一种基于发动机台架的催化剂考核装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种基于发动机台架的催化剂考核装置和方法。
【背景技术】
[0002]为减少发动机排放的废气造成环境污染，在发动机的排气管上连接一套处理氮氧化物等污染物的装置称之为后处理系统。后处理系统主要通过SCR技术、DOC技术等实现废气污染物的处理。
[0003]在后处理系统中，通常采用催化剂加快和促进污染物的反应，常用的催化剂包括钒基催化剂、分子筛催化剂和贵金属催化剂等。催化剂的性能在较大程度上影响后处理的结果。
[0004]现有技术中，其中一种考核催化剂的方式为，在发动机台架上采用法规要求的ESC、ETC排放测试循环，以检测催化剂对整体排放结果的影响。对于此种考核方式，试验结果与台架数据标定、发动机的状态等多种因素相关，催化剂仅是后处理系统中的一部分，不能客观的反应催化剂本身的特性。
[0005]针对上述技术问题，现有技术中提供了另一种考核催化剂的方式，即催化剂小样性能测试，以便对催化剂本身的特性进行测试，从而为各种机型的发动机匹配合适的催化剂。该测试方式利用一套催化剂小样测试设备，以NH3、NO、NO2, CO、C3H6, H2O等作为配气组分，通过调整各配气组分的比例模拟发动机废气，将空速和温度作为两个考核变量，对于特定空速、不同温度以及特定温度、不同空速下催化剂的性能进行研究，从而推测该催化剂是否能够满足某种发动机的排放要求。
[0006]但是，对于后一种考核方式，仍存在以下问题:
[0007]1、测试的气体是通过一定比例的气源调配形成的，一方面，调配而成的气体无法准确的模拟发动机的废气；另一方面，在不同工况下，发动机的废气组分是会发生变化的，利用单一比例的配气测出的结果无法代表发动机的实际工况；也就是说，基于上述两方面的因素，通过配气模拟发动机废气导致无法准确评估催化剂的转化性能。
[0008]2、催化剂小样测试时，测试样品需要从催化剂成品上割取，一般割取规格为I X I英寸的长方体作为测试样品，属于催化剂成品上的一小部分，不能准确反映整个催化剂成品的性能，缺乏代表性。
[0009]3、催化剂小样测试时，由于试验条件较为理想，不需要对测试样品进行封装，而实际使用中所采用的催化剂是需要封装的，封装结构以及封装的密封性会影响催化剂的性能，催化剂小样测试忽略了封装因素的影响。
[0010]4、催化剂小样测试设备可以作为实验室评价，设备投资高，气源等耗材的维护成本高。
[0011]因此，亟需针对上述技术问题，提供一种基于发动机台架的催化剂考核装置和方法，以更准确地评估催化剂的性能。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供一种基于发动机台架的催化剂考核装置和方法，在发动机实际工作状态下对催化剂进行考核，能够真实地再现催化剂的使用环境，以更准确地评估催化剂的性能。
[0013]为解决上述技术问题，本发明提供一种基于发动机台架的催化剂考核装置，包括发动机和内置有待测催化剂样品的催化转化器，所述催化转化器的入口与所述发动机的排气口连通，还包括分流件和气体分析仪，所述分流件设置在所述催化转化器与所述发动机的连通管路上，以控制进入所述催化转化器的气体量；所述气体分析仪用于分析进入和流出所述催化转化器的气体。
[0014]本发明的催化剂考核装置，在催化转化器与发动机的连通管路上设有分流件，通过对发动机排放废气进行分流控制进入催化转化器的气体量，以实现对空速的控制；同时，可以通过发动机的扭矩和转速控制排气温度，则可以将空速和温度作为两个参考量，根据需要变换这两个参考量的关系，以真实再现发动机的多种工况，进而考核催化剂在多种工况下的性能，提高催化剂考核的真实性和全面性。
[0015]—方面，本发明的催化剂考核装置以发动机的实际工况为参照，与现有技术中模拟发动机废气相比，试验所用样气真实可靠，能够准确反映催化剂在整车上使用时的性能，使得考核结果具有更强的实践指导意义；另一方面，通过分流调节进入催化转化器的气体量，可以获得高排温、低空速等受发动机本身性能而无法产生的工况条件，实现催化剂在多种工况下性能的综合评估，对催化剂进行全面考核，更好地选择催化剂能够应用的发动机类型，最大化地提高后处理效率。
[0016]可选地，还包括第一取样管和第二取样管，两者分别设置在所述催化转化器的入口和出口，并均与所述气体分析仪连接。
[0017]可选地，所述待测催化剂样品封装在所述催化转化器中。
[0018]可选地，所述分流件包括分流管和设置在分流管上的流量控制阀，所述分流管连接在所述催化转化器与所述发动机的连通管路上。
[0019]可选地，还包括流量计，所述流量计设置在与所述催化转化器的出口连通的出口管上。
[0020]可选地，还包括控制器，所述气体分析仪、所述分流件以及所述流量计均与所述控制器信号连接。
[0021 ] 本发明还提供了一种催化剂的考核方法，对发动机排气口所连接催化转化器中的待测催化剂样品进行考核，包括以下步骤:
[0022]I)将由所述排气口流出的废气进行分流，以调节进入所述催化转化器的气体量，通过调整发动机的扭矩和转速调节排温；
[0023]2)对进入和流出所述催化转化器的气体进行分析，以评估所述待测催化剂样品的性能。
[0024]可选地，所述步骤I)具体包括以下步骤:
[0025]111)设定所需排温；
[0026]121)通过调整发动机的扭矩和转速，得到所需排温，并将发动机固定在与所需排温对应的工况；
[0027]131)将由所述排气口流出的废气进行分流，并通过控制分流量调节进入所述催化转化器的气体量进行变化；
[0028]或者，所述步骤I)具体包括以下步骤:
[0029]112)设定所需空速；
[0030]122)调整发动机的扭矩和转速，以得到不同的所需排温，并且每次得到所需排温后，均执行以下步骤:
[0031]固定发动机的工况，将由所述排气口流出的废气进行分流，调节进入所述催化转化器的气体量至与所需空速对应。
[0032]可选地，所述待测催化剂样品封装在所述催化转化器中。
【附图说明】
[0033]图1为本发明所提供基于发动机台架的催化剂考核装置在一种【具体实施方式】中的结构示意图。
[0034]图1 中:
[0035]发动机1、催化转化器2、分流件3、分流管31、流量控制阀32、气体分析仪4、第一取样管5、第二取样管6、流量计7。
【具体实施方式】
[0036]本发明的核心是提供一种基于发动机台架的催化剂考核装置和方法，在发动机实际工作状态下对催化剂进行考核，以更准确地评估催化剂的性能。
[0037]本文所述的第一、第二等词仅为了区分相同或类似的不同结构、部件或者数值，不表示对顺序的特殊限定。
[0038]本文所述的空速是指排气在标准温度(通常为25°C)和标准压力(通常为10KPa)状态下的容积流量(即单位时间内的容积)除以催化剂载体容积所得的数值；或者说，空速是指在标准温度(通常为25°C)和标准压力(通常为10KPa)状态下，单位时间内通过单位催化剂的气体量。本文中所述的排温是指排气的温度，简称排温。
[0039]以下结合附图，对本发明进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本发明的技术方案。
[0040]如图1所示，本发明提供了一种基于发动机台架的催化剂考核装置，包括发动机1、催化转化器2、分流件3以及气体分析仪