CN110672653A - 一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车尾气净化技术领域，尤其涉及一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法。其包括标准柱状图绘制、根据拟选老化温度计算理论老化时间、根据拟选老化温度和理论老化时间进行样品老化以及合理性判断步骤，本发明的方法可在马弗炉中进行，操作简便，运行成本低，得到的老化条件合理可信，且可通过提高拟选老化温度，显著缩短理论老化时间，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车尾气净化技术领域，尤其涉及一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法。
背景技术
汽车给人们的出行带来便利的同时，随之也带来了对大气环境会造成巨大污染的汽车尾气。机动车的尾气排放物对大气的污染日益受到人们的重视，许多国家纷纷制定出各种法规，采取许多措施，包括行政的、技术的手段等对汽车的尾气排放污染加以严格的控制。排放标准主要是针对HC、CO及NOx这三种物质的排放而制定的。目前，在美国及欧洲的国家生产的轿车都安装了催化净化装置，在全世界范围内安装有催化转化器的轿车已超过90%。就中国而言，随着汽车行业的迅猛发展及环保意识的逐步增强，汽车尾气排放催化转化技术越来越受到人们的重视。
汽车尾气净化催化剂是解决传统燃油型汽车尾气排放最为有效的方式。汽车尾气净化催化剂可以具化为尾气净化器产品，使用后使传统燃油型汽车的尾气排放达到国家标准的要求。国六排放标准对于汽车尾气净化催化剂使用寿命的要求为16-20公里。认证的方式为，在转毂上进行耐久性试验，每隔一万公里检测一次尾气排放，直到16万或20万公里结束。如果过程中发现排放异常，产品认证不合格，需要更换产品重新开始认证。由于耐久排放认证时间长、代价高，如果中途发现催化剂失活，则会严重影响产品的认证获准。为了提高耐久认证的通过效率，主机厂及催化剂厂家都会采用模拟老化的方式，对待定催化剂方案进行老化后的性能评估。
目前行业内常用的汽车尾气催化剂老化方法为发动机台架模拟老化。首先实车采集尾气净化器温度——时间数据。然后根据BAT方程计算出发动机台架老化的时间。根据计算结果，将尾气净化器安装于发动机台架上，按照标准台架循环SBC进行台架老化。一般发动机台架模拟老化的时间在200 h以上，且发动机台架运行成本高，专业的台架测试资源紧缺，也在一定程度上影响了汽车尾气净化催化剂设计开发的效率。
发明内容
本发明要解决上述问题，提供一种成本低廉、操作简便的汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法，包括以下步骤：
（1）标准柱状图绘制：在汽车尾气净化催化剂的中心位置处加装温度传感器，实车测试两个SRC循环的同时，采集尾气排温数据，将测量得到的温度组结果制成柱状图；
（2）根据拟选老化温度计算理论老化时间：以任意时间跨度将柱状图分为若干个温度框，每个温度框内的te=H×e（R/Tr-R/Tv），其中，H=耐久里程/温度框内测试时间代表的里程，Tr（温度单位为K）为催化器拟选老化温度，Tv（温度单位为K）为温度框的中心点温度，R为17500或19723；总te=所有温度框te的总和，老化时间t=1.1×总te；当R=17500时，t=t1，当R=19723时，t=t2，理论老化时间t理论=（t1+ t2）/2；
其中，老化时间公式中的数值1.1为拟定的校正因子，校正理论老化时间过程中非热老化因素对催化器老化时间的影响。R代表催化器热反应性系数。H为时间校正系数，是温度框内测试时间代表的里程数与耐久公里数的相当系数。
（3）样品老化：将待测已涂覆催化剂载体放入马弗炉，载体进气端面向上，在Tr下保持t理论后，得到老化载体样品。
优选地，还包括（4）合理性判断步骤：
a.对老化前的已涂覆催化剂载体取样，研磨后测试其比表面积S0；
b.对步骤（3）得到的老化载体样品取样，研磨后测试其比表面积S1；
c.如果S1/S0在30%-40%之间，则认为老化条件可行，该老化载体样品可用；
如果S1/S0小于30%，则需降低Tr，重新计算t理论，并在新的Tr、t理论下依次进行步骤（3）、步骤a以及步骤b，直至S1/S0达到30-40%之间；
如果S1/S0大于40%，则需提高Tr，重新计算t理论，并在新的Tr、t理论下依次进行步骤（3）、步骤a以及步骤b，直至S1/S0达到30-40%之间。
优选地，如果经步骤（4）判定老化条件可行，但t理论过长，可提高Tr，重新计算t理论，并在新的Tr、t理论下依次进行步骤（3）、步骤a以及步骤b，保证S1/S0在30-40%之间。
优选地，步骤a和步骤b中，载体均研磨过筛至200-300目。
优选地，步骤（1）中，尾气排温数据的采集频率为10Hz，即为1次/0.1s。
优选地，步骤（3）中，以5-10℃/min的升温速率升到Tr。
优选地，步骤（3）中，保持t理论后，自然降温至150℃以下取出，得到老化样品载体。
优选地，时间跨度不超过25℃。
本发明的有益效果：
1.本发明采用两个热反应系数175000和19723分别计算老化时间，以两个老化时间的平均值作为最终拟定老化时间，模拟老化结果准确、合理、可信。
2.模拟老化可在马弗炉中进行，操作简便，运行成本低。
3.以老化前后已涂覆催化剂载体比表面积的保存率作为标准，增加老化条件合理性判定方法，可通过降低或提高拟定老化温度，使老化条件趋于合理，进一步提高老化结果的合理性和可信性。
4.如果老化条件合理性判定通过，但老化时间过长，可通过提高拟选老化温度，显著缩短模拟老化的时间，节省模拟老化时间，从而提高工作效率。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法，包括以下步骤：
（1）标准柱状图绘制：
在汽车尾气净化催化剂的中心位置处加装温度传感器，实车测试两个SRC循环的同时，采集尾气排温数据，采集频率为10Hz，即每0.1s采集1次。将测量得到的温度组结果制成柱状图。
（2）根据拟选老化温度计算理论老化时间：以25℃的温度跨度将柱状图分为21个温度框，统计每个温度框区间内的采集次数，该温度框区间时间（s）即为采集次数×0.1，区间时间（h）即为采集次数×0.1÷3600。
每个温度框内的te=H×e（R/Tr-R/Tv）。
其中，Tr为催化器拟选老化温度，本实施例中，拟选Tr=1000℃，即Tr=1273.15K。
Tv为每个温度框的中心点温度，其等于温度框两端点的温度之和的一半。
H为时间校正系数，等于耐久里程和温度框内测试时间代表的里程的比值；本实施例中，耐久里程为20万km，两个SRC循环的里程为83.621km，温度框内测试时间代表的里程为83.621/区间时间。
以R1=17500，计算每个温度框内的te1，将所有温度框的te1求和以计算总te1，并以公式t=1.1×总te计算t1；
以R2=19723，计算每个温度框内的te2，将所有温度框的te2求和以计算总te2，并计算t2；
理论老化时间t理论=（t1+ t2）/2。
计算结果见下表1。
表1.
（3）样品老化：将待测已涂覆催化剂载体放入马弗炉，载体进气端面向上，以5-10℃/min的升温速率升到Tr，即1000℃，在Tr下保持t理论，即29.85h后，自然降温至150℃以下取出，得到老化载体样品。
（4）合理性判断：
a.对老化前的已涂覆催化剂载体取样，研磨过筛至200-300目后测试其比表面积S0，测得S0＝98.7 m2/g。
b.对步骤（3）得到的老化载体样品取样，研磨过筛至200-300目后测试其比表面积S1，测得S1=37.5 m2/g。
c.计算S1/S0＝37.99%，37.99%在30%-40%之间，该老化条件可行，该老化载体样品可用于后续催化剂老化后性能评估。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）标准柱状图绘制：在汽车尾气净化催化剂的中心位置处加装温度传感器，实车测试两个SRC循环的同时，采集尾气排温数据，将测量得到温度组结果制成柱状图；
（2）根据拟选老化温度计算理论老化时间：以任意时间跨度将柱状图分为若干个温度框，每个温度框内的te=H×e（R/Tr-R/Tv），其中，H=耐久里程/温度框内测试时间代表的里程，Tr（K）为催化器拟选老化温度，Tv（K）为温度框的中心点温度，R为17500或19723；总te=所有温度框te的总和，老化时间t=1.1×总te；当R=17500时，t=t1，当R=19723时，t=t2，理论老化时间t理论=（t1+ t2）/2；
（3）样品老化：将待测已涂覆催化剂载体放入马弗炉，载体进气端面向上，在Tr下保持t理论后，得到老化载体样品。
2.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法，其特征在于：还包括（4）合理性判断步骤：
对老化前的已涂覆催化剂载体取样，研磨后测试其比表面积S0；
对步骤（3）得到的老化载体样品取样，研磨后测试其比表面积S1；
如果S1/S0在30%-40%之间，则认为老化条件可行，该老化载体样品可用；如果S1/S0小于30%，则需降低Tr，重新计算t理论，并在新的Tr、t理论下依次进行步骤（3）、步骤a以及步骤b，直至S1/S0达到30-40%之间；如果S1/S0大于40%，则需提高Tr，重新计算t理论，并在新的Tr、t理论下依次进行步骤（3）、步骤a以及步骤b，直至S1/S0达到30-40%之间。
3.根据权利要求2所述的一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法，其特征在于：如果经步骤（4）判定老化条件可行，但t理论过长，可提高Tr，重新计算t理论，并在新的Tr、t理论下依次进行步骤（3）、步骤a以及步骤b，保证S1/S0在30-40%之间。
4.根据权利要求2所述的一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法，其特征在于：步骤a和步骤b中，载体均研磨过筛至200-300目。
5.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法，其特征在于：步骤（1）中，尾气排温数据的采集频率为10Hz。
6.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法，其特征在于：步骤（3）中，以5-10℃/min的升温速率升到Tr。
7.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂模拟老化的方法，其特征在于：步骤（3）中，保持t理论后，自然降温至150℃以下取出，得到老化样品载体。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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