[發明專利]一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價系統及方法

在審

• 申請號: 202010033286.9
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111157049A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 郝利君;郝春曉;尹航;王軍芳;譚建偉;葛蘊珊
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;中國環境科學研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01M99/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發明公開一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價系統及方法，該系統包括：工控計算機、燃燒器及柴油機、SCR催化器、測試管路、數據采集及調控裝置、傳感器裝置、尿素噴嘴、尿素泵和尿素箱；工控計算機與數據采集及調控裝置連接；柴油機和燃燒器的電子控制模塊與數據采集及調控裝置連接；柴油機的排氣出口并聯燃燒器；在測量管路上安裝尿素噴嘴、SCR催化器、傳感器裝置和差壓流量計；數據采集及調控裝置分別與傳感器裝置和差壓流量計連接；數據采集及調控裝置與尿素噴嘴控制連接。該系統利用SCR催化器快速老化模擬正常老化，測試SCR催化器轉化效率，對SCR催化器質量進行快速評價。該系統可顯著縮短試驗周期，降低經濟成本。

技術領域

本發明涉及柴油車NOx排放控制領域，特別涉及一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價系統及方法。

背景技術

柴油車后處理裝置工作條件惡劣，易出現老化現象，導致廢氣污染物凈化效率下降，影響車輛排放性能，因此后處理裝置的耐久性是汽車排放性能重要的評價指標，也是決定車輛性能及排放質量的重要因素。

NH₃-SCR系統是目前最為成熟有效的去除柴油車NOx的解決方案，V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑由于選擇性好且抗硫特性好，因而最早得到大規模商業應用，但其低溫活性低、活性區間窄、水熱穩定性較差，以及有毒性的釩元素在高溫下易揮發到大氣環境等原因，限制了其在機動車NOx排放凈化領域的進一步發展，新一代過渡金屬離子交換的分子篩催化劑，尤其是Fe基分子篩催化劑和Cu基分子篩催化劑以更寬的活性窗口、更強的水熱穩定性和環境友好等特點日益得到廣泛應用。但現階段，尤其是國五柴油車NH₃-SCR系統仍然以V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑占據較大份額，而Fe基和Cu基分子篩催化劑將在國六柴油車獲得大規模應用。

NOx轉化效率和耐久性是用來評價催化器性能優劣的主要指標。SCR催化器老化會使NOx排放惡化，同時還會造成二次污染(氨氣泄漏)。影響SCR后處理器耐久性的主要因素是老化失活，產生老化失活的原因包括高溫熱失活、硫中毒、堿金屬中毒和機械損傷等，具體老化狀況取決于催化器的實際運行條件。隨著柴油及潤滑油質量的不斷改善，燃油中硫含量、潤滑油中堿金屬及堿土金屬的含量已顯著降低，已不是導致催化劑的中毒失活的主要因素。催化器結構設計不斷改進和優化，由機械損傷導致的催化劑損壞失效也得到有效控制。因此，催化劑的高溫熱失活是目前引起SCR催化器老化的最主要因素。

后處理器老化件可分為汽車規定耐久里程完成時正常老化后處理器、排放限值臨界后處理器及OBD臨界限值后處理器。試驗研究表明在柴油車正常維護和使用的前提下，大多數柴油車SCR后處理器在耐久行駛里程結束時仍能滿足排放性能要求，但對于一些存在質量缺陷或以次充好的SCR后處理器，則會導致柴油車排放超過排放限值。車輛排氣污染物排放控制系統耐久性考核是車輛信息公開的重要內容，凡采用排氣后處理裝置的汽車按國家標準進行型式檢驗和生產一致性檢查時，應滿足排氣污染物排放控制系統耐久性的要求。

近幾年，國家高度重視大氣污染防治工作，其中淘汰黃標車是一項減少移動源污染排放、保護大氣環境的重要舉措。在此背景下，國內部分城市和地區正在對購買時價格昂貴、使用里程較少、目前殘值較高的黃標車進行在用車改造，現已開展黃標車改造的城市和地區有上海、南京、武漢、寧波、舟山、杭州及山東等地。在黃標車改造過程中，面對良莠不齊的機動車排放后處理裝置市場，在選擇機動車排放后處理裝置時急需一種機動車排放后處理裝置性能的快速評價方法。

目前，市場上有滿足不同排放控制要求的SCR后處理器，且存在釩基SCR后處理器、銅基分子篩的SCR后處理器和鐵基分子篩的SCR后處理器，由于車輛使用條件不同，且存在產品差異，需對SCR催化劑失活機理及快速老化試驗規程及評價方法深入研究。