JB T 12085-2014 通用小型汽油机用排气催化净化器 技术要求与试验方法.pdf

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1、 ICS 27.020 J92 备案号:47355-2014 中华人民共和国机械行业标准JB厅12085-2014通用小型汽油机用排气催化净化器技术要求与试验方法Catal严icconverters of general utility small gasoline engines -Technical requirements and testing methods 2014-07-09发布2014-11-01实施f国t苦中华人民共和国工业和信息化部发布. JB厅12085-一.2014目次前言.nl 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4技术要求.25 催化器活性试验方法

2、.26 快速老化试验方法.47 催化剂脱落率试验方法.48 热变形试验方法.59.标志、包装、运输和贮存.6附录A(规范性附录)催化剂活性试验系统.7附录B(规范性附录)催化器样品取样与保存.11图1升温历程线性要求示意.3 图2常压固定床催化反应器及加热装置示意.3图3脱落率试验流程.5 图A.l模拟废气环境催化器活性试验系统示意.7图B.1催化器小样品剖切位置示意.11 表1空燃比特性试验氧平衡系数推荐表.4表2催化器基本参数.6 表A.l配气组分含量推荐方案.8 表A.2模拟废气污染物及氧含量检查要求.8表A.3催化器活性试验用排气污染物分析仪.8 表A.4催化剂起燃温度测试数据.9表A

3、.5催化剂空燃比特性测试数据.10 JB厅12085-2014E 目IJR 本标准按照GB厅1.1-2009给出的规则起草。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国内燃机标准化技术委员会(SAC厅C177)归口。本标准起草单位z天津内燃机研究所、江苏江淮动力股份有限公司、无锡威孚环保催化剂有限公司。本标准主要起草人z林漫群、卡明、贾滨、艾长庆、郑友鹏、孙亚琴、杨韧柳、胡成刚。本标准为首次发布。 民1 范围通用小型汽油机用排气催化净化器技术要求与试验方法JB厅12085-一2014本标准规定了通用小型汽油机用排气催化净化器的技术要求、试验方法及标志、包装、运输和贮存。本标准适用于通用小型汽油

4、机用排气催化净化器(以下简称催化器)。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB厅8190(所有往复式内燃机排放测量GB厅18377汽油车用催化转化器的技术要求和试验方法3 术语和定义3.1 3.2 GB厅8190(所有和GB厅18377界定的以及下列术语和定义适用于本文件。转化率conversion ratio k 废气中特定组分在催化器前后的浓度变化值与进入催化器前的浓度的比值。转化率按公式(1)计算。C.-c 1lk=一生一一生xl00%. . (1)

5、c ik 式中z1lk一一转化率.%. k代表污染物，如.CO、HC、NO或其他成分;Cik一一催化器入口污染物体积分数.10-4%或%;Cek一一催化器出口污染物体积分数.10-4%或%。氧平衡系数oxygen balance coefficient 以比率形式表征废气的氧化/还原性质.IIP:废气中所含氧化气氛含量(如O2)，与废气中还原性气氛(如CO、HC等被完全氧化所需的氧化气氛含量之比，计算方法见公式A.l。3.3 起燃温度light-off tempera阳reTso 在催化器入口废气温度逐渐升高的过程中，催化器对特定污染物的转化率很首次达到50%时所对应的催化器入口气体温度。JB

6、rr 1208&一.20143.4 3.5 3.6 400C转化率C400 conversion ratio at 400 centigrade 起燃温度特性试验曲线中催化器入口气体温度为400.C时，催化器对污染物的转化率。脱落率desquamative ratio 破坏试验前后脱落掉的催化剂质量与催化剂初始涂附质量之比。无催化器起燃试验converter fr崎岖ht-offtest不安装催化器的条件下按起燃试验流程实施的试验。3.7 有效试验上限温度upper limit of valid test temperature 二催化器起燃试验过程中，受试验系统加热升温引发模拟废气中污染物浓

7、度降低率达到10%时所对应的废气温度，注1度测量位置|叶A.3.4。3.8 空速space velocity 单位时间流过单位体积催化器的废气流量，单位为每小时(h-l)。4 技术要求4.1 催化器活性4.1.1 催化器活性试验应按第5章的规定进行测试，应注明试验条件以及催化器状态，即，是否经过老化处理。推荐使用经过第6章规定的老化后样品的活性测试数据作为评价技术指标。4.1.2 企业应根据催化器性质和使用场合不同，通过技术文件规定催化器对CO、HC和NO的起燃温度Tso、400.C转化率C400以及宅燃比特性等各项技术指标，)f:以此作为合格判定依据。4.1.3 被测催化器样品在老化后对CO

8、、HC和NO的起燃温度Tso升幅宜小于150.C。4.2 4.2.1 4.2.2 4.3 4.3.1 4.3.2 脱落率脱落率试验样品为实际使用的全尺寸催化器，应按第7章的规定进行测试。催化剂涂层脱落率宜不超过6%。热变形热变形试验样品为实际使用的全尺寸催化器，应按第8章的规定进行测试。要求试验后载体结构完整，变形量宜在产品技术文件中规定或由供需双方协商确定。5 催化器活性试验方法5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 2 总则催化器活性试验包括起燃温度特性试验和空燃比特性试验。试验系统应满足附录A的要求。样品要求见附录B。JB厅12085-一2014试验前样品激活处理5.2.1 催化器活

9、性试验前应对样品进行激活处理。5.2.2 推荐按5.3的规定进行一次起燃温度特性试验作为激活处理，企业也可自行制定激活规范。5.2.3 如果两次活性试验时间间隔较短(不宜超过8h)可省略激活处理，企业也可根据工程经验自行设定免激活处理判定依据。5.2 起燃温度特性试验5.3.1 测试气氛环境配气组分含量推荐方案见表A.l。5.3.2 氧平衡系数测试条件推荐值分别为0.97士0.01和1.03士0.01.企业技术文件也可规定在其他值条件下进行测试，氧平衡系数应在试验报告中声明。5.3.3 试验空速条件为40000h-1士1500h-1。5.3.4 试验温度条件如下za)起燃温度特性试验应在升温过

10、程中进行，试验初始催化器入口废气温度应不超过80.C.最高温度可根据实际需要设定，但应去除高于有效实验温度上限的数据:b)催化器入口废气升温速率可在10.C/min,._, 15.C /min之间选择和设定，催化器入口废气温度在CO转化率达到50%之前和之后至少50.C范围内应保持线性升温过程且符合开温速率设定值，即该时间段实测升温历程应保持在设定升温速率对应理论升温历程中心线的士5.C范围内，升温过程示意如图1所示:c)应对催化器样品所处K域环境温度进行控制，催化器入口废气温度达到100.C之前，催化器样品所处区域环境温度应己缓慢升高并稳定于150.C士10.C.此后该(域处于保温状态，如图

11、2所示。5.3 nyMm摞旷剧胃口Jh糠悲剧睡时阅s升温历程线性要求示意图1催化器样品气体加热器3 催化器环撞加热器常压固定床催化反应器及加热装置示意催化器入口废气温度图2JBrr 12085-一20145.3.5 数据处理要求如下:5.3.5.1 以催化器入口废气温度为横坐标，以各污染物转化率为纵坐标绘制起燃温度特性曲线。5.3.5.2 按照线性插值法求出催化器对各种污染物的起燃温度Tso和400.C转化率C400。5.3.6 重复性要求如下za)应连续进行起燃温度试验，直至相邻两次试验的各污染物成分起燃温度Tso偏差的绝对值均不超过10.C.即认为数据已经稳定:b)以上述两次相邻试验的平均

12、值作为试验结果。5.4 空燃比特性试验5.4.1 推荐试验气氛环境见表A.1o5.4.2 模拟废气的氧平衡系数推荐值见表1，以氧平衡系数递增次序进行试验，控制精度:f:O.Olo表1空燃比特性试验氧平衡系数推荐表5.4.3 试验空速条件为40000h-1士1500 h-1。5.4.4 催化器入口废气温度为400C:f: 10C。5.4.5 以氧平衡系数作为横坐标，以各组分转化率为纵坐标绘制空燃比特性曲线。6 快速老化试验方法6.1 一般要求6.1.1 推荐使用水热稳定法进行催化器快速老化试验。6.1.2 被测样品宜按附录B的相关规定制备。6.1.3 在快速老化试验前和试验后由掠第5章的规定进行

13、催化器活性试验，对比活性劣化程度。6.2 水热稳定法6.2.1 以含水量10%士2%(质量分数)的水蒸气通入被测催化器样品，试验空速为20000h-1士1500h-1。6.2.2 催化器中心部位温度由室温经2h+15min缓慢升至950C士20.C，随后保持5h.最后经30min士15min缓慢降温至500.C以下。7催化剂脱落率试验方法7.1 试验流程金属载体催化器需对全只寸催化器进行催化剂脱落率试验，试验流程如图3所示。具体流程如下=7.1.1 将待检催化器置于120C士1O.C空气环境中保温30min.随后每10m面进行一次称重，两次相邻称重的质量变化值相对原始样品质量的比值小f1%。即

14、可判定为己被烘干。7.1.2 称重应使用分析天平，误差不超过士1mg。样品自保温炉中取出至完成秤重时间应不超过2mino7.1.3 脱落试验z将被测样品自然冷却至室温后置于超声波清洗仪水槽中，超声波作用10min.超声波清洗机技术参数应按企业技术文件的规定。7.1.4 再次按照7.1.1和7.1.2进行烘干和称重。4 JBIT 12085-2014 数据处理7.2 催化剂涂附量计算催化剂涂附量计算方法如下za)测量并计算样品载体净体积。将载体净体积与催化器标称的单位容积催化剂涂覆量的乘积定义为样品催化剂涂附量问:b)企业标准也可另行规定催化剂涂附量的确认方法。7.2.1 脱落率计算7.2.2

15、=旦二生xl00%，. . (2) 脱落率按公式(1)计算。式中zml-一初始质量，单位为克(g);m2一一脱落试险后质量，单位为克(g);m3一一催化剂涂附量，单位为克(g)。a 热变形试验方法将全尺寸被测催化器样品置于950Ci: 10C空气环境下保温10min。将被测试样取出置于室温空气环境中冷却至50.C至室温之间。重复8.1和8.2，共循环10次。8 8.1 8.2 8.3 脱落率计算涂附量计算?卡辈革割舍毒刽Ma抽懦畏除束时宵抽愣蜀林木割草锋脱落率试验流程图35 JBff 12085-一.20149 标志、包装、运输和贮存9.1 每只催化器或最小规格的催化器包装上应标明产品型号和生

16、产厂名称或商标，标志的方式及位置应在产品文件中规定或由供需双方协商确定。9.2 催化器包装箱内应有产品基本信息表，见表2。9.3 外包装箱上推荐注明生产厂名、产品名称、规格只寸、催化器型号、装箱数量等字样或标志。9.4 催化器贮存库房应保持通风、干燥。9.5 要保证催化器在运输过程中不致碰伤。表2催化器基本参数催化器基本参数表生产厂名称商标产品型号备注生产批次生产日期保存期限外壳直径mm 外壳长度mm 总成质量g 或端面Kx宽载体材科口金属口陶瓷口其他z载体形式口蜂窝一一孔密度(孔/平方英寸)口丝网口热管口其他=贵金属种类铀钮佬上载质量比例贵金属上载量g/L:安装方向性口有方向性口无方向性催化

17、剂总上载量g/L:6 晶 JB厅12085-一.2014附录A规范性附录)催化剂活性试验系统A.1 催化剂活性试验的设备要求催化剂评价系统如图A.l所示，将多种标准气钵混合并流经热交换器加热，达到预定的混合气体浓度、流量和温度以模拟发动机废气。废气流过催化器后，对废气成分进行测量，并与混合气原始浓度进行对比，得出催化器对各种污染物成分的转化率。A.2 气源种类与要求流量控制器国一Jn 图A.1模拟摩气环境催化器活性试验系统示意大气A.2.1 系统气源所需模拟的发动机废气推荐包括:CO、CO2、C3比、C3H8、NO、O2和N2等成分。A.2.2 气源所用A.2.1所述标准气的浓度偏差应在标称值

18、的士2%范围内，所有标定气的含量(体积分数单位为%或10斗%。A.2.3 模拟废气浓度要求如下zA.2川推荐配气方案见表A.l.其中四C为丙稀与丙航按4:1混合配制，企业也可通过技术文件规定其他配气方案。A.2.3.2 应检查模拟废气中各种污染物及氧气含量的稳定性，以不低于1Hz的采样频率连续60s.实测的含量平均值与目标值的相对偏差应不大于表A.2规定的限值。A.2.3.3 应在催化器活性试验前及试验后5min内，按A.2.3.2的规定对污染物及氧气进行含量稳定性检查。7 皿厅、12085-一2014表A.1配气组分含量推荐方案项目成分种类及含量(体积分数污染物成分其他成分NO CO CO2

19、 THC 其他成分O2 气体10-4% C)Ht;与C)Hs按4:1褪合N2 %或10-4% % 甲皖当量C110-4% % 含量体积分数)500 10 1200 平衡气企业臼定如同根据氧平衡系数计算|表A.2模拟废气污染物及氧含量检查要求污染物种类60 s实测平均值与目标值相对偏差% NO 士2CO 士1HC 士2CO2 士1q-u引A.2.3.4 氧平衡系数按公式A.1计算。2Cn +C.rn v2 v . . (A.l) c+ 9CC)H6 + 10Cc)HS + CH2 式中zCO2一-才O2含量t(体积分数)，%; CN。一-NO含量(体积分数)，%; C一一-CO含量(体积分数)，

20、%; CC3H6一一-C3H6(丙烯)(体积分数)，%, C3当量:CC3HS -才C3Hg(丙炕)(体积分数)，%, C3当量:CH2-一-H2含量体积分数)(如有)，%。A.2.4 流过催化器的模拟废气流量应根据催化器样品的载体净体积以及试验空速计算确定。A.2.5 污染物分析使用直接采样法，参照GB厅8190.1的规定。仪器测量原理应符合表A.3的规定，在试验数据表格中注明所使用分析仪的试验原理、单位等。为保证数据可比性，在试验或数据对比前应确认每种废气成分所使用的分析仪器在试验原理和精度等方面应保持一致。表A.3催化器活性试验用排气污染物分析仪排气排放物排放分析仪原理一氧化碳(CO)不

21、分光红外线(NDIR)分析仪二氧化联(Cz)不分光红外线(NDIR)分析仪总碳氢IC)氢火焰离子化检测器(FID)分析仪氧(z)顺磁式(PMD)氧分析仪一氧化氯(NO)不分光红外线(NDIR)分析仪，或化学发光检测器(CLD)分析仪一一A.3 气体加热系统技术要求A.3.1 试验测试系统至少应在初次使用、每个月以及未经验证的新混合气方案启用前进行无催化器起燃试验，以确定试验系统有效试验上限温度，与CO、HC和NO对应的有效试验上限温度均应高于400.C。A.3.2 起燃温度特性试验过程中应同步记录催化器入口废气温度。A.3.3 试验系统所有气体溢度测量偏差应不超过仪器量程的士l%F.S.。A.

22、3.4 催化器入口废气温度测点位置应置于样品上游的气流中心部位，距催化器入口20mm士2mm处。8 JBIT 12085- 2014 A.4 反应器A.4.1 试验系统采用常压固定床催化反应器及加热装置，示意图如图2所示，其他装置如能满足要求也可使用。A.4.2 催化器样品可用不与废气发生反应的耐热、薄且柔软的材料(如石棉)包裹后装入反应器预定位置，以填补催化器样品与反应器管壁之间的间隙。A.4.3 反应器放置催化器样品所处环境区域应符合5.3.4c)的规定。A.5 数据采集频率试验过程中数据采集频率不低于1险。表A.4催化剂起燃温度测试数据催化剂起燃温度测试数据表气体分析仪器说明组分测试原理

23、型号量程单位CO 口不分光红外线(NDIR)分析仪体积分数% THC 口氢火焰离子化检测器(FID)分析仪甲烧当量C1 体积分数10-4% NO 口不分光红外线(NDIR)分析仪体积分数10斗%口化学发光检测器(CLD)分析仪O2 口顺磁式体积分数% 性能数据对j.关键仪器类别测试原理型号量程单位温度口热电偶z分度号口K口S口其他口其他原理z流量口孔板流量计口质量流量控制器口其他原理z起燃温度试验测试数据起燃温度Tso试验l催化器型号:载体样品尺寸tnm: 载体净体积mL: 直径氏度废气空速z口规定值:40000h-1士1500 h-1 成分NO CO THC 10-4% 7 CO2 N2 其

24、他氧平衡系数10句也% (Cl) % % 目标值500 1 1200 计算值z10 平衡气口0.97(体积分数)口1.03实际值体积分数催化器前(体积分数催化器后(体积分数转化率%序号温度雪速O2 氧平衡系数CO THC NO CO THC NO h-1 % % 10-4% CC1) 10-4% % 10-4% CC1) 10-4% CO THC NO 2 3 . Tso起燃温度测试结果转化率起燃温度 现场记录17=50% CO HC NOx 实测TsoEJ期签字9 JB厅12085-2014表A.5催化剂空燃比特性测试数据催化剂空燃比测试数据表废气分析仪器说明组分测试原理型号量程单位CO 口

25、不分光红外线(NDIR)分析仪体积分数% THC 口氢火焰离子化检测器(FID)分析仪甲皖当量C1 体积分数10-4% 口不分光红外线(NDIR)分析仪体积分数10-4% NO 口化学发光检测器(CLD)分析仪。1口顺磁式体积分数% 性能数据对应关键仪器类别测试原理型号量程单位温度口热电偶g分度号口K口S口其他口其他原理z流量口孔板流量计口质量流量控制器口其他原理g宅燃比特性试验测试数据常燃比特性试验催化器型号z载体尺寸mm: 载体净体积mL:直径长度废气主主速z口规定值:40000h-1士1500h-1催化器入口废气温度z口规定值:400C士10CTHC NO CO 10-4% O2 CO2

26、 成分10-4% N2 其他氧平衡系数% % % (C1) 目标值计算背景气500 1200 10 0.90-1.10 (体积分数)催化器前(体积分数)催化器后(体积分数)转化率%序号THC THC 温度空速 氧平衡系数CO 10-4% NO CO 10-4% NO h-I 10-4% 10-4% CO THC NOx C % % % (C1) (C1) 2 3 现场记录f1期签字10 JBff 12085-一2014附录B(规范性附录催化器样品取样与保存B.1 小样品取样方法 B.1.1 催化器活性试验推荐使用小样品，也可用实际使用的原尺寸催化器。B.1.2 金属蜂窝催化器小样品应取自实际使

27、用的催化器，也可制作与之具有相同孔密度和材料的小样品，宜为圆柱状，长度及直径均为20mm士0.2皿丑，小样品宜取自催化器几何中心部位，如图B.l所示，或根据企业技术文件的要求另行规定。口 图B.1催化器小样品剖切位置示意B.1.3 金属载体催化器推荐采用线切割方式进行小样剖切，切割后用石油醒进行清洗并用洁净的空气吹干。B.1.4 如果由于催化器金属载体焊接方式的原因导致在该部位剖切后小样无法保持结构完整，则应选取其他可以保持小样结构完整的部位或对剖切后的小样进行捆绑以保持原状。B.1.5 金属丝网载体催化器剖切后如发生碎裂，则可以采用增加外壳或捆绑等方式维持整体结构。如果实际使用的原尺，j-催

28、化器尺、f较小，亦可不进行剖切，实验条件符合本标准规定即可。B.2 样品存放推荐使用真空包装方式储存催化器样品。11 寸FON-mONFH闰华人民共和机械行业标准通用小型汽油机用排气催化净化器技术要求与试验方法JB厅12085-2014国中* 机械工业出版社出版发行北京市百万庄大街22号邮政编码:100037 * 210mmX297mm. 1印张.32千字2014年12月第1版第1次印刷定价:18.00元* 书号:15111.12398 网址:http:/ 编辑部电话:(010) 88379778 直销中心电话:(010) 88379693 封面无防伪标均为盗版侵权必究版权专有JB/T 12085-2014 打印日期:2015年4月16日F002