重庆某高校：《高等内燃机原理》课程教学资源（PPT课件）模块五 排放后处理_第2次 汽油机排放处理

汽拟排饮及按制

课程内容 车用汽油机后处理净化 →2.1概述 →22三元催化转化器 →23热反应器 →24空气喷射 →25三元催化器总成系练基骷知识

2.1概述 2.2三元催化转化器 2.3热反应器 2.4空气喷射 车用汽油机后处理净化 2.5三元催化器总成系统基础知识

2.1概述: 介绍了车用汽油机后处理净 化装置特别是三效催化转化 Automotive Catalytic Converter 器的基本结构和工作原理, 并对三效催化转化器的催化 反应机理、性能指标和催化 剂及其劣化机理进行了较为 详细的描述,给出了三效催 2化转化器工作过程的数学模 F型,并在此基础上讨论了转 化器与发动机以及汽车的匹 配问题

介绍了车用汽油机后处理净 化装置特别是三效催化转化 器的基本结构和工作原理， 并对三效催化转化器的催化 反应机理、性能指标和催化 剂及其劣化机理进行了较为 详细的描述，给出了三效催 化转化器工作过程的数学模 型，并在此基础上讨论了转 化器与发动机以及汽车的匹 配问题。 2.1概述：

机内净化技术 以改善发动机燃烧过程为主要内容, 对降低排气污染起到了较大作用,但其 效果有限,且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

以改善发动机燃烧过程为主要内容， 对降低排气污染起到了较大作用，但其 效果有限，且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。 机内净化技术

后处理净化技术 在不影响或少影响发动机其它性 能的同时,在排气系统中安装各 种净化装置,采用物理的和化学 的方法降低排气污染物最终向大 气环境的排放。 专门对发动机排气进行后处理的 方法是将净化装置申接在发动机 的排气系统中,利用净化装置在 排气系统 排气系统中对其进行处理

在不影响或少影响发动机其它性 能的同时，在排气系统中安装各 种净化装置，采用物理的和化学 的方法降低排气污染物最终向大 气环境的排放。 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，利用净化装置在 排气系统中对其进行处理。 后处理净化技术 排气系统

2.2三效催化转化器 目前应用最多的废气后处理净化技术 三效催化转化器的载体一般采 用蜂窝结构,蜂窝表面有涂层 和活性组分,与废气的接触表 面积非常大,净化效率高,当 发动机的空燃比在理论空燃比 附近时,三效催化剂可将90% 的碳氢化合物和一氧化碳及 70%的氮氧化物同时净化。 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

2.2三效催化转化器 三效催化转化器的载体一般采 用蜂窝结构，蜂窝表面有涂层 和活性组分，与废气的接触表 面积非常大，净化效率高，当 发动机的空燃比在理论空燃比 附近时，三效催化剂可将90% 的碳氢化合物和一氧化碳及 70%的氮氧化物同时净化。 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。 目前应用最多的废气后处理净化技术

三效催化转化器的基本结构 三效催化转化器 催化剂充体 由壳体、垫层和催 化剂组成,其中 催化剂包括载体 涂层和活性组分。 垫层 三元催化转化器结构

三效催化转化器的基本结构 三效催化转化器 由壳体、垫层和催 化剂组成，其中， 催化剂包括载体、 涂层和活性组分。 三元催化转化器结构

催化反应机理 有催化剂参与的化学反应就称为催化反应。 团体催化剂对气态或液态反应物所起的催化作 用属于多相催化,车用催化剂就是些淡类型的催 催化反应过程 吸附过程□“过程脱附过程

催化反应机理 有催化剂参与的化学反应就称为催化反应。 固体催化剂对气态或液态反应物所起的催化作 用属于多相催化，车用催化剂就是此类型的催 化。 催化反应过程 吸附过程 表面反应 过程 脱附过程

吸附过程 吸附作用是一种或数种物质的原子、分子或离 子附着在另一种物质表面上的过程。 三效催化剂上发生化学吸附的一般吸附方程式: A+s→A(s) H2+s+s→H(s)+H(s) O2+s+s→O(s)+O(s) A为吸附质分子(CO、HC或NOX) s为活性中心(或催化中心) A(s)为在吸附表面上形成的表面络合物 H(s)和o(5)分别为氢原子和氧原子吸附在活性中心形 成的表面络合物

吸附过程 吸附作用是一种或数种物质的原子、分子或离 子附着在另一种物质表面上的过程。 三效催化剂上发生化学吸附的一般吸附方程式： A为吸附质分子（CO、HC或NOX） s为活性中心（或催化中心） A(s)为在吸附表面上形成的表面络合物 H(s)和O(s)分别为氢原子和氧原子吸附在活性中心形 成的表面络合物 A + s → A(s) H2 + s + s → H(s) + H(s) O2 + s + s → O(s) + O(s)

表面反应过程总量反应: CO+0.502→CO2 部分CO可通过水煤气反应: 反CO氧化反应cO+H2→C02+H2 2H2+O 应 2→2H2O 机HC氧化反应总量反应 CmHn+(m+0.25n)O2→ 理NO还原反应mo2+05H2 必要条件:高温和具备化学还原剂 总量反应: NO+CO→0.5N2+CO2 NO+H2→0.5N2+H2O (2m+0. 5n)NO CmHn (m+0.25n)N2+0.5nH2O+mCO2

必要条件：高温和具备化学还原剂 总量反应： NO + CO → 0.5N 2 + CO 2 NO + H 2 → 0.5N 2 + H 2 O (2m+0.5n)NO + CmHn → (m+0.25n)N2 + 0.5nH 2 O + mCO 2 表面反应过程 CO氧化反应 HC氧化反应 NO还原反应 总量反应： CO + 0.5O 2 → CO 2 部分CO可通过水煤气反应： CO + H 2 O → CO 2 + H 2 2H 2 + O 2 → 2H 2 O 总量反应： CmHn + (m+0.25n)O2 → mCO 2 + 0.5nH 2 O 反 应 机 理