CN108844794A - 汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法 - Google Patents

汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，包括以下步骤：(1)确定GPF配套车辆的平均机油耗Coil；(2)分析确定GPF配套车辆所使用机油中的硼，钙，镁，磷和锌元素的成分，硫酸盐灰分的含量；(3)将步骤(1)及步骤(2)测得的数据带入GPF全寿命灰分劣化量预测计算公式，计算出GPF全寿命目标累灰总量；(4)在发动机台架上使用GPF快速积灰循环，最终获得GPF等效全寿命灰分劣化样件。本发明所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法能够在短时间预测计算出GPF全寿命劣化灰分累积量，并通过发动机台架实现快速累积灰分，最终制备出GPF等效实车全寿命灰分劣化样件。

Description

汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法
技术领域
本发明属于汽油车排放后处理系统技术领域，尤其是涉及一种汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法。
背景技术
随着汽油车排放污染物控制要求加严，全球范围内陆续增加了对汽油车颗粒物排放数量的要求，如我国的GB18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》标准及欧洲六阶段排放法规《EC 715/2007》。为了应对排放法规对汽油车颗粒物数量的要求，汽油车颗粒捕集器(下文简称GPF)被各大整车厂应用于颗粒物污染物排放控制。作为全新的汽车污染物排放控制装置，GPF系统在整车研发阶段有着大量的测试需求，但其测试方法尚不完善。其中，对于GPF装置重要的测试评测内容——全寿命劣化耐久也缺乏现行有效的测试方法。
在车辆开发过程中为了评测或筛选出最优的排放后处理系统方案，需要通过快速劣化的方法在发动机台架上制备出等效实车全寿命劣化后的后处理系统，以用于后续的整车排放评价。现行的汽油车排放后处理系统包括三元催化转化器及颗粒捕集器两部分，在现行公开的各项标准方法中，对于三元催化转化器装置有着明确的全寿命劣化预测计算及相应的台架快速老化试验方法(SRC-SBC方法)，但对于GPF装置尚没有明确有效的全寿命劣化预测及快速老化试验方法。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，以为整车及零部件企业提供了一种可用于整车标定、样件性能筛选的GPF失效样件。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，包括以下步骤：
(1)确定GPF配套车辆的平均机油耗Coil；
(2)分析确定GPF配套车辆所使用机油中的硼(B)，钙(Ca)，镁(Mg)，磷(P)和锌(Zn)元素的成分CB，CCa，CMg，CP，CZn，以及硫酸盐灰分(Ash)的含量QAsh；
(3)将步骤(1)及步骤(2)测得的数据带入GPF全寿命灰分劣化量预测计算公式，计算出GPF全寿命目标累灰总量；
(4)在发动机台架上使用GPF快速积灰循环，进行GPF灰分快速累积老化试验直至累灰总量达到步骤(3)计算所得目标累灰总量，最终获得GPF等效全寿命灰分劣化样件。
进一步的，所述步骤(1)中平均机油耗Coil通过放油称重法测量，包括以下步骤：
a将GPF配套车辆的发动机更换新的机油滤清器，加注机油至油底壳标准容量的80％～100％；
b热车至油底壳温度为85℃，发动机熄火，放油30分钟后结束放油；
c加注机油至发动机油底壳标准容量的80％～100％，记录机油加注量m1；启动发动机怠速运转5分钟后熄火，熄火15分钟后再次检查机油位置，补加机油至油底壳标准容量的80％～100％，记录补加机油量为m2；
d进行里程为3000km的实车耐久试验；
e放油前称得空桶+布重量为m3，热车至油底壳温度85℃，发动机熄火,放油30分钟后结束放油，此时称得放出机油+桶+布重量为m4；3000km平均机油消耗量为：Coil＝(m1+m2)-(m4-m3)。
进一步的，所述步骤(2)中B，Ca，Mg，P和Zn元素成分的分析方法为ASTM D5185；所述硫酸盐灰分含量的化学分析方法为ASTM D874。
进一步的，所述步骤(3)中GPF全寿命灰分劣化量预测计算公式为：全寿命灰分劣化量＝车辆全寿命耐久机油消耗量×机油硫酸盐灰分比×GPF灰分捕集率；其中：
车辆全寿命耐久机油消耗量＝Coil×160000÷3000；
机油硫酸盐灰分比＝QAsh；
GPF灰分捕集率＝(CB×η_B)+(CCa×η_Ca)+(CMg×η_Mg)+(CP×η_P)+(CZn×η_Zn)，其中η_B，η_Ca，η_Mg，η_P，η_Zn分别为5％，37％，31％，46％，37％。
进一步的，所述步骤(4)中的快速积灰循环包括快速积灰/积碳过程和断油清除碳烟过程，循环总时长为60-70分钟，连续重复运行。
进一步的，所述步骤(4)中GPF快速积灰总量的控制依据热重称量的方式确定，包括以下步骤：
a确定GPF初始重量热重M1；
b确定GPF试验过程阶段性热重M2；
c当(M2-M1)小于目标积灰总量时，继续运行快速积灰循环，当(M2-M1)等于目标积灰总量时停止积灰；
d对GPF热重称量，将GPF样件从发动机台架下拆卸下后在烘箱内加热至250℃稳定2小时后称量热态质量，称重时样件温度控制在245-255℃。
根据上述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法制备的等效全寿命灰分劣化样件。
相对于现有技术，本发明所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法具有以下优势：
本发明所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法能够在短时间预测计算出GPF全寿命劣化灰分累积量，并通过发动机台架实现快速累积灰分，最终制备出GPF等效实车全寿命灰分劣化样件，为整车及零部件企业提供了一种可用于整车标定、样件性能筛选的GPF失效样件制备方法，相较整车实际耐久漫长的周期及昂贵的成本，此种方法更加快速且节约了大量的试验费用，对整车颗粒物数量排放控制研发及产品匹配阶段意义重大，同时，也可作为现有国家轻型车排放法规中对GPF等效快速全寿命劣化方法空白的一个有效补充。
附图说明
图1为本发明所述的一种汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法的快速积灰循环的曲线示意图；
图2为本发明所述的一种汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法的流程图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
一种汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，包括以下步骤：
(1)确定GPF配套车辆的平均机油耗Coil，测量平均机油耗选用目标试验GPF样件配套车辆进行3000km实车耐久，平均机油消耗即3000km内机油消耗总量，实车耐久在实车试验跑道或整车转鼓上进行，选取GB18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》中的SRC循环作为耐久循环，试验车辆车况应已完成3000km正常磨合；
平均机油耗Coil通过放油称重法测量，包括以下步骤：
a将GPF配套车辆的发动机更换新的机油滤清器，加注机油至油底壳标准容量的80％～100％；
b热车至油底壳温度为85℃，发动机熄火，如可以盘车，顺时针匀速盘动曲轴转动360°以上至一缸上止点或曲轴标记位置，放油30分钟后结束放油；
c加注机油至发动机油底壳标准容量的80％～100％，记录机油加注量m1；启动发动机怠速运转5分钟后熄火，熄火15分钟后再次检查机油位置，补加机油至油底壳标准容量的80％～100％，记录补加机油量为m2；
d进行里程为3000km的实车耐久试验；
e放油前称得空桶+布重量为m3，热车至油底壳温度85℃，发动机熄火,如可以盘车，顺时针匀速盘动曲轴转动360°以上至一缸上止点或曲轴标记位置，放油30分钟后结束放油，此时称得放出机油+桶+布重量为m4；3000km平均机油消耗量为：Coil＝(m1+m2)-(m4-m3)。
(2)分析确定GPF配套车辆所使用机油中的硼(B)，钙(Ca)，镁(Mg)，磷(P)和锌(Zn)元素的成分CB，CCa，CMg，CP，CZn，以及硫酸盐灰分(Ash)的含量QAsh，具体分析方法见表1。
表1GPF配套车辆所使用机油各元素成分及硫酸盐灰分含量测量具体项目及方法
(3)将步骤(1)及步骤(2)测得的数据带入GPF全寿命灰分劣化量预测计算公式，计算出GPF全寿命目标累灰总量；GPF全寿命灰分劣化量预测计算公式为：全寿命灰分劣化量＝车辆全寿命耐久机油消耗量×机油硫酸盐灰分比×GPF灰分捕集率；其中：
车辆全寿命耐久机油消耗量＝Coil×160000÷3000；
机油硫酸盐灰分比＝QAsh；
GPF灰分捕集率＝(CB×η_B)+(CCa×η_Ca)+(CMg×η_Mg)+(CP×η_P)+(CZn×η_Zn)，式中元素捕集率标准组成比见表2。
表2元素捕集率标准组成
(4)在发动机台架上使用GPF快速积灰循环，快速积灰循环包括快速积灰/积碳过程和断油清除碳烟过程，连续重复运行，循环总时长为66分钟，连续重复运行，进行GPF灰分快速累积老化试验直至累灰总量达到步骤(3)计算所得目标累灰总量，最终获得GPF等效全寿命灰分劣化样件，循环设定参数见表3。
表3循环设定参数
其中工步1发动机工况选择发动机燃油耗中高工况点，试验过程使用掺混高灰分特殊燃油，快速积灰循环的曲线示意图见图1。
GPF快速积灰总量的控制依据热重称量的方式确定，包括以下步骤：
a确定GPF初始重量热重M1；
b确定GPF试验过程阶段性热重M2；
c当(M2-M1)小于目标积灰总量时，继续运行快速积灰循环，当(M2-M1)等于目标积灰总量时停止积灰；
d对GPF热重称量，将GPF样件从发动机台架下拆卸下后在烘箱内加热至250℃稳定2小时后称量热态质量，称重时样件温度控制在245-255℃。
根据上述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法最终制备成等效全寿命灰分劣化样件。
本发明所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法能够在短时间预测计算出GPF全寿命劣化灰分累积量，并通过发动机台架实现快速累积灰分，最终制备出GPF等效实车全寿命灰分劣化样件，制备方法流程见图2，为整车及零部件企业提供了一种可用于整车标定、样件性能筛选的GPF失效样件制备方法，相较整车实际耐久漫长的周期及昂贵的成本，此种方法更加快速且节约了大量的试验费用，对整车颗粒物数量排放控制研发及产品匹配阶段意义重大，同时，也可作为现有国家轻型车排放法规中对GPF等效快速全寿命劣化方法空白的一个有效补充。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)确定GPF配套车辆的平均机油耗Coil；
(2)分析确定GPF配套车辆所使用机油中的硼(B)，钙(Ca)，镁(Mg)，磷(P)和锌(Zn)元素的成分CB，CCa，CMg，CP，CZn，以及硫酸盐灰分(Ash)的含量QAsh；
(3)将步骤(1)及步骤(2)测得的数据带入GPF全寿命灰分劣化量预测计算公式，计算出GPF全寿命目标累灰总量；
(4)在发动机台架上使用GPF快速积灰循环，进行GPF灰分快速累积老化试验直至累灰总量达到步骤(3)计算所得目标累灰总量，最终获得GPF等效全寿命灰分劣化样件。
2.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中平均机油耗Coil通过放油称重法测量，包括以下步骤：
a将GPF配套车辆的发动机更换新的机油滤清器，加注机油至油底壳标准容量的80％～100％；
b热车至油底壳温度为85℃，发动机熄火，放油30分钟后结束放油；
c加注机油至发动机油底壳标准容量的80％～100％，记录机油加注量m1；启动发动机怠速运转5分钟后熄火，熄火15分钟后再次检查机油位置，补加机油至油底壳标准容量的80％～100％，记录补加机油量为m2；
d进行里程为3000km的实车耐久试验；
e放油前称得空桶+布重量为m3，热车至油底壳温度85℃，发动机熄火,放油30分钟后结束放油，此时称得放出机油+桶+布重量为m4；3000km平均机油消耗量为：Coil＝(m1+m2)-(m4-m3)。
3.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中B，Ca，Mg，P和Zn元素成分的分析方法为ASTM D5185；所述硫酸盐灰分含量的化学分析方法为ASTM D874。
4.根据权利要求3所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中GPF全寿命灰分劣化量预测计算公式为：全寿命灰分劣化量＝车辆全寿命耐久机油消耗量×机油硫酸盐灰分比×GPF灰分捕集率；其中：
车辆全寿命耐久机油消耗量＝Coil×160000÷3000；
机油硫酸盐灰分比＝QAsh；
GPF灰分捕集率＝(CB×η_B)+(CCa×η_Ca)+(CMg×η_Mg)+(CP×η_P)+(CZn×η_Zn)，其中η_B，η_Ca，η_Mg，η_P，η_Zn分别为5％，37％，31％，46％，37％。
5.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的快速积灰循环包括快速积灰/积碳过程和断油清除碳烟过程，循环总时长为60-70分钟，连续重复运行。
6.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中GPF快速积灰总量的控制依据热重称量的方式确定，包括以下步骤：
a确定GPF初始重量热重M1；
b确定GPF试验过程阶段性热重M2；
c当(M2-M1)小于目标积灰总量时，继续运行快速积灰循环，当(M2-M1)等于目标积灰总量时停止积灰；
d对GPF热重称量，将GPF样件从发动机台架下拆卸下后在烘箱内加热至250℃稳定2小时后称量热态质量，称重时样件温度控制在245-255℃。
7.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器等效全寿命灰分劣化样件的制备方法制备的等效全寿命灰分劣化样件。
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