某輕型客車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)三元催化器匹配分析

蘭通仁

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)條件的迅猛發(fā)展，汽車在全國范圍內(nèi)已越來越普及，在人們交通越來越便利的同時(shí)，汽車尾氣排放的污染也越來越成為威脅人們賴以生存。車輛排放限值越來越嚴(yán)苛，為解決實(shí)驗(yàn)中存在問題，對三元催化器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，對三元催化器貴金屬配比進(jìn)行調(diào)整。結(jié)果表明新方案滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)總成；三元催化器；載體

1 前言

目前車輛控制排放基本上采用三元催化器方式，三元催化安裝在汽車排氣系統(tǒng)中最重要的機(jī)外凈化裝置，它可將汽車尾氣排出的 CO、HC和 NOx等有害氣體通過氧化和還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮?dú)?。國二、國三車型采用單級三元催化方式、國四采用雙級三元催化方式。雙級三元催化方式：前級有與排氣歧管耦合在一起。采用怎樣的布置方式，主要看發(fā)動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、車身空間等。汽油機(jī)在三元催化器匹配過程中，通過排放實(shí)驗(yàn)，最終確定三元催化結(jié)構(gòu)、貴金屬配比。最終達(dá)到車輛滿足國標(biāo)排放要求。以下是輕型客車三元催化器匹配過程。

通過排放實(shí)驗(yàn)過程每一秒排放量制作成曲線圖分析，及排放各污染物收集統(tǒng)計(jì)， CO、 THC、NMHC、Nox等染物大部分出現(xiàn)在第一個(gè)低速工況實(shí)驗(yàn)中，污染物只要出現(xiàn)在： 0 -100S階段。出現(xiàn)初期排放物超標(biāo)主要原因有：前級三元催化器起燃速度慢、前級三元催化器貴金屬含量少等因素。

4.3.3

排放測試時(shí)三元催化器溫度測試：達(dá)到 300℃需要 80S。而其他項(xiàng)目三元催化溫度測試：達(dá)到 300℃需要 37S。

4.3.4

結(jié)論：前級三元催化起燃慢，需要改善前級三元催化結(jié)構(gòu)。

5、改善前級三元催化器總成：

5.1 前級三元催化器改善：前級三元催化位置提前，由于整車空間位置限制，前級三元催化載體無法采用圓柱體結(jié)構(gòu)，經(jīng)過選型對比，采用橢圓載體更加適合該款輕型客車，改善后后處理布置結(jié)果：前級三元催化器與波紋管對掉。

5.2 前后級三元催化優(yōu)化選型方案：

前級：載體尺寸： Rx62.5×Ry40×90 目數(shù)：600目 /平方英寸 貴金屬配比：前半段 0：

180：5 后半段 0：50：5 貴金屬含量： 2.924g

后級：載體尺寸：Φ 118×152.4 目數(shù)： 400目 /平方英寸 貴金屬配比： 0：20：5（Pt/ Pd/Rh） 貴金屬含量：1.472g

前級三元催化提前后排放結(jié)果明顯改善， CO 、THC 在合格范圍 NMHC到達(dá)限值附近， NOx出現(xiàn)超標(biāo)。CO 、THC效果很好，有上調(diào)余量。從燃燒特性分析 THC與 NOx是蹺蹺板方式出現(xiàn)。從排放結(jié)果看可相應(yīng)調(diào)整空燃比、進(jìn)氣量等相關(guān)參數(shù)。通過調(diào)整數(shù)據(jù)后，需要再次對車輛進(jìn)行排放測試。

從結(jié)果來看，催化器位置提前后各項(xiàng)排放值都好于之前。但是 NOX超，NMHC處于邊緣值。調(diào)整 ECU數(shù)據(jù)（減稀空燃比）， NMHC降低，NOX更高。而如果反向調(diào)標(biāo)定， NMHC則會(huì)超限。說明標(biāo)定上已經(jīng)很難改進(jìn)了，需要改進(jìn)三元催化。

6 改進(jìn)三元催化器：

6.2

排放測試結(jié)果如表 5所示：

6.3

排放測試結(jié)果分析：

通過排放實(shí)驗(yàn)過程每一秒排放量制作成曲線圖分析，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)初期、低速循環(huán)工況、高速工況排放污染物均沒有異常偏高現(xiàn)象，該車輛污染物排放結(jié)果滿足 GB 18352.5—2013 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）要求。

7 結(jié)論

該輕型客車通過三元催化器布置位置變更、ECU數(shù)據(jù)調(diào)整、三元催化器貴金屬配比及貴金屬含量的調(diào)整。使該車型排放污染物滿足國標(biāo)限值要求。使車輛順利通過公告實(shí)驗(yàn)測試。最終達(dá)到車輛上市目標(biāo)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 18352.5-2013 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）.

[2]龔金科 《汽車排放及控制技術(shù)》 北京：人民交通初版社第二版 .

[3]蔡鳳田《汽車排放污染物控制實(shí)用技術(shù)》北京：人民交通初版社 2000.