车用三效催化剂台架试验比对研究

作者简介 ：业红玲，蚌埠学院机械与电子工程系教师，硕士，研究方向：车用发动机排放控制技术研究(安徽 蚌埠 233000)。

基金项目：蚌埠学院自然科学研究项目：失效催化器制取在线诊断系统研究(2011ZRO6)收稿 日期 ：2012-12-01目前，我国汽车保有量中有 8O 是汽油车l]，汽油车尾气对大气的污染引起人们普遍关注∝制汽油污染物排放的最有效技术是闭环电控燃油喷射系统结合三效催化剂。经过国内外厂家、科研机构的多年研究，开发-种高活性、高转化效率的催化剂并不难，难的是同时具有高耐久性。因此，耐久性评价体系是衡量催化剂是否具有实用价值的-个至关重要标志。通常催化器耐久性评价是在发动机台架试验中采用断油循环或 ARI ～102循环进行，但发动机台架试验存在-些不足如空燃比稳定运行的范围窄，不易控制催化剂床层温度等，且只有-种考核方法是不能满足催化剂发展的需要。由美国西南研究院研发的 R-FO-CAS燃烧器系统是另外-种台架试验，目前，国内只有天津索克汽车试验有限公司利用 R-FOCAS系统对催化器老化做了试验研究2]。通过发动机台架和 R-FOCAS台架对比试验分析不同老化方法对催化剂劣化强度的影响，考虑两者 的相关性。

1 催化剂失活机理现代先进的催化器在达到工作温度≥300C，排气为理论空燃比条件下对 C0、HC、NOX三种有害排放物可达到近 100 的转化率。从催化剂发展的角度来看，尽管催化剂已经得到发展，但受到发动机燃烧状况、使用的燃油与润滑油品质、汽车运行工况以及安装位置等诸多因素的影响，催化剂在常规运行的高温工况下会造成铂族金属和涂层的烧结，从而降低催化剂的活性。催化剂快速老化试验方法正是基于这种高温失活机理建立起来的。

2 实验方法及试验参数控制2.1 试验装置及条件在 R-F0CAS台架和排量为 2.0L的发动机台架上同时老化四只含有少量铂族金属(PGM)的某国产催化器，发动机台架老化的催化器记为1#、2#件，R-FOCAS台架老化的催化器记为3#、4#件。试验用油为 93#车用汽油，含铅≤0.005mg/L，硫≤0.015mg/L。试验条件分别采用基于标准 HJ/T 331～2006的断油循环如表 1所示l3]和基于标准 EPARAT～A的 ARL-102循环如表 2所示对两套催化器进行 50h的快速老化试验，并且对老化后的催化器进行性能测试。

表 1 断油循环试验规范业红玲 ：车用三效催化剂 台架试验比对研 究 53表2 ARL～102循环试验规范2.2 试验参数控制发动机台架及 R～FOCAS台架上，催化器的传感器布置以及数据采集如图 1所示，其中 Burn-er phi传感器只用在 R-FOCAS台架上。

图i 催化器传感器布置图2.2.1 发动机台架参数控制样件 1#与 2#在发动机台架上老化，每 1小时采样 1次，采样频率为 10Hz，老化时温度分布和空燃比分布如图2所示。

图2 发动机台架老化时温度、qua分布2.2.2 R-FOCAS台架参数控制样件 3#与 4#在 R-FOCAS台架上老化，连续采样，采样频率为 1Hz，老化时温度分布和空燃比分布如图3所示。

图 3 R-FOCAS老化时温度、qUa分布3 不同老化方法劣化强度比对3.1 起燃温度特性所谓起燃温度，是指起燃温度特性 曲线中催化转化器净化某种废气(如 CO、HC或 NOx)程度达 50 时对应的催化器人 口温度值，用 T50表示。它是评价催化剂劣化强度的指标之-。在发动机台架上利用断油循环老化 1#、2#件所得到的起燃温度特性曲线图如图 4所示，从图中可以看出 1#、2#件老化 50h后所对应起燃温度在320℃至 340℃范围内；而在 R-FOCAS台架上利用 R-102循环老化 3#、4#件所得到的起燃温度特性曲线图如图 5所示，从图中可以看出 3#、4#件老化 50h后所 对应起燃温度 在 360。C至380。C范围内。

3.2 空燃比特性所谓空燃 比特性，是指催化器转化效率随空燃比 a或过量空气系数 变化而变化。它是评价催化剂劣化强度的又-指标≌燃 比特性的3口-2 蕾0口暑054 滁州I学院学报 2013年第2期60 和 80 窗口宽度能综合反映催化剂的NO -CO交点转化率高低和高效转化区域大小啪。从下图可以看出，1#、2#件老化 50h后空燃比窗口宽度明显宽于 3g、4#件。

HC% 十 CO% - NOx%Temp('C)图4 1#、2#老化后起燃温度性能Temp(0)图 5 3#、4#老化后起燃温度性能综上试验结果表明：R-F0CAS台架的 ARL- 102方法催化剂起燃温度、空燃比窗口宽度均大于发动机台架的断油方法，说明前者劣化程度更强，也证明了在 R-FOCAS台架上利用 ARL-102方法老化催化剂是-种高效率、低成本、能在极高温度运行的评价催化剂寿命的手段。

图6 1#、2#老化后空燃比性能图 7 3#、4#老化后空燃比性能4 结论(1)R-F0CAS系统是-种模拟发动机台架催化剂热老化的方法，通过试验表明，可在 R-FOCAS系统上采用老化循环进行催化剂热老化，低成本、高效率。

(2) -102方法比断油方法的劣化强度更强、分辨率更高，因此在R-FOCAS台架上采用ARL- 102方法老化催化剂是-种新的催化剂耐久性评价方法，可应用在我国三效催化剂性能考核中。

(3)本文从空燃比窗口宽度、起燃温度两个催化剂劣化强度指标对比了发动机断油方法和R-FOCAS系统 ARL-102方法催化剂性能的变化。

(4)本文对催化剂老化失效进行分析，对于改(下转第58页)58 滁州学院学报 2013年第2期Effect of Annealing Temperature on M icrostructureand Optical Properties of SiO2 FilmsJiang XishunAbstract：Si02 thin films with different annealing temperature were prepared by RF magnetron sputte-ring.By using X- ray diffractometer，UV- Vis spectrophotometer，and Fourier transform infraredspectrometer，the microstructure，UV-Vis spectra and infrared absorption spectra of the thin filmswere tested.The results showed that the thin films remained the tetragonal structure after annealing。

The average grain size of thin films and the lattice constant were smaller than the standard values withannealing temperature increasing.The average reflectivity of the thin films did not affect significantlyby annealing temperature；the average transmission of films with the annealing temperature increased atfirst and then decreased。

Key words：annealing temperature；SiO2 film；microstructure；optical properties责任编辑：王永贵(上接第 54页)进催化器、改善催化剂热耐久性具有重要意义，使催化器不仅可以在高排温条件下使用，而且可以在满足-定里程耐久性要求的前提下维持高污染物转化率。