催化控制技術(shù)在二沖程通用小型汽油機上的應用

王成存

摘 要：在非道路機械之中，二沖程通用小型汽油機的應用十分廣泛，但其具體排放工作無法與相關(guān)標準相符，制約了自身發(fā)展。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗，對二沖程通用小型汽油機改善排放的主要方法進行總結(jié)，并從催化轉(zhuǎn)化控制技術(shù)的原理、二沖程通用小型汽油機對催化劑的要求、合理的結(jié)構(gòu)設計、催化控制技術(shù)的發(fā)展四方面，論述了催化控制技術(shù)在二沖程通用小型汽油機上的具體應用形式。

關(guān)鍵詞：催化控制技術(shù)；二沖程；小型汽油機

近年來，我國很多企業(yè)將發(fā)展目標放在了通用小型汽油機市場之中，該種汽油機的市場產(chǎn)銷量極大，出口量也在年年攀升。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從2016年開始，我國通用小型汽油機產(chǎn)量依舊處于增長態(tài)勢。但在該行業(yè)發(fā)展過程中，同樣也衍生出很多新的問題，尤其是在二沖程通用汽油機的使用上，想要達到世界環(huán)保標準還需要進行進一步操作和機后處理。

1 二沖程通用小型汽油機改善排放的主要方法

1.1 四沖程化

二沖程通用小型汽油機具備固定的進氣、排氣等特點，污染排放嚴重超標，而且耗油量巨大，如果站在排放和油耗方面進行考慮，四沖程機的優(yōu)勢十分明顯，人們可以將二沖程機改造成四沖程機，從源頭角度出發(fā)將污染排放問題解決。另外，在二沖程機污染排放問題解決過程中，需要遵循以下原則，即機內(nèi)凈化和機外凈化的有效協(xié)調(diào)，以及機內(nèi)凈化的優(yōu)先。例如，在通過凈化器和發(fā)動機參數(shù)控制來降低污染物的排放，也可以利用分層掃氣方法來達到這一效果。

1.2 催化轉(zhuǎn)化技術(shù)

隨著各項法律法規(guī)的落實，人們可以利用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)來達成排放標準共識。尤其是在排氣系統(tǒng)設計上，催化劑的加裝可以有效降低污染物的排放量。站在EPA排放標準角度來說，催化轉(zhuǎn)化技術(shù)已經(jīng)成為目前解決二沖程機排放問題的主要技術(shù)之一。另外，在大量高效、成本低廉的金屬基體催化劑研發(fā)成功之后，還能進一步促使催化轉(zhuǎn)化技術(shù)得到更多發(fā)展機會。據(jù)美國EPA數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2015年道路車輛與非道路車輛的總體污染物排放，其中有23%的一氧化碳和20%的HC來源于小型汽油機，其中一大部分均是由二沖程機器所產(chǎn)生的。[1]

2 催化控制技術(shù)在二沖程通用小型汽油機上的具體應用形式

2.1 催化轉(zhuǎn)化控制技術(shù)的原理

在催化劑的相互作用之下，排氣中的有害成分會出現(xiàn)以下反應：

CO+O2→CO2

HC+O2→CO2+H2O

NOX+CO→N2+CO2（+H2O）

如果整個過程的排溫條件保持不變，在上述反應過程中，具體的反應速度較快，并在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水和氮氣，最終實現(xiàn)污染物排放量的持續(xù)降低。

2.2 二沖程通用小型汽油機對催化劑的要求

首先是耐高溫，由于通用小型汽油機的排氣溫度處于350℃以上，有時還會達到700℃左右，該種溫度可以讓催化劑起燃。而在二沖程機運轉(zhuǎn)過程中，會生成大量的HC和CO，再加上催化劑的相互作用之后，放熱量還會進一步提升，促使最高排氣溫度超過1000℃。為了確保相關(guān)工作的順利進行，催化劑需要具備良好的耐高溫性能，而且在催化劑載體選擇上，除了耐高溫這個基本特性之外，還要具備熱傳遞特性。其次是對HC的轉(zhuǎn)化率要求，二沖程機之中的HC排放量明顯提升，人們在催化劑使用過程中，應該確保HC的轉(zhuǎn)化率所有提升，最小也要達到70%。因此，催化劑的選擇和使用應該體現(xiàn)出一定的針對性特點，這其中包括催化劑涂層、貴金屬以及載體形式規(guī)格等，讓設計工作具備加強的多方面特性。再次是體型小、形式多樣，通機在設計過程中具備結(jié)構(gòu)緊密、消聲器較小等特點，這也為催化劑的布置工作帶來了很大挑戰(zhàn)，人們需要利用最少的催化劑得到最高的轉(zhuǎn)化效率。為了與不同的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)相適應，人們所準備的催化劑應該具備形式多樣化特點，最終根據(jù)消聲器內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)對其進行選擇。最后是低價格，由于該種汽油機的制造成本很低，銷售價也不高，所以說在催化轉(zhuǎn)化器的選擇上，還應該延續(xù)低價格、高轉(zhuǎn)化率特點。

2.3 合理的結(jié)構(gòu)設計

在具體的催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)設計過程中，應該確保原機的機械性能保持不變狀態(tài)。工作人員可以根據(jù)發(fā)動機的具體排量信息和消聲器的使用狀況、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，對催化劑進行選擇，這其中的內(nèi)容包括催化劑形狀、體積以及安裝位置等等。由于部分催化劑自身性質(zhì)不穩(wěn)定，在安裝時應該確保原機的消聲效果不會受到任何影響，更不會增加內(nèi)部空間之中的氣流阻力，在保持足夠的體積之后，提升催化劑的高效性和持久性，還要避免消聲器外殼溫度出現(xiàn)過高情況，否則很容易對機體的其他性能產(chǎn)生影響。

2.4 催化控制技術(shù)的發(fā)展

某環(huán)保實業(yè)股份有限公司主要從事的是發(fā)動機排放控制的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，有著15年的催化劑研發(fā)經(jīng)驗，具備先進的自動生產(chǎn)線，被國家譽為最大的金屬載體催化劑產(chǎn)業(yè)基地，與EPA排放標準相符，滿足了各個通用汽油機廠家的發(fā)展需求。除了催化控制技術(shù)的有效發(fā)展之外，相關(guān)市場的擴大也為該項技術(shù)的應用提供了有利條件，尤其是在美國、歐盟等國家制度政策標準的進一步提升，讓整個二沖程通用小型汽油機對催化控制技術(shù)提出了更高要求。因此，人們將傳統(tǒng)的二沖程小型汽油機催化劑設計重點轉(zhuǎn)移，并將其放在抗高溫特性、性價比等方面之中。其次，由于國產(chǎn)的小型汽油機污染物排放與相關(guān)國外制定的標準不符，限制了該產(chǎn)業(yè)的國家化發(fā)展，而HC在整個污染物之中的所占比例較大。所以說，相關(guān)企業(yè)在未來發(fā)展過程中，應該將工作重點放在HC的催化控制技術(shù)之中。另外，國產(chǎn)的二沖程通用小型汽油機的結(jié)構(gòu)比較單一，不同廠家的產(chǎn)品也會顯示出不同的特點，形狀、材料等方面也有所差異。因此，設計人員應該根據(jù)不同的機器種類和形狀來設計催化劑和控制方案，讓產(chǎn)品和技術(shù)呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展特點。[2]

3 總結(jié)

綜上所述，催化控制技術(shù)在汽油機生產(chǎn)領(lǐng)域中的應用范圍很廣，但整體技術(shù)內(nèi)容還存在很多不完善之處。因此，在發(fā)展上，企業(yè)應該與研究所和生產(chǎn)廠家聯(lián)合在一起。另外，為了確保相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)的進一步提升，各個通機廠家們可以在催化劑選擇過程中對其中的技術(shù)研發(fā)情況進行考慮，進而提升該行業(yè)的國際競爭力。

參考文獻：

[1]吳軍.催化裂化煙氣排放控制技術(shù)現(xiàn)狀及面臨問題的分析[J].化工管理，2018（10）：133.

[2]曹軍驥，黃宇.納米光催化技術(shù)在大氣污染治理中的應用[J].科技導報，2016，34（17）：64-71.