CN102011633A

CN102011633A - 选择性催化还原催化转化器耐久性评测方法

Info

Publication number: CN102011633A
Application number: CN2010106011976A
Authority: CN
Inventors: 佟德辉; 孙少军; 陶建忠; 王意宝
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: CN102011633B

Abstract

本发明实施例公开了一种SCR催化转化器耐久性评测方法和系统，所述方法包括：选择两套经过预处理且排放性能测试符合规定要求的SCR催化转化器；将其中任意一套作为试验样件进行耐久性试验，另外一套作为参考样件；获取耐久性试验起点参考样件后的NO_x排放测试结果G_Cat，b，0、耐久性试验终点时将参考样件替换试验样件后NO_x排放测试结果G_Cat，b，1、耐久性试验起点和终点所述试验样件后的NO_x排放测试结果G_Cat，a，0和G_Cat，a，1；确定修正系数χ_Cat＝G_Cat，b，0/G_Cat，b，1，确定所述试验样品的劣化系数λ_Cat＝χ_Cat×G_Cat，a，1/G_Cat，a，0；依据试验样品的劣化系数评测SCR催化转化器的耐久性。本发明通过对相同批次的两套SCR催化转化器样品的对比测试来排除掉发动机和尿素剂量单元的劣化影响，从而实现对SCR催化转化器耐久性的准确测定。

Description

选择性催化还原催化转化器耐久性评测方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更具体地说，涉及一种选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)催化转化器耐久性评测方法。

背景技术

汽车发动机一般分为汽油机和柴油机两种，与汽油机相比，柴油机在动力性、经济性和可靠性方面都具有明显的优势。但也存在着一个比较严重的问题：氮氧化物和颗粒排放比较严重。随着排放标准的日趋严格，需要进一步减少氮氧化物和颗粒排放量，但是由于国产柴油机性能和油品问题，光靠机内净化措施已然显得力不从心，因此机外后处理技术应运而生。

在各种机外后处理技术中，Urea-SCR技术是比较突出的一种，其通过在排气管中喷入一定浓度的尿素溶液，经热解(反应1)和水解(反应2)后产生的氨气和尾气中氮氧化物在催化转化器中发生还原反应(反应3～反应5)，将氮氧化物转化为水蒸气和氮气。其中反应1～反应5的反应式如下：

(NH₂)₂CO->NH₃+HNCO (1)

H₂O+HNCO->NH₃+CO₂ (2)

4NO+4NH₃+O₂->4N₂+6H₂O (3)

2NH₃+NO+NO₂->2N₂+3H₂O (4)

6NO₂+8NH₃->7N₂+12H₂O (5)

SCR技术可以有效改善柴油机氮氧化物的排放，并对柴油含硫量不敏感。

SCR后处理系统中，SCR催化转化器是一个重要的组成部分，其耐久性决定了SCR后处理系统的性能，因此，在研发和试验过程中，SCR催化转化器耐久性的评测是一个必经的环节。

但是，在实施本发明创造的过程中，发明人发现，现有的SCR催化转化器方式至少存在以下问题：

现有的国标或行标中，对于排放劣化系数的定义都是以发动机和SCR后处理系统作为一个整体进行考虑的，无法分解发动机和SCR后处理系统导致排放劣化的权重，从而导致在SCR催化转化器的发动机台架试验测试环节，无法准确评测SCR催化转化器的耐久性。

发明内容

本发明实施例提供了一种SCR催化转化器耐久性评测方法，以解决现有技术由于无法分解发动机和SCR后处理系统导致排放劣化的权重，从而无法准确评测SCR催化转化器的耐久性的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种选择性催化还原SCR催化转化器耐久性评测方法，包括：

选择两套经过预处理且排放性能测试符合规定要求的SCR催化转化器；

将所述两套SCR催化转化器中的任意一套作为试验样件进行耐久性试验，另外一套作为参考样件；

获取耐久性试验起点参考样件后的NO_x排放测试结果G_Cat，b，0、耐久性试验终点时将参考样件替换试验样件后NO_x排放测试结果G_Cat，b，1、耐久性试验起点和终点所述试验样件后的NO_x排放测试结果G_Cat，a，0和G_Cat，a，1；

将G_Cat，b，0和G_Cat，b，1的比值χ_Cat作为修正系数，确定所述试验样品的劣化系数λ_Cat＝χ_Cat×G_Cat，a，1/G_Cat，a，0；

依据试验样品的劣化系数评测SCR催化转化器的耐久性。

优选的，上述方法中，所述预处理包括：保持入口温度在425℃～475℃之间，持续时间为2小时。

一种选择性催化还原SCR催化转化器耐久性评测系统，包括：

信息获取单元，用于获取经过预处理且排放性能测试符合规定要求的两套样品的NO_x排放测试结果，所述两套样品中的一套作为试验样件进行耐久性试验，另外一套作为参考样件，所述测试结果包括：耐久性试验起点参考样件后的NO_x排放测试结果G_Cat，b，0、耐久性试验终点时将参考样件替换试验样件后NO_x排放测试结果G_Cat，b，1、耐久性试验起点和终点所述试验样件后的NO_x排放测试结果G_Cat，a，0和G_Cat，a，1；

修正系数单元，用于将所述G_Cat，b，0和G_Cat，b，1的比值χ_Cat作为修正系数并输出；

劣化系数计算单元，用于按照劣化系数λ_Cat＝χ_Cat×G_Cat，a，1/G_Cat，a，0关系式计算所述试验样品的劣化系数；

评定单元，用于根据所述劣化系数计算单元计算的结果，评测SCR催化转化器的耐久性。

优选的，上述系统中，所述预处理包括：保持入口温度在425℃～475℃之间，持续时间为2小时。

优选的，上述系统中，所述信息获取单元为键盘、鼠标或触摸屏。

优选的，上述系统中，所述修正系数单元、劣化系数计算单元和评定单元集成为处理芯片。

优选的，上述系统还包括结果提供单元，用于向用户提供所述评定单元的评测结果。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本文提供的方案通过对相同批次的两套SCR催化转化器样品的对比测试来排除掉发动机和尿素剂量单元的劣化影响，从而实现对SCR催化转化器耐久性的准确测定。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例提供的一种SCR催化转化器耐久性评测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种SCR催化转化器耐久性评测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面首先对本文出现的一些英文缩写或技术术语做简单的解释：

SCR，Selective Catalytic Reduction，即选择性催化还原；

ESC，European Steady State Cycle，即欧洲稳态循环，其试验的基本过程为：在规定顺序的工况期间，从经预热的发动机的原始排气中取样，连续检测排气排放物。试验循环包括13个不同转速和功率的工况，覆盖了柴油机的典型运转范围。在每个工况期间，测定每种气态污染物的浓度、排气流量和输出功率，并对测得值进行加权。在整个试验过程中，取出一份经处理的环境空气稀释的微粒样气，收集到滤纸上。按规定的方法计算每种污染物每kW h排出的克数。

ETC，European transient cycle，即欧洲瞬态循环，其基本过程为：当经预热的发动机运行在规定的瞬态循环时(此运行接近于重型发动机的道路行驶模式)，检测稀释排气中的污染物。利用发动机测功机上的发动机扭矩和转速反馈信号，对循环时间内发动机的输出功进行积分求得功率。整个循环NO_X和HC的浓度，通过积分分析仪的信号求得。CO、CO2和NMHC(非甲烷碳氢化合物)的浓度，通过积分分析仪的信号或袋取样确定。在适当的滤纸上取得按比例的微粒样品。测定整个循环稀释排气的流量，计算出污染物的质量排放值。质量排放值与发动机的功相关联，求得每种污染物每/kW h排出的克数。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不以一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

正如背景技术所述，目前行标或国标中对于排放劣化系数的定义是基于发动机和SCR后处理系统作为一个整体来考虑的，这种定义方式无法分解是由于发动机还是后处理系统导致的排放劣化的权重，从而无法正确评测SCR催化转化器的劣化程度。

有鉴于此，本发明提供了一种解决方案，其基本思想是通过对相同批次的两套SCR催化转化器(包括载体、催化剂、封装等)样品的对比测试来排除掉发动机和尿素剂量单元的劣化影响，从而实现对SCR催化转化器耐久性的准确测定。

下面通过几个实施例进行详细说明：

实施例一

本实施例提供了一种SCR催化转化器耐久性评测方法，其基本流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤S11、选择两套经过预处理且排放性能测试符合规定要求的SCR催化转化器。

其中，所述预处理的过程及排放性能的规定要求可参照HJ451和HJ438-2008中相关内容。

按HJ451规定的SCR预处理方法为：SCR催化转化器样品的入口温度在(450±25)℃，持续时间为2h。

另外，为了保证后续评测结果的准确性，所述两套SCR催化转化器之间的相似度要求较高，最好是属于同一批次生产的且在同样的环境下进行预处理和排放性能测试的。

具体的选择方式可以是在同一批生产的SCR催化转化器中随机选择两套SCR催化转化器，然后对这两套SCR催化转化器进行预处理和排放性能测试。

步骤S12、将所述两套SCR催化转化器中的任意一套作为试验样件进行耐久性试验，另外一套作为参考样件。

其中，将试验样件与发动机匹配安装，然后进行耐久试验，即发动机按合适的试验方法运行设定时间，不同发动机的运行设定时间是不同的。耐久性试验的具体方法和时间参照HJ438-2008。

步骤S13、分别获取耐久性试验起点、参考样件和试验样件后的NOx排放测试结果GCat，b，0和GCat，a，0，单位为g/(kW·h)。

在对试验样件进行耐久性试验前，将试验样件与发动机匹配安装，启动发动机并获取所示试验样件后的NOx排放测试结果GCat，a，0，单位为g/(kW·h)。同理，将参考样件与发动机匹配安装，启动发动机并获取所示参考样件后的NOx排放测试结果GCat，b，0，单位为g/(kW·h)。

步骤S14、分别获取耐久性试验终点时试验样件后及将参考样件替换试验样件后NOx排放测试结果GCat，a，1和GCat，b，1，单位为g/(kW·h)。

具体的，获取耐久试验终点时试验样件后的NOx排放测试结果GCat，a，1；并在耐久试验终点，以参考样件替换安装在发动机后的试验样件，获取该参考样件后的NOx排放测试结果GCat，b，1。

步骤S15、将G_Cat，b，0和G_Cat，b，1的比值χ_Cat作为修正系数。

由于参考样件未进行耐久试验，故可认为其没有产生劣化，但由于发动机和尿素剂量单元是经过耐久试验的，因此发动机和尿素剂量单元有可能会产生劣化，从而导致复查后参考样件的NOx排放结果仍可能会发生变化，因此，可以用式下面公式1表示发动机和尿素剂量单元的劣化对SCR催化转化器的修正系数：

χ_Cat＝G_Cat，b，0/G_Cat，b，1.......................................(公式1)

步骤S16、按照λ_Cat＝χ_Cat×G_Cat，a，1/G_Cat，a，0确定所述试验样品的劣化系数。

本步骤中，按照下面公式2确定试验样品的劣化系数：

χ_Cat＝χ_Cat×G_Cat，b，0/G_Cat，b，1.................................(公式2)

利用所述修正系数χ_Cat对试验样品的劣化系数进行修正，从而将发动机和尿素剂量单元的劣化影响排除掉，保证了测试得到的试样样品劣化系数的准确性。

步骤S17、依据所述试验样品的劣化系数确定SCR催化转化器的耐久性。

在确定试验样品的劣化系数之后，即可根据该劣化系数确定SCR催化转化器的耐久性了。

另外，本发明同时还提供了一种实现上述方法的系统，该系统的一种结构如图2所示，包括：信息获取单元21、修正系数单元22、劣化系数计算单元23和评定单元24，其中：

所述信息获取单元21，用于获取经过预处理且排放性能测试符合规定要求的两套样品的NO_x排放测试结果，所述两套样品中的一套作为试验样件进行耐久性试验，另外一套作为参考样件，所述测试结果包括：耐久性试验起点参考样件后的NO_x排放测试结果G_Cat，b，0、耐久性试验终点时将参考样件替换试验样件后NO_x排放测试结果G_Cat，b，1、耐久性试验起点和终点所述试验样件后的NO_x排放测试结果G_Cat，a，0和G_Cat，a，1。

修正系数单元22，用于将所述G_Cat，b，0和G_Cat，b，1的比值χ_Cat作为修正系数并输出。

劣化系数计算单元23，用于按照劣化系数λ_Cat＝χ_Cat×G_Cat，a，1/G_Cat，a，0关系式计算所述试验样品的劣化系数。

评定单元24，用于根据所述劣化系数计算单元23计算的结果，评测SCR催化转化器的耐久性。

专业人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

例如：本文所述系统可以是一台计算机，所述信息获取单元21具体为键盘或者鼠标或者触摸屏，所述修正系数单元22、劣化系数计算单元23或评定单元24可以是一块集成修正系数算法和劣化系数算法的处理芯片，于是，在用户通过键盘、鼠标或触摸屏输入GCat，b，0、GCat，a，0、GCat，a，1和GCat，b，1等信息后，这些信息会被提供至所述处理芯片。所述处理芯片根据其内置的修正系数算法计算出修正系数(参考前文公式1)，并依据劣化系数算法计算出试验样品的劣化系数(参考前文公式2)，然后根据预先设定的标准确定该试验样品的耐久性。

另外，为了更方便、形象地把结果呈现，还可以进一步包括结果提供单元，该结果提供单元通过声音、图形、或者其他形式提供给用户。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种选择性催化还原SCR催化转化器耐久性评测方法，其特征在于，包括：

依据试验样品的劣化系数评测SCR催化转化器的耐久性。

2.根据权利要求1所述的SCR催化转化器耐久性评测方法，其特征在于，所述预处理包括：保持入口温度在425℃～475℃之间，持续时间为2小时。

3.一种选择性催化还原SCR催化转化器耐久性评测系统，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的SCR催化转化器耐久性评测系统，其特征在于，所述预处理包括：保持入口温度在425℃～475℃之间，持续时间为2小时。

5.根据权利要求3所述的SCR催化转化器耐久性评测系统，其特征在于，所述信息获取单元为键盘、鼠标或触摸屏。

6.根据权利要求3所述的SCR催化转化器耐久性评测系统，其特征在于，所述修正系数单元、劣化系数计算单元和评定单元集成为处理芯片。

7.根据权利要求3-6任意一项所述的SCR催化转化器耐久性评测系统，其特征在于，还包括结果提供单元，用于向用户提供所述评定单元的评测结果。