[发明专利]汽车排气催化剂储氧量测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车排气催化转化器的评价试验方法，特别是涉及汽车排气催化剂在发动机台架上实现储氧量的测试方法。

背景技术

催化转化器是目前控制汽车排气污染最有效的技术对策之一。目前，在国外催化转化器已成为控制汽车排放的必备零部件，并且经过长期的研究开发，对催化转化器已经有了一整套系统的评价试验方法，主要包括催化剂实验室小样评价、在发动机台架上的各种性能如净化性能、净化性能的劣化程度、机械特性等评价和装车性能评价三个阶段其中在发动机台架上的评价试验尤为重要，它与小样评价试验相比其试验条件更接近实际应用情况、评价试验内容也全面得多与装车性能评价相比其试验周期短、费用低所以作为一整套模拟评价试验装置，催化转化器在发动机台架上的各种性能评价试验装置是联结催化剂配方、工艺开发与实际装车应用的桥梁，也是催化转化器与整车匹配的必备工具之一，其中一些设备同时也是大批量生产催化转化器的质量监督的必需设备开发一整套催化转化器在发动机台架评价试验装置对于催化转化器研究开发、匹配应用、产品认证、质量监督都具有非常现实的意义。

催化剂储氧量(英方简称：OSC)的测量在国内外有着很多的方法，主要从材料分析方面着手进行，主要以TPR计算法和H₂-O₂滴定法等进行催化剂的储氧量的测试，此类的实验方法可以准确测量催化材料的储氧量，但试验存在周期长，计算方法复杂等问题，同时由于催化材料与催化剂的储氧量之间存在着不同之处，所测的数据与实际整车应用之间仍存在着差异，不能有效指导催化剂或极限催化剂的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，发明一种可以直接在发动机台架上实现对催化剂或极限催化剂的储氧量的测量，可以直观，快速获得催化剂的总储氧量和单位储氧量的汽车排气催化剂在发动机台架上实现储氧量的测试方法。

本发明基本原理：通过控制发动机空燃比波动范围值，测量前后氧传感器的信号的时间差来计算或量化催化转化器产品的OSC值。

原理：以特定的控制方式(突变式)改变发动机的空燃比，使催化剂前、后氧传感器输出的电压信号产生时间差，实现量化催化剂的储氧值。

硬件条件：前、后氧传感器(型号：OSS 1875C2)，前、后氧信号处理器(型号：CTS-1)和ECU控制器(型号：QH-ITMS)，快速数据采集卡(型号：NIPCI-6023E)等(见图1)。

软件条件：EXCLE或其他处理软件。(见图2)

基本测试方法：

1)控制发动机工况，转速为2900RPM(转/分钟)，输出功率25Kw(千瓦)。

2)发动机的空燃比从0.96到1.06之间进行切换，每隔20秒钟切换一次。切换次数不少于10次，取中间呈周期性的图型区域进行统计；(见图3)。

3)统计每个波型中的信号时间差异，并计算平均时间，(见图4)。

4)通过经验公式计算储氧量。

通过催化剂空速计算进气流量m_a(kg/h)，根据进气流量氧含量与空燃比的相关性，计算出氧在催化剂入口端的含量。由催化剂由口端的氧在Δt时间内的储存或释放量，最终计算出催化剂的储氧或放氧量(OSC)。

根据联电实验室提供的数据：如下

OSC＝[Δλ×(t₂-t₁)×m_a×0.23×1000]/3.6单位：mg

若采用单位体积的催化剂的OSC量，刚除以Vr的值即可。

λ指实际空燃比与理论空燃比的比值，当λ＝1时，指实际空燃比等于理论空燃比。

其中Δλ数值通常采用0.04。

t₂-t₁的数值采用Δt为催化剂的储氧量OSC测试分析系统测得，单位为s或ms，(即秒或毫秒)。

如果能测得或计算出空气质量m_a的值，就可以通过计算法求得催化剂的储氧量OSC值。

推理如下：

已测得燃料流量为m_f(kg/h)，并已知空燃比(A/F)则：

进气质量流量m_a＝m_f×(A/F)

排气质量流量m_ex＝m_s+m_f＝m_f×[1+(A/F)]；

标准状态下排气容积流量Q_ex＝m_ex×1000/ρ_o  L/h(升/小时)