汽油车尾气污染控制减排节能技术应用

蔡勇 吕剑峰

摘要：近年以来，川西钻探公司由于车辆日益老化，在每年的尾气检测中经常不能达标，只能进行清洗或更换原装排气支管总成（含三元催化器）来满足年检要求，但清洗催化器效果较差，而更换原装排气支管总成成本费用又很高。针对这种现状，为达到降本增效和节能减排的目标，汽车服务公司准备使用有效的三元催化器替代方案，以便陈旧车辆能顺利通过年审要求，保证生产的正常运行。

关键词：汽车尾气;污染;减排;节能

通过对老旧车辆更换替代催化器后尾气检测的结果对比，确定更换替换催化器的技术措施，形成老旧车辆催化器的统一解决方案，为公司今后全面实施在用汽油车过期催化器更换提供技术支撑。

对老旧车辆更换替代催化器后尾气检测的结果对比，确定了净化催化剂的规格型号，制定了替换三元催化剂的封装方案和更换替换催化器的技术措施，形成老旧车辆催化器的统一解决方案，为汽车服务公司今后全面实施在用汽油车过期催化器更换提供技术支撑。

汽車尾气治理现状

一、政策法规背景

随着《中华人民共和国环境保护法》的公布实施，国家对汽车尾气拍放造成的大气污染日益重视，因此车辆年检尾气检测要求越来越严格，汽车服务公司老旧丰田普拉多2700车型较多，行驶里程很多已超过了70～80万公里，年检时经常尾气检测不达标，而尾气排放不达标的关键因素就是尾气处理装置——三元催化器。

根据 GB-18352 《轻型汽车污染物排放限值与试测量方法》的规定，满足国家排放标准的汽油车尾气净化催化器的使用寿命是一般是8万（10万，国Ⅳ）公里（里程寿命）或5年（时间寿命），我公司的车辆已经远远超过了这个上限，所以这个项目的关键就是如何解决三元催化器失效的问题。

二、为找到更加有效的解决办法，汽车服务公司首先对三元催化器的结构、工作原理和失效原因进行了分析：

三元催化器主要由金属外壳、绝热夹层、衬垫和涂覆有金属催化剂的陶瓷载体组成。其核心部件就是高性能稀土储氧材料，耐高温高比表面材料和机动车尾气净化的催化剂。

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。

三元催化剂的选型与加工

了解到四川大学与中自环保科技股份有限公司合作建立了高性能稀土储氧材料生产线，耐高温高比表面氧化铝材料生产线和机动车尾气净化催化剂生产线，是国内仅有的具有自主知识产权技术配套的生产线，而且成都中自环保科技股份公司拥有上述产品的三项发明专利 ：

根据调研结果，准备与中自环保科技股份有限公司合作研究该项目，并确定了选用原则和技术方案：

1、在保证车辆性能的前提下，对老旧车辆的排气支管总成的三元催化器部分进行替换，然后在与排气支管焊接集成。

2、用于替换的三元催化器部分形状尺寸与原车一致，以保证安装。

3、选用目前国内最先进的汽油车催化器技术 ——钯-铑催化剂技术，保证尾气检测的顺利通过。

4、替换后的三元催化器尾气检测达到或高于国家标准。

5、替换三元催化器的费用低于更换原装三元催化器。

根据两个公司的选用原则和技术方案，中自环保科技股份有限公司根据原车三元催化器参数，经过计算和设计，设计定制了中自优品3号涂覆有金属催化剂的陶瓷载体产品。

三元催化器的封装方案

用压装机LBEYZ600通过专利技术旋压的方式将涂覆有金属催化剂的陶瓷载体封装到金属外壳内，避免载体破裂或窜动。

1、物料制作：加工尺寸φ104*200mm t=1.5mm;

2、载体压装;使用压装机LBEYZ600和深度尺，使用旋压的方式将载体压装到壳体前端面距离为53.5±0.8;

3、推力测试：用YACSJ2推力测试机测试，达到推力：150kg允许载体位移：≤2mm的技术要求;

4、气密性检验：使用气密性检测仪/总成气密性检具检验，保证在200KPa气压下，30秒内压力降不得超过10KPa;

5、铭牌标刻：用LM20P-30BG激光打标机进行铭牌标刻。

三元催化器的替换

公司与具有AAA级维修资质的企业，通过共同研究，制定了催化器替换工艺流程，具体步骤如下：

1、将所需要更换的三元催化器总成（包括歧管或消声器）从车上拆下。

2、将三元催化器附件拆除（确定操作对关联部件不造成损坏）。

3、将三元催化器使用专用的夹具进行固定，确定操作时的牢固可靠及不会产生变位。

4、使用切割器将三元催化器包切割后取下。

5、将切割后的排气歧管及通风管进行清理、清洁。

6、采用GB/T8110-2008二氧化碳保护焊工艺，对符合技术标准和工艺尺寸的三元催化器包与原车排气岐管进行焊接。

7、将焊接好的三元催化器，检验合格后，进行装车并安装附件。

替换三元催化器前后车辆的尾气检测

尾气检测主要针对HC、CO、NOx三项指标进行，选择3台车安装催化剂前后数据进行对比。经过检测，三台车在更换催化器前的HC，CO和NOx排放值均超过国家汽车尾气年检指标，而更换后进行检测，其HC，CO和NOx均低于国Ⅲ新车的排放值，更是远远低于国家汽车尾气年检指标，其中HC（g/km）实测值平均为0.12，CO（g/km） 实值平均为1.17，NOx（g/km） 实测值平均为0.05，满足了车辆年检的要求，也达到项目的考核指标。

结论与建议

公司针对在用车辆的日益老化的现状，为保证年检尾气达标，开展研究与试验，采取更换替代三元催化器的技术措施，以便陈旧车辆能顺利通过年审要求，解决了生产急需，并达到降低成本和减排及节能的效果。更换原装一台排气支管总成费用为13940元，而更换替代三元催化器费用为4480元，对比每台车应节约成本9460元。

该项目重点开展三元催化器的替代技术与试验，主要研究目标是在不影响原车性能的前提下，确定替代的三元催化剂和封装改造的技术方案，研究内容针对性强，目标明确，技术路线可行，最终达到了项目预期的效果，为今后的陈旧车辆替换三元催化器奠定了技术基础。

（川西钻探公司 四川 成都 610051）