汽油車尾氣污染控制減排節能技術應用

蔡勇 呂劍峰

摘要：近年以來，川西鉆探公司由于車輛日益老化，在每年的尾氣檢測中經常不能達標，只能進行清洗或更換原裝排氣支管總成（含三元催化器）來滿足年檢要求，但清洗催化器效果較差，而更換原裝排氣支管總成成本費用又很高。針對這種現狀，為達到降本增效和節能減排的目標，汽車服務公司準備使用有效的三元催化器替代方案，以便陳舊車輛能順利通過年審要求，保證生產的正常運行。

關鍵詞：汽車尾氣;污染;減排;節能

通過對老舊車輛更換替代催化器后尾氣檢測的結果對比，確定更換替換催化器的技術措施，形成老舊車輛催化器的統一解決方案，為公司今后全面實施在用汽油車過期催化器更換提供技術支撐。

對老舊車輛更換替代催化器后尾氣檢測的結果對比，確定了凈化催化劑的規格型號，制定了替換三元催化劑的封裝方案和更換替換催化器的技術措施，形成老舊車輛催化器的統一解決方案，為汽車服務公司今后全面實施在用汽油車過期催化器更換提供技術支撐。

汽車尾氣治理現狀

一、政策法規背景

隨著《中華人民共和國環境保護法》的公布實施，國家對汽車尾氣拍放造成的大氣污染日益重視，因此車輛年檢尾氣檢測要求越來越嚴格，汽車服務公司老舊豐田普拉多2700車型較多，行駛里程很多已超過了70～80萬公里，年檢時經常尾氣檢測不達標，而尾氣排放不達標的關鍵因素就是尾氣處理裝置——三元催化器。

根據 GB-18352 《輕型汽車污染物排放限值與試測量方法》的規定，滿足國家排放標準的汽油車尾氣凈化催化器的使用壽命是一般是8萬（10萬，國Ⅳ）公里（里程壽命）或5年（時間壽命），我公司的車輛已經遠遠超過了這個上限，所以這個項目的關鍵就是如何解決三元催化器失效的問題。

二、為找到更加有效的解決辦法，汽車服務公司首先對三元催化器的結構、工作原理和失效原因進行了分析：

三元催化器主要由金屬外殼、絕熱夾層、襯墊和涂覆有金屬催化劑的陶瓷載體組成。其核心部件就是高性能稀土儲氧材料，耐高溫高比表面材料和機動車尾氣凈化的催化劑。

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。

三元催化劑的選型與加工

了解到四川大學與中自環保科技股份有限公司合作建立了高性能稀土儲氧材料生產線，耐高溫高比表面氧化鋁材料生產線和機動車尾氣凈化催化劑生產線，是國內僅有的具有自主知識產權技術配套的生產線，而且成都中自環?？萍脊煞莨緭碛猩鲜霎a品的三項發明專利 ：

根據調研結果，準備與中自環?？萍脊煞萦邢薰竞献餮芯吭擁椖?，并確定了選用原則和技術方案：

1、在保證車輛性能的前提下，對老舊車輛的排氣支管總成的三元催化器部分進行替換，然后在與排氣支管焊接集成。

2、用于替換的三元催化器部分形狀尺寸與原車一致，以保證安裝。

3、選用目前國內最先進的汽油車催化器技術 ——鈀-銠催化劑技術，保證尾氣檢測的順利通過。

4、替換后的三元催化器尾氣檢測達到或高于國家標準。

5、替換三元催化器的費用低于更換原裝三元催化器。

根據兩個公司的選用原則和技術方案，中自環?？萍脊煞萦邢薰靖鶕嚾呋鲄?，經過計算和設計，設計定制了中自優品3號涂覆有金屬催化劑的陶瓷載體產品。

三元催化器的封裝方案

用壓裝機LBEYZ600通過專利技術旋壓的方式將涂覆有金屬催化劑的陶瓷載體封裝到金屬外殼內，避免載體破裂或竄動。

1、物料制作：加工尺寸φ104*200mm?t=1.5mm;

2、載體壓裝;使用壓裝機LBEYZ600和深度尺，使用旋壓的方式將載體壓裝到殼體前端面距離為53.5±0.8;

3、推力測試：用YACSJ2推力測試機測試，達到推力：150kg允許載體位移：≤2mm的技術要求;

4、氣密性檢驗：使用氣密性檢測儀/總成氣密性檢具檢驗，保證在200KPa氣壓下，30秒內壓力降不得超過10KPa;

5、銘牌標刻：用LM20P-30BG激光打標機進行銘牌標刻。

三元催化器的替換

公司與具有AAA級維修資質的企業，通過共同研究，制定了催化器替換工藝流程，具體步驟如下：

1、將所需要更換的三元催化器總成（包括歧管或消聲器）從車上拆下。

2、將三元催化器附件拆除（確定操作對關聯部件不造成損壞）。

3、將三元催化器使用專用的夾具進行固定，確定操作時的牢固可靠及不會產生變位。

4、使用切割器將三元催化器包切割后取下。

5、將切割后的排氣歧管及通風管進行清理、清潔。

6、采用GB/T8110-2008二氧化碳保護焊工藝，對符合技術標準和工藝尺寸的三元催化器包與原車排氣岐管進行焊接。

7、將焊接好的三元催化器，檢驗合格后，進行裝車并安裝附件。

替換三元催化器前后車輛的尾氣檢測

尾氣檢測主要針對HC、CO、NOx三項指標進行，選擇3臺車安裝催化劑前后數據進行對比。經過檢測，三臺車在更換催化器前的HC，CO和NOx排放值均超過國家汽車尾氣年檢指標，而更換后進行檢測，其HC，CO和NOx均低于國Ⅲ新車的排放值，更是遠遠低于國家汽車尾氣年檢指標，其中HC（g/km）實測值平均為0.12，CO（g/km） 實值平均為1.17，NOx（g/km） 實測值平均為0.05，滿足了車輛年檢的要求，也達到項目的考核指標。

結論與建議

公司針對在用車輛的日益老化的現狀，為保證年檢尾氣達標，開展研究與試驗，采取更換替代三元催化器的技術措施，以便陳舊車輛能順利通過年審要求，解決了生產急需，并達到降低成本和減排及節能的效果。更換原裝一臺排氣支管總成費用為13940元，而更換替代三元催化器費用為4480元，對比每臺車應節約成本9460元。

該項目重點開展三元催化器的替代技術與試驗，主要研究目標是在不影響原車性能的前提下，確定替代的三元催化劑和封裝改造的技術方案，研究內容針對性強，目標明確，技術路線可行，最終達到了項目預期的效果，為今后的陳舊車輛替換三元催化器奠定了技術基礎。

（川西鉆探公司?四川?成都?610051）