三元催化器使用说明书TWConverter

三元催化转化器使用说明书（第一版）适用型号：多种不同规格产品C O 2整车排放 N 机排放N O X+ 1/2 O 2 > C O 2+ O 2 > H 2O + C O 2 氧化反应 N O + C O > 1/2 N 2 + C O 2H C + N O > N 2+ H 2O + C O 2还原反应内部隔热冲压壳体封装式整体结构催化转换器内部隔热材料填充管式封装整体结构催化转换器载体支撑填充材料锥形端盖总成催化剂及其载体元件异型为使发动机的燃烧废气流经陶瓷载体时产生化学转化的催化作用，般工艺过程为先在载体表面涂以一层包括氧化铝和二氧化涂层。

实际上，载体自身的作用是被用来形成三元催化转化器的反应床，并被用涂层如氧化铝和二氧化铈的附着体。

经过强化附着力处理之后，再进行以为主要成分的催化剂涂层（ Pt、Pd、 Rh等元素）的涂敷及固体应用的排放法规的不同要求，在金属基础涂层上浸镀不同成分和含即称为催化剂涂层配方技术。

德尔福公司拥有自己独发和浸镀生产工艺技术。

催化剂载体空燃比对排放的影响燃烧废气中的化学有害成分HC、CO NO x气流流经预热后的催化剂表面O2，方可进行高效催化转化反应。

在催化剂反应床上，HC，CO，和NO x的转化需要在载体的温度达到300ºC左右时方可达到较高的转化效率。

通常我们将使催化转化器开始达到50%时的转化效率时载体自身的温度称为催化转化器的起燃温度。

为了使三元催化转化器能够最有效的发挥上述化学反应，使三种元素的废气同时获得更加优化的转化效率，除了催化反应床的温度需要保持在一定的工作温度之外，发动机空燃比也对转化效率高低起着至关重要的作用。

三元催化转化器对于HC、CO和NO 气流流经催化剂表面的转化效率各异。

当发动机的空燃比偏浓时，催化剂对氮氧化合物的转化效率较高；当空燃比偏稀时，催化剂对碳氢化合物和一氧化碳的转化效率较高。

而当发动机工作在理想空燃比附近时，三元催化转化器对于HC、CO和NO x转化效率最高达到最高。

为此，在愈来愈严格的汽车排放法规推动下，为了保证三元催化转化器最佳的燃烧废气转化效率，现代汽车发动机管理系统要求将发动机燃烧进行精确的控制，使其燃烧严格保持控制在理想空燃比附近。

采用氧传感器反馈信号探测燃烧废气中的氧成分含量并转化为交变电压输入给发动机控制模块，由发动机控制模块据此信号进行燃油系统补偿修正控制即为最为有效的“闭环燃油管理控制”模式。

催化转化器中所含的贵金属成分为铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）。

涂层中配备贵金属微粒的主要目的是加快催化转化反应速度。

是催化转化器中最昂贵的组成部分。

• 模块化的生产工艺可保证产品• 优化后的贵金属的催化性能• 出色的高温耐久性• 储氧性能强化• 可有效抑制硫化氢气体的生成• 能够灵活地根据应用情况调整技术方案• 有利于降低贵金属的应用3.5.1.4 贵金属涂装范围• 采用了热稳定性很高的贵金属铂、钯和铑（Pt/Pd/Rh）配方• 涂装密度15~50 克/立方英尺（克/立方厘米）• 贵金属的比例介于3/0/1至10/0/1之间3.5.2 可靠的SI－3700涂层配方技术3.5.2.1 双层涂敷贵金属在SI－3700涂层配方技术中，采用了热稳定性很高的铂、铑（Pt/Rh）贵金属催化剂配方并沿袭采用了双层涂敷技术。

可适用于温度很高的歧管装配式及紧耦合式三元催化转化器，也可用于底板装配式三元催化转化器产品。

3.5.2.2 催化剂所适用排放法规要求SI－3700 催化剂技术是为了满足产品汽车达到欧洲三号及欧洲四号等更加严格苛刻的排放法规而开发的催化剂产品。

其转化工作热稳定性能极高，因此，被广泛用歧管装配式及紧耦合式三元催化转化器产品场合。

通常在整车总体布置允许的条件下，采用单一催化转化器即可轻松实现达到排放转化控制效果；在整车总体布置不可能允许的条件下，也可用于前、后两级三元催化转化器配置形式的前级快速起燃催化剂。

SI－3700催化剂涂层配方中所含的镍元素可有效抑制排气所含的硫化氢气体的产生。

3.5.2.3 催化剂工作床温限制• SI－3700催化剂产品的最高连续工作床身温度：不超过950℃；• SI－3700催化剂产品的短暂瞬时工作床温：允许1000℃（小于5%的车辆实际运行时间）；• SI－3700催化剂产品的设计温度不超过1050℃。

3.5.2.4 产品技术特色• 排气流动阻力小• 双层涂敷贵金属技术• 镍元素可以有效抑制硫化氢产生• 催化促进剂可进一步强化氮的氧化物（NOx）的转化；使拥有更高效的氮的氧化物（NOx）转化率• 催化剂具有更出色高温耐久性• 更灵活的装配布置结构方式——歧管装配式、紧耦合式或底板装配式• 涂层配方优化了贵金属性能；更有利于降低产品贵金属成本3.6 催化剂使用工作环境条件3.6.1 空气—燃料混合比要求• 空燃比（A/F）应保持在理论空燃比附近• 为保证催化剂的最大使用寿命，空燃比偏差值应尽可能的小• 系统的灵敏反应和较小的空燃比偏差会使催化剂发挥出最佳性能3.6.2 催化剂起燃温度催化剂起燃温度参数是表征三元催化转化器技术水平的重要技术指标。

当催化剂对于有害废气的转化率达到50%时，催化剂自身所处的温度值被成为该催化剂的起燃温度。

德尔福研究发展的三元催化转化器的催化剂的起燃温度约在300℃左右。

3.6.3 催化剂最佳催化转化效率工作温度最佳催化剂床温： 375℃ ~ 800℃（在略微偏浓或在理想空燃比状态下）3.6.4 催化剂反应床允许最高承受温度在略微偏浓或在理想空燃比状态下：900℃~970℃（两种涂层配方）在空燃比偏稀的情况下：800℃~ 950℃（SI－44涂层配方）700℃至800℃（SI－3700涂层配方）警告：应避免稀燃时间超过整车运行工况的1%！3.6.5 机械性能在23℃的常温条件下，三元催化转化器总成应能承受最大扭转力矩为：SI－44技术配方产品为：177 N.mSI－3700技术配方产品为：235 N.m3.6.6 振动耐久性能三元催化转化器总成应既能承受车辆在颠簸路面上低速行驶条件的低频震动又能承受车辆在高速公路上高速行驶条件的高频震动的长期工作要求。

为此，要理转化温度500 400300 1000 900 800 700 600紧偶合式三元催化转化器数部分负荷工况（特别是排放循环工况）下，均将空燃比控制在催化剂的最佳转化（理想空燃比）状态，即达到了系统的调试优化目的。

5.3 三元催化转化器的应用高温保护由于发动机在高转速和高负荷工况下，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之下也会很高。

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够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工作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。

为了使三元催化转化器总成能够在极端恶劣的条件下，不致由于工作温度过高造成任何损坏，必须对三元催化转化器加以适当的保护。

三元催化转化器的高温保护功能需要通过发动机管理系统的的标定控制数据调整。

即在客户车辆的发展过程中，在这些实际可能的恶劣工作条件下，适度对发动机的空燃比进行调整，加浓这些工况下的混合气浓度，以降低燃烧温度，进而降低发动机的排气温度。

这一标定调整过程称为三元催化转化器的高温保护标定。

三元催化转化器高温保护标定一般需要进行最苛刻的夏季炎热环境与高原低气压稀薄空气环境考核和验证试验考核，以便确保在车辆的任何条件下，都不会造成三元催化转化器总成的高温破坏。

6 三元催化转化器主要影响因素和失效模式催化剂在正常的工作状况下，如果接触到某些成分的化合物（浓度较高时），会导致催化剂中毒，毒化物将通过其物理或化学作用直接影响到催化剂的活性。

常见的液体毒化物质将存在于如下参与发动机的正常燃烧和运行过程的物质之中。

6.1 三元催化转化器主要影响因6.1.1 车用燃油品质燃油添加剂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造成在催化转化器载体表面的沉积而导致重金属（铅）中毒。

由于铅中毒可导致催化剂的永久性的损坏和实效，装有三元催化转化器总成的车辆务必规定使用不含或尽量少含重金属添加剂的燃油。

不得使用含四乙基铅为抗爆剂成分的含铅汽油、或含有卤素燃油清洁剂及MMT等成分的燃油。

警告：车用燃料铅含量常规不得高于 0.0026 克/升；车用燃料最高极限允许铅含量为0.008克/升。

车用燃料中所含的硫化物成分也是对催化剂有害的。

它将导致催化剂暂时性的催化剂表面沉积物损伤，但在时间较短的条件下可经过燃烧处理加以恢复。

而在长时间连续沉积时，将会造成催化剂的失效。

硫中毒后催化剂的还导致燃烧系统产生有恶臭的硫化氢气味。

特别是在发动机的空燃比偏浓时，硫化物会被释放为硫化氢气体成分排向大气。

6.1.2 发动机润滑油润滑油添加剂由于法规对于发动机曲轴箱强制通风的处理要求，导致发动机运行时含有润滑油雾成分的混合气体引入到发动机进气系统并参与燃烧，所以导致机油添加剂中的部分物质由于不能完全转化变成无害气体而沉积在催化剂载体表面，最终导致催化剂永久性失效。

装有三元催化转化器总成的车辆务必规定使用不含或尽量少含重金属添加剂的润滑油。

或只许含有特定限量的润滑油添加剂，如：二烃基二硫磷酸锌（ZDP）、钙、锰等。

德尔福推荐的添加剂及含量可参见美国通用公司润滑油添加剂标准。

所有的发动机机油含有的磷均会覆盖住催化剂。

磷的覆盖会永久性的阻碍催化反应，并且是不可逆的。

发动机润滑油的最大磷含量不得大于 0.15%（重量）。

德尔福推荐的机油消耗率不得大于0.12升Ú 1000公里。

6.2 三元催化转化器失效模式三元催化转化器在正常情况下，将会具有优良的转化效率并具有和整车寿命相同的服务周期（在美国不低于100,000英里，在中国则由于燃油使用条件的原因要求不低于100,000公里）相同的服务周期。

然而，客观实际使用条件的千差万别，燃油品质的参差不齐和车辆的实际运行状态和发动机工作与控制状态的各异，依然会导致三元催化转化器产生失效，使催化剂不能正常工作。

因此，在进行催化剂的失效分析时，所有导致其失效可能的偶然因素都应加以考虑。

在各种失效模式中，发动机管理系统的控制异常和零部件失效或劣化是内在的主观控制原因；燃油添加剂和润滑油添加剂不符合规范为外在客观影响原因。

6.2.1 发动机管理系统的控制异常6.2.1.1 点火控制系统故障发动机点火控制可能出现的异常通常是由于点火系统的元件，其电路连接不佳造成低压初级或是高压端子接触不良或是高压点火电缆受到外力而损伤、损坏或失效，具体表现为某汽缸不点火、失火，将会直接导致未完全燃烧的混合气在催化转化器内二次燃烧，导致催化剂因此燃烧产生的高温而失效。