基于發(fā)動機(jī)速度特性實驗的三元催化轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

杜慧起　李　文

（天津中德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300191）

基于發(fā)動機(jī)速度特性實驗的三元催化轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

杜慧起李文

（天津中德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300191）

本文通過發(fā)動機(jī)速度特性實驗，分別對沒有安裝催化器、安裝原催化器和安裝改進(jìn)型催化器三種狀態(tài)下發(fā)動機(jī)的功率、油耗進(jìn)行測量分析。該分析對優(yōu)化三元催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要意義。

發(fā)動機(jī) 速度特性 三元催化轉(zhuǎn)化器

引言

本實驗是在發(fā)動機(jī)性能實驗室完成的。通過實驗分別測量35N?M、70N?M、105N?M、140N?M扭矩下，每個扭矩下轉(zhuǎn)速分別在1200r/min、1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000r/min、3500r/min時的發(fā)動機(jī)性能，掌握沒有安裝催化器、安裝原催化器和安裝改進(jìn)型催化器三種狀態(tài)下的發(fā)動機(jī)功率和油耗，并比較原轉(zhuǎn)化器和改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器對發(fā)動機(jī)功率和油耗的影響。

1　實驗基礎(chǔ)

對國內(nèi)某輕型汽車用三元催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部流場進(jìn)行二維數(shù)值分析。通過改變催化轉(zhuǎn)化器有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計催化轉(zhuǎn)換器殼體結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案。在此基礎(chǔ)上，對沒有安裝催化轉(zhuǎn)換器（原機(jī)）、安裝原催化轉(zhuǎn)換器（原轉(zhuǎn)換器）和安裝試制改進(jìn)型催化轉(zhuǎn)換器（改進(jìn)型轉(zhuǎn)換器）進(jìn)行實驗比較。

圖1　功率曲線圖

圖2　油耗量曲線圖

2　實驗數(shù)據(jù)分析

2.1扭矩在35N·M時，各個轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動機(jī)的功率和油耗實驗結(jié)果分析

從圖1功率圖可知，三種狀態(tài)的發(fā)動機(jī)功率相差很小，說明兩種轉(zhuǎn)化器對在扭矩為35N·M時發(fā)動機(jī)的影響不大。從圖2可知，在安裝原轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機(jī)的油耗比原機(jī)和安裝改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的油耗高，安裝改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機(jī)比原機(jī)油耗略高，但三者的差別并不大。

2.2扭矩在70N·M時，各個轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動機(jī)的功率和油耗實驗結(jié)果分析

圖3　功率曲線圖

圖4　油耗量曲線圖

由圖3功率曲線圖可知，三種狀態(tài)的發(fā)動機(jī)功率基本一致，說明兩種轉(zhuǎn)化器對發(fā)動機(jī)的功率影響不大。由圖4可知，安裝原轉(zhuǎn)化器和安裝改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的油耗比原機(jī)要低些，而且改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的油耗比原轉(zhuǎn)化器的要低些，說明改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的燃油經(jīng)濟(jì)性比較好。

2.3扭矩在105N·M時，各個轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動機(jī)的功率和油耗實驗結(jié)果分析

由圖5功率曲線圖可知，與前幾種功率對比結(jié)果相同，兩種轉(zhuǎn)化器對發(fā)動機(jī)的功率基本沒有影響，兩者在對發(fā)動機(jī)功率影響上沒有差別。由圖6可知，雖然安裝了原轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機(jī)的油耗比原發(fā)動機(jī)的稍微高些，但改進(jìn)型轉(zhuǎn)換器的油耗量與前幾種狀態(tài)的比較結(jié)果相似，即改進(jìn)型轉(zhuǎn)換器的油耗量最低，燃油經(jīng)濟(jì)型最好。

2.4扭矩在140N·M時，各個轉(zhuǎn)速下三種狀態(tài)發(fā)動機(jī)的功率和油耗實驗結(jié)果分析

由圖7功率曲線圖可知，與前面對功率對比結(jié)果相同，兩種轉(zhuǎn)化器對發(fā)動機(jī)的功率沒有影響。由圖8可知，與前面的油耗量對比結(jié)果相似，原轉(zhuǎn)化器比原機(jī)的油耗略高，而改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的油耗比其他兩種狀態(tài)的油耗要低，說明改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的燃油經(jīng)濟(jì)型很好。

3　結(jié)束語

通過發(fā)動機(jī)速度特性實驗結(jié)果分析，安裝改進(jìn)型催化器的發(fā)動機(jī)在各個工況下對發(fā)動機(jī)的功率影響不大，而對發(fā)動機(jī)的燃油消耗量有輕微影響。在絕大多數(shù)工況下，安裝有改進(jìn)型轉(zhuǎn)化器的發(fā)動機(jī)燃油消耗量最小，燃油經(jīng)濟(jì)性最佳。該型轉(zhuǎn)化器在與發(fā)動機(jī)的匹配上有一定的優(yōu)勢，可以作為生產(chǎn)的改進(jìn)方案。

圖5　功率曲線圖

圖6　油耗量曲線圖

圖7　功率曲線圖

圖8　油耗量曲線圖

[1]王春旋.催化轉(zhuǎn)化器起燃特性與多結(jié)構(gòu)流場仿真研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2010.

[2]李欣，杜慧起.基于發(fā)動機(jī)外特性實驗的三元催化轉(zhuǎn)換器凈化性能研究[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報，2012，（14）：41-43.

[3]徐小東.發(fā)動機(jī)速度特性實驗教學(xué)的步驟與重點[J].蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，（10）：72-73.

Research on Three-way Catalytic Converter Structural Optimization Based on Engine Speed Performance Test

DU Huiqi,LI Wen
(Tianjin Sino-German Vocational Technical College,Tianjin 300191)

In this paper, By the engine speed characteristic experiment, respectively, do not have catalytic converters installed original catalytic converters and catalytic converters installed by three states improved engine power, fuel consumption measurement and analysis, i s i mportant for optimizing catalytic converters structural design.

engine, speed performance, Three-way catalytic converter