某輕型客車汽油發動機三元催化器匹配分析

蘭通仁

摘 要：隨著經濟條件的迅猛發展，汽車在全國范圍內已越來越普及，在人們交通越來越便利的同時，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苛，為解決實驗中存在問題，對三元催化器結構進行設計修改，對三元催化器貴金屬配比進行調整。結果表明新方案滿足設計要求。

關鍵詞：發動機總成；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中最重要的機外凈化裝置，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變為無害的二氧化碳、水和氮氣。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，主要看發動機本身結構設計、車身空間等。汽油機在三元催化器匹配過程中，通過排放實驗，最終確定三元催化結構、貴金屬配比。最終達到車輛滿足國標排放要求。以下是輕型客車三元催化器匹配過程。

通過排放實驗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計， CO、 THC、NMHC、Nox等染物大部分出現在第一個低速工況實驗中，污染物只要出現在： 0 -100S階段。出現初期排放物超標主要原因有：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

排放測試時三元催化器溫度測試：達到 300℃需要 80S。而其他項目三元催化溫度測試：達到 300℃需要 37S。

4.3.4

結論：前級三元催化起燃慢，需要改善前級三元催化結構。

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構，經過選型對比，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果：前級三元催化器與波紋管對掉。

5.2 前后級三元催化優化選型方案：

前級：載體尺寸： Rx62.5×Ry40×90 目數：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： 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果明顯改善， CO 、THC 在合格范圍 NMHC到達限值附近， NOx出現超標。CO 、THC效果很好，有上調余量。從燃燒特性分析 THC與 NOx是蹺蹺板方式出現。從排放結果看可相應調整空燃比、進氣量等相關參數。通過調整數據后，需要再次對車輛進行排放測試。

從結果來看，催化器位置提前后各項排放值都好于之前。但是 NOX超，NMHC處于邊緣值。調整 ECU數據（減稀空燃比）， NMHC降低，NOX更高。而如果反向調標定， NMHC則會超限。說明標定上已經很難改進了，需要改進三元催化。

6 改進三元催化器：

6.2

排放測試結果如表 5所示：

6.3

排放測試結果分析：

通過排放實驗過程每一秒排放量制作成曲線圖分析，在發動機啟動初期、低速循環工況、高速工況排放污染物均沒有異常偏高現象，該車輛污染物排放結果滿足 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 結論

該輕型客車通過三元催化器布置位置變更、ECU數據調整、三元催化器貴金屬配比及貴金屬含量的調整。使該車型排放污染物滿足國標限值要求。使車輛順利通過公告實驗測試。最終達到車輛上市目標要求。

參考文獻：

[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》 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用技術》北京：人民交通初版社 2000.