催化控制技术在二冲程通用小型汽油机上的应用

摘 要：在非道路机械之中，二冲程通用小型汽油机的应用十分广泛，但其具体排放工作无法与相关标准相符，制约了自身发展。本文根据以往工作经验，对二冲程通用小型汽油机改善排放的主要方法进行总结，并从催化转化控制技术的原理、二冲程通用小型汽油机对催化剂的要求、合理的结构设计、催化控制技术的发展四方面，论述了催化控制技术在二冲程通用小型汽油机上的具体应用形式。

关键词：催化控制技术；二冲程；小型汽油机

近年来，我国很多企业将发展目标放在了通用小型汽油机市场之中，该种汽油机的市场产销量极大，出口量也在年年攀升。据相关数据统计，从2016年开始，我国通用小型汽油机产量依旧处于增长态势。但在该行业发展过程中，同样也衍生出很多新的问题，尤其是在二冲程通用汽油机的使用上，想要达到世界环保标准还需要进行进一步操作和机后处理。

1 二冲程通用小型汽油机改善排放的主要方法

1.1 四冲程化

二冲程通用小型汽油机具备固定的进气、排气等特点，污染排放严重超标，而且耗油量巨大，如果站在排放和油耗方面進行考虑，四冲程机的优势十分明显，人们可以将二冲程机改造成四冲程机，从源头角度出发将污染排放问题解决。另外，在二冲程机污染排放问题解决过程中，需要遵循以下原则，即机内净化和机外净化的有效协调，以及机内净化的优先。例如，在通过净化器和发动机参数控制来降低污染物的排放，也可以利用分层扫气方法来达到这一效果。

1.2 催化转化技术

随着各项法律法规的落实，人们可以利用催化转化技术来达成排放标准共识。尤其是在排气系统设计上，催化剂的加装可以有效降低污染物的排放量。站在EPA排放标准角度来说，催化转化技术已经成为目前解决二冲程机排放问题的主要技术之一。另外，在大量高效、成本低廉的金属基体催化剂研发成功之后，还能进一步促使催化转化技术得到更多发展机会。据美国EPA数据统计显示，2015年道路车辆与非道路车辆的总体污染物排放，其中有23%的一氧化碳和20%的HC来源于小型汽油机，其中一大部分均是由二冲程机器所产生的。[1]

2 催化控制技术在二冲程通用小型汽油机上的具体应用形式

2.1 催化转化控制技术的原理

在催化剂的相互作用之下，排气中的有害成分会出现以下反应：

CO+O2→CO2

HC+O2→CO2+H2O

NOX+CO→N2+CO2（+H2O）

如果整个过程的排温条件保持不变，在上述反应过程中，具体的反应速度较快，并在催化剂的作用下转化成二氧化碳、水和氮气，最终实现污染物排放量的持续降低。

2.2 二冲程通用小型汽油机对催化剂的要求

首先是耐高温，由于通用小型汽油机的排气温度处于350℃以上，有时还会达到700℃左右，该种温度可以让催化剂起燃。而在二冲程机运转过程中，会生成大量的HC和CO，再加上催化剂的相互作用之后，放热量还会进一步提升，促使最高排气温度超过1000℃。为了确保相关工作的顺利进行，催化剂需要具备良好的耐高温性能，而且在催化剂载体选择上，除了耐高温这个基本特性之外，还要具备热传递特性。其次是对HC的转化率要求，二冲程机之中的HC排放量明显提升，人们在催化剂使用过程中，应该确保HC的转化率所有提升，最小也要达到70%。因此，催化剂的选择和使用应该体现出一定的针对性特点，这其中包括催化剂涂层、贵金属以及载体形式规格等，让设计工作具备加强的多方面特性。再次是体型小、形式多样，通机在设计过程中具备结构紧密、消声器较小等特点，这也为催化剂的布置工作带来了很大挑战，人们需要利用最少的催化剂得到最高的转化效率。为了与不同的内部组织结构相适应，人们所准备的催化剂应该具备形式多样化特点，最终根据消声器内部的具体结构对其进行选择。最后是低价格，由于该种汽油机的制造成本很低，销售价也不高，所以说在催化转化器的选择上，还应该延续低价格、高转化率特点。

2.3 合理的结构设计

在具体的催化转化器结构设计过程中，应该确保原机的机械性能保持不变状态。工作人员可以根据发动机的具体排量信息和消声器的使用状况、内部结构等，对催化剂进行选择，这其中的内容包括催化剂形状、体积以及安装位置等等。由于部分催化剂自身性质不稳定，在安装时应该确保原机的消声效果不会受到任何影响，更不会增加内部空间之中的气流阻力，在保持足够的体积之后，提升催化剂的高效性和持久性，还要避免消声器外壳温度出现过高情况，否则很容易对机体的其他性能产生影响。

2.4 催化控制技术的发展

某环保实业股份有限公司主要从事的是发动机排放控制的专业生产企业，有着15年的催化剂研发经验，具备先进的自动生产线，被国家誉为最大的金属载体催化剂产业基地，与EPA排放标准相符，满足了各个通用汽油机厂家的发展需求。除了催化控制技术的有效发展之外，相关市场的扩大也为该项技术的应用提供了有利条件，尤其是在美国、欧盟等国家制度政策标准的进一步提升，让整个二冲程通用小型汽油机对催化控制技术提出了更高要求。因此，人们将传统的二冲程小型汽油机催化剂设计重点转移，并将其放在抗高温特性、性价比等方面之中。其次，由于国产的小型汽油机污染物排放与相关国外制定的标准不符，限制了该产业的国家化发展，而HC在整个污染物之中的所占比例较大。所以说，相关企业在未来发展过程中，应该将工作重点放在HC的催化控制技术之中。另外，国产的二冲程通用小型汽油机的结构比较单一，不同厂家的产品也会显示出不同的特点，形状、材料等方面也有所差异。因此，设计人员应该根据不同的机器种类和形状来设计催化剂和控制方案，让产品和技术呈现出多元化的发展特点。[2]

3 总结

综上所述，催化控制技术在汽油机生产领域中的应用范围很广，但整体技术内容还存在很多不完善之处。因此，在发展上，企业应该与研究所和生产厂家联合在一起。另外，为了确保相关产品技术的进一步提升，各个通机厂家们可以在催化剂选择过程中对其中的技术研发情况进行考虑，进而提升该行业的国际竞争力。

参考文献：

[1]吴军.催化裂化烟气排放控制技术现状及面临问题的分析[J].化工管理，2018（10）：133.

[2]曹军骥，黄宇.纳米光催化技术在大气污染治理中的应用[J].科技导报，2016，34（17）：64-71.

推荐访问:催化 机上 汽油 通用 控制