某轻型客车汽油发动机三元催化器匹配分析

兰通仁

摘 要：随着经济条件的迅猛发展，汽车在全国范围内已越来越普及，在人们交通越来越便利的同时，汽车尾气排放的污染也越来越成为威胁人们赖以生存。车辆排放限值越来越严苛，为解决实验中存在问题，对三元催化器结构进行设计修改，对三元催化器贵金属配比进行调整。结果表明新方案满足设计要求。

关键词：发动机总成；三元催化器；载体

1 前言

目前车辆控制排放基本上采用三元催化器方式，三元催化安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的 CO、HC和 NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。国二、国三车型采用单级三元催化方式、国四采用双级三元催化方式。双级三元催化方式：前级有与排气歧管耦合在一起。采用怎样的布置方式，主要看发动机本身结构设计、车身空间等。汽油机在三元催化器匹配过程中，通过排放实验，最终确定三元催化结构、贵金属配比。最终达到车辆满足国标排放要求。以下是轻型客车三元催化器匹配过程。

通过排放实验过程每一秒排放量制作成曲线图分析，及排放各污染物收集统计， CO、 THC、NMHC、Nox等染物大部分出现在第一个低速工况实验中，污染物只要出现在： 0 -100S阶段。出现初期排放物超标主要原因有：前级三元催化器起燃速度慢、前级三元催化器贵金属含量少等因素。

4.3.3

排放测试时三元催化器温度测试：达到 300℃需要 80S。而其他项目三元催化温度测试：达到 300℃需要 37S。

4.3.4

结论：前级三元催化起燃慢，需要改善前级三元催化结构。

5、改善前级三元催化器总成：

5.1 前级三元催化器改善：前级三元催化位置提前，由于整车空间位置限制，前级三元催化载体无法采用圆柱体结构，经过选型对比，采用椭圆载体更加适合该款轻型客车，改善后后处理布置结果：前级三元催化器与波纹管对掉。

5.2 前后级三元催化优化选型方案：

前级：载体尺寸： Rx62.5×Ry40×90 目数：600目 /平方英寸 贵金属配比：前半段 0：

180：5 后半段 0：50：5 贵金属含量： 2.924g

后级：载体尺寸：Φ 118×152.4 目数： 400目 /平方英寸 贵金属配比： 0：20：5（Pt/ Pd/Rh） 贵金属含量：1.472g

前级三元催化提前后排放结果明显改善， CO 、THC 在合格范围 NMHC到达限值附近， NOx出现超标。CO 、THC效果很好，有上调余量。从燃烧特性分析 THC与 NOx是跷跷板方式出现。从排放结果看可相应调整空燃比、进气量等相关参数。通过调整数据后，需要再次对车辆进行排放测试。

从结果来看，催化器位置提前后各项排放值都好于之前。但是 NOX超，NMHC处于边缘值。调整 ECU数据（减稀空燃比）， NMHC降低，NOX更高。而如果反向调标定， NMHC则会超限。说明标定上已经很难改进了，需要改进三元催化。

6 改进三元催化器：

6.2

排放测试结果如表 5所示：

6.3

排放测试结果分析：

通过排放实验过程每一秒排放量制作成曲线图分析，在发动机启动初期、低速循环工况、高速工况排放污染物均没有异常偏高现象，该车辆污染物排放结果满足 GB 18352.5—2013 轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）要求。

7 结论

该轻型客车通过三元催化器布置位置变更、ECU数据调整、三元催化器贵金属配比及贵金属含量的调整。使该车型排放污染物满足国标限值要求。使车辆顺利通过公告实验测试。最终达到车辆上市目标要求。

参考文献：

[1] GB 18352.5-2013 轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）.

[2]龚金科 《汽车排放及控制技术》 北京：人民交通初版社第二版 .

[3]蔡凤田《汽车排放污染物控制实用技术》北京：人民交通初版社 2000.