三元催化器總成系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)部門(mén)：動(dòng)力總成部講師：張劍三元催化器總成系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)部門(mén)：動(dòng)力總成部目錄一、系統(tǒng)概述二、有害氣體對(duì)人體的危害三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理四、催化劑概述五、催化器廠家問(wèn)題及整改方案目錄一、系統(tǒng)概述一、系統(tǒng)概述（一）、三元催化器的組成1、主要組成：三元催化器總成主要由殼體、載體、減震層、催化劑等組成。

一、系統(tǒng)概述（一）、三元催化器的組成1、主要組成：一、系統(tǒng)概述（二）、三元催化器的功能三元催化器的功能：將發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后排出的有害氣體轉(zhuǎn)化成無(wú)害氣體后排往大氣。催化轉(zhuǎn)化器中的催化劑可以促進(jìn)碳?xì)浠衔铮℉C）和一氧化碳（CO）的氧化反應(yīng)，將其分別轉(zhuǎn)化成水蒸氣（H2O）和二氧化碳（CO2）；同時(shí)把氮氧化物（NOX）還原成為氮?dú)猓∟2）。

一、系統(tǒng)概述（二）、三元催化器的功能三元催化器的功能：將發(fā)二、有害氣體對(duì)人體的危害（一）有害氣體對(duì)人體的危害一氧化碳(CO)：一氧化碳會(huì)降低人體血液的輸氧能力，抑制思考，使人反應(yīng)遲鈍，引起睡意：濃度增加會(huì)使人出現(xiàn)頭疼、發(fā)昏等癥狀，嚴(yán)重的情況下還有可能使人中毒致死。碳?xì)浠衔?HC)：機(jī)動(dòng)車排放出的不飽和碳?xì)浠衔?，包括烯烴、烷烴、芳香烴，是造成煙霧的主要因素之一。其中芳香烴損害人體神經(jīng)系統(tǒng)，還是人體致癌因素。氮氧化物(NOx)：有強(qiáng)烈的刺激性氣味，對(duì)肺和心肌有很強(qiáng)的損害作用，在水中沉積會(huì)導(dǎo)致水的富營(yíng)養(yǎng)化：其中N02會(huì)降低肺功能，哮喘病人和兒童最容易受害，而且NO。是產(chǎn)生臭氧(03)的主要物質(zhì)之一。二、有害氣體對(duì)人體的危害（一）有害氣體對(duì)人體的危害二、有害氣體對(duì)人體的危害（一）有害氣體對(duì)人體的危害

二氧化硫(S02)，S02、NOx(主要是N02)形成酸雨引起雨水pH值的降低，嚴(yán)重污染河流、湖泊，破壞生態(tài)系統(tǒng)的自然平衡，并嚴(yán)重腐蝕建筑物。鉛(Pb):對(duì)血液、骨路和神經(jīng)系統(tǒng)有損害。鉛(Pb)對(duì)婦女兒童的危害極大，如:兒童多動(dòng)癥、孕婦習(xí)慣性流產(chǎn)都與此有關(guān)。醛類(Cn．1H2．．ICHO):它刺激眼睛和鼻黏膜，有麻痹作用。碳煙微粒(PM)，以柴油車為甚。柴油微粒直徑大多小于0.3Pm，屬可吸入微粒，易引起肺組織摩擦損傷。碳煙微粒具有吸附區(qū)，可攜帶其他有毒物或致癌物。二、有害氣體對(duì)人體的危害（一）有害氣體對(duì)人體的危害三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理（二）有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理

一、CO的產(chǎn)生受混合氣濃度的影響，由于缺氧使燃料中的C不能完全氧化程CO2，CO作為中間物產(chǎn)生;

二、在排氣過(guò)程中，為燃碳?xì)浠衔顲H的不完全氧化也會(huì)產(chǎn)生少量CO。

三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理（二）有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理一、不完全燃燒：怠速或高負(fù)荷工況，混合氣濃度過(guò)高，形成不完全燃燒；加速或減速時(shí)，混合氣過(guò)濃或過(guò)稀也會(huì)產(chǎn)生不完全燃燒；混合氣不均也是不完全燃燒產(chǎn)生CH的重要原因。

二、壁面淬熄效應(yīng)：所謂壁面淬熄效應(yīng)是指溫度較低的燃燒室壁面對(duì)火焰的迅速冷卻，使活化分子的能量被吸收，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)被中斷，在壁面形成0.1-0.2mm左右的不燃燒或者不完全燃燒的火焰淬熄層，產(chǎn)生大量未燃燒HC。三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理（二）有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理一、不完全燃燒：怠速或高負(fù)荷工況，混合氣濃度三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理壁面油膜和積炭吸附：氣缸避面上的潤(rùn)滑油膜以及沉淀在氣缸內(nèi)的多孔積炭會(huì)吸附燃料混合氣體及燃料蒸汽，這些氣體在膨脹和排氣過(guò)程中，逐步釋放出來(lái)，少部分被氧化，大部分隨燃燒氣體排出。

壁面淬熄產(chǎn)生的CH占排放總量的30%-50%，壁面油膜和積炭吸附產(chǎn)生的碳?xì)涓哌_(dá)35%-50%。（二）有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理壁面油膜和積炭吸附：氣三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理（二）有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理高溫NO：高溫下O2分子分解為O原子，與N發(fā)生強(qiáng)烈吸熱反應(yīng)，由于反應(yīng)在1900K下才能進(jìn)行所以稱為高溫NO。

激發(fā)NO：內(nèi)燃機(jī)中混合氣在過(guò)濃條件下容易產(chǎn)生激發(fā)NO，此反應(yīng)部需要較高的溫度。

燃料NO：，燃料中的氮化合物分解后生成BCN和NH3等中間產(chǎn)物，并逐步生成NO，該反應(yīng)在1900K以下就可以進(jìn)行。

綜上所述：產(chǎn)生NO的三大要素為溫度、氧濃度和反應(yīng)時(shí)間。即在高溫、富氧和較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間下NO生成量較大。

三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理（二）有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理（二）有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理碳煙的生成機(jī)理是由烴類材料在高溫缺氧條件下裂解產(chǎn)生的，它們不斷脫氫形成原子級(jí)的碳粒子，逐漸聚合成2nm的碳核。以及碳核相互碰撞發(fā)生的凝聚，使碳核繼續(xù)增大，成為直徑20-30nm的碳煙基元；碳煙基元經(jīng)過(guò)相互聚集形成1um以下的球狀或者鏈狀的多孔性聚合物。重硫分的未燃烴、硫酸鹽以及水分在碳煙上吸附凝集，形成微粒排放。三、有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理（二）有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理四、催化劑概述（一）催化劑的分類催化轉(zhuǎn)換劑是控制排放的有效手段之一，根據(jù)組成及作用不同可以分為三類：

二效催化劑：該類催化器屬于氧化催化劑，使用鉑、銠或兩者混合來(lái)提高尾氣中還原性氣體(CO、HC)與氧氣反應(yīng)的速度從而降低 CO、HC的排放。

三效催化劑：三效催化器組合通常是鉑、鈀、銠。除了和二效催化劑一樣增加CH和CO的轉(zhuǎn)化，鈀和銠還加速NO反應(yīng)，即三效催化劑能夠?qū)θN主要的排氣污染物進(jìn)行進(jìn)化。四、催化劑概述（一）催化劑的分類催化轉(zhuǎn)換劑是汽車三元催化劑的關(guān)鍵組分是催化劑的活性組分。常用的活性組分有鉑、銠、鈀等貴金屬和鈰、鑭、鐠、釹等稀土元素和銅、鐵、鉻、錳、鈷、鎳等普通金屬四、催化劑概述（二）三元催化器的組份汽車三元催化劑的關(guān)鍵組分是催化劑的活性組分。常用的活性組分有四、催化劑概述（三）催化劑組分的作用銠：銠在三元催化劑中控制氮氧化物NO，它在較低的溫度下選擇性的還原NOX為氮?dú)?。鉑：鉑在三效催化劑中的主要貢獻(xiàn)是轉(zhuǎn)化一氧化碳和碳?xì)浠衔铩ｂZ：鈀與鉑一樣在三效催化劑中用來(lái)轉(zhuǎn)化一氧化碳和碳?xì)浠衔?。稀土元素：a)存儲(chǔ)及釋放氧；b)穩(wěn)定載體涂層；c)促進(jìn)水煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)和水蒸氣重整反應(yīng)；d)改變反應(yīng)動(dòng)力學(xué)四、催化劑概述（三）催化劑組分的作用銠：銠在三元催化劑中控制四、催化劑概述（三）催化劑組分的作用催化轉(zhuǎn)化器是由殼體、減振層、載體以及催化劑四個(gè)部分組成，其中的催化劑通常是指催化活性組分和水洗涂層的合稱，它是整個(gè)催化器的核心部分，決定著催化轉(zhuǎn)化器的主要性能指標(biāo)。四、催化劑概述（三）催化劑組分的作用催化轉(zhuǎn)化器是由殼體、減振殼體催化轉(zhuǎn)化器殼體由不銹鋼板制成，防止氧化皮脫落造成催化器堵塞。許多催化器殼體為雙層結(jié)構(gòu)，用來(lái)保證催化劑的反應(yīng)溫度，為了減少催化器對(duì)汽車底板的高溫輻射，防止進(jìn)入加油站因催化器表面熾熱引起火災(zāi)，避免路面積水飛濺對(duì)催化器的激冷損壞，殼體外還有隔熱罩。四、催化劑概述（四）催化器組成部分的作用殼體四、催化劑概述（四）催化器組成部分的作用減振層一般有膨脹墊片和鋼絲網(wǎng)墊兩種，起到減振、緩解熱應(yīng)力、固定載體、保溫和密封作用。膨脹墊片由膨脹云母(45％。60％)、硅酸鋁纖維(30％一5％)以及粘接劑組成。膨脹墊片在第一次受熱時(shí)體積明顯膨脹，而在冷卻時(shí)僅部分收縮，這樣就使金屬殼體與陶瓷載體之間的縫隙完全脹死并密封。四、催化劑概述（四）催化器組成部分的作用減振層一般有膨脹墊片和鋼絲網(wǎng)墊兩種，起到減振、緩解熱應(yīng)力、固四、催化劑概述（四）催化器組成部分的作用載體早期的催化劑采用氧化鋁(Al203)球狀載體，這種載體磨損快、阻力大。目前汽車上廣泛采用陶瓷蜂窩載體。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前世界上，車用催化器載體90％是陶瓷載體，其余為金屬載體。四、催化劑概述（四）催化器組成部分的作用載體四、催化劑概述（四）催化器組成部分的作用涂層通常在汽車上催化器蜂窩載體孔道的壁面上涂有活性水(Washcoatinglayer)。它以Y—Al203為主，其粗糙多孔的表面可以使載體壁面的實(shí)際催化反應(yīng)面積大大增加，在涂層表面分散著作為催化劑的貴金屬，一般為鉑(Pt)，銠(Rh)和鈀(Pd)：以及作為助催化劑成分的鈰(Ce)、鋇(Ba)和鑭(工a)等稀土材料和普通金屬材料。助催化劑主要的作用在于提高催化劑的活性和高溫穩(wěn)定性。催化劑的活性與耐久性除了與涂層的成分有關(guān)外，也與涂層的制備工藝密切相關(guān)。四、催化劑概述（四）催化器組成部分的作用涂層五、催化器廠家問(wèn)題及整改方案（一）熱老化

五、催化器廠家問(wèn)題及整改方案（一）熱老化1、氣流分布不均：從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣流到載體上分布不均，產(chǎn)生以下失效模式：1）局部的氣流過(guò)大，導(dǎo)致載體破壞；2）形成渦流，導(dǎo)致局部溫度過(guò)高，最終導(dǎo)致失效.2.、階梯溫度導(dǎo)致的破碎：催化器中心與周邊的溫度呈階梯狀分布，中心溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致與周邊溫度的溫差過(guò)大，最終導(dǎo)致載體的內(nèi)應(yīng)力增加，直至破壞；3、機(jī)械破壞：1）催化器內(nèi)部固定不牢，導(dǎo)致行車過(guò)程中產(chǎn)生撞擊，最終破壞；2）催化器在行車過(guò)程中收到外力沖擊過(guò)大，導(dǎo)致破壞。五、催化器廠家問(wèn)題及整改方案（二）、物理失效1、氣流分布不均：從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣流到載體上分布不均，產(chǎn)生以