汽油机尾气中含有CO、HC和NOx是污染物，三元催化器是汽油机尾气净化装置中必不可少的一部分，它可以极大的降低尾气对大气的污染程度。三元催化转化器的作用的是将发动机运转工作工程所产生的燃烧废气中的所含的有害气体排放物，转化成对人类社会环境无害的排放物，如二氧化碳（CO2）、水蒸气（H2O）和氮气（N2）。
01
三元催化的结构特征
三元催化器一般由壳体、载体总成和内衬垫3部分组成。
为了确保产品在恶劣的使用环境下的产品寿命（大于,公里），三元催化转化器的外壳都采用不锈钢板材料焊接而成，以防氧化皮脱落造成载体的堵塞。
目前所生产的大多数三元催化转化器产品为整体式蜂窝状陶瓷载体型的催化转化器。载体的物理形状有圆柱体、椭圆柱体和梯形柱体等多种选择，可根据整车总体的布置实际进行载体形状的选择。
陶瓷载体的主要构成成分为堇青石，通常采用陶瓷材料挤压、干燥并采用高温烧结而成。陶瓷载体从断面观察为蜂窝状实体，壁厚非常薄。其目的是设法极大地利用现有容积增加催化剂反应床的化学反应面积，还可起到防止催化剂热退化的作用。为了使催化转化器气流拥有更大的表面流通面积，通常将载体制成壁厚非常薄的蜂窝状，以充分利用有限的空间。目前主要产品规格多采用的是目（孔/平方英寸）或目（孔/平方英寸）陶瓷蜂窝载体。挤压过程中，生成大量的薄壁、平行的，通常为方形的孔道。
由于发动机在工作过程中，燃烧废气的流动量相对很大，为了使流动的废气能够有更多的机会流经涂敷有催化剂的载体表面，使燃烧废气中的有害物质在三元催化转化器内得到有效的转化，要求三元催化转化器必须提供相对废气流量之面积足够的化学反应场所。而三元催化转化器内配置的、制成式蜂窝状的陶瓷载体的目的就是设法提供足够大的废气流经反应面积。换言之，陶瓷载体使催化剂得以附着并为化学转化反应提供一个表面（场所）。
内衬垫的材料一般是膨胀垫片或钢丝网垫，起密封、保温和固定载体的作用，以防止振动、受热变形等原因对载体造成的损害。膨胀垫片由膨胀云母、硅酸铝纤维和粘接剂组成。膨胀垫片在第1次受热时体积明显膨胀，而在冷却时只是部分收缩，这样就使壳体与载体之间的缝隙完全胀死和密封。
02
三元催化的工作原理
在发动机燃烧废气流经蜂窝状陶瓷载体表面，且载体表面的温度达到特定的温度范围时，
燃烧废气中的化学有害成分HC、CO和NOx将会与载体壁面上的化学涂层产生相应的化学
反应。其过程分为HC和CO的氧化反应与NOx的还原反应两种。
氧化反应：2CO＋O2=2CO2
4HC＋5O2=2H2O＋4CO
还原反应：2NO＋2CO=N2＋2CO2
10NO＋4HC=5N2＋2H2O＋4CO2
为使发动机的燃烧废气流经陶瓷载体时产生化学转化的催化作用，需要在载体上涂敷以催化剂，一般工艺过程为先在载体表面涂以一层包括氧化铝和二氧化铈的基层金属涂层。实际上，载体自身的作用是被用来形成三元催化转化器的反应床，并被用来作为碱金属基础涂层如氧化铝和二氧化铈的附着体。
经过强化附着力处理之后，再进行以贵金属微粒为主要成分的催化剂涂层（Pt、Pd、Rh等元素）的涂敷及固化处理。根据具体应用的排放法规的不同要求，在金属基础涂层上浸镀不同成分和含量的贵金属。以上产品及工艺技术即称为催化剂涂层配方技术。
03
三元催化适用性能
三元催化转化器总成能够满足-40℃~℃的实际车辆排气系统常规工作温度范围的长期使用要求。
各种不同温度条件下的物理及化学特性如下图：
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三元催化器典型故障
三元催化中毒
三元催化对发动机燃烧产生的CO和NO化合物的氧化和还原反应特性。三元催化中含有的贵金属涂层，只对CO和NO化合物的氧化和还原反应特性；当遇到过量的Pb,P和Si元素，会使三元催化器发生中毒，深度不可逆中毒，使之失去对CO和NO氧化、还原反应特性，即失去氧化、还原功能。
Pb（铅）中毒：含于燃油成分之中，造成重金属沉积中毒，阻碍碳氢化合物转化。
P（磷）中毒：主要来自发动机润滑油，少量来自燃料杂质成分；造成载体表面污染沉积中毒；阻碍催化剂载体的蜂窝结构。
Si（硅）中毒：含于燃料成分之中；造成载体表面污染沉积中毒；阻塞催化剂载体的蜂窝结构。
三元催化载体烧蚀、破损
三元催化具有一定的耐高温特性，一般载体工作温度范围在：-40℃~℃，当发动机λ1持续状态下运行，就会导致三元催化温度过度高，初始状态载体烧结，进而网格破裂熔化。
载体烧蚀：载体表面在高温作用下产生烧结，排气产生堵塞；易产生噪音，冒黑烟、功率下降；导致排放不合格；
载体破损：三元催化产生烧蚀，因温度太高，而产生网格融化破损；易产生噪音，排放不合格；三元催化因磕碰而产生机械破损；随着车辆运行，产生噪音，导致排放不合格；
三元催化表面氧化
三元催化外壳一般选用耐高温材料，且具有一定的防锈功能；在遇到外界氧气会产生表面氧化，颜色变红，属于正常的材料物理变化。如果三元催化外壳锈蚀严重，可更换处理。
（动力君汽车动力总成）
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