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

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基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性實(shí)驗(yàn)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(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)沒(méi)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(dòng)機(jī)尾氣進(jìn)行測(cè)量分析，對(duì)優(yōu)化三元催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)；速度特性；三元催化轉(zhuǎn)化器

本實(shí)驗(yàn)是在發(fā)動(dòng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)室完成的，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別測(cè)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(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣成分的含量，掌握沒(méi)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(yàn)改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的凈化率。

1　測(cè)量的內(nèi)容及過(guò)程

將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整到怠速狀態(tài)，逐漸加油門(mén)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(dòng)機(jī)待發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，開(kāi)始記錄排氣中HC、CO、CO2、NOx各個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)速下的實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（1）扭矩在35N·m時(shí)各個(gè)轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)的HC、CO、NOx排放量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。從圖1可以看出原機(jī)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(jī)的HC排放量曲線在每一階段基本保持平行，說(shuō)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(shì)很明顯。由圖2的CO的排放曲線圖可以看出，原機(jī)的排放大多在0.8%～1%的范圍內(nèi)，只有在2500r/min時(shí)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?jī)H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(jī)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(gè)轉(zhuǎn)化器凈化后的排放量則比較低，說(shuō)明兩個(gè)轉(zhuǎn)化器的凈化效果較好。為了比較兩個(gè)轉(zhuǎn)化器對(duì)NOx凈化后的排放量，單獨(dú)對(duì)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(jī)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(shí)各個(gè)轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)的HC、CO、NOx排放量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。由三種狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)的HC排放量對(duì)比曲可知，原機(jī)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(shí)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(shì)。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(jī)的NOx排放量隨著轉(zhuǎn)速的增加而提高，而兩個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)化器的凈化效果對(duì)比，做出了他們兩個(gè)的對(duì)比曲線圖。兩個(gè)轉(zhuǎn)化器NOx的排放量隨著原機(jī)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(jiàn)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(shí)各個(gè)轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)的HC、CO、NOx排放量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。原機(jī)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(lái)看原機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)的NOx排放量則比較低，兩條曲線基本重合，說(shuō)明兩者的凈化效果比較接近，為了便于更清晰的對(duì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(lái)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(yǔ)

通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，原轉(zhuǎn)化器在不同的工況下對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shì)比較明顯。從整體的排放污染物的控制來(lái)看，改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器對(duì)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)

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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(hào)：U464

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-980X（2016）05-0072-02

收稿日期：2016-04-25

作者簡(jiǎn)介：杜慧起（1984-），男，吉林人，碩士，講師，主要研究方向：汽車(chē)檢測(cè)與維修。