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低成本满足摩托车国Ⅲ标准的机外净化系统研究

作　者: 李广耀
导　师: 熊锐
学　校: 广东工业大学
专　业: 车辆工程
关键词: 摩托车排放控制精调化油器二次空气两级催化转化器
分类号: U483
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在节能减排的时代背景下,控制机动车尾气污染的重要性不言而喻。摩托车作为我国机动车保有量的主要构成部分,其尾气污染已日益成为严重的社会公害,引起了社会各方面的广泛关注。为进一步降低摩托车排放污染,我国已于2010年7月1日实施GB14622-2007,即《摩托车污染物排放限值及测量方法(工况法,中国第Ⅲ阶段)》。因此,使摩托车排放水平达到国Ⅲ标准的要求已成为当前一段时期内的紧迫任务。本研究即在此背景展开,所做的工作是广东省科技计划项目“摩托车节能减排关键技术应用研究(项目编号：2010B0109000015)”的一部分,研究的任务是以广东富兴摩托车公司的一款化油器式摩托车(HB125)为样车,开发一套低成本尾气排放控制系统。本文采取两级催化剂分别处理冷起动排放问题和其他工况下的污染物排放。具体而言：首先通过对化油器的精细调整,提高了样机的初始排放性能；其次以实验为手段,选择了适合样机的前级氧化型催化剂和主催化剂,并根据排气管温度场确定其安装位置。第三借助CFD的方法设计主催化剂的壳体结构；第四在实验测试的基础上,对二次补气系统作选型设计。系统设计的方案可概括为“精调化油器+二次空气补入+两级催化转化剂”。实验结果表明：精调化油器后混合气空燃比可控制在12.8≤α≤13.5的范围内,CO排放量平均下降41.59%,HC排放量平均下降16.82%,燃油经济性提高大约0.57%,发动机最大功率下降1.12%,初步达到预期效果。国Ⅲ工况法测试结果表明：新试验车CO、HC和NOx的排放量分别为1.22g/km、0.19g/km和0.13g/km。100h台架实验老化后,CO、HC和NOx的排放量分别为：1.41g/km、0.12g/km和0.21g/km,均可完全可满足国Ⅲ的要求并有较大的净化能力冗余。因此,本研究所设计的低成本尾气后处理系统是合适的,完全可以使样车的排放达标。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
CONTENTS  10-13
第一章绪论  13-23
  1.1 研究课题的背景与意义  13-14
  1.2 摩托车排放法规简介  14-20
    1.2.1 欧洲摩托车排放法规及限值测量  14-18
    1.2.2 中国摩托车排放法规及限值测量简介  18-19
    1.2.3 技术法规、标准的统一化趋势  19-20
  1.3 国内外研究现状  20-22
  1.4 项目来源及主要工作内容  22
  1.5 本章小结  22-23
第二章摩托车尾气污染物的生成机理及影响因素  23-30
  2.1 摩托车尾气污染物及其危害  23
  2.2 CO的生成机理  23-24
  2.3 HC的生成机理  24-25
  2.4 NO_x的生成机理  25-26
  2.5 摩托车运转工况对排气污染物的影响  26-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章摩托车尾气污染物的处理技术  30-45
  3.1 催化转化器  30-38
    3.1.1 概述  30-31
    3.1.2 催化转换器的结构  31-34
    3.1.3 催化转化原理  34-35
    3.1.4 催化剂的评价指标  35-38
  3.2 次补气技术  38-41
    3.2.1 二次补气技术的类型  39
    3.2.2 二次补气系统(负压式)的结构和工作原理  39-41
  3.3 冷起动排放控制技术  41-44
    3.3.1 HC捕集技术  41-42
    3.3.2 CCC技术  42-43
    3.3.3 热反应器技术  43
    3.3.4 NSR技术  43
    3.3.5 其他新技术  43-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章低成本机外净化系统的设计  45-71
  4.1 原机基本情况及系统设计思路  45-47
    4.1.1 HB125摩托车发动机的基本情况  45-47
    4.1.2 系统设计思路  47
  4.2 化油器的调整与优化  47-50
    4.2.1 化油器调整的目的及方法  47-48
    4.2.2 调整后的试验结果及分析  48-50
  4.3 排气管温度场测试  50
  4.4 主催化转换器的选型  50-60
    4.4.1 载体的选择  51-52
    4.4.2 涂层、助剂与活性成分的选择  52-53
    4.4.3 主催化剂选型结果  53-54
    4.4.4 主催化剂性能的实验室测试  54-60
  4.5 前级催化转换器的选型  60-63
    4.5.1 载体及其规格的确定  60-61
    4.5.2 涂层、活性成分及助剂  61
    4.5.3 前级催化剂选型结果  61
    4.5.4 前级催化剂性能的实验室测试  61-63
  4.6 催化转换器的布置及壳体结构设计  63-66
  4.7 次补气系统的设计  66-68
    4.7.1 补气量的计算  66-67
    4.7.2 系统负压测试  67
    4.7.3 补气阀的选择  67-68
  4.8 系统总体布置  68-69
  4.9 本章小结  69-71
第五章后处理系统性能验证试验  71-78
  5.1 试验设备  71-72
  5.2 起动性能试验和怠速稳定性试验  72
  5.3 速度特性下的排放试验  72-74
  5.4 外特性试验和等速油耗试验  74-75
  5.5 国Ⅲ工况法测试  75-77
  5.6 本章小结  77-78
全文工作总结与展望  78-80
  (1) 本文的主要工作  78-79
  (2) 今后工作展望  79-80
参考文献  80-84
攻读学位期间发表的学术论文  84-86
致谢  86

低成本满足摩托车国Ⅲ标准的机外净化系统研究

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