汽车用三元催化器基础知识及成本分析.pptx
- 格式：pptx
- 大小：8.24 MB
- 文档页数：48
下载文档原格式
合集下载
65三元催化转化器PPT课件
28
由于发动机在高速和高负荷工况下，发动机 的燃烧温度很高，因此致使发动机的排气温度在 这些状况下也会很高。此时的发动机排气温度将 会超过三元催化转化器内涂装的催化剂涂层，甚 至陶瓷载体本身所能承受的最高允许温度范围。 由于不同地区和不同的使用环境要求的各异性， 要求商用汽车必须要满足这些特殊的复杂工作过 程和过环境实际状况和技术要求，并且需要考虑 到实际使用环境下的最为恶劣的工作状况。具体 应用必须适应这些极端工况和环境要求。
12
4．涂层 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。
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 Washcoat），即催化剂涂层。它以γ-Al2O3为主， 其粗糙多孔的表面可使壁面的实际催化反应表面 积扩大7000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（Pt）、铑（Rh）和钯 （Pd）以及作为助催化剂成分的铈（Ce）、钡 （Ba）和镧（La）等稀土材料。助催化剂主要
车用燃油品质：车用燃料中所含的重金属 添加剂将由于其自身无法燃烧转化为气态而将
31
造成在催化剂载体表面的沉积而导致重金属中毒。 由于铅中毒可导致催化剂的永久性的损坏和
5
二、三元催化转化器的作用、特点
1.作用
三元催化转化器通常亦被称为触媒。催化剂本 身乃是一种特殊的化学混合物质，它用以加快介质 的化学反应的速率，而催化剂本身的元素或成分则 并不产生任何化学变化。催化剂必须通过采用某些 特定的浸镀并烘干等复杂工艺处理，被可靠地涂敷 在陶瓷载体的蜂窝孔的表面上。
三元催化转化器的作用是将发动机运转工作过 程所产生的燃烧废气中所含的有害气体排放物，主
汽车用三元催化器基础知识及成本分析共49页
汽车用三元催化器基础知识 及成本分析
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
三元催化器知识ppt课件
三元催化器的结构、工作原理 清洗产品
李健
三元催化器三元催化器是安装在汽车排气系统 中最重要的机外净化装置，它可将 汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有 害气体通过氧 化和还原作用转变为无害的二氧化 碳、水和氮气。由于这种催化器可 同时将废气中的三种主要有害物质 转化为无害物质， 故称三元。
SUCCESS
THANK YOU
2019/5/5
三元催化剂工作原理：
尾气中含CO、HC（碳氢化合物）、NOx （28种氮氧化合物）、硫化物等有害气 体 ，经过催化剂催化反应。
HC+ CO+ O2
H2O+ CO2
氧化反应
NOx
N2+ O2
还原反应
什么是排气背压？
排气背压就是指排气的阻力压力 背压大，排气阻力就大，会降低发动机动力 背压小，排气阻力就小，会增加发动机动力
按横截面分 1.圆形 2.球场形 3.椭圆形
三元催化剂的外形种类：
按目数分： 400目、600目等
目数：每平方英 尺孔的数量
三元催化剂工作原理：
三元催化剂是贵金属铂（Pt）、钯（Pd）、 铑（Rh）按一定比例以稀土金属氧化物的形 式涂覆在蜂窝陶瓷载体上。铂和钯任取一种 与铑配合使用。作为催化剂不参与化学反应。
三元催化器的结构：
不锈钢外壳
不锈钢端盖
衬垫
三元催化剂
三元催化剂：
三元催化剂载体是一种 薄壁蜂窝陶瓷、堇青石 质蜂窝陶瓷载体，具有 尺寸规整、比表面积大、 热传导快、抗压强度高、 热膨胀系数低、热稳定 性好等特点。也叫白载 体。在蜂窝陶瓷载体表 面涂覆贵金属和稀土元 素的混合物后称为催化 剂
三元催化剂的外形种类：
汽车需要装三元催化器（减排用）、消音器（一般 是要装2~4个）和涡轮增压器等，都会增加发动机的
李健
三元催化器三元催化器是安装在汽车排气系统 中最重要的机外净化装置，它可将 汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有 害气体通过氧 化和还原作用转变为无害的二氧化 碳、水和氮气。由于这种催化器可 同时将废气中的三种主要有害物质 转化为无害物质， 故称三元。
SUCCESS
THANK YOU
2019/5/5
三元催化剂工作原理：
尾气中含CO、HC（碳氢化合物）、NOx （28种氮氧化合物）、硫化物等有害气 体 ，经过催化剂催化反应。
HC+ CO+ O2
H2O+ CO2
氧化反应
NOx
N2+ O2
还原反应
什么是排气背压？
排气背压就是指排气的阻力压力 背压大，排气阻力就大，会降低发动机动力 背压小，排气阻力就小，会增加发动机动力
按横截面分 1.圆形 2.球场形 3.椭圆形
三元催化剂的外形种类：
按目数分： 400目、600目等
目数：每平方英 尺孔的数量
三元催化剂工作原理：
三元催化剂是贵金属铂（Pt）、钯（Pd）、 铑（Rh）按一定比例以稀土金属氧化物的形 式涂覆在蜂窝陶瓷载体上。铂和钯任取一种 与铑配合使用。作为催化剂不参与化学反应。
三元催化器的结构：
不锈钢外壳
不锈钢端盖
衬垫
三元催化剂
三元催化剂：
三元催化剂载体是一种 薄壁蜂窝陶瓷、堇青石 质蜂窝陶瓷载体，具有 尺寸规整、比表面积大、 热传导快、抗压强度高、 热膨胀系数低、热稳定 性好等特点。也叫白载 体。在蜂窝陶瓷载体表 面涂覆贵金属和稀土元 素的混合物后称为催化 剂
三元催化剂的外形种类：
汽车需要装三元催化器（减排用）、消音器（一般 是要装2~4个）和涡轮增压器等，都会增加发动机的
汽车用三元催化器基础知识及成本分析PPT课件
椭圆形捆绑式封装，切点附近压力过大 导致剪切型断裂
封装工艺中局部填充密度过高导致封装 过程中表层和少量网格被压碎
排放上 游侧的 金属颗 粒造成 的侵蚀
19
堇青石陶瓷载体的软化温度为 1410℃，在陶瓷体软化前涂层会 达到软化/熔化点
可能原因为发动机控制-点火不良， 增加了熔点温度
20
3.5.外壳
●对于超薄壁载体可与合适的衬垫相配
●允许接受任何形状载体
33
5.2.捆绑式封装
34
●通过捆绑式进行封装，可以获得均衡而一致的GBD ●在搭接处进行合理设计，以获得均衡压力 ●对于标准和薄壁载体封装具有高可靠性 ●对于超薄壁载体可与合适的衬垫相配 ●适用圆形零件（在采用先进的设计35和工艺时可接受椭圆形零件）
4
二、触媒的作用
触媒的工作5原理
根据触媒在整车的位置，又 分为FCC（前触媒）与UCC
（后触媒）
6
三、触媒的基本结构
典型的触媒结构由壳体、衬垫、载体、催化剂、涂层等构成
7
3.1.贵金属
铂 （Pt）
钯 （Pd）
铑 （Rh）
CO 高 NOX 差 HC 高
CO 高 NOX 高 HC 高
CO 一 般 NOX 高 HC 差
汽车用三元催化器 基础知识及成本分析
1
一、概述 二、三元催化器的作用、特点 三、三元催化器的基本结构 四、三元催化器的基本性能 五、三元催化器封装工艺 六、三元催化器失效模式 七、三元催化器成本分析
2
3
机动车尾气占大 气污染物比例 CO HC NO
北京市
63.4% 73.5%
46%
上海市
86% 96% 56%
催化器使用中，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。垫片是催 化转化器中保护载体不受损坏的部分。同时有密封、隔热、隔音的作用。 供应商：3M、UNIFRAX（奇耐）、三菱化工
封装工艺中局部填充密度过高导致封装 过程中表层和少量网格被压碎
排放上 游侧的 金属颗 粒造成 的侵蚀
19
堇青石陶瓷载体的软化温度为 1410℃，在陶瓷体软化前涂层会 达到软化/熔化点
可能原因为发动机控制-点火不良， 增加了熔点温度
20
3.5.外壳
●对于超薄壁载体可与合适的衬垫相配
●允许接受任何形状载体
33
5.2.捆绑式封装
34
●通过捆绑式进行封装，可以获得均衡而一致的GBD ●在搭接处进行合理设计，以获得均衡压力 ●对于标准和薄壁载体封装具有高可靠性 ●对于超薄壁载体可与合适的衬垫相配 ●适用圆形零件（在采用先进的设计35和工艺时可接受椭圆形零件）
4
二、触媒的作用
触媒的工作5原理
根据触媒在整车的位置，又 分为FCC（前触媒）与UCC
（后触媒）
6
三、触媒的基本结构
典型的触媒结构由壳体、衬垫、载体、催化剂、涂层等构成
7
3.1.贵金属
铂 （Pt）
钯 （Pd）
铑 （Rh）
CO 高 NOX 差 HC 高
CO 高 NOX 高 HC 高
CO 一 般 NOX 高 HC 差
汽车用三元催化器 基础知识及成本分析
1
一、概述 二、三元催化器的作用、特点 三、三元催化器的基本结构 四、三元催化器的基本性能 五、三元催化器封装工艺 六、三元催化器失效模式 七、三元催化器成本分析
2
3
机动车尾气占大 气污染物比例 CO HC NO
北京市
63.4% 73.5%
46%
上海市
86% 96% 56%
催化器使用中，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。垫片是催 化转化器中保护载体不受损坏的部分。同时有密封、隔热、隔音的作用。 供应商：3M、UNIFRAX（奇耐）、三菱化工
汽车用三元催化器基础知识及成本分析PPT49页
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出 及成本分析
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出 及成本分析
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
三元催化器的基础知识PPT课件
使用要求：三元催化器必须和闭环电喷控制发动机同时 使用。才能保持比较高的转换效率，即发动机理论空燃 比为14.7：1。
温度要求：在350℃到850℃，低于或高于正常的工作温 度就会导致三元催化器的转换效率和使用寿命的降低。
3
三元催化器的损坏形式
❖ 高温失活：活性成分在高温烧结后，涂层 中的γ-Al2O3会转化成α-Al2O3。它只是导 致催化器中催化剂的失效，并不影响排气 阻力，所以有很多时候车主不会发现，只 有在测量尾气或车检时才会发现。
❖ 稀土陶瓷
❖ 特性:成本低，抗过载抗高温能力较好，缺 点是升温慢、流动阻力比金属的高，对发 动机性能影响比金属的大，净化效率比金 属的低。现在90%的车辆使用稀土陶瓷载 体的三元催化器。
2
三元催化器工作条件
❖ 三元催化器工作条件:
燃油要求：汽油中铅的含量导致三元催化器的转换效率 严重下降，也是导致其烧缩、烧结的主要原因之一。对 硫、磷等杂质的含量也有要求。
8
闭环பைடு நூலகம்喷控制系统
进气道
燃
E
烧
C U
点火系统 室 氧
传
三元催化 转换器
感
喷油嘴
器
将氧传感器数据传 回 ECU以 便 及时 调 整发动机
9
杰锐产品培训教材
三元催化器培训纲要
杰锐华北技术支持与营销管理中心
10
个人观点供参考，欢迎讨论
1
三元催化器载体
❖ 金属载体 ❖ 优点是：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，有利于催化反应；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。 ❖ 缺点是：耐热性差，抗过载能力低； 成本高，现在使用的金属材质为鉻 铝钇不锈钢金属波纹板，价格较昂 贵；高温后金属材质极性变大，容 易吸附燃油中的杂质。
温度要求：在350℃到850℃，低于或高于正常的工作温 度就会导致三元催化器的转换效率和使用寿命的降低。
3
三元催化器的损坏形式
❖ 高温失活：活性成分在高温烧结后，涂层 中的γ-Al2O3会转化成α-Al2O3。它只是导 致催化器中催化剂的失效，并不影响排气 阻力，所以有很多时候车主不会发现，只 有在测量尾气或车检时才会发现。
❖ 稀土陶瓷
❖ 特性:成本低，抗过载抗高温能力较好，缺 点是升温慢、流动阻力比金属的高，对发 动机性能影响比金属的大，净化效率比金 属的低。现在90%的车辆使用稀土陶瓷载 体的三元催化器。
2
三元催化器工作条件
❖ 三元催化器工作条件:
燃油要求：汽油中铅的含量导致三元催化器的转换效率 严重下降，也是导致其烧缩、烧结的主要原因之一。对 硫、磷等杂质的含量也有要求。
8
闭环பைடு நூலகம்喷控制系统
进气道
燃
E
烧
C U
点火系统 室 氧
传
三元催化 转换器
感
喷油嘴
器
将氧传感器数据传 回 ECU以 便 及时 调 整发动机
9
杰锐产品培训教材
三元催化器培训纲要
杰锐华北技术支持与营销管理中心
10
个人观点供参考，欢迎讨论
1
三元催化器载体
❖ 金属载体 ❖ 优点是：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，有利于催化反应；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。 ❖ 缺点是：耐热性差，抗过载能力低； 成本高，现在使用的金属材质为鉻 铝钇不锈钢金属波纹板，价格较昂 贵；高温后金属材质极性变大，容 易吸附燃油中的杂质。
三元催化器介绍
三元催化器介绍三元催化器，是安装在汽车排⽓系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾⽓排出的CO ⼀氧化碳、HC碳氢化合物和NOx氮氧化物等有害⽓体通过氧化和还原作⽤转变为⽆害的⼆氧化碳、⽔和氮⽓。
由于这种催化器可同时将废⽓中的三种主要有害物质转化为⽆害物质，故称三元。
⼯作原理三元催化器的⼯作原理是：当⾼温的汽车尾⽓通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种⽓体的活性，促使其进⾏⼀定的氧化-还原化学反应，其中CO在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(H20)和⼆氧化碳；NOx还原成氮⽓和氧⽓。
三种有害⽓体变成⽆害⽓体，使汽车尾⽓得以净化。
性能特点三元催化器性能稳定、质量可靠、寿命长，其产品⼴泛适⽤于本⽥、奥德赛、别克、奥迪、帕萨特、桑塔纳、现代、别克、奥拓、昌河、捷达等车型。
另外承揽不锈钢制品、过滤器、机箱机柜等加⼯业。
三元催化器的载体部件是⼀块多孔陶瓷材料，安装在特制的排⽓管当中。
称它是载体，是因为它本⾝并不参加催化反应，⽽是在上⾯覆盖着⼀层铂、铑、钯等贵重⾦属。
它可以把废⽓中的HC、CO 变成⽔和CO2, 同时把Nox 分解成氮⽓和氧⽓。
HC、CO 是有毒⽓体，过多吸⼊会导致⼈死亡，⽽NOX 会直接导致光化学烟雾的发⽣。
经过研究证明，三元催化器是减少这些排放物的最有效的⽅法。
通过氧化和还原反应，⼀氧化碳被氧化成⼆氧化碳，碳氢化合物被氧化成⽔和⼆氧化碳，氮氧化合物被还原成氮⽓和氧⽓。
三种有害⽓体都变成了⽆害⽓体。
三元催化剂最低要在350 摄⽒度的时候起反应，温度过低时，转换效率急剧下降；⽽催化剂的活性温度( 最佳的⼯作温度) 是400℃到800℃左右，过⾼也会使催化剂⽼化加剧。
在理想的空燃⽐(14.7 ：1) 下，催化转化的效果也最好。
三效催化器使⽤时应注意的问题1.鉴于三效催化器早期失效的原因，使⽤时应注意如下事项： 2.勿⽤含铅汽油。
3.勿长期急速运转(开环控制状态)。
三元催化器总成系统基础知识
Improving little by little Everyday
四、催化剂概述
（四）催化器组成部分的作用
壳体 催化转化器壳体由不锈钢板制成，防止氧化皮脱落造成催化 器堵塞。许多催化器壳体为双层结构，用来保证催化剂的反 应温度，为了减少催化器对汽车底板的高温辐射，防止进入 加油站因催化器表面炽热引起火灾，避免路面积水飞溅对催 化器的激冷损坏，壳体外还有隔热罩。
每天进步一点点
Improving little by little Everyday
四、催化剂概述
（三）催化剂组分的作用
催化转化器是由壳体、减振层、载体以及催化剂四个部分组成， 其中的催化剂通常是指催化活性组分和水洗涂层的合称，它是 整个催化 器的核心部分，决定着催化转化器的主要性能指标。
每天进步一点点
每天进步一点点
Improving little by little Everyday
三元催化器总成系 统基础知识
部门：动力总成部
讲师：张剑
每天进步一点点
Improving little by little Everyday
目 录
一、系统概述 二、有害气体对人体的危害 三、有害气体的产生机理 四、催化剂概述 五、催化器厂家问题及整改方案二、有害气体对人体的危害
（一）有害气体对人体的危害
一氧化碳(CO)：一氧化碳会降低人体血液的输氧能力，抑制 思考，使人反应迟钝，引起睡意：浓度增加会使人出现头疼、发 昏等症状，严重的情况下还有可能使人中毒致死。 碳氢化合物(HC)：机动车排放出的不饱和碳氢化合物，包括烯烃、 烷烃、芳香烃，是造成烟雾的主要因素之一。其中芳香烃损害人 体神经系统，还是人体致癌因素。 氮氧化物(NOx)：有强烈的刺激性气味，对肺和心肌有很强 的损害作用，在水中沉积会导致水的富营养化：其中N02会降低 肺功能，哮喘病人和儿童最容易受害，而且NO。是产生臭氧(03) 的主要物质之一。
四、催化剂概述
（四）催化器组成部分的作用
壳体 催化转化器壳体由不锈钢板制成，防止氧化皮脱落造成催化 器堵塞。许多催化器壳体为双层结构，用来保证催化剂的反 应温度，为了减少催化器对汽车底板的高温辐射，防止进入 加油站因催化器表面炽热引起火灾，避免路面积水飞溅对催 化器的激冷损坏，壳体外还有隔热罩。
每天进步一点点
Improving little by little Everyday
四、催化剂概述
（三）催化剂组分的作用
催化转化器是由壳体、减振层、载体以及催化剂四个部分组成， 其中的催化剂通常是指催化活性组分和水洗涂层的合称，它是 整个催化 器的核心部分，决定着催化转化器的主要性能指标。
每天进步一点点
每天进步一点点
Improving little by little Everyday
三元催化器总成系 统基础知识
部门：动力总成部
讲师：张剑
每天进步一点点
Improving little by little Everyday
目 录
一、系统概述 二、有害气体对人体的危害 三、有害气体的产生机理 四、催化剂概述 五、催化器厂家问题及整改方案二、有害气体对人体的危害
（一）有害气体对人体的危害
一氧化碳(CO)：一氧化碳会降低人体血液的输氧能力，抑制 思考，使人反应迟钝，引起睡意：浓度增加会使人出现头疼、发 昏等症状，严重的情况下还有可能使人中毒致死。 碳氢化合物(HC)：机动车排放出的不饱和碳氢化合物，包括烯烃、 烷烃、芳香烃，是造成烟雾的主要因素之一。其中芳香烃损害人 体神经系统，还是人体致癌因素。 氮氧化物(NOx)：有强烈的刺激性气味，对肺和心肌有很强 的损害作用，在水中沉积会导致水的富营养化：其中N02会降低 肺功能，哮喘病人和儿童最容易受害，而且NO。是产生臭氧(03) 的主要物质之一。
三元催化器
催化剂
催化剂涂覆材料包括： 催化剂、催化助剂、稳 定 剂 、 γ-Al2O3 涂 层 材 料等。 目前，车辆中广泛使用的催化剂是铂、钯、铑以及 过渡金属氧化物、稀土氧化物等。 催化剂参数：贵金属含量、贵金属比例等 催化剂性能指标：起燃温度、空燃比特性和耐久性 。
三元催化器相关原理和技术
研究 TiO2、MoO3、MnO2 、WO3、V2O5 、CuO等新型涂层 及复合涂层技术。 研究多种助剂粒度、结构对三元催化效果的影响。
采用多组分制成特殊的复合结构，使用多种金属分相作用来 提高催化活性。 制备钙钛矿型、尖晶石型等结构的稀土复合金属氧化物型催 化剂。
公司新技术研究和开发
沈阳新光华晨汽车发动机制造有限公司
常州柴油发动机股份有限公司
北京汽车制造厂有限公司
沈阳中顺汽车制造有限公司
河北中兴汽车制造有限公司
长丰扬子汽车制造有限公司
…………
谢谢大家！
三元催化剂配方的研制依据
汽车污染物排放量和需要达到的排放标准（欧Ⅱ、
Ⅲ、Ⅳ…）决定了不同的三元催化剂配方。
催化剂配方优化的目的是保证HC、CO、NOx转化效
率同时达到最佳的水平。
选择耐高温性好、合适比表面积的氧化铝，同时添 加储氧性能好、热稳定性好的过渡金属氧化物、稀 土氧化物等。 同时，需要对三元催化器结构也进行优化设计。
三元催化器相关原理和技术
三元催化器相关原理和技术
四部分：
1 壳体 2 减震层 3 载体：蜂窝状陶瓷
壳体
垫片
4 活性涂层：铂、钯 、铑贵金属及稀土 化合物等
催化剂
催化涂层
核心部分
三元催化器相关原理和技术
三元催化器工作过程动画
催化剂涂覆材料包括： 催化剂、催化助剂、稳 定 剂 、 γ-Al2O3 涂 层 材 料等。 目前，车辆中广泛使用的催化剂是铂、钯、铑以及 过渡金属氧化物、稀土氧化物等。 催化剂参数：贵金属含量、贵金属比例等 催化剂性能指标：起燃温度、空燃比特性和耐久性 。
三元催化器相关原理和技术
研究 TiO2、MoO3、MnO2 、WO3、V2O5 、CuO等新型涂层 及复合涂层技术。 研究多种助剂粒度、结构对三元催化效果的影响。
采用多组分制成特殊的复合结构，使用多种金属分相作用来 提高催化活性。 制备钙钛矿型、尖晶石型等结构的稀土复合金属氧化物型催 化剂。
公司新技术研究和开发
沈阳新光华晨汽车发动机制造有限公司
常州柴油发动机股份有限公司
北京汽车制造厂有限公司
沈阳中顺汽车制造有限公司
河北中兴汽车制造有限公司
长丰扬子汽车制造有限公司
…………
谢谢大家！
三元催化剂配方的研制依据
汽车污染物排放量和需要达到的排放标准（欧Ⅱ、
Ⅲ、Ⅳ…）决定了不同的三元催化剂配方。
催化剂配方优化的目的是保证HC、CO、NOx转化效
率同时达到最佳的水平。
选择耐高温性好、合适比表面积的氧化铝，同时添 加储氧性能好、热稳定性好的过渡金属氧化物、稀 土氧化物等。 同时，需要对三元催化器结构也进行优化设计。
三元催化器相关原理和技术
三元催化器相关原理和技术
四部分：
1 壳体 2 减震层 3 载体：蜂窝状陶瓷
壳体
垫片
4 活性涂层：铂、钯 、铑贵金属及稀土 化合物等
催化剂
催化涂层
核心部分
三元催化器相关原理和技术
三元催化器工作过程动画
三元催化器
三元催化器的结构
三元催化器主要由壳体、减震层、载体、催化器等部分 组成。 壳体：由不锈钢板材料制成，外面装有隔热罩，防止高 温 对外 辐射和外部撞击或溅水造成的损坏。 减震层：是壳体与载体之间的减震密封垫,主要起减震， 缓解热应力，保温和密封的作用。 载体：一般用金属陶瓷或金属板制成，其结构做成蜂窝 状。做成蜂窝状的目的是为了加大催化面积。在蜂窝状 载体孔道的壁面上涂有一层多孔的活性层，其粗糙多孔 的表面可使载体壁面的实际催化反应面积大大增加。涂 层表面分散有作为催化活动材料的贵金属，主要有铂、 铑、钯等，主要是为了将CO、HC、NO等转化为无害气 体。
•
三元催化器的工作原理是：当高温的 汽车尾气通过净化装置时，三元催化器 中的净化剂将增强CO、碳氢化合物和 NOx三种气体的活性，促使其进行一定 的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下 氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体； 碳氢化合物在高温下氧化成水(H20)和二 氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种 有害气体变成无害气体，使汽车尾气得 以净化。
Design Template •二次空气供给装置 •热反应器 •氧化催化反应器 •三元催化反应器 •排放在循环系统 •曲轴箱强制通风装置
三元催化器
本节课学习内容： 1、了解三元催化器的结构、 工作原理 2、了解三元催化器的维修 及保养
三元催化器：
• 三元催化器，是安装在汽车排气系统 中最重要的机外净化装置，它可将汽 车尾气排出的CO、HC和NOx等有害 气体通过氧化和还原作用转变为无害 的二氧化碳、水和氮气。由于这种催 化器可同时将废气中的工种主要有害 物质转化为无害物质，故称三元。
三元催化器的合理使用与养护
• 1、发动机排气系统不能漏烟，否则会造成氧传 感器数据传输失准。 • 2、经常检查催化器安装是否牢靠，防止因为震 动使载体破碎。 • 3、禁止使用含铅汽油。 • 4、定期清洗三元催化器。一般来讲，汽车行驶3 万公里就应该清洗一次三元催化器。清洗后可有 效清除积碳以及硫、铅、锌、磷等有害物质，消 除尾气超标，动力不足，排气背压高等现象，恢 复三元催化器活性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
封装工艺中局部填充密度过高导致封装 过程中表层和少量网格被压碎
排放上 游侧的 金属颗 粒造成 的侵蚀
堇青石陶瓷载体的软化温度为 1410℃，在陶瓷体软化前涂层会 达到软化/熔化点
可能原因为发动机控制-点火不良， 增加了熔点温度
3.5.外壳
●壳体材料一般要选取不锈钢和耐热钢：SUH 409L、SUS436、 SUS441等。 ●壳体的型腔要与载体尺寸相配， 过渡部分应合理引导和分布气 体的流动方向，体积较大的壳体在结构上要设加强筋以提高刚度。
SEM现用标准为HCRJ007-2001(GB/T 18377-2001)
4.3.三菱的一些特殊要求（LS AT欧III 后触媒国产化案）
试验方法 三元催化器按实车布置型式 与发动机台架进行连接，发动机在最 大功率时转速(6000rpm)下运转200 小时；其中三元催化器表面温度控制 在600±20℃。
汽车用三元催化器 基础知识及成本分析
一、概述 二、三元催化器的作用、特点 三、三元催化器的基本结构 四、三元催化器的基本性能 五、三元催化器封装工艺 六、三元催化器失效模式 七、三元催化器成本分析
机动车尾气占大 气污染物比例 CO HC NO
北京市
63.4% 73.5%
46%
上海市
86% 96% 56%
➢ 陶瓷载体 ➢ 优点：成本低，抗过载、抗高温 ➢ 缺点：升温慢、背压高 ➢ 现在90%的车辆使用稀土陶瓷载体 的三元催化器。
载体的规格
圆形 跑道型
椭圆 非对称型
600/4
目数： 每平 方英 寸的 孔数
壁厚： 标准 载体 为6， 薄壁 为4， 超薄 壁为3
陶金 瓷属 载载 体体
载体的失效形式
椭圆形捆绑式封装，切点附近压力过大 导致剪切型断裂
催化器使用中，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。垫片是催 化转化器中保护载体不受损坏的部分。同时有密封、隔热、隔音的作用。 供应商：3M、UNIFRAX（奇耐）、三菱化工
膨胀型衬垫
非膨胀型衬垫
衬垫的构成 1、陶瓷纤维 2、蛭石 3、有机粘合剂
三元催 化器的 三大封 装形式
塞入式 捆绑式 蚌壳式
5.1.塞入式封装
●GBD按照零部件公差发生变化 ●在推入锥管处具有高封装压力 ●要考虑衬垫剪切 ●对于标准和薄壁载体封装具有高可靠性 ●对于超薄壁载体可与合适的衬垫相配 ●允许接受任何形状载体
5.2.捆绑式封装
●通过捆绑式进行封装，可以获得均衡而一致的GBD ●在搭接处进行合理设计，以获得均衡压力 ●对于标准和薄壁载体封装具有高可靠性 ●对于超薄壁载体可与合适的衬垫相配 ●适用圆形零件（在采用先进的设计和工艺时可接受椭圆形零件）
功能 硅酸铝，耐高温 加热膨胀 生产加工时提供强度
膨 胀 率
温度
3M膨胀型衬垫基本特性
衬垫的填充密度
密封后的密度=
衬垫的重量 壳体与载体间的间隙
通常密封后的密度控制在1g/cm3左右 最高不超过1.2g/cm3，最低不低于0.8g/cm3 注：以上适用于3M Interam 100和200衬垫
3.4.载体
二、触媒的作用
触媒的工作原理
根据触媒在整车的位置，又 分为FCC（前触媒）与UCC
（后触媒）
三、触媒的基本结构
典型的触媒结构由壳体、衬垫、载体、催化剂、涂层等构成
3.1.贵金属
铂 （Pt）
钯 （Pd）
铑 （Rh）
CO 高 NOX 差 HC 高
CO 高 NOX 高 HC 高
CO 一般 NOX 高 HC 差
四、三元催化器的基本性能
催化剂性能
空燃比特性 起燃特性
封装的机械性能
轴向推力 冷态振动 热态振动 热寿命&水急冷
4.1.催化剂的基本特性 空燃比特性
起燃特性
触媒在各种不同温度条 件下的物理及化学特性
为了避免由于高温造 成损坏，需要通过 EMS标定，对触媒进 行高温保护。
4.2.触媒的机械性能
如图1所示试验所用排气前管、消音器 等排气系统零件均采用实车现用件。 在催化器上下表面安装温度传感器实 时监控催化器表面温度，另在台架附 近有鼓风机，当表面温度高于620℃ 时以降温。传感器安装位置如图2。
判定标准 试验终了，三元催化器不得 有破损、催化剂（载体）不得有裂纹、 衬垫不得有飞散现象。
五、触媒的封装工艺
圆形可以获得比椭圆形载体更均匀的GBD 圆形载体比椭圆形载体更易于实现工艺控制，以获得目标GBD
六、触媒主要影响因素和失效模式
2018年1月1日 全国实施国五油
相对国四油 硫含量指标降低了80% 锰含量指标降低了75% 禁止人为加入含锰添加剂
●载体是承载催化剂的物体。它提供很大的比表面，使催化剂 与有害气体充分接触。 ●陶瓷蜂窝载体应用最广泛。其主要参数有外形尺寸、孔密度、 壁厚、等压强度、抗热冲击性热膨胀系数、吸水率等。最常 用的规格是400目及600目 ●供应商：康宁、NGK
载体种类
➢ 金属载体 ➢ 优点：升温快，背压小、热传导好 ➢ 缺点：耐热性差，抗过载能力低；成 本高，现在典型涂层的主要成分是氧化铝和二氧化铈，为贵 金属提供表面积，可防止催化剂发生热退化作用
催化剂生产工艺的三大工序
贵金属、氧化物、 水的混合、搅拌 与研磨
涂浆
催化剂溶液的颗粒度 分析
贵金属含量 的测试
催化剂生产检测的三大环节
烘烤
比表面积测试 附着性测试 固含量测试 背压测试
3.3.衬垫
5.3.蚌壳式封装
●传统上适用于车身下置式触媒 ●批次内的GBD可变性源于封装接口位置 ●零部件本身GBD分布不均匀 ●适用于标准载体和圆形载体 ●容易产生收缩点-可能会使零件产生剪切
5.4.封装工艺对比
类型
典型位置
容器直径 控制
GBD（在批 次内具有可
变性）
GBD一致性 （容器内）
封装时间
变形 量
成本
蚌壳式 UCC
一致
不一致
差
取决焊枪 数量
大
相当
塞入式 FCC&UCC 一致
不一致
好
长
相当 相当
捆绑式 FCC&UCC 可变外径
一致
优
短
相当 高
捆绑式圆形与蚌壳式跑道形比对
圆形载体捆绑式工艺要比跑道形载体蚌壳式封装获得更高、更均匀的GBD
5.5.触媒外形的影响
圆形与椭圆形载体的比较（捆绑式工艺）
排放上 游侧的 金属颗 粒造成 的侵蚀
堇青石陶瓷载体的软化温度为 1410℃，在陶瓷体软化前涂层会 达到软化/熔化点
可能原因为发动机控制-点火不良， 增加了熔点温度
3.5.外壳
●壳体材料一般要选取不锈钢和耐热钢：SUH 409L、SUS436、 SUS441等。 ●壳体的型腔要与载体尺寸相配， 过渡部分应合理引导和分布气 体的流动方向，体积较大的壳体在结构上要设加强筋以提高刚度。
SEM现用标准为HCRJ007-2001(GB/T 18377-2001)
4.3.三菱的一些特殊要求（LS AT欧III 后触媒国产化案）
试验方法 三元催化器按实车布置型式 与发动机台架进行连接，发动机在最 大功率时转速(6000rpm)下运转200 小时；其中三元催化器表面温度控制 在600±20℃。
汽车用三元催化器 基础知识及成本分析
一、概述 二、三元催化器的作用、特点 三、三元催化器的基本结构 四、三元催化器的基本性能 五、三元催化器封装工艺 六、三元催化器失效模式 七、三元催化器成本分析
机动车尾气占大 气污染物比例 CO HC NO
北京市
63.4% 73.5%
46%
上海市
86% 96% 56%
➢ 陶瓷载体 ➢ 优点：成本低，抗过载、抗高温 ➢ 缺点：升温慢、背压高 ➢ 现在90%的车辆使用稀土陶瓷载体 的三元催化器。
载体的规格
圆形 跑道型
椭圆 非对称型
600/4
目数： 每平 方英 寸的 孔数
壁厚： 标准 载体 为6， 薄壁 为4， 超薄 壁为3
陶金 瓷属 载载 体体
载体的失效形式
椭圆形捆绑式封装，切点附近压力过大 导致剪切型断裂
催化器使用中，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。垫片是催 化转化器中保护载体不受损坏的部分。同时有密封、隔热、隔音的作用。 供应商：3M、UNIFRAX（奇耐）、三菱化工
膨胀型衬垫
非膨胀型衬垫
衬垫的构成 1、陶瓷纤维 2、蛭石 3、有机粘合剂
三元催 化器的 三大封 装形式
塞入式 捆绑式 蚌壳式
5.1.塞入式封装
●GBD按照零部件公差发生变化 ●在推入锥管处具有高封装压力 ●要考虑衬垫剪切 ●对于标准和薄壁载体封装具有高可靠性 ●对于超薄壁载体可与合适的衬垫相配 ●允许接受任何形状载体
5.2.捆绑式封装
●通过捆绑式进行封装，可以获得均衡而一致的GBD ●在搭接处进行合理设计，以获得均衡压力 ●对于标准和薄壁载体封装具有高可靠性 ●对于超薄壁载体可与合适的衬垫相配 ●适用圆形零件（在采用先进的设计和工艺时可接受椭圆形零件）
功能 硅酸铝，耐高温 加热膨胀 生产加工时提供强度
膨 胀 率
温度
3M膨胀型衬垫基本特性
衬垫的填充密度
密封后的密度=
衬垫的重量 壳体与载体间的间隙
通常密封后的密度控制在1g/cm3左右 最高不超过1.2g/cm3，最低不低于0.8g/cm3 注：以上适用于3M Interam 100和200衬垫
3.4.载体
二、触媒的作用
触媒的工作原理
根据触媒在整车的位置，又 分为FCC（前触媒）与UCC
（后触媒）
三、触媒的基本结构
典型的触媒结构由壳体、衬垫、载体、催化剂、涂层等构成
3.1.贵金属
铂 （Pt）
钯 （Pd）
铑 （Rh）
CO 高 NOX 差 HC 高
CO 高 NOX 高 HC 高
CO 一般 NOX 高 HC 差
四、三元催化器的基本性能
催化剂性能
空燃比特性 起燃特性
封装的机械性能
轴向推力 冷态振动 热态振动 热寿命&水急冷
4.1.催化剂的基本特性 空燃比特性
起燃特性
触媒在各种不同温度条 件下的物理及化学特性
为了避免由于高温造 成损坏，需要通过 EMS标定，对触媒进 行高温保护。
4.2.触媒的机械性能
如图1所示试验所用排气前管、消音器 等排气系统零件均采用实车现用件。 在催化器上下表面安装温度传感器实 时监控催化器表面温度，另在台架附 近有鼓风机，当表面温度高于620℃ 时以降温。传感器安装位置如图2。
判定标准 试验终了，三元催化器不得 有破损、催化剂（载体）不得有裂纹、 衬垫不得有飞散现象。
五、触媒的封装工艺
圆形可以获得比椭圆形载体更均匀的GBD 圆形载体比椭圆形载体更易于实现工艺控制，以获得目标GBD
六、触媒主要影响因素和失效模式
2018年1月1日 全国实施国五油
相对国四油 硫含量指标降低了80% 锰含量指标降低了75% 禁止人为加入含锰添加剂
●载体是承载催化剂的物体。它提供很大的比表面，使催化剂 与有害气体充分接触。 ●陶瓷蜂窝载体应用最广泛。其主要参数有外形尺寸、孔密度、 壁厚、等压强度、抗热冲击性热膨胀系数、吸水率等。最常 用的规格是400目及600目 ●供应商：康宁、NGK
载体种类
➢ 金属载体 ➢ 优点：升温快，背压小、热传导好 ➢ 缺点：耐热性差，抗过载能力低；成 本高，现在典型涂层的主要成分是氧化铝和二氧化铈，为贵 金属提供表面积，可防止催化剂发生热退化作用
催化剂生产工艺的三大工序
贵金属、氧化物、 水的混合、搅拌 与研磨
涂浆
催化剂溶液的颗粒度 分析
贵金属含量 的测试
催化剂生产检测的三大环节
烘烤
比表面积测试 附着性测试 固含量测试 背压测试
3.3.衬垫
5.3.蚌壳式封装
●传统上适用于车身下置式触媒 ●批次内的GBD可变性源于封装接口位置 ●零部件本身GBD分布不均匀 ●适用于标准载体和圆形载体 ●容易产生收缩点-可能会使零件产生剪切
5.4.封装工艺对比
类型
典型位置
容器直径 控制
GBD（在批 次内具有可
变性）
GBD一致性 （容器内）
封装时间
变形 量
成本
蚌壳式 UCC
一致
不一致
差
取决焊枪 数量
大
相当
塞入式 FCC&UCC 一致
不一致
好
长
相当 相当
捆绑式 FCC&UCC 可变外径
一致
优
短
相当 高
捆绑式圆形与蚌壳式跑道形比对
圆形载体捆绑式工艺要比跑道形载体蚌壳式封装获得更高、更均匀的GBD
5.5.触媒外形的影响
圆形与椭圆形载体的比较（捆绑式工艺）