隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車的生產(chǎn)量和保有量迅速增長。我國作為世界第一大摩托車生產(chǎn)國，摩托車的年產(chǎn)量已近1500萬輛，摩托車的排放問題日益突出。2004年，我國開始實(shí)行第2階段摩托車排放標(biāo)準(zhǔn)(歐II標(biāo)準(zhǔn))，從而在政策法規(guī)方面，為摩托車催化凈化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了根本保證。
催化凈化系統(tǒng)是摩托車尾氣排放控制的最有效方法。在催化劑涂層中，一般添加稀土La、Ce和Ba、Zr等基本金屬作為穩(wěn)定劑和助催化劑，以改善涂層的熱穩(wěn)定性和增加儲(chǔ)氧功能。所用貴金屬活性組成分多為Pt、Rh。為了保證摩托車催化劑的催化效果，必須進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)化油器的技術(shù)匹配，以改善空燃比，降低原始排放；在應(yīng)用催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，須考慮催化劑的工作特性和有必要配裝二次空氣產(chǎn)品。
與汽車閉環(huán)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)(EFI)不同，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)由化油器提供混合氣。而大多數(shù)摩托車化油器結(jié)構(gòu)簡單，沒有加速系統(tǒng)和加濃系統(tǒng)，為了保證摩托車在全工況范圍內(nèi)的穩(wěn)定工作，發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣一般很濃。此外摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，其排氣空速和熱沖擊均很大。因此摩托車催化器產(chǎn)品和使用條件與汽車三元催化器相比有很大的差異。在解決摩托車排放問題時(shí)，需要了解摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和摩托車催化器的產(chǎn)品特性和技術(shù)原理，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)與催化器的系統(tǒng)匹配，才能保證排放控制效果。筆者綜述了摩托車催化凈化系統(tǒng)的產(chǎn)品技術(shù)和應(yīng)用特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對催化劑的老化及失效原因進(jìn)行分析，對二次空氣產(chǎn)品技術(shù)和整車系統(tǒng)匹配進(jìn)行了技術(shù)討論，以其為摩托車排放污染的治理工作提供參考。
1、摩托車催化系統(tǒng)的技術(shù)介紹
1.1摩托車催化劑的催化反應(yīng)原理
在影響摩托車排氣污染物濃度的諸多因素中，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的燃油(Fuel)和空氣(Air)的比例，簡稱為空燃比(A/F)，是最顯著的因素。
A/F為理論空燃比14.7時(shí)，混合氣燃燒最完全；當(dāng)A/F<14.7時(shí)，混合氣偏濃，稱為貧氧燃燒，CO，HC排放增加，而NOX較少；當(dāng)A/F>14.7時(shí)，混合氣偏稀，為富氧燃燒，此時(shí)CO，HC排放減少，但NOX增加。在應(yīng)用摩托車催化劑時(shí)，其轉(zhuǎn)化率與尾氣中的氧含量即A/F密切相關(guān)。
在催化劑的作用下，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣發(fā)生以下氧化和還原反應(yīng)：
CO+O2→CO2
HC+O2→CO2+H2O
NOX+CO→N2+CO2
當(dāng)排氣中的氧含量和NOX濃度比較低，不足以氧化CO和HC時(shí)，CO、HC將進(jìn)行以下反應(yīng)：
水煤氣反應(yīng)：CO+H2O→CO2+H2
烴——水蒸氣重整反應(yīng)：HC+H2O→CO+H2
由此可見，如果摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣較濃，而排氣中的氧含量又不足，會(huì)發(fā)生烴－水蒸氣重整催化反應(yīng)，則可能發(fā)生HC排放降低，而CO則不減反增的現(xiàn)象，不利于摩托車的排放達(dá)標(biāo)。
催化劑在以上化學(xué)反應(yīng)中，對參與化學(xué)反應(yīng)的分子起一種活化作用，使反應(yīng)物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生有利于化學(xué)反應(yīng)變化，催化劑本身并不參與最終反應(yīng)產(chǎn)物，借助催化作用，使上述反應(yīng)的活化能降低，從而加快反應(yīng)速度。
因摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比A/F一般小于14.7，其排放以CO、HC為主，NOX較少，用于化油器發(fā)動(dòng)機(jī)的摩托車催化劑均為氧化型(二元催化劑)，主要催化CO與HC的氧化反應(yīng)。只有摩托車采用閉環(huán)控制電噴發(fā)動(dòng)機(jī)后，三元催化劑才有可能在摩托車排放控制上得到應(yīng)用。因?yàn)橹挥性诎l(fā)動(dòng)機(jī)以理論空燃比運(yùn)行時(shí)，三元催化劑才可能同時(shí)具有高效凈化CO、HC和NOX三種有害氣體的能力。而閉環(huán)控制發(fā)動(dòng)機(jī)能精確控制空燃比在理論空燃比范圍內(nèi)。
1.2摩托車催化轉(zhuǎn)化器的產(chǎn)品技術(shù)
摩托車催化轉(zhuǎn)化器由載體、高比表面積涂層和含貴金屬活性組分的催化材料組成。根據(jù)載體材質(zhì)，分為金屬載體和陶瓷載體兩種，其中金屬載體又可按結(jié)構(gòu)分為蜂窩式和熱管式。
金屬蜂窩載體催化劑因其較大的比表面積和較高的轉(zhuǎn)化率，一般作為主催化劑在摩托車上得到廣泛應(yīng)用，其安裝在摩托車消聲器內(nèi)，距發(fā)動(dòng)機(jī)較遠(yuǎn)。熱管式催化劑具有較低的排氣背壓，便于安裝到靠近發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管位置，可改善催化劑的起燃和減輕蜂窩催化劑的負(fù)擔(dān)，成本低但轉(zhuǎn)化效率也低，可配合蜂窩主催化劑的使用。
1.2.1金屬蜂窩載體
蜂窩載體是催化劑的骨架，催化劑分散在蜂窩載體的內(nèi)孔表面上，可改善催化劑的熱傳導(dǎo)性和機(jī)械強(qiáng)度。與汽車三元催化器不同，摩托車催化劑主要采用金屬蜂窩載體，其材質(zhì)為Fe、Cr、Al和稀土添加劑Ce、Y的高溫合金。與陶瓷載體相比，金屬載體具有耐熱沖擊，排氣阻力小，機(jī)械強(qiáng)度高，熱容量小等優(yōu)點(diǎn)。
金屬蜂窩載體對催化劑的性能有以下影響：
a)幾何參數(shù)：幾何表面積越大，越有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行；開口率越大，排氣背壓越??；孔密度越大，可提升催化劑的空速特性和轉(zhuǎn)化率，但排氣背壓加大。
b)物理參數(shù)：熱容量越小，催化劑起燃越快；熱導(dǎo)率越大，催化劑越易被加熱起燃。
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)和排放控制目標(biāo)，在設(shè)計(jì)催化劑技術(shù)方案，選定金屬載體的尺寸和孔密度時(shí)，既要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，又要滿足催化劑的轉(zhuǎn)化率指標(biāo)和空速特性。
1.2.2涂層
涂層是把一種由多孔物質(zhì)(γ-Al2O3)與穩(wěn)定劑和助催化劑組成的混合物漿料，涂覆在蜂窩載體的內(nèi)孔表面上，經(jīng)烘干焙燒而成的高比表面積的襯底材料。其作用為：
a)增加催化劑的有效面積，提高催化劑的熱穩(wěn)定性；
b)提供合適的微孔結(jié)構(gòu)和催化活性中心；
c)高度分散貴金屬活性組分，節(jié)省貴金屬用量，降低成本。
對氧化鋁涂層的要求：分布均勻，表面積大，與金屬載體有很高的附著力，熱穩(wěn)定性好。
由于催化劑漿料與金屬載體材質(zhì)不同，熱膨脹系數(shù)有很大的差異，若漿料配方和涂覆工藝不合適，會(huì)影響催化劑與金屬載體的結(jié)合強(qiáng)度，在催化劑使用過程中，容易造成涂層脫落，從而影響催化劑的性能和壽命。在進(jìn)行催化劑漿料涂覆時(shí)，通常需要對金屬載體進(jìn)行預(yù)處理，并調(diào)整漿料配方。
涂層中的γ-Al2O3，在800℃以上易發(fā)生相變形成α相，使微孔燒結(jié)，晶粒變粗，導(dǎo)致涂層的比表面積降低，催化活性下降。大量研究表明，在漿料中添加稀土La、Ce和賤金屬Ba、Zr、Ca等氧化物穩(wěn)定劑，可提高涂層的耐溫能力，阻止晶粒團(tuán)聚，可提高氧化鋁涂層的相變溫度。同時(shí)，稀土Ce通過氧化鈰的變價(jià)反應(yīng)，可作為儲(chǔ)氧材料，在富氧氣氛中儲(chǔ)氧，在貧氧氣氛中釋氧，從而改善貧氧狀態(tài)下的CO、HC的氧化反應(yīng)。另外，稀土鈰還促進(jìn)水煤氣反應(yīng)，并對鉑族貴金屬具有助催化劑作用，可降低貴金屬的用量。
1.2.3含貴金屬活性組分的催化材料
一般選用金屬鉑(Pt)銠(Rh)鈀（Pd）為催化劑的主要活性組分?？梢愿鶕?jù)排放標(biāo)準(zhǔn)的限值及耐久性要求、發(fā)動(dòng)機(jī)的排放情況和成本要求，調(diào)整貴金屬的比例和含量，如Pt/Rh為7/1-5/1，或純Pt等，0.84-1.42g/m3(30-50g/ft3)等，貴金屬的比例和含量直接影響催化劑的性能和成本。
在貴金屬活性組分中，Rh對CO和NOX的反應(yīng)活性好，Pt對CO和HC的氧化活性好，Pt、Rh抗硫中毒性好；而Pd對HC的氧化活性好，但抗硫中毒性差。另外，由于含鈀催化劑對水煤氣反應(yīng)有較差的催化活性，而且對HC的吸附性較強(qiáng)，在貧氧條件下易促進(jìn)HC的不完全氧化反應(yīng)，可能會(huì)導(dǎo)致CO濃度增高。因此，摩托車催化劑仍以貴金屬Pt和Rh為主，而很少使用Pd。
對于賤金屬催化劑，其吸氧能力較強(qiáng)而且牢固，氧分子不易脫附，使催化劑的供氧速率受到制約。在發(fā)動(dòng)機(jī)高污染、高空速和低溫下，與貴金屬催化劑相比，具有致命弱點(diǎn)，即易燒結(jié)失效，易發(fā)生硫中毒，空速特性差，需加大催化劑體積等。由此可見，賤金屬催化材料一般只作為助催化劑，而不能作為主要的活性組分。
1.3摩托車催化轉(zhuǎn)化器的工作特性
在摩托車排放控制中應(yīng)用催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，如何合理地安裝使用催化劑和保證催化劑的正常工作，需要了解催化轉(zhuǎn)化器的主要特性。
a)溫度特性：指CO、HC在一定的濃度和空速條件下，凈化率隨溫度變化的情況。CO、HC的凈化率為50%的溫度，即為催化劑的起燃溫度，也是催化劑開始有效工作的溫度。起燃溫度越低，催化劑發(fā)揮作用越快。一般新鮮催化劑的起燃溫度為250-300℃，老化后會(huì)有一定程度的升高。
b)空速特性：指1h內(nèi)通過催化劑的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積與催化劑的體積之比。對于同一催化劑，在一定條件(溫度，濃度，壓力)下，由于排氣空速不同，其凈化效果也不同。摩托車的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，排氣空速越大，排氣在催化劑停留的時(shí)間越短，對催化反應(yīng)不利，催化劑的轉(zhuǎn)化效率變低。摩托車排放控制能否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，需要綜合考慮催化劑在各種工況下的排放凈化效果。
c)空燃比特性：對同一催化劑，在相同的溫度和空速條件下，CO、HC或NOX轉(zhuǎn)化率隨氧含量的不同而不同，富氧條件有助于提高CO和HC的轉(zhuǎn)化率，而貧氧條件有助于提高NOX的轉(zhuǎn)化率。摩托車催化劑主要是轉(zhuǎn)化CO和HC，為了保證凈化效果，摩托車排氣系統(tǒng)需要有充足的氧含量，即較大的過量空氣系數(shù)?？梢酝ㄟ^化油器的優(yōu)化匹配或引入二次空氣系統(tǒng)補(bǔ)充氧氣。
d)熱穩(wěn)定性：由于催化劑長期在高溫下工作，易引起涂層結(jié)構(gòu)和活性組分化學(xué)狀態(tài)發(fā)生改變，導(dǎo)致催化劑的活性和凈化率發(fā)生變化。摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度和流速變化很大，這就要求催化劑具有良好的耐熱性能，防止催化劑的使用壽命下降。
e)抗中毒性能：摩托車催化劑在使用過程中，由于燃油和機(jī)油中的鉛(Pb)硫(S)磷(P)等毒性化合物吸附在催化劑上或與活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所引起的催化劑活性下降或失效現(xiàn)象稱為催化劑中毒。其中，鉛是很強(qiáng)的催化劑毒物，目前還沒有任何催化劑可以避免鉛中毒。盡管我國已推廣使用無鉛汽油，但仍有微量殘余鉛存在，而催化劑的鉛中毒是累積性的，會(huì)明顯損壞催化劑的性能。添加稀土化合物可改善催化劑的抗鉛硫中毒能力。
1.4摩托車催化轉(zhuǎn)化器老化及失效原因分析
催化轉(zhuǎn)化器的老化實(shí)際上是催化劑的性能劣化，直接影響催化轉(zhuǎn)化器的性能和耐久性，其過程是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程。而催化劑的失效主要是由高溫?zé)崂匣?、催化劑中毒及機(jī)械損傷造成的，其中高溫?zé)崂匣悄ν熊嚧呋瘎┑闹饕Щ罘绞健?/SPAN>1.4.1催化劑的熱老化失活機(jī)理
催化劑在高溫(850℃以上)下使用，高比表面積涂層材料中的氧化鋁會(huì)發(fā)生相變和微孔燒結(jié)，比表面積大幅下降。同時(shí)，貴金屬活性組分的晶粒也發(fā)生燒結(jié)長大或形成合金，導(dǎo)致催化劑的性能下降或失活。通過添加稀土金屬氧化物等穩(wěn)定劑以改善催化劑的耐高溫性能。此外，催化器的規(guī)格和外部使用條件不合適，也容易產(chǎn)生催化劑的高溫老化。
發(fā)動(dòng)機(jī)的排放情況：若發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不了，CO和HC排放過高，催化劑負(fù)擔(dān)過重，長期使用，會(huì)造成熱老化，影響催化劑的使用壽命。若點(diǎn)火系統(tǒng)不良造成發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)失火，導(dǎo)致催化劑溫度大幅升高，也會(huì)引起嚴(yán)重的熱老化，使催化劑高溫失效。對于二沖程摩托車，由于排氣中HC含量遠(yuǎn)高于四沖程，在氧化反應(yīng)過程中大量放熱，導(dǎo)致催化劑升溫過高(可達(dá)1000℃)，更易造成催化劑熱老化失效。
催化轉(zhuǎn)化器的規(guī)格：在設(shè)計(jì)摩托車排放控制方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種影響催化劑耐久性的因素，以確定催化器的尺寸和孔密度。當(dāng)摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)排放較差或有失火現(xiàn)象時(shí)，若采用高孔密度的催化劑，由于轉(zhuǎn)化效果好，更易產(chǎn)生催化劑溫升，反而比低孔密度的催化劑容易熱老化，此外其抵抗發(fā)動(dòng)機(jī)失火損壞能力也差。
1.4.2催化劑的中毒失活
催化劑中毒可分為物理中毒和化學(xué)中毒。其中物理中毒也稱物理覆蓋，主要是由機(jī)油中的磷、鋅、鈣，燃油清潔劑中的硅和汽油添加劑MMT中的錳等燃燒后所產(chǎn)生的化合物灰燼以及含碳沉積物(碳結(jié)焦)，覆蓋在催化劑表面，引起氣體擴(kuò)散通道受阻，導(dǎo)致催化性能下降。覆蓋引起的催化劑中毒是暫時(shí)中毒，失活也是可逆的，在催化劑工作過程中可自動(dòng)再生，但有可能影響催化劑的性能和壽命，嚴(yán)重的表面覆蓋會(huì)導(dǎo)致最高轉(zhuǎn)化率大幅下降。而化學(xué)中毒主要由汽油中的鉛、硫和鹵化物與貴金屬活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致催化劑的永久失活。
1.4.3機(jī)械損傷引起的失效
盡管摩托車的減振系統(tǒng)較差，行駛時(shí)的振動(dòng)較大，由于采用金屬載體，摩托車催化轉(zhuǎn)化器有較高的抗振性能，一般的機(jī)械振動(dòng)不會(huì)損傷催化轉(zhuǎn)化器。但在摩托車工況變化很快時(shí)，金屬載體處于很高的溫度變化率的排氣下，較薄的金屬芯片和 較厚的外殼之間會(huì)產(chǎn)生不同的熱膨脹變形，引起較高的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷，出現(xiàn)金屬蠕變疲勞現(xiàn)象，若金屬載體制作不良，還會(huì)發(fā)生芯體與外殼的脫離造成催化器的失效。
2、摩托車催化凈化技術(shù)的二次空氣產(chǎn)品
因摩托車尾氣排放主要為CO和HC，所用催化劑為氧化型。為了保證氧化反應(yīng)的催化效果，除了調(diào)整匹配化油器外，許多情況需要引入二次空氣，以調(diào)節(jié)空燃比在偏稀的范圍。二次空氣的導(dǎo)入分為發(fā)動(dòng)機(jī)前的電控補(bǔ)氣技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)后的二次空氣單向補(bǔ)氣閥方式。
2.1電控補(bǔ)氣(電控化油器)技術(shù)
電控補(bǔ)氣產(chǎn)品是在化油器底座下加裝進(jìn)氣管，并與旁通電磁閥相連，電磁閥進(jìn)氣端與空濾器連接，一般從點(diǎn)火線圈取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，反饋到電控單元ECU，ECU按設(shè)定的程序，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速情況，向電磁閥發(fā)出脈沖電信號(hào)指令，通過電磁閥的開啟/閉合動(dòng)作頻率，控制二次空氣的補(bǔ)入量.；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不高時(shí)，節(jié)氣門開度不大，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣有壓差，電磁閥開啟后會(huì)吸氣補(bǔ)充到進(jìn)氣岐管，與混合氣一起進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，達(dá)到調(diào)節(jié)空燃比的目的。而在發(fā)動(dòng)機(jī)高速工況下，節(jié)氣門開度很大或全開，此時(shí)進(jìn)氣壓差很小或沒有，電控補(bǔ)氣效果不明顯。
為了控制成本，電控補(bǔ)氣產(chǎn)品一般為開環(huán)控制(無氧傳感器)，其補(bǔ)氣量不能根據(jù)排氣的實(shí)際氧含量進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。因此，為了精確控制混合氣的空燃比，必須與不同的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行良好的匹配，以確定ECU的控制程序和參數(shù)。若控制匹配合適，會(huì)很好地改善發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，并有節(jié)油效果。但因電控補(bǔ)氣為脈沖進(jìn)氣，若匹配調(diào)整不當(dāng)，也會(huì)發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，摩托車怠速不穩(wěn)，起動(dòng)困難等不良現(xiàn)象。
2.2機(jī)后二次空氣技術(shù)
機(jī)后二次空氣產(chǎn)品包含單向進(jìn)氣閥和二次空氣控制閥。
單向進(jìn)氣閥RV：通過發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的脈沖壓差，當(dāng)負(fù)壓時(shí)，RV從外界吸入空氣到排氣管內(nèi)，為氧化催化劑的高效工作補(bǔ)充氧含量。通過調(diào)整設(shè)定RV的金屬簧片的厚度、簧片止口和開口區(qū)的面積等參數(shù)，以控制補(bǔ)氣量。此外，RV的補(bǔ)氣量要適當(dāng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比正常，此時(shí)若RV補(bǔ)氣量過大，反而對CO和HC的催化氧化起負(fù)面影響，因?yàn)檫^量的外界空氣會(huì)降低催化劑的溫度，影響轉(zhuǎn)化效率。由于RV是機(jī)后補(bǔ)氣，不會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生影響，其成本也遠(yuǎn)低于電控補(bǔ)氣產(chǎn)品，但是RV在使用中，存在進(jìn)氣噪聲問題，而且若安裝在跨騎式摩托車的排氣管上，對車輛外觀有影響。影響RV補(bǔ)氣效果的因素有：
a)發(fā)動(dòng)機(jī)工況：由于RV采用簧片式單向閥結(jié)構(gòu)，從試驗(yàn)測量結(jié)果看，受簧片響應(yīng)頻率的制約，RV在發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)具有一定的補(bǔ)氣效果，而在高速時(shí)補(bǔ)氣量很小。
b)RV的安裝位置：單向進(jìn)氣閥RV一般安裝在排氣管上或發(fā)動(dòng)機(jī)排氣缸頭。若安裝在排氣管的位置距消聲器入口過近，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)入消聲器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射氣流，導(dǎo)致排氣脈沖壓差的正壓過大而負(fù)壓過小，影響RV的進(jìn)氣效果。為了保證補(bǔ)氣效果，可在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的不同位置測試排氣壓差，一般情況下RV安裝位置靠近發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)補(bǔ)氣效果較好。
c)進(jìn)氣連接管尺寸：連接管的直徑過小和長度過長，會(huì)影響進(jìn)氣量，不利于RV的補(bǔ)氣。
二次空氣控制閥AICV：對四沖程摩托車，需加裝AICV。因?yàn)楫?dāng)摩托車急減速時(shí)，會(huì)有大量未燃高溫混合氣從發(fā)動(dòng)機(jī)排入排氣系統(tǒng)，若RV仍正常吸氣，未燃高溫混合氣與吸入的空氣相遇，會(huì)發(fā)生爆燃，出現(xiàn)消聲“放炮”現(xiàn)象。通過把RV與AICV連接，當(dāng)摩托車急減速時(shí)，AICV會(huì)阻斷RV的進(jìn)氣通路，阻止外界空氣的繼續(xù)吸入，從而防止消聲器的“放炮”。而二沖程摩托車因排氣溫度低，很少發(fā)生爆燃，一般不用加裝AICV。
因?yàn)槎慰諝猱a(chǎn)品在發(fā)動(dòng)機(jī)高速工況時(shí)的補(bǔ)氣效果不佳，對于原機(jī)排放比較惡劣，特別是高速工況混合氣很濃的發(fā)動(dòng)機(jī)，還須對化油器進(jìn)行匹配調(diào)整。
3 摩托車催化凈化技術(shù)的系統(tǒng)匹配
發(fā)動(dòng)機(jī)化油器的合理匹配，可降低發(fā)動(dòng)機(jī)的原始排放，減輕催化劑的負(fù)擔(dān)，為催化劑提供良好的使用條件(如合適的空燃比)，保證摩托車催化轉(zhuǎn)化器更有效持久地發(fā)揮作用，見圖3；另一方面，摩托車催化轉(zhuǎn)化器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣消聲器內(nèi)，必然會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和消聲器造成影響，而對催化轉(zhuǎn)化器與發(fā)動(dòng)機(jī)及整車進(jìn)行合理的系統(tǒng)匹配，可保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，并保證消聲器的正常工作。
3.1發(fā)動(dòng)機(jī)化油器的匹配
以前我國沒有制訂嚴(yán)格的摩托車排放標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)化油器產(chǎn)品時(shí)，很少考慮對發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響，而化油器對發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比和排放水平有至關(guān)重要的影響。在對摩托車進(jìn)行排放控制時(shí)，應(yīng)首先在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架或整車轉(zhuǎn)鼓上進(jìn)行化油器匹配試驗(yàn)，調(diào)節(jié)化油器至富氧狀態(tài)，可明顯改善尾氣排放，尤其是CO；匹配合適的化油器應(yīng)不能明顯影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性(動(dòng)力損失不高于3%)。一般從以下幾方面匹配調(diào)整化油器：
主量孔：主量孔的大小與通過的燃油流量成正比，調(diào)配主量孔后，在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)和負(fù)荷工況下，對空燃比有不同的影響。
油針和主噴嘴：對于摩托車用柱塞式化油器，調(diào)節(jié)油針結(jié)構(gòu)和尺寸(直徑、錐度及位置)，主噴嘴參數(shù)等，都會(huì)影響空燃比。
柱塞切角高度：切角高度直接影響喉管真空度和出油量，切角高度小，空氣吸入阻力大，混合氣變濃。
產(chǎn)品加工控制：盡管我國摩托車零部件制造水平有所提高，但化油器關(guān)鍵部件的加工精度差，離散性較大，為了保證優(yōu)化匹配化油器后的效果，應(yīng)嚴(yán)格控制量孔，油針等的加工精度和產(chǎn)品制造的一致性。
盡管匹配調(diào)整化油器可以明顯降低發(fā)動(dòng)機(jī)的原始排放，但難以保證效果的一致性，而且摩托車在使用過程中，化油器會(huì)發(fā)生“漂移”，偏離匹配好的狀態(tài)。為了整車一致性滿足更嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的限值和耐久性要求，還必須配裝催化轉(zhuǎn)化器，并建議加裝二次空氣產(chǎn)品以保證催化轉(zhuǎn)化器正常工作所需的氧含量。
3.2催化轉(zhuǎn)化器與整車的匹配
摩托車催化轉(zhuǎn)化器與發(fā)動(dòng)機(jī)及整車一般需要進(jìn)行以下的匹配工作：
a)測試整車發(fā)動(dòng)機(jī)的原始排放，若原機(jī)排放惡劣，應(yīng)通過臺(tái)架發(fā)動(dòng)機(jī)和整車系統(tǒng)試驗(yàn)，重新匹配調(diào)整化油器，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況和空燃比。
b)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)和優(yōu)化匹配后的整車排放水平，考慮排放標(biāo)準(zhǔn)的限值、耐久性要求。消聲器結(jié)構(gòu)和成本因素，確定催化劑的貴金屬含量和比例，載體的尺寸和孔密度。測試排氣系統(tǒng)及消聲器在不同工況下的溫度分布，選擇合適的催化轉(zhuǎn)化器安裝位置。
c)在臺(tái)架發(fā)動(dòng)機(jī)和整車轉(zhuǎn)鼓上進(jìn)行綜合性能試驗(yàn)(包括發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，凈化效果等)，若綜合性能滿意，則進(jìn)行整車工況試驗(yàn)，以考核行駛性能，并可通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的老化試驗(yàn)，對催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行耐久性評(píng)估。
3.3催化轉(zhuǎn)化器對摩托車排氣消聲器的影響
催化轉(zhuǎn)化器一般安裝在摩托車消聲器內(nèi)，因此會(huì)對消聲器的裝配制造和使用帶來一些不良影響，特別是跨騎式摩托車，同時(shí)也對消聲器的消聲效果產(chǎn)生影響。
對消聲器的溫度影響：催化轉(zhuǎn)化器通過凈化CO和HC而放熱，使催化轉(zhuǎn)化器安裝位置的溫度比原消聲器高許多(高達(dá)幾百度)，必須對凈化消聲器的表面溫度進(jìn)行控制，以保護(hù)騎乘者不被燙傷和防止跨騎式摩托車消聲器表面電鍍層的高溫變色?？赏ㄟ^優(yōu)化催化轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)及安裝位置，來控制反應(yīng)溫度；使用耐溫隔熱材料或加裝防護(hù)板，來降低消聲器表面溫度。
對消聲器裝配生產(chǎn)的影響：要合理調(diào)整凈化消聲器的裝配生產(chǎn)工藝，以避免酸洗、電鍍等環(huán)節(jié)對催化劑的損壞，確保催化轉(zhuǎn)化器的質(zhì)量。可采用催化轉(zhuǎn)化器的組合裝配或雙層消聲器外殼等辦法，應(yīng)對電鍍問題。在焊裝催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，還要注意消聲器結(jié)構(gòu)的密封，防止排氣的泄漏，保證催化效果。
對消聲器材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和噪聲的影響：加裝催化轉(zhuǎn)化器后，改變了排氣溫度和空氣動(dòng)力性。由于排氣溫度的提高，要求消聲器的材質(zhì)能耐高溫腐蝕，玻璃纖維棉吸聲材料也應(yīng)該為耐溫隔熱的陶瓷纖維棉。由于催化轉(zhuǎn)化器載體的蜂窩孔道結(jié)構(gòu)，其本身也是一種消聲結(jié)構(gòu)，可降低高頻噪聲。而摩托車消聲器以抗性結(jié)構(gòu)為主，在中低頻消聲效果好。因此，若優(yōu)化
4、總結(jié)
a)催化凈化技術(shù)是摩托車排放控制廣泛使用的成熟可靠技術(shù)，與其它凈化方法相比，具有合理的性價(jià)比，更容易在摩托車上實(shí)施應(yīng)用。
b)面對未來日益嚴(yán)格的排放法規(guī)和摩托車產(chǎn)品的市場競爭，期望開發(fā)低成本高性能的摩托車催化劑，如降低貴金屬含量或開發(fā)低成本的用于摩托車的含鈀催化劑，并提高催化劑的活性和保證其耐久性。
c)在應(yīng)用催化凈化技術(shù)控制摩托車排放時(shí)，除了要求催化凈化效果外，還要綜合考慮整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，以及對排氣消聲器的影響，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與匹配是必要的。
d)為了保證摩托車產(chǎn)品的一致性，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的限值和耐久性要求，在采用匹配發(fā)動(dòng)機(jī)化油器和配裝催化轉(zhuǎn)化器的同時(shí)，建議加裝二次空氣產(chǎn)品。
（轉(zhuǎn)載）
