三元催化器基础知识介绍.ppt

1、北汽株式会社株洲分公司生产技术部何正清2013.9.7，三元催化剂基础知识介绍，-2-，A SAIC Motor Passenger Vehicle Co . 一、三元催化剂功能介绍二、三元催化剂组件配置方式三、三元催化剂组件结构四、三元催化剂工作原理五、三元催化剂工作要求六、三元催化剂使用时的注意事项3-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co . 一、三元催化剂功能的介绍随着汽车保有量的增加和人类对环境保护的要求越来越高，汽车尾气的管理越来越重要，汽车尾气净化装置应运而生，三元催化剂是汽车尾气净化装置的主要组成部分。 三元催化剂是对汽车和其他发动机固定污染源进行

2、排气净化处理的主要部件。 以铂(Pt )、铑(Rh )、钯(Pd )三种贵金属为催化剂，对废气中的一氧化碳、烃和氮氧化合物进行氧化和还原处理，生成二氧化碳、氮和水并进行净化。 其净化效率非常高，能净化90%以上的有害物质。 随着人们对环境的关注提高，各国和地区制定了越来越严格的排放规制，该零部件在排放后处理方面占有重要地位。-4-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .二、三元催化剂的配置方式三元催化剂根据配置位置分为两种方式： 2.1、底盘下置式催化剂：-5-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co . 优点：配置空间大的缺点：发动

3、机与排气口的距离相对较远，催化剂的点火时间长，因此发动机启动时的排气值相对较高。 底盘下置式三元催化剂主要是发动机室配置空间不能满足要求，且应满足的排放限制较低的车种，该配置一般大量用于满足欧洲第二号排放标准的车种。 随着排放限制的严格，这种配置越来越不能满足排放限制的要求。-6-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .2.2、联接式、-7-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .优点：靠近发动机排气歧管出口，点火快，三元催化剂在短时间内实现高转化效率缺点：要求三元催化剂组件和发动机排气歧管出口之间距离小，不利于部分车型，特别是紧

4、凑车型的发动机室配置。 选择条件：排放限制要求高，发动机室三元催化剂组件配置空间比较充裕的车型。-8-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .2.3、密接底盘下置式、-9-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .优点：预三元催化剂组件的体积小，接近发动机排气歧管缺点：要满足更严格的排放规定，三元催化剂前后总体积大，且前段催化剂所要求的贵金属含量高。 使用条件：发动机室配置空间狭小，需要满足法规高的车。-10-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .三、三元催化剂组件的结构，三元催化剂主要由连接到载体

5、、涂层、催化剂、垫圈、外壳、隔热罩和排气系统其他部件上的法兰构成。 载体涂层催化剂、垫圈、外壳隔热罩、连接凸缘、11-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .3.1、1 .外壳的大小和厚度取决于配置空间和零件的强度要求。 2 .外壳的材料一般为SUH409，SUH409具有强防腐性，可以满足使用要求。 外壳、-12-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .3.2、催化剂使用中，金属外壳的热膨胀系数大，陶瓷载体的热膨胀系数小，用垫片的膨胀和弹性缓冲，保证载体不松弛。 垫圈是保护催化剂中的载体不受损伤的部分。 垫片，-13-，A SA

6、IC Motor Passenger Vehicle Co .3.3，载体分为金属和稀土类陶瓷两种，形状为蜂窝状，现在主要使用400目的载体。1金属载体的优点：升温快，凉车符合尾气标准，与尾气的几何接触面积大，有利于催化反应的流通阻力小，对发动机性能的影响小，载体的热传导好，能延迟催化剂的热劣化。 缺点：耐热性差，耐过载性低，成本高，现在使用的金属材质是铬铝钇不锈钢金属波纹，价格高的高温下金属材质的极性变大，容易吸附燃料中的杂质。 2 .稀土陶瓷的特点：成本低，抗过载耐高温性好，缺点升温慢，流动阻力比金属高，对发动机性能的影响比金属大，净化效率比金属低，目前90%的车辆使用稀土陶瓷载体的三元催

7、化剂。 载体、-14-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .3.4，主要是氧化铝、氧化锶等化合物。 粗多孔质的表面大大增加了载体壁面的实际催化反应面积，在涂层表面分散作为催化剂的贵金属、作为助催化剂的铈、钡、镧等稀土类材料和一般金属材料。 助催化剂的主要作用是提高催化剂的活性和高温稳定性。 涂层、-15-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .高温汽车尾气通过净化装置时，三元催化剂中的净化剂增强了CO、HC和NOx三种气体的活性，促进了一定的氧化还原化学反应，其中CO在高温下氧化无色、无毒NOx被还原成氮和氧。 三种有害气体变成

8、无害气体，净化汽车尾气。 氧化反应4hhc5o2=4co2h2o2co2还原反应2 NO2 CO2 o=N2 co 210 no4hhc=5n2 H2O 4co 2，四，三元催化剂的工作原理-16-，A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .三元催化剂正常地有效地工作否则，三元催化剂的转化效率会降低，三元催化剂会被破坏。 5.1 .要求燃料车辆使用的燃料必须是无铅的清洁燃料。 含铅油燃烧后，铅粒子与废气一起通过三元催化剂，就会粘在催化剂表面，减少催化剂作用面积，大幅度降低催化剂的转换效率，这是众所周知的“三元催化剂铅中毒”。 低质量燃料也是引起三元催化剂烧缩、烧结、

9、堵塞的主要原因之一。 汽油中硫、磷等杂质的含量也有要求。 五、三元催化剂的工作要求，-17-，A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .5.2 .现代点火式(汽油)发动机燃烧时，空气燃料混合比直接影响其产生的燃烧废气含量的成分。 汽油的构成成分是烃，如果发动机的空燃比浓，则意味着混合气中的燃料(汽油)与燃烧有关，因此从发动机排出的燃烧废气中的烃成分的含量相对变高，发动机的空燃比稀的情况下，表示混合气中的燃料(汽油)少由于发动机的工作特点，发动机容易引起高温燃烧过程。 相对地，此时发动机排出的燃烧废气的温度相对高，其中的氧含量成分高。 在这种情况下，容易产生更多的氮氧

10、化合物。 为了更有效地控制发动机燃烧过程中产生的有害废气HC、CO、NOx，通常需要平衡这三种元素的输出含量。 如图所示，如果将发动机的空燃比控制在理想空燃比(14.7:1也称为1 )附近，则发动机的有害排出物的输出低。-18-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .5.3 .温度要求燃烧废气中的化学有害成分HC、CO和NOx气流在预热了的催化剂表面流动，可以进行高效的催化剂转化反应。 在催化反应床上，HC、CO和NOx的转化率需要在载体温度达到350左右时达到50%的转化效率。 一般把催化剂开始变成50%时的转化效率称为催化剂的点火温度。由下图可知，三元催化剂的最佳工作温度在500-850之间，温度过低，三元催化剂的转化效率低，温度过高，催化剂的惰化和催化剂载体的烧结容易发生。-19-、A SAIC Motor Passenger Vehicle Co .6、三元催化剂使用时的注意事项考虑到三元催化剂转换器早期故障的原因，使用时必须注意以下事项1、不使用含铅汽油。 2 .请不要长时间快速运行