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1、解析汽油車催化轉(zhuǎn)化器黃亮內(nèi)容摘要：催化轉(zhuǎn)化器是汽車排氣系統(tǒng)的重要零件之一。它通過貴金屬的化學(xué)特性，凈化發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的有害氣體。本文從結(jié)構(gòu)、臺(tái)架試驗(yàn)、失效幾方面介紹催化器的基本知識(shí)。Abstract:Catalyticconverterisoneofthemostimportantpartsinexhaustsystem.Itcleanstheexhaustgasbycharacteristicofpreciousmetal.Thistextintroducedthestructure,bench,failureofcatalyticconver
2、ters.關(guān)鍵詞：催化轉(zhuǎn)化器，載體，貴金屬Keywords:catalyticconverter,substrate,preciousmetal一、概述隨著人們對(duì)健康的日益關(guān)注，汽車排出的尾氣被要求越來越嚴(yán)格。目前絕大多數(shù)汽車仍然使用的是以石油為原材料的汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，這類發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)作過程中會(huì)排出含有以NOX、HC、CO為主的有害氣體。催化轉(zhuǎn)化器（亦稱催化器）是汽車排氣系統(tǒng)的重要組成部分，它的功能是凈化發(fā)動(dòng)機(jī)排出的有害尾氣，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣轉(zhuǎn)化成無害的CO2、H2O等氣體。催化轉(zhuǎn)化器是如何將進(jìn)入它的有害氣體凈化掉的呢？以下我們從催化器的構(gòu)成
3、、廢氣凈化方式等方面入手，剖析催化器凈化汽車尾氣的原理。一、催化轉(zhuǎn)化器的構(gòu)成催化器安裝在汽車的底盤上，屬于排氣系統(tǒng)的一部分。它主要由殼體、密封墊、載體和涂層這四大部分組成。殼體和密封墊主要功能是固定催化器、保護(hù)內(nèi)部芯體、防止尾氣泄漏。載體和涂層是催化器的核心，是凈化尾氣的關(guān)鍵因素。發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣在通過催化器中的載體時(shí)，通過載體上涂覆物的催化作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成對(duì)人體無害的CO2、N2、H2O。汽車是屬于機(jī)械制造類產(chǎn)品，然而催化器卻應(yīng)該歸類到化工產(chǎn)品中，它充分利用了物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，凈化尾氣，保護(hù)了我們賴以生存的環(huán)境。二、殼體與密封墊催化器的
4、殼體一般使用不銹鋼為原材料（常用的有SUH409、SUS430等）。發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣具有相當(dāng)高的溫度，因此對(duì)殼體的要求基本與排氣管相同，即耐高溫、耐腐蝕。另外，在催化器載體封裝中，必須保證殼體的密閉性。密封墊在殼體和載體之間，成為兩者的一個(gè)緩沖帶，避免車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)使載體受到碰撞受損。密封墊的材料是熱膨脹陶瓷纖維。這種材料耐火、耐高溫。除了固定催化器載體、減震，密封墊還有一定的密封、隔熱、消音作用。三、載體催化器的載體，顧名思義就是承載催化劑的“容器”。在排氣管內(nèi)高溫、高速氣流的惡劣工作環(huán)境中，載體必須能夠長(zhǎng)時(shí)間耐高溫和抗熱沖擊。同時(shí)，載
5、體的材料還必須有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸堿、耐腐蝕。載體一般制造成蜂巢形狀，內(nèi)壁非常薄。它的孔密度通常在200~600孔/平方英寸。將載體制造成蜂巢形狀，是為了增大載體的表面積，這樣就擴(kuò)大了尾氣與催化劑的接觸面積，使催化器更有效地對(duì)尾氣進(jìn)行凈化。當(dāng)排氣氣流通過載體時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣與載體上的催化劑接觸后，尾氣中各個(gè)成分互相產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成無害的CO2、N2、H2O。擴(kuò)大載體表面積是提高催化效率的重要手段。目前，催化器的載體有兩大類：陶瓷載體和金屬載體。這兩類載體都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上車用催化器載體90%是陶瓷載體，其余為金屬載體。
6、陶瓷載體采用堇青石為原材料擠壓成型，再經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成。堇青石具有非常優(yōu)良的物理性能和穩(wěn)定的化學(xué)性能。其熱膨脹系數(shù)低，抗熱沖擊性能優(yōu)良，在高溫下具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，耐酸堿耐腐蝕。制造成蜂巢狀陶瓷載體，孔密度在200~600孔/平方英寸之間，其內(nèi)壁厚度約為0.2mm。金屬載體采用不銹鋼波紋板卷制而成。與陶瓷載體相比，金屬載體具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、金屬載體的內(nèi)壁厚度可達(dá)0.04mm。相同條件下，金屬載體的排氣壓力小于陶瓷載體。2、金屬材料的特性，決定了金屬載體能夠比陶瓷載體制作的更緊湊。相同體積下，金屬載體具有更大的表面積，更高的凈化效率。亦或相同凈化
7、效率下，金屬載體的體積要小于陶瓷載體。3、金屬載體具有良好的韌性和延展性，可按需求加工成不同形狀。4、金屬載體熱容量小，起燃快，可使催化器在車輛啟動(dòng)后迅速進(jìn)入工作溫度。5、金屬載體具有比陶瓷載體更高的熔點(diǎn)，更耐高溫和熱沖擊。盡管金屬載體有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但其昂貴的成本卻令汽車制造商望而卻步。另一方面，由陶瓷載體制造的催化器現(xiàn)在完全能夠滿足國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，制造商也沒必要使用金屬載體增加車輛的制造成本。因此，金屬載體大多用在緊耦合式催化器或空間比較緊湊的摩托車上。一、涂層涂層是催化器最重要的部分，它決定了催化器凈化尾氣的能力。涂層由活性層、貴金屬和一
8、些助催劑組成。在陶瓷載體孔道的壁面上涂有一層非常疏松的活性層。活性層由γ-AL2O3構(gòu)成，其多孔粗糙的表面可使內(nèi)壁的表面積擴(kuò)大幾千倍。這樣有利于涂在表
