三元催化器基础知识介绍

.北汽股份株洲分公司生产技术部何正清2013.9.7，三元催化基础知识介绍。SAICMotorPassengerVehicleCo，1，三元催化功能介绍2，三元催化组件布局3，三元催化组件结构4，三元催化工作原理5，三元催化工作要求6，三元催化使用时的注意事项。SAICMotorPassengerVehicleCo，1，三元催化功能随着汽车保有量的增加和人类对环境保护的要求的提高，汽车尾气处理变得越来越重要，汽车尾气净化装置诞生了。三元催化剂是汽车尾气净化装置的主要组成部分。三元催化剂是排气净化汽车及其他发动机固定污染源的主要部件。铂(Pt)、铑(Rh)和钯(Pd)这三种贵金属作为催化剂，氧化和还原废气一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物，产生二氧化碳、氮和水，达到净化的效果。净化效率高，足以净化90%以上的有害物质。随着人们对环境的关注度的提高，各国制定了越来越严格的排放法规，该零件在排放后处理中起着举足轻重的作用。saicmporpassengervehicleco。2、三元催化部署方法三元催化装置可以根据部署分为以下三种方法：2.1，机箱下的催化装置：saicmporpassengervehicleco。优点：布局空间大的缺点：离发动机排气出口比较远，催化燃烧时间长，启动时发动机的排放值比较高。机箱下的三元催化剂多用于机房布局空间不能满足要求、需要满足的排放限制较低的型号中，一般用于满足欧洲2号排放标准的型号。随着排放法规的严格，这种布局已不能再满足日益苛刻的排放法规的要求。saicmsotorpassengervehicleco。2.2，紧耦合。saicmsotorpassengervehicleco。优点：更接近发动机排气歧管出口，燃烧快，三元催化剂在很短的时间内实现高转换效率，减少有害气体排放值。缺点：三元催化组件和发动机排气歧管出口之间的距离小，对部分型号，尤其是小型型号的发动机仓库布局不利。选择条件：排放限制高，发动机舱三元催化组装布置空间充裕的模型。SAICMotorPassengerVehicleCo，2.3，紧耦合机箱下。saicmporpassengervehicleco。优点：前三元催化组件体积小，更接近发动机排气歧管，布局方便，燃烧性优于机箱下三元催化组件。缺点：为了满足更严格的排放法，三元催化作用的总体积大，全级催化作用的贵金属含量高。使用条件：需要机房布局空间狭小、规制高的模型。SAICMotorPassengerVehicleCo，3，三元催化组件的结构，三元催化剂通常由连接载体、涂层、催化剂、垫、外壳、隔热罩和排气系统其他部件的法兰组成。载体涂层催化剂，垫，外壳隔热罩，连接法兰，3.1，1。薄壳大小和厚度取决于配置空间和零件强度要求。2.外壳材料一般SUH409、SUH409具有能满足使用要求的强耐蚀性。shell、saicmporpassengervehicleco。3.2，使用催化作用器时金属外壳的热膨胀系数较大，但陶瓷托架的热膨胀系数较小，因此由衬垫的膨胀和弹性缓冲，从而防止托架松动。衬垫是催化剂上保护载体不受损的部分。垫，saicmporpassengervehicleco。3.3，载体分为金属和稀土陶瓷两种，蜂窝状，目前主要使用400目的载体。1.金属载体的优点：快速加热，冷汽车启动废气标准，以及排出气体的几何接触区域，有助于催化反应；循环阻力小，对发动机性能影响不大。载体的热传导好，可以延迟催化剂的热老化。缺点：耐热性低，抗过载能力低。成本高，目前使用的金属材料为铬铝钇不锈钢金属波纹板，价格更高；高温后金属材料的极性越大，杂质就越容易吸附在燃料上。2.稀土陶瓷特征：成本低，抗过载高温能力好，缺点是温度上升慢，流动阻力高于金属，对发动机性能的影响大于金属，净化效率低于金属，目前90%的车辆使用稀土陶瓷载体的三元催化剂。载体，saicmporpassengervehicleco。3.4，主要是氧化铝，氧化锶等化合物。粗糙的多孔表面可以大大增加载体壁面的实际催化反应区域，涂层表面散布着作为催化剂的贵金属和作为催化剂的铈、钡、镧等稀土物质和普通金属物质。催化剂主要在于提高催化剂的活性和高温稳定性。涂层，SAICMotorPassengerVehicleCo，高温汽车尾气通过净化装置时，三元催化剂的净化剂提高了Co，HC和NOx三种气体的活性，产生一定的氧化-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气体。HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳。NOx被还原为氮和氧。三种有害气体变成无害的气体，汽车尾气得到净化。氧化反应4hc 5o 2=4 CO2 2 h2co=2 CO2还原反应=N2 2co 210 no 4hc=5n2 2h2o 4 CO2，4，三元催化工作原理，SAICMotorPassengerVehicleCo，要实现三元催化运行的正常高效运行，必须满足以下要求，否则三元催化剂的转换效率将下降，三元催化剂可能受损。5.1燃料要求车辆使用的燃料必须是无铅清洁燃料。含铅的油燃烧后，铅粒子与废气一起通过三元催化剂，复盖催化剂表面，减少催化作用区域，大幅降低催化作用效率，因此通常称为“三元催化铅中毒”。低质量燃料也是三元催化燃烧、烧结、堵塞的主要原因之一。还需要汽油中的硫、磷和其他杂质含量。5，三元催化操作要求，saicmporpassengervehicleco。5.2。现代点火(汽油)发动机直接影响燃烧时空气-燃料混合比发生的燃烧废气的组成。汽油的组成成分是碳氢化合物，当引擎的空燃比更强时，混合物中有更多的燃料(汽油)参与燃烧，这意味着相对燃烧的废气中碳氢化合物成分含量更高。也就是说，发动机的空燃比稀的时候，混合物中的燃料(汽油)少，参与燃烧。由于发动机的工作特性，这时很容易引起发动机的高温燃烧过程。相对而言，此时发动机燃烧废气的温度较高，氧气含量成分更高。此时更容易发生氮氧化合物。为了更有效地控制引擎在燃烧过程中生产较少的有害废气HC、CO、NOx，通常需要平衡这三个因素的输出内容。如图所示，发动机的空燃比接近理想的空燃比(14.7: 1也称为/5/1)或稍低的情况下，发动机有害排放物的输出较低。saicmporpassengervehicleCO。5.3。需要通过预热的催化剂表面对燃烧废气的化学有害成分HC、co和NOx气流进行高效的催化转化反应。在催化反应床中，HC、CO和NOx的转换需要达到载体温度约350%，转换效率为50%。一般来说，当催化剂作用为50%时，载体本身的温度称为催化剂工作温度。从下图可以看出，三元机的最佳运行温度在500-850之间，温度过低，三元机转换效率低，温度过高，催化剂活性和催化剂载体烧结容易保持。，SAICMotorPassengerVehicleCo，6，使用三元催化转换器时的注意事项考虑三元催化转换器的早期故障，使用时应考虑以下事项1，不要使用含铅汽油。2、