车用催化转化器老化台架设计

的冷却水流量，稳定系统温度（见图６）。
测出的空气＋富氧排气设定值出口入约为１．１０。
（４）在空气喷射开启下按照步骤ｌ运转４ｓ。
进口温度允许升高，Ｆｂｅｄ温度允许降低，测出的
空气＋理论空燃比排气设定值出口入约为１．１６。
关闭空气喷射，从步骤１重复循环。
３台架关键结构设计
目前国内外相关方面的研究，理论建设比较 多，而台架试验系统起步较晚，设计及搭建存在 一些尚未彻底解决的难点。遵循本规范，在快速 老化过程中，为了实现空燃比的交替冲击，设定 有对排气进行补氧的二次空气喷射过程，补气装 置很关键。发动机不装配整车，且持续运转时间 长，故转矩平衡及散热问题也是难点。
文章编号：１ ００２－－４５８１（２０１ ０）０５＿００３９－０４
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车用催化转化器老化台架设计
黄君，黄小枫，钱玉龙 Ｈｕａｎｇ Ｊｕｎ，Ｈｕａｎｇ Ｘｉａｏｆｅｎｇ，Ｑｉａｎ Ｙｕｌｏｎｇ
（武汉理工大学，湖北武ｉＸ．４３００７０）
摘 要：以通用公司的催化器快速老化四段循环模式为基础。结合便利的试验环境，对车用催化转化器老化试验台 架的构建进行跟进，并结合发动机特性及相应的三元催化转化器老化特点．以更具可比性及可行性为目标。研究对催化器 寿命具备更高分辨率的老化评价台架。
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在正常工作条件下，发动机停机要先于一次 完整的老化试验，遵循以下的步骤：
①关闭空气喷射； ②在老化循环理论空燃比条件下发动机稳 定运行５ｍｉｎ； ③在理论空燃比条件下发动机转速逐步降 至怠速，时间要超过５ｍｉｎ； ④先断油，后断火。 老化结束停机，即试验完成时发动机停止需 遵循以下步骤： ａ．关闭空气喷射； ｂ．在老化循环理论空燃比条件下发动机稳定 运行５ｍｉｎ； ｃ．在理论空燃比条件下发动机转速和负荷降 低以使Ｆｂｅｄ温度为７５０±２０℃，这个状态保持
１６１Ｌ／ｓ。
每个催化器尽量靠近出口热电偶处，需要安 装经过标定了的宽域氧传感器测定氧浓度，在老 化试验运行中每隔一定时间对进口废气成分进 行检查，在发动机运转的所有时间内记录并存储
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日皿
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图１催化器布置形式
进口、Ｆｂｅｄ、Ｏｂｅｄ、出口温度和宽带型出口氧传感 器输出，记录频率１Ｈｚ，主要测温点如图２所示。
（１）卷收器静态载荷试验：限力器卷收器锁 止的静态强度试验中由于限力器的存在，试验中 无法在织带末端４５０ １１１１１１处发生锁止。
（２）双带扣锁静态强度的试验：在试验中操 作比较复杂，需借助张力传感器来测量织带所承 受力值。
（３）织带宽度的测量：测量织带宽度方法不 够人性化，为了更简化及便于操作，可以在到达 规定力值附近在规定时间内测量。
尿
此模式下达到并维持所要求的Ｆｂｅｄ温度９６０：ｔ
头，随时监测温度变化，温度表头将信号传递给
１０℃，只有流速超出所要求的在催化器进口产生
电气转换器，电气转换器则通过增加或减少气动
汽
３．０±０．１％氧的范围时，调节补气速率，此时要求进
执行器压力，控制阀门开度，从而控制热交换器
口废气ＣＯ大约为２％，以达到要求的Ｆｂｅｄ温度，
关键词：催化器；失效；循环模式；老化台架
中图分类号：Ｕ４６７．５＊２３
文献标识码：Ａ
０引 言
近年来，汽车尾气给人类的生存环境造成了 严重的负面影响，为改善环境，适应日益严格的 排放法规要求，采用高品质燃油、闭环电子控制 燃油喷射及三效催化转化器已经成为目前控制 汽油车排放污染最有效的技术。
现阶段，催化剂在充分起燃后，对３种污染 物的转化率普遍可达９０％以上【ｌ】，关键是催化器 必须能有相当长的使用寿命，以保证车辆在规定 的里程内满足法规要求。催化器长期恶劣的工作 环境会导致老化，废气转化率随之下降，其失效 因素主要有高温氧化的工作环境、油品不好导致 的催化器中毒、碳烟颗粒覆盖活性物质或堵塞微 孔通道、机械损伤等４种形式，目前普遍认为最 关键的失活因素是高温氧化的工作环境，另外空 燃比的交替冲击也对催化器的性能有很大影响。
环以达到总的老化时间：
（１）在要求的初始条件下（Ｆｂｅｄ８７０±１０℃，废
气流速５０±２．５ｅｄｓ），以理论空燃比运转４０ｓ。使用 理论空燃比的燃油，测出的出口入为１．００。
图５补气装置
（２）在发动机富氧设定值下运转６ｓ。废气流
系统热交换分两部分：发动机冷却液循环、
速维持不变，进口温度及Ｆｂｅｄ温度允许降低，测
北京汽车 BEIJING AUTOMOTIVE ENGINEERING 2010(5)
参考文献(5条)
1.张爱敏;宁平;黄荣光 低贵金属三效催化剂技术 2007
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器的工作环境，并不断优化老化台架的设计及其 过程控制。今后的工作应着重注意以下几点：
（１）有针对性地调研我国各种汽油机的排放 特点及道路情况，使老化试验遵循的规范更加合 理，更加符合实际情况。
（２）深入分析催化剂的劣化机理，进一步研 究燃油品质、催化剂载体、贵金属含量等因素对 老化的影响。
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罐
北 图２催化器主要测温点
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（２）发动机
所用发动机应该能够提供试验所需的热气流
和温度控制，对于特定的发动机，通过调节转速可
汽车
以使得流量满足５０９／ｓ的条件，通过调节负荷可以
使得温度满足８５０℃的条件。文中采用ＧＭ现有
电控汽油发动机３．０Ｌ ＬＺＣ，为Ｖ６四冲程电子控
制燃油喷射式发动机，最大功率在５ ４００ｒ／ｒａｉｎ时
试验所遵循的四段模式规范要求具备空燃 比的交替冲击作用，每支催化器上游法兰处需要
图６散热装置热交换原理图
４结论与建议
三效催化转化器的老化是个非常复杂的物 理、化学变化过程，除受发动机工况影响外，还与 催化器的设计、催化剂配方、制备与封装等因素 有关翻，老化研究应以试验为基础，台架搭建中需 要注意的几个关键问题更要把好关，以改善催化
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为工业用途，少量较难采购。单单浸入不加湿润 剂的水中，织带强度试验结果与未经处理的织带 强度试验结果差别不大，这样就失去了织带浸水 处理后强度试验的意义了。
３结论和建议
以上分析可以看出ＧＢｌ４１６６—２００３《机动车 成年乘员用安全带和约束系统》中的安全带静态 强度试验在实际操作过程中还有以下几点疑问：
１００删（１ｄａＮ－－１０Ｎ）停机后５ｓ内测量织带宽度，
操作相对来说要简单一点。但需注意此测量织带 宽度的样品不能继续进行静态强度试验。 ２．３．２关于织带浸水处理时湿润剂
国标中织带浸水处理的方法为织带完全浸 泡在温度为２０℃±５℃且已加入少量湿润剂的蒸 馏水中保存３ｈ，并规定可采用任何适用于被试织 带纤维的湿润剂。湿润剂是水能渗透至织带纤维 中的一种物质，虽然国标中规定可采用任何适用 于被试织带纤维的湿润剂，但具体是哪种分子 式，标准中并未提到，使用多少配比也未明确。现 今安全带织带的主要原料有涤纶、丙纶、尼龙，但 经询查无明确的针对这几种材料湿润剂，根据国 外有关标准编织说明介绍制定本条的目的，主要 是考核织带的耐水性能，湿润剂分子式结构式： Ｃ９Ｈ１９．Ｃ６Ｈ６．Ｏ．（ＣＨ２ＣＨ２０）ｎＨ化学名：王基酚 聚氧乙烯（１０）醚，性质：非离子表面活性剂是一 种乳化剂。这类产品主要有：Ｔｘ．１０、ＮＰ．１０、 ＯＰ一１０、ＮＰＥ．１０，其中ＴＸ．１０更是在一些国外标准 中作为湿润剂使用进行试验，但这些产品一般作
（３）优化二次空气喷射过程，进～步研究补 气压力、空气流速等对实现老化循环规范的影 响，并提高补气装置的可靠性。
参考文献 ［１］韩玉环，孙枝鹏，张辉．汽车催化转化器性能老化方式研
究［Ｊ］．专用汽车，２００７，９． ［２］ＨＣＩＬｌ ００７．１９９９，汽油车排气催化转化器认定技术条件
［Ｓ］． ［３］王建听，宁海洋，李俊，等．评价汽车催化剂寿命的多段模
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６０ｓ，空燃比控制模式如图４所示。
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进行空气喷射，借以调节空燃比变化，实现循环 规范的要求，补气装置如图５所示。空气喷射配 备３ＨＰ的空压机，喷射速率的设置、控制、监控须 由电子质量流量计计量，压缩空气必须清洁，避 免额外的失效因素。
图４四段模式老化循环
６０ｓ的老化循环包括下面４个步骤，重复循
为１３ｌｋＷ，最大扭矩在４ ４００ｒ／ｍｉｎ时为２４４Ｎ·ｍ， 如图３所示。
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图３ ＧＭ３．０Ｌ ＬＺＣ发动机及其特性
在催化器起燃时，发动机启动必须是可控制 的，否则会在催化器中产生瞬时的高温，且催化 器的数据记录与存储系统要先于发动机启动，这 样可以记录启动时的温度。
速度为１００ｍｍ／ｍｉｎ，力值上升速率相对较快，要 达到准确规定力值即９ ８００Ｎ时测量比较难控制。 笔者建议试验过程中达到规定力值即９ ８００Ｎ一 定力值范围内，在停机状态下测量其织带宽度。 而在新版的ＥＣＥ Ｒ１６ ２００９中７．４．３．３也提出了此 种方法，该标准中测量织带宽度为达到９８０ｄａＮ±
（４）织带耐湿性能试验中湿润剂对种类及用 量缺少详细规定。
建议对以上几点进行更加深入的讨论，以统 一国内各安全带检测机构和生产企业检验人员 的认识和操作方法，保证检测结果的一致性。
收稿日期：２０１０－０６－０７
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作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
黄君， 黄小枫， 钱玉龙 武汉理工大学,湖北武汉,430070
１试验样件
只有深入了解三元催化转化器的老化因素 并不断优化评估方法，才能有效地进行后续研 究，并提出更具可行性的提高耐久性的方案【２】。文 中对三效催化器老化的评价规范和试验台架的 搭建进行深入探讨，核心样件如下：