三元催化器总成系统基础知识
三元催化器的工作原理
三元催化器的工作原理三元催化器的主要组成部分包括底体、包覆层和催化剂。
底体一般由陶瓷材料制成，具有较高的气体流通性。
包覆层是一种稳定的陶瓷涂层，可以保护底体不受高温和颗粒物的侵蚀。
催化剂则是三元催化器的关键部分，主要由贵金属组成，例如铂、钯、铑等。
在氧化反应中，催化剂利用氧气将一氧化碳（CO）和非甲烷总烃（NMHC）氧化生成二氧化碳（CO2）和水蒸汽（H2O）。
1.CO+1/2O2→CO22.NMHC+O2→CO2+H2O在还原反应中，催化剂利用废气中的氧化剂还原氮氧化物（NOx）为氮气（N2）和水蒸汽。
3.NO+CO→1/2N2+CO24.NO+HC→1/2N2+CO2+H2O这些反应主要依靠催化剂表面的活性位点来进行。
催化剂上的活性位点吸附废气中的有害气体分子，使它们与催化剂表面相互作用，从而发生催化反应。
而底体的作用是提供大量的表面积，以增加活性位点的数量。
三元催化器还需要保持适当的工作温度，通常在200到500摄氏度之间。
当发动机冷启动时，废气温度较低，不利于催化剂的工作。
为了提高催化剂的工作温度，一般会在排气系统中安装预热器或者燃料汽化装置，将排出的废气加热到催化剂的最佳工作温度范围。
此外，三元催化器还需要定期进行清洗和更换，以去除其中的颗粒物、积碳等杂质，保持其良好的工作状态。
如果催化剂受到油污、硅灰或铅等有害物质的污染，将影响催化剂的催化作用，甚至导致其失效。
总的来说，三元催化器通过利用催化剂将有害气体转化为无害物质，实现汽车尾气的净化。
它已经成为车辆尾气排放控制的重要装置，对于改善空气质量，减少环境污染具有重要意义。
三元催化器工作原理
三元催化器工作原理三元催化器是一种用于减少内燃机尾气中有害气体排放的装置，它主要用于汽车尾气净化系统中。
三元催化器的工作原理是利用催化剂将尾气中的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）转化为无害的二氧化碳（CO2）、水蒸气（H2O）和氮气（N2），从而净化尾气排放，保护环境。
三元催化器内部主要由载体、催化剂和辅助材料组成。
载体通常采用陶瓷或金属材料制成，具有较大的表面积，能够提供催化反应所需的反应表面。
催化剂则包括铂、钯、铑等贵金属，它们能够催化氧化还原反应，将有害气体转化为无害物质。
辅助材料则用于稳定催化剂的性能，延长三元催化器的使用寿命。
三元催化器的工作原理主要包括氧化还原反应和还原氧化反应两个过程。
在氧化还原反应中，一氧化碳和碳氢化合物在催化剂的作用下与氧气发生反应，生成二氧化碳和水蒸气。
而在还原氧化反应中，氮氧化物在催化剂的作用下与一氧化碳发生反应，生成氮气和二氧化碳。
通过这两个过程，三元催化器能够高效地将有害气体转化为无害物质。
在汽车运行时，发动机产生的尾气通过排气管进入三元催化器，经过催化剂的作用，有害气体被转化为无害物质，然后排放到大气中。
三元催化器在工作过程中需要保持一定的温度，通常需要依靠发动机排气和辅助加热装置来提供足够的温度。
此外，三元催化器还需要定期进行清洗和更换，以保持其正常的工作效果。
总的来说，三元催化器通过催化剂的作用，能够将汽车尾气中的有害气体转化为无害物质，起到净化尾气排放的作用。
它是现代汽车尾气净化系统中不可或缺的部分，对于保护环境、改善空气质量具有重要意义。
随着汽车工业的发展，三元催化器的技术也在不断进步，将会更加高效地净化尾气排放，为环境保护作出更大的贡献。
汽车用三元催化器基础知识及成本分析共49页
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三元催化器工作原理
三元催化器工作原理
三元催化器工作原理是通过将一系列催化剂组成的装置引入汽车排气系统中，以有效地减少废气中的有害物质排放。
主要有三个关键成分：铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）。
工作原理如下：
1. 氧气传感器：首先，氧气传感器会检测废气中的氧气含量。
如果氧气含量较高，则意味着燃烧不完全，存在富氧状态；而较低的氧气含量则表示燃烧过程中存在氧气不足的环境。
2. 催化反应：当引擎处于富氧状态时，铜会将氮氧化合物（NOx）转化为氮气（N2）和水（H2O）。
而当引擎处于氧
气不足状态时，铑和铂会使一氧化碳（CO）转化为二氧化碳（CO2），并将氮氧化合物（NOx）转化为氮气（N2）和水
（H2O）。
3. 辅助催化剂：此外，一些辅助材料如氧化铝（Al2O3）和二
氧化硅（SiO2）可以提高反应效率、增强热稳定性和防止毒
性物质的进一步生成。
通过这些反应，三元催化器能够将废气中的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和氢碳化合物（HC）转化为较低的排放物，如二氧化碳（CO2）、氮气（N2）和水（H2O）。
这样可以
大幅减少汽车引擎排放的有害物质，保护环境并提高空气质量。
三元催化器的作用及工作原理
三元催化器的作用及工作原理三元催化器（Three-way Catalytic Converter）是一种用于汽车尾气净化的重要设备。
其主要作用是将车辆尾气中的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和氮氧化合物（HC）等有害物质转化为无害的二氧化碳（CO2）、氮气（N2）和水（H2O）。
三元催化器一般由进气系统、排气系统和控制系统组成。
三元催化器的主要工作原理是“氧气剩余比”原理。
当发动机处于理想燃烧状态时，进气中含有足够的氧气与燃料完全燃烧生成CO2、H2O等物质。
而车辆行驶过程中，由于不完全燃烧、燃油质量不过关等因素，会产生大量的CO、NOx和HC等有害物质。
而三元催化器通过催化作用，将这些有害物质转化为无害物质。
三元催化器中的催化材料主要有铂、钯和铑等贵金属，催化器的体积较小但表面积相对较大，其中贵金属负载在陶瓷或金属载体上。
进气进入催化器后，先通过氧传感器检测氧气含量，然后进入氧化反应层。
在氧化反应层中，铂和钯催化剂催化CO和HC氧化为CO2和H2O。
接下来，氮氧化物还原层中的铑催化剂使NO和其他氮氧化物还原为N2和O2、最后，还会通过氧传感器再次检测氧气含量，保证催化转化的效果。
三元催化器的工作过程可以大致分为两个状态：暖机状态和稳定工作状态。
暖机状态下，催化器需要达到最佳的工作温度，才能正常发挥催化作用。
一般需要几分钟的时间，催化器达到工作温度后才能开始转化反应。
而在稳定工作状态下，催化器会持续转化有害物质，保持汽车尾气的净化效果。
催化器的工作效果与催化剂活性、氧气含量、温度和气体流速等因素有关。
催化剂活性决定了催化转化的速率，氧气含量过高或过低都会影响转化效果，而温度过低或过高也会降低催化器的活性。
因此，催化器需要配合控制系统进行适当的调节，以保证催化器的性能和工作效果。
在实际使用中，三元催化器也存在一些问题。
例如，高含铅汽油会降低催化剂的活性；硫和磷等物质会中毒催化剂；车辆长时间低速行驶会导致催化器无法达到有效工作温度等。
三元催化结构原理及养护
三元催化器的工作原理及养护汽车发动机工作时，会产生一些有害气体，如一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NO）等。
这些有害气体如何控制呢？目前发动机上主要用两种方法。
一种是机内净化，如控制汽油的辛烷值、控制空燃比、改进进气道、控制曲轴箱的排放物等等。
用机内净化的方法，还不能够满足排放法规的要求，于是又发展出了机外净化，即在发动机排气尾管中安装废气转化催化器。
因为这种装置可以同时净化CO、HC、NO三种有害气体，所以又叫三元催化器。
二、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。
三元催化反应器类似消声器。
（如图）它的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。
在双层薄板夹层中装有绝热材料----石棉纤维毡。
内部在网状隔板中间装有净化剂。
净化剂由载体和催化剂组成。
载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形、多棱体形和网状隔板等。
净化剂实际上是起催化作用的，也称为催化剂。
催化剂用的是金属铂、铑、钯。
将其中一种喷涂在载体上，就构成了净化剂。
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。
是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。
三元催化器的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。
三元催化培训教材共53页
（六）三元催化转换器的注意事项： 三元催化转换器一般正常使用寿命为10-20万公 里，如果汽油或机油及添加剂选用不当，使用了 含铅的燃油添加剂或硫、磷、锌含量超标的机油 及添加剂，就会发生三元催化转换器因磷、铅等 覆盖贵重金属表面阻止排气中的有害成分与之发 生氧化、还原反应而失去催化作用，这就是人们 常说的三元“中毒”。
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1、燃油标号低、油质差 中国汽车排放目前实行欧2标准，欧2标准燃油要 求辛烷值达到91、95、98，而中国只有90、93、 97三档，均低于欧2标准燃油。2019年中国技术 监督局曾对北京加油站进行了一次质量检查，合 格率仅为50％，其中中石化加油站合格率为71％。
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随着我国汽车工业的快速发展，汽车对环境 的污染问题日趋严重，国家颁布和实施了严格的 汽车尾气排放污染的法规，目前汽车排放污染控 制系统，根据污染物来自排气管、曲轴箱和燃油 系统的不同，一般分为排气污染控制系统和非排 气污染控制系统。
烧。如大油门冷车启动，长时间怠速空转， 点火时间过迟 ；个别缸失火不工作 ，喷油 正常但启动困难 ，混合气过浓 ，发动机烧 机油等。
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• 5、乙醇汽油造成的堵塞 • 乙醇汽油具有很强的清洗作用，清洗下
来的积碳没有燃烧完的颗粒由排气管进入 三元催化器，附着在三元催化器表面，造 成无法正常工作，严重时有可能堵塞甚至 烧结。
排放系统清洗养护项目
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三元催化转换装置的作用
（一）什么是三元催化器 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。
三元催化
1.汽车三元催化反应器的基本知识结构：三元催化反应器类似消声器。
它的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。
在双层薄板夹层中装有绝热材料----石棉纤维毡。
内部在网状隔板中间装有净化剂。
净化剂：净化剂由载体和催化剂组成。
载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形、多棱体形和网状隔板等。
净化剂实际上是起催化作用的，也称为催化剂。
催化剂用的是金属铂、铑、钯。
将其中一种喷涂在载体上，就构成了净化剂。
三元催化反应器的工作原理是：发动机通过排气管排气时，CO、HC、和NOx三种气体通过三元催化反应器中的净化剂时，增强了三种气体的活性，进行氧化----还原化学反应。
其中CO在高温下氧化成无色、无毒的二氧化碳（CO2）气体。
HC化合物在高温下氧化成水和（H2O）和CO2 。
NOx还原成氨气（N2）和（O2 ）。
三种有害气体变成无害气体，使排气得以净化。
凡是性能较好的三元催化器及其催化剂大多为铂(Pt)、钯(Pd)、铑、(Rn)等稀有金属制成，价格昂贵。
2.为什么必须清洗三元因为使用的汽油含硫、磷量高，它能在氧传感器和三元催化器表面形成化学络合物。
因为城市道路拥挤，开开停停的状况会使燃油不充分燃烧，不充分燃烧产物会附着在三元催化器表面。
因为做清洗喷油嘴、节气门、进气道养护时积碳、颗粒物会污染三元催化器。
这些因素会造成三元排气不畅，背压提高，车辆废油，动力下降，严重时会阻塞三元，造成车辆自燃。
会造成三元净化功能降低甚至失效，使车辆无法达到尾气排放标准，会造成三元10－20万公里使用寿命缩短3－5万公里。
所以－车辆每行驶1万公里必须清洗三元!所以－感觉到车辆废油，动力下降，必须清洗三元！所以－车辆每年尾气工况检测前必须清洗三元！所以－车辆每次作清洗喷油嘴、节气门和进气道养护的同时必须清洗三元！为什么清洗喷油嘴、节气门同时必须清洗三元因为使用的汽油中硫、磷和烯烃含量高，会同时造成喷油嘴积碳进气系统沉积物，三元催化器表面化学络合物附着，他们是造成车辆废油、动力下降、尾气排放超标的共同因素，单独清洗喷油嘴、节气门智能治其一，不能治其二。
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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。
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四、催化剂概述
（二）三元催化器的组份
汽车三元催化剂的关键组分是催化剂的活性组分。常用的活性组分 有铂、铑、钯等贵金属和铈、镧、镨、钕等稀土元素和铜、铁、铬、 锰、钴、镍等普通金属
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四、催化剂概述
（一）催化剂的分类
催化转换剂是控制排放的有效手段之一，根据组成及作 用不同可以分为三类： 二效催化剂：该类催化器属于氧化催化剂，使用铂、铑 或两者混合来提高尾气中还原性气体(CO、HC)与氧气反应的 速度从而降低 CO、HC的排放。 三效催化剂：三效催化器组合通常是铂、钯、铑。除了 和二效催化剂一样增加CH和CO的转化，钯和铑还加速NO反 应，即三效催化剂能够对三种主要的排气污染物进行进化。
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三、有害气体的产生机理
（二）有害气体的产生机理
壁面油膜和积炭吸附：气缸避面上的润滑油膜以及沉淀在气 缸内的多孔积炭会吸附燃料混合气体及燃料蒸汽，这些气体在膨 胀和排气过程中，逐步释放出来，少部分被氧化，大部分随燃烧 气体排出。 壁面淬熄产生的CH占排放总量的30%-50%，壁面油膜和积 炭吸附产生的碳氢高达35%-50%。
一、系统概述
（一）、三元催化器的组成
1、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。
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一、系统概述
（二）、三元催化器的功能
三元催化器的功能： 将发动机燃烧后排出的有害气体转化 成无害气体后排往大气。催化转化器中的催化剂可以促进 碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的氧化反应，将其 分别转化成水蒸气（H2O）和二氧化碳（CO2）；同时把 氮氧化物（NOX）还原成为氮气（N2）。
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Improving little by的产生机理 （二）有害气体的产生机理
高温NO：高温下O2分子分解为O原子，与N发生强烈 吸热反应，由于反应在1900K下才能进行所以称为高温NO。 激发NO：内燃机中混合气在过浓条件下容易产生激发 NO，此反应部需要较高的温度。 燃料NO： ，燃料中的氮化合物分解后生成BCN和NH3 等中间产物，并逐步生成NO，该反应在1900K以下就可以 进行。 综上所述：产生NO的三大要素为温度、氧浓度和反应 时间。即在高温、富氧和较长反应时间下NO生成量较大。
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三、有害气体的产生机理
（二）有害气体的产生机理
一、不完全燃烧：怠速或高负荷工况，混合气浓度过高，形成不 完全燃烧；加速或减速时，混合气过浓或过稀也会产生不完全燃烧； 混合气不均也是不完全燃烧产生CH的重要原因。 二、壁面淬熄效应：所谓壁面淬熄效应是指温度较低的燃烧室壁 面对火焰的迅速冷却，使活化分子的能量被吸收，链式反应被中断， 在壁面形成0.1-0.2mm左右的不燃烧或者不完全燃烧的火焰淬熄层， 产生大量未燃烧HC。
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三、有害气体的产生机理
（二）有害气体的产生机理
一、CO的产生受混合气浓度的影响，由于缺氧使燃料中 的C不能完全氧化程CO2，CO作为中间物产生; 二、在排气过程中，为燃碳氢化合物CH的不完全氧化也 会产生少量CO。
三元催化器总成系 统基础知识
部门：动力总成部
讲师：张剑
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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
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二、有害气体对人体的危害
（一）有害气体对人体的危害
二氧化硫(S02)，S02、NOx(主要是N02)形成酸雨 引起雨水pH值的降低，严重污染河流、湖泊，破坏生 态系统的自然平衡，并严重腐蚀建筑物。 铅(Pb):对血液、骨路和神经系统有损害。铅(Pb) 对妇女儿童的危害极大，如:儿童多动症、孕妇习惯性 流产都与此有关。 醛类(Cn．1H2．．ICHO):它刺激眼睛和鼻黏膜， 有麻痹作用。 碳烟微粒(PM)，以柴油车为甚。柴油微粒直径大 多小于0.3Pm，属可吸入微粒，易引起肺组织摩擦损伤。 碳烟微粒具有吸附区，可携带其他有毒物或致癌物。
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三、有害气体的产生机理
（二）有害气体的产生机理
碳烟的生成机理是由烃类材料在高温缺氧条件下裂解产生的， 它们不断脱氢形成原子级的碳粒子，逐渐聚合成2nm的碳核。以 及碳核相互碰撞发生的凝聚，使碳核继续增大，成为直径2030nm的碳烟基元；碳烟基元经过相互聚集形成1 u m以下的球状 或者链状的多孔性聚合物。重硫分的未燃烃、硫酸盐以及水分在 碳烟上吸附凝集，形成微粒排放。