车用催化转化器台架快速老化规范研究

摘要

近年来，乘用车和商用车保有量与日俱增，而且随着经济规模的扩大与城市建设的需要，工程车辆大量投入，严重加大了尾气排放的负面作用，影响生态环境及人类健康。在此背景下，各种措施被加以应用，技术层面来讲：一、从源头即发动机改善排放，比如采用高品质的燃油及电子控制燃油喷射技术；二、利用三元催化转化器进行尾气后处理。
　　 本文主要研究三元催化转化器的工作环境对其老化过程的影响，并结合核心因素分析台架快速老化的试验规范。现在的三效催化转化器仍是以贵金属为主要催化剂，在充分起燃后，转化率普遍可达90％以上，后处理效果显著。催化剂一经使用，即开始老化，只是老化程度大小不同，现在关键是在保证转化率的同时，提高其使用寿命。催化器在实际工作环境中，受到很多劣化因素的影响，比如高温导致的热失活、空燃比交替冲击导致的活性催化剂减少、催化剂中毒、反应产物堵塞微孔通道、机械振动导致催化器损伤等，为了保证排放控制质量，必须实时监测其转化效率，常用的方法有三种：一、国Ⅲ规定新车必须装备OBD-Ⅱ(On-Board Diagnostics，车载自诊断系统)，且仅监测污染物HC来判断催化器效率，即用双碳氢传感器监视催化器工作情况；二、由于催化反应放热，废气经过催化床后会有温升，可用双温度传感器对温升大小进行监测；三、通过对比双氧传感器信号判断转化效率。
　　 本课题做了大量的文献调研来了解国内外常用的催化器性能评价方法，从反应原理、劣化机理到具体的老化评价方法，进行全面的分析，在掌握了一定数量的资料的基础上，根据试验所关联的模式，建立一套台架试验系统，其中发动机采用通用3.0L L-ZC型号，在对其ECM进行标定后，就作为废气发生器，成为老化试验的核心部件。在对催化转化器性能的相关评价中，老化难度最大，其中台架快速老化的试验条件最为苛刻。国内外有多种老化模拟方法，每一种方案的提出，都经过了大量的实车路试作为基础，所以老化模式必须尽量与实际催化器使用中自然老化的机理相符合，本试验台架发动机未装配整车，故对台架系统的设计和试验过程的控制进行了深入分析，并根据催化器内部的反应原理，研究了各种老化因素对快速老化规范的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1汽车排放问题及法规

1.2国内外的试验发展

1.2.1国外试验发展情况

1.2.2国内试验发展情况

1.2.3催化剂配方发展

1.3本文主要研究内容

1.4主要研究方法及技术路线

1.4.1主要研究方法

1.4.2技术路线

第2章 催化器的结构及原理

2.1催化器的结构

2.2工作原理

2.3主要特性

2.3.1转化效率

2.3.2空燃比特性

2.3.3起燃特性

2.3.4空速特性

2.3.5耐久性

2.4本章小结

第3章 失活因素

3.1高温失活及烧结

3.2化学中毒

3.3结焦与堵塞

3.4机械损伤

3.5本章小结

第4章 老化评价规范

4.1评价老化的方法

4.2各种方法的总结

4.3本试验老化规范的选择

4.4本章小结

第5章 台架搭建及过程控制

5.1基本方案设计

5.2各子系统的分析

5.2.1催化器

5.2.2发动机

5.2.3补气装置

5.2.4测功机

5.2.5散热系统

5.3试验用电控系统

5.3.1 D/A转换电路

5.3.2二次补气电路

5.3.3逻辑控制电路

5.3.4电源管理电路

5.4本章小结

第6章 试验数据检测方法

6.1双碳氢传感器检测

6.2双温度传感器检测

6.3双氧传感器检测

6.3.1浓稀检测法

6.3.2振幅检测法

6.4数据分析

第7章 总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文