每辆汽车排气尾部都会安装三元催化器。作用就是吸收尾气中有害的化学气体。避免排入大气。
从化学角度来看。内燃机中燃油燃烧是一种化学反应。燃油在一定的压力和温度下。与空气中的成分发生反应。反应产生的能量推动活塞往复运动做功。氧气和氮气是空气中含量较多的成分。燃油的主要成分是烃类。主要由C。H元素组成。燃油与氧气发生反应。完全燃烧是CO2和H2O。不完全燃烧时。会产生有害气体CO。而空气中的氮气在高温下也会和氧气发生反应。生成温室气体NOx。另外不完全燃烧。尾气中也含有THC。
20世纪70年代。热反应器在国外汽油车上广泛采用。热反应器主要作用是将CO和THC和二次引入的空气进行混合。产生二次反应。但是这种技术对NOx排放没有作用。由于三元催化的日益流行。现代的汽车不再使用热反应器。
尾气催化转化器的类型按催化剂的不同可以分为两类：氧化型催化和三元催化。
氧化催化主要还是针对尾气中的CO和THC。对NOx排放起不到抑制作用。三元催化剂顾名思义。它对尾气中的CO。THC有氧化的作用。对NOx有催化还原的效果。反应完全后产物是无毒的CO2。H2O和N2。
三元催化面临的挑战：
1.三元催化剂的成分主要是铂。铑和钯三种贵金属。尾气高温会使贵金属发生不可逆的氧化反应。久而久之。三元催化剂的效果会衰减。最终导致失效。
2.三元催化剂的载体是陶瓷。在尾气的高温下。陶瓷会发生熔化。导致尾气排放受阻。会产生排气背压。阻碍尾气正常排放和发动机正常运行。
3.汽油中含有金属铅。铅进入三元催化剂中会使其产生中毒效应。让三元催化的贵金属丧失其化学和物理作用。
此外。在如今盛行的缸内直喷技术背景下。三元催化效果也不是很好。在之前的文章中我们谈到过稀薄燃烧技术。这种技术可以提高燃油经济性。可以基本实现燃油的完全燃烧。但是在实际空燃比远远大于理论空燃比的情况下。空气中的氧含量也相对较高。高温和富氧是氮氧化物大量生成的根本原因。在尾气处理中。原本可以被还原的氮氧化物由于在氧气充足的条件下。化学反应进行起来很艰难。导致还原反应受阻。高温更是让三元催化剂的作用衰减。
总结：三元催化转化器比起以前的热反应器要有很多优势。但是应对当今的内燃机技术仍然还有很多挑战。在发展内燃机燃烧技术的同时。也要相应考虑到尾气排放问题。如今电动车也正积极加入汽车行业新布局。传统的内燃机汽车需要在动力和尾气方面增加更高效的技术。
