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车用汽油机电控、催化转化及匹配技术研究

颜伏伍  
【摘要】: 本文通过大量的文献阅读,翔实的分析了车用汽油机排气中有害气体成分的产生机理、影响生成的主要因素、治理排气污染物的主要技术措施,指出这些措施与发动机的其他性能(如动力性、经济性等)的一种折中关系,只有“电控喷射+排气催化转化”是一种机内与机外相结合的措施,是控制车用汽油机排放的主流技术。同时,分析了电控和催化转化技术与车用汽油机进行良好匹配的重要性,并围绕该主题进行了系统深入的研究,具体内容如下: (1) 开发了适合于车用汽油机使用的稀土复合型汽油机排气催化剂,进行了催化剂配方的研究和制备工艺的研究,进行了催化剂微型评价装置的研制。所开发的稀土复合型催化剂具有良好的性能。 (2) 用ANSYS系统,进行了催化转化器的流动特性研究,获得了催化转化器结构因素对于流动特性的影响规律,该规律可以指导催化转化器的结构设计。 (3) 分析了催化转化器机械破坏的主要原因,提出了针对我国催化转化器的机械性能评价方法,该评价和试验方法已被国家环境保护产品《汽油机排气催化转化器》的技术认定条件(标准号:HCRJ1999-007)采纳。 (4) 通过分析国内外目前的封装方式和对催化转化器垫层的特性进行研究,提出了催化转化器的“悬浮封装”技术,采用该技术可以较好的解决汽油机催化转化器的机械可靠性问题。 (5) 建立了针对化油器式车辆的“电控补气+三效催化转化器”系统,通过采用双回路电控补气可以为三效催化转化器建立良好的工作条件,较好的解决了化油器式汽油机动力性、排放(同时降低HC、CO和NOx)之间的矛盾。 (6) 开发了一套电控匹配开发系统,本系统已建立的电控燃油喷射系统基础上,添加对电控单元控制参数的实时控制、修改和对发动机运转状态的监视。借助双端口RAM,可实现电控燃油喷射系统与匹配开发系统之间的无缝接口,使电控喷射系统开发完毕后,匹配开发系统中的电控单元控制程序经过少量修改后就可以移植到生产型电控单元中。采用该匹配开发系统,在单缸汽油机上进行了初步匹配研究试验。 武汉理工大学博士学位论文 门)对于催化器的性能与电控系统的匹配进行了研究,所开发的含铆稀土复 合型催化剂可以明显扩大高效工作窗口。 (8)进行基于所开发的电控补气系统上的催化器与电控系统的匹配研究,当 控制系统调节空燃比在一定范围按照一定频率进行波动时,可以提高催化转化 器的转化效率;通过控制氧传感器的比较电压,可以控制催化转化器的工作窗 口,实现排放污染物中,HC、CO、NOX转化的最优匹配。 (9)进行了催化转化器与排气系统的匹配研究,对于催化剂的布置,提出了 “分级净化,逐级推动”的原则;对于载体形式的选择,提出了“金属载体和 陶瓷载体复合”使用的原则。这样可以良好的解诀催化转化器与发动机匹配时, 排气污染物高净化率与动力性经济性损失小之间的矛盾、快速起燃和结构布置 困难的矛盾。 (1)在 MK14程序的基础上,开发了基于 Wndows的发动机工作过程模拟计 算系统,利用该系统指导催化转化器在排气系统制的结构布置设计,可以节省 试验工作量,并可以获得良好匹配效果。


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