杜慧起，李佳倩（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，天津　300350）

?

基于發(fā)動機速度特性實驗的三元催化轉(zhuǎn)換器凈化性能研究

杜慧起，李佳倩
（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，天津300350）

摘要：文章通過發(fā)動機速度特性實驗，分別對沒有安裝催化器、安裝原催化器和安裝改進(jìn)型催化器三種狀態(tài)下發(fā)動機尾氣進(jìn)行測量分析，對優(yōu)化三元催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)設(shè)計及改善三元催化轉(zhuǎn)化器凈化效率等方面具有重要意義。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；速度特性；三元催化轉(zhuǎn)化器

本實驗是在發(fā)動機性能實驗室完成的，通過實驗分別測量35N·m、70N·m、105N·m扭矩下，轉(zhuǎn)速分別在1200r/min、1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000r/min、3500r/min時發(fā)動機的尾氣成分的含量，掌握沒有安裝催化器、安裝原催化器和安裝改進(jìn)型催化器三種狀態(tài)下轉(zhuǎn)化器的凈化效果，進(jìn)而檢驗改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的凈化率。

1　測量的內(nèi)容及過程

將發(fā)動機調(diào)整到怠速狀態(tài)，逐漸加油門和轉(zhuǎn)速，首先將扭矩調(diào)整到35N·m，轉(zhuǎn)速調(diào)整到1200r/min，待發(fā)動機待發(fā)動機運行穩(wěn)定后，開始記錄排氣中HC、CO、CO2、NOx各個成分的數(shù)據(jù)。再將扭矩穩(wěn)定為35N·m，提高轉(zhuǎn)速，分別記錄轉(zhuǎn)速在1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000r/min、3500r/min轉(zhuǎn)速下的相關(guān)數(shù)據(jù)。完成扭矩為35N·m的各個轉(zhuǎn)速下的實驗。再分別進(jìn)行扭矩為70N·m、105N·m下轉(zhuǎn)速為1200r/min、1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000r/min、3500r/min轉(zhuǎn)速下的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2　實驗數(shù)據(jù)分析

（1）扭矩在35N·m時各個轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動機的HC、CO、NOx排放量實驗結(jié)果分析。從圖1可以看出原機的HC排放量隨著轉(zhuǎn)速的增加逐漸降低，而原轉(zhuǎn)化器和原機的HC排放量曲線在每一階段基本保持平行，說明原轉(zhuǎn)化器的凈化掉的HC量基本不變。而改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的凈化能力非常好，將HC的排放量控制在了50ppm，改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的效果比原轉(zhuǎn)化器的凈化效果優(yōu)勢很明顯。由圖2的CO的排放曲線圖可以看出，原機的排放大多在0.8%～1%的范圍內(nèi)，只有在2500r/min時的排放略低于0.8%，原轉(zhuǎn)化器在小于2500r/min的區(qū)域凈化效果是不好的，在2500～3500r/min之間的凈化效果很好，而改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的的凈化效果比較穩(wěn)定，尤其在小于2000r/min的區(qū)間凈化后的排放量僅在0.04%附近。而在高于2000r/min的轉(zhuǎn)速區(qū)間凈化后的排放量有所上升，尤其在大于2500r/min以上的轉(zhuǎn)速下凈化效果比原轉(zhuǎn)化器略低。原機在小于2000r/min的區(qū)間NOx的排放量很穩(wěn)定，但在2000～3500 r/min之間的排放量隨著轉(zhuǎn)速的提高而急劇增加。兩個轉(zhuǎn)化器凈化后的排放量則比較低，說明兩個轉(zhuǎn)化器的凈化效果較好。為了比較兩個轉(zhuǎn)化器對NOx凈化后的排放量，單獨對他們進(jìn)行了比較。改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的凈化效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原轉(zhuǎn)化器，僅在3000～3500r/min的區(qū)間凈化后的排放量有所降低，這是由于原機急劇增加的NOx的原因造成的。

圖1　HC排放曲線圖

圖2　CO排放曲線圖

（2）扭矩在70N·m時各個轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動機的HC、CO、NOx排放量實驗結(jié)果分析。由三種狀態(tài)發(fā)動機的HC排放量對比曲可知，原機的排放量隨著轉(zhuǎn)速的增加而降低，兩種轉(zhuǎn)化器的凈化后排放量基本相當(dāng)，而改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的凈化效果略微好于原轉(zhuǎn)化器。兩種轉(zhuǎn)化器的凈化效果很明顯，在小于2000r/min時的凈化率都可以達(dá)到80%左右，并且改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器比原轉(zhuǎn)化器的凈化效果始終保持著一定的優(yōu)勢。雖然在大于2000r/min的區(qū)間凈化后的排放量有所上升，但改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的排放量始終最低，即凈化率一直比原轉(zhuǎn)化器要高。原機的NOx排放量隨著轉(zhuǎn)速的增加而提高，而兩個轉(zhuǎn)化器的排放量則始終很低，都控制在250×10-6以下，為了便于兩個轉(zhuǎn)化器的凈化效果對比，做出了他們兩個的對比曲線圖。兩個轉(zhuǎn)化器NOx的排放量隨著原機本身排放的增加而增加，而且改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的排放量始終低于原轉(zhuǎn)化器的排放量，可見改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的改進(jìn)效果比較明顯。

（3）扭矩在105N·m時各個轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動機的HC、CO、NOx排放量實驗結(jié)果分析。原機的HC排放量隨轉(zhuǎn)速的增加逐漸降低，兩種轉(zhuǎn)化器的排放量比較接近，改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器比原轉(zhuǎn)化器的排放略低，凈化效果略好。總體來看原機的CO排放量隨著轉(zhuǎn)速的增加而提高。兩種化器的排放量很接近，只是在2000r/min和3500r/min的區(qū)間，改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的凈化效果比原轉(zhuǎn)化器的要高。

圖3　NOx排放曲線

由圖3可知，原機的NOx排放量隨著轉(zhuǎn)速的提高逐漸增加，而安裝了兩種轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機的NOx排放量則比較低，兩條曲線基本重合，說明兩者的凈化效果比較接近，為了便于更清晰的對比兩者凈化后的排放量和凈化效率，繪制了安裝兩種轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機NOx排放量曲線圖。在小于2000r/min的區(qū)間，兩者的排放量相差不大，改進(jìn)型比原轉(zhuǎn)化器的要低些，而在大于2000r/min的區(qū)間，原轉(zhuǎn)化器隨著發(fā)動機本身排放量的增加也增加，而改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的排放量比原來增加的并不是很劇烈，可以看出改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的凈化效率一致比原轉(zhuǎn)化器的凈化效率高。

3　結(jié)語

通過發(fā)動機速度特性實驗結(jié)果分析，原轉(zhuǎn)化器在不同的工況下對HC的凈化效果有差異，而改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器在所有的工況下對HC的凈化效果都比較好，基本可以達(dá)到80%以上，比原轉(zhuǎn)化器凈化效率高。對CO的凈化效果也不相同，凈化率變化幅度比較大。改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器對CO的凈化效果比較穩(wěn)定，在多數(shù)工況下可以達(dá)到80%～90%，比原轉(zhuǎn)化器優(yōu)秀。兩種轉(zhuǎn)化器對NOx的凈化效果都比較高，基本都可以達(dá)到95%以上，而改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器排出的殘留NOx要比原轉(zhuǎn)化器殘留的要少一半左右，凈化優(yōu)勢比較明顯。從整體的排放污染物的控制來看，改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器對所有的有害氣體的凈化效果都比原轉(zhuǎn)化器優(yōu)秀，改進(jìn)效果明顯。

參考文獻(xiàn)

［1］李欣，杜慧起.基于發(fā)動機外特性實驗的三元催化轉(zhuǎn)換器凈化性能研究［J］.天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報：2012，8（14）：41-43.

［2］王慶合.淺析汽油發(fā)動機排放控制系統(tǒng)的三元催化轉(zhuǎn)換器［J］.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程：2010，8（229）：59-60.

［3］劉青掌.淺談三元催化轉(zhuǎn)換器的性能診斷與檢修方法［J］.科技視界：2014，（29）：104.

Ternary Catalyticconverter Purification Performance study Based on the Engine Speed Characteristic Experiment

DU Hui-qi，LI Jia-qian
（Tianjin Sino-German Vocational Technical College，Tianjin 300350，China）

Abstract:In this paper，through the engine speed characteristic test，engine exhaust is measured and analyzed under the three states of without catalytic converters，with original catalytic converters and with improved catalytic converters，it has important significance to optimize three-way catalytic converter structure design and improve the efficiency of purification rate of thethree-way catalytic converter.

Key words：engine；speed characteristic；Three-way catalytic converte

中圖分類號：U464

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）05-0072-02

收稿日期：2016-04-25

作者簡介：杜慧起（1984-），男，吉林人，碩士，講師，主要研究方向：汽車檢測與維修。