汽车用三元催化器基础知识及成本分析课件.pptx

汽车汽车(qch)(qch)用三元催化器用三元催化器根底知识及本钱分析根底知识及本钱分析第一页，共四十八页一、概述二、三元催化器的作用、特点 三、三元催化器的根本结构四、三元催化器的根本性能五、三元催化器封装工艺六、三元催化器失效模式(msh)七、三元催化器本钱分析第二页，共四十八页第三页，共四十八页机动车尾气占大气污染物比例北京市上海市CO63.4%86%HC73.5%96%NO46%56%第四页，共四十八页触媒的工作(gngzu)原理二、触媒二、触媒(ch mi)(ch mi)的作用的作用第五页，共四十八页根据根据(gnj)(gnj)触媒在整车的位置，又分触媒在整车的位置，又分为为FCCFCC前触媒与前触媒与UCCUCC后触媒后触媒第六页，共四十八页典型的触媒结构由壳体、衬垫、载体(zit)、催化剂、涂层等构成三、触媒的根本三、触媒的根本(gnbn)(gnbn)结构结构第七页，共四十八页3.1.贵金属钯Pd铑RhCO 一般(ybn)NOX 高HC 差CO 高NOX 高HC 高铂PtCO 高NOX 差HC 高第八页，共四十八页 3.2.涂层(t cn)典型涂层(t cn)的主要成分是氧化铝和二氧化铈，为贵金属提供外表积，可防止催化剂发生热退化作用第九页，共四十八页。

催化剂生产工艺的三大(sn d)工序贵金属、氧化物、水的混合、搅拌与研磨涂浆烘烤催化剂溶液的颗粒度分析贵金属含量的测试比表面积测试附着性测试固含量测试背压测试催化剂生产检测(jin c)的三大环节第十页，共四十八页3.3.衬垫催化器使用中，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局部同时有密封、隔热( r)、隔音的作用供给商：3M、UNIFRAX奇耐、三菱化工 第十一页，共四十八页膨胀(png zhng)型衬垫非膨胀(png zhng)型衬垫衬垫的构成 功能 1、陶瓷纤维 硅酸铝，耐高温2、蛭石 加热(ji r)膨胀3、有机粘合剂 生产加工时提供强度第十二页，共四十八页3M膨胀型衬垫根本(gnbn)特性温度(wnd)膨胀率第十三页，共四十八页密封后的密度=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(zuyu)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衬垫衬垫的填充衬垫的填充(tinchng)(tinchng)密度密度第十四页，共四十八页。

3.4.载体(zit)载体是承载催化剂的物体它提供很大的比外表，使催化剂与有害气体充分接触 陶瓷蜂窝载体应用最广泛(gungfn)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目供给商：康宁、NGK第十五页，共四十八页载体(zit)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；本钱(bn qin)高，现在使用的金属材质为鉻铝钇不锈钢金属波纹板，价格高陶瓷载体 优点：本钱低，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第十六页，共四十八页载体(zit)的规格圆形椭圆(tuyun)跑道(podo)型非对称型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第十七页，共四十八页陶瓷(toc)载体金属(jnsh)载体第十八页，共四十八页载体的失效载体的失效(sh xio)(sh xio)形形式式椭圆形捆绑式封装，切点(qidin)附近压力过大导致剪切型断裂封装工艺中局部填充密度过高导致封装过程(guchng)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第十九页，共四十八页。

堇青石陶瓷载体的软化温度为1410，在陶瓷体软化前涂层会到达软化/熔化点可能原因为发动机控制-点火(din hu)不良，增加了熔点温度第二十页，共四十八页 3.5.外壳(wi k)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， 过渡局部应合理引导和分布气体的流动(lidng)方向，体积较大的壳体在结构上要设加强筋以提高刚度 第二十一页，共四十八页四、三元催化器的根本四、三元催化器的根本(gnbn)(gnbn)性性能能催化剂性能(xngnng)封装的机械性能空燃比特性(txng)轴向推力冷态振动热态振动起燃特性热寿命&水急冷第二十二页，共四十八页4.1.催化剂的根本(gnbn)特性空燃比特性空燃比特性(txng)(txng)第二十三页，共四十八页起燃特性起燃特性(txng)(txng)第二十四页，共四十八页为了防止由于高温造成为了防止由于高温造成损坏，需要通过损坏，需要通过EMSEMS标标定，对触媒定，对触媒(ch mi)(ch mi)进行进行高温保护高温保护触媒在各种不同温度条件触媒在各种不同温度条件(tiojin)(tiojin)下的物理及化学特下的物理及化学特性性第二十五页，共四十八页。

4.2.触媒(ch mi)的机械性能SEMSEM现用标准现用标准(biozhn)(biozhn)为为HCRJ007-2001(GB/T 18377-2001)HCRJ007-2001(GB/T 18377-2001)第二十六页，共四十八页第二十七页，共四十八页第二十八页，共四十八页4.3.4.3.三菱的一些三菱的一些(yxi)(yxi)特殊要求特殊要求LS ATLS AT欧欧III III 后触媒国产化案后触媒国产化案试验方法 三元催化器按实车布置型式(xn sh)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；其中三元催化器外表温度控制在60020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外表安装温度传感器实时监控催化器外表温度，另在台架附近有鼓风机，当外表温度高于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第二十九页，共四十八页三元催化器的三大(sn d)封装形式蚌壳(bn k)式五、触媒五、触媒(ch mi)(ch mi)的封装工艺的封装工艺捆绑式塞入式第三十页，共四十八页。

5.1.塞入式封装第三十一页，共四十八页GBD按照零部件公差(gngch)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适宜的衬垫相配允许接受任何形状载体第三十二页，共四十八页5.2.捆绑式封装第三十三页，共四十八页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适宜(shy)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第三十四页，共四十八页5.3.蚌壳(bn k)式封装第三十五页，共四十八页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(chnshng)收缩点-可能会使零件产生剪切第三十六页，共四十八页第三十七页，共四十八页5.4.封装工艺(gngy)比照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第三十八页，共四十八页。

捆绑式圆形与蚌壳捆绑式圆形与蚌壳(bn k)(bn k)式跑道形比对式跑道形比对圆形载体捆绑式工艺(gngy)要比跑道形载体蚌壳式封装获得更高、更均匀的GBD第三十九页，共四十八页5.5.触媒(ch mi)外形的影响第四十页，共四十八页圆形与椭圆形载体(zit)的比较捆绑式工艺圆形可以获得比椭圆形载体(zit)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第四十一页，共四十八页2018年1月1日全国实施国五油相对(xingdu)国四油硫含量指标降低了80%锰含量指标降低了75%禁止人为参加含锰添加剂六、触媒主要六、触媒主要(zhyo)(zhyo)影响因素和失效模式影响因素和失效模式 第四十二页，共四十八页七万公里左右(zuyu)时,触媒外表图十万公里(n l)左右时，触媒外表图燃油品质：车用燃料中所含的铅将造成贵金属中毒；硫化物也将导致催化剂短暂中毒，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发动机润滑油品质：由于发动机曲轴箱强制通风的要求，发动机机油含有(hn yu)的磷也会造成催化剂中毒故对机油含磷含量有要求第四十三页，共四十八页。

其他失效(sh xio)形式高温失活：活性成分在高温烧结后，涂层中的-Al2O3会转化成-Al2O3它只是导致催化器中催化剂的失效，并不影响排气阻力，所以有很多时候车主不会发现，只有在测量尾气或车检时才会发现载体发生高温烧结：主要原因是车辆长期使用燃油不当，使三元催化器工作温度超过正常工作温度，金属载体的极性发生变化，再加上高速气流的冲击，就会导致载体高温烧结，载体的通气管路不能流通空气(kngq)，车辆动力明显下降，甚至无法着车机械损伤：热冲击和物理性破碎导致三元催化器机械损伤典型(dinxng)案例：第四十四页，共四十八页七、本钱(bn qin)分析触媒的本钱是设计出来的，在满足排放及热害前提下1、选用厂商新的涂层技术以降低贵金属克数2、载体选用陶瓷的，选用低目数、非超薄壁的3、衬垫选用膨胀型，少用非膨胀型4、简单(jindn)的封装形式、取消隔热罩第四十五页，共四十八页美元/金衡盎司人民币/克铂(Pt)1372270.59钯(Pd)848167.25铑(Rh)1285253.432021年9月17日纽约(ni yu)贵金属行情第四十六页，共四十八页END第四十七页，共四十八页内容(nirng)总结汽车用三元催化器根底知识及本钱分析。

最高不超过1.2g/cm3，最低不低于0.8g/cm3优点：本钱低，抗过载、抗高温封装工艺中局部(jb)填充密度过高导致封装过程中表层和少量网格被压碎堇青石陶瓷载体的软化温度为1410，在陶瓷体软化前涂层会到达软化/熔化点壳体材料一般要选取不锈钢和耐热钢：SUH 409L、SUS436、SUS441等如图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第四十八页，共四十八页。