[发明专利]摩托车排气催化净化器活性评价试验装置

说明书

                          技术领域

本发明涉及摩托车和轻便摩托车催化净化器活性评价装置。

                          背景技术

摩托车的大量使用对环境产生严重污染，在摩托车排气系统中安装催化净化器降低排放是主要的解决方案。催化净化器在不同使用条件下对有害废气成分的净化率(即，活性)的评价试验装置在其生产、应用过程中是必要的和关键的。

目前，已经发布的有关摩托车用催化净化器的活性评价试验装置仅见到以有限几种标准气体混合配制的模拟发动机排气为气源，在催化净化器上取体积只有几毫升的小样进行评价的报道。如文献《摩托车污染控制催化转化器的试验研究》“环境污染治理技术与设备”2000年第一期。这种方法虽然可以在一定程度上反催化净化器的活性，但是，这种小样活性评价试验存在下列缺陷：所配制的模拟发动机排气在成分种类和浓度等方面偏离实际情况。如发动机实际排气中仅碳氢类成分就有200余种之多，其中每种具体成分所占比例由于发动机形式及运转工况的不同而呈现出非常复杂的变化，试图使用标准气对如此复杂的废气进行准确模拟配制显然是不现实的，所以配制模拟气源的方法难以准确反应催化器在实际使用条件下的活性；另外，以催化净化器上取下的小样作为被评价对象也忽略了实际使用的催化净化器整体形状和结构对其活性的重要影响。

对于汽车用催化净化器的活性评价已经出现了有关以汽车发动机实际排气作为气源，以实际使用的全尺寸催化器作为被评价对象的试验装置的报道。如文献《车用催化剂的性能评价技术和试验方法》“汽车工程”1999年(Vol.21)。但是，由于摩托车发动机与汽车发动机之间存在的巨大差异，使得摩托车催化净化器无法直接在汽车相关试验装置上进行试验。主要原因在于：摩托车既使用四冲程发动机，又使用二冲程发动机。这两种类型的发动机在换气、燃烧和润滑等方面存在本质上的差异，这直接导致排气成分的巨大差异，而汽车全部使用四冲程发动机；另外，汽车发动机以水冷为主、电控燃油喷射供油、发动机排量大(以升计)，摩托车发动机以风冷为主、化油器供油、排量小(以毫升计)，这也直接导致其排气成分、流量、温度等方面差异很大。所以汽车的相关试验装置无法直接对摩托车催化净化器活性进行评价试验。

                         发明内容

本发明的目的在于针对摩托车催化净化器的实际使用条件，发明一种以摩托车发动机排气作为气源，对实际使用的全尺寸催化器作为评价对象的活性评价试验装置，达到在模拟实际使用条件下对摩托车催化净化器活性准确评价的目的。

本发明是由空燃比测量和控制子系统、废气热交换子系统、流量测量和控制子系统、废气直接采样和分析系统组成；各系统可以根据试验规范的不同要求单独或组合使用；选择与催化器实际配套使用的摩托车发动机作为产生废气的气源，测量催化器活性的试验装置。

具体技术如下：

1.空燃比测量和控制子系统是：测量发动机排气成分并在空燃比测量点之前对废气成分进行调整以达到目标值的测量和控制装置。选择催化器实际匹配的二、四冲程摩托车发动机，将其固定于发动机台架并与测功器连接，发出的功率由测功器吸收，其运转工况受测功器控制，利用发动机运转产生的排气作为催化器活性评价试验的废气气源；

2.分别针对二冲程的四冲程发动机的现有供油系统的特点分别开发空燃比测量、控制子系统，以达到对流入受试催化器的废气空燃比的控制；

3.针对摩托车发动机排气热量散失相对较大的特点开发排气热交换子系统，以达到对排气温度的调整和控制；

4.针对摩托车发动机排气量小且脉动大的特点开发适合于小流量大脉动的气体流量测量和控制子系统，以达到对流过催化器的废气流量的控制；

5.针对摩托车发动机排气成分的浓度和其中较严重的颗粒物排放的特点，开发排气直接采样系统并选配多量程排气浓度分析仪，构成了废气直接采样和分析子系统。

本发明的优点在于：使用催化器实际配套的发动机作为废气气源，实现了对催化器使用条件的准确模拟；开发了适合二、四冲程发动机的多种空燃比测量和控制方案，可以灵活地实现空燃比控制；具有升温和降温功能的废气热交换器实现了废气温度的灵活控制；附带稳压箱的发动机进排气测量系统可以精确测量摩托车发动机较大脉动的进排气流量；灵活的直接采样切换系统和废气分析仪可以实现废气采样和浓度分析，进而由计算催化器前后有害气体浓度差计算得到净化率。下列图9、图10、图11、图12为本系统对二、四冲程摩托车用催化器起燃特性和空燃比特性的评价试验结果。