.啟動發動機,檢查有無泄露,一切正常后,清洗工作結束。
溫度過高
常溫下三元催化轉化器不具備催化能力,其催化劑必須加熱到一定溫度才具有氧化或還原的能力,通常催化轉化器的起燃溫度在250—350℃,正常工作溫度一般在400—800℃。催化轉化器工作時會產生大量的自量越高,氧化的溫度也愈高,當溫度超過1000℃時,其內塗層的催化劑就會燒結壞死,同時也極易發生車輛自燃事故。所以必須注意控制造成排氣溫度升高的各種因素,如點火時間過遲或點火次序錯亂、斷火等,這都會使未燃燒的混合氣進入催化反應器,造成排氣溫度過高,影響催化轉化器的效能。
表面積碳
當汽車長期工作於低溫狀態時,三元催化器無法啟動,發動機排出的炭煙會附著在催化劑的表面,造成無法與CO和HC接觸,長期下來,便使載體的孔隙堵塞,影響其轉化效能。
區別使用
與發動機不匹配、即使是同樣的發動機,同樣的三元催化轉化器,車型不同,發動機常用的工作區間就不同,排氣狀況就發生變化,安裝三元催化器的位置就不同,這都會影響三元催化轉化器的催化轉化效果。因此,不同的車輛,應使用不同的三元催化轉化器。
濕法回收
用硫酸或於壓力下用氫氧化鈉在鹼性介質內進行分解,使載體溶解。溶解后貴金屬留在殘渣內,再用氯氣和鹽酸浸出,使鉑族金屬進入溶液。在鹼法中,所含SiO2不溶解全部留下來,從而妨礙了對貴金屬的進一步加工處理。用這類方法再生塊狀載體並不可取,因為在催化劑有效使用期間γ-Al2O3已轉變為不溶的α- Al2O3。
而另一方面,各種溶解貴金屬的方法及貴金屬的回收率有較大的變化幅度,這些都是眾所周知的,例如用鹽酸和氯氣、鹽酸和硝酸或鹽酸和過氧化氫等溶解方法。所有這些方法的主要問題之一,就在於很難將鉑族金屬與有色金屬在稀溶液實現分離。這些方法的回收率,尤其是銠的回收率不能令人滿意。
濕法冶金再生過程的負面效應可歸納如下:
①廢水數量過大;
②浸出過的載體扔棄後有待堆放;
③損失貴金屬;
④鋁酸鹽母液硫酸鋁溶液不易利用。
它們的優點是:工作溫度低;在賤金屬含量低的情況下貴金屬含量易於監控並且沉澱過程易於進行。
熔煉過程
銅、鎳或鉛工業所用爐子的溫度通常大約1300℃,因此不十分適於熔化陶瓷基汽車尾氣催化劑。這種爐子用焦碳、煤氣、燃油或富氧空氣加熱。大的熔煉廠對額外處理這類材料,肯定不存在任何問題。如果其進料量不足工廠總進料量的1%,則對熔煉過程不會產生任何影響。
故而一方面,在這樣大的爐子內借眾所周知的冶鍊方法處理含貴金屬材料的真正優點是冶鍊和處理進料成本低,但另一方面又存在不能以有效的回收率和高的產率回收貴金屬特別是銠。鉑族金屬的稀釋過分和造渣量過大。這種情況表明,後續的鉑族金屬回收與精鍊等富集過程將需要更高的成本。獲取純金屬是一個漫長而艱巨的過程。故而該法已被許多廠家摒棄。
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