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摘要:随着轻型车排放管理不断规范,相关法规对整车耐久性进行了规定,由于受到台架快速老化的影响,所以要在短时间内进行耐久性试验。为了能够提升催化器台架性能,应当对快速老化问题进行分析,从而有效地解决这些问题。
关键词:汽油机;催化器台架;快速老化;分析
随着国家对环境保护的重视,所以加大了污染防治力度,而且人们也逐渐地意识到汽车对环境的影响,因此加强了对汽车等移动污染源的控制。其中柴油车污染物排放量超过了汽车的排放总量,而汽油车的排放量超过汽车,所以应当引入足够重视了。目前,全球汽车的排放标准主要以欧洲体系、美国体系、日本体系为主,其中欧美体系被世界各国广泛采纳了。我国的轻型汽油车排放法规,一直都是沿用欧洲排放标准的,并在2005年时引入整车了耐久性试验。在经过了一段时间的发展,可以在底盘测功机上或者是试验跑道上进行16万公里和20万公里耐久性试验,而且具有很好的实验效果。在实际操作过程中基于催化转化器热老化原理,可以有效地调节空燃比,进而提高催化器温度,从而有效地缩短了老化试验时间,这也是台架快速老化的主要方法。2008年欧盟通过了相关技术标准,其中规定了标准台架循环,同时还允许使用快速老化方法。这种方法与标准台架循环相比,在老化时催化器的温度会更高,也可以更快地完成热老化,所以目前被广泛地应用到实际操作中。
1台架快速老化原理和适用范围分析
1.1老化原理
台架快速老化法主要是通过催化器和氧传感器进行急速热老化,从而再现了车辆行驶需求的耐久公里数以后,实际的处理和排放状态。目前的台架是通过补气、断油这两种方法来实现催化器温度高于正常行驶温度,运行这类循环可以实现台架的快速老化。一个60s循环在要求时间内,并且在老化台架上按照要求重复循环,这样才能实际完成老化试验。通过控制催化剂温度和发动机空气/燃料比,以及二次添加催化剂前,应当根据二次空气喷射量来规定循环情况。快速老化系统主要是由发动机和快速老化控制系统,以及空燃比仪和二次压缩空气控制装置,还有排气测量流量计和气动排气背压调节阀等几个部分组成。其中快速老化系统和台架控制软件系统是通过计算机集成,然后按照工况编程来实际控制二次空气喷射,同时严格地控制喷射时间和喷射量,之后使用外接宽氧传感器来监控喷射后过量空气系数情况。
1.2适用范围
在进行认证试验过程中,快速老化方式比较适用于点燃式发动机,其中还包括了使用催化转化器,将其作为后处理排放控制装置,使用到混合动力汽车上。要想进行整车耐久性试验,应当注意车型相比问题,试验车辆如果只是污染控制装置变化超出了规定标准,这种情况不能作为基础车型使用。认证期间使用的标准台架循环,应当经过环境保护部门认可,在这样的情况下才可以替代其他循环进行耐久性试验。
2试验流程分析
将整车试验和转毂上耐久试验相比,使用台架快速老化方式进行耐久,催化器热负荷会更高,但是催化器老化时间却更短。在催化器最高温度处安装温度传感器,可以快速地收集车辆2次标准道路循环情况,以及20分钟内台架循环数据,并以此来计算台架的老化时间。在实际操作过程中,以台架实际老化时间和达到老化效果作为判断依据,主要有以下几个试验步骤。
2.1确定基准温度
温度数据整体要符合循环设定基本要求,确保温度在可以接受的范围内波动。定义基准温度时,应当考虑台架老化期间的不同温度,以及产生老化恒定温度。统计台架的耐久频段内温度,还有占时间总和基准温度,可以使用阿累尼乌斯方程式计算。该基准温度和试验数据放在一起,用于整车耐久公里数和台架耐久小时数转换。
2.2台架老化时间计算
要想准确地计算台架老化时间,应当使用方程式进行计算,根据基准温度和两个循环内温度情况,以及等效老化时间的累加,之后乘以该段时间校正的正常寿命和时间系数,就可以计算出实际老化时间。在实际操作过程中,应当根据热老化机理和基准温度进行分析,如果温度越高,那么台架老化时间就会越少。当标准台架循环和标准道路循环温度分组步长越小时,台架老化时间的计算结果就会越准确。从而整体上看,在法规要求标准台架循环和标准道路循环温度分组步长分别在25℃、10℃温度范围以内变化时,步长对台架老化时间的影响在±1%内,这种情况属于可以接受的范围。
3台架快速老化试验情况分析
实验过程中可以选定某车型,并在整车耐久转毂上连续运行,以两个标准道路循环为例,然后进行相关计算,从而得出该车的车速和催化器温度情况,并将其制作成曲线。经过相关数据处理以后,可以得到两个循环时间,一般是1.187h,里程是89.044km。按照相关的法规规定,应当对标准道路循环的试验温度,以及25℃步长情况进行分组统计,这样就可以得到实验结果,并且以20万公里作为全寿命耐久里程数来折算标准台架循环试验时间,这个时间一般是659.7h,将其与转毂耐久预计2666.0h时间相比,试验周期缩短了四分之三。在进行快速老化的过程中,由于发动机处于长期高负荷、高转速状态下运行,所以会对发动机和排气管路产生重要影响,同时还会影响各种传感器的实验寿命,因此需要对这些情况给予充分重视。当使用一段时间以后要对发动机进行保护,也要对系统进行定期维护保养,这样才能确保发动机的使用性能。一般情况下要求每200小时,就要更换发动机机油和冷却液,同时也要更好温度传感器和氧传感器。通过两次试验,可以收集催化器的最高温度,以及相关的温度数据,从而得出各温度频段内的对应时间,然后就可以得出试验车型20万公里耐久台架的快速老化时间。按照目前国内轻型车排放法规的规定,台架快速老化在实际使用中虽然具有一定局限性,但是影响力正在不断扩大,并逐渐地被广泛使用和认可。
结束语:
随着人们生活水平的不断提高,汽车的使用量不断增加,因此国家加强了轻型车排放管理,并规定了整车耐久性要求,同时应用了汽油机催化器在发动机上进行台架老化实验,这种方法的使用在一定程度上解决了实际问题,同时也促进了相关技术发展。
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