三元催化器基礎知識介紹課件

2013.9.7三元催化器基礎知識介紹

一、三元催化器功能介紹二、三元催化器總成的布置方式三、三元催化器總成的結構四、三元催化器的工作原理五、三元催化器工作要求六、三元催化器使用時注意事項

一、

三元催化器功能介紹

隨著汽車保有量的增加和人類對環(huán)保的要求越來越高，汽車尾氣的治理越來越重要，催生出了汽車尾氣凈化裝置，三元催化器是汽車尾氣凈化裝置的主要組成部分。

三元催化器是對汽車及其它發(fā)動機固定污染源進行排氣凈化處理的主要部件。它采用鉑（Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)三種貴金屬作為催化劑對排氣中的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物進行氧化和還原處理，生成二氧化碳、氮氣以及水，從而達到凈化的結果。其凈化效率十分高，可以凈化90%以上的有害物質(zhì)。隨著人們對環(huán)境的關注程度的提高，各個國家及地區(qū)都制定了越來越嚴格的排放法規(guī)，該部件在排放后處理方面起著舉足輕重的地位。

優(yōu)點：布置空間較為寬廣缺點：因為離發(fā)動機排氣出口的距離相對較遠，催化器的起燃時間較長，所以發(fā)動機在啟動時的排放值相對比較高。底盤下置式三元催化器主要用于發(fā)動機倉布置空間不能滿足要求，且需要滿足的排放法規(guī)相對較低的車型中，該布置一般在滿足歐洲2號排放標準的車型上大量使用。隨著排放法規(guī)的加嚴，該布置已經(jīng)不能滿足越來越苛刻的排放法規(guī)的要求。

2.2、緊耦合式

優(yōu)點：距離發(fā)動機排氣歧管出口較近，起燃快，三元催化器在很短的時間里能達到很高的轉(zhuǎn)化效率，從而降低有害氣體的排放值。缺點：要求三元催化器總成與發(fā)動機排氣歧管出口之間的距離較小，不利于一些車型特別是緊湊型車型的發(fā)動機倉布置。選擇條件：排放法規(guī)要求較高、發(fā)動機艙三元催化器總成布置空間較為充裕的車型。

2.3、緊耦合＋底盤下置式

三、三元催化器總成的結構三元催化器一般主要由以下幾個部分組成：載體、涂層、催化劑、襯墊、殼體、隔熱罩以及同排氣系統(tǒng)其它部件連接的法蘭。載體涂層催化劑襯墊、殼體隔熱罩連接法蘭

3.2催化器使用中，金屬外殼的熱膨脹系數(shù)很大，而陶瓷載體的熱膨脹系數(shù)很小，要靠襯墊的膨脹和彈性加以緩沖，保證載體不會松動。襯墊是催化器中保護載體不受損壞的部分。襯墊

3.4主要為氧化鋁、氧化鍶等化合物。粗糙多孔的表面可以使載體壁面的實際催化反應面積大大增加，在涂層表面分散著作為催化劑的貴金屬，以及作為助催化劑的鈰、鋇、鑭等稀土材料和普通金屬材料。助催化劑的主要作用在于提高催化劑的活性和高溫穩(wěn)定性。涂層

當高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時，三元催化器中的凈化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體；HC化合物在高溫下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體，使汽車尾氣得以凈化。

氧化反應4HC+5O2=4CO2+2H2O2CO+=2CO2還原反應2NO+2CO=N2+2CO210NO+4HC=5N2+2H2O+4CO2四、三元催化器的工作原理

要使三元催化器正常高效的工作，需要滿足以下要求，否則會降低三元催化器的轉(zhuǎn)化效率，甚至損壞三元催化器。5.1.燃油要求

車輛所用燃油必須為無鉛清潔燃油。因為含鉛油燃燒后，鉛顆粒隨廢氣排經(jīng)三元催化器時，會覆蓋在催化劑表面，使催化劑作用面積減少，從而大大降低催化器的轉(zhuǎn)換效率，這就是常說的“三元催化器鉛中毒”。低品質(zhì)燃油也是導致三元催化器燒縮、燒結、堵塞的主要原因之一。對汽油中硫、磷等雜質(zhì)的含量也有要求。

五、三元催化器工作要求

5.2.現(xiàn)代點燃式（汽油）發(fā)動機在燃燒時，空氣—燃料混合比對于其所產(chǎn)生燃燒廢氣含量的成分有直接的影響。汽油的構成成分為碳氫化合物，當發(fā)動機的空燃比較濃時，意味著混合氣中有更多的燃料（汽油）參與燃燒，因此，相對而言發(fā)動機排出燃燒廢氣中的碳氫化合物成分含量會較高；當發(fā)動機的空燃比較稀時，意味著混合氣中有較少的燃料（汽油）參與燃燒。由于發(fā)動機的工作特點，發(fā)動機此時非常容易造成高溫燃燒過程。相對而言此時發(fā)動機排出的燃燒廢氣溫度相對較高且其中的氧含量成分較高。此時容易產(chǎn)生更多的氮氧化合物。為了更有效地控制發(fā)動機在燃燒過程中產(chǎn)生較少的有害廢氣HC，CO，NOx，通常需要對這三種元素的輸出含量加以平衡。如圖所示，將發(fā)動機的空燃比控制在理想空燃比（14.7：1亦稱λ

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1）附近或略低些時，發(fā)動機的有害排放物輸出較低。

5.3.溫度要求燃燒廢氣中的化學有害成分HC、CO和NOx氣流流經(jīng)預熱后的催化劑表面，方可進行高效催化轉(zhuǎn)化反應。在催化劑反應床上，HC，CO和NOx的轉(zhuǎn)化需要在載體的溫度達到350o左右時方可達到50%的轉(zhuǎn)化效率。通常將使催