车用三效催化转化器劣化性能分析及寿命预测研究

论文摘要

汽车尾气污染占大气污染的50%左右，污染给人类的生存环境造成了严重的威胁。因此汽车尾气净化技术的发展迫在眉睫，其中在排气管中加装三效催化转化器是最重要的机外净化技术。但由于三效催化转化器长期在恶劣环境下工作，导致三效催化转化器劣化，废气转化效率下降，因此必须进行三效催化转化器劣化性能的研究。为此，论文以湖南省科技攻关重点项目《机动车尾气三效催化转化器的研究与开发》（湘科计[2005]87号）以及湖南省科技计划项目《车用三效催化转化器高效长寿低污染关键技术及应用》（2009CK2001）为依托，对车用三效催化转化器的反应机理进行研究，并在此基础上进行车用三效催化转化器劣性能以及寿命预测等研究。其主要研究工作表现如下：（1）将劣化机理与化学反应相结合，建立了铂(Pt)颗粒平均直径与反应频率因子修正化学反应的三效催化转化器劣化仿真模型，NO、CO转化效率的仿真结果与实验结果对比验证模型的有效性。（2）运用流体力学软件对三效催化转化器的温度场以及氧浓度场进行了数值仿真，并通过定义Pt颗粒平均直径和反映频率因子的函数，得到了Pt颗粒平均直径与反映频率因子随行驶里程的变化图，揭示了Pt颗粒平均直径和反映频率因子是三效催化转化器劣化的主要特征，并提出一些控制延缓Pt颗粒平均直径与反映频率因子的劣化的措施。（3）对影响的三效催化转化器劣化性能的主要因素—入口温度、行驶里程、扩张角、空气过量系数进行了单因素分析和灰色关联分析，并以此为基础建立了车用三效催化转化器耐久性寿命灰色预测GM(1,1)模型，预测结果表明，车用三效催化转化器耐久性寿命为8万km。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 车用三效催化转化器国内外研究现状
• 1.1.1 载体的研制发展
• 1.1.2 催化剂的研制发展
• 1.2 车用三效催化转化器数值模拟国内外研究现状
• 1.2.1 催化器数值模拟研究
• 1.2.2 车用三效催化转化器劣化数值仿真研究
• 1.3 三效催化转化器的劣化机理
• 1.3.1 高温热失活
• 1.3.2 化学中毒
• 1.3.3 结焦
• 1.3.4 机械损伤
• 1.4 寿命预测国内外研究现状
• 1.4.1 预测技术概述
• 1.4.2 预测的研究现状
• 1.4.3 寿命预测在热动力系统中的应用
• 1.5 研究背景与研究意义
• 1.5.1 研究背景
• 1.5.2 研究意义
• 1.6 研究内容与文章结构
• 第2章 车用三效催化转化器劣化性能仿真与控制措施
• 2.1 三效催化转化器劣化性能仿真
• 2.1.1 传热传质模型
• 2.1.2 化学反应模型
• 2.1.3 流动控制方程
• 2.1.4 三效催化转化器仿真计算
• 2.2 车用三效催化转化器劣化性能仿真结果与分析
• 2.2.1 仿真模型的有效性验证
• 2.2.2 铂（Pt）颗粒直径的变化
• 2.2.3 反应频率的变化
• 2.3 车用三效催化转化器劣化性能控制措施
• 2.4 本章小结
• 第3章 三效催化转化器劣化影响因素分析
• 3.1 影响三效催化转化器劣化性能的单因素分析
• 3.1.1 扩张角对劣化的影响
• 3.1.2 温度对劣化的影响
• 3.1.3 空气过量系数对劣化的影响
• 3.2 车用三效催化转化器劣化性能参数灰色关联分析
• 3.2.1 灰色关联分析的具体步骤
• 3.2.2 实例应用
• 3.2.3 结果与分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 车用三效催化转化器寿命预测研究
• 4.1 车用三效催化转化器耐久性寿命劣化实验研究
• 4.1.1 实车道路循环（RC）
• 4.1.2 国内外台架快速劣化循环（Bench Cycle）
• 4.2 车用三效催化转化器寿命预测模型建立及其分析
• 4.2.1 GM（1，1）模型概述
• 4.2.2 车用三效催化转化器寿命预测模型建立方法
• 4.2.3 车用三效催化转化器寿命预测分析
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢