Предисловие

С 1 июля по всей стране официально вступил в силу китайский национальный стандарт выбросов загрязняющих веществ для тяжелых дизельных транспортных средств фазы VI. Запрещено производить и продавать тяжелые дизельные транспортные средства, которые не соответствуют национальному стандарту выбросов VI, а импортируемые тяжелые дизельные транспортные средства должны соответствовать национальному стандарту выбросов VI. Сообщается, что шесть национальных стандартов выбросов усовершенствовали и усовершенствовали процедуры испытаний выхлопных газов автомобилей по сравнению с пятью национальными, а также были установлены предельные значения выбросов загрязняющих веществ в выхлопные газы автомобилей. Степень серьезности возросла на 40— 50%, а выбросы основных загрязнителей почти удвоились. С этой точки зрения модернизация продуктов выброса выхлопных газов автомобилей является важной задачей для крупных автомобильных предприятий.

1. Состав системы очистки выхлопных газов автомобиля

Выхлопная система автомобиля в основном состоит из четырех частей: выхлопной патрубок, выхлопной трубы, глушителя и устройства очистки выхлопных газов (трехсторонний катализ). Каталитический очиститель выхлопных газов автомобилей представляет собой внешнее устройство очистки, которое в основном используется в бензиновых двигателях. Он состоит из оболочки, носителя и катализатора. Характеристики носителя оказывают большое влияние на активность и срок службы катализатора, поэтому они играют важную роль в эффективности очистки всего каталитического очистителя. Катализатор на поверхности носителя окисляет и снижает содержание загрязняющих веществ NOx, HC, CO и других вредных веществ и вредных газов в выхлопных газах, выпускаемых автомобильным двигателем, и превращает их в безвредные CO2, H2O и N2, выполняя роль очистки отходящих газов.

Требования к эксплуатационным характеристикам носителя включают:

1) Обладает высокой термостойкостью, позволяющей адаптироваться к широкому диапазону температур выхлопных газов автомобильного двигателя; 2) Обладает хорошей механической прочностью и может выдерживать тепловое воздействие высокотемпературного воздушного потока, а также серьезные удары, вызванные неровным дорожным покрытием и вибрацией цилиндров; 3) Он имеет большую удельную площадь поверхности, большую удельную площадь поверхности носителя и равномерное распределение активных компонентов, что способствует повышению коэффициента использования активных компонентов и снижению стоимости; 4) Обладает низкой теплоемкостью и высокой теплопроводностью, что способствует сокращению времени реакции катализатора и снижению выбросов выхлопных газов при холодном запуске автомобиля; 5) Имеют соответствующую пористую структуру или пористость; 6) Обладает определенным водопоглощением и низкой ценой.

2. Тип материала носителя катализатора

В настоящее время существует два основных типа катализаторов для очистки выхлопных газов автомобилей в стране и за рубежом: металл и пористая керамика, среди которых наиболее широко используется кордиеритовая сотовая керамика в пористой керамической подложке. 2.1 металлический носитель: Преимущества: тонкая стенка, большая удельная поверхность, высокая механическая прочность, низкое сопротивление автомобилю выхлопным газам, хорошие характеристики соответствия между носителем и металлической оболочкой и т. д. Он обладает небольшой теплоемкостью, высокой теплопроводностью и быстрыми соответствующими характеристиками, которые могут улучшить скорость нагрева катализатора во время холодного запуска. Таким образом, он хорошо влияет на очистку выхлопных газов автомобилей при холодном запуске. Недостатки: процесс формования сложен, стоимость производства высока (примерно в два раза выше, чем у керамического носителя), а стойкость к тепловому удару не такая хорошая, как у кордиеритовой сотовой керамики. Кроме того, процесс нанесения покрытия на поверхность несовершенен, что ограничивает его развитие. 2.2 Кордиеритовый сотовый керамический носитель: Преимущества: изделия из сотовой керамики имеют множество параллельных каналов потока, поэтому потери давления в потоке газа невелики, а распределение потока во всем компоненте хорошее. Кроме того, сотовая керамика может быть изготовлена из различных материалов, в основном из кордиерита, титаната алюминия, карбида кремния, диоксида циркония, нитрида кремния и т. д. Сотовая керамика из кордиерита (2MgO · 2al2o3 · 5sio2) широко используется из-за ее превосходной термостойкости, хороших адсорбционных характеристик, высокой огнестойкости и соответствующей механической прочности. С момента экструзионного производства сотового керамического носителя компанией Corning в 1973 году сотовая керамика из кордиерита стала важной частью компонентов очистки выхлопных газов, таких как каталитический очиститель выхлопных газов автомобилей и сажеуловитель дизельных выхлопных газов. Кордиеритовая сотовая керамика обычно синтезируется в промышленности из высококачественного каолина, талька и оксида алюминия. Недостатки: как правило, для увеличения площади поверхности сотового керамического носителя на его поверхность наносится однородное покрытие из оксида алюминия с высокой удельной площадью поверхности, а затем активные компоненты драгоценных металлов загружаются на поверхность. Однако коэффициенты теплового расширения кордиеритовой матрицы и оксидного покрытия сильно различаются, что позволяет катализатору и покрытию легко отслаиваться от носителя и блокировать поры, что приводит к разрушению катализатора. Низкая теплопроводность также приводит к медленному воспламенению катализатора, а эффективность очистки выхлопных газов автомобилей при холодном запуске низкая.

2.3 Новая пористая керамическая подложка катализатора:

① Волокнистая пористая керамика: относится к разновидности керамического материала с высокой пористостью, приготовленного из керамического волокна в качестве основного сырья. Преимущества: большинство материалов имеют структуру с открытыми порами, а пористость может достигать более 90%, в то время как пористость обычных пористых керамических материалов составляет всего около 50%. Для трехмерного ткачества в основном используются текстильные характеристики волокна, а пористость и диаметр пор можно контролировать. Недостатки: ограничения по длине и ткацким характеристикам керамического волокна, высокие требования к технологии трехмерного ткачества и дороговизна продукции ограничивают ее разработку. ② Проводящий пористый керамический материал SiC: его поры представляют собой трехмерную сетчатую структуру, обладающую отличной термостойкостью и коррозионной стойкостью, высокой теплопроводностью, рабочей температурой и хорошими характеристиками регенерации. Стойкость к тепловому удару выше, чем у сотовой керамики из кордиерита, которая подходит для применений, где температура часто резко меняется. В изделии используется токопроводящий носитель и метод электрического предварительного нагрева для повышения температуры очистителя. Катализатор может достичь температуры воспламенения катализатора за короткое время и эффективно снизить выбросы вредных веществ в первые несколько минут холодного запуска автомобиля.