第4章汽油机后处理净化技术
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
4车用汽油机机内净化.doc
第4章 车用汽油机机内净化本章主要内容：介绍了汽油机机内净化技术，包括汽油喷射电控系统及其对排放的影响、典型低排放燃烧系统及其对排放的影响、废气再循环系统的工作原理及其对发动机性能的影响以及其它机内净化技术。
4.1 概述所谓机内净化就是从有害排放物的生成机理及影响因素出发，以改进发动机燃烧过程为核心，达到减少和抑制污染物生成的各种技术。
简单说就是降低污染物生成量的技术，如改进发动机的燃烧室结构、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气污染的治本措施。
4.1.1 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开示功图如图4-1所示。
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，两极电压在15000V 以上，电火花能量40～80mJ ，局部温度达2000℃，致使电极周围的预混合气热反应加速，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，如图4-1中的1～2点。
这是燃烧的第I 阶段。
燃烧第Ⅱ阶段是指火焰由火焰中心传播至整个燃烧室，约90%的燃料被烧掉。
如图4-1中的2～3点，被称为明显燃烧期。
在均质预混合气中，火焰核心形成后，即以此为中心，由极薄的火焰层（即火焰前锋）开始向四周未燃混合气传播，直到火焰前锋扫过整个燃烧室。
这一期间的燃烧是急剧的，燃烧室的温度和压力急剧上升，通常将缸内压力达到最大值时作为急燃期的终点。
在此阶段中压力升高率和最高燃烧压力到达时刻是两个重要指标，会对发动机动力性、经济性和排放产生重大影响。
从到达最高燃烧压力点3至燃料基本完全烧完为止称为补燃期，即燃烧的第Ⅲ阶段。
此时混合气燃烧速度已开始降低，加上活塞向下止点运动，缸内压力开始下降。
汽油机后处理净化技术概要 PPT
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。
汽车排放及控制技术第四章 汽油机机内净化技术
一、典型汽油喷射电控系统
电控汽油喷射系统 ，简称为ＥＦＩ。
(１) 废气排放指标比化油器汽油机好得多。
特点 (２) 每缸采用单独喷油器供油，可提高各缸空燃比的均匀性和喷油 量的精确性。 (３) 起动时仍能保持良好的雾化特性，起动性能良好，且起动时Ｈ
Ｃ 排放量少。
(４) 进气系统的阻力损失减少，充气效率高。 (１)按喷油器数目分:单点喷射(ＳＰＩ)、多点喷射(ＭＰＩ)。 类型
(２)按喷射区域分:进气(管)道喷射、缸内喷射。
(３)按喷射方式分:连续喷射、间歇喷射。 (４)按进气量检测方法来分:空气流量型和进气压力型。
一、典型汽油喷射电控系统
典型汽油喷射电控系统
特点： 电控单元以由节气门开度决定 的吸入空气量为控制喷油量的 基础，以空气流量计和转速传 感器检测到的空气流量和发动 机转速为确定基本喷油量的依 据，采用分组喷射方式，曲轴 每转一周各组喷射一次。
(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，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ＨＣ和ＣＯ 的排放量。
(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。 (７)采用可变气门正时技术。
它是在L-jetronic系统的基础上，用一个控制单元将最重要的喷油量控制 和点火控制集中在一起，加上其他控制内容，形成一个集中电控系统，即电
控发动机管理系统(ＥＭＳ)。
特点： 整个系统除喷油和点火两个基本子系统外，可根据控制项目扩展的 需要而设置其他控制装置，在一个电控单元上实现多参数、多目标的程 序控制，具有很好的灵活性和适应性。 电控单元根据不同的控制内容，按所存储的由发动机台架试验得到 的有关三维脉谱图确定基本控制量，简化了控制程序，提高了控制精度。 系统具有故障自诊断、安全保护功能及应急状态控制功能。 在使用三效催化转化器时，系统具有用氧传感器进行空燃比反馈控
汽油机后处理净化技术
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。
太原理工大学机械工程学院车辆工程系
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。
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试题答案
一、填空题1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。
2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、 放热规律___和 负荷与转速的影响_。
3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价。
4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、 拦截机理_、 惯性碰撞机理_、 重力沉积机理_。
5、电控柴油喷射系统已发展了三代，第一代是 位置控制_ 系统，第二代是_ 时间控制__系统，第三代是 电控高压共轨 系统。
6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。
7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。
8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、 窜入曲轴箱的未燃燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。
9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比，最大区别是_ 汽油喷射的位置_。
10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上，其过量空气系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄，宽度只有_ 0.01~0.02__。
12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、 温度_和 氧浓度_。
13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有 化学催化的方法_。
14、排气成分分析中，CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量，NO 用_ 化学发光分析仪_测量，HC 用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量，氧多用 顺磁分析仪_测量。
15、烟度的测量方法主要有两类： 滤纸法__和 消光度法__。
16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是 天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和 植物油__。
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
汽车排放及控制技术第6章-汽油机后处理净化
第6章 车用汽油机后处理净化
空速特性
空速(SV)： SV=qv / Vcat
Vcat=(0.5~1)Vst
SV—空速,S-1或h-1；
qv—流过催化剂的排气体积流量（换算到标准状态），L/s 或L/h；
Vcat—催化剂体积，L。
空速的大小表示了反应气体在催化剂中的停留时间 (tr)：
2. 垫层
为了使载体在壳体内位置牢固，防止它因振动而损坏，为 了补偿陶瓷与金属之间热膨胀性的差别，保证载体周围的气 密性，在载体与壳体之间加有一块由软质耐热材料构成的垫 层。垫层具有特殊的热膨胀性，可避免载体在壳体内部发生 窜动而导致载体破碎。
另外，为了减小载体内部的温度梯度，以减小载体承受的 热应力和壳体的热变形，垫层还应具有隔热性。常见的垫层 有金属网和陶瓷密封垫层两种形式。陶瓷密封垫层在隔热性、 抗冲击性、密封性和高低温度下对载体的固定力等方面比金 属网优越，是目前主要的应用垫层，金属垫层弹性更好。
附 方
H(s) + H(s) → H2 + s + s
程 O(s) + O(s) → O2 + s + s
式
B为反应产物分子
s为活性中心（或催化中心）
B(s)为在吸附在催化剂上形成的表面络合物
第6章 车用汽油机后处理净化
三效催化剂
三效催化剂是三效催化转化器的核心部分，它决定 了三效催化转化器的主要性能指标。
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、H废C和气烟再度循大环幅后增可加使，N应OX如大何幅解度决降？低，但会使CO、 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？
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太太原原理理工工大大学学机车械辆工工程程学系院车辆工程系
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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向，体积较大的壳体在结构上要设 加强筋以提高刚度。
机内净化技术
汽车排放与控制 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 各国都先后开发废气后处理净化技术。
太太原原理理工工大大学学机车械辆工工程程学系院车辆工程系源自3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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汽车排放与控制 技术
➢TWC:Three Way Catalytic 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
载体与催化剂
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汽车排放与控制 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 和氮氧化物转化为水蒸气、二氧 化碳和氮气。
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三元催化器的位置
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-还原反应达到平衡， CO、HC和NOx 的排放同时达到最低。
三元催化转化器基本构造
壳体
垫片
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
涂敷催化剂的载体
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汽车排放与控制 技术
太太原原理理工工大大学学机车械辆工工程程学系院车辆工程系
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1.壳体
汽车排放与控制 技术
➢ 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。
太太原原理理工工大大学学机车械辆工工程程学系院车辆工程系
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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。
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汽车排放与控制 技术
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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 成对环境无害的二氧 化碳和水。
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➢ 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，使附着在载体上的活性涂层可能承担相同的 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。
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后处理净化技术
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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。
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 能指标。
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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
C H O N C T O W C 2 x C H O 2 O N 2
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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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