三元催化转换装置在控制车辆排放污染中的应用

liudeqiang8163

提要：地球是人类赖以生存和居住的星球，环境保护关系到世界的发展，人类的生存，是全球的热点问题。大气中的主要有害物质为CO .HC .NOｘ.ＳＯ2和烟尘微粒。由此可见，车辆的有害排放物主要造成空气污染。催化转换装置对车辆排放中的CO.HC.NOｘ有控制作用。
关键词：大气污染，车辆排放污染的控制，催化转换装置。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
前言：降低排放的具体技术措施及今后主要开发课题
１、 降低排放的具体技术措施
（1）机内控制法：这种方法是根据有害物质生成的机理，对发动机结构和控制系统进行改造和改进设计，采用新材料、新工艺、新技术和新的控制方法，使发动内的空气燃油混合气充分和高效的燃烧，从而达到减少有害气体排放的目的。例如：气缸的面容比（小）、火花塞采用新材料、电子燃油喷射系统、废气在循环等。
（2）机外控制法：这种方法是将车上排出的有害气体通过反馈或过虑等装置，使他们重新进入气缸燃烧或在排放过程中被氧化还原，变成无害物质排出车外，减少排放污染。例如：曲轴箱强制通风装置、催化转换装置。无论是机内控制法还是机外控制法，都是一种排放控制系统。随着科学的进步和社会更高的要求，是不是有一天，彻底改变车辆的发动机工作方式，采用新的无污染能源让车辆排放控制系统最终退出“历史的舞台”呢？
  总上所述，降低排放的具体技术措施可归纳如下：改进燃烧室提高压缩比；控制喷油量，采取高压喷油；改进排气系统，采用涡轮增压与增压空气中冷技术.废气再循环技术；降低各部分的摩擦，采取隔热措施，减少冷却水和润滑油的散热损失；采取排气净化的后处理装置；提高燃油和润滑油品质，降低润滑油消耗等。
2、今后主要开发课题                                                                                                                                                                      （1）开发可对喷射量.喷射定时做极微细控制的燃料喷射电子控制，以降低NOx、和微粒物质，并采用比通常燃料喷射压力高的高压喷射。改进喷雾雾化，达到清洁燃烧。
（2）涡轮增压及中冷。采用带中间冷却器的涡轮增压器,充分冷却增压后的空气，促使燃料和空气很好的混合，使刚缸内空气流动适应发动机负荷的变化。      
（3）废气再循环电子控制。由电子控制做适合负荷状态的EGR量控制，以抑制黑烟发生，降低NOｘ量。                                                                                             （４）催化还原的后处理技术。作为后处理技术，开发微粒物质的捕捉系统，同时研究在氧气过量的气氛下可还原ＮＯx的催化系统。
一、催化转换装置的作用                                                                                                                                                                       七十年代中期，欧、美、日各国生产的汽车上都安装了催化转换装置。 它是一个可减少CO、HC、NOx的重要排放控制设备。
   催化转换装置通常位于排气歧管与消声器之间的管路上。它与消声器的外形有些相似。如果车辆上有两个排气管，即每个排气缸上有一排 气管，那么每个排气管上就有一个催化转换装置，共有两个同样的催化转换装置。有些车上虽然只有一根管，但也有两个成串联状态的催化转换装置，一个体积较小，位于接近排气歧管处；一个体积较大是主要的催化转换装置，位于排气装置的靠下部位，它们具有同样的功能，都能起到催化转换的作用。现在，新型的车型上每个排气管只用一个催化转换装置，这个转换装置既有氧化的功能，又有还原的功能。由于其采用三种物质作为催化剂，所以说这种装置又叫三元催化转换装置。
    三元催化转换装置是一个有效降低排放污染的装置。其催化转换装置是一个有效降低排放污染的装置。其会大大降低车辆排放中的CO、HC、NOx的含量，而其催化剂并不发生变质或变化。在一定条件下，催化转换装置还能够使发动机处于最佳的工作状态，从而获得比较好的燃油经济性和动力性能。
二．催化转换装置的结构与工作原理
    催化转换装置是一个较大，具有不锈钢外壳的罐状物，由于它工作后温度较高（300摄氏度以上），因此，外面还有热保护壳，以保护车辆底部。当代车辆上三元催化转换装置的催化剂主要是钯（Pd）、铂（Pt）、铑（Rh），把它们安装在装置内部交叉片或蜂窝状的陶瓷上，这样当废气通过时，转换装置可提供较大的反应面积，使HC、CO和NOｘ充分氧化和还原。

　　废气进入催化转换装置后，首先经过氧化和还原区域，然后穿过空气室，再通过氧化区域，最后排到大气中。在氧化还原区域中有钯（Pd）、铂（Pt）、铑（Rh）三种催化元素，废气经过时既有氧化反应又有还原反应，使NOx、CO、HC三种有害气体含量下降；空气室存贮的空气（含大量氧气）来自空气泵的泵入，以供氧化反应之用；在氧化区域内只含有铂（Pt）这种催化剂，其可进一步将剩余的ＨＣ和ＣＯ进行氧化但没有还原反应。
    氧化反应应用钯（Pd）、铂（Pt）两种催化剂，更易将HC、CO氧化氧化生成水蒸气和二氧化碳，而催化剂不发生任何变化，氧化反应如下：
           Rd . Pt
HC+O2－－－→CO2+H2O(水蒸汽)

CO+O2———→CO2


氧化反应中的氧来源于空气室。
  还原反应用铑（Rh）和铂（Pt）作为催化剂主要将NOｘ还原成Ｎ2，这是氧化反应所作不到的，反应方程式如下：

          Rh . Pt
NOx+CO———→N2+CO2


           Rh . Pt
  NOx+HC———→N2+CO2+H2O
          Rh . Pt
  NOx———→N2+ O2
         △高温

            由此可见，三元催化转换装置的氧化和还原反应可有效地抑制HC、CO和NOx的排放，但转换效率与发动机的空燃比有关，当空燃比接近14.7：1这一理想值时，转换效率最高。空燃比有发动机计算机控制，即控制喷油量，喷油量的多少取决于氧传感器送给计算机废气中的氧含量的多少。发动机计算机根据氧传感器的信号调整喷油量，计算机尽可能得将空燃比控制在理想值附近，此时发动机燃烧完全，工作效率最高，催化转换装置效率也最高，即发动机工作时最省油，动力性最佳，污染排放最少。
三、催化转换装置的检修内容与故障现象
        催化转换装置的主要故障是它本身的阻塞。如出现这种现象，车辆的动力会明显下降。若阻塞严重，发动机还会出现熄火或启动困难。除了出现上述状况外，还会出现催化剂溶化或内部瓷蜂窝状基底由于过热而破裂等严重后果。另外还要检查与其相连的部件是否损坏，热保护壳是否完整，是否被牢固的固定在位。检查其于排气管的连接是否良好，固定螺栓是否丢失。从催催化转换装置开始,逐一检查通向空气喷射装置的各类导管,查看它们连接是否完好,是否有泄漏情况。


四．催化转换装置的检查
     通常情况下，催化转换装置的检查需用专门设备检查，但也可用一些简单的方法进行检查。
检查其内部质量与堵塞。顶起被检查的车辆，找到催化转换装置，用橡皮槌轻轻敲打它，听有没有嘎拉嘎拉的声音并伴随有散碎的东西掉落下来，如果有说明其内部催化剂剥落或蜂窝状瓷性基底破碎。整个装置必须更换。用真空测量仪检查催化转换装置是否阻塞，把真空测量仪连接在进气歧管的真空口,启动发动机,并使其转速达到300r/min左右。如果真空测量仪上的真空值不能稳定并有明显下降，就说明催化转换装置或排气系统有堵塞。
总上所述，催化转换装置的检修内容主要是它的检查与更换。
以上就是车辆排放污染控制中催化转换装置的简单介绍与检修内容。
时至今日，我们面临的全球性问题，一个是能源危机，另一个就是环境污染，我相信总有一天我们会找到一种方法来解决这两个问题。例如：甲醇或天然气汽车，电动或太阳能汽车等。

[ 本帖最后由 liudeqiang8163 于 11-1-2009 15:54 编辑 ]

lz3000

因为要在理论孔然必附近工作，所以没法用在柴油机上。
-柴油机是稀燃的

liudeqiang8163

对！我只不过以此引起大家对环境保护的重视！对减排的重视！它功在当代利在千秋！废气再循环，电子控制燃油喷射系统这些对减排都有积极的影响！我正在组织材料和经验撰写。希望大家引起重视！

[ 本帖最后由 liudeqiang8163 于 21-1-2009 14:25 编辑 ]

liudeqiang8163

谢谢您的鼓励与支持！

jessica_kumo

现在世界车辆尾气排放法规越来越苛刻。个人认为汽油发动机的研发也差不多到了尽头。相比柴油发动机在乘用车上的应用却刚起步，在我国甚至未起步。柴油机由于稀燃特性在HC和CO2的控制却有着先天的优势，对于颗粒物的捕集也不是非常困难，NOx通过EGR和氧化催化能控制得非常好。在向绿色汽车进化的过程中，柴油车混合车应该是目前来说最合适的过渡，但据我观察，我国很少有民众关注车辆排放问题。

只剩下如我这般傻乎乎的大学生在那边干着急，每当我和大家谈起汽车引起的环境问题，都会被嘲笑“丫头想多了”。

真傻啊

liudeqiang8163

混合动力车在我国才刚刚起步，它的排放的确很少，但是终归有一定的污染。纯电动车可以达到零排放，我个人认为如果解绝了蓄电量问题这应该是我们的发展倾向！我们公司生产的纯电动车行驶里程小的可怜，很多客户不认同，它的销售存在着很大的困难；而混合动力车由于造价太高也很难进入市场！

shenlang

jessica_kumo
也不要灰心，所谓身无分文，心忧天下。
读书人当然要这样胸怀天下.
环保排放问题是一个很大的课题。
终极目的当然是零排放。未来的方向可能是电动车及燃料电池车。
目前的方法则是逐步优化，减少排放。从欧四相比欧1，排放已经减少了非常大的一个幅度。相信以后会逐步改善的
有赖于你我与大家的共同努力。

旂朩鉲鉲徆

柴油机也是有催化转换器的。。。

第四季森林

现在柴油发动机的后处理也已经做的很深入了
小型、微型发动机较多采用DOC，大排量发动机通常采用SCR，这两种技术路线都已经非常成熟，国内已有车型成功开发，排放可达欧IV以上。

博燕志海

DOC（氧化型催化器）diesel oxidation catalyst

ysrc999

柴油是未来的趋势~

fpfp000

柴油机在节能上有优势，其是稀薄燃烧，但为什么轿车用的少呢，问题也是有的，噪声，振动，扭矩储备，加速响应，
汽油机难道就不能稀燃了吗？哈哈，还没到时候而已。

thesecondtonone

资料很好，不过咱们国家的研发实力还是差了些

liudeqiang8163

液体与气体的混合相对气体与气体的混合哪个更容易些？哪一个更能达到理想数值？国家大力发展天然气汽车也是基于降排节能基础上的，这在一定程度上也表明了政府对环境保护的决心。现在地球面临九大极限能晕短缺、气温升高无不与汽车有着重要的联系！

injector161

回复 5# jessica_kumo

Y头，你想多了。
知道牛奶三聚氰胺的事情吧？what is the reason？ benefits！！
所以呀，排放也是这样。为什么没人关心排放？ 有人关心，谁啊？车虫！！为什么？钱！！
你进入社会就知道了，三聚氰胺、尾气排放等等。这些都是冰山一角。
不是我们这些做技术的不想搞好排放，只是市场不允许，说白了，钱不允许。

说现实点，车辆的驾驶性和经济性最重要，真正用户，几人关心排放？
柴油机在控制排放方面，确实有他的优势。但是，国内的油品能跟上去吗？跟不上去，high pressure CR system不给你堵了算怪！！
拿汽油来说，虽然明年要实施国四，汽油油品根本就跟不上去。说跟上去那是扯淡。
这些就是中国的国情，

thereby， little girl， you are naive， you have thought so much that should be considered by you！！ don't be angry， it is true。