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汽车尾气催化净化器的研究

时间:2019-03-04 13:08   作者: 点击:

  雷霞(长春轿车消声器厂技术质量处,吉林长春130022)反应,使有毒气体转化成无毒的H2、N 2、C2,再经过消声器排向大气。

  收稿曰期:1999非标设备和电子仪器的设计工作,有三项技术成果通过省市科技成果鉴定。

  一26―汽车工艺与材料1前言从19世纪末第一辆汽车的出现,至今己有一百多年的发展历程。汽车给人类的社会生活和生产带来了翻天覆地的变化,其自身的性能和保有量也在逐年提高,但随之而来的是汽车排放物对环境造成的大量污染。我国于1983年制定了汽车尾气排放标准,并在不断地发展和完善,国务院于1998年发出通知:从2000年1月1日起,汽车制造企业生产的所有汽油车都要适合使用无铅汽油,新生产的轿车要采用电子喷射装置并安装排气净化装置。“2汽车尾气的来源及成分分析汽车尾气中有上百种化学污染物质,其中主要有一氧化碳(C0)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(MC)和铅(Pb),它们的危害是非常严重的。

  CO是燃料不完全燃烧的产物。通过呼吸进入人体后,同血液中的血红蛋白结合,使血红蛋白失去携带氧的功能,使人缺氧而损害中枢神经系统。

  NOx是N2在高温下燃烧的产物。进入血液可使人缺氧,进入肺脏,可引起肺水肿。NOx还是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质。

  HC是缸壁淬冷、燃油蒸发及不完全燃烧的产物。

  HC和NOx在阳光强烈的紫外线照射下,可产生一系列光化学反应,进一步形成臭氧(O3)产生光化学烟雾,使人呼吸困难甚至死亡,并使植物枯黄叶落,使橡胶制品和建筑物迅速老化。

  汽车尾气净化措施机内:废气再循环、电喷装置、低污染燃料、稀薄燃烧等。

  机外:热反应器、二次空气喷射、颗粒过滤器、催化净化器等。

  汽车尾气催化净化器4.1三元催化净化器结构采用热膨胀系数小的铁素体不锈钢经过冲压制成,如所示。

  是由堇青石陶瓷压制而成,状似蜂窝,由许多薄壁平行小通道构成的整体见。它具有低背压、,0ooo 1表面积大、密度小、热膨胀系数小和耐高温等优点。

  在蜂窝陶瓷载体表面上涂氧化铝(YAlaOs),扩大了比表面积7000倍,以便使催化剂牢固地粘附在陶瓷载体表面上。为了后续工作的稳定性,氧化铝应在1%~2%的CH4AlR气氛中老化5化剂。铂、钯是氧化反应催化剂,铑是还原反应催化剂,钯价格比铂低,性能接近铂。因此开发出高钯净化器,其比例为Pt:Pd:Rh=1:14:1.稀土元素具有储氧能力,它能在瞬态富氧条件下储存氧,在瞬态贫氧条件下释放氧,使其靠近陶瓷载体,贵重金属附在稀土上面。稀土元素是氧化过程的催化剂,对铂具有助催化能力,见。

  La0.7Pb0.3Mn0.5Co0.5O3等钙钦矿型的稀土复合氧化物具有较强的催化氧化性能,它们可以把有机化合物催化氧化成各种氧化状态,也可以催化氧化CO、SOa、NOx,还可以使燃料混合气进一步燃烧完全。

  稀土在我国储量丰富,价格便宜,而Pt、Pd、Rh需要进口,价格昂贵,因而开发非贵金属催化净化器更加适合我国国情。d.衬垫用于固定陶瓷载体的衬垫有两种。

  第一种是氧化铝、氧化硅纤维的混合物,这种材料在受热后膨胀,提高陶瓷载体的抗热冲击能力。但是这种衬垫抗热腐蚀性不强,需要附加抗热腐蚀保护层,使用温度在850C以下。

  第二种是铝纤维垫,受热后不膨胀,用它的封装初始压力来固定陶瓷载体抗热腐蚀性好,使用温度在1 4.2三元催化净化原理素做助催化剂,可同时净化CO、HC、NOx.在催化反应过程中,尾气中的CO、HC将NOx还原成Na同时CO、HC被氧化成C2和H2O.空燃比对三元催化净化器的转化率影响很大,要求保持在理论空燃比14.7±0.3的范围内。在此范围内,CO、HC、NOx的转化率都很高(>78%)也可以用平衡比率A来描述,见。

  当入<1时,贫油,NOx转化率高,而HC、CO转化率低;>1时,富油,CO、HC转化率高,NOx转化率下降很快。

  为了获得高转化率,必须采用电控汽油喷射系统,它是由喷油器、氧传感器和计算机组成。各种传感器将发动机的负荷、转速、温度、进气量、蓄电池电压等参数传给计算机,计算机根据预先设定的波谱(闭环),向执行器发出指令,精确控制发动机燃油喷射的时间和数量在理论空燃比范围内。

  4.3催化转化活性中心理论活性中心可以看作催化剂材料晶体的某些点,在这些点上电子驱动力在催化反应进行中达到最佳值。C0和2化学吸附于催化剂表面并能够发生反应,因为它们具有结合的取向。有一部分能量被载体表面积吸收,导致C0分子内的原子间结合程度的降低,因此被吸附分子内的原子之间连接不牢固,容易被其他原子(如O)吸引,CO和2很快发生化学反应。催化剂必须在一定的温度范围内吸附住分子并发生化学反应,在同样温度下,处于低能量状态的反应产物必须脱离催化剂,腾出位置给后续反应。如果某一成分牢固地吸附于反应位置而不脱离,将会阻碍后续反应的进行,因而污染催化剂。含铅汽油中的添加剂就是这样污染催化剂的。含铅汽油中的铅也会污染催化剂,它会覆盖住整个催化剂表面使催化反应无法进行,因此必须使用无铅汽油。

  5三元净化器的封装技术为了降低阻力,三元净化器设计成椭圆形或圆柱形。

  将金属壳体、陶瓷载体和热膨胀垫组装在一起进行焊接。封装的主要功能是在排气系统振动和气体压力作用的情况下,仍能将催化剂载体固定住。

  半壳体净化器。金属壳体由两个椭圆半壳体、催化剂载体和一个衬垫焊接而成。

  卷筒式净化器。金属壳体是由一个金属板、催化剂载体和衬垫卷制焊接而成。

  6加工工艺制造上、下壳体的主要工艺流程为剪料-※拉延―二次拉延※翻边、成形※修边。

  废气转化率达到50%的温度叫起活温度,一般在200~250C左右。为了使冷起动后尽快达到起活温度,就必须设法保证废气在进入净化器的途中尽量减少热量损失。连接发动机排气歧管和净化器的下行管采用双层管空气隔离,可以减少散热量,加快起动。弯制下行管可采用灌沙或加水冰冻的方法。根据排量,可以设计成单流道排气系统或双流道排气系统。

  7影响净化器寿命的主要因素铅、镁等元素毒化催化剂中的贵金属。

  000C的高温下,因活性层组成物的烧结而引起的。理想温度是400~800机械损伤。这是由金属疲劳引起壳体开裂、陶瓷载体振碎而造成的。

  8发动机排气试验及所需设备发动机及排气系统在底盘测功机上进行15工况法测量,使发动机在怠速、加速、减速、换档状态下运转。同时,用定容取样系统将发动机排出的尾气用空气进行连续地稀释,并将这种样气收集在取样袋中,用分析仪器进行分析。

  用HFID加热型氢火焰离子分析仪测定HC的排放浓度。

  用NDIR不分光红外分析仪测定CO和CO2的排放浓度。

  用CLC化学发光分析仪测定NOx的排放(责任编辑方舟)28汽车工艺与材料

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