Préface

Depuis le 1er juillet, la norme nationale chinoise de phase VI sur les émissions polluantes des véhicules à moteur diesel est officiellement mise en œuvre dans tout le pays. Il est interdit de produire et de vendre des véhicules lourds au diesel qui ne répondent pas à la norme d'émission nationale VI, et les véhicules lourds diesel importés doivent répondre à la norme d'émission nationale VI. Il est rapporté que les six normes d'émission nationales ont amélioré et amélioré les procédures de test des gaz d'échappement des automobiles par rapport aux cinq normes nationales, et que les limites d'émissions de polluants des gaz d'échappement des automobiles ont été stipulées. La gravité a été augmentée de 40 % à 50 % et les émissions des principaux polluants ont presque doublé. De ce point de vue, la mise à niveau des produits d'échappement des automobiles est une tâche essentielle pour les grandes entreprises automobiles.

1. Composition du système de traitement des gaz d'échappement des automobiles

Le système d'échappement des automobiles comprend principalement quatre parties : le tuyau d'échappement, le pot d'échappement, le silencieux et le dispositif de purification des gaz d'échappement (catalyse à trois voies). Le purificateur catalytique des gaz d'échappement des automobiles est un dispositif de purification externe, principalement utilisé dans les moteurs à essence. Il est composé d'une coque, d'un support et d'un catalyseur. Les performances du support ont un impact important sur l'activité et la durée de vie du catalyseur. Il joue donc un rôle important dans l'efficacité de purification de l'ensemble du purificateur catalytique. Le catalyseur situé sur la surface du support oxyde et réduit les polluants NOx, HC, CO et autres substances nocives et gaz nocifs présents dans les gaz d'échappement émis par le moteur de la voiture, et les convertit en CO2, H2O et N2 inoffensifs, afin de jouer le rôle de purification des gaz d'échappement.

Les exigences de performance du transporteur incluent :

1) Il possède une haute résistance à la chaleur, ce qui lui permet de s'adapter à la large plage de températures d'échappement des moteurs automobiles ; 2) Il possède une bonne résistance mécanique et peut résister à l'impact thermique du flux d'air à haute température, ainsi qu'aux chocs violents causés par les irrégularités de la surface de la route et les vibrations des cylindres ; 3) Il possède une grande surface spécifique, une grande surface spécifique de support et une distribution uniforme des composants actifs, ce qui permet d'améliorer le taux d'utilisation des composants actifs et de réduire les coûts ; 4) Il a une faible capacité calorifique et une conductivité thermique élevée, ce qui permet de raccourcir le temps de réaction du catalyseur et de réduire les émissions d'échappement lors du démarrage à froid du véhicule ; 5) Avoir une structure poreuse ou une porosité appropriée ; 6) Il absorbe l'eau dans une certaine mesure et est bon marché.

2. Type de matériau du support catalyseur

À l'heure actuelle, il existe deux principaux types de supports catalytiques pour la purification des gaz d'échappement automobiles dans le pays et à l'étranger : les céramiques métalliques et poreuses, parmi lesquelles la céramique alvéolaire en cordiérite sur support céramique poreux est la plus utilisée. 2.1 support métallique : Avantages : paroi mince, grande surface spécifique, haute résistance mécanique, faible résistance à l'échappement de l'automobile, bonne adéquation entre le support et la coque métallique, etc. Il possède une faible capacité calorifique, une conductivité thermique élevée et des caractéristiques correspondantes rapides, ce qui peut améliorer la vitesse de chauffage du catalyseur lors du démarrage à froid. Cela a donc un effet positif sur la purification des gaz d'échappement des automobiles lors du démarrage à froid. Inconvénients : le processus de moulage est complexe, le coût de production est élevé (environ le double de celui d'un support en céramique) et la résistance aux chocs thermiques n'est pas aussi bonne que celle de la céramique alvéolaire en cordiérite. De plus, le processus de revêtement de surface n'est pas parfait, ce qui limite son développement. Support en céramique alvéolaire en cordiérite 2.2 : Avantages : les produits céramiques alvéolaires possèdent de nombreux canaux d'écoulement parallèles. La perte de pression du flux de gaz est donc faible et la répartition du débit dans l'ensemble du composant est bonne. De plus, les céramiques alvéolaires peuvent être fabriquées à partir de divers matériaux, principalement de la cordiérite, du titanate d'aluminium, du carbure de silicium, de la zircone, du nitrure de silicium, etc. Les céramiques alvéolaires en cordiérite (2MgO · 2al2O3 · 5sio2) sont largement utilisées en raison de leur excellente résistance aux chocs thermiques, de leurs bonnes performances d'adsorption, de leur haute résistance au feu et de leur résistance mécanique appropriée. Depuis la production par extrusion d'un support en céramique alvéolaire par la société Corning en 1973, la céramique alvéolaire cordiérite joue un rôle important dans les composants de purification des gaz d'échappement tels que le purificateur catalytique des gaz d'échappement des automobiles et le piège à particules des moteurs diesel. Les céramiques alvéolaires en cordiérite sont généralement synthétisées à partir de kaolin, de talc et d'alumine de haute qualité dans l'industrie. Inconvénients : en général, afin d'augmenter la surface du support en céramique alvéolaire, sa surface sera recouverte d'un revêtement d'alumine uniforme à surface spécifique élevée, puis les composants actifs en métaux précieux seront chargés sur la surface. Cependant, les coefficients de dilatation thermique de la matrice de cordiérite et du revêtement d'alumine sont très différents, ce qui permet de détacher facilement le catalyseur et le revêtement du support et d'obstruer les pores, ce qui entraîne la défaillance du catalyseur. La faible conductivité thermique ralentit également l'allumage du catalyseur, et l'efficacité de purification des gaz d'échappement des automobiles lors du démarrage à froid est faible.

2.3 nouveau support de catalyseur en céramique poreuse :

① Céramique fibreuse : fait référence à une sorte de matériau céramique à haute porosité préparé avec de la fibre céramique comme matière première principale. Avantages : la plupart des matériaux ont une structure à pores ouverts et la porosité peut atteindre plus de 90 %, alors que la porosité des matériaux céramiques poreux généraux n'est que d'environ 50 %. Il utilise principalement les caractéristiques textiles de la fibre pour le tissage tridimensionnel, et la porosité et le diamètre des pores sont contrôlables. Inconvénients : limitée par la longueur et les performances de tissage de la fibre céramique, les exigences élevées en matière de technologie de tissage tridimensionnel et le coût élevé des produits limitent son développement. ② Matériau céramique poreux en SiC conducteur : ses pores forment une structure en réseau tridimensionnel connecté, avec une excellente résistance à la chaleur et à la corrosion, une conductivité thermique élevée, une température de service et de bonnes performances de régénération. La résistance aux chocs thermiques est supérieure à celle de la céramique alvéolaire en cordiérite, qui convient aux applications où la température change souvent brusquement. Le produit utilise un support conducteur et utilise une méthode de préchauffage électrique pour augmenter la température du purificateur. Le catalyseur peut atteindre la température d'inflammation du catalyseur en peu de temps et réduire efficacement les émissions de substances nocives dès les premières minutes du démarrage à froid du véhicule.