催化剂失效模式分析.pdf

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1、三元催化转化器的使用建议和预防措施所有的催化转化器在长期的使用过程中都会有一个适度的转化效率的下降。导致催化剂加速老化的主要原因包括温度的升高，中毒和不够精确的空燃比控制。这份文件的目的是帮助客户将催化转化器与整个车辆系统正确地结合起来，这些指导有助于确保催化器在使用中获得最好的耐久性与转化效率。7.1使用建议7.1.1排放气体的条件为了获得最低的排放，必须：◎车辆在理论空燃比附近运转◎提供一个快速的空燃比控制反应系统◎确保小的空燃比偏差7.1.2温度催化剂的床温在400℃到700℃之间，可以使催化器的性能衰减最小并且提供最好的转化性能。推荐最大的催化剂床温数据见下图

2、：7.1.3燃油和液体硫：暂时性的催化剂失效硫制品中毒会导致催化剂暂时性的失效，这些硫来自在发动机中燃烧的燃油。不同燃油的硫浓度有很大的变化。在稀空燃比的状态下，硫会储藏在催化剂中。这会导致永久性的堵塞，从而降低催化剂的活性。在浓的空燃比情况下，硫会被释放出来，催化剂的活性会有所恢复。铅制品:永久性催化剂失效铅制品中毒导致催化剂永久性的失效。因为在今天，无铅燃油只包含了很低量的铅，铅中毒只会在反复加错燃油的情况下发生。＃允许的燃料最大含铅量：008克/每公升。＃推荐的燃料含铅量：少于0.0026克/每公升其他日常使用的燃料应不包含、或者含有最微量的金属添加成分，例如四

3、乙基铅、卤素净化剂、MMT等等。7.1.3.2发动机机油发动机机油应只许含有限量的添加剂，如ZDP、钙、锰等。所有含有磷的机油会覆盖催化剂。磷的覆盖会永久性阻碍催化剂的反应，并且这种影响是不可逆的。＃发动机机油最大含磷量：0.15%＃推荐的机油消耗量：小于0.12升/每千公里7.2催化转化器的失效模式催化转化器不能正常工作通常是由于发动机管理系统的不规范运作所致。在分析导致催化剂失效的原因时，应把所有可能发生的因素都考虑在内。以下列举了一些可能遇到的常见失效模式。这些说明也许在对客户抱怨，MIL阐述，排放失效或者整车性能和净化效率的下降进行解释时都可以有所帮助。7.2

4、.1温度过高催化剂内的高温通常是由于发动机中不完全燃烧后的剩余燃油到达炙热的催化器而产生的。导致这种现象的可能原因包括：＃点火系统故障＃燃油控制/标定拙劣＃火花塞插头有污迹＃燃油系统故障，例如：喷嘴漏油过度的运作温度可能造成对于陶瓷载体和衬垫不同程度的损坏。所有形式热破坏都会对排放造成影响。下图是催化剂的几个重要温度：o温度（C）17001600o陶瓷催化床熔化(标准堇青石)-15001500o金属催化床熔化-1475o1400陶瓷催化床软化-1350o1300堇青石变为莫来石-1300o伽玛氧化铝相变为阿尔法氧化铝-120012001100o当λ>1(稀燃)时，形成

5、铂铑合金-10501000o900当λ>1(稀燃)时，形成铂-钯合金-900o800氧化铝开始烧结-850o理想的当λ<1(浓)时，形成铂-钯和铂-铑合金-750700o转化温度铂烧结-700600o当λ>1(稀燃)时，铑-氧化铝反应-650500o400起燃-3503007.2.1.1载体熔化陶瓷载体的熔化说明催化剂曾经在极高的温度下工作（>1400°C）。熔化的载体可能增大排气背压（有可能100％的堵塞），以及由于破损或裂开的催化剂块体造成的噪音。7.2.1.2催化床的纵向裂纹如果温度足够高（1000°C或更高），陶瓷载体会纵向裂开。当载体所承受的热应力超过极限时

6、，就会产生裂纹。在催化转化器中，这通常是由于在急速冷却过程中的热冲击引起的。例如正常运转中的催化器表面突然触及到足量的冷却水，突然的涉水行驶以及低温环境中的车辆冷却，都有可能导致载体的纵向裂纹。纵向破裂会使破损的载体逐渐松动，因为一排排的蜂窝单元分裂，减少了催化剂和衬垫之间的支撑压力。纵向破裂还会导致驾驶性能的下降和/或喀喀的噪音。因为轻微的过温现象而造成的纵向裂纹可能随着不同的催化转化器设计而发生变化。采用更厚实的衬垫和更接近于圆形截面的载体可减小载体产生纵向裂纹的倾向。7.2.1.3衬垫侵蚀/破损在过高的温度下（见第一页图），支撑衬垫破损或边缘受到侵蚀。当衬垫侵蚀

7、贯穿整个衬垫时，就会产生了一条绕过载体的通道。当足够量的衬垫损坏后，载体会松动并发出咯咯声，同时排气系统背压升高。7.2.1.4催化剂失效高温会不可逆地氧化铑元素，影响HC，CO和NOx的转化率。另外，贵金属和/或氧化铝涂层会烧结，微孔会发生堵塞致使排气能够通过的催化剂点减少。导致催化剂失效的温度因技术不同而变化。7.2.2温度过低温度不够会导致各种对催化转化剂运作不利的环境.7.2.2.1转化效率过低如果催化转化剂达不到足够的工作温度，就不会充分的转化排放污染物。7.2.2.2污染物累积长时间的低温工作会使催化剂中毒或者被污染。积累在催化剂表面的污