第4章汽油机后处理净化技术
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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
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4.1 概 述
汽车排放与控制 技术
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12
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
➢ 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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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 能指标。
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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。
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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汽车排放与控制 技术
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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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。
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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。
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
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1.壳体
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➢ 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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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。
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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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汽车排放与控制 技术
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汽车排放与控制 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 成对环境无害的二氧 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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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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➢TWC:Three Way Catalytic Converter
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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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➢ 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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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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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。
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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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。
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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。
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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1.壳体
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➢ 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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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。
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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后处理净化技术
汽车排放与控制 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。
排气系统
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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
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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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。