中圖分類號：X734.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

摘要：汽車尾氣的凈化是減少大氣污染的一種重要手段，汽車尾氣凈化催化器性能測試系統(tǒng)則是檢測用于凈化汽車尾氣的催化劑的性能和壽命的實驗裝置。

關(guān)鍵詞：大氣污染；汽車尾氣；凈化催化器；性能測試

1.前言

最近，電視、報紙、網(wǎng)絡(luò)上對霧霾的報道日漸增多。霧霾給人們的工作生活造成了很大的影響，人類的生存環(huán)境受到了嚴(yán)重的威脅。霧霾形成的原因很多，汽車尾氣是其中的一個重要因素。汽車尾氣的主要化學(xué)成分有：一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔?、二氧化硫、煙塵微粒、臭氣等。汽車尾氣中的碳?xì)浠衔锖偷趸衔镌陉柟庾饔孟掳l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧[1]。臭氧與大氣中的其他成分結(jié)合就形成了光化學(xué)煙霧。光化學(xué)物對人體的健康和生存環(huán)境有極其嚴(yán)重的危害。因此，對汽車尾氣的凈化是減小大氣污染的一個重要手段。

目前，對汽車尾氣的凈化主要方式是安裝尾氣凈化催化器裝置，將催化劑放置在催化器中。汽車尾氣通過催化器時，催化劑將汽車尾氣中一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物等成分凈化，從而降低這些污染物的排放。目前使用的催化劑有很多，如氧化型催化劑、鉑銠雙金屬催化劑、鉑銠鈀三金屬催化劑、單鈀催化劑、新型鉑銠催化劑等。

汽車尾氣凈化催化器已成為控制汽車尾氣排放的主要措施之一?？茖W(xué)地評價催化劑產(chǎn)品質(zhì)量，考核其性能壽命指標(biāo)便成為目前急需解決的問題之一。汽車尾氣凈化器性能測試系統(tǒng)就是對各種汽車尾氣凈化劑進(jìn)行性能檢測的一種實驗裝置。該實驗裝置主要是汽車尾氣利用催化劑凈化后，通過實驗數(shù)據(jù)對催化劑進(jìn)行性能評價和壽命估算。因此，該測試系統(tǒng)應(yīng)能進(jìn)行催化劑起燃特性試驗、催化劑空燃比特性試驗、催化劑快速老化試驗等內(nèi)容。

2. 汽車尾氣凈化器性能測試系統(tǒng)

按照汽車尾氣凈化器性能測試系統(tǒng)的試驗要求，如從系統(tǒng)設(shè)備的安裝固定、試驗循環(huán)的條件控制、發(fā)動機(jī)試驗條件控制以及評價試驗測量參數(shù)的數(shù)據(jù)采集顯示等多方面的要求，測試系統(tǒng)試驗裝置結(jié)構(gòu)如圖所示。

2.1測試系統(tǒng)的以特點及技術(shù)指標(biāo)：

2.1.1 特點

（1）評測特點：真實發(fā)動機(jī)排放尾氣，測功機(jī)工種模式模擬；

（2）評測范圍：HC 0～12000ppm、CO 0～10%、CO2 0～20%、NOX 0～5000ppm；

（3）電源：220VAC/50HZ

（4）迅速準(zhǔn)確地測量催化劑老化前后的溫度特性，空速特性和空燃比特性。

2.1.2 技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)GB/T 18377-2001《汽油車用催化轉(zhuǎn)化器的性能要求和試驗方法》[2]，試驗條件及控制參數(shù)如下：

（1）催化器入口溫度范圍200～700℃連續(xù)可調(diào)；

（2）催化器排氣流量100～300m3/h 可調(diào)；

（3）發(fā)動機(jī)理論過量空氣系數(shù)為1.0±0.02；

（4）發(fā)動機(jī)空燃比連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為14.0～15.0；

（5）發(fā)動機(jī)定空燃比下尾氣CO、HC、NOx排放濃度可調(diào)；

（6）發(fā)動機(jī)排氣補(bǔ)氣，實現(xiàn)催化器入口過量空氣系數(shù)為1.0～1.3；

（7）空速測量范圍：80000±3000h-1；

（8）計算機(jī)系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集。試驗軟件可進(jìn)行試驗方法選擇、設(shè)定值輸入、條件控制。自動溫度、壓力、空速、排放、過量空氣系數(shù)等采集顯示、計算結(jié)果顯示（催化轉(zhuǎn)換率曲線）等。

2.2 工作步驟：

（1）首先通過線切割機(jī)將催化劑樣品切割出一個φ12x25mm的小樣；

（2）將新鮮或老化催化劑小樣裝入催化反應(yīng)器中；

（3）用模擬尾氣在一定試驗條件下（空速、溫度、空/燃比）評價催化劑性能；

（4）通過本系統(tǒng)對模擬尾氣成分進(jìn)行分析，最終得出催化劑新鮮或老化小樣的溫度特性、空速特性和空燃比特性；

（5）根據(jù)檢測到的各項數(shù)據(jù)評價該催化劑性能及壽命。

3.催化劑性能及壽命測試

3.1催化劑起燃特性試驗：

試驗時發(fā)動機(jī)空燃比過量空氣系數(shù)λ為1.00±0.01，催化劑轉(zhuǎn)化器空速為（40000～60000±500）h-1，入口溫度在150～700℃的范圍內(nèi)，以20℃間隔逐步改變，待催化轉(zhuǎn)化器入口溫度穩(wěn)定后，測量催化轉(zhuǎn)化器前后的排放濃度值。以入口溫度為橫坐標(biāo)，轉(zhuǎn)化效率為縱坐標(biāo)繪制起燃特性曲線。

3.2催化劑空燃比特性試驗

試驗時催化劑轉(zhuǎn)化器空速為（40000±400）h-1，催化轉(zhuǎn)化器入口溫度為（450±10）℃，空燃比（A/F）從14.0～15.0（即空燃比過量空氣系數(shù)λ從0.95到1.02連續(xù)可調(diào)），在不少于10個空燃比測試點的情況下，實時測量催化轉(zhuǎn)化器前后的排放濃度值，空燃比的波動幅度為±0.005且波動頻率為1Hz。在理論空燃比附近，適當(dāng)增加測量點。以空燃比為橫坐標(biāo)，轉(zhuǎn)化效率為縱坐標(biāo)繪制空燃比特性曲線。

3.3催化劑快速老化試驗（參考HJ/331-2006標(biāo)準(zhǔn)）

3.3.2快速老化試驗循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)

快速老化試驗可在發(fā)動機(jī)臺架上進(jìn)行，試驗循環(huán)見表2.工況1與工況2交替循環(huán)進(jìn)行，直至規(guī)定的快速老化時間100小時。

4.結(jié)束語

汽車尾氣凈化器性能檢測系統(tǒng)不僅能反映催化劑的實際使用條件，對凈化劑的性能和壽命進(jìn)行正確地測試，而且節(jié)約成本、方便實用，是一種非常有實際意義的對汽車尾氣凈化器進(jìn)行評測的系統(tǒng)。因此，探索建立一套較為完善的汽車尾氣凈化催化器測試系統(tǒng)是催化劑研制者及生產(chǎn)企業(yè)致力研究的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]臧樹良， 李俊.汽車尾氣凈化催化劑[J].當(dāng)代化工.2001.4

[2]楊冬霞，饒文.汽車尾氣凈化催化劑評價方法[J].貴金屬.2004.3

[3]郭遠(yuǎn)輝，邱兆文。車用催化轉(zhuǎn)化器監(jiān)測方法探析[J].公路與汽運(yùn).2010.7