汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析課件

1、汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析2022/7/28汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析一、概述二、三元催化器的作用、特點(diǎn) 三、三元催化器的基本結(jié)構(gòu)四、三元催化器的基本性能五、三元催化器封裝工藝六、三元催化器失效模式七、三元催化器成本分析汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析機(jī)動(dòng)車尾氣占大氣污染物比例北京市上海市CO63.4%86%HC73.5%96%NO46%56%汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析觸媒的工作原理二、觸媒的作用汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析根據(jù)觸媒在整車的位置，又分為FCC（前觸媒）與UCC（后觸媒）汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析典型的觸媒

2、結(jié)構(gòu)由殼體、襯墊、載體、催化劑、涂層等構(gòu)成三、觸媒的基本結(jié)構(gòu)汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析3.1.貴金屬鈀（Pd）銠（Rh）CO 一般NOX 高HC 差CO 高NOX 高HC 高鉑（Pt）CO 高NOX 差HC 高汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析 3.2.涂層典型涂層的主要成分是氧化鋁和二氧化鈰，為貴金屬提供表面積，可防止催化劑發(fā)生熱退化作用汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析催化劑生產(chǎn)工藝的三大工序貴金屬、氧化物、水的混合、攪拌與研磨涂漿烘烤催化劑溶液的顆粒度分析貴金屬含量的測(cè)試比表面積測(cè)試附著性測(cè)試固含量測(cè)試背壓測(cè)試催化劑生產(chǎn)檢測(cè)的三大環(huán)節(jié)汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析3.3.襯墊

3、催化器使用中，金屬外殼的熱膨脹系數(shù)很大，而陶瓷載體的熱膨脹系數(shù)很小，要靠襯墊的膨脹和彈性加以緩沖，保證載體不會(huì)松動(dòng)。墊片是催化轉(zhuǎn)化器中保護(hù)載體不受損壞的部分。同時(shí)有密封、隔熱、隔音的作用。供應(yīng)商：3M、UNIFRAX（奇耐）、三菱化工 汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析膨脹型襯墊非膨脹型襯墊襯墊的構(gòu)成 功能 1、陶瓷纖維 硅酸鋁，耐高溫2、蛭石 加熱膨脹3、有機(jī)粘合劑 生產(chǎn)加工時(shí)提供強(qiáng)度汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析3M膨脹型襯墊基本特性溫度膨脹率汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析密封后的密度=襯墊的重量殼體與載體間的間隙通常密封后的密度控制在1g/cm3左右最高不超過(guò)1.2g/cm3，最

4、低不低于0.8g/cm3注：以上適用于3M Interam 100和200襯墊襯墊的填充密度汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析3.4.載體載體是承載催化劑的物體。它提供很大的比表面，使催化劑與有害氣體充分接觸。 陶瓷蜂窩載體應(yīng)用最廣泛。其主要參數(shù)有外形尺寸、孔密度、壁厚、等壓強(qiáng)度、抗熱沖擊性熱膨脹系數(shù)、吸水率等。最常用的規(guī)格是400目及600目供應(yīng)商：康寧、NGK汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析載體種類金屬載體優(yōu)點(diǎn)：升溫快，背壓小、熱傳導(dǎo)好缺點(diǎn)：耐熱性差，抗過(guò)載能力低；成本高，現(xiàn)在使用的金屬材質(zhì)為鉻鋁釔不銹鋼金屬波紋板，價(jià)格高。陶瓷載體優(yōu)點(diǎn)：成本低，抗過(guò)載、抗高溫缺點(diǎn)：升溫慢、背壓高現(xiàn)在90

5、%的車輛使用稀土陶瓷載體的三元催化器。汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析載體的規(guī)格圓形橢圓跑道型非對(duì)稱型600/4目數(shù)：每平方英寸的孔數(shù)壁厚：標(biāo)準(zhǔn)載體為6，薄壁為4，超薄壁為3汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析陶瓷載體金屬載體汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析載體的失效形式橢圓形捆綁式封裝，切點(diǎn)附近壓力過(guò)大導(dǎo)致剪切型斷裂封裝工藝中局部填充密度過(guò)高導(dǎo)致封裝過(guò)程中表層和少量網(wǎng)格被壓碎排放上游側(cè)的金屬顆粒造成的侵蝕汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析堇青石陶瓷載體的軟化溫度為1410，在陶瓷體軟化前涂層會(huì)達(dá)到軟化/熔化點(diǎn)可能原因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)控制-點(diǎn)火不良，增加了熔點(diǎn)溫度汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析

6、3.5.外殼殼體材料一般要選取不銹鋼和耐熱鋼：SUH 409L、SUS436、SUS441等。殼體的型腔要與載體尺寸相配， 過(guò)渡部分應(yīng)合理引導(dǎo)和分布?xì)怏w的流動(dòng)方向，體積較大的殼體在結(jié)構(gòu)上要設(shè)加強(qiáng)筋以提高剛度。 汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析四、三元催化器的基本性能催化劑性能封裝的機(jī)械性能空燃比特性軸向推力冷態(tài)振動(dòng)熱態(tài)振動(dòng)起燃特性熱壽命&水急冷汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析4.1.催化劑的基本特性空燃比特性汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析起燃特性汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析為了避免由于高溫造成損壞，需要通過(guò)EMS標(biāo)定，對(duì)觸媒進(jìn)行高溫保護(hù)。觸媒在各種不同溫度條件下的物理及化學(xué)特性汽

7、車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析4.2.觸媒的機(jī)械性能SEM現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)為HCRJ007-2001(GB/T 18377-2001)汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析4.3.三菱的一些特殊要求（LS AT歐III 后觸媒國(guó)產(chǎn)化案）試驗(yàn)方法 三元催化器按實(shí)車布置型式與發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架進(jìn)行連接，發(fā)動(dòng)機(jī)在最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速(6000rpm)下運(yùn)轉(zhuǎn)200小時(shí)；其中三元催化器表面溫度控制在60020。如圖1所示試驗(yàn)所用排氣前管、消音器等排氣系統(tǒng)零件均采用實(shí)車現(xiàn)用件。在催化器上下表面安裝溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控催化器表面溫度，另在臺(tái)架附近有鼓風(fēng)機(jī)，當(dāng)表面溫度

8、高于620時(shí)以降溫。傳感器安裝位置如圖2。判定標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)終了，三元催化器不得有破損、催化劑（載體）不得有裂紋、襯墊不得有飛散現(xiàn)象。汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析三元催化器的三大封裝形式蚌殼式五、觸媒的封裝工藝?yán)壥饺胧狡囉萌呋骰A(chǔ)知識(shí)及成本分析5.1.塞入式封裝汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析GBD按照零部件公差發(fā)生變化在推入錐管處具有高封裝壓力要考慮襯墊剪切對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)和薄壁載體封裝具有高可靠性對(duì)于超薄壁載體可與合適的襯墊相配允許接受任何形狀載體汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析5.2.捆綁式封裝汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析通過(guò)捆綁式進(jìn)行封裝，可以獲得均衡而一致的GBD在搭

9、接處進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以獲得均衡壓力對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)和薄壁載體封裝具有高可靠性對(duì)于超薄壁載體可與合適的襯墊相配適用圓形零件（在采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)和工藝時(shí)可接受橢圓形零件）汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析5.3.蚌殼式封裝汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析傳統(tǒng)上適用于車身下置式觸媒批次內(nèi)的GBD可變性源于封裝接口位置零部件本身GBD分布不均勻適用于標(biāo)準(zhǔn)載體和圓形載體容易產(chǎn)生收縮點(diǎn)-可能會(huì)使零件產(chǎn)生剪切汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析5.4.封裝工藝對(duì)比類型典型位置容器直徑控制GBD（在批次內(nèi)具有可變性）GBD一致性（容器內(nèi)）封裝時(shí)間變形量成本蚌殼式UCC一致不一致差取決焊槍

10、數(shù)量大相當(dāng)塞入式FCC&UCC一致不一致好長(zhǎng)相當(dāng)相當(dāng)捆綁式FCC&UCC可變外徑一致優(yōu)短相當(dāng)高汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析捆綁式圓形與蚌殼式跑道形比對(duì)圓形載體捆綁式工藝要比跑道形載體蚌殼式封裝獲得更高、更均勻的GBD汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析5.5.觸媒外形的影響汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析圓形與橢圓形載體的比較（捆綁式工藝）圓形可以獲得比橢圓形載體更均勻的GBD圓形載體比橢圓形載體更易于實(shí)現(xiàn)工藝控制，以獲得目標(biāo)GBD汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析2018年1月1日全國(guó)實(shí)施國(guó)五油相對(duì)國(guó)四油硫含量指標(biāo)降低了80%錳含量指標(biāo)降低了75%禁止人為加入含錳添加劑六、觸媒主要影響

11、因素和失效模式 汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析七萬(wàn)公里左右時(shí),觸媒表面圖十萬(wàn)公里左右時(shí)，觸媒表面圖燃油品質(zhì)：車用燃料中所含的鉛將造成貴金屬中毒；硫化物也將導(dǎo)致催化劑短暫中毒，但在時(shí)間較短的條件下可經(jīng)過(guò)燃燒處理加以恢復(fù)。而在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)沉積時(shí)，將會(huì)造成催化劑的失效。發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油品質(zhì)：由于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油含有的磷也會(huì)造成催化劑中毒。故對(duì)機(jī)油含磷含量有要求。汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析其他失效形式高溫失活：活性成分在高溫?zé)Y(jié)后，涂層中的-Al2O3會(huì)轉(zhuǎn)化成-Al2O3。它只是導(dǎo)致催化器中催化劑的失效，并不影響排氣阻力，所以有很多時(shí)候車主不會(huì)發(fā)現(xiàn)，只有在測(cè)量尾氣或車檢時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)。載體發(fā)生高溫?zé)Y(jié)：主要原因是車輛長(zhǎng)期使用燃油不當(dāng)，使三元催化器工作溫度超過(guò)正常工作溫度，金屬載體的極性發(fā)生變化，再加上高速氣流的沖擊，就會(huì)導(dǎo)致載體高溫?zé)Y(jié)，載體的通氣管路不能流通空氣，車輛動(dòng)力明顯下降，甚至無(wú)法著車。機(jī)械損傷：熱沖擊和物理性破碎導(dǎo)致三元催化器機(jī)械損傷。典型案例：汽車用三元催化器基礎(chǔ)知識(shí)及成本分析七、成本分析觸媒的成本是設(shè)計(jì)出來(lái)的，在滿足排放及熱害前提下1、選用廠商新的涂層技術(shù)以降低貴金屬克數(shù)2、載體選用陶瓷的，選用低目數(shù)、非超薄壁的3、襯墊選用膨脹