三元催化转化器PPT课件.ppt

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1、三元催化转化器 制作人：郝岩 年份年份技技术措施措施19661973曲曲轴箱箱强制通制通风系系统，废气再循气再循环系系统，空气，空气喷射射净化化19741979改改进化油器，无触点点火，使用并改化油器，无触点点火，使用并改进催化催化剂19801983反反馈（闭环）系）系统，进一步改一步改进化油器和催化化油器和催化剂（包括三效催化（包括三效催化剂），改），改进发动机，机，挥发性性排放物控制排放物控制19841993发动机改机改进，电子控制，燃油子控制，燃油喷射，催化射，催化剂和和废气再循气再循环系系统的的进一步改一步改进1994进一步改进发动机，控制装置，供油，电预热催化剂和废气再进一步改进发动

2、机，控制装置，供油，电预热催化剂和废气再循环系统，改进挥发性排放物控制，车载诊断循环系统，改进挥发性排放物控制，车载诊断欧洲欧洲轿车排放排放标准准对比比等等级一氧化碳一氧化碳碳碳氢化合物化合物氮氧化物氮氧化物碳碳氢+氮氧化物氮氧化物颗粒物粒物柴柴油油欧欧1标准准2.72(3.16)-0.97(1.13)0.14(0.18)欧欧2标准准1-0.70.08欧欧3标准准0.64-0.50.560.05欧欧4标准准0.5-0.250.30.025欧欧5标准准0.5-0.180.230.005欧欧6标准准0.5-0.080.170.005汽汽油油欧欧1标准准2.72(3.16)-0.97(1.13)-欧

3、欧2标准准2.2-0.5-欧欧3标准准2.30.20.15-欧欧4标准准10.10.08-欧欧5标准准10.10.06-0.005欧欧6标准准10.10.06-0.005三元催化器将汽车排气系统中的有害物质碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物转化为水、二氧化碳和氮气。闭环电喷控制系统 车载三元催化器外观图主要组成三元催化器总成主要由壳体、载体、减震层、催化剂等组成。1壳体壳体壳体是整个三效催化转化器的支承体。壳壳体是整个三效催化转化器的支承体。壳体的材料和形状是影响催化转化器转化效率体的材料和形状是影响催化转化器转化效率和使用寿命的重要因素。目前用得最多的壳和使用寿命的重要因素。目前用得最多的壳体材

4、料是含铬、镍等金属的不锈钢，这种材体材料是含铬、镍等金属的不锈钢，这种材料具有热膨胀系数小、耐腐蚀性强等特点，料具有热膨胀系数小、耐腐蚀性强等特点，适用于催化转化器恶劣的工作环境。适用于催化转化器恶劣的工作环境。2垫层垫层为了使载体在壳体内位置牢固，防止它因为了使载体在壳体内位置牢固，防止它因振动而损坏，为了补偿陶瓷与金属之间热膨振动而损坏，为了补偿陶瓷与金属之间热膨胀性的差别，保证载体周围的气密性，在载胀性的差别，保证载体周围的气密性，在载体与壳体之间加有一块由软质耐热材料构成体与壳体之间加有一块由软质耐热材料构成的垫层。垫层具有特殊的热膨胀性能，可以的垫层。垫层具有特殊的热膨胀性能，可以避

5、免载体在壳体内部避免载体在壳体内部发生窜动而导致载体破碎。另外，为了减小载体内部的温度梯度，以减小载体承受的热应力和壳体的热变形，垫层还应具有隔热性。常见的垫层有金属网和陶瓷密封垫层两种形式。3载体 早期的催化剂曾采用氧化铝的球状载体，这种载体存在磨损快、阻力大的缺点，目前在汽车催化器中已不采用。美国康宁（Corning）公司于70年代初发明了陶瓷蜂窝载体，并很快占据了车用催化器载体的主导地位。之后，日本NGK公司也掌握了这种技术并开始大量生产。据统计，目前在世界上车用催化器载体的90%是陶瓷载体，其余为金属载体，而陶瓷载体年产量的95%以上由康宁公司和NGK公司生产。4涂层涂层浆状物涂在载体

6、上后烘干，典型涂层的主要成浆状物涂在载体上后烘干，典型涂层的主要成分是氧化铝和二氧化铈。该涂层为贵金属催化剂分是氧化铝和二氧化铈。该涂层为贵金属催化剂提供一个巨大的表面积，将贵金属催化剂涂布其提供一个巨大的表面积，将贵金属催化剂涂布其上，可防止催化剂发生热退化作用。上，可防止催化剂发生热退化作用。催化转化器的涂层如下图所示，在载体孔道的催化转化器的涂层如下图所示，在载体孔道的壁面上涂有一层非常疏松的活性层（英文为壁面上涂有一层非常疏松的活性层（英文为Washcoat），即催化剂涂层。它以），即催化剂涂层。它以-Al2O3为主，为主，其粗糙多孔的表面可使壁面的实际催化反应表面其粗糙多孔的表面可使

7、壁面的实际催化反应表面积扩大积扩大7000倍左右。在涂层表面散布着作为活性倍左右。在涂层表面散布着作为活性材料的贵金属，一般为铂（材料的贵金属，一般为铂（Pt）、铑（）、铑（Rh）和钯）和钯（Pd）以及作为助催化剂成分的铈（）以及作为助催化剂成分的铈（Ce）、钡）、钡（Ba）和镧（）和镧（La）等稀土材料。助催化剂主要）等稀土材料。助催化剂主要用于提高催化剂活性和高温稳定性。催化剂的活用于提高催化剂活性和高温稳定性。催化剂的活性及耐久性除与涂层的成分有关外，也与涂层的性及耐久性除与涂层的成分有关外，也与涂层的制备工艺密切相关。制备工艺密切相关。5锥管 不锈钢冲压件，引导排气从前端排气管进入催化

8、床和引导排气从催化床后段进入后端排气管。内部隔热设计还采用附加内层锥管，防止高温排气接触到外层锥管或壳体，保护绝缘层和衬垫层边缘以及降低噪音。6贵金属 铂（Pt）、钯（Pd）及铑（Rh），是三元催化剂的主要反应元素，是催化转化器中最昂贵的部分。结构特征 目前所生产的大多数三元催化转化器产品为整体式蜂窝状陶瓷载体型的催化转化器。载体的物理性状有圆柱体、椭圆柱体和梯形柱体等多种选择，可根据整车总体的布局实际进行载体形状的选择。陶瓷载体的主要构成成分为堇青石，通常采用陶瓷材料挤压、干燥并采用高温烧结而成。陶瓷载体从断面观察为蜂窝状实体，壁厚非常薄。其目的是设法极大地利用现有容积增加催化剂反应床的化学反应面积，还可以起到防止催化剂热退化的作用。为了使催化转化器流拥有更大的表面流通面积，通常将载体制成壁厚非常薄的蜂窝状，以充分利用有限的空间。三元催化器工作过程催化剂表面上的反应过程2工作原理 在发动机燃烧废气流经蜂窝状陶瓷载体表面，且载体表面的温度达到特定的温度范围时，燃烧废气中的化学有害成分、将会与载体壁面上的化学涂层产生相应的化学反应。其过程分为和的氧化反应与的还原反应两种，如下：氧化反应：还原反应：