汽车尾气三元催化转换器结构设计
摘要: 本文主要阐述了面对日益恶化的环境和日渐严格的排放法规，三元催化器技术已经成为汽车排放后处理的重要部分。但由于三元催化器长期使用会老化，转化效率降低，导致汽车排放增加，本论文正对上述现象分析了国内外三元催化器的发展现状、国内汽车排放控制的生产企业发展状况和三元催化器老化研究情况，根据国内外三元催化器老化评价方法，确定老化方案。并介绍了三元催化器的结构以及组成、催化器工作原理、催化作用的本质、催化剂的工作原理和三元催化器的工作特性，包括空燃比特性、起燃特性等。分析了三元催化器的老化机理，并对三元催器化类老化形式做详细介绍。由于我现在所在的公司有诸多检查三元催化器故障的仪器及经验丰富的车间师傅，为我的案例分析找到了依据，并且经过对三元催化器的各种故障讲解以及相应案例的故障诊断，从中分析总结三元催化器的失效原因，以此来增强维修人员对因三元催化器失效而引起的汽车故障判断能力，以此来提高维修效率。
关键字： 三元催化器 结构设计 强度校荷
目录
1 绪论 3
1.1 三元催化器概述 3
1.2 国内外的研究现状 3
1.3我国对汽车尾气的排放要求 4
1.4 本文研究背景及目的 5
2 三元催化器的结构和工作原理 6
2.1 三元催化转化器的工作环境 6
2.2 三元催化转化器的结构 7
2.3 三元催化转化器的工作原理 9
3 三元催化器的性能指标及影响因素 11
3.1 转化效率 11
3.2 空燃比特性 11
3.3 起燃特性 12
3.4 催化剂的耐久性 12
4 三元催化器的常见故障及原因分析 13
4.1 热失活 13
4.2 化学中毒 13
4.3 机械失活及积垢失活 14
4.4 与发动机、排气管的匹配不当 15
4.5 氧传感器失效 15
4.6 三元催化的回收 18
5三元催化器工艺设计 20
5.1 计算三元催化器直径 20
5.2三元催化器的高度计算 20
5.3净化能力计算 24
5.4平衡计算及液封高度的确定 25
5.5入口管的设计计算 28
6 强度设计 30
6.1壳体设计 30
6.2封头设计 30
6.3法兰的校核计算 31
6.4计算设备重量载荷 36
7未来三元催化器发展要求 37
致谢 39
参考文献 40
1 绪论
1.1 三元催化器概述
汽车尾气的研究始于20世纪60年代。70年代以来，许多国家都开始了这方面的工作。由于早期的法规，如1960年美国加州的“汽车污染物控制法令”、1968年美国联邦的“空气清洁法令”等，仅限制CO和HC，且因Cu(铜)、Cr(铬)、Co(钻)、Ni(镍)、Mo(钼)和Mn(锰)等能催化C0和HC的氧化反应而被选为催化剂活性组分（即三元催化的主要组成部分）。其中尤以Cu及Cu-Cr，Cu-Ni的复合组份显示了较好的催化性能。但因热稳定性差．600℃以下低温活性差，且易中毒而未被推广。另外，发现Pt和Pd作为活性组分的贵金属催化剂对C0和HC的催化转化具活性高的特点，且避免了铜系列的缺陷，后来NOx的转化逐渐受到关注。
美国加州、美国联邦和日本分别从1971年、1973年、1973年制定了N0x排放限值。这就导致了三效催化剂的广泛应用。经实验研究，将Rh引人到Pt和Pd氧化型催化剂上，并对其进行改性制成三元催化器(Three Way Catalyst，简称TWC)，能有效转化CO、HC和NOx。80年代中期，贵金属TWC的制备是以蜂窝状堇青石为第一载体，以γ-Al2O3为第二载体，Pt(铂)、Pd(钯)和Rh(铑)(有时为2种或一种组分)为活性组分，Ce(铈)、La(镧)和Ba(钡)等为助剂，通过渍而成。这种TWC具活性高，选择性和稳定性好的特点。目前，日、美各国的三效催化剂都己制成整体的蜂窝状催化剂，其应用已趋于成熟。
参考文献
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