摘要
社会发展，汽车保有量迅速增加，随之而来汽车尾气造成的环境污染问题也日趋严重。三元催化转化技术是目前应用最广泛，效果也最显著的发动机尾气机外净化技术。三元催化转化器可以使发动机尾气中的有害排放物如CO、HC、NOx同时降低90%以上，使汽车尾气污染得到有效控制。
许多车辆在实际使用过程中，由于使用不当造成三元催化转化器早期失效、损坏，致使它失去了减排的作用并造成发动机故障。本文分析三元催化转化器的结构、性能的特点，研究车辆使用特性对三元催化转化器性能的影响。研究表明,要使三元催化转化器正常使用,应使用规定级别或以上的润滑油、高品质的无铅汽油，保持发动机机械方面良好的工作状态，发动机电控系统也必须正常，还有车辆不宜长时间怠速等。
在使用特性研究的基础上,分析了三元催化转化器的故障形式,研究了不同故障的检测方法。三元催化转化器的故障可分为三类，机械损伤、堵塞和转化性能变差或失效。机械损伤可以通过简单的人工观察来检查。三元催化转化器堵塞的测试方法有真空测量法、排气背压检测法和进气管碳氢化合物浓度测量法等。对于三元催化转化器转化性能变差或失效的检测则有转化器出入口温差法、双氧传感器信号电压波形分析法和怠速试验法与快怠速试验法相结合等手段。
关键词：三元催化转化器，结构性能，使用，检测
Three-Way Catalytic Converter Application and Testing
ABSTRACT
Living standards development makes life better and better. More and more people tend to have their own vehicles to meet transportation needs in daily life, which also brings up a deteriorating environmental pollution problem. 3-way catalytic converter is the most popular and efficient engine emission clean-up technology.3-way catalytic converter can reduce harmful CO, HC and NOx emissions by more than 90%, thus effectively curb the pollution brought up by emissions.
Many 3-way catalytic converters in vehicles may suffer an early failure and get broken due to improper use, and thus lose the function of emission reduction and cause engine damage. We must be careful about the following items in the daily use of the vehicle, primarily using qualified or high-graded lubricants and lead-free gasoline in engine, keeping engine working in a sound status both mechanically and electronically, and avoid long-time idling speed.
Failure to understand and attach enough importance on 3-way catalytic converter in service work often leads to judgment error and getting half the result with twice the effort. So we must not ignore the 3-way catalytic converter during troubleshooting the engine. The malfunction can be
categorized into 3 kinds, mechanical damage, obstruction and weakening or disabled converting ability. Mechanical damage can be inspected by simple observation. Obstruction issue can be inspected by Snap Throttle Test, Cranking Test and Invasive testing etc. Weakening or disabled converting ability can be identified by Misfire Test, on-board diagnostic systems (OBDII) monitoring and Light-off Test.
Key words:3-way catalytic converter, components and performance, use, test
三元催化转化器应用与检测
0 引言
汽车排放有害成分主要是CO、HC和NOx，汽车尾气是城市大气污染的主要污染源，对人类健康和社会发展构成巨大威胁。据研究大气中21.7%的HC、38.5%的CO、87.6%的NOx、11.7%的CO2和6.2%的SO2以及32%的微粒来自汽车，因此解决汽车排放对环境污染的公害问题成为迫切需要。
1943年美国洛杉矶出现光化学烟雾主要由汽车排放的NOx和HC形成二次污染，一天之内致死400人。1955年洛杉矶事件，由于汽车排气造成大气中臭氧严重超标，造成大批森林枯黄死亡，成千上万人得红眼病，呼吸系统疾病迅速上升，65岁以上老人几天之内死亡4000多人。1971年东京光化学烟雾中毒4800多人，这一类型的污染后来相继出现在世界上许多其它大型城。60年代美国加州领先而联邦政府随后对汽车的CO及HC排放加以限制，而且要求逐步加严。1970年联邦政府通过环境保护法案加严对CO及HC的限制并且增加对NOx的限制。美国汽车排放问题方面的措施使其它汽车生产国也对排放加以重视起来。
我国汽车工业起步较晚，但近几年飞速发展。由于技术相对落后，缺乏保护大气环境的意识各种法规不能严格执行，汽车对环境造成的污染日益严重。必须重视起来，不能重蹈覆辙在车辆使用和维护过程中，加强对
控制尾气排放技术如三元催化转化技术的认识，充分发挥它最大的效用。在车辆使用中从车况、发动机工况、具体操作、实际使用过程等多方面多角度，保证三元催化转化器的使用寿命，避免早期损坏，并且在三元催化转化器应有使用周期内保持较高的转化率，减少汽车有害气体的排放。在发动机故障检测中注意三元催化转化器的因素，可以因地制宜采用多种不同的检测手段，快速准确判断三元催化转化器的故障。
1 催化转化器的结构和原理
1.1 汽车尾气污染及危害
汽车作为现代社会的交通工具，给人们的工作和生活都带来了极大的便利，但同时也对大气环境造成了严重污染。近年来，我国汽车保有量迅速增加，平均年增长率在13%以上，2007年全国汽车保有量为5000万辆，主要集中在大城市，如北京288万辆（2006年底），上海213万辆（2006年底），广州180万辆（12006年底），天津116万辆（2006年9月），济南83万辆（2006年1月）。由于汽车保有量的急剧增加，且我国的汽车检查和维修系统不完善，在用车车况质量差，单车排污量大。
表 1.1 七个城市汽车污染物分担率（%）
城市上海北京沈阳济南杭州天津广州CO 86 88 53 47 72 71 89 HC 48 49 38 46
NOx 56 51 53 79 目前汽车尾气污染控制水平低等原因，致使汽车尾气污染日益严重。
大量汽车尾气污染物集中在城市，造成城市中汽车污染源的污染分担率明显增加。表1.1列出了2006年七个城市中汽车污染物的分担率，说明汽车尾气污染已经成为我国城市空气污染的主要来源。汽车排出的污染物主要有碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOx），此外还有铅（Pb）、二氧化硫（SO2）等有害物质。这些污染物危害人类健康，影响动植物的生长。另外氮氧化合物与碳氢化合物在强阳光的作用下，遇到不利于扩散的气候和地理环境时可形成光化学烟雾，造成严重的二次污染和生态环境的破坏。因此，限制和治理汽车排气污染已迫在眉睫。
图1.1 汽车排放污染物分类
1.2 汽车尾气净化技术
降低汽车尾气中有害气体的排放量在技术上主要是采用净化方式，即在发动机以及进排气系统上增加净化装置，有磁化式、补气式、三效催化式和前置燃烧催化式等技术。目前主要应用两种技术：前置式燃烧催化净化技术与尾气催化净化技术。三效催化净化技术与前置式燃烧催化净化技术不同，尾气催化净化技术是在发动机之后尾气排气系统上安置净化装
置，减少有害气体的排气量。它的基本净化原理是：将贵金属三效催化剂或稀土催化剂制成净化装置后装入汽车内，使催化剂与尾气中的CO、HC 和 NOx起氧化还原作用而生成无害物质排出。
1.3 三效催化剂的结构
1.3.1 载体
载体用于催化剂的制备上，最初的目的是节约贵金属材料（如铂、钯等），同时提高催化剂的机械强度。后来，由于使用不同载体而使催化剂活性产生差异，才对载体其他方面的作用进行了研究。载体具有下述几方面的作用：（1）增大有效表面积和提供合适的孔结构；（2）提高催化剂的机械强度；（3）提高催化剂的热稳定性；（4）提供催化反应的活性中心；（5）和活性组分作用形成新的化合物；（6）增加催化剂的抗毒性能，降低对毒物的敏感性；（7）节省活性组分用量，降低成本。从催化转化器技术发展过程看，载体主要分为颗粒状载体及整装式载体：颗粒状载体在催化转化器早期被大量使用，对控制早期汽车尾气排放起过重要作用，采用的是在工业上应用很广泛的氧化铝颗粒（球状、片状或柱状），其主要成分是活性氧化铝（γ-AL2O3），通常制成20～40 目的小球。由于颗粒状载体的热容量大，且是堆积式装填，气阻大，对发动机排气造成很大的影响，在高温腐蚀性气流的冲刷下磨损很快，以它为载体的催化剂使用寿命很短。而且，在高温情况下γ-AL2O3载体会和Rh发生反应，使Rh慢慢向载体中渗入，最终导致活性下降，而Rh是还原NOx最主要的催化剂。由于这些致命的缺陷，颗粒状载体目前已趋于淘汰。
现在更广泛采用的是整装式蜂窝载体。根据载体材料的不同，整装式
载体有陶瓷蜂窝载体、金属蜂窝载体、金属网、片状载体和玻璃纤维载体。这种陶瓷载体具有一组薄壁的平行通道，它减少了压力降，强度高，几何表面积大，适于在高温条件下使用。金属载体是Fe-5Al-20Cr合金组成，具有：（1）薄的孔壁，如：50μm，提供更大的几何表面积和更开放的集合结构；（2）由于热溶低而具有更好的导热性；（3）更高的抗热冲击的机械强度。与蜂窝陶瓷载体相比，金属载体除了价格高以外，具有预热性能好和压降更低等优点。
1.3.2 涂层
通常选用活性γ-AL2O3作为三效催化剂的第二载体，涂层提供了贵金属活性组分及助剂所需的稳定的高比表面积。整个催化剂的稳定性在很大程度上依赖于涂层表面积大小和涂层在载体上的附着力。涂层通常包括涂层稳定剂和γ-AL2O3，γ-AL2O3通常超过90%，所以γ-AL2O3的稳定是关键。汽车工作状态下排气温度高，要求AL2O3涂层有较高的耐热性。800℃以下AL2O3以γ-AL2O3形式存在，温度升高发生相变，1100℃时晶相转变为α
-AL2O3，使比表面积降低。为了提高AL2O3的稳定性，可通过添加其他氧化物来改善，如碱土金属作为稳定剂可明显推迟γ-AL2O3的相变温度和减少变面积损失。常用的助剂有Ce，少量的 La、Y、Nd、Sm 以及碱土金属Ba、Sr、Ca、Mg。目前，国外涂层已将可忍耐的温度的上限提高到 800℃～1050℃，而国内还低于800℃～900℃。提高抗高温能力通常是通过添加一些稀土氧化物、过渡族金属氧化物或碱土金属氧化物来实现的，尽管如此，在汽车发动机燃烧时，如有点火失误，就会引起燃油直接进入催化转化器中，从而在随后的催化放热中导致可能超过1000℃～1400℃的高温，而对
快速起燃性的要求需要涂层能抵抗更加急剧的冷热交变的服役条件。因此，提高涂层的高温稳定性，弄清涂层的稳定机理，获得规律性认识以及了解涂层与载体之间的界面关系仍是当今的一个研究热点。
1.3.3 活性催化剂
三效催化剂对废气中3 种主要污染物（CO、NOx 和HC）都有很好的净化效果，而且可简化净化装置，减少催化剂用量。根据催化剂化学成分和稀土用量的不同，三效催化剂主要有以下几种：
（1）稀土-贱金属复合氧化物催化剂
以镧、铈氧化物和CuO、NiO、Cr2O3等复合制成的催化剂成本较低，但使用结果表明，它的催化活性不够理想，起燃温度在450℃以上，热稳定性较差，易中毒，寿命不长。
（2）稀土-贱金属-微量贵金属催化剂
70 年代，国外学者首先提出了钴酸盐钛矿型催化剂和锰酸盐钙钛矿型催化剂，这两种催化剂也是研究较多的稀土复合氧化物催化剂。它们除具有三效催化能力外，还具有较好的抗硫、铅中毒能力，而且资源丰富，价格低廉。这两种催化剂对HC、CO的转化率可达80%和90%，但对NOx的转化率只有25%左右，起燃温度较高。为了进一步提高其熔点、寿命和催化活性（尤其是对NOx的转化率），在此材料的基础上加入微量的贵金属元素所制得的催化剂，具有很好的综合性能，是目前生产开发的重点。
（3）贵金属-少量稀土催化剂
贵金属催化剂催化活性高，使用寿命长，综合性能较好，基本上能够满足当前的排放标准，是目前汽车尾气净化催化剂的主流。在催化剂或载
体中可添加CeO2、La2O3、NiO等化合物，以提高催化剂的三效性能和热稳定性。但贵金属成本高，在800℃以上会发生晶粒长大和烧结现象，使催化活性大大降低或完全丧失；在进气温度高于850℃，发动机贫油运转，以及燃料中存在磷、硫、铅等都会导致催化活性下降，可用镧、铈等作催化助剂加以改善。因此，一般使用贵金属催化剂时要求汽车用无铅汽油。另外，贵金属催化剂对发动机的空燃比范围要求较为严格（发动机燃油供给系统一般为带有氧传感器的闭环多点喷射结构）。
1.3.4 催化剂助剂
铈（Ce）的引入大大改善了贵金属催化剂的性能，Ce的作用表现在：（1）贮氧作用，Ce能在贫燃条件下储存NOx分解出的氧气，因此可加强NOx 还原为N2；在接下来的富燃条件下释放储存的氧，以供CO 和HC 氧化反应。
（2）提高了载体的热稳定性，促进贵金属的稳定分散。
（3）通过与贵金属的相互作用，改善催化剂的性能。
La主要作用是通过提高相变温度而改善载体γ-AL2O3的热稳定性，起类似作用的还有Ba。La加入可增加Ce储氧能力，当La在Ce中的相对含量为25%时，Ce储氧能力最大。Zr和Ba还是良好的稳定剂。
1.4 催化转化器的类型
（1）氧化型转化器。氧化型转化器中的贵金属是铂和钯，它将CO 和HC氧化成CO2和H2O。在仅有氧化型转化器的汽车上，为了降低NOx排放，需要用EGR阀。为使氧化型转化器很好工作，需要16:1左右的稀空燃比。在某些汽车中，二次空气泵将空气泵入氧化型转化器，以使其很好
工作。
（2）三效转化器。三效转化器中的贵金属是铂和铑。钯也用于某些三效转化器中。为使三效转化器很好工作，空燃比必须保持在化学计量比窗口中。三效转化器氧化HC和CO并且还原NOx.
（3）双床式转化器。在双床式转化器中第一床含有还原型催化剂，它可以将NOx还原成N2，CO和N2化合成氨（NH3）。氧化床位于转化器的后面。二次空气泵将空气泵入转化器两床之间。在氧化床中，CO和HC被氧化，同时NH3被烧掉。双床式转化器需要稍浓的空燃比，一般比化学计量比值大0.1。
1.5 三元催化转化器的工作原理
催化转化器温度必须达到300℃左右，转化器内化学反应才开始加速。这个温度可以叫做转化器起燃温度，催化转化器正常工作温度为300℃～900℃。如CO和HC通过氧化反应转化成CO2和H2O，NOx通过还原反应转化成N2，从而达到消除有害气体的目的。它们的化学反应式如下：
氧化反应（氧化催化剂）：
2CO+O2=2CO2
4HC+5O2=4CO2+2H2O
还原反应(还原催化剂)：
2CO+2NO=2CO2+N2
4HC+10NO=4CO2+2H2O+5N2
装有催化转化器的汽车必须保证其空燃比很接近化学计量比值（14.7:1）。当空燃比浓时，HC和CO排放量过高，转化器效率降低。如
果空燃比比化学计量比值稀，NOx排放增加，转化效率也降低。如果空燃比保持在化学计量比值的±0.3%以内，催化转化器转化效率大约为90%。但当空燃比在这个范围之外时，转化器效率将大幅度下降。
催化转化器中的还原型催化剂将NOx还原成N2和O2。在氧化转化器床中，氢和氧化合成H2O，一个碳原子与二个氧原子化合成CO2。
分布在氧化铝中的非贵金属，当空燃比在化学计量比窗口的较稀一侧时，很容易吸附O2。而当空燃比变到化学计量比窗口的较浓一侧时，非贵金属又释放所吸附的O2。非贵金属有助于提高热稳定性、防止收缩，维持贵金属和氧化铝的多微孔性。
催化剂主要有如下5个参数：
（1）主要成分即是贵金属还是过渡金属氧化物，另加微量稀土金属氧化物。
（2）起燃温度起燃温度是指能够使催化剂产生氧化还原反应的最低温度，一般来说起燃温度低对发动机的工况有利。但随着使用时间的延长，将发生老化现象，使起燃温度逐渐升高。一般的催化剂起燃温度为300℃左右。
（3）净化(转化)率净化率是指催化剂将CO、HC和NOx气体转化为CO2、H2O和N2气体的比例, 一般CO、HC 转化的比例高一些，能达到70%～90%以上，NOx则为40%～90% 左右。净化率是催化剂的重要指标，除了本身因素外，与发动机的点火形式有关。对于电喷闭环控制的发动机，采用无铅汽油，则转化率较高，而采用化油器开环控制的发动机，则转化率较低，特别是NOx只能在40% 左右。同样净化率也存在老化问题,随着使用时
间的延长净化率下降。
（4）上限温度上限温度是指催化剂能够正常工作所承受的最高温度,一般能够达到950℃以上。起燃温度和上限温度确定了催化剂正常工作温度范围。温度范围越大，催化剂性能越好。
（5）空速特性空速特性是衡量催化剂转化气体量的能力，是催化剂的又一重要指标。其定义是：在单位小时、单位立方米的催化剂转化多少立方米气体，一般在4～7万立方米。
2 三元催化转化器的应用
2.1 影响三元催化转化器的使用寿命和转化效能的主要因素
2.1.1 燃油和润滑油质量的影响
三元催化转化器在使用过程中，某些有毒物质吸附在催化剂表面或与活性组分发生化学反应引起催化剂活性下降的现象称为化学中毒。三元催化剂的化学中毒是三元催化转化器的重要失效方式，引起催化剂中毒的外来物质主要来自于燃油、润滑油及其添加剂。中毒类型主要包括磷中毒、铅中毒和硫中毒等。
1.磷中毒
磷中毒是催化剂化学中毒的主要形式。通常磷在润滑油中的含量约为1.2g/L，是汽车尾气中磷的主要来源。据估算汽车运行80000km后,在催化剂上可沉积大约13g磷，其中的93%来源于润滑油，其余来源于燃油。因为磷的中毒过程为孔口中毒，所以当其毒物前驱物如P2O5、H3PO4等通过孔扩散及其与催化剂活性位、载体等发生化学反应后，形成沉积物易黏附在催
化剂微孔入口处，引起活性位的覆盖和堵塞，从而导致催化剂的起燃时间延长，污染物排放量大大增加。润滑油中的磷会在活性氧化铝涂层上形成一种非晶体状或玻璃状的磷锌类物质，覆盖在包含催化剂活性组分的涂层微孔上，阻碍废气中反应物分子的扩散，当催化剂中含0.4%(质量分数)的磷时，催化剂活性就会大大下降。
2.铅中毒
为增强汽油的抗爆性，在汽油中加入了四乙基铅，铅可形成致密的铅化物，附着在催化剂表面，阻止气体进入催化剂微孔进行催化反应，导致催化剂无法发挥其应有的性能，汽车排放量增加。无铅汽油的使用使铅中毒的危害有所降低。但在标准无铅汽油中其实仍含有微量的铅，它以氧化铅、氯化铅或硫化铅等形式存在。
图2.1 铅对Pt/AL2O3催化剂活性的影响
铅在催化剂中的滞留量可高达13%～30%，含0.4g/L的铅对Pt/Al2O3催化剂HC转化活性的影响如上图所示。从图中可知，铅引起催化剂的HC转化
效率下降与温度和作用时间有关。在750℃，50小时后HC的转化率已降到65%。550℃，在100小时内基本上保持在90%左右，250小时后才降到65%。在450℃，在150小时内HC转化率在95%左右。铅在最初的50小时内在催化剂上的积累速度较快为2.2g/h，而在150h内积累速度有所下降为0.6g/h。据研究汽车尾气三元催化转化器的铅中毒均为均匀中毒。铅中毒严重影响了催化剂的性能。
3.硫中毒
汽油馏分中的硫化物包括硫醇、硫醚等，燃油中的硫一般是难以避免的。硫化物燃烧后变成二氧化硫，二氧化硫与金属氧化物(例如CeO2)反应变成硫酸盐，使CeO2丧失储存氧、释放氧的功能，空燃比大幅度偏离理论空燃比，转化效率降低。在富氧条件下，二氧化硫变成硫化物，吸附在催化剂表面，阻碍HC、CO和NOx的吸附和反应，导致催化剂起燃温度升高，以及在稳定工况下性能变差。
二氧化硫还能抑制三元催化剂活性的发挥，在Pt、Pd和Rh等贵金属催化剂中，Rh能更好地抵抗二氧化硫对NO还原的影响，而Pt受二氧化硫影响最大。
表2.1 燃油含硫量对新三元催化转化器（8000km）转化效率的影响
燃油含硫质量分数（%）HC转化效率（%）CO转化效率（%）NOx转化效率（%）
0.01 0.03 83.3
83.9
64.5
61.8
72.4
71.4
0.09 81.4 56.2 67.6
表2.2 燃油含硫量对旧三元催化转化器（80000km）转化效率的影响
燃油含硫质量分数（%）HC转化效率（%）CO转化效率（%）NOx转化效率（%）
0.01 80.3 51.0 66.6
0.03 79.7 44.0 64.6
0.09 76.9 44.0 62.8
由表2.1和2.2可知，三元催化转化器对HC、CO和NOx的平均转化效率随着燃料中的含硫量的增加而下降，所以燃油含硫量对车用三元催化转化器的性能有着很大的影响，
2.1.2 工作温度的影响
工作温度是影响三元催化转化器使用寿命的主要因素之一，转化器的最佳工作温度在350℃～700℃。三元催化转化器长期在过高温度环境下工作，导致三元催化剂或载体发生高温老化，转化效率降低。高温条件下催化剂表面活性组分晶粒聚集长大、表面积减少而导致催化剂活性下降的现象，催化剂热烧结是催化剂内部晶粒物理的热运动过程。当排气温度超过850℃时，催化剂长期暴露在这种高温环境中，催化剂的活性组分铂、钯和铑等贵金属易挥发，其涂层易剥落，其晶粒及助剂氧化铈的晶粒明显增大。另外，当毒物吸附在贵金属催化剂表面时，由于化学吸附时的热效应，也会促进贵金属晶粒长大，引起贵金属催化剂的烧结。
载体氧化铝长期处在高温环境下也会发生相变，从表面积较大的
γ-Al2O3转变为表面积较小的α-Al2O3，从而加剧了贵金属活性组分和助剂氧化饰晶粒的长大、烧结和聚集，使催化剂的比表面积急剧下降，催化剂丧失催化活性。高温还会引起助剂氧化饰储氧能力的降低。图2.2描述了催化剂02吸附量随温度的变化情况，从图中可以看出，随着温度的升高，
储氧量不断下降，对有害污染物的净化反应造成不利影响。
转化器温度℃
图2.2 催化剂O2吸附量随温度变化情况
发动机的温度过高和尾气成分浓度过浓，是造成三元催化转化器转化温度过高的主要原因。而环境温度太低又会影响催化反应效率。
2.1.3 空然比对转化效率的影响
图2.3所示为排放中有害气体浓度随空燃比变化的关系。有害气体浓度与燃烧时空燃比有密切关系。图中可以看出排气中CO的浓度大致上取决于空燃比，当混合气较稀空燃比在16以上时，空燃比的变化对CO的影响不大。而当空燃比小于16时，随着空燃比的减小CO的浓度便急剧增加。HC 排放主要取决与燃烧过程中未燃混合气的多少，HC排放在空燃比为17时具有最佳值，空燃比偏离17时HC排放加大。发动机排出的氮氧化物除少量NOx 外大量是NO，其生成条件是高温富氧，当混合气空燃比为15.5时NO浓度最高，空燃比增大或减小，NO浓度会逐渐降低。
图2.3 空然比与有害气体浓度的关系
由以上分析可以看出CO、HC和NOx的排放随空然比变化的规律也是不一致的有时是截然相反的。理想空然比的选择还要考虑转化器的转化特性。由图2.4可知，根据三元催化转化器特性，只有在空燃比达到14.7（λ=1±0.03%）时，也就是图中的窗口区，废气才能以最高的转化率转换为无害的气体，过浓或过稀都会影响转化效果。
图2.4 三元催化转化器的空然比特性曲线
2.1.4 点火正时对转化效率的影响
对于现代汽车而言，最佳点火提前角不仅要保证发动机的动力性和燃
油经济性都达到最佳，还必须保持废气排放污染最小。最佳点火提前角时发动机的动力性和燃油经济性都达到最佳，而且尾气排放浓度也符合催化转换器工作要求。
图2.5 点火正时对尾气排放影响的关系
推迟点火时刻HC的排放将减少，但需要指出的是，采用推迟点火的结果，虽然使排放污染物HC有所下降，但这是靠牺牲燃油经济性换来的。点火提前角对CO的排放浓度影响不大，但点火过迟将引起CO排放量的增加。无论在任何转速和负荷下。加大点火提前角，燃烧温度升高 NOx的排放浓度随之增加。点火正提前角误差越大对尾气排放影响越大，也就对三元催化转化器转化效率造成的影响越大。
2.2 三元催化转化器的选择
催化转化器须与发动机匹配，就是将催化转化器与发动机的工况和性能进行合理的搭配。根据催化剂工作的原理，要想得到理想的净化效果，必须要有合适的温度和适当浓度的氧气。温度过低，达不到起燃温度,催化剂不能进行正常的氧化还原反应，净化效果不好。而长时间在上限或接近上限温度下工作，不但会使净化效果下降，而且大大影响净化器的寿命。
发动机混合气体太浓，虽对发动机的起动和功率有好处，但尾气中的氧浓度偏低，使催化剂氧化反应不足，转化CO、HC效果不好。混合气体太稀，虽尾气中的氧量增加，有利于净化，但要影响发动机的功率。
1.发动机结构和排量不同，所选择的三元催化转化器由差别。涡轮增压和发动机排量都对发动机最大尾气排气气流有很大影响，基于催化转化器的空速特性带涡轮增压发动机和排量大的发动机，应该使用空速特性符合要求的催化转化器。
2.对于没有安装废气再循环（EGR）系统的发动机要特别注意。废气再循环系统的作用是在发动机某些工况时，使一部分尾气再进入气缸中燃烧，以降低气缸燃烧温度，从而减少氮氧化物的产生。所以没有废气再循环系统的发动机就需要三元催化转化器对氮氧化物有更高的还原效率。
3.车载诊断系统（OBDII）可以监测催化转化器转化性能。OBDII 系统没有能力来测量一氧化碳，碳氢化合物和氮氧化物。系统使用氧传感器来测量催化转化之前和之后的氧气含量。一个正常工作的催化转化器在氧化CO和HC的同时将消耗大量氧气。OBDII系统监测前后氧传感器测出氧含量差异值来检测催化转化器是否正常工作。铈可以吸收并释放氧气，铈的氧储藏对通过OBDII 对催化转化器性能监测是非常重要的。所以装在有OBDII系统的车辆必须安装专门为这种车辆设计的并含有铈的三元催化转化器是非常重要的。
4.带有二次空气注入技术的车辆更需要特别注意。如果被注入的空气重新向上进入三元催化转化器的前部,这将会大大地降低NOx的还原效率。三元催化转化器内的空气注入喷嘴一眼看过去是看不到的，它必须被
浅析汽油发动机排放控制系统的三元催化转换器 发表时间：2017-11-03T12:56:37.607Z 来源：《基层建设》2017年第21期作者：张代财[导读] 摘要：介绍了三元催化转换器的作用、结构、工作原理、常见故障分析、检修方法和故障排除实例分析山东省烟台市蓬莱市南王街道办事处农业科技综合服务站 摘要：介绍了三元催化转换器的作用、结构、工作原理、常见故障分析、检修方法和故障排除实例分析关键词：三元催化转换器；故障原因；检修 1 三元催化转换器的作用 在大气污染物质中，CO的75%、HC和 Nox的50%来源汽油发动机排放的尾气。为了减少排放污染。现代汽油发动机桥车在排气系统中普遍装有三元催化转换器。 三元催化转换器也称作触媒转换器，它安装在排气道中，位于排气歧管和消音器之间。将汽车尾气中有害物CO、HC和NOx转换成为无害物H2O、HC和N2。 三元催化转换器结构和工作原理。 三元催化转换器由三元催化转换芯子、减震层和外壳等组成，现代轿车用的三元催化转换芯子。大多数以蜂窝状陶瓷作为承载催化剂的载体，简称陶瓷载体。为了提高三元催化转换芯子抗颠簸的能，芯子外面通常用钢丝网包裹，钢丝网形成了减震层，两者一起安装在不锈钢制成的圆筒状壳体内。 蜂窝状陶瓷载体每平方英寸有400﹋200个孔。这些孔贯通与整个载体。在每个孔的内表面儿涂有一层非常疏松的涂层，其粗糙多孔的表面，可使壁面实际催化剂反应表面扩大到7000倍左右，在涂层表面散布着贵金属催化剂（钯、铂、铑等）。尾气中的CO、HC和Nox以及燃烧剩余的O2在催化剂的作用下，在一定温度条件下（300-500°C）发生氧化还原反应，生成H2O、HC和N2。当空燃比为标准理论空燃比（A/F=14.7：1）时，三元催化转换器的转换效率能达到90%以上。因此装有三元催化转换器的发动机必须采用氧传感器对空燃比进行反馈控制。将空燃比精确控制在标准理论空燃比附近。 三元催化转换器上常用的故障有催化剂化学中毒、积碳堵塞、高温烧结和陶瓷载体破损。 催化剂化学中毒原因是燃料和机油中含有铅，硫，磷等化学元素，燃烧后的氧化物覆盖在催化剂表面，使发动机排气管中尾气的有害成分不能与催化剂接触，无法进行氧化还原反应。 积碳堵塞原因是来燃烧产生的积碳或机油经排 气门导管进入排气管内高温氧化生成积碳堵塞了三元催化转换器的陶瓷载体，造成排气不畅、恶化燃烧，导致发动机动力不足，怠速抖动。启动困难等故障。高温烧结原因是未燃混合气在载体的高温环境中发生剧烈的氧化放热反应、发动机持续高速大负荷运行，排气管堵塞等原因，造成三元催化转换器工作温度超过800℃以上时涂层烧结，表面积大大减少，导致三元催化转换器实效。 陶瓷砖体破碎破损原因是三元催化转换器过热，外部碰撞和挤压都有可能使陶瓷载体断裂和破碎，导致排气不畅。 三元催化转换器的检修方法 检测之前必须确认点火系正常、发动机无漏气，燃料供给系统正常、曲轴箱、通风装置和废气再循环装置齐全有效，排气管无泄漏。 外观检视法：检视三元催化转换器外壳儿无大面值凹陷，否则更换，检视三元催化转换器与车身之间应固定牢固，与排气管的连接应完好无漏气，连接螺栓应紧固无松动。否则应予修理，用橡皮锤敲击三元催化转换器外壳，其内部应无异响，否则更换。 尾气测试法：发动机预热后，取下氧传感器和怠速马达导线插头，启动发电机，发动机怠速运转30s，使用尾气分析仪检测CO、HC、O2数值并做好记录，将任何一方高压线搭铁，使该缸不工作（时间不超过五min），观察尾气成分变化。若O2值升高，CO、HC值基本无变化，说明三元催化转换器正常。若O2值升高，CO、HC值升高，说明三元催化转换器失效，应更换。 温度检测法： 用数字万用表的温度探头（高温热电偶），测试三元催化转换器前后排气管上的温度，后端温度应高出前端温度38℃以上，否则说明三元催化转换器失效，应更换。 双氧传感器波形测试：有的发动机电控系统为了检测三元催化转换器效率，在三元催化转换器前后各安装一个氧传感器，前端的氧传感器成为主氧传感器，后段断氧传感器成为副氧传感器。由于三元催化转换器的转换作用，两个氧感器检测的氧浓度由较大的差别。若副氧传感器信号电压幅值达到或超过，主氧传感器信号电压幅值的50%时，说明三元催化转换器失效。 故障排除实例分析 一辆丰田PREVIA子弹头轿车，发动机动力性差，加速至3000r/min时转速再也上不去，“检查发动机”警告灯启动后熄灭。检查油压，喷油雾化，高压火点火都正常，检查空气流量计vs信号怠速2.3﹏2.8正常，加速至3000r/min应该为0.3﹏1.0V，但实际为2V，再踩下加速踏板，VS信号一直为2V，说明随节气门儿开度增加进气量不能增加或空气流量计本身有故障。 拆下空气流量计，插头仍插在空气流计上。接通点火开关，用手推动翼板式空气流量计的计量板，没有卡住现象，信号电压也正常，这说明空气流量计良好，拆下空气滤清器。起动机加速发动机，仍为3000r/min，空气流量计至节气门之间无漏气现象，检查排气系统是否堵塞，用上述方法检查排气背压，压力表数值为20kpa大于正常值18kpa，并观察三元催化转换器、消音器和排气管、并无碰瘪和其他损伤。 进一步脱开三元催化转换器排气口，压力仍很高，这说明三元催化转换器内部堵塞，更换三元催化转换器后，发动机恢复正常。形成该故障的原因是发动机排出尾气中的积碳经过三元催化转换器陶瓷载体小孔时，粘附在孔壁上，长时间的积累就造了三元催化转换器内部堵塞。 由于三元催化转换器结构特点和汽油发动机尾气所含成分的特殊性，要定期检查和维护排放控制系统，以防三元催化转化器堵塞或失效，造成发动机工作不良或污染空气环境。 参考文献： [1].夏令伟.汽车电控发动机构造与维修北京人民交通出版社2002
关于三元催化转换器 <一>．三元催化转化器： 1.什么是三元催化转化器：三元催化转化 器，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净 化装置，是目前汽油机中使用最广泛，最成熟 有效的有害排放物控制措施。它可将汽车尾气 排出的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和(NO x ) 等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的 二氧化碳(CO 2)、水(H 2O)和氮气(N 2)。由于这种 催化转化器可同时将废气中的3种主要有害物 质转化为无害物质，故称三元。 2.结构 3.工作原理：废气通过净化器的通道时,三 种有害气体的活性增加，活化能降低。一氧化碳 (CO)和碳氢化合物(HC)就会在催 化剂铂(Pt)、 钯(Pd)、铑(Rn)的作用下, 与空气中的氧发生氧 化反应产生无害的水(H 2O)和二当汽车氧化碳(CO 2), 而氮氧化合物(NO x )则在 催化剂铑(Rn)的作用下被还原为无害的氧气(O 2)和氮气(N 2)。 4.化学反应方程式： 氧化反应： 2CO+O 2→2CO 2 CO+H 2O →CO 2+H 2 2C x H y +(2x+0.5y)O 2→yH 2O+2xCO 2 还原反应： 2NO+2CO →2CO 2+N 2 2NO+2H 2→2H 2O+N 2 C x H y +(2x+0.5y)NO →0.5yH 2O+xCO 2+(x+0.25y)N 2 其他（有关水蒸气的反应）： C x H y +xH 2O →xCO+(x+0.5y)H 2 CO+H 2O →CO 2+H 2
H 2+0.5O 2 →H 2 O 总体上是个放热反应，因此催化转化器出口的温度应至少高于进口温度20%左右。 5.三元催化转化器的优劣： 优点：三元催化转化器的性能稳定、质量可靠、寿命长，净化效率非常高，可以净化90%以上的有害物质。可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质。 缺点：只能适用于无铅低硫汽油做燃料的汽车,价格并不低廉，清洗麻烦。 6.三元催化转化器的工作条件问题： ○1.空燃比：混合气中空气与燃料之间的质 量的比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气 的克数来表示。 右图表示了混合气浓度与三元催化转换器中 三种有害排放物的转换效率的关系。由图中可 见，只有在接近理论空燃比（14.7）的狭窄范围 内，对CO、HC、NO x 这三种有害排放物才能都有 高的转换效率。因此使用三元催化转化器时，应 将混合气浓度严格控制在理论空燃比附近（过量空气系数a=1）。 ○2.排气温度：废气从发动机排气口排出时的温度。 三元催化剂最低要在350 摄氏度的时候起反应，温度过低时，转换效率急剧下降；而催化剂的活性温度( 最佳的工作温度) 是400℃到800℃左右，超过900℃也会使催化剂老化急剧加剧。 由于发动机刚启动时，排气温度较低，要尽快将温度升高至最佳工作温度，因此三元催化转化器的安装位置一般尽量靠近排气管的入口。为保证较高的排气温度以改善转换效率，还可以安装 一较小的前置三元催化转换器，采用电加 热以及喷入部分燃油等。 但是，一般汽油发动机正常工作时， 排气口温度能达到700℃，再加上转化器 内部反应等情况，很有可能超过最佳工作 温度，减少使用寿命。因此排气温度也要 严格控制。 7.点火提前角对尾气温度的影响：
三元催化器的作用 三元催化器的核心部件是一块多孔陶瓷材料，它实际上只是一个载体，上面覆盖着一层铂、钯等贵金属，它可以把废气中的HC、CO变成水和二氧化碳，同时把Nox分解成氮气和氧气。三元催化器是一个非常脆弱的部件，稍不注意，就有可能损坏，这样不仅会使车辆排气中的污染物大量增加，还会危及车上的其它部件。三元催化器面对的七大杀手： 1、含铅汽油：含铅汽油中的四乙基铅不仅会对环境和人体造成极大的污染和损害，而且还会沉积在催化装置中的氧传感器及催化转换器的活性表面上，在使氧传感器“铅中毒”的同时还会使三元催化净化装置的净化效率大大下降直至损坏。如果长期使用含铅汽油，催化装置中的蜂窝状催化转换器甚至会被四乙基铅堵塞。 2、含有铅、硅、磷的润滑油或添加剂：很多人以为只要发动机工作时排气管不冒蓝烟，润滑油就没有进入排气系统。其实，状况良好的发动机工作时，也有一定数量的润滑油通过汽缸壁和PCV阀在燃烧室内参加燃烧。因此，如果混合在润滑油中的有害成份接触到催化转换装置，同样会导致三元催化装置失效。 3、含有铅、硅等有害成份的密封胶：发动机在进行维修时要使用很多密封胶，但如果在进气歧管垫或油底壳垫等处涂上了含有上述有害成份的密封胶，就有可能使三元催化装置中毒甚至失效。 4、过热：三元催化装置工作温度通常不能超过800°C，但是，如果发动机的某缸燃烧不良，排气中会有过量的未燃烧的燃料气体，这将导致三元催化装置由于工作温度大幅提高而失效或损坏。 5、剧烈磕碰：由于催化器的核心是一个陶瓷元件，因此装有三元催化器的汽车最怕“托底”。剧烈的磕碰可能使催化器芯破碎并报废。但麻烦还不止这些，当发动机减速时，破碎的陶瓷粉末会随着排气压力的波动被吸入汽缸内，造成发动机的严重磨损，严重的会使发动机报废。 6、温度聚变：催化装置工作时，温度通常在700°C左右，壳体表面的温度也在400°C 以上，如果遇到温度聚变，催化器的陶瓷芯可能破裂，虽然制造厂商在设计时已考虑了这一点，但经常的温度聚变还是会对催化器的寿命造成一定影响。 7、供油系统故障：很多先进的发动机控制系统都有自我保护功能，一旦某个汽缸发生故障，电脑就会自动切断该缸的供油，以保护发动机和催化器，但很多机器目前还不具备这种功能。另外，一些机械方面的故障，如供油压力过高或过低，电控系统对它是无能为力的。所以，一旦发现机器工作不正常，必须立即停车检修，并且，不能用推车启动发动机。燃油
汽车催化转化器衬垫（三元催化器陶瓷密封衬垫）陶瓷密封衬垫广泛应用于汽车催化转化器中，将陶瓷载体紧紧固定在金属壳体内，可以满足汽车催化转化器在所有温度和压力条件下，对载体的包裹要求。其具有以下优良的性能特性： 1、固定，使陶瓷载体免受道路不平的冲击和振动。 2、密封，防止废气泄露。 3、隔热，防止壳体过热。 4、隔音，降低噪音。 现有产品系列有：膨胀密封衬垫、非膨胀密封衬垫、边缘密封膨胀衬垫、多层复合密封衬垫和复合膨胀密封衬垫。 （一）、膨胀密封汽车催化转化器衬垫 膨胀密封衬垫是将具有高温耐久性的陶瓷纤维与具有高温膨胀性的蛭石融为一体的有弹性的密封衬垫。适用于大多数常规的催化转化器，尤其适合于汽车三元催化器。 技术指标： （二）、非膨胀密封汽车催化转化器衬垫 非膨胀密封衬垫是以耐高温的陶瓷纤维为原料，不含蛭石成分的密封衬垫。适用于薄壁或极薄壁载体的汽车三元催化器，或与膨胀衬垫交互使用，也可作为膨胀垫层边缘密封或端口隔热。 技术指标：
（三）、边缘密封膨胀汽车催化转化器衬垫 边缘密封膨胀衬垫是在一片含有蛭石成分的膨胀衬垫的两侧粘接两条窄的非膨胀衬垫。适用于耦合/歧路式催化器和非轴相对称气流设计的催化器，以及宽椭圆载体。 （四）、多层复合密封汽车催化转化器衬垫 多层复合密封衬垫是由一层含有蛭石成分的膨胀衬垫与另一层不含有蛭石成分的非膨胀衬垫复合而成的密封衬垫。适用于薄壁或极薄壁载体的汽车三元催化器。 技术指标： （五）、复合膨胀密封汽车催化转化器衬垫 复合膨胀密封衬垫是由含有蛭石成分的膨胀衬垫与石墨层复合而成的膨胀密封衬垫。适用于大多数常规的催化转化器，尤其适合柴油发动机的微粒捕集器。 技术指标：
三元催化反应器的结构和工作原理 三元催化反应器类似消声器。它的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料----石棉纤维毡。内部在网状隔板中间装有净化剂。净化剂：净化剂由载体和催化剂组成。载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形、多棱体形和网状隔板等。净化剂实际上是起催化作用的，也称为催化剂。催化剂用的是金属铂、铑、钯。将其中一种喷涂在载体上，就构成了净化剂。 三元催化反应器的工作原理是：发动机通过排气管排气时，CO、HC、和NOx三种气体通过三元催化反应器中的净化剂时，增强了三种气体的活性，进行氧化----还原化学反应。其中CO在高温下氧化成无色、无毒的二氧化碳（CO2）气体。HC化合物在高温下氧化成水和（H2O）和CO2。NOx还原成氨气（N2）和（O2）。三种有害气体变成无害气体，使排气得以净化。凡是性能较好的三元催化器及其催化剂大多为铂(Pt)、钯(Pd)、铑、(Rn)等稀有金属制成，价格昂贵。为了充分发挥三元催化器的降污效率，防止早期损坏失效，在汽车使用中应注意以下几个方面： 1、装有三元催化器的汽车，不能使用含铅汽油，尤其到外地加油时一定要注意，因为含铅油燃烧后，铅颗粒随废气排经三元催化器时，会覆盖在催化剂表面，使催化剂作用面积减少，从而大大降低催化器的转换效率，这就是常说的的“三元催化器铅中毒”，经验表明即使只使用过一箱含铅汽油，也会造成三元催化器的严重失效，所以这一点广大车主一定要多加注意。 2、应避免未燃烧的混合气进入催化器。三元催化器开始起作用的温度是200摄氏度左右，最佳工作温度在400摄氏度至800摄氏度，而超过1000摄氏度后作为催化剂的贵金属成分自身也将会产生化学变化，从而使催化器内的有效催化剂成分
结构：三元催化反应器类似消声器。它的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料----石棉纤维毡。内部在网状隔板中间装有净化剂。 净化剂：净化剂由载体和催化剂组成。载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形、多棱体形和网状隔板等。净化剂实际上是起催化作用的，也称为催化剂。催化剂用的是金属铂、铑、钯。将其中一种喷涂在载体上，就构成了净化剂。 三元催化反应器的工作原理是：发动机通过排气管排气时，CO、HC、和NOx三种气体通过三元催化反应器中的净化剂时，增强了三种气体的活性，进行氧化----还原化学反应。其中CO在高温下氧化成无色、无毒的二氧化碳（CO2）气体。HC化合物在高温下氧化成水和（H2O）和CO2 。NOx还原成氨气（N2）和（O2 ）。三种有害气体变成无害气体，使排气得以净化。 凡是性能较好的三元催化器及其催化剂大多为铂(Pt)、钯(Pd)、铑、(Rn)等稀有金属制成，价格昂贵。 为了充分发挥三元催化器的降污效率，防止早期损坏失效，在汽车使用中应注意以下几个方面： 1、装有三元催化器的汽车，不能使用含铅汽油，尤其到外地加油时一定要注意，因为含铅油燃烧后，铅颗粒随废气排经三元催化器时，会覆盖在催化剂表面，使催化剂作用面积减少，从而大大降低催化器的转换效率，这就是常说的的“三元催化器铅中毒”，经验表明即使只使用过一箱含铅汽油，也会造成三元催化器的严重失效，所以这一点广大车主一定要多加注意。 2、应避免未燃烧的混合气进入催化器。三元催化器开始起作用的温度是200摄氏度左右，最佳工作温度在400摄氏度至800摄氏度，而超过1000摄氏度后作为催化剂的贵金属成分自身也将会产生化学变化，从而使催化器内的有效催化剂成分降低，使催化作用减弱。 催化器降低碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)这两种有害物质是通过在催化器内部进行燃烧使其转化为水(H2O)及二氧化碳(CO2)而实现的，而这种反映会产生热量，发动机工作正常情况下，这两种成分的含量适当，燃烧所产生的热量会使催化器保持在最佳工作温度附近，而发动机工作出现异常时排气中这两种成分的含量远远超过正常情况。 因此，燃烧所产生的热量有很大可能将使催化器温度超过工作上限，从而伤害到催化剂，使催化器损坏。因此，在车辆使用过程中要注意以下几种情况：(1)过久的怠速空转；(2)点火时间过迟；(3)个别缸失火不工作；(4)喷油正常但启动困难；(5)混合气过浓；(6)发动机烧机油等。 以上这些现象都会造成三元催化剂的过早损坏和失效，出现这些现象应尽快去维修厂排除故障。 3、行驶应特别注意不要“托底”，因为三元催化器大多数内部都是蜂窝陶器形成的催化剂承载体，碰撞后容易破碎，使催化器和排气系统堵塞。
三元催化转化器产品介绍 暨使用说明书 2001年10月
一、催化转化器—功能、特点 （一）、功能 催化转化器的作用是把发动机尾气中的有害排放物，主要指碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NO X）转化成无害的排放物如水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2）。尽管上述转化的氧化和还原反应，在正常的环境中也能自发进行。但在催化转化器中，在正常的排气温度和催化剂的作用下，上述反应的速度和效率却大大增加了。一般常用催化剂的反应主要成分为铂、钯、铑等贵金属元素。 催化转化器是一种有内隔热层的、整体式陶瓷蜂窝载体催化转化器。蜂窝陶瓷的作用主要是作为催化剂涂层的载体，在降低排气背压阻抗的同时，仍然提供极大的接触反应面积。内部隔热层提高了在恶劣环境下载体的耐久性，如刚烈的震动和高温，而这样的恶劣环境在发动机高速、高负荷工作和催化器近距离安装的情况下，是很容易出现的，由于隔热层位于内部，催化器外表面的温度和噪声都大大的降低了。（二）、特点 1.内部隔热结构提高了耐久性、发动机仓的热量管理，降低了噪声。 2.高温涂层技术使在高温环境下能够保持良好的排放性能。 3.牢固的催化床设计，提高耐久性。 4.针对客户车型的专项设计，理想实现发动机性能和排放达标匹配。 二、催化转化器—产品参数及说明 （一）、产品参数 1、载体体积：依据车辆引擎基本参数设计 2、贵金属比例：Pd only, Pt only,Pt/Rh=5/1,Pd/Rh=8/1 3、贵金属总量：25—60g/ft3 4、孔密度：400，600，800cpsi(孔/平方英寸) （二）、产品说明 1、催化转化器是将配置完毕的催化剂涂层涂布于陶瓷载体上，再将陶瓷载体用衬垫包 裹住，插入一段管状金属壳体内，这种催化器称为填入式催化转化器，载体由陶瓷材料经专用模具挤压烧制而成。挤压过程中，生成大量平行的薄壁，通常为方形的孔道，载体被一层陶瓷“毯子”（即衬垫，英文称为：Mat）固定于壳体内。
三元催化器的组成及结构图 随着人类工业文明的发展，对环境的破坏日益严重，大气的污染也日益加剧。人们逐渐认识到，汽车的尾气是重要的大气污染源，因此对汽车尾气的治理就成了汽车行业的一个亟需解决的问题。通过对汽车尾气的分析，发现其中的CO、HC和NOx是污染大气最严重的物质，所以，汽车尾气的治理越来越重要，催生出了汽车尾气净化装置，三元催化器是汽车尾气净化装置的主要组成部分。它可以极大的降低尾气对大气的污染程度。 三元催化器是对汽车及其它发动机固定污染源进行排气净化处理的主要部件。它采用铂（Pt）、铑（Rh）、钯（Pd）三种贵金属作为催化剂对排气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物进行氧化和还原处理，生成二氧化碳、氮气以及水，从而达到净化的结果。其净化效率十分高，可以净化90%以上的有害物质。随着人们对环境的关注程度的提高，各个国家及地区都制定了越来越严格的排放法规，该部件在排放后处理方面起着举足轻重的地位。 三元催化器一般由壳体、减振层、载体和催化剂涂层4部分组成。 壳体由不锈钢材料制成，以防氧化皮脱落造成载体的堵塞。减振层的材料一般是膨胀垫片或钢丝网垫，起密封、保温和固定载体的作用，以防止振动、受热变形等原因对载体造成的损害。膨胀垫片由膨胀云母、硅酸铝纤维和粘接剂组成。 膨胀垫片在第1次受热时体积明显膨胀，而在冷却时只是部分收缩，这样就使壳体与载体之间的缝隙完全胀死和密封。 催化器载体一般为蜂窝状陶瓷材料，也有少数用金属（不锈钢）材料。三玩催化器的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料---石棉纤维毡。内部在网状隔板中间装有净化剂 净化剂：净化剂由载体和催化剂组成。载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形多棱体形和网状隔板等。 催化剂涂层：主要为Pt（铂）、Rh（铑）、Pd（钯）和助催化剂CeO2（二氧化铈）、氧化
三元催化转化器使用说明书 （第一版） 适用型号：多种不同规格产品
2 整车排放 N 机排放 N O X + 1/2 O 2 > C O 2 + O 2 > H 2O + C O 2 氧化反应 N O + C O > 1/2 N 2 + C O 2 H C + N O > N 2+ H 2O + C O 2 还原反应
内部隔热冲压壳体封装式整体结构催化转换器内部隔热材料填充管式封装整体结构催化转换器
载体支撑填充材料 锥形端盖总成催化剂及其载体元件 异型 为使发动机的燃烧废气流经陶瓷载体时产生化学转化的催化作用， 般工艺过程为先在载体表面涂以一层包括氧化铝和二氧化 涂层。实际上，载体自身的作用是被用来形成三元催化转化器的反应床，并被用涂层如氧化铝和二氧化铈的附着体。经过强化附着力处理之后，再进行以为主要成分的催化剂涂层（ Pt、Pd、 Rh等元素）的涂敷及固 体应用的排放法规的不同要求，在金属基础涂层上浸镀不同成分和含 即称为催化剂涂层配方技术。德尔福公司拥有自己独 发和浸镀生产工艺技术。 催化剂载体
空燃比对排放的影响 燃烧废气中的化学有害成分HC、CO NO x气流流经预热后的催化剂表面O2，方可进行高效催化转化反应。在催化剂反应床上，HC，CO，和NO x的转化需要在载体的温度达到300oC左右时方可达到较高的转化效率。通常我们将使催化转化器开始达到50%时的转化效率时载体自身的温度称为催化转化器的起燃温度。 为了使三元催化转化器能够最有效的发挥上述化学反应，使三种元素的废气同时获得更加优化的转化效率，除了催化反应床的温度需要保持在一定的工作温度之外，发动机空燃比也对转化效率高低起着至关重要的作用。三元催化转化器对于HC、CO和NO 气流流经催化剂表面的转化效率各异。当发动机的空燃比偏浓时，催化剂对氮氧化合物的转化效率较高；当空燃比偏稀时，催化剂对碳氢化合物和一氧化碳的转化效率较高。而当发动机工作在理想空燃比附近时，三元催化转化器对于HC、CO和NO x转化效率最高达到最高。为此，在愈来愈严格的汽车排放法规推动下，为了保证三元催化转化器最佳的燃烧废气转化效率，现代汽车发动机管理系统要求将发动机燃烧进行精确的控制，使其燃烧严格保持控制在理想空燃比附近。采用氧传感器反馈信号探测燃烧废气中的氧成分含量并转化为交变电压输入给发动机控制模块，由发动机控制模块据此信号进行燃油系统补偿修正控制即为最为有效的“闭环燃油管理控制”模式。 催化转化器中所含的贵金属成分为铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）。涂层中配备贵金属微粒的主要目的是加快催化转化反应速度。是催化转化器中最昂贵的组成部分。
【图】三元催化器，别再让4S店忽悠你换三元催化器！ 最近不少车主反应，4S店小病大修，忽悠车主更换三元催化器。下面给大家简单介绍一下三元催化的知识，希望对家有帮助。 电喷车的三元催化器堵塞是一个比较普遍的问题，特别是道路拥堵的城市，或者燃油油质差的地区，这个问题更加突出。三元催化器堵塞不仅严重造成车辆油耗增加、动力下降、尾气超标；更严重的能让排气管烧红，造成车辆自燃。很多车主对三元催化器不是很了解，相关知识也比较薄弱，以至于被4S店和不良商家忽悠小病大修，三元催化一有问题就建议更换，这样既浪费了资源，又增加车辆用户的负担，有些不负责的修理厂甚至采取将三元催化器内的载体除掉的方法，使车辆对环境造成更严重的污染，所以三元催化器堵塞是急需解决的问题。闭环电喷车的三元催化器堵塞是一个很普遍的问题，特别是道路拥堵的城市。燃油油质差的地区，这个问题更加突出。三元催化器堵塞不仅严重造成车辆油耗增加、动力下降、尾气超标；更严重的能让排气管烧红，造成车辆自燃。长期以来，汽修厂对于三元催化器堵塞没有有效的预防手段。也没有有效的治理手段，对于堵塞的三元催化器。只有采取更换的方法。这样既浪费了资源，又增加车辆用户的负担，有些不负责的修理厂甚至采取将三元催化器
内的载体除掉的方法，使车辆对环境造成更严重的污染，所以三元催化器堵塞是电喷车急需解决的问题。 一、三元催化器堵塞的原因： 1、内在因素： 三元催化器载体上贵金属催化剂对硫、磷、一氧化碳。未完全燃烧物、铅、锰等分子有强烈吸附作用，很容易形成成份复杂的化学络合物。同时贵金属催化剂强烈氧化催化作用，使吸附的汽油不完全燃烧物更容易氧化、缩聚、聚合形成胶质积碳，造成三元催化器堵塞。 2、外在因素： a、汽油：汽油含硫量高容易在三元催化器形成化学络合物 造成堵塞。油质差，胶质多汽油容易造成三元催化器堵塞。使用含铅或含锰抗爆剂汽油容易造成三元催化器堵塞尽管 我国已严禁使用有铅汽油，但有些地区汽油在运输贮存过程中铅污染严重。有些小炼油厂为了降低成本，仍在违法使用含铅抗爆剂、含锰抗爆剂，在发达国家已禁止使用，但我国还是有些地方仍在使用。 b、机油：长期使用含硫、磷抗氧剂的机油容易造成三元催 化器堵塞。 c、道路：由于汽车在加速、减速状况下产生不完全燃烧物 最多，所以长期在拥堵道路上行驶容易造成三元催化器堵塞。 d、喷油嘴、进气道、节气门免拆清洗养护（4S店常用的做
摘要 社会发展，汽车保有量迅速增加，随之而来汽车尾气造成的环境污染问题也日趋严重。三元催化转化技术是目前应用最广泛，效果也最显著的发动机尾气机外净化技术。三元催化转化器可以使发动机尾气中的有害排放物如CO、HC、NOx同时降低90%以上，使汽车尾气污染得到有效控制。 许多车辆在实际使用过程中，由于使用不当造成三元催化转化器早期失效、损坏，致使它失去了减排的作用并造成发动机故障。本文分析三元催化转化器的结构、性能的特点，研究车辆使用特性对三元催化转化器性能的影响。研究表明,要使三元催化转化器正常使用,应使用规定级别或以上的润滑油、高品质的无铅汽油，保持发动机机械方面良好的工作状态，发动机电控系统也必须正常，还有车辆不宜长时间怠速等。 在使用特性研究的基础上,分析了三元催化转化器的故障形式,研究了不同故障的检测方法。三元催化转化器的故障可分为三类，机械损伤、堵塞和转化性能变差或失效。机械损伤可以通过简单的人工观察来检查。三元催化转化器堵塞的测试方法有真空测量法、排气背压检测法和进气管碳氢化合物浓度测量法等。对于三元催化转化器转化性能变差或失效的检测则有转化器出入口温差法、双氧传感器信号电压波形分析法和怠速试验法与快怠速试验法相结合等手段。 关键词：三元催化转化器，结构性能，使用，检测
Three-Way Catalytic Converter Application and Testing ABSTRACT Living standards development makes life better and better. More and more people tend to have their own vehicles to meet transportation needs in daily life, which also brings up a deteriorating environmental pollution problem. 3-way catalytic converter is the most popular and efficient engine emission clean-up technology.3-way catalytic converter can reduce harmful CO, HC and NOx emissions by more than 90%, thus effectively curb the pollution brought up by emissions. Many 3-way catalytic converters in vehicles may suffer an early failure and get broken due to improper use, and thus lose the function of emission reduction and cause engine damage. We must be careful about the following items in the daily use of the vehicle, primarily using qualified or high-graded lubricants and lead-free gasoline in engine, keeping engine working in a sound status both mechanically and electronically, and avoid long-time idling speed. Failure to understand and attach enough importance on 3-way catalytic converter in service work often leads to judgment error and getting half the result with twice the effort. So we must not ignore the 3-way catalytic converter during troubleshooting the engine. The malfunction can be
AD07.61-P-4000-16V故障代码说明 - 三元催化转化器效率过低 三元催化转化器 1故障代码0942右侧三元催化转化器效率过低(P0422) 在通用解码器上显示) (0946左侧三元催化转化器效率过低(P0432) 2故障存储经过测试持续时间以及发生故障后 发动机诊断指示灯(EURO4)在连续两个发生故障的行驶循环后 或“CHECK ENGINE”(检查发动机)故障指示灯 的促动 3测试频率每个行驶循环检查一次 4被检查的信号或状态将测得的氧气存储能力与限制进行比较。 5故障设置条件如果测得的氧气存储能力低于存储的限值超过约 2.5 秒,则发生故障。 检查持续时间用于进行长达 5~60 秒的自由检查。 6检查必要条件- TWC 下游的 O2传感器工作 - TWC 上游和下游的 O2传感器无故障(信号、加热、老化) - 混合气自适应无故障且混合气自适应未启动 - 混合气自适应未达到最浓或最稀 - 无点火不良 - 负荷恒定保持在约 25~75 kg/h(部分负荷) - 进气量调节启用 - 催化转化器的清除功能未启动 - 起动时的冷却液温度高于 -12 ℃ - 发动机起动后经过封闭时间(约 200 秒) - 发动机转速低于 5,000 转每分 - 催化转化器温度介于 600~800 ℃之间并保持恒定 - 空气压力高于 780 hPa 左右(即在海拔高于 2500 m 的情况下不进行测试)。 根据其存储氧气的能力对各催化转化器进行评估。浓混合气阶段会将在第一阶段,混合气较浓时(过量空气系数约为 稀混合气阶段所存储的氧气全部或部分消耗掉。老化会降低催化转化0.95),存储的氧气减少,直至转化器下游的传感器电压达到约 650 mV 器存储氧气的能力。也会降低 HC 的转化能力。以上。 法律规定,HC 排放量不得超过特定限值。催化转化器监控的任务是 通过其存储氧气的能力以及碳氢化合物的转化能力来评估其老化程度。下一阶段切换为稀混合气(过量空气系数约为 1.05),并监控使催化转化器下游的传感器电压低于约 200 mV 所需的时间。 催化转化器处于工作温度且进气量调节启用时,通过直接测量混合气从 浓到稀转换过程中存储的氧气量来进行主动诊断。 如果用此方法测得的时间长度小于催化转化器的边界特性设定值,则表 明转化器的氧气存储能力不足,必须将其更换。 宽频氧传感器安装在催化转化器上游,用于对混合气进行精确测量。催 化转化器下游安装的是离散氧传感器,用于确定当前情况。 ? Daimler AG，11-10-22，G/04/11, ad07.61-p-4000-16v, 故障代码说明 - 三元催化转化器效率过低 第1页，共1页ENGINE 272.967 in MODEL 164.1 ENGINE 272.942 /963 in MODEL 171 ENGINE 272.910 /920 /940 /941 /960 /970 in MODEL 203 ENGINE 272.940 /960 in MODEL 209 ENGINE 272.943 /944 ...
一、催化转换器 (一)作用 三元催化转换器可同时去除90%以上的三种主要污染物(HC、CO和NOx)。完全的催化反应需要可燃混合气的混合比保持在接近理论空/燃比的一个狭小的范围内(14.7:1±1%),而这只能在氧传感器功能良好的情况下才能达到。 (二)结构 催化转换器由一个金属壳、一个陶瓷格栅衬底和铂铑合金涂层构成。活性金属物即是约2g 的铂/铑金属。 (三)原理 当含有HC和CO的废气在有氧的情况下通过转换器时,铂催化剂开始氧化,HC和CO与氧化合形成水蒸气和CO2。此次氧化反应对NOx无影响(见下图)。 要减少氮氧化合物(N0x),需进行一次还原反应。还原反应可去除氧。在三元催化反应器中,用铑作催化剂,将N0x分解成氮、氧元素。污染物的高效转换是在大约250℃的工作温度下开始的。 最高的转化效率和使催化剂保持最长工作寿命的理想工作温度是400℃~800℃。当发动机出现故障,如点火不良会导致转换器升温达到1400℃以上。这样高的温度会使衬底材料熔化而导致转化器彻底损坏。 (四)注意事项: 除非在紧急情况下,否则要避免使用含铅燃油,因为含铅汽油会导致转化器的永久性失效,含铅燃油中的铅化合物会沉积在催化转换器的细孔内和活性金属的表面,降低转换器与废气的接触。过量的机油残留物也会污染催化转换器。 图三元催化转换器的结构及原理图 图注：1 铂铑涂层出不穷2 衬底（用于增加接触面积）3 陶瓷格芯 二、元件位置 催化转换器位于车底中央，见图箭头处。 图催化转换器 三、催化转换器的检测 (一)外观检查
检查催化转换器外部有无裂纹,并根据情况进行维修或更换。 (二)背压 如果怀疑有废气背压过高,则排除排气系统的原因。如果消音器完全断开后,背压仍过高,则 催化转换器可能发生堵塞。 (三)芯部松动 如果排气系统在发动机运转过程中发出"格格"的声音,检查催化转换器铁芯是否松动。吊起车(为易于操作),用橡皮锤轻敲催化转换器。如果转换器有"格格"声,芯部松动,则必须更换转换器。 (四)功能检查 如果排放控制系统的其他功能正常,而汽车仍然有过浓尾气排放,则可能是催化转换器的芯部受到脏污。为彻底检查转换器,请按下述步骤进行: 1.将发动机预热到正常工作温度。 2.使发动机以2500r/min运转30s。 3.用高温计测量催化转换器前后排气管的温度。 4.正常的排气温度应保证转换器出气口温度比进气口温度至少高23.5℃。 5.如果催化转换器对排气量影响较小或根本没有影响,那么芯部可能受了污染。 提示:如果排气温度超过248℃,那么可能是发动机运转时可燃混合气浓度过稀,应加浓 可燃混合气浓度,重新检查排气温度。如果温度仍在248℃以上,则问题出在催化转换器上。
三元催化器坏了对车有影响吗_如何解决 三元催化器坏掉了是不会影响车子启动的，也不会影响发动机的正常使用。三元催化器只是排气管上面安装的一个蜂窝煤状的过滤器。主体材质是陶瓷，里面有很多稀有金属，形成对尾气的过滤。所以价格比较昂贵。因为没有过滤作用了，尾气刺鼻也是正常的。因为二氧化硫这种有毒气体没有被过滤。这样排放出来的尾气对环境很不利，不环保，所以建议您去4S店检查，清理出三元催化残渣。并且检查发动机，更换三元催化器。没有三元催化汽车也可以正常使用的。只是没办法通过年审。 三元催化器，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水（H20）和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。由于这种催化器可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质，故称三元。 三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它出问题会影响车子的年审、油耗、动力、排气等很多方面，下面具体说一说：1、尾气排放超标 这个好理解，三元催化器堵了，CO、HC和NOx等有害气体都直接排放了，肯定超标。 2、油耗增加 三元催化器堵塞会影响氧传感器的正常工作，也就影响到发动机接收的氧传感器信号的准确性，从而不能准确的控制喷油、进气与点火，进而使油耗增加。 3、排气不畅、动力下降 这个在涡轮增压车型上更为明显，三元催化器堵塞后，当需要高压排气的时候，由于堵塞导致排气不畅，从而影响进气量，进而导致发动机功率下降，然后导致动力下降、加油无力，跑起来会有不得劲的感觉。从这方面来说，这时候功率下降，为了获得相同的动力输
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920295949.7 (22)申请日 2019.03.08 (73)专利权人 上海伊索热能技术股份有限公司 地址 201708 上海市青浦区华新镇华益村 (72)发明人 汪永斌 (74)专利代理机构 上海天翔知识产权代理有限 公司 31224 代理人 陈骏键 (51)Int.Cl. B29C 43/24(2006.01) B29C 43/34(2006.01) B29C 37/00(2006.01) B29C 43/52(2006.01) B29L 7/00(2006.01) (54)实用新型名称一种三元催化转化器用隔热衬垫的生产装置(57)摘要本实用新型公开的一种三元催化转化器用隔热衬垫的生产装置，包括：一网带输送机；一设置在所述网带输送机的进料端处的用于存储浆料的网前箱；至少一设置在所述网带输送机上的真空脱水机；一设置在所述网带输送机上且位于所述真空脱水机的后方的定厚整平机；一设置在所述网带输送机的出料端处的雾化施胶机；一设置在所述雾化施胶机后方的干燥机；以及一PLC 控制系统，所述PLC控制系统分别与所述网带输送机、网前箱、真空脱水机、定厚整平机、雾化施胶机和干燥机连接。本实用新型不仅可提高所生产的隔热衬垫的抗拉强度，而且还可避免在封装过程中产生大量的蛭石、纤维棉掉落的问题，防 止工作环境被污染。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 209832367 U 2019.12.24 C N 209832367 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209832367 U 1.一种三元催化转化器用隔热衬垫的生产装置，其特征在于，包括： 一网带输送机，所述网带输送机的一端为进料端，其另一端为出料端； 一设置在所述网带输送机的进料端处的用于存储浆料的网前箱，所述网前箱具有一出浆口，所述网前箱通过所述出浆口将浆料散布在所述网带输送机的进料端上； 至少一设置在所述网带输送机上的用于对散布在所述网带输送机的输送网带上的浆料进行真空脱水处理的真空脱水机； 一设置在所述网带输送机上且位于所述真空脱水机的后方的用于对经过真空脱水处理后的衬垫湿坯进行定厚整平处理的定厚整平机； 一设置在所述网带输送机的出料端处的用于对经过定厚整平处理后的衬垫湿坯的表面喷布粘性水溶性胶水的雾化施胶机； 一设置在所述雾化施胶机后方的用于对施胶后的衬垫湿坯进行干燥处理的干燥机；以及 一PLC控制系统，所述PLC控制系统分别与所述网带输送机、网前箱、真空脱水机、定厚整平机、雾化施胶机和干燥机连接。 2.如权利要求1所述的三元催化转化器用隔热衬垫的生产装置，其特征在于，所述网带输送机的输送网带的前半段部分沿输送方向逐渐由低到高斜向布置，其后半段部水平布置。 3.如权利要求2所述的三元催化转化器用隔热衬垫的生产装置，其特征在于，所述真空脱水机为若干台，且沿输送方向间隔设置在所述网带输送机的输送网带的前半段部分上。 4.如权利要求1所述的三元催化转化器用隔热衬垫的生产装置，其特征在于，所述定厚整平机包括上下相对间隔布置的上、下压辊组以及分别与所述上、下压辊组连接且与所述PLC控制系统连接的用于驱动所述上、下压辊组进行动作的压辊驱动机构，所述上、下压辊组之间构成一定厚整平通道。 5.如权利要求1至4中任一项所述的三元催化转化器用隔热衬垫的生产装置，其特征在于，在所述网带输送机的底部设置有一储水池，所述储水池用于接纳并存储由所述真空脱水机处理产生的水和/或所述输送网带上的浆料在重力作用下分离下落的水。 2
GF49.10-P-2010V三元催化转化器,部件说明20.3.06 发动机 272.920 车型中 203 除了代码 () 截止年款 8 车型中 211 发动机 272.922 车型中 203 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.940 车型中 203 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.941 车型中 171 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.942 车型中 211, 219 发动机 272.943 车型中 211 发动机 272.944 车型中 251 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.945 车型中 221 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.946 车型中 203 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.960 车型中 171 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.963 车型中 211, 219 发动机 272.964 车型中 221 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.965 车型中 230 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.966 车型中 164, 251 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.967 车型中 203 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.970 车型中 211 发动机 272.972 车型中 221 除了代码 () 截止年款 8 发动机 272.975 车型中 211, 219 发动机 272.985 车型中 221 除了代码 () 截止年款 8 发动机 273.922 车型中 164 除了代码 () 截止年款 8 发动机 273.923 车型中 221 除了代码 () 截止年款 8 发动机 273.924 车型中 211, 219 发动机 273.960 车型中 216, 221 除了代码 () 截止年款 8 发动机 273.961 发动机 273.962 车型中 211 车型中 164, 251 除了代码 () 截止年款 8 发动机 273.963 车型中 230 除了代码 () 截止年款 8 发动机 273.965 发动机 273.967 车型中 209 车型中 221 除了代码 () 截止年款 8 发动机 273.968 车型中 209 发动机 272.940 车型中 209 发动机 272.960 图示为发动机 272.963,右侧气缸组 158催化转化器 G3/4右 O2传感器,TWC 上游 G3/6右 O2传感器,TWC 下游 位置 发动机旁,在排气系统的前部。 任务 减少排气中的以下污染物: 一氧化碳(CO) 碳氢化合物(HC) 氮氧化合物(NO)。 x P49.10-2426-81