CN113417728A - 一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法 - Google Patents

一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，包括在钯钌催化器封装外壳上，安装热电偶传感器座并将热电偶固定在热电偶传感器座上，连接上外置测温设备；将测试车辆在转毂台架上进行多次SRC循环，测试每个完整循环过程中的催化器温度测量点的时间‑温度曲线；取连续两次循环的有效床温数据，采用BAT方程计算得出初步老化时间；再结合钯钌催化器的高温耐久特性，并通过不同老化时间的钯钌催化器性能对比，得出安全系数，计算出适合钯钌催化器的老化时间；在发动机台架上进行钯钌催化器老化样件的烧制。本发明可有效的模拟实车20万公里的催化器老化程度；大幅节省了开发周期和成本。

Description

一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法
技术领域
本发明属于汽车排气催化器技术领域，具体涉及一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法。
背景技术
汽车尾气净化催化剂中主要的活性成分是铂族贵金属，即铂、钯和铑。随着汽车排放法规普遍加严，贵金属用量显著上升。贵金属供需缺口将进一步拉大，加之产地地缘政治的影响，导致贵金属价格日益升高，尤其是铑金价格从2017年至今涨幅已超30倍。钯钌作为一种新型的贵金属配方催化器，相较于传统铂钯铑催化器，钌金价格仅为铑金的1％，可以使催化器成本大幅降低。
随着国家排放法规的日益严格，对排气三元催化器的耐久性的要求也越来越高，目前国六b法规要求车辆20万公里内的排放均满足限值要求。钯钌配方催化器作为成本更低的新材料催化器，其排放耐久性并未得到验证，理论上需要进行20万公里的实车路试。但是，由于长距离的路试需要消耗非常多的时间，如果路试过程中车辆出现其他异常情况，所需要耗费的时间更长，而且所支出的成本将非常高。
现有技术公开了一种基于温度过程的发动机台架三元催化器老化时间计算方法，包括：定义耐久相关参数；分别采集SRC温度数据和SBC温度数据；SRC温度数据是收集2个SRC循环的三元催化器温度，以每25度温度间隔频度区间，统计区间测试次数或者时间，其中，温度传感器的采集频率为1次/秒。SBC温度数据是收集不少于20分钟的SBC循环的三元催化器温度，以每10℃温度间隔频度区间，统计区间测试次数或者时间，温度传感器的采集频率为1次/秒。计算三元催化器老化时间，两部分：SBC循环试验中催化器标准有效温度Tr的计算和依据SRC循环催化器温度数据的台架老化时间的计算。但是，本方法主要针对现有钯铑催化器在发动机台架上老化试验的时间计算，未涉及钯钌催化器的老化时间计算方法，以及在发动机台架上的老化试验循环工况。
发明内容
本发明的目的就在于采用发动机台架老化代替实车老化，结合钌金属的耐高温特性，提供一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，以解决确保无需进行20万公里实车耐久即可完成钯钌催化器的老化耐久排放验证的问题，大幅度节约了时间和成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，包括以下步骤：
A、在所测钯钌催化器封装外壳上，安装热电偶传感器座并在此处延径向在载体上打孔，将热电偶插入孔底部并固定在热电偶传感器座上，连接上外置测温设备；
B、将测试车辆在转毂台架上进行多次SRC循环，测试每个完整循环过程中的催化器温度测量点的时间-温度曲线；
C、取连续两次循环的有效床温数据，将测试所得温度结果采用BAT方程计算得出初步老化时间；再结合钯钌催化器的高温耐久特性，并通过不同老化时间的钯钌催化器性能对比，得出安全系数，最终计算出适合钯钌催化器的老化时间；
D、台架老化试验：取钯钌催化器新鲜样件按照步骤C所得老化时间在发动机台架上进行钯钌催化器老化样件的烧制，得到钯钌催化器老化样件。
进一步地，步骤A，所述热电偶传感器座焊接在所测钯钌催化器封装外壳上催化器温度最高处。
进一步地，步骤A，所述打孔深度为载体半径。
进一步地，步骤C，将测试所得温度结果采用BAT方程计算得出初步老化时间的具体步骤为：测试实车SRC循环中催化器的时间-温度数据，根据BAT方程te＝th×e^(R/Tr-R/Tv)，计算每个温度框内的te，总te＝所有温度组te的总和，台架老化时间＝A×(总te)×B；其中，A＝1.1，B＝1.6。
进一步地，步骤C，再结合钯钌催化器的高温耐久特性，并通过不同老化时间的钯钌催化器性能对比，得出安全系数，具体步骤为：通过对比100h-200h之间不同老化时间的发动机台架老化催化器样件的排放性能，包括储氧含量、贵金属流失率、起燃温度、各项排放物转化效率等参数，得出老化时间的安全系数。
进一步地，步骤D，采用GMAC875工况进行钯钌催化器老化样件的烧制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明根据钯钌贵金属材料耐高温特性计算得出的老化时间，并采用国际通用的GMAC875工况，可有效的模拟实车20万公里的催化器老化程度；大幅节省了开发周期和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法流程示意图；
图2标准的SRC循环具体工况图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，包括测试车辆和零件准备、温度测试、老化时间计算和台架老化试验，具体为：A、测试车辆和零件准备：准备一辆测试车辆、一件测试钯钌催化器总成、测温热电偶传感器及设备一套及测试用转毂台架一套。在所测催化器封装外壳上催化器温度最高的位置焊接热电偶传感器座，并在此处延径向在载体上打孔，打孔深度为载体半径，将热电偶插入孔底部并固定在传感器座上，连接上外置测温设备；
B、温度测试：车辆在转毂台架上进行多次SRC循环，测试每个完整循环过程中的催化器温度测量点的时间-温度曲线，标准的SRC循环具体工况见图2；
C、老化时间计算：取连续两次循环的有效温床数据，将测试所得温度结果采用BAT方程计算得出初步老化时间；再结合钯钌催化器的高温耐久特性，并通过不同老化时间的钯钌催化器性能对比，得出安全系数，最终计算出适合钯钌催化器的老化时间；
结合钯钌催化器的高温耐久特性，并通过不同老化时间的钯钌催化器性能对比，得出安全系数，通过对比100h-200h之间不同老化时间的发动机台架老化催化器样件的排放性能，包括储氧含量、贵金属流失率、起燃温度、各项排放物转化效率等参数，得出老化时间的安全系数。
D、台架老化试验：取钯钌催化器新鲜样件按照计算所得老化时间在发动机台架上采用GMAC875工况进行钯钌催化器老化样件的烧制，得到钯钌催化器老化样件，具体工况见表2。
步骤B，具体每圈的车速详细见表1。
表1
Figure BDA0003141161790000051
Figure BDA0003141161790000061
Figure BDA0003141161790000071
Figure BDA0003141161790000081
表2
Figure BDA0003141161790000082
本发明钯钌催化器老化时间计算，结合温度采集和钯钌催化器材料耐久性能，并通过了不同老化时间和安全系数的排放性能对比验证；对钯钌催化器台架耐久试验方法和准确的老化时间给出了指导说明，大幅度降低了实车验证的时间和成本。
本发明的工作原理：
老化时间计算：测试实车SRC循环中催化器的时间-温度数据，根据BAT方程te＝th×e^(R/Tr-R/Tv)，计算每个温度框内的te，总te＝所有温度组te的总和，台架老化时间＝A×(总te)×B
其中，A＝1.1，该值校正了计算台架老化时间过程中非热老化因素对催化器老化时间的影响，B＝1.6，该值是校正了钯钌贵金属材料在高温下的贵金属流失的影响，并通过验证钯钌催化器不同老化时间下的排放性能变化得到。
老化试验：通过SRC循环该方法利用热老化原理，通过提高催化器温度来加速催化器老化进程，老化循环中包含空燃比浓稀交替和二次空气喷射工况，可以加速催化器老化进程，台架老化需要发动机作为废气发生器为催化器老化提供废气。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、在所测钯钌催化器封装外壳上，安装热电偶传感器座并在此处延径向在载体上打孔，将热电偶插入孔底部并固定在热电偶传感器座上，连接上外置测温设备；
B、将测试车辆在转毂台架上进行多次SRC循环，测试每个完整循环过程中的催化器温度测量点的时间-温度曲线；
C、取连续两次循环的有效床温数据，将测试所得温度结果采用BAT方程计算得出初步老化时间；再结合钯钌催化器的高温耐久特性，并通过不同老化时间的钯钌催化器性能对比，得出安全系数，最终计算出适合钯钌催化器的老化时间；
D、台架老化试验：取钯钌催化器新鲜样件按照步骤C所得老化时间在发动机台架上进行钯钌催化器老化样件的烧制，得到钯钌催化器老化样件。
2.根据权利要求1所述的一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，其特征在于：步骤A，所述热电偶传感器座焊接在所测钯钌催化器封装外壳上催化器温度最高处。
3.根据权利要求1所述的一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，其特征在于：步骤A，所述打孔深度为载体半径。
4.根据权利要求1所述的一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，其特征在于：步骤C，将测试所得温度结果采用BAT方程计算得出初步老化时间的具体步骤为：测试实车SRC循环中催化器的时间-温度数据，根据BAT方程te＝th×e^(R/Tr-R/Tv)，计算每个温度框内的te，总te＝所有温度组te的总和，台架老化时间＝A×(总te)×B；其中，A＝1.1，B＝1.6。
5.根据权利要求1所述的一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，其特征在于：步骤C，再结合钯钌催化器的高温耐久特性，并通过不同老化时间的钯钌催化器性能对比，得出安全系数，具体步骤为：通过对比100h-200h之间不同老化时间的发动机台架老化催化器样件的排放性能，包括储氧含量、贵金属流失率、起燃温度、各项排放物转化效率等参数，得出老化时间的安全系数。
6.根据权利要求1所述的一种钯钌配方催化器的台架老化时间计算和老化试验方法，其特征在于：步骤D，采用GMAC875工况进行钯钌催化器老化样件的烧制。
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