Pd-Rh үч багыттуу катализатору (three-way catalyst, TWC) бензин кыймылдаткычынын чыгарынды газындагы көмүртек моноксидин, көмүрсуутектерди жана азот оксиддерин стехиометрияга жакын шарттарда бир убакта айландыруу үчүн колдонулган чыгарынды газды кийинки тазалоо катализатору болуп саналат. Бул изилдөө plug-in гибрид электр автоунааларында катализатор тандоо жалгыз жалпы баалуу металл жүктөмү же бир гана light-off температурасы менен жүргүзүлсө жетиштүү болобу деген маселени караган. Бирдей 980 °C/15 саат тездетилген жылуулук эскиртүүсүнө дуушар болгон Pt камтыбаган үч Pd-Rh формуласы light-off, температура-газдын сааттык көлөмдүк ылдамдыгы жана λ сканерлери аркылуу тажрыйбалык мүнөздөлгөн; алынган конверсия карталары кийин автоунаа, кыймылдаткыч чыгыш эмиссиялары, катализатордун жылуулук жүрүмү жана чыгарындыны кийинки тазалоо моделдерине байланыштырылып, WLTC жана өкүл RDE профили боюнча бааланган. Натыйжалар жалпы баалуу металл жүктөмү эң жогору болгон TWC-3 ар бир шартта эң төмөн эмиссияны бербегенин; TWC-2 болсо CO, көмүрсуутек жана NO/NOx көзөмөлү жагынан кеңири иш талаасында тең салмактуураак экенин көрсөткөн.

Үч формула бирдей субстрат геометриясын колдонгон. TWC-1дин жалпы PGM массасы 3,32 g, TWC-2ники 5,32 g жана TWC-3түкү 8,86 g. Ал эми TWC-2нин Pd/Rh масса катышы 9,57 болсо, TWC-3тө бул катыш 19,00га чыгат. Ошондуктан TWC-3 жөн гана “көбүрөөк баалуу металл” камтыган катализатор эмес; ал Rhке салыштырмалуу кыйла көбүрөөк Pd камтыган башка формулалоо стратегиясы.

30.000 h⁻¹ light-off шартында TWC-3 CO үчүн эң төмөн T50 жана T90 температураларын берген, C3H6 жана NO үчүн эң төмөн T50 маанилери болсо TWC-2де алынган. 50.000 h⁻¹ шартында TWC-2 үч булгоочу үчүн тең эң төмөн T50 жана T90 маанилерин көрсөткөн. Толук айдоо циклдерине өткөндө айырма дагы даана болгон: TWC-2, TWC-3кө салыштырганда болжолдонгон TWC чыгыш CO эмиссиясын WLTCде %10,0, RDE профилинде %36,4; NOx эмиссиясын болсо тиешелүүлүгүнө жараша %4,1 жана %18,8 азайткан. TWC-2 эки баалоодо тең цикл боюнча интегралданган THC эмиссияларынын эң төмөнүн чыгарган.

Бул натыйжалар “жогорураак PGM жүктөмү = автоунаа деңгээлинде жакшыраак эмиссиялык көрсөткүч” деген жөнөкөй иреттөө жараксыз экенин көрсөтөт. Ошол эле учурда изилдөө TWC-2 менен TWC-3 ортосундагы айырманы жалгыз Pd, Rh же Pd/Rh катышынын көзкарандысыз себептик таасири катары чечмелөөгө мүмкүндүк бербейт; анткени бул өзгөрмөлөр тажрыйба дизайнында бири-биринен көзкарандысыз өзгөртүлгөн эмес.

Изилдөө көйгөйү

Plug-in гибрид электр автоунаалары электр менен жүрүүнүн олуттуу үлүшүнө ээ болсо да, ички күйүү кыймылдаткычын толугу менен жок кылбайт. Кыймылдаткыч муздак биринчи иштетүүдө, кайра ишке киргенде, тез ылдамданууда, жогорку кубат талап кылынганда же батарея заряды төмөндөгөндө иштей алат. Бул окуялар, айрыкча катализатор натыйжалуу температурага жеткенге чейин, CO, THC жана NOx эмиссияларынын кыска мөөнөттө, бирок жогорку деңгээлге чыгышына алып келиши мүмкүн.

PHEV катализатору муздак иштетүүдө гана эмес; кыймылдаткычтын кайра-кайра күйүп-өчүүсүндө, жогорку чыгарынды агымында жана стехиометриядан бай же арык тарапка убактылуу четтөөлөрдө да иштөөгө тийиш. Демек бир лабораториялык light-off сыноосунда жакшы көрүнгөн формула толук айдоо циклинде да эң жакшы формула болот деген кепилдик жок.

Изилдөөчүлөрдүн негизги гипотезасы: бир гана light-off ирети жана жалпы баалуу металл көлөмү цикл деңгээлиндеги эмиссиялык көрсөткүчтү алдын ала айтуу үчүн жетишсиз. Анын ордуна катализатордун температура, GHSV жана λ иш талаасындагы көп булгоочулуу конверсия жүрүмүн автоунаа реалдуу циклде кирген иш аймактары менен дал келтирүү сунушталган.

Газдын сааттык көлөмдүк ылдамдыгы (GHSV) катализатор ишинде эмне үчүн маанилүү?

Газдын сааттык көлөмдүк ылдамдыгы (gas hourly space velocity, GHSV) бирдик катализатор геометриялык көлөмүнөн бир саатта өткөн газ көлөмүн билдирген жана газдын катализатор ичинде колдонулуучу байланыш убактысы менен түз байланышкан иш параметри. GHSV жогорулаганда газ катализатор төшөгүнөн тезирээк өтүп, натыйжалуу кармалуу убактысы кыскарат; айрыкча төмөн температурада реакция кинетикасы да жай болсо, жогорку GHSV конверсия жоготуусун чоңойтушу мүмкүн.

Изилдөөдө GHSV төмөнкү байланыш менен аныкталган:

\[ \mathrm{GHSV}=\frac{\dot{V}_{gas}}{V_{CAT}} \tag{1} \]

Бул жерде \(\dot{V}_{gas}\) көрсөтүлгөн эталон шарттардагы жалпы көлөмдүк газ сарпын; \(V_{CAT}\) болсо катализатор үлгүсүнүн геометриялык көлөмүн билдирет. GHSV бирдиги h⁻¹. Математикалык жактан бирдей катализатор көлөмүндө газ сарпын көбөйтүү GHSVни жогорулатат. Физикалык натыйжасы — реагенттердин каталитикалык бет менен өз ара аракеттене алган орточо убактысынын азайышы.

Бул изилдөөдө GHSV жалгыз көзкарандысыз өзгөрмө катары каралбашы керек. Температура-GHSV тажрыйбаларында 25.000, 50.000, 100.000, 150.000, 200.000 жана 250.000 h⁻¹ шарттарынын ар бири ар башка, бирок өкүл кыймылдаткыч чыгыш газ курамдары менен жупташтырылган. Ошондуктан байкалган өзгөрүүлөр газ ылдамдыгынын таза таасирин гана эмес, тиешелүү сарп аймагына туура келген кириш курамынын таасирин да камтыйт.

Үч катализатор формуласы

TWC-1 төмөн жүктөмдүү референс болуп саналат. TWC-2де Pd да, Rh да болжол менен пропорционалдуу көбөйтүлүп, Pd/Rh катышы TWC-1ге жакын кармалган. TWC-3 болсо жалпы PGM көбүрөөк жана Pd кыйла көп, бирок Rh жүктөмү TWC-2ден бир аз төмөн. Ошондуктан TWC-2/TWC-3 салыштыруусу изоляцияланган бир факторлуу Pd же Rh тажрыйбасы эмес.

Үлгүлөр жана тездетилген эскиртүү

Толук өлчөмдөгү катализатор кирпичтеринен диаметри 1 дюйм, башкача айтканда 25,4 mm, узундугу 25,4 mm болгон цилиндрдик монолит үлгүлөр алынган. Бардык үлгүлөр 600 cpsi клетка тыгыздыгына ээ. Үлгүлөр кварц реактор түтүгүнө жайгаштырылып, газ үлгү айланасынан bypass кылбасын үчүн жогорку температурага туруктуу 3M тыгыздагыч менен четинен мөөрлөнгөн.

Үч катализатор бирдей жылуулук тарыхына дуушар болгон. Бөлмө температурасынан 980 °Cге чейин 5 °C/мүн ылдамдыкта ысытылып, 980 °Cде 15 саат кармалган. Бул процесс автоунаанын бүт кызмат мөөнөтүн так кайра жаратууну көздөбөйт. Реалдуу жашоодо катализатор эскириши кайталанган ысытуу-муздатуу циклдерин, суу буусун, ар түрдүү чыгарынды компоненттерин жана дайыма өзгөргөн иш шарттарын камтыйт. Бул протокол формулаларды жалпы жана оор тездетилген термикалык эскирүү абалында салыштырууга багытталган.

Туруктуу төшөктүү синтетикалык газ тажрыйба системасы

Булактын 1-сүрөтүндө көрсөтүлгөн стенд газ баллондорунан, басым жөнгө салгычтарынан, ийне клапандарынан, массалык агым контроллерлорунан, суу бууландыргычынан, электр түтүк мешинен, кварц реакторунан жана Фурье өзгөртмөлүү инфракызыл газ анализаторунан турат. Ар бир газ компонентинин агымы өз алдынча көзөмөлдөнгөн; суу буусу башка газдарга реактордон мурун кошулган. Кириш жана чыгыш курамдары MKS MultiGas 6030, model 6030BBG2BZKS13T FTIR анализатору менен өлчөнгөн.

Синтетикалык газ тажрыйбаларында көмүрсуутек өкүлү катары пропен, C3H6 колдонулган. C3H6 өлчөөсү түздөн-түз “THC конверсиясы” эмес; реалдуу кыймылдаткыч чыгарындысындагы көмүрсуутектер ар башка адсорбция жана оксидденүү касиеттерине ээ көптөгөн түрлөрдү камтыйт. Цикл моделинде C3H6 конверсия картасы жалпы көмүрсуутектердин салыштырмалуу конверсия жүрүмү үчүн өкүл катары колдонулган.

Ошол сыяктуу синтетикалык аралашмаларга азот оксиди катары жалгыз NO берилген. Ошондуктан стендде өлчөнгөн чоңдук NO конверсиясы болуп саналат. Модельде бул өзгөчөлүк кыймылдаткыч чыгыш NOxинин басымдуу компоненти үчүн өкүл катары колдонулган; цикл деңгээлиндеги NOx натыйжалары бул моделдөө божомолу менен бирге чечмелениши керек.

λ мааниси үч багыттуу катализатордо CO, көмүрсуутек жана NO конверсиясына кандай таасир этет?

Үч багыттуу катализатордо λ чыгарынды аралашмасы бай, стехиометриялык же арык экенин аныктаган редокс көрсөткүчү: λ < 1 бай, λ = 1 стехиометриялык жана λ > 1 арык шартты билдирет. Бай тарапта кычкылтек жетишсиздиги CO жана көмүрсуутек оксидденүүсүн чектейт; арык тарапта болсо ашыкча кычкылтек жана калыбына келтирүүчү түрлөрдүн азайышы NO калыбына келүүсүн тез начарлатат. Ошондуктан CO, көмүрсуутек жана NO бир убакта жогору айландырылган аймак λ ≈ 1 тегерегинде, ал эми жогорку GHSV бул колдонулуучу терезени тарытат.

Синтетикалык аралашма үчүн булакта колдонулган λ аныктамасы төмөнкүчө:

\[ \lambda = \frac{ [\mathrm{H_2O}]+[\mathrm{CO}]+2[\mathrm{CO_2}]+2[\mathrm{O_2}]+[\mathrm{NO}] }{ 9[\mathrm{C_3H_6}]+[\mathrm{CO}]+2[\mathrm{CO_2}]+[\mathrm{H_2O}] } \tag{2} \]

Чарчы кашаалар компоненттердин кириш молярдык концентрацияларын көрсөтөт. Булакта λ максаты башка негизги компоненттердин номиналдуу концентрациялары сакталган учурда O2 концентрациясын өзгөртүү менен түзүлгөн.

Заматтагы булгоочу конверсиясынын эффективдүүлүгү болсо:

\[ \eta_i(t)= \frac{C_{i,\mathrm{in}}(t)-C_{i,\mathrm{out}}(t)} {C_{i,\mathrm{in}}(t)} \times100\% \tag{3} \]

деп эсептелген. Бул жерде \(C_{i,\mathrm{in}}\) жана \(C_{i,\mathrm{out}}\) i булгоочусунун тиешелүүлүгүнө жараша катализатор кириш жана чыгыш концентрациялары. %100гө жакындаган маани кириштеги булгоочунун чоң бөлүгү тиешелүү иш шартында айландырылганын көрсөтөт.

Light-off тажрыйбаларынын логикасы

Light-off тажрыйбалары 30.000 жана 50.000 h⁻¹ GHSVде жүргүзүлгөн. Катализатор температурасы 5 °C/мүн ылдамдыкта жогорулатылган; кириш курамы жана газ агымы тест бою туруктуу кармалган. Иш көрсөткүч T50 жана T90 менен берилген. T50 — конверсия %50гө, T90 болсо %90га жеткен катализатор температурасы. Төмөн маани төмөн температурадагы жакшыраак активдүүлүктү билдирет.

Таблицада булак текстинде сан түрүндө жазылбаган график маанилери болжол менен толтурулган эмес. Бул айрыкча Verianlaнын “графиктен болжол окулган маанини так маалымат катары бербөө” эрежеси үчүн маанилүү.

Температура-GHSV иш талаасы

Изилдөөчүлөр катализаторду light-off өтүүсүндө гана караган эмес. 25.000, 50.000, 100.000, 150.000, 200.000 жана 250.000 h⁻¹ GHSV шарттары менен 100–650 °C температура аралыгында кең конверсия талаасы түзүлгөн. Натыйжалар өзгөчө 350, 450, 550 жана 650 °C кесиндилеринде салыштырылган.

Үч булгоочу үчүн жалпы тенденция — GHSV жогорулаганда конверсиянын төмөндөшү. Эң күчтүү төмөндөө 350 °Cде болгон; анткени бул аймакта реакция ылдамдыгы температурага күчтүү байланыштуу жана жогорку GHSV газдын кармалуу убактысын азайтат. 550–650 °Cге чыкканда катализаторлор чоң деңгээлде активдешкендиктен формула айырмасы көбүрөөк эң жогорку GHSV маанилеринде көрүнгөн.

TWC-1 айрыкча төмөн температура менен жогорку GHSV кошулган аймакта эң чоң иш жоготуусун көрсөткөн. TWC-3 CO оксидденүүсүндө айрым жергиликтүү артыкчылыктарды көрсөтө алса да, жогорку Pd жүктөмү C3H6 же NO конверсиясында системалуу артыкчылык бербеген. TWC-2 изилденген иш талаасында төмөн температура активдүүлүгү менен жогорку агымга чыдамдуулуктун эң тең салмактуу айкалышын берген.

λ сканери

λ тесттери light-off таасирин азайтуу үчүн 500 °Cде жана 25.000, 50.000, 100.000 жана 200.000 h⁻¹ GHSVде жүргүзүлгөн. λ O2 жөнгө салынып, 0,80ден 1,20га чейин өзгөртүлгөн.

CO жана C3H6 конверсиясы бай тараптан λ = 1ге жакындаганда кескин жогорулаган. Бай шарттарда кычкылтек көлөмү бул оксидденүү реакцияларын чектейт. Жогорку GHSVде кыска газ кармалуу убактысы бул көйгөйдү күчөткөн. TWC-1 эң сезгич формула болгон, ал эми TWC-2 жана TWC-3 жогорураак конверсия берген.

NO жүрүмү тескери багытта. Бай жана стехиометрияга жакын шарттарда жогорку конверсия сакталган, бирок λ 1ден ашканда NO конверсиясы тез азайган. 200.000 h⁻¹ деңгээлинде кичине арык четтөө да олуттуу NO качышына алып келген. Ошентип, жогорку GHSV орточо конверсияны гана төмөндөтпөстөн, λ көзөмөлүндөгү кыска мөөнөттүү четтөөлөргө сезгичтикти да арттырары көрүнгөн.

Эмне үчүн эң жогорку баалуу металл жүктөмү бар TWC-3 эң мыкты катализатор болгон жок?

TWC-3 жогорураак жалпы PGM жана кыйла жогорку Pd жүктөмүнө карабастан, иш талаасынын бүтүндөй CO, C3H6 жана NO конверсиясын бирге эң жакшы деңгээлде кармай алган жок. TWC-2 жогорураак Rh жүктөмүнө, тең салмактуураак болжол 9,57 Pd/Rh катышына жана төмөн температура-жогорку GHSV-λ өтүүлөрү кошулган аймактарда туруктуураак көп булгоочулуу көрсөткүчкө ээ; бирок тажрыйба матрицасы Pd, Rh жана Pd/Rh катышын көзкарандысыз өзгөртпөгөндүктөн, TWC-2нин артыкчылыгын жалгыз белгилүү бир металлдын себептик таасирине байлоо мүмкүн эмес.

Бул натыйжа баалуу металл көлөмү маанисиз экенин көрсөтпөйт. Чынында, төмөн жүктөмдүү TWC-1 өзгөчө кыйын иш аймактарында эң көп начарлоону көрсөткөн. Табылгалар көрсөткөн нерсе: белгилүү бир босогодон кийин баалуу металлдын кандай бөлүштүрүлгөнү жана формула автоунаа кирген температура-GHSV-редокс аймактарында аны канчалык натыйжалуу колдоно алары жалпы металл көлөмүндөй эле маанилүү болушу мүмкүн.

Автоунаа жана күч берүү системасы модели

Изилденген автоунаа 2,0 L турбокысымдуу төрт цилиндрдүү кыймылдаткычты, эки ылдамдыктагы dedicated hybrid transmission, P1 жана P3 электр машиналарын, 355 V/25,6 kWh жогорку чыңалуу батареясын жана 12 V төмөн чыңалуу батареясын камтыган PHEV архитектурасы. Кыймылдаткычтын максималдуу кубаты 140 kW. Автоунаанын бош массасы 2511 kg, шинанын тоголонуу радиусу 354,4 mm.

Автоунаа ылдамдыгы жана жол эңкейиши адегенде керектүү тартуу кубатын эсептөөдө колдонулган; күч берүү системасы модели кыймылдаткыч иштейби же жокпу, кыймылдаткыч ылдамдыгын жана моментин, чыгарындынын массалык сарпын, температурасын жана λны аныктаган. Бул өзгөрмөлөр кыймылдаткыч чыгыш эмиссиясы жана кийинки тазалоо эсептөөлөрүнө өткөрүлгөн.

Кыймылдаткыч чыгыш эмиссия модели

Кыймылдаткыч чыгыш CO, THC жана NOx эмиссиялары EGR ачык жана EGR жабык иштөө үчүн өзүнчө кыймылдаткыч ылдамдыгы-момент карталарынан түзүлгөн. Туруктуу карталар кыймылдаткычтын биринчи иштешин, тез жүк өзгөрүүсүн жана термикалык абал таасирлерин толук камтый албагандыктан, муздатуу суусунун температурасы, λ жана от алдыруу убактысы оңдоолору кошулган:

\[ E_{i,\mathrm{raw}}(t)= E_{i,\mathrm{base}}(n(t),T(t)) \times C_{T,i}(T_{ct}(t)) \times C_{\lambda,i}(\lambda(t)) \times C_{\Delta ign,i}(\Delta ign(t)) \tag{4} \]

\(E_{i,\mathrm{base}}\) — кыймылдаткыч ылдамдыгы \(n\) жана момент \(T\) картасынан интерполяция менен алынган негизги кыймылдаткыч чыгыш эмиссиясы. \(C_{T,i}\), \(C_{\lambda,i}\) жана \(C_{\Delta ign,i}\) тиешелүүлүгүнө жараша кыймылдаткыч муздатуу суусунун температурасы, абанын ашыктык катышы жана от алдыруу убактысынын четтөөсү үчүн оңдоо коэффициенттери.

TWC жана cGPF жылуулук модели

Чыгарындыны кийинки тазалоо системасы жогорку агымда TWC жана төмөнкү агымда катализделген бензин бөлүкчө чыпкасынан (cGPF) турат. TWC жана cGPF октук багытта бөлүмдөргө, радиалдык багытта борбор жана чет аймактарына бөлүнгөн. Чыгарынды газы, washcoat, субстрат жана корпус үчүн өзүнчө жылуулук түйүндөрү колдонулган. Модель чыгарынды газынын энтальпиясын, газ-катуу жылуулук өткөрүүнү, октук жана радиалдык жылуулук өткөрүмдүүлүктү, реакция жылуулугун жана айланага жылуулук жоготууну эске алган.

Ар бир симуляция убакыт кадамында өкүл катализатор температурасы, GHSV жана λ аныкталып, андан соң бул координаттарга туура келген формула-өзгөчө конверсия эффективдүүлүктөрү тажрыйбалык маалымат топтомдорунан алынган. Тажрыйба чекиттеринин ортосунда сызыктуу интерполяция колдонулган. Температура, GHSV же λ тажрыйбалык талаадан чыкканда маани эң жакын тажрыйбалык чекке бекитилип, тажрыйба талаасынан тышкары экстраполяция жасалган эмес.

Эсептелген конверсия көлөмдөрү булгоочунун болушу, реакция стехиометриясы жана эквиваленттүү кычкылтек сактоо-бошотуу тең салмагы менен чектелген. Ошентип кириш көлөмүнөн ашык булгоочу конверсиясы же жеткиликтүү кычкылтек түгөнсө да оксидденүүнүн уланышы сыяктуу физикалык эмес божомолдордун алдын алуу максатталган. Модель деталдуу беттик реакция кинетикасын чечүү үчүн эмес, цикл деңгээлиндеги инженердик болжол үчүн долбоорлонгон.

Изилдөөнүн ыкмасы жана табылгалары

WLTC жана RDE катализаторду эмне үчүн ар башкача кыйнайт?

WLTC изилденген автоунаада катализатордун төмөн жана орто температура жүрүмүнө көбүрөөк салмак берет, ал эми өкүл RDE профили катализаторду негизинен ысык, бирок кыйла жогорку чыгарынды агымы жана GHSV шарттарында иштеткен. WLTCнин %7,15и 350 °Cден төмөн болгон жана GHSV болжол 140.000 h⁻¹ден төмөн калган; RDE профилинде 350 °C астындагы бөлүк болгону %1,18 болгон, бирок GHSV 200.000 h⁻¹ден жогору чыккан жана λ < 0,95 бай иштөө көбүрөөк көрүнгөн. Ошондуктан WLTC light-off жана орто температура активдүүлүгүн, RDE болсо ысык-жогорку сарп жана убактылуу редокс чыдамдуулугун күчтүүрөөк сынаган.

WLTC/RDE иш талааларын салыштыруу

Модельди ырастоо

Модель WLTC тажрыйба маалыматтарына каршы үч деңгээлде бааланган: автоунаа жана күч берүү системасынын жүрүмү; λ, от алдыруу убактысы, муздатуу суусунун температурасы, чыгарынды сарпы жана кыймылдаткыч чыгыш эмиссиялары; акырында cGPF чыгышындагы кумулятивдүү CO, THC жана NOx эмиссиялары. Булактын 7–9-сүрөт салыштыруулары кыймылдаткыч start-stop окуялары, жүк өзгөрүүлөрү, чыгарынды чек шарттары жана жалпы эмиссия тенденциялары модель тарабынан жалпысынан кайра өндүрүлгөнүн көрсөтөт.

Бул ырастоо айрыкча WLTC үчүн. RDE профили реалдуу айдоодон алынган өкүл динамикалык профиль болсо да, изилдөө аны жөнгө салуучу RDE ылайыктуулук тести же ошол деңгээлдеги көзкарандысыз эмиссия ырастоосу катары сунуштабайт.

WLTC цикл натыйжасы

TWC-2 WLTCде COну TWC-1ге салыштырганда %11,5 жана TWC-3кө салыштырганда %10,0 азайткан. NOx азайышы тиешелүүлүгүнө жараша %42,4 жана %4,1. THC маанилеринин айырмасы кичирээк; TWC-2нин 9,88 mg/km мааниси эң төмөн натыйжа.

TWC-2 менен TWC-3 ортосундагы болжолдуу WLTC THC жана NOx айырмалары болжол менен %2,8 жана %4,1 деңгээлинде. Тажрыйбалык конверсия мүнөздөмөлөрүндөгү белгисиздик цикл симуляциясы боюнча өзүнчө жайылтылбагандыктан, авторлор бул майда айырмалар статистикалык маанилүү ажырым катары чечмеленбеши керектигин ачык белгилешет.

cGPF TWC чыгышына салыштырганда WLTCде кошумча CO боюнча %1,73–2,67, THC боюнча %1,92–2,36 жана NOx боюнча %9,78–13,67 азайтуу берген. Бирдей cGPF параметрлери колдонулганына карабастан, кириш чек шарттары TWC формуласына жараша өзгөргөндүктөн cGPFтин салыштырмалуу таасири үч конфигурацияда так бирдей эмес. Ошентсе да формула ирети өзгөргөн эмес.

RDE профилиндеги цикл натыйжасы

RDE профили формулалар ортосундагы айырманы дагы даана кылган. TWC-2нин CO натыйжасы TWC-1ден %49,7 жана TWC-3төн %36,4 төмөн. NOxте айырма мындан да чоң: TWC-2 TWC-1ге салыштырганда %75,5 жана TWC-3кө салыштырганда %18,8 төмөн болжолдуу TWC чыгыш NOx эмиссиясын чыгарган.

THC үчүн TWC-2 TWC-1ден %24,5 төмөн; TWC-3төн болсо болгону %2,8 төмөн натыйжа берген. Кызыгы, THC ирети WLTC менен RDE ортосунда өзгөргөн. WLTCде TWC-3 айрым төмөн жана орто температура өтүүлөрүндө чоңураак THC качыштарын түзсө, ысык жана жогорку GHSV басымдуу RDE шарттарында төмөн PGM жүктөмдүү TWC-1 көбүрөөк начарлаган.

RDEде cGPFтин кошумча азайтуусу CO үчүн %4,51–6,22, THC үчүн %5,56–13,55 жана NOx үчүн %19,41–25,33 аралыгында болгон. Дагы cGPFтен кийинки ирет TWCтен кийинки иретти өзгөрткөн эмес.

Булгоочу негизиндеги физикалык чечмелөө

CO: 30.000 h⁻¹де жогорку Pd жүктөмдүү TWC-3 жергиликтүү light-off артыкчылыгын көрсөткөн. Бирок жогорку агым, ар башка λ аймактары жана цикл бүтүндүгү эске алынганда TWC-2 туруктуураак CO көзөмөлүн камсыздаган.

Көмүрсуутек: C3H6 конверсиясы төмөн температура менен жогорку GHSV айкалышына COго караганда сезгичирээк болгон. TWC-3түн кошумча Pd жүктөмү TWC-2ге каршы системалуу артыкчылыкка айланган эмес.

NO/NOx: NO конверсиясы Rh камтыган активдүү аймактар, Pd/Rh тең салмагы, калыбына келтирүүчү түрлөрдүн жеткиликтүүлүгү жана λ менен күчтүү байланыштуу. TWC-3түн жалпы PGMи жогору болсо да Rh жүктөмү TWC-2ден төмөн жана Pd/Rh катышы болжол эки эсеге чыккан. Натыйжалар TWC-3 NOx жагынан TWC-2ни системалуу түрдө ашып өтпөгөнүн көрсөтөт. Бирок азыркы формула матрицасы бул натыйжаны жалгыз Rh көлөмүнүн көзкарандысыз таасирине түшүрүүгө мүмкүндүк бербейт.

Изилдөө колдогон натыйжалар

• Бир гана CO light-off өлчөмү үч булгоочу боюнча эң жакшы цикл катализаторун ишенимдүү аныктабайт.
• TWC формуласынын ирети температурага, GHSVге, λга, булгоочу түрүнө жана айдоо циклине жараша өзгөрүшү мүмкүн.
• Төмөн жүктөмдүү TWC-1 айрыкча төмөн температура менен жогорку GHSV бирге пайда болгондо эң чоң конверсия жоготуусун көрсөткөн.
• TWC-3түн эң жогорку жалпы PGM жана Pd жүктөмүнө ээ болушу C3H6 жана NO үчүн туруктуу артыкчылык берген эмес.
• TWC-2 изилденген WLTC жана RDE иш талааларында эң тең салмактуу CO-THC-NOx натыйжасын берген.
• Автоунаа деңгээлиндеги катализатор тандоо үчүн формулага мүнөздүү конверсия карталарын автоунаанын реалдуу температура-GHSV-λ бөлүштүрүүсү менен бирге баалоо бир гана T50 маанисинен өкүлдүүрөөк.

Изилдөө колдобогон натыйжалар

• “Pd көлөмү көбөйтүлсө, көрсөткүч сөзсүз начарлайт” деген жыйынтык чыгарылбайт.
• “TWC-2нин артыкчылыгына жалгыз Rh жооптуу” деген жыйынтык чыгарылбайт.
• 980 °C/15 саат эскиртүү PHEV катализаторунун бүт кызмат мөөнөтүн билдирбейт.
• C3H6 конверсиясы реалдуу кыймылдаткыч чыгарындысындагы бардык көмүрсуутек түрлөрүнүн конверсиясына толук барабар эмес.
• NO стенд маалыматы реалдуу NOx курамынын бардык түрлөрүн өзүнчө билдирбейт.
• Өкүл RDE симуляциясы жөнгө салуучу талаа ылайыктуулугунун далили эмес.
• TWC-2/TWC-3 ортосундагы кичине WLTC THC жана NOx айырмалары белгисиздик жайылтылбагандыктан статистикалык маанилүүлүктүн далили эмес.

Катализатор тандоодогу инженердик жыйынтык

Изилдөө сунуштаган тандоо ыкмасы катализаторлорду адегенде бир лабораториялык чекит аркылуу иреттөөнүн ордуна максаттуу автоунаа колдонмосунун температура, GHSV жана λ бөлүштүрүүсүн аныктоо болуп саналат. Андан соң ар бир катализатор формуласынын көп булгоочулуу конверсия картасы ушул иш талаасы менен дал келтирилет. Ошентип автоунаанын цикл эмиссиясын чындап аныктаган аймактар жогорураак салмак алат.

Бул ыкма айрыкча PHEVдерде маанилүү; анткени бир эле айдоодо муздак кыймылдаткычтын ишке кириши да, кийин ысык, бирок өтө жогорку чыгарынды сарптуу иштөө да болушу мүмкүн. Катализатор биринчи окуяда абдан жакшы, экинчисинде салыштырмалуу алсыз болушу мүмкүн. TWC-3түн 30.000 h⁻¹деги CO light-off артыкчылыгы цикл бүтүндө эң төмөн CO эмиссиясына айланбаганы бул пункттун түз мисалы.

Булак жана метод эскертүүсү

Түп нуска баш аты: Linking Bench-Scale Conversion Characteristics to Cycle-Level Emissions for Pd-Rh Three-Way Catalyst Selection in Plug-In Hybrid Vehicles

Авторлор: Kaichang Lai; Xiaoxiao Jiang; Hong Chen; Fangxi Xie; Jiakun Du; Yu Liu; Chengyun Wang.

Жооптуу автор: Hong Chen.

Мекемелер: College of Automotive Engineering, Jilin University, Changchun, China; Guangzhou Automobile Group Co., Ltd., Guangzhou, China.

Журнал: Energies.

Басма: MDPI, Basel, Switzerland.

Том / макала номери: 19 / 4231.

DOI:10.3390/en19184231

Жөнөтүү: 5 август 2026. Ревизия: 27 август 2026. Кабыл алуу: 2 сентябрь 2026. Жарыялоо: 8 сентябрь 2026.

Булак түрү: Рецензияланган түпнуска изилдөө макаласы; көзөмөлдүү синтетикалык газ катализатор тажрыйбалары менен автоунаа/чыгарындыны кийинки тазалоо симуляциясын бириктирген тажрыйбалык-моделдөө изилдөөсү.

Лицензия: Creative Commons Attribution (CC BY), ачык жеткиликтүү.

Каржылоо: National Key R&D Program of China, Grant No. 2024YFC3712400; Guangdong Provincial Key Laboratory of Clean Automotive Propulsion and Energy Application Technology (2024), Grant No. 2024B1212020006; Guangdong Special Support Plan for Young Top-notch Talents, Grant No. 2024TQ08L125. Авторлор иш Guangzhou Automobile Group тарабынан каржыланбаганын билдиришкен.

Маалымат жеткиликтүүлүгү: Изилдөөдө берилген түпнуска салымдар макаланын ичинде бар экени, кошумча суроолор жооптуу авторго жөнөтүлүшү мүмкүн экени көрсөтүлгөн.

Кызыкчылыктар кагылышы: Hong Chen, Jiakun Du жана Chengyun Wang Guangzhou Automobile Group курамында иштешет. Башка авторлор коммерциялык же финансылык кызыкчылыктар кагылышын жаратышы мүмкүн болгон байланыш жок экенин билдиришкен.

Автордук салымдар: Концептуалдаштыруу K.L. жана X.J.; метод X.J.; программалык камсыздоо X.J.; ырастоо K.L., X.J. жана H.C.; формалдуу талдоо F.X.; изилдөө J.D. жана Y.L.; ресурстар H.C.; маалымат курациясы C.W.; биринчи долбоор K.L.; карап чыгуу жана түзөтүү K.L.; визуалдаштыруу X.J.; кеңешчилик H.C. жана F.X.; долбоор башкаруу H.C.

Негизги методикалык чектөө 1: Жалпы PGM, Pd, Rh жана Pd/Rh катыштары көзкарандысыз факторлор катары өзгөртүлгөн эмес. Формула таасирлерин жеке металл таасирлерине ажыратууга болбойт.

Негизги методикалык чектөө 2: 980 °Cде 15 сааттык меш эскиртүүсү оор жана стандартташтырылган термикалык эскирүү шарты, бирок реалдуу PHEV кызмат мөөнөтүнүн бардык термикалык жана химиялык эскирүү тарыхын билдирбейт.

Негизги методикалык чектөө 3: Стендде C3H6 цикл моделиндеги THC конверсиясы үчүн; NO болсо басымдуу кыймылдаткыч чыгыш NOx жүрүмү үчүн өкүл катары колдонулган.

Негизги методикалык чектөө 4: Конверсия картасынан тышкары калган температура, GHSV жана λ чекиттеринде экстраполяция жасалган эмес, кириштер эң жакын тажрыйбалык чекке бекитилген.

Негизги методикалык чектөө 5: Тажрыйбалык конверсия мүнөздөмөлөрүнүн белгисиздиги цикл симуляциясынын баарында сандык белгисиздик жайылтуусуна дуушар кылынган эмес. Айрыкча TWC-2/TWC-3 ортосундагы кичине айырмалар статистикалык ажырым катары чечмеленбеши керек.

Негизги методикалык чектөө 6: RDE маалыматы өкүл реалдуу жол айдоо профилинен алынган болсо да, бул изилдөө RDE циклин жөнгө салуучу ылайыктуулукту ырастоо максатында колдонгон эмес.