汽油机后处理净化技术
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第4章 汽油机机内净化技术
小尺寸的涡流和湍流，可大大改善混合气
燃烧过程。
第4章 汽油机机内净化技术
高压缩比燃烧系统 燃料辛烷值允许的前提下尽可能用较高的压 缩比，以获得较好的功率和油耗指标。 一味提高压缩比对排气净化不利。 电控点火系统的采用使精确控制点火定时成 为可能，为高压缩比点燃机在性能与排放方 面得到更好的折中可提供很大的潜力。
第4章 汽油机机内净化技术
EGR率对汽油机净化与性能的影响 废气再循环能有效地降低汽油发动机的 NOx 排放,但进行EGR时必须要考虑其对发动机动 力性、经济性的影响。通常将EGR率控制在 10%～20%范围内较合适。 冷却 EGR 技术 再循环废气经冷却器冷却后 再送入进气端，进一步降低 进气温度，更有利于降低NOx 排放，同时改善燃油经济性。
第4章 汽油机机内净化技术
汽油喷射电控系统分类
分类方式
按喷油器数目分
主要类别
单点喷射（SPI） 多点喷射（MPI） 按喷射区域分 进气（管)道喷射 缸内喷射 连续喷射 按喷射方式分 间歇喷射 按进气量检测方法分 空气流量型 进气压力型
第4章 汽油机机内净化技术
典型汽油喷射电控系统
1） L－Jetronic系统
该发动机拥有两个化油器或两套进气 管喷射装置，所以可以分别提供不同 过量空气系数的混合气给主、副室的 进气系统。
第4章 汽油机机内净化技术
轴向分层燃烧系统
1-火花塞；2-气缸；3-活塞；4-导气屏进气门；5-喷油器
燃料在涡流作用下，沿气缸轴向产生上浓下 稀的分层。
第4章 汽油机机内净化技术
滚流（纵涡）分层稀燃系统 在进气过程中形成的绕垂直于气缸轴线方 向旋转的有组织的空气旋流，称为滚流， 也称为纵涡或横向涡流。滚流在压缩过程 中逐渐被压扁，在上止点附近破碎成许多
汽油机后处理净化技术概要 PPT
第6章 汽油机后处理净化技术
空速特性
空速(SV)：
SV=qv / Vcat
Vcat=(0.5~1)Vst
空速的大小表示了反应气体在催化剂中的停
留时间(tr)： tr =ε/sV
贵金属用量mpm：mpm =(1.0~2.0) Vcat
我们来了 解空速特
性！
第6章 汽油机后处理净化技术
流动特性
对扩张管的形状、结构进行优化设计是改善催化 转化器流动均匀性的一种有效方法。
排气系统如何匹配
第6章 汽油机后处理净化技术
催化器与燃料及润滑油的匹配 催化器与燃料及润滑油的匹配
选用抗中毒劣化性好的催化剂。
催化器与排放法规之间也应有合理的对应关系
催化器性能越好，贵金属含量越高，成 本越高，应更注重催化器性能恰好满足 当时排放法规。
第6章 汽油机后处理净化技术
6.3 稀燃催化技术
第6章 汽油机后处理净化技术
后处理净化技术
排气系统
在尽量不影响发动 机性能的同时，在 排气系统中安装各 种净化装置，利用 净化装置在排气系 统中对废气进行处 理来降低最终向大 气环境排放的污染 物。
最多的废气后处理净化技术。
一般采用蜂窝结构载体，蜂窝 表面有涂层和活性组分，与废 气的接触表面积大，当发动机 的空燃比在理论空燃比附近时， 催化剂可将90%的碳氢化合物 和一氧化碳及70%的氮氧化物 同时净化。
催化反应过程
第6章 汽油机后处理净化技术
吸附过程
吸附作用是一种或数种物质的原子、分子或 离子附着在另一种物质表面上的过程。
三效催化剂上发生 化学吸附的一般吸
附方程式：
A为吸附质分子（CO、HC或NOX） s为活性中心（或催化中心） A(s)为在吸附表面上形成的表面络合物 H(s)和O(s)分别为氢原子和氧原子吸附在活性中心形成的表面络合物
空速特性
空速(SV)：
SV=qv / Vcat
Vcat=(0.5~1)Vst
空速的大小表示了反应气体在催化剂中的停
留时间(tr)： tr =ε/sV
贵金属用量mpm：mpm =(1.0~2.0) Vcat
我们来了 解空速特
性！
第6章 汽油机后处理净化技术
流动特性
对扩张管的形状、结构进行优化设计是改善催化 转化器流动均匀性的一种有效方法。
排气系统如何匹配
第6章 汽油机后处理净化技术
催化器与燃料及润滑油的匹配 催化器与燃料及润滑油的匹配
选用抗中毒劣化性好的催化剂。
催化器与排放法规之间也应有合理的对应关系
催化器性能越好，贵金属含量越高，成 本越高，应更注重催化器性能恰好满足 当时排放法规。
第6章 汽油机后处理净化技术
6.3 稀燃催化技术
第6章 汽油机后处理净化技术
后处理净化技术
排气系统
在尽量不影响发动 机性能的同时，在 排气系统中安装各 种净化装置，利用 净化装置在排气系 统中对废气进行处 理来降低最终向大 气环境排放的污染 物。
最多的废气后处理净化技术。
一般采用蜂窝结构载体，蜂窝 表面有涂层和活性组分，与废 气的接触表面积大，当发动机 的空燃比在理论空燃比附近时， 催化剂可将90%的碳氢化合物 和一氧化碳及70%的氮氧化物 同时净化。
催化反应过程
第6章 汽油机后处理净化技术
吸附过程
吸附作用是一种或数种物质的原子、分子或 离子附着在另一种物质表面上的过程。
三效催化剂上发生 化学吸附的一般吸
附方程式：
A为吸附质分子（CO、HC或NOX） s为活性中心（或催化中心） A(s)为在吸附表面上形成的表面络合物 H(s)和O(s)分别为氢原子和氧原子吸附在活性中心形成的表面络合物
汽油机后处理净化技术
贵金属Pt,Rh,Pd
载体与催化剂
氧化铝
载体
助催化剂 催化剂涂层
4.2.3 催化反应机理
1. 氧化反应：
CO O2 CO2 H 2 O2 H 2O HC O2 CO2 H 2O
2.还原反应：
CO NO CO2 N 2
HC NO CO2 N2
H 2 NO H 2O N 2
催化剂涂覆示 意图
三效催化转化器的基本结构
请看漂亮 动画哦！
4.2.2 催化剂的种类
1. 铑（Rh）： 铑是三效催化剂中控制氮氧化物的主 要成分，这种高活性与其能有效地分解NO分子有关。 在催化转化器中，铑的典型用量是0.18~0.3g。
2. 铂 （Pt）：铂在三效催化剂中的主要作用是转化一 氧化碳和碳氢化合物。铂在三效催化剂中的典型用量 为1.5~2.5g。
概述
三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技术
三效催化转化器一般采用蜂 窝结构载体，蜂窝表面有涂层和 活性组分，与废气的接触表面积 大，当发动机的空燃比在理论空 燃比附近时，催化剂可将90%的 碳氢化合物和一氧化碳及70%的 氮氧化物同时净化。对我们的环 境保护起到了关键作用。三效催 化转化器发展最快。
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蒸气、二氧 化碳和氮气。
三元催化器的位置
催化转换器安装在排气歧管之后、排气消声器之前的排气 管中。其作用是利用催化剂（通常是金属铂、钯和铑；稀土材 料。）的作用将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的 气体。催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器。氧化 转换器只将排气中的CO、HC氧化成CO2和H2O，又称为二元 催化转换器，必须提供二次空气作为氧化剂。三元催化转换器 可以同时降低CO、HC和NOx的排放。它可以以排气中的CO和 HC作为还原剂，将NOx还原成氮气（N2）和氧气（O2），而 CO和HC则被氧化为CO2和H2O。当空燃比在理论空燃比 （14.7）附近时，氧化-还原反应达到平衡， CO、HC和NOx 的排放同时达到最低。
汽油机后处理净化技术之
课程小结课程名称：汽车排放及控制技术学生姓名：陈圆磊学号：1221402014 专业：车辆工程_______________ 所在学院：龙蟠学院_______________2013 年 12 月 15 日汽油机后处理净化技术之———三效催化转化技术本课程小结内容：本人主要根据现有教材并通过校内网络资源查得的文献，介绍了现代汽车排放及控制技术众多技术之一的汽油机后处理净化技术，用于汽油机后处理净化装置众多之一的三效催化转化器技术。
着重介绍：1、改善汽油机后处理净化技术的意义；2、三效催化转化（器）技术的应用及其实际价值，3、三效催化转化器基本结构和工作原理。
1、改善机内净化技术的意义近些年来，随着世界经济的发展中心正呈现出多极化的趋势————中国已逐渐成为对于世界经济发展不可小觑的力量。
比如在汽车制造业，连续数年中国的汽车销量在世界位居群首，然而随之带来的环境污染问题也成为我国政府要重视和加强管理的问题，比如今年全国各地区都出现了不同程度的雾霾天气，也是迄今50多年来出现的最严重和持续时间最长的污染，给人们的正常工作、生活、出行带来了极大不便。
导致这种现象的主要原因是空气中含有大量颗粒物和其他排放物质。
其中汽车排放的污染物比重最大。
因此改善汽车排放对于国家生产发展、安定，国民健康与安全有重大意义。
众所周知，机内净化技术是以改善发动机燃烧过程为主要内容，对降低排气污染起到了较大作用，但其效果有限，且给汽车的动力性和经济性带来不同程度的不利影响。
随着对发动机排放要求的日趋严格，改善发动机工作过程的难度越来越大，能统筹兼顾动力性、经济性和排放性能的发动机将越来越复杂，成本也急剧上升。
因此，世界各国都先后开发废气后处理净化技术，在不影响或少影响发动机其它性能的同时，在排气系统中安装各种净化装置，采用物理的和化学的方法降低排气中的污染物最终向大气环境的排放。
2、三效催化转化技术的应用和实际价值三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技术。
汽油机后处理净化技术
第二节 三效催化转化技术
二、催化反应机理
催化作用的核心是催化剂。 催化剂是一种能够改变化学反应达到平衡的速率 而本身的质量和组成在化学反应前后保持不变的物质。
化学动力学过程三个步骤的机理如下:
１)吸附过程 吸附作用是一种或数种物质的原子、分子或离子附着在另一种物质表面上 的过程。
２)表面反应过程 反应物分子吸附在催化剂表面的活性中心后，它们就分别开始与同样吸附 在活性中心的氧化剂分子或还原剂分子发生氧化还原反应。 ３)脱附过程 当表面反应过程完成后，生成的反应产物分子就会从催化剂表面的活性中心 脱离出来，为表面反应的继续进行空出活性位，这个过程称为脱附。
2020/3/4
第二节 三效催化转化技术
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第二节 三效催化转化技术
２. 与国际接轨的现行国家排放标准 国家技术监督局曾于1999年3月10日颁布了4项国家汽车排 放标准。分别是«汽车排放污染物限值及测试方法»(GB14761— 1999)、«压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排放污染物 排放限值及测试方法»(GB1769１—1999)、«压燃式发动机和装 用燃式发动机的车辆排气可见污染物排放限值及测试方法 »(GB3847—1999)、«汽车用发动机净功率测试验方法»(ＧＢ/ Ｔ 17692—1999)。
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第二节 三效催化转化技术
NO是无色无味气体，稍溶于水，只有轻度刺激 性，毒性不大，高浓度时会造成中枢神经轻度障碍， NO可被氧化成NO2 。
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4 第光二化节学烟三雾效催化转化技术
光 化 学 烟 雾 是 汽 车 排 放 到 大 气 中 的 HC 和 NOX在太阳光能(作用下进行光化学反应生成臭氧、 醛类和过氧化酰基硝酸盐等形成的一种浅蓝色烟雾 ，它是一种强刺激性有害气体的二次污染物， 这 种污染事件最早出现在美国洛杉矶，所以又称洛杉 矶光化学烟雾。
汽车排放及控制技术第6章_汽油机后处理净化
车用汽油机后处理净化
：
三效催化转化器工作过程
蜂窝载体简化成轴对称 的二维模型
i R 总体反应速率 S
1 1 1 i i i RS Rm RC
温度低时，总体的催化反应 速度几乎完全取决于化学反 应速度； 温度高时，总体催化反应速 度几乎完全取决于传质速率。
提问5
1、柴油机的机内净化措施有哪些？ 2、柴油机的机内净化的喷射系统改进主要考虑哪些 方面？ 3、合理的喷油规律是什么？ 4、柴油机电控系统发展经历那几个阶段？ 5、柴油机高压共轨系统有哪些特点？ 6、废气再循环后可使NOX大幅度降低，但会使CO、HC 和烟度大幅增加，应如何解决？ 7、柴油机增压后NOx排放会增加，应如何解决？ 8、均质压燃柴油机有怎样的排放特性？
催化转化器对某种污染物的转化效率，取决于污染物的组成、 催化剂的活性、工作温度、空间速度及流速在催化空间中分布的 均匀性等因素。它们分别可用催化器的空燃比特性、起燃特性和 空速特性表征；而催化器中排气的流动阻力则由流动特性表征。
三效催化转化器的性能指标
性能指标
转化效率
排气流动 阻力
空燃比特 性
起燃特性
空速特性
流动特性
第6章
车用汽油机后处理净化
空燃比特性
转化效率随α或 Фa 的变化称为催化器的 空燃比特性
图6-3 过量空气系数对三效催化转化器 转化效率的影响
第6章 车用汽油机后处理净化
起燃特性
催化剂只有达到一定温度才能开始工作，称为起燃。
图6-4 三效催化剂的起然温度特性
第6章 车用汽油机后处理净化
机内净化技术
以改善发动机燃烧过程为主要内容，对降低 排气污染起到了较大作用，但其效果有限，且不 同程度地给汽车的动力性和经济性带来负面影响。 随着对发动机排放要求的日趋严格，改善发动机 工作过程的难度越来越大，能统筹兼顾动力性、 经济性和排放性能的发动机将越来越复杂，成本 也急剧上升。
：
三效催化转化器工作过程
蜂窝载体简化成轴对称 的二维模型
i R 总体反应速率 S
1 1 1 i i i RS Rm RC
温度低时，总体的催化反应 速度几乎完全取决于化学反 应速度； 温度高时，总体催化反应速 度几乎完全取决于传质速率。
提问5
1、柴油机的机内净化措施有哪些？ 2、柴油机的机内净化的喷射系统改进主要考虑哪些 方面？ 3、合理的喷油规律是什么？ 4、柴油机电控系统发展经历那几个阶段？ 5、柴油机高压共轨系统有哪些特点？ 6、废气再循环后可使NOX大幅度降低，但会使CO、HC 和烟度大幅增加，应如何解决？ 7、柴油机增压后NOx排放会增加，应如何解决？ 8、均质压燃柴油机有怎样的排放特性？
催化转化器对某种污染物的转化效率，取决于污染物的组成、 催化剂的活性、工作温度、空间速度及流速在催化空间中分布的 均匀性等因素。它们分别可用催化器的空燃比特性、起燃特性和 空速特性表征；而催化器中排气的流动阻力则由流动特性表征。
三效催化转化器的性能指标
性能指标
转化效率
排气流动 阻力
空燃比特 性
起燃特性
空速特性
流动特性
第6章
车用汽油机后处理净化
空燃比特性
转化效率随α或 Фa 的变化称为催化器的 空燃比特性
图6-3 过量空气系数对三效催化转化器 转化效率的影响
第6章 车用汽油机后处理净化
起燃特性
催化剂只有达到一定温度才能开始工作，称为起燃。
图6-4 三效催化剂的起然温度特性
第6章 车用汽油机后处理净化
机内净化技术
以改善发动机燃烧过程为主要内容，对降低 排气污染起到了较大作用，但其效果有限，且不 同程度地给汽车的动力性和经济性带来负面影响。 随着对发动机排放要求的日趋严格，改善发动机 工作过程的难度越来越大，能统筹兼顾动力性、 经济性和排放性能的发动机将越来越复杂，成本 也急剧上升。
第三章汽油机废气净化与后处理
❖ NOx是形成光化学烟雾的主要成分。
第三章汽油机废气净化与后处理
碳氢化合物HC的危害
❖ 内燃机排气中HC浓度随着工况与试验条件的不同差别很大，可由几十 ppm到1万多ppm，但和CO相比还低得多。
❖ 碳氢化合物对人类危害最大的是环芳烃，尤其是3.4苯并芘，是一种很强 的致癌物质。
❖ 排气中甲醛和丙烯醛能强烈刺激眼睛及呼吸器官。 ❖ HC也是造成光化学烟雾的主要成分。
❖ 1964年开始使用闭式曲轴箱通风。 ❖ 1973年起使用热转换器（氧化转换器）。 ❖ 1975年起使用三效催化转换器。 ❖ 1976年起使用三效催化转换器与氧（）传感器，
需要时再加上废气再循环，空气二次喷射技术。 ❖ 1980年代，稀燃、分层发动机技术开始应用 ❖ 1990年代，汽油直喷技术开始应用 ❖ 2000年以后，CAI技术开始研究
第三章汽油机废气净化与后处理
汽油机NOx生成机理与影响因素
❖ NOx生成的化学动力学理论基础：
泽尔多维奇（Zeldovitch）链式反应机理； N2+O=NO+N,N+O2=NO+O
❖ NOx生成的条件：
高温； 富氧； 高温持续时间。
❖ 影响汽油机NOx生成的主要因素：
空燃比; 缸内未燃混合气中已燃混合气； 点火定时。
汽油机排放与过量空气系数的关系
第三章汽油机废气净化与后处理
已燃气体量对汽油机NOx的影响
❖ 点燃式内燃机在燃烧前，燃烧室中的混合气 由空气、已蒸发的燃油蒸汽和已燃气体组成。 后者是前已循环留下的残余废气，或加上废 气再循环EGR时的回流气组成。
❖ EGR是降低NOx排放的有效措施之一，详细 内容在3.3.5中已讲。
浓， a可小到0.8甚至更低，CO 排放量很大。
第三章汽油机废气净化与后处理
碳氢化合物HC的危害
❖ 内燃机排气中HC浓度随着工况与试验条件的不同差别很大，可由几十 ppm到1万多ppm，但和CO相比还低得多。
❖ 碳氢化合物对人类危害最大的是环芳烃，尤其是3.4苯并芘，是一种很强 的致癌物质。
❖ 排气中甲醛和丙烯醛能强烈刺激眼睛及呼吸器官。 ❖ HC也是造成光化学烟雾的主要成分。
❖ 1964年开始使用闭式曲轴箱通风。 ❖ 1973年起使用热转换器（氧化转换器）。 ❖ 1975年起使用三效催化转换器。 ❖ 1976年起使用三效催化转换器与氧（）传感器，
需要时再加上废气再循环，空气二次喷射技术。 ❖ 1980年代，稀燃、分层发动机技术开始应用 ❖ 1990年代，汽油直喷技术开始应用 ❖ 2000年以后，CAI技术开始研究
第三章汽油机废气净化与后处理
汽油机NOx生成机理与影响因素
❖ NOx生成的化学动力学理论基础：
泽尔多维奇（Zeldovitch）链式反应机理； N2+O=NO+N,N+O2=NO+O
❖ NOx生成的条件：
高温； 富氧； 高温持续时间。
❖ 影响汽油机NOx生成的主要因素：
空燃比; 缸内未燃混合气中已燃混合气； 点火定时。
汽油机排放与过量空气系数的关系
第三章汽油机废气净化与后处理
已燃气体量对汽油机NOx的影响
❖ 点燃式内燃机在燃烧前，燃烧室中的混合气 由空气、已蒸发的燃油蒸汽和已燃气体组成。 后者是前已循环留下的残余废气，或加上废 气再循环EGR时的回流气组成。
❖ EGR是降低NOx排放的有效措施之一，详细 内容在3.3.5中已讲。
浓， a可小到0.8甚至更低，CO 排放量很大。
治理尾气技术：汽油机机内净化技术-绿盾技术篇
治理尾气技术：汽油机机内净化技术-绿盾技术篇汽车尾气超标其中的原因跟燃料还有发动机都有着密不可分的关系，下面的内容是绿盾专家所介绍的汽油机机内净化技术，让治理汽车尾气更有头绪。
所谓机内净化就是从有害排放物的生成机理及影响因素的出发，以改进汽油机燃烧过程为核心，达到减少控制污染物生成的各种技术。
简单的说就是降低污染物生成量的技术，如改变汽油机的燃烧室结构、改进点火系统、改进进气系统、采用电控汽油喷射、采用废气再循环技术等。
机内净化被公认为是治理车用汽油机排放污染的治本措施。
1、汽油机的燃烧过程按燃烧过程的物理——化学状态，将燃烧过程分为三个阶段：着火延迟期、明显燃烧期和补燃期。
汽油机燃烧过程的展示如图。
汽油和空气按一定的比例组成的混合气，进入气缸后被压缩受热。
火花塞跳火放电时，两级电压在15000V以上，电火花能量40~80mJ，局部温度可达2000℃以上，致使电极周围的欲混合气热反应加速，当反应生成的热积累使反应区温度急剧升高而使火花塞电极附近的混合气着火时，即形成火焰中心。
从电火花跳火到形成火焰中心阶段称为着火延迟期。
这是第一阶段，还有明显燃烧期是第二阶段，补燃期为第三阶段。
2、汽油机主要排放物汽油机的最理想燃烧是指混合气完全燃烧，汽车的排放物应为二氧化碳、氮、和水。
但汽油机实际工作中，混合气燃烧往往是不完全的，燃烧生成物除了以上三种之外，还有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物、铅化物以及二氧化硫等，这几种排放物会对大气环境造成污染、对人体造成危害。
3、汽油机的主要机内净化技术（1）、大力推广汽油喷射电控技术（2）、改善点火技术（3）、积极开发分层充气以及均质稀燃的新型燃烧系统（4）、选用结构紧凑和面容比较小的燃烧室，缩短燃烧室狭缝长度，适当提高燃烧室壁温度，以削弱缝隙和壁面对火焰传播的阻挡与淬熄作用，可以降低碳氢化合物和一氧化碳的排量。
（5）、采用废气再循环技术（6）、采用增压技术，如废气涡轮增压，对提高汽油机功率和改善其燃油经济性及排放都有积极意义。
满足汽油机车辆排放法规要求的污染物后处理技术 心得体会
满足汽油机车辆排放法规要求的污染物后处理技术心得体会生活中，冷启动时车辆排放污染最严重。
通过改变载体的热容量，改进贵金属催化剂的类型和组分，能明显改善催化剂快速起燃效果，降低催化剂运行所需的尾气温度。
高耐热催化剂，使高温环境下的催化转化器更耐久稳定，催化剂的使用寿命因此延长，催化转化器也能被安装到距离发动机更近的位置。
对贵金属催化剂，通过添加稳定剂及其他稀土材料，使催化剂在1000℃下依然维持高的比表面积。
改进的储氧材料在保持涂层表面积的同时，增大了三元催化剂的特定空燃比工作“窗口”，同时与氧传感器配合以反馈催化剂的“健康”状况，用于在线诊断系统OBD。
“紧耦合”催化剂安装在排气歧管的出气口，使催化剂能够快速进入工作状态。
电加热三元催化剂系统，用一个小的催化剂布置在主催化剂前，其载体通常由金属制成。
电流通过时，载体迅速发热，使催化剂几秒钟就达到了工作温度。
5.汽油机颗粒物的控制技术颗粒物是造成雾霾的主要原因，从环保部门将细颗粒物PM2.5列入空气质量指标以来，在空气污染严重的城市，PM“爆表”的情况时有发生。
根据世界卫生组织公布的研究结果，空气中越细小的颗粒物对人体具有越大的危害。
城区中机动车排放的颗粒物可占颗粒物总量的一半，“冒黑烟”柴油车的颗粒物排放更加严重，但由于国内市区道路基本限行货车且汽油车的保有量巨大，基本上汽油车排放的是超细颗粒物，因此，从国V标准开始，法规要求在申报时对车辆的颗粒物进行测量，而从欧Ⅵ开始，颗粒物数量也被列入限制范围。
控制颗粒物排放最有效的后处理装置是壁流式颗粒捕获器，尾气可从捕获器的一端流入通道，但通道在另一端封闭，尾气只好通过壁面进入相邻的孔道流出，颗粒物被壁面过滤沉积下来。
捕获器可以由陶瓷，如堇青石、碳化硅，或钛酸铝材料制成。
最新的研究成果表明，极细颗粒物对健康的影响更加显著，因此，最新的欧盟排放法规（例如欧Ⅴ和欧Ⅵ）对极细颗粒设定了颗粒物重量和数量两方面的要求以保证对颗粒物的控制效果。
第6章 汽油机后处理净化
传质过程
反应产物从催化剂内表面脱附
脱附的反应产物自内孔向催化表面扩散 (内扩散)
表面反应过程
（化学动力学 过程 ）
产物分子从催化剂外表面经滞流层向流体主体扩散 (外扩散)
吸附作用是一种或数种物质的 原子、分子或离子（吸附质）附着 在另一种物质（吸附剂）表面上的 过程。
化学动力学过程
吸附过程 表面反应过程 脱附过程
三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技 术。
三效催化转化器一般采 用蜂窝结构载体，蜂窝表面 有涂层和活性组分，与废气 的接触表面积大，当发动机 的空燃比在理论空燃比附近 时，催化剂可将90%的碳 氢化合物和一氧化碳及 70%的氮氧化物同时净化。
目前，电子控制汽油喷射加三效催化转化器已成为国内外 汽油车排放控制技术的主流。
机内净化技术
以改善发动机燃烧过程为主，对降低排气污 染起到很大作用，但不同程度地给汽车的动 力性和经济性带来负面影响。
随着对发动机排放要求的日趋严格，改善发 动机工作过程的难度越来越大，能统筹兼顾 动力性、经济性和排放性能的发动机将越来 越复杂，成本也急剧上升。
后处理净化技术
排气系统
在尽量不影响发动 机性能的同时，在 排气系统中安装各 种净化装置，利用 净化装置在排气系 统中对废气进行处 理来降低最终向大 气环境排放的污染 物。
尽可能减少流经催化转化器气 流的涡流和气流分离现象。
防止气流阻力的增大 ❖ 壳体的形状设计要求
进气端形状设计
保证进气流的均匀性，使废气尽可能均匀分布在载 体的端面上，使附着在载体上的活性涂层尽可能承 担相同的废气注入量，让所有的活性涂层都能对废 气产生加速反应的作用。
三效催化转化器壳体结构及材料
6.2 三效催化转化器
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汽车排放与控制技术
第4章 汽油机后处理净化技术
4.1 概述 4.2 三效催化转化器 4.3 热反应器与空气喷射 4.4 稀薄燃烧汽油机尾气净化技术
太原理工大学车辆工程系
太原理工大学机械工程学院车辆工程系
1
4.1
概述
汽车排放与控制技术
太原理工大学车辆工程系
太原理工大学机械工程学院车辆工程系
2
汽车排放与控制技术
机内净化技术
以改善发动机燃烧过程为主，对降低排气 污染起到很大作用，但不同程度地给汽车的 动力性和经济性带来负面影响。
随着对发动机排放要求的日趋严格，改 善发动机工作过程的难度越来越大，能统筹 兼顾动力性、经济性和排放性能的发动机将 越来越复杂，成本也急剧上升。因此，世界 各国都先后开发太原废理气工大后学车处辆工理程净系 化技术。
7
汽车排放与控制技术
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 太原理工大学车和辆工氮程氧系 化物转化为水蒸气、二氧 化碳和氮气。
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8
三元催化器的位置
汽车排放与控制技术
催化转换器安装在排气歧管之后、排气消声器之前的排气 管中。其作用是利用催化剂（通常是金属铂、钯和铑；稀土材 料。）的作用将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的 气体。催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器。氧化 转换器只将排气中的CO、HC氧化成CO2和H2O，又称为二元 催化转换器，必须提供二次空气作为氧化剂。三元催化转换器 可以同时降低CO、HC和NOx的排放。它可以以排气中的CO和 HC作为还原剂，将NOx还原成氮气（N2）和氧气（O2），而 CO和HC则被氧化为CO2和H2O。当空燃比在理论空燃比 （14.7）附近时，氧化太-还原理原工反大学应车达辆工到程平系 衡， CO、HC和NOx 的排放同时达到最低。
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汽车排放与控制技术
➢壳体材料一般要选取不锈钢和耐热钢： ➢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太向原，理工体大积学车较辆大工程的系壳体在结构上要设 加强筋以提高刚度。
➢ 为了减少催化转化器对汽车底板的高温辐射，避免路面 积水飞溅对催化转化器的激冷损坏以及路面飞石造成的 撞击损坏，壳体外面还装有半周或全周的隔热罩。
➢ 壳体的形状设计，要求尽可能减少流经催化转化器气流 的涡流和气流分流现象，使废气尽可能均匀分布在载体 的端面上，使附着在太载原理体工上大学的车活辆工性程涂系层可能承担相同的 废气注入量，让所有的活性涂层都能对废气产生加速反 应的作用，以提高催化转化器的转换效率和使用寿命。
壳体
垫片
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涂敷催化剂的载体
三元催化转化器 主要由壳体、垫片 和涂敷催化剂的载 体构成
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汽车排放与控制技术
1.壳体
➢ 催化转化器壳体是催化转化器系统的支撑体。壳体通常 由奥氏体或铁素体镍镉耐热不锈钢板材做成双层结构， 以防氧化皮脱落造成催化剂的堵塞。催化转化器的壳体 作成双层结构，用来保证催化剂的反应温度。
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6
汽车排放与控Βιβλιοθήκη 技术4.2 三效催化转化器
三元催化转化器 是目前应用最多的废 气后处理技术。当发 动机工作时，废气经 排气管进入三效催化 转化器，将废气中对 环境有害的气体转变 成对环境无害的二太氧原理工大学车辆工程系 化碳和水。
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汽车排放与控制技术
➢ 专门对发动机排气进行后处理的方法是将净化装置 串接在发动机的排气系统中，在废气排入大气前， 利用净化装置在排气系统中对其进行处理，以减少 排入大气的有害成分。在发达国家，车用汽油机采 用后处理装置较多。这些装置主要有三元催化转化 器、热反应器和空气喷射器等。目前，在发达国家 生产的汽油车几乎都装备了三效催化转化器，并已 有二十多年的商业化应用历史。随着我国经济的高 速发展，城市机动车辆日益增多，其废气已严重污 染了大气环境，对三效催化转化器的需求将更为迫 切。
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目前，电子控制汽油喷射加三效催化转化器已 成为国内外汽油车排放控制技术的主流。
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H2O
CO2
HC
N2
CO
NOx
CO
HC
NOx CO TWC 太原理工大学车辆工程系 2
H2O
N2
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汽车排放与控制技术
后处理净化技术
在尽量不影响发
动机性能的同时，在
排气系统中安装各种
净化装置，利用净化
装置在排气系统中对
废气进行处理来降低
最终向大气环境排放
的污染物。
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排气系统
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汽车排放与控制技术
4.2.1 三效催化转化器的基本构造
➢ 三效催化转化器是 由壳体、垫层、载 体及催化剂四部分 构成的，如图所示 。其中催化剂是指 催化活性组分和涂 层的合称，它是整 个催化转化器的核 心部分，决定着催 化转化器的主要性太原理工大学车辆工程系 能指标。
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汽车排放与控制技术
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概述
汽车排放与控制技术
三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技术
三效催化转化器一般采用蜂 窝结构载体，蜂窝表面有涂层和 活性组分，与废气的接触表面积 大，当发动机的空燃比在理论空 燃比附近时，催化剂可将90%的 碳氢化合物和一氧化碳及70%的 氮氧化物同时净化。对我们的环 境保护起到了关键作用。三效催 化转化器发展最快。
➢TWC:Three W太原a理y工大C学a车t辆a工ly程t系ic Converter
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汽车排放与控制技术
催化转化器的结构（圆形）
减振密封垫 外壳
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载体与催化剂
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汽车排放与控制技术
三元催化转化器基本构造
第4章 汽油机后处理净化技术
4.1 概述 4.2 三效催化转化器 4.3 热反应器与空气喷射 4.4 稀薄燃烧汽油机尾气净化技术
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4.1
概述
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机内净化技术
以改善发动机燃烧过程为主，对降低排气 污染起到很大作用，但不同程度地给汽车的 动力性和经济性带来负面影响。
随着对发动机排放要求的日趋严格，改 善发动机工作过程的难度越来越大，能统筹 兼顾动力性、经济性和排放性能的发动机将 越来越复杂，成本也急剧上升。因此，世界 各国都先后开发太原废理气工大后学车处辆工理程净系 化技术。
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汽车排放与控制技术
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 太原理工大学车和辆工氮程氧系 化物转化为水蒸气、二氧 化碳和氮气。
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三元催化器的位置
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催化转换器安装在排气歧管之后、排气消声器之前的排气 管中。其作用是利用催化剂（通常是金属铂、钯和铑；稀土材 料。）的作用将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的 气体。催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器。氧化 转换器只将排气中的CO、HC氧化成CO2和H2O，又称为二元 催化转换器，必须提供二次空气作为氧化剂。三元催化转换器 可以同时降低CO、HC和NOx的排放。它可以以排气中的CO和 HC作为还原剂，将NOx还原成氮气（N2）和氧气（O2），而 CO和HC则被氧化为CO2和H2O。当空燃比在理论空燃比 （14.7）附近时，氧化太-还原理原工反大学应车达辆工到程平系 衡， CO、HC和NOx 的排放同时达到最低。
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汽车排放与控制技术
➢壳体材料一般要选取不锈钢和耐热钢： ➢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太向原，理工体大积学车较辆大工程的系壳体在结构上要设 加强筋以提高刚度。
➢ 为了减少催化转化器对汽车底板的高温辐射，避免路面 积水飞溅对催化转化器的激冷损坏以及路面飞石造成的 撞击损坏，壳体外面还装有半周或全周的隔热罩。
➢ 壳体的形状设计，要求尽可能减少流经催化转化器气流 的涡流和气流分流现象，使废气尽可能均匀分布在载体 的端面上，使附着在太载原理体工上大学的车活辆工性程涂系层可能承担相同的 废气注入量，让所有的活性涂层都能对废气产生加速反 应的作用，以提高催化转化器的转换效率和使用寿命。
壳体
垫片
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涂敷催化剂的载体
三元催化转化器 主要由壳体、垫片 和涂敷催化剂的载 体构成
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1.壳体
➢ 催化转化器壳体是催化转化器系统的支撑体。壳体通常 由奥氏体或铁素体镍镉耐热不锈钢板材做成双层结构， 以防氧化皮脱落造成催化剂的堵塞。催化转化器的壳体 作成双层结构，用来保证催化剂的反应温度。
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三元催化转化器 是目前应用最多的废 气后处理技术。当发 动机工作时，废气经 排气管进入三效催化 转化器，将废气中对 环境有害的气体转变 成对环境无害的二太氧原理工大学车辆工程系 化碳和水。
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➢ 专门对发动机排气进行后处理的方法是将净化装置 串接在发动机的排气系统中，在废气排入大气前， 利用净化装置在排气系统中对其进行处理，以减少 排入大气的有害成分。在发达国家，车用汽油机采 用后处理装置较多。这些装置主要有三元催化转化 器、热反应器和空气喷射器等。目前，在发达国家 生产的汽油车几乎都装备了三效催化转化器，并已 有二十多年的商业化应用历史。随着我国经济的高 速发展，城市机动车辆日益增多，其废气已严重污 染了大气环境，对三效催化转化器的需求将更为迫 切。
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目前，电子控制汽油喷射加三效催化转化器已 成为国内外汽油车排放控制技术的主流。
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H2O
CO2
HC
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CO
NOx
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后处理净化技术
在尽量不影响发
动机性能的同时，在
排气系统中安装各种
净化装置，利用净化
装置在排气系统中对
废气进行处理来降低
最终向大气环境排放
的污染物。
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排气系统
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4.2.1 三效催化转化器的基本构造
➢ 三效催化转化器是 由壳体、垫层、载 体及催化剂四部分 构成的，如图所示 。其中催化剂是指 催化活性组分和涂 层的合称，它是整 个催化转化器的核 心部分，决定着催 化转化器的主要性太原理工大学车辆工程系 能指标。
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概述
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三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技术
三效催化转化器一般采用蜂 窝结构载体，蜂窝表面有涂层和 活性组分，与废气的接触表面积 大，当发动机的空燃比在理论空 燃比附近时，催化剂可将90%的 碳氢化合物和一氧化碳及70%的 氮氧化物同时净化。对我们的环 境保护起到了关键作用。三效催 化转化器发展最快。
➢TWC:Three W太原a理y工大C学a车t辆a工ly程t系ic Converter
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催化转化器的结构（圆形）
减振密封垫 外壳
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载体与催化剂
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三元催化转化器基本构造