汽车用三元催化器基础知识及成本分析
三元催化器成分
三元催化器成分摘要：I.三元催化器的作用A.减少汽车尾气排放B.净化废气中的有害物质II.三元催化器的成分A.载体1.材料：三氧化二铝2.形状：球形、多棱体形和网状隔板B.催化剂涂层1.成分：pt(铂)、rh（铑）、pd（钯）2.助催化剂：ceo2（二氧化铈）、氧化催化剂-al2o3（三氧化二铝）C.绝热层1.材料：石棉纤维毡III.三元催化器的结构A.外壳B.减震垫C.绝热层D.载体E.催化剂涂层IV.三元催化器的工作原理A.废气通过载体B.催化剂涂层起催化作用C.减少有害物质排放正文：三元催化器是安装在汽车排气系统中的重要机外净化装置，主要作用是减少汽车尾气排放中的有害物质，从而降低对大气的污染。
其工作原理是利用载体和催化剂涂层对废气进行净化处理。
三元催化器的成分主要包括载体、催化剂涂层和绝热层。
载体是由三氧化二铝制成的，具有多孔的蜂窝状结构，有利于废气通过并与催化剂涂层接触。
催化剂涂层主要由pt(铂)、rh（铑）、pd（钯）等贵金属组成，能够有效地催化废气中的有害物质。
此外，还包含助催化剂ceo2（二氧化铈）和氧化催化剂-al2o3（三氧化二铝），以提高催化剂的活性和稳定性。
绝热层是由石棉纤维毡制成的，起到保温作用，防止催化剂在高温下失效。
三元催化器的结构由外壳、减震垫、绝热层、载体和催化剂涂层组成。
外壳用于保护内部组件，减震垫可以减少发动机振动对催化器的影响，绝热层则起到保温作用。
在载体表面涂覆催化剂涂层，通过载体的小孔，废气得以通过并与催化剂涂层接触，从而实现有害物质的净化。
三元催化
三元催化、进气歧管、节气门清洗步骤，看完保证学会三元催化、进气歧管清洗方式：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。
随着环境保护要求的日益苛刻，越来越多的汽车安装了废气催化转化器以及氧传感器装置。
它安装在发动机排气管中，通过氧化还原反应，二氧化碳和氮气，故又称之为三元(效)催化转化器。
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.为什么要清洗三元催化：发动机在使用过程中进气系统、燃烧系统、排气系统，都会产生积炭或者结晶，进气道、燃烧室积碳胶质和氧传感器、三元催化器附着燃烧生成的化学结合物，三元催化器因附着化学络合物造成的堵塞，如果不清洗胶质积碳和化学络合物，会造成动力下降，尾气超标，油耗增加等症状。
清洗三元催化器可以充分将络合物氧化燃烧成气体排出，不冒黑烟，他能恢复三元催化器尾气净化功能，延长三元使用寿命，能解决闭环电喷车因胶质积碳和化学络合物造成的油耗增加、动力下降、尾气超标问题。
操作步骤：将三元催化清洗剂倒入吊瓶内，打开吊瓶进气端的球阀和气压调节阀（如图），保持吊瓶内气压为零（即无需连接压缩空气）将三元催化清洗接头连接至吊瓶出油端（如图）将汽车进气歧管处的真空管（离节气门最近的那根）拔下，将三元催化接头的宝塔接头一端插入真空软管内，注意不要漏气（如图）启动引擎，适当打开吊瓶出油管球阀，注意开度一定要小，将三元催化清洗液缓慢吸入引擎，一定不要漏气，要不然清洗效果不好，清洗过程需30~40分钟。
三元催化器作用是什么
三元催化器作用是什么三元催化器作用是什么三元催化器是过滤排气中有害成份的重要部件，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。
那么，下面是由店铺为大家整理的三元催化器作用，欢迎大家阅读浏览。
一、什么是三元催化器?三元催化器又叫“催化转换器”，是过滤排气中有害成份的重要部件，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。
即过滤排气中的二氧化碳、二氧化硫、碳氢化合物三种有害成份。
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，故称三元催化器。
二、三元催化器结构：三元催化器由壳体、含氧传感器接口、催化剂本体组成，催化剂本体就是由很细小的蜂窝结构的铱或铑一类的稀有金属材料组成，通常催化转换器的蜂窝结构密度为1200目/平方英寸左右，可以将排气中大部分的有害物质转换成无害物质。
什么是三元催化器三元催化器类似消声器。
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、三元催化器工作原理：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。
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(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。
四、三元催化器的作用：都说三元催化器有化腐朽为神奇的特殊作用，那么三元催化器的作用是什么呢?当汽车点火启动那一刻，发动机就轰隆隆的运转起来，发动机在运转的过程中会产生一定的能量，同时也会排出一定量的废气，如CO、HC、NOx等有害气体，这时，三元催化器就起到了净化此类气体的作用，让尾气得以净化，减少对人体及空气的污染。
汽车用三元催化器基础知识及成本分析共49页
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
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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
三元催化器基础知识
不同的络合物对三元催化的影响
七万公里左右时,三元催化表面图
十万公里左右时，三元催化表面的图片
我们所能做的
► E.T
Cleansers 系列三元催化器氧传感器清洁 剂是一种免拆清洁剂，选择节气门后的一个 进气真空管，将产品吸入发动机，经发动机 燃烧后，会形成具有活性的离子和高温高压 的气态水分子。对三元催化器孔内的络合物 进行去除，打破络合物中的交链物质，使其 他的杂质、灰分和含碳的沉积物失去了粘附 的能力，从催化器的影响
► 络合物:
络合物是燃油及润滑油中的铅、硫、 磷、 汞、锌、铜、碳粒等在高温下形成的可逆吸 附、结焦。这些沉积物导致三元的通气管路 变小甚至堵塞，使得车辆的排气压力骤增， 发动机的性能下降、动力下降。严重时可以 烧缩、烧结三元催化器载体，使用户的机件 过早更换，增加维修费用。
闭环电喷控制系统
进 气 道
E C U
点火系统
燃 烧 室
喷 油 嘴
将氧传感器数据传 回 ECU以 便及时 调 整发动机
氧 传 感 器
三 元 催 化 转 换 器
经消音器 尾气排出
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
►
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。 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。
三元催化器的损坏形式
三元催化器基础知识介绍
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5.3.温度要求 燃烧废气中的化学有害成分HC、CO和NOx气流流经预热后的催化剂表
面，方可进行高效催化转化反应。在催化剂反应床上，HC，CO和NOx的转 化需要在载体的温度达到350º左右时方可达到50%的转化效率。通常将使催 化器开始达到50%时的转化效率时，载体自身的温度称为催化器的起燃温度。
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2.3、紧耦合＋底盘下置式
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优点：预三元催化器总成体积较小且离发动机排气歧管较近便于布置且较底盘下 置式三元催化器总成有较好的起燃性。 缺点：若要满足更为严格的排放法规，则三元催化器的前后总体积较大，且前级 催化器要求的贵金属含量较高。 使用条件：发动机舱布置空间狭小且需要满足法规较高的车型。
三元催化器基础知识介绍
北汽股份株洲分公司生产技术部 何正清
2013.9.7
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一、三元催化器功能介绍 二、三元催化器总成的布置方式 三、三元催化器总成的结构 四、三元催化器的工作原理 五、三元催化器工作要求 六、三元催化器使用时注意事项
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一、 三元催化器功能介绍 随着汽车保有量的增加和人类对环保的要求越来越高，汽车尾气的治理越来越 重要，催生出了汽车尾气净化装置，三元催化器是汽车尾气净化装置的主要组成部 分。 三元催化器是对汽车及其它发动机固定污染源进行排气净化处理的主要部件。 它采用铂（Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)三种贵金属作为催化剂对排气中的一氧化碳 、碳 氢化合物和氮氧化合物进行氧化和还原处理，生成二氧化碳、氮气以及水，从而达 到净化的结果。其净化效率十分高，可以净化90%以上的有害物质。随着人们对环 境的关注程度的提高，各个国家及地区都制定了越来越严格的排放法规，该部件在 排放后处理方面起着举足轻重的地位。
国六标准_三元催化剂_理论说明
国六标准三元催化剂理论说明1. 引言1.1 概述在汽车尾气治理领域，为了减少有害气体的排放并保护环境，各国纷纷制定了不同的排放标准。
其中，中国自2019年开始实施国六排放标准，以更严格的限制车辆尾气中的污染物含量。
而实现国六排放标准所必需的三元催化剂成为了关键技术。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行论述。
首先是引言部分，对国六标准和三元催化剂的背景与意义进行概括介绍。
其次是国六标准章节，着重讲解了国六排放标准的简介、意义及其与环境保护之间的关系。
第三部分主要围绕三元催化剂展开，包括定义和作用原理、分类和材料选择以及在国六排放控制中的应用。
第四部分则是理论说明部分，主要探讨催化反应动力学理论、失活机制以及活性和选择性调控等方面的内容。
最后一部分是结论部分，总结文章主要发现，并展望未来研究方向。
1.3 目的本文旨在深入探讨国六标准和三元催化剂之间的理论联系，通过理论说明部分的详细论述，对催化剂研究中的关键问题进行解析，以提供有关国六标准和三元催化剂领域的深入理解。
同时，通过对未来研究方向进行展望，为相关领域的科学家和工程师提供发展方向和启示。
2. 国六标准2.1 国六排放标准简介国六排放标准是指中国针对机动车辆尾气排放控制制定的一项环境保护法规，也被称为国家第六阶段排放标准。
该标准于2018年发布，旨在进一步降低汽车尾气污染物的排放量，改善空气质量，保护人民健康。
与前一阶段的国五排放标准相比，国六标准提出了更为严格的要求。
2.2 国六标准的意义和背景国六标准的实施对于推动中国汽车工业向更加环保、可持续方向发展具有重要意义。
首先，它可以有效地降低机动车辆尾气中有害物质排放量，如颗粒物、二氧化氮等。
这对改善城市空气质量、缓解雾霾现象以及降低公众患病风险都具有积极影响。
其次，国六标准的施行也将推动汽车生产企业加大技术研发投入，促使相关技术创新和进步。
这将带动整个汽车产业链的升级和发展，形成更具竞争力的产品。
三元催化器和氧传感器
三元催化器和氧传感器一、三元催化器、氧传感器的工作原理1、三元催化器是汽车排气系统中的一个部件，主要作用是净化尾气。
这个设备在上世纪70年代发明的时候，并没有引起足够的重视和普及，直到在城市生活的人们无法继续忍受汽车尾气肆无忌惮地排放。
汽车尾气中不仅有颗粒物，还有一氧化碳、氢氧化物、氮氧化物等多种可致癌的物质。
为了保护环境，从1981年美国规定新车必须安装三元催化器开始，各国相继出台了这条强制规定。
近年来我国对环保尤为重视，自2019年7月1日起，部分地区销售新车已经开始实行国六标准，预计今后车辆年检的尾气检测环节也会越来越严格。
2、三元催化器和消声器外观很像，通常装在排气系统中段。
三元催化器的内部由陶瓷和金属网组成，表面覆盖了铂、铑、钯等贵金属。
尾气排放前要先经过三元催化器进行化学反应，在高温条件下，将尾气中的CO（一氧化碳）、HC（氢氧化物）和NOx（氮氧化物）氧化成二氧化碳、水、氮气，再经过排气管把净化后的尾气排放到空气中，这个过程就叫做三元催化。
3、三元催化器是被动工作的，氧气浓度过高或者过低都达不到净化效果，所以就需要我们为其创造出最理想的工作环境，于是人们就在排气管中安装了可以实时检测氧气浓度的设备，这就是氧传感器。
当车辆尾气中氧气浓度达不到三元催化器的净化标准时，氧传感器就会发送指令给行车电脑，控制发动机的喷油量，使燃烧后的尾气达到标准值，确保三元催化转化器对废气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三种污染物都有最大的转化效率，最大程度地进行排放污染物的转化和净化。
所以，要保证三元催化器正常工作，就需要有氧传感器与之配合。
4、三元催化器和氧传感器伴随着电喷发动机的大规模使用而普及的。
广大车主朋友都有过一个感受，在冷车启动时车辆排放的尾气味道非常呛人。
这是因为只有自身温度达到300摄氏度以上，氧传感器才能正常工作，在800摄氏度时检测和控制效果最佳。
冷车启动车辆的时候，氧传感器检测数据不准确，行车电脑就会强行指示发动机提高转速，使车辆尽快达到热车状态。
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3.2.涂层
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源自贵金属、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
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
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
●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，现在使用的金属材质为鉻铝钇 不锈钢金属波纹板，价格高。
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）
➢ 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
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%
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
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
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）
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
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。
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
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℃。