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在用车加装催化净化器的技术分析

时间:2016-02-27  来源:中国节能减排网  作者:[db:作者]  浏览次数:2393

  1前言伴随着我国经济高速稳定的发展,机动车总量迅速增长,在一些城市,机动车排放的污染物总量已逐步超过固定大气污染源。北京、上海等一些城市正在制定各种对策来减少在用车辆的污染排放,安装催化净化器被实践证明是目前最有效地降低汽车尾气排放的技术手段之一IU.根据国内车辆的实际情况,加装计划中的催化净化器主要有3种选择:(1)在未安装净化器的车上直接加装氧化或三元催化净化器;)用三元催化净化器替代氧化催化器并加装闭环燃油控制系统;(3)用先进的三元催化净化器更新在用车上的三元催化净化器。

  本文着重讨论第一类情况。

  2确保催化反应的技术条件对使用氧化催化器的发动机,排放的废气中应含有一定量的氧气来完成氧化过程,这就必须添置附加部件给排气系统以补充空气或发动机采取稀混合气燃烧。对于安装三元催化净化器的发动机,混合气的燃油/空气比必须非常精确,即使用闭环燃油控制系统,但化油器式燃油计量系统很难获得精确的空燃比,因此通常把催化器做成双床结构,第1个催化床用于减少NO第2个催化床加喷空气氧化HC和CO. 2.2温度条件催化净化器在发动机排放系统中的安装位置非常重要,应保证排气温度在催化剂的工作范围内;如果净化器过于靠近发动机,将会导致废气温度过篼而降低催化剂工作效率。

  2.3发动机工况要求在工作过程中,如果产生发动机断火或缺缸故障,未燃混合气将直接排入催化净化器,引起催化床温度过高,催化剂钝化而失效。当可燃混合气的空气过量系数a=0.9时,其燃烧速度最大,考虑到燃油的蒸发过程,化油器式发动机怠速时混合气的空气过量系数一第一作者徐圃青,男,1965年出生,1991年南京航空航天大学毕业,硕士,高级工程师,参加本项研究工作的还有蔡文兴同志。

  般控制在0.8 ~0.88;而在高速或加速工况时,发动机混合气的空气过量系数ct也小于1,以确保最大功率输出121.如提高混合气的空气过量系数,将降低混合气的燃烧速度,引发断火或缺缸故障,解决这个矛盾最直接的技术方案是提高点火系统的性能。另外,发动机在高速运转时,若化油器的节气门急速关闭,由于化油器内腔中的真空度迅速下降,供油量随之减少;而在发动机惯性作用下,空气量的减少滞后于燃油量,导致在此动态过程中混合气过稀,引起发动机断火或放炮,将严重影响催化净化器的正常使用,所以必须加装节气门缓冲器来消除车辆减速时造成的失火和发炮。

  2.4其它相关问题实施加装催化净化器的计划,还必须对以下几个因素做详细评估空气污染的特点;当地车辆的总量及构成;加装计划的特点、范围、费用;)其它控制污染排放技术的费用及可行性;(5)安全、稳妥实施该计划的可行性;)强制实施的可行性,包括保证计划所需的例行检测/保养维护。

  空气污染的特点非常重要,它关系到加装净化器的选型。例如,当地空气污染组份主要为CO,则加装氧化净化器就非常有效,同时可减少HC的排放。另一方面,如已有产生光化学烟雾的先兆,那就必须采用三元催化净化器来控制HC、NO,和CO的排放。

  当地在用车辆的总量和构成是决定加装计划实施范围、费用及可行性的一个重要因素,应审慎地选择维护保养得到保证的车辆作为加装对象。以车种为例,出租车的行驶里程比普通私家车长,单车污染排放量大,因此它是非常好的加装净化器的车种。

  3如何加装催化净化器车辆既可以通过加装氧化净化器,也可使用三元催化净化器配合发动机反馈控制系统来减少HC、CO、NO.排放,但都需调节和主动控制空燃比,充分发挥净化器的作用,最大限度地减少污染排放。

  3.1加装氧化净化器加装氧化净化器的车辆需作如下改进:改进化油器量孔产生稀混合气(>1)、或安装空气泵及设计脉冲空气系统,以上两种方案均应确保氧化催化反应所需的氧气;用无触点电子点火系统改造现有点火系统,以改善其工作可靠性,点火电压不低于3万V,提高电火花的能量,确保稀混合气能正常点火;更换火花塞、缸线和护套以能承受高能量、热负载及防水要求;更换老化、开裂、断裂的真空管;根据车辆的型号和发动机的型号及排放降低的目标来选装合适的净化器;节气门应安装缓冲器以减少车辆减速时的失火。

  3.2加装三元催化器机动车加装三元催化器应配装燃油闭环控制系统,应对发动机做如下改进在排气管净化器位置前安装氧传感器;)加装空气/燃油闭环控制系统。该系统应使用车辆计算机燃油电喷系统,其中包括一台独立的计算机与空气/燃油计量系统,特别是使用化油器与机械燃油喷射系统的车辆应加装该系统;使用有铅汽油的车辆在加装任何一种催化净化器之前,至少应燃用一整箱无铅汽油,以对燃油管道进行冲洗。同时,加装后的车辆在油箱的加油口设置明显的装防有铅汽油的加油口。

  4加装的经济费用和环境效益4.1加装催化净化器的经济费用本文采用美国排放产品制造商协会(MECA)提供的有关资料,来分析加装催化净化器的经济费用和环境效益。加装工时与配件费用的估算见表13'41. 4.2加装催化净化器的环境效益安装催化净化器的净化率见表2 m,其中的数据由MECA成员提供,表明了加装催化净化器控制排放的水平与范围。测试是在新装车上进行的,从中可看出:每辆加装催化净化器的车辆,3项污染物排放指标均下降70%左右;同样的催化净化器安装在有空燃比控制的车辆上的净化效果,好于无空燃比控制的车辆上;汽车尾气排放的减少量取决于以下因素:车辆的机械状况、催化净化器的设计(催化剂的用量与体积)、车辆对空气/燃油比例的控制。

  4.3国内在用车加装催化净化器表2中给出了国外70、80年代生产的车型改装成功的例子。国内有相当技术水平的车辆如:普通型桑塔纳、捷达、富康在用车(6座以下轻型客车)均可以通过相关技术的改造,达到加装催化净化器的要求,大幅度表1改装催化净化器的费用点火系统改进,更换火花塞、接头、缸线、防护套15-25改进电子点火器,提篼接头寿命,减少接触电流35-50化油器全面保养与调整、加装空气喷射系统(氧化催化器系统)30-85根据尺寸大小、净化效率选择合适的催化净化器50-150加装普通闭环系统(计算机、氧传感器、缸线、控制阀门一适合用于以汽油、燃气为燃料的化油器车或电喷车)150-300改装节气门燃油喷射闭环系统(计算机、氧传感器、缸线、节气门座、空滤一适用于化油器车的升级)400-800在尚未推广无铅汽油的地区,采用的燃气(CNG或LPG)闭环系统(计算机、氧传感器、储气罐、燃料管道、汽化器)1200-1800改造电子点火系统1安装催化净化器1安装普通加装系统(准备与安装工时)2安装节气门燃油喷射系统3安装燃气系统4说明Ml)以上价格是满足质量要求。由美国厂家生产的产品价格;(2)价格范围反映了质量、数量、使用上的差异;(3)工时是根据大规模的安装中心使用标准配件。设备核算的。

  表2安装催化净化器的净化率降低污染排放,满足即将实行的新的国家汽车排放标准。但是由于以上国产在用轻型车配装的是化油器型发动机,无法实现精确的空燃比控制,因此从技术、经济和环境诸方面综合分析,安装氧化催化净化器更为合理。在用车的车况直接关系到安装催化净化器后的净化效率,加装对象最好选择行驶里程在8万km以内或发动机大修以后工况良好的车辆。

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