基于台架评价的替代用催化器研究

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1、天津大学硕士学位论文基于台架评价的替代用催化器研究ResearchonAlternativeCatalyticConvertersBasedonBenchEvaluation学科专业：动力工程（内燃机）研究生：张鸿杰指导教师：李志军教授企业导师：李军高级工程师天津大学机械工程学院2017年12月摘要随着环境问题、大气污染的日益加剧，控制机动车排放成了我国制定发展政策、方针时不能忽视的问题，在节能减排成为当今内燃机工业发展的两大主题的背景下，如何有效控制机动车排放成为国家、企业、科研机构及院校的研究重点。机动车排放控制涉及新车认证和在用车监管两个方

2、面，鉴于在用车数量庞大且排放超标率偏高的问题，在用车排放控制的效果影响着机动车整体排放水平。为了满足日益严苛的排放法规要求，三元催化器TWC(ThreeWayCatalyst)已成为整车排放系统中不可或缺的关键部件，三元催化器的失效与否、效率高低，一定程度上直接决定了在用车在其寿命周期内的排放水平。为了保证在用车的排放在其全寿命周期内均可满足法规要求，对失效、损坏的催化器进行替换意义重大。本文基于整车排放测试循环，对不同阶段车辆排放特征进行分析，在此基础之上通过建模仿真的手段，探究空燃比波动下催化器工作性能的差异，研究分析催化器起燃特性、空速特性

3、、及储氧特性，对今后替代用催化器参数指标的制定和替代用催化器工作的开展提供指导和依据。本文分析了空燃比波动振幅、频率、波动中心对催化器工作过程的影响。结果表明：在空燃比波动过程中，与催化器入口端空燃比的变化相比，催化器出口端空燃比的变化与其工作性能的变化更为一致。在空燃比波动的情况下，催化器工作性能随着波动振幅的增大而有所恶化、随着波动频率的提高而有所改善；空燃比波动中值偏稀时，虽然CO和HC转化效率高，但NOx转化效率却大幅恶化，空燃比中值略浓时，催化器整体工作性能更佳。综上，应调节闭环控制参数，以形成高频、低幅且中值略小于1的空燃比波动。本文

4、对催化器起燃特性、空速特性、储氧特性进行分析。结果表明：相比于催化器入口温度，出口温度能够更好的反映催化器载体平均温度的变化情况，从而能更准确的衡量催化器起燃特性。孔密度增加，催化器的起燃特性得到改善，随着孔密度的增加，其对于起燃特性的影响逐渐减小。在不同的载体壁厚下，催化器的起燃特性差异并不明显，载体壁厚增加，催化器的起燃特性仅有小幅度的恶化。随着空速的增加，催化器的起燃特性有所恶化，且随着空速的增加，空速对于起燃特性的影响逐渐减小。孔密度较大、壁厚较小的催化器对空速变化的适应性更好，在不同空速下的起燃特性具有较好的一致性。在快速、无序的空燃比

5、变化下，储氧量的提高有利于催化器工作性能的稳定。在较为规律的空燃比变化下，随着空燃比变化的持续，储氧量的差异对于催化器工作性能的影响逐渐减弱。关键词：三元催化器，NEDC循环，空燃比波动，起燃特性，空速特性，储氧特性IABSTRACTWiththeincreasingemphasisontheenvironmentalpollution,thecontrolofvehicleemissionshasbecomeanissuethatcannotbeneglectedinformulatingdevelopmentpoliciesinourcoun

6、try.Nowadays,sinceenergyconservationandemissionreductionhavebecomethemajorthemesinthedevelopmentofinternalcombustionengine,howtocontroltheemissionsofvehicleseffectivelyhasbecometheresearchfocusofcountries,enterprises,researchinstitutesandinstitutions.Vehicleemissioncontrolinv

7、olvesbothnewvehiclecertificationandsupervisiononin-usevehicle.Inviewofthelargequantityandthehighemissionofin-usevehicle,thecontrolofvehicleemissionsaffectstheoverallvehicleemissionlevel.Inordertomeettheincreasinglystringentemissionregulations,TWC(ThreeWayCatalyst)hasbecomeani

8、ndispensablekeycomponentofthevehicleemissioncontrolsystem.Theworking