汽油机后处理净化技术精要.ppt

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)N 2 + 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)O 2 → mCO 2 + 0.5nH 2 O 反 应 机 理 三种反应 第6章 汽油机后处理净化技术 脱附过程 B(s) → B + s H(s) + H(s) → H2 + s + s O(s) + O(s) → O2 + s + s B为反应产物分子 s为活性中心（或催化中心） B(s)为在吸附在催化剂上形成的表面络合物 脱附： 表面反应完成后，生成的反应分子从催化剂表面的活性中心脱离出来，为表面反应的继续进行空出活性位，这个过程称为脱附。 脱附方程式 第6章 汽油机后处理净化技术 三效催化剂 三效催化剂是三效催化转化器的核心部分，它决定了三效催化转 化器的主要性能指标。 催化剂涂覆示意图 蜂窝状整体式载体：排气阻力小、机械强度大、热稳定性好和耐冲击。其基质有两大类，陶瓷和金属。 蜂窝陶瓷载体：本身比表面积很小，常在其壁上涂覆一层多孔性物质，以提高载体的比表面积。 蜂窝金属载体：涂底层的方法并不适用，通常采用刻蚀和氧化的方法在金属表面形成一层氧化物，在此氧化物表面上浸渍具有催化活性的物质。 活性组分 载体 涂层 第6章 汽油机后处理净化技术 活性组分 第6章 汽油机后处理净化技术 三效催化剂劣化机理 第6章 汽油机后处理净化技术 三效催化转化器的性能指标 第6章 汽油机后处理净化技术 转化效率 η(i)—排气污染物i在催化器中的转化效率； —排气污染物i在催化器进口处的浓度或体积分数； —排污染物i在催化器出口处的浓度或体积分数。 转化效率的计算公式 第6章 汽油机后处理净化技术 空燃比特性 转化效率随α或Фa的变化称为催化器的空燃比特性 或 的 第6章 汽油机后处理净化技术 起燃特性 图6-7 三效催化剂的起然温度特性 催化剂只有达到一定温度才能开始工作，称为起燃。 第6章 汽油机后处理净化技术 空速特性 空速的大小表示了反应气体在催化剂中的停 留时间(tr)： 空速(SV)： SV=qv / Vcat Vcat=(0.5~1)Vst mpm =(1.0~2.0) Vcat 贵金属用量mpm： tr =ε/sV 我们来了解空速特性！ 第6章 汽油机后处理净化技术 流动特性 对扩张管的形状、结构进行优化设计是改善催化 转化器流动均匀性的一种有效方法。 第6章 汽油机后处理净化技术 三效催化转化器工作过程模拟 CO + 0.5O2 → CO2 C3H6 + 4.5O2 → 3CO2 + 3H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O CO + NO → CO2 + 0.5N2 H2 + 0.5O2 → H2O 工作过程动画 第6章 汽油机后处理净化技术 三效催化转化器工作过程 催化转化器工作过程的原理图 蜂窝载体简化成轴对称 的二维模型 ： ： 温度低时，总体的催化反应速度几乎完全取决于化学反应速度； 温度高时，总体催化反应速度几乎完全取决于传质速率。 总体反应速率 第6章 汽油机后处理净化技术 三效催化转化器的匹配 第6章 汽油机后处理净化技术 三效催化器与电控燃油喷射系统的匹配 第6章 汽油机后处理净化技术 三效催化器与排气系统的匹配 排气系统对发动机性能的影响主要通过压力波对排气干扰产生。 催化器的安装位置显著影响排气系统波动效应，进而影响发动机动力性和经济性。 采用催化器时必须对发动机排气系统重新设计，主要考虑排气总管和排气歧管的尺寸以及配气相位。 排气系统如何匹配 第6章 汽油机后处理净化技术 催化器与燃料及润滑油的匹配 催化器与燃料及润滑油的匹配 催化器与排放法规之间也应有合理的对应关系 选用抗中毒劣化性好的催化剂。 催化器性能越好，贵金属含量越高，成本越高，应更注重催化器性能恰好满足当时排放法规。 第6章 汽油机后处理净化技术 6.3 稀燃催化技术 稀燃技术反应机理 稀燃 技术 反应 机理 吸附还原催化器 NOx吸附还原催化 转化器的工作原理 NOx吸附还原催化 转化器的反应原理 选择还原催化器 HC-SCR选择还