- 氮?dú)?N2)——空氣中有78%為氮?dú)猓蟛糠值獨(dú)庠谄?chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中都不會(huì)參與燃燒。
- 二氧化碳(CO2)——這是燃燒產(chǎn)物之一。燃油中的碳與空氣中的氧結(jié)合而成。
- 水蒸氣(H2O)——這是另一種燃燒產(chǎn)物。燃油中的氫與空氣中的氧結(jié)合，形成此化合物。
這些排放物基本上是無(wú)害的（盡管人們認(rèn)為排放出的二氧化碳加劇了全球變暖）。不過(guò)，由于燃燒過(guò)程絕非完美，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)還產(chǎn)生了以下一些量比較少但卻更有害的排放物：
這是法律主要管制的三種排放物，也是催化轉(zhuǎn)化器用來(lái)減少的排放物
大多數(shù)現(xiàn)代汽車(chē)都配備有三元催化轉(zhuǎn)化器。“三元”指催化轉(zhuǎn)化器幫助減少的三種受管制排放物，即一氧化碳、VOC和NOx分子。轉(zhuǎn)化器使用兩種不同的催化劑：還原催化劑和氧化催化劑。這兩種類(lèi)型的轉(zhuǎn)化器都由涂覆有金屬催化劑的陶瓷結(jié)構(gòu)件組成，這些金屬催化劑通常是鉑、銠和/或鈀。轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念是要使廢氣流與催化劑的接觸面積達(dá)到最大，同時(shí)要使所需催化劑量達(dá)到最小，因?yàn)榇呋瘎┍容^昂貴。
三元催化轉(zhuǎn)化器： 注意這兩種分開(kāi)的催化劑。
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催化轉(zhuǎn)化器主要采用兩種結(jié)構(gòu)——蜂窩結(jié)構(gòu)和陶瓷微珠結(jié)構(gòu)。目前，大多數(shù)汽車(chē)都采用蜂窩結(jié)構(gòu)。
陶瓷制蜂窩狀催化劑結(jié)構(gòu)
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還原催化劑
還原催化劑在催化轉(zhuǎn)化器的第一階段使用。在此階段，轉(zhuǎn)化器使用鉑和銠來(lái)幫助減少NOx排放物。當(dāng)NO或NO2分子與催化劑接觸時(shí)，催化劑將氮原子從分子中分離出來(lái)并加以保留，同時(shí)以O(shè)2的形式釋放出氧。分離出來(lái)的氮原子與其他粘附在催化劑上的氮原子結(jié)合，形成N2。 例如：
2NO=N2+O2或2NO2=N2+2O2
氧化催化劑
氧化催化劑在催化轉(zhuǎn)化器的第二階段使用。 在此階段，在鉑和鈀催化劑的催化作用下燃燒（氧化）之前還未燃燒盡的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸迹瑥亩鴾p少這些物質(zhì)。 此催化劑的作用是促進(jìn)廢氣中CO和碳?xì)浠衔锱c剩余氧氣的反應(yīng)。 例如：
2CO+O2=2CO2
但是，這里的氧氣從何而來(lái)？
控制系統(tǒng)
第三階段采用了控制系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)廢氣流，然后利用監(jiān)測(cè)到的信息來(lái)控制燃油噴射系統(tǒng)。有一個(gè)氧傳感器安裝在催化轉(zhuǎn)化器的上游，也就是說(shuō)它要比轉(zhuǎn)化器更靠近發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的電腦可以通過(guò)此傳感器知道廢氣中的氧氣含量，然后通過(guò)調(diào)整空氣燃油比來(lái)提高或降低廢氣中的氧氣含量。于是發(fā)動(dòng)機(jī)電腦通過(guò)這種控制方案，可以確保發(fā)動(dòng)機(jī)以接近化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的空氣燃油比運(yùn)行，同時(shí)還可確保廢氣中有足量的氧氣來(lái)供氧化催化劑燃燒之前尚未燃燒盡的氮氧化合物CO。
催化轉(zhuǎn)化器在減少污染物方面卓有成效，但它仍有很大的改進(jìn)空間。它只能在相當(dāng)高的溫度下工作，這是它最大的缺點(diǎn)之一。當(dāng)冷起動(dòng)汽車(chē)時(shí)，催化轉(zhuǎn)化器在減少?gòu)U氣中的污染物方面幾乎無(wú)能為力。
解決此難題的一種簡(jiǎn)單方法是將催化轉(zhuǎn)化器移近發(fā)動(dòng)機(jī)。這意味著到達(dá)轉(zhuǎn)化器的廢氣的溫度會(huì)更高，從而可以更快地將其加熱，但這也有可能會(huì)因轉(zhuǎn)化器長(zhǎng)期處于極高的溫度下運(yùn)行而縮短其使用壽命。大多數(shù)汽車(chē)制造商都將轉(zhuǎn)化器放置在前排乘客座椅下面，以使它與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的距離足夠長(zhǎng)，從而將溫度降至不會(huì)對(duì)其造成損傷的程度。
預(yù)熱催化轉(zhuǎn)化器是一種減少排放物的好方法。預(yù)熱催化轉(zhuǎn)化器的最簡(jiǎn)單方法是使用電阻加熱器。但遺憾的是，大多數(shù)汽車(chē)上的12伏電路系統(tǒng)都不能提供充足的能量或電能，從而無(wú)法足夠快地加熱催化轉(zhuǎn)化器。而大部分人也不愿意在起動(dòng)汽車(chē)前花幾分鐘時(shí)間等待催化轉(zhuǎn)化器熱起來(lái)。具有大容量高電壓電池組的混合動(dòng)力車(chē)則可以提供足夠的電能來(lái)非常快速地加熱催化轉(zhuǎn)化器
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