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1、北汽股份株洲分公司消费技术部北汽股份株洲分公司消费技术部何正清何正清2021.9.72021.9.7三元催化器根底知识引见三元催化器根底知识引见一、三元催化器功能引见一、三元催化器功能引见二、三元催化器总成的布置方式二、三元催化器总成的布置方式三、三元催化器总成的构造三、三元催化器总成的构造四、三元催化器的任务原理四、三元催化器的任务原理五、三元催化器任务要求五、三元催化器任务要求六、三元催化器运用时本卷须知六、三元催化器运用时本卷须知 一、一、 三元催化器功能引见三元催化器功能引见 随着汽车保有量的添加和人类对环保的要求越来越高，汽车尾气的治理越来随着汽车保有量的添加和人类对环保的要求越来越
2、高，汽车尾气的治理越来越重要，催生出了汽车尾气净化安装，三元催化器是汽车尾气净化安装的主要组成越重要，催生出了汽车尾气净化安装，三元催化器是汽车尾气净化安装的主要组成部分。部分。 三元催化器是对汽车及其它发动机固定污染源进展排气净化处置的主要部件。三元催化器是对汽车及其它发动机固定污染源进展排气净化处置的主要部件。它采用铂它采用铂Pt)Pt)、铑、铑(Rh)(Rh)、钯、钯(Pd)(Pd)三种贵金属作为催化剂对排气中的一氧化碳三种贵金属作为催化剂对排气中的一氧化碳 、碳、碳氢化合物和氮氧化合物进展氧化和复原处置，生成二氧化碳、氮气以及水，从而到氢化合物和氮氧化合物进展氧化和复原处置，生成二氧化
3、碳、氮气以及水，从而到达净化的结果。其净化效率非常高，可以净化达净化的结果。其净化效率非常高，可以净化90%90%以上的有害物质。随着人们对环以上的有害物质。随着人们对环境的关注程度的提高，各个国家及地域都制定了越来越严厉的排放法规，该部件在境的关注程度的提高，各个国家及地域都制定了越来越严厉的排放法规，该部件在排放后处置方面起着举足轻重的位置。排放后处置方面起着举足轻重的位置。 二、三元催化器的布置方式二、三元催化器的布置方式 三元催化器按照布置位置划分可分为三种方式：三元催化器按照布置位置划分可分为三种方式： 2.1 2.1、底盘下置式催化器：、底盘下置式催化器： 优点：布置空间较为广大优
4、点：布置空间较为广大缺陷：由于离发动机排气出口的间隔相对较远，催化器的起燃时间较长，所以发缺陷：由于离发动机排气出口的间隔相对较远，催化器的起燃时间较长，所以发动机在启动时的排放值相对比较高。动机在启动时的排放值相对比较高。底盘下置式三元催化器主要用于发动机仓布置空间不能满足要求，且需求满足底盘下置式三元催化器主要用于发动机仓布置空间不能满足要求，且需求满足的排放法规相对较低的车型中，该布置普通在满足欧洲的排放法规相对较低的车型中，该布置普通在满足欧洲2号排放规范的车型上大号排放规范的车型上大量运用。随着排放法规的加严，该布置曾经不能满足越来越苛刻的排放法规的要量运用。随着排放法规的加严，该布
5、置曾经不能满足越来越苛刻的排放法规的要求。求。 2.2、紧耦合式、紧耦合式 优点：间隔发动机排气歧管出口较近，起燃快，三元催化器在很短的时间里能到优点：间隔发动机排气歧管出口较近，起燃快，三元催化器在很短的时间里能到达很高的转化效率，从而降低有害气体的排放值。达很高的转化效率，从而降低有害气体的排放值。缺陷：要求三元催化器总成与发动机排气歧管出口之间的间隔较小，不利于一些缺陷：要求三元催化器总成与发动机排气歧管出口之间的间隔较小，不利于一些车型特别是紧凑型车型的发动机仓布置。车型特别是紧凑型车型的发动机仓布置。选择条件：排放法规要求较高、发动机舱三元催化器总成布置空间较为富余的车选择条件：排放
6、法规要求较高、发动机舱三元催化器总成布置空间较为富余的车型。型。 2.3、紧耦合底盘下置式、紧耦合底盘下置式 优点：预三元催化器总成体积较小且离发动机排气歧管较近便于布置且较底盘下优点：预三元催化器总成体积较小且离发动机排气歧管较近便于布置且较底盘下置式三元催化器总成有较好的起燃性。置式三元催化器总成有较好的起燃性。缺陷：假设要满足更为严厉的排放法规，那么三元催化器的前后总体积较大，且缺陷：假设要满足更为严厉的排放法规，那么三元催化器的前后总体积较大，且前级催化器要求的贵金属含量较高。前级催化器要求的贵金属含量较高。运用条件：发动机舱布置空间狭小且需求满足法规较高的车型。运用条件：发动机舱布置
7、空间狭小且需求满足法规较高的车型。 三、三元催化器总成的构造三、三元催化器总成的构造三元催化器普通主要由以下几个部分组成：载体、涂层、催化剂、衬垫、壳三元催化器普通主要由以下几个部分组成：载体、涂层、催化剂、衬垫、壳体、隔热罩以及同排气系统其它部件衔接的法兰。体、隔热罩以及同排气系统其它部件衔接的法兰。载体载体涂层涂层催化剂催化剂衬垫、壳体衬垫、壳体隔热罩隔热罩衔接法兰衔接法兰 3.11.壳体大小和厚度根据布置空间和零件强度要求来定。壳体大小和厚度根据布置空间和零件强度要求来定。2.壳体资料普通为壳体资料普通为SUH409，SUH409有很强的防腐性，可以满足运用要求。有很强的防腐性，可以满足
8、运用要求。壳体壳体 3.2催化器运用中，金属外壳的热膨胀系数很大，而陶瓷载体的热膨胀系数很小，催化器运用中，金属外壳的热膨胀系数很大，而陶瓷载体的热膨胀系数很小，要靠衬垫的膨胀和弹性加以缓冲，保证载体不会松动。衬垫是催化器中维护要靠衬垫的膨胀和弹性加以缓冲，保证载体不会松动。衬垫是催化器中维护载体不受损坏的部分。载体不受损坏的部分。衬垫衬垫 3.3载体分为金属和稀土陶瓷两种，外形为蜂窝状，如今主要运用载体分为金属和稀土陶瓷两种，外形为蜂窝状，如今主要运用400目的载体。目的载体。1.金属载体金属载体优点：升温快，凉车启动尾气达标快，和排出气体的几何接触面积大，有利优点：升温快，凉车启动尾气达标
9、快，和排出气体的几何接触面积大，有利于催化反响；流通阻力小，对发动机的性能影响小；载体的热传导好，可以于催化反响；流通阻力小，对发动机的性能影响小；载体的热传导好，可以延缓催化剂的热老化。延缓催化剂的热老化。缺陷：耐热性差，抗过载才干低；本钱高，如今运用的金属材质为铬铝钇不缺陷：耐热性差，抗过载才干低；本钱高，如今运用的金属材质为铬铝钇不锈钢金属波纹板，价钱较昂贵；高温后金属材质极性变大，容易吸附燃油中锈钢金属波纹板，价钱较昂贵；高温后金属材质极性变大，容易吸附燃油中的杂质。的杂质。2.稀土陶瓷稀土陶瓷特点：本钱低，抗过载抗高温才干较好，缺陷是升温慢，流动阻力比金属的特点：本钱低，抗过载抗高温
10、才干较好，缺陷是升温慢，流动阻力比金属的高，对发动机性能影响比金属定的大，净化效率比金属的低，如今高，对发动机性能影响比金属定的大，净化效率比金属的低，如今90%车辆车辆运用稀土陶瓷载体的三元催化。运用稀土陶瓷载体的三元催化。载体载体 3.4主要为氧化铝、氧化锶等化合物。粗糙多孔的外表可以使载体壁面的实践催主要为氧化铝、氧化锶等化合物。粗糙多孔的外表可以使载体壁面的实践催化反响面积大大添加，在涂层外表分散着作为催化剂的贵金属，以及作为助化反响面积大大添加，在涂层外表分散着作为催化剂的贵金属，以及作为助催化剂的铈、钡、镧等稀土资料和普通金属资料。助催化剂的主要作用在于催化剂的铈、钡、镧等稀土资料
11、和普通金属资料。助催化剂的主要作用在于提高催化剂的活性和高温稳定性。提高催化剂的活性和高温稳定性。涂层涂层 当高温的汽车尾气经过净化安装时，三元催化器中的净化剂将加强当高温的汽车尾气经过净化安装时，三元催化器中的净化剂将加强CO、HC和和NOx三种气体的活性，促使其进展一定的氧化三种气体的活性，促使其进展一定的氧化-复原化学反响，其中复原化学反响，其中CO在在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；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化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；和二氧化碳；NOx复原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，复原成氮气和氧气。三种有害
12、气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。使汽车尾气得以净化。氧化反响氧化反响4HC+5O2=4CO2+2H2O2CO+=2CO2复原反响复原反响2NO+2CO=N2+2CO210NO+4HC=5N2+2H2O+4CO2四、三元催化器的任务原理四、三元催化器的任务原理 要使三元催化器正常高效的任要使三元催化器正常高效的任务，需求，需求满足以下要求，否那么会降低三元催足以下要求，否那么会降低三元催化器的化器的转化效率，甚至化效率，甚至损坏三元催化器。坏三元催化器。5.1.燃油要求燃油要求车辆所用燃油必需所用燃油必需为无无铅清清洁燃油。由于含燃油。由于含铅油熄油熄灭后，后，铅颗粒随粒随废气排气排经三元
13、催化器三元催化器时，会覆盖在催化，会覆盖在催化剂外表，使催化外表，使催化剂作用面作用面积减少，从而大大减少，从而大大降低催化器的降低催化器的转换效率，效率，这就是常就是常说的的“三元催化器三元催化器铅中毒。低中毒。低质量燃油量燃油也是也是导致三元催化器致三元催化器烧缩、烧结、堵塞的主要、堵塞的主要缘由之一。由之一。对汽油中硫、磷等汽油中硫、磷等杂质的含量也有要求。的含量也有要求。五、三元催化器任务要求五、三元催化器任务要求 5.2.现现代点燃式代点燃式 汽油汽油 发动发动机在熄机在熄灭时灭时，空气，空气燃料混合比燃料混合比对对于其所于其所产产生熄生熄灭废灭废气含量的成分有直接的影响。汽油的构成
14、成分气含量的成分有直接的影响。汽油的构成成分为为碳碳氢氢化合物，当化合物，当发动发动机机的空燃比的空燃比较浓时较浓时，意味着混合气中有更多的燃料，意味着混合气中有更多的燃料 汽油汽油 参与熄参与熄灭灭，因此，相，因此，相对对而言而言发动发动机排出熄机排出熄灭废灭废气中的碳气中的碳氢氢化合物成分含量会化合物成分含量会较较高；当高；当发动发动机的空机的空燃比燃比较较稀稀时时，意味着混合气中有，意味着混合气中有较较少的燃料少的燃料 汽油汽油 参与熄参与熄灭灭。由于。由于发动发动机的机的任任务务特点，特点，发动发动机此机此时时非常容易呵斥高温熄非常容易呵斥高温熄灭过灭过程。相程。相对对而言此而言此时发
15、动时发动机排机排出的熄出的熄灭废灭废气温度相气温度相对较对较高且其中的氧含量成分高且其中的氧含量成分较较高。此高。此时时容易容易产产生更多的生更多的氮氧化合物。氮氧化合物。为为了更有效地控制了更有效地控制发动发动机在熄机在熄灭过灭过程中程中产产生生较较少的有害少的有害废废气气HC，CO，NOx，通常需求，通常需求对这对这三种元素的三种元素的输输出含量加以平衡。如下出含量加以平衡。如下图图，将，将发动发动机的空燃比控制在理想空燃比机的空燃比控制在理想空燃比 14.7：1亦称亦称1 附近或略低些附近或略低些时时，发发动动机的有害排放物机的有害排放物输输出出较较低。低。5.3.温度要求温度要求熄熄灭
16、废灭废气中的化学有害成分气中的化学有害成分HC、CO和和NOx气流流气流流经预热经预热后的催化后的催化剂剂外外表，方可表，方可进进展高效催化展高效催化转转化反响。在催化化反响。在催化剂剂反响床上，反响床上，HC，CO和和NOx的的转转化需求在化需求在载载体的温度到达体的温度到达350左右左右时时方可到达方可到达50%的的转转化效率。通常将使催化效率。通常将使催化器开化器开场场到达到达50%时时的的转转化效率化效率时时，载载体本身的温度称体本身的温度称为为催化器的起燃温度。催化器的起燃温度。由以下由以下图图可知三元催化器的最正确任可知三元催化器的最正确任务务温度温度为为500-850之之间间，温
17、度太低三，温度太低三元催化器元催化器转转化效率化效率较较低，温度太高容易使催化低，温度太高容易使催化剂剂失去活性和催化失去活性和催化剂载剂载体体烧结烧结。六、三元催化器运用六、三元催化器运用时本卷本卷须知知鉴于三元催化于三元催化转化器早期失效的化器早期失效的缘由，运用由，运用时应留意如下事留意如下事项1、勿用含、勿用含铅汽油。汽油。2、勿、勿长期急速运期急速运转(开开环控制形状控制形状)。3、勿、勿让发动机机转速忽快忽慢。速忽快忽慢。4、点火、点火时间勿太勿太迟。5、长时间启启动不着。不着。6、发现有气缸任有气缸任务不良不良时，应及及时停停车检查、排除缺点。、排除缺点。7、催化器只需正确运用，普通不需求、催化器只需正确运用，普通不需求维护，故不要随意装配，如需改，故不要随意装配，如需改换时一定要与原一定要与原车匹配。匹配。8、车辆行行驶时防止拖底、磕碰三元催化器，以免防止拖底、磕碰三元催化器，以免损坏三元催化。坏三元催化。
