CN116717357A - 一种基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法。在汽油车整车排放检测过程中，从车辆排气尾管出口分流引出少量尾气，通过电加热器对分流尾气进行加热，再经基准催化器进行二次催化，利用排放分析设备检测二次催化后尾气成分和浓度。若二次催化后尾气排放仍不满足排放法规限值要求，判定发动机原始排气条件不满足催化器工作要求。本发明可以识别整车排放超标是否由三效催化转化器引起，方法简便、检测效率高，为汽车排放检验维修(IM)制度实施提供了技术方法支撑。本发明也适用于燃用CNG、LPG等替代燃料车辆的尾气二次检测。
Description
技术领域
本发明涉及汽车检测技术领域，具体涉及到一种基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法。
背景技术
汽油混合气在发动机内充分燃烧，理论产物是二氧化碳和水。当前，仅依靠汽油机机内净化技术还无法做到近零排放，发动机原始排放中仍有一定含量的不完全燃烧产物如碳氢化合物CmHn、一氧化碳CO，以及高温燃烧生成的氮氧化合物NOx(NO+NO2)。为了满足现代排放法规要求，汽油车必须使用三效催化转化器，通过催化反应将上述三种主要排气污染物进一步转化为水和二氧化碳。
为确保在用车排放满足相关法规要求，世界各国均对汽油车整车排放实施了定期核查制度，如我国依据《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)》(GB18285-2018)开展在用车年检。由于汽车排放由发动机原始排放水平和三效催化转化器性能共同决定，发动机供油、进气、点火系统以及电控标定、氧传感器等等因素均可能导致整车排放异常，对于检测出的排放超标车辆，现有检测方法不能确定排放超标是否由催化转化器导致。
使用“替代排除法”可以解耦这个问题：为排放超标车辆更换上符合车辆原始设计且质量合格的原装催化器，如果再次检测排放仍然超标，则可以排除催化器质量问题。这个方法在理论上可行，但为每辆超标排放车都拆换催化器并进行复测，会极大降低检测效率，造成人力物力浪费。
为此，本发明提出了一种基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法。该方法不对整车排气系统做任何改动，在整车排放检测时，从车辆排气尾管出口分流引出少量尾气，经由基准催化器进行二次催化，利用分流尾气经二次催化后的成分和浓度，对汽油车现装催化器的质量符合性作出判定。
图1说明了二次催化对尾气排放的影响。其中，脚标CAT1、CAT2代表现装催化器和二次催化用基准催化器。针对影响催化器性能评价的排气条件因素，T代表排气温度、A/F代表空燃比、SV代表催化器空速。
对比现装催化器、基准催化器排气入口条件：排气温度方面，由于基准催化器安装在整车排气尾管出口之后，沿程排气温度损失使位于下游的基准催化器排气入口更低，使催化反应难以发生。排气空燃比方面，现装催化器入口处排气偏浓时还原反应效率更高，使排气向稀发展，反之亦然，即位于下游的基准催化器入口空燃比条件总是更有利于催化反应。空速方面，由于分流排气的流量可以自由、合理控制，对基准催化器无影响。
综上，在整车排气尾管出口引出少量排气并加装二次催化系统，基准催化器的排气入口温度决是低于现装催化器。若对排气温度进行加热补偿以忽略排气沿程温度损失，则由现装催化器、基准催化器构成的两级催化系统，污染物转化效率应不低于前述“排除替代法”中设想的“为排放超标车辆更换上符合车辆原始设计且质量合格的原装催化器”所能取得的转化效果，亦即：采用尾气二次催化方法，不必改变整车排气系统也可以实现前述“排除替代法”要达到的目的。
发明内容
本发明的目的是，在不改变整车原有排气系统的前提下，结合整车排放检验，有效识别车辆现装催化器是否满足排放控制要求。
为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法。
包括以下步骤：
(A)在整车排气尾管出口连接排气采集装置，将汽车尾气引入到分流管道；分流取样装置用于控制分流尾气的流量控制，目标是使基准催化器的空速与现装催化器空速相同；对于整车稳态工况，可采用固定流量进行分流；对于整车变工况循环，应采用等比例分流取样。本发明稳态工况法如图2所示。
(B)分流尾气经过加热升温，达到或超过与现装催化器相同的排气入口温度。
(C)被检车辆运行规定的工况，同时测量整车排放，以及分流尾气经过二次催化后的排放浓度。
(D)当被检车辆排放不满足法规要求时，结合二次催化后分流尾气的排放浓度进行判定。若经二次催化后分流尾气中任意受控污染物成分的排放浓度超过法规限值要求，则判定发动机原始排放不合格；若经二次催化后分流尾气中任意受控污染物成分的排放浓度全部满足法规限值要求，则判定发动机原始排放合格，现装催化器性能不合格。
本发明优选的，基准催化器与现装催化器的活性类型(氧化型、三效型等)相同，催化器起燃温度、空燃比窗口和储氧性能相同或更优。
本发明优选的，整车排放检测使用中低车速，现装催化器的实际空速低于设计值的1/2。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明可以结合整车排放检测，对三效催化转化器的性能符合性作出判定，不需要对受检车辆的排气系统进行任何拆改，可显著提高检测效率。
2.本发明通过基准催化器的实际效果判断整车原始排气条件是否满足催化器工作要求，不依赖于理论计算。
3.考虑到二次催化增加了催化器体积(降低了空速)对评价的影响，本发明推荐采用低车速(即低发动机排气流量)工况，使催化器空速不成为影响转化效率的主要因素，最大限度地排除了二次催化检测结果对现装催化器性能判定的影响。
附图说明
图1是背景技术中二次催化对尾气排放的影响示意图；
图2是稳态工况法测试运行循环示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法，包括以下步骤：
(1)在整车排气尾管上安装采集装置，用于与汽油车整车排气尾管相联接，确保排气无泄露。
(2)将选定的基准催化器涂层载体用垫层包裹，妥当地安装在二次催化系统外壳中，确保垫层包裹严密，分流排气不经外壳与载体间的缝隙泄露至下游。
(3)使用流量调节阀调节通过基准催化器的分流尾气流量，使基准催化器空速与被检车辆现装催化器的空速一致。
(4)启动尾气加热器，调节加热控制单元，使基准催化器入口排气温度不低于现装催化器入口排气温度。若现装催化器入口排气温度未知，应确保基准催化器入口排气温度达到500℃以上，以保证二次催化高效进行。
(5)在基准催化器下游安装分流排气分析设备，用于测量分流尾气的成分和浓度。
(6)按照汽油车排放检测工况，运行车辆。以现行GB18285-2018《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)》为例，优选ASM5025工况。
(7)同步采集车辆排放结果、经基准催化器二次催化后排放检测结果。分流排气分析设备检测得到的二次催化排气数据，依据整车排放检测的大气压力、温湿度条件数据进行同步修正。
(8)当整车排放超过有关排放法规限值要求时，对比二次催化后尾气排放结果，若二次催化后尾气排放满足法规限值要求，可排除发动机原始排放问题，判定整车现装催化器性能不满足排放控制要求；若二次催化后尾气排放仍不满足排放法规限值要求，判定发动机原始排气条件不满足催化器工作要求。
Claims (6)
1.一种基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法，其特征在于：在汽油车整车排放检测过程中，从车辆排气尾管出口分流引出少量尾气，通过电加热器使分流尾气达到催化剂所需反应温度，分流尾气经基准催化器二次催化，利用分流尾气经二次催化后的成分和浓度，对汽油车现装催化器的质量符合性作出判定。
2.如权利要求1所述的基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法，其特征在于：在车辆排气尾管出口分流引出少量尾气，分流引出尾气的体积流量依据基准催化器体积确定，目标是使基准催化器的排气空速与现装催化器的排气空速相等。
3.如权利要求1所述的基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法，其特征在于：对分流尾气进行加热，使分流尾气在基准催化器入口处的温度不低于现装催化器入口排气温度。
4.如权利要求1所述的基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法，其特征在于：基准催化器是基准催化器是符合整车原始设计的小尺寸催化器样品，并应使用标准气体对基准催化器性能进行定期检查，以确保基准催化器的催化性能满足整车原始设计要求。
5.如权利要求1所述的基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法，其特征在于：二次催化后尾气成分和浓度检测与整车排放检测同时进行。
6.如权利要求1所述的基于尾气二次催化的汽油车三效催化器检测方法，其特征在于：当整车排放超过有关排放法规限值要求时，对比二次催化后尾气排放结果，若二次催化后尾气排放满足法规限值要求，可排除发动机原始排放问题，判定整车现装催化器性能不满足排放控制要求；若二次催化后尾气排放仍不满足排放法规限值要求，判定发动机原始排气条件不满足催化器工作要求。
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