3웨이 촉매장치 부품 설명

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엔진 272.963, 우측 실린더 뱅크를 예로 들어 설명함

158 촉매장치

G3/4 우측 O2 센서, TWC 업스트림

G3/6 우측 O2 센서, TWC 다운스트림

위치

배기장치 전방부의 엔진 근처.

역할

배기 가스에서 다음 유해물질의 감소:

• 일산화탄소(CO)

• 탄화수소(HC)

• 질소산화물(NOX)의 환원을 가속화합니다.

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촉매장치 구조(그림)

1 세라믹 모노리스

2 와이어 메쉬(포함)

3 이중벽 하우징(차단)

4 백금과 로듐 코팅 층(워시코트)

모든 촉매장치에는 각각 약 600개의 셀이 있는 두 개의 세라믹 모노리스가 있습니다.이 모노리스로 배기 가스가 통과합니다. 세라믹은 고온 내구성 마그네슘-알루미늄-규산으로 이루어져 있습니다.

긴장에 특히 민감하게 반응하는 모노리스는 고합금 강선 소재의 탄성 금속 메쉬에 삽입되어 있고 이중벽 스테인리스 스틸 하우징에 고정되어 있습니다.

세라믹 모노리스는 촉매장치의 유효 면적을 약 7000배 정도 확대시켜주는 산화 알루미늄(Al203)으로 된 워시코트라는 코팅층을 필요로 합니다.

코팅층에 도포된 유효 촉매층은 3웨이 촉매장치에서 주로 백금과 로듐으로 이루어져 있습니다.

백금은 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)의 산화를 가속화하고 로듐은 질소산화물(NOx)의 환원을 가속화합니다.

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세가지 유해물질 성분을 동시에 줄이는 특성으로 인해 "3웨이 촉매장치"가 사용됩니다.

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A 정화되지 않은 배기 가스

B 정화된 배기 가스

f 농후 혼합물

m 희박 혼합물

λ 혼합비(연료-공기 비율)

배기 가스 성분

CO 일산화탄소

CO2 이산화탄소

H2O 물

HC 탄화수소

N2 질소

NOX 질소산화물

기능

배기 가스는 촉매장치를 통과하고 백금 및 로듐과 접촉합니다.

• 산화 작용이 일어나 일산화탄소(CO)는 이산화탄소(CO2)로, 탄화수소(HC)는 물(H2O)+이산화탄소(CO2)로 변환됩니다.

• 환원을 통해 질소산화물(NOx)은 질소(N2 +이산화탄소(CO2로 변환됩니다.

유해물질의 변환에 중요한 요소는 배기가스의 잔류 산소량입니다. 잔류 산소량은 람다값 조정으로 결정되며 정상 작동 시 λ=1에서 유지됩니다.

작동 조건

O2 센서와 마찬가지로 촉매장치에서도 작동 온도가 매우 중요한 역할을 합니다. 유해물질의 주목할 만한 변환은 작동 온도 250°C부터 시작됩니다. 엔진 근처의 배치, 에어갭 차단된 배기 매니폴드, 혼합물 농후화로 인해 시동 후 빠르게 이 온도가 됩니다.

긴 수명과 높은 전환율을 위한 이상적인 작동 온도는

약 400°C부터 800°C의 범위입니다.

실화와 같은 엔진 기능의 장애로 인해 촉매장치의 온도가 1400°C 이상 상승할 수 있습니다. 이러한 온도는 세라믹 모노리스의 용해로 인해 촉매장치를 손상시킵니다.

안전하고 장기적인 작동을 위한 다른 전제 조건은 전적으로 무연 연료만 사용하는 것입니다. 납 화합물은 활성 표면에 쌓여 배기 가스가 촉매 층과 접촉하는 것을 방해합니다.

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교대 가동에서 직접 분사 시, 공기 과잉으로 작동되면 촉매장치는 질소산화물을 충분히 변환시키지 못합니다.이 경우 추가로 NOX 축압식 촉매장치가 필요합니다.