專利名稱：一種用于輔助柴油機(jī)后處理器評價(jià)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制技術(shù)，具體涉及一種用于輔助柴油機(jī)后處理器評價(jià)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對柴油機(jī)后處理器，如選擇性催化還原系統(tǒng)(SCR)、顆粒過濾器(DPF)、氧化型催化轉(zhuǎn)化器(DOC)等進(jìn)行綜合檢驗(yàn)是后處理系統(tǒng)開發(fā)過程中必不可少的步驟，目前檢測方法國際上沒有統(tǒng)一的規(guī)定，受到條件、資金的限制，所有柴油機(jī)后處理器產(chǎn)品出廠前均不能在發(fā)動(dòng)機(jī)臺架上進(jìn)行試驗(yàn)，這樣的結(jié)果就使得柴油機(jī)后處理器在出廠之前沒有進(jìn)行實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，無法確定使用過程中所遇到的問題，造成柴油機(jī)后處理器在遇到問題時(shí)無法及時(shí)正確地處理，最終影響用戶的使用。在實(shí)際使用過程中，影響柴油機(jī)后處理器工作性能的主要因素有后處理器的空速和排氣溫度。為了獲得這兩個(gè)因素分別對后處理器性能的影響情況，在評價(jià)柴油機(jī)后處理器的一般試驗(yàn)中，會(huì)對不同空速和不同溫度下的后處理器性能進(jìn)行測試。但是，后處理器的空速的變化，是依靠工況的變化來實(shí)現(xiàn)的，而隨著工況的改變，廢氣的成分和排氣溫度都產(chǎn)生了相應(yīng)的變化，這樣得到的不同空速下后處理性能的變化并不是由單一的空速的變化引起的，還可能包含有溫度變化的影響，因此不能準(zhǔn)確的通過試驗(yàn)表明空速這一單一參數(shù)對后處理器性能的影響情況。同理，后處理器的排氣溫度的變化，也是依靠工況變化來實(shí)現(xiàn)的，而隨著工況的改變，廢氣的成分和空速都產(chǎn)生了相應(yīng)的變化，這樣得到的不同溫度下后處理性能的變化并不是由單一的排氣溫度的變化引起的，還可能包含有空速變化的影響。 因此為準(zhǔn)確測試在同一工況下，不同排氣溫度或不同空速分別對柴油機(jī)后處理器性能的影響，需要設(shè)計(jì)一種試驗(yàn)系統(tǒng)可用以在同一工況下，分別控制空速和排氣溫度。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種用于輔助柴油機(jī)后處理器評價(jià)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠達(dá)到提高控制空速和排氣溫度的準(zhǔn)確性、提高試驗(yàn)的效率以及試驗(yàn)的安全性的目的。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案一種用于輔助柴油機(jī)后處理器評價(jià)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)被置于原有的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺架的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣輸出口與后處理器之間的管路上，該管路作為測試管路，包括旁通管路蝶閥、 進(jìn)水管路蝶閥、排水管路蝶閥、流量計(jì)、溫度傳感器、旁通管路、換熱器排水管路、換熱器進(jìn)水管路、控制器、冷卻水箱、換熱器。本系統(tǒng)的各組成部分之間的連接關(guān)系為在測試管路上依次設(shè)置換熱器、流量計(jì)和溫度傳感器，溫度傳感器連接后處理器； 換熱器分別通過換熱器排水管路、換熱器進(jìn)水管路與冷卻水箱相連，在換熱器排水管路上設(shè)置排水管路蝶閥，在換熱器進(jìn)水管路上設(shè)置進(jìn)水管路蝶閥；發(fā)動(dòng)機(jī)排氣輸出口與換熱器之間的測試管路連接旁通管路，在旁通管路上設(shè)置旁通管路蝶閥；控制器分別與旁通管路蝶閥、進(jìn)水管路蝶閥、排水管路蝶閥、流量計(jì)、溫度傳感器連接，其中控制器接收以太網(wǎng)傳送的控制命令，在空速控制模式下，接收流量計(jì)傳送的流量信號，通過控制旁通管路蝶閥實(shí)現(xiàn)對旁通管路排氣流量的調(diào)節(jié)；在排氣溫度控制模式下，接收溫度傳感器傳送的溫度信號，通過控制進(jìn)水管路蝶閥實(shí)現(xiàn)對換熱器進(jìn)水管路的進(jìn)水量的調(diào)節(jié)，同時(shí)通過控制排水管路蝶閥實(shí)現(xiàn)對換熱器排水管路的排水量的調(diào)節(jié)。有益效果(1)本實(shí)用新型采用控制器接收來自相應(yīng)管路的排氣流量信號和排氣溫度信號， 在以太網(wǎng)的控制命令下，發(fā)送開度控制信號至旁通管路蝶閥、進(jìn)水管路蝶閥和排水管路蝶閥，從而實(shí)現(xiàn)對旁道管路蝶閥、進(jìn)水管路蝶閥和排水管路蝶閥的調(diào)節(jié)；并且可以對后處理器位置前方的廢氣流量和排氣溫度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，直至達(dá)到計(jì)算機(jī)輸入的控制目標(biāo)值；此外， 由于流量計(jì)和溫度傳感器均安裝在換熱器與后處理器之間，這樣就保證了進(jìn)入后處理器的排氣流量和排氣溫度為期望控制的數(shù)值大小；若將流量計(jì)和溫度傳感器設(shè)置在換熱器前， 則經(jīng)換熱器后的排氣流量和排氣溫度數(shù)值可能會(huì)發(fā)生變化，因此該系統(tǒng)提高了對空速和排氣溫度的控制精度。(2)本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)各閥門的開度，免除了試驗(yàn)人員進(jìn)入試驗(yàn)間手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的繁瑣程序，這樣就節(jié)省了試驗(yàn)時(shí)間，從而提高了試驗(yàn)效率。(3)本實(shí)用新型進(jìn)行試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)人員在操作間內(nèi)即可，不必進(jìn)入試驗(yàn)間內(nèi)， 使得試驗(yàn)人員遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)臺架，并且減少了試驗(yàn)過程中由于人為進(jìn)行操作帶來的失誤或者錯(cuò)誤操作，從而提高了試驗(yàn)的安全性。

圖1為本實(shí)用新型所提供的系統(tǒng)內(nèi)部連接原理圖；其中，1-旁通管路蝶閥，2-排水管路蝶閥，3-進(jìn)水管路蝶閥，4-流量計(jì)，5-溫度傳感器，6-旁通管路，7-測試管路，8-換熱器排水管路，9-換熱器進(jìn)水管路，10-控制器， 11-冷卻水箱，12-換熱器，13-后處理器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)用新型提供了一種用于輔助柴油機(jī)后處理器評價(jià)的系統(tǒng)，圖1為該系統(tǒng)內(nèi)部連接原理圖。在原有的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺架的基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)被置于原有的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺架的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣輸出口與后處理器13之間的管路上，該管路作為測試管路7，其特征在于，包括旁通管路蝶閥1、排水管路蝶閥2、進(jìn)水管路蝶閥3、流量計(jì)4、溫度傳感器5、旁通管路6、換熱器排水管路8、換熱器進(jìn)水管路9、控制器10、冷卻水箱11、換熱器12，其中，控制器10可設(shè)置在操作間內(nèi)，其他組成部件均布置在試驗(yàn)間內(nèi)。本系統(tǒng)各組成部分之間的連接關(guān)系為在測試管路7上依次設(shè)置換熱器12、流量計(jì)4和溫度傳感器5，溫度傳感器5連接后處理器13 ；換熱器12分別通過換熱器排水管路8、換熱器進(jìn)水管路9與冷卻水箱11相連，在換熱器排水管路8上設(shè)置排水管路蝶閥2，在換熱器進(jìn)水管路9上設(shè)置進(jìn)水管路蝶閥3 ；發(fā)動(dòng)機(jī)排氣輸出口與換熱器12之間的測試管路7連接旁通管路6，在旁通管路6上設(shè)置旁通管路蝶閥1 ；控制器10分別與旁通管路蝶閥1、排水管路蝶閥2、進(jìn)水管路蝶閥3、流量計(jì)4、溫度傳感器5連接?？刂破?0，用于接收流量計(jì)4傳送的流量信號、溫度傳感器5傳送的溫度信號和以太網(wǎng)傳送的控制命令，分別根據(jù)該控制命令中承載的期望控制目標(biāo)流量信號和期望控制目標(biāo)排氣溫度信號，在空速控制模式下，以所述期望控制目標(biāo)流量信號中的目標(biāo)流量為流量閾值，將該流量閾值與所述流量信號中的實(shí)時(shí)流量進(jìn)行比對，發(fā)送開度控制信號至旁通管路蝶閥1 ；在排氣溫度控制模式下，以所述期望控制目標(biāo)排氣溫度信號中的目標(biāo)排氣溫度為溫度閾值，將該溫度閾值與所述溫度信號中的實(shí)時(shí)溫度行比對，發(fā)送開度控制信號至排水管路蝶閥2和進(jìn)水管路蝶閥3。旁通管路蝶閥1，用于根據(jù)控制器10發(fā)送的開度控制信號，增加自身的開度，控制通過旁通管路6的排氣流量大小。旁道管路6，用于在旁通管路蝶閥1的控制作用下，對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行分流。排水管路蝶閥2，用于根據(jù)控制器10發(fā)送的開度控制信號，增加自身的開度，控制通過換熱器排水管路8的冷卻水流量大小。進(jìn)水管路蝶閥3，用于根據(jù)控制器10發(fā)送的開度控制信號，增加自身的開度，控制通過換熱器進(jìn)水管路9的冷卻水流量大小。換熱器12，用于利用換熱器進(jìn)水管路9的冷卻水對內(nèi)部的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行換熱， 并將經(jīng)換熱后的水排出至換熱器排水管路8。流量計(jì)4，用于測量在換熱器12后端的測試管路7部分的排氣流量，并將該排氣流量承載在流量信號中并傳送至控制器10。溫度傳感器5，用于測量后處理器13入口端的排氣溫度，并將該排氣溫度承載在溫度信號中并傳送至控制器10。在本實(shí)用新型實(shí)施之前，需要對本系統(tǒng)各組成部分進(jìn)行布置，如下所述1)在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺架準(zhǔn)備好之后，通過調(diào)整換熱器12的支架，使換熱器12、測試管路7和后處理器13處于同一平面高度。2)旁通管路蝶閥1、排水管路蝶閥2和進(jìn)水管路蝶閥3完全關(guān)閉，打開流量計(jì)4。3)本系統(tǒng)內(nèi)的控制器10通過以太網(wǎng)接收來自外部計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制命令。下面說明本系統(tǒng)的工作原理，本系統(tǒng)具有空速控制功能和排氣溫度控制功能，用于操作人員相應(yīng)地進(jìn)行空速控制和排氣溫度控制。A、空速控制功能(1)操作人員操作測功機(jī)使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到某一試驗(yàn)工況，待該工況穩(wěn)定后，操作人員通過計(jì)算機(jī)可讀出此時(shí)的空速大小。由于此時(shí)旁通管路蝶閥1完全關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)全部的排氣都經(jīng)由測試管路7，因此計(jì)算機(jī)上顯示的空速為該工況下空速的最大值。(2)操作人員輸入期望控制目標(biāo)空速值(該期望控制目標(biāo)流量值應(yīng)小于A(I)中的空速)至計(jì)算機(jī)，(空速的定義為每小時(shí)進(jìn)入后處理器13的氣體容積與后處理器13的容積之比，即排氣流量與后處理器13容積之比，由于每次試驗(yàn)的后處理器13的容積是固定的，因此空速與排氣流量是成固定比例的)將期望控制目標(biāo)空速值所對應(yīng)的期望控制目標(biāo)流量值承載在控制命令中并通過以太網(wǎng)發(fā)送至控制器10，控制器10解析該控制命令中
5承載的期望控制目標(biāo)信號，以該期望控制目標(biāo)信號中的目標(biāo)流量值為流量閾值，將該流量閾值與流量計(jì)4傳送的流量信號中的實(shí)時(shí)流量進(jìn)行比對若所述實(shí)時(shí)流量大于所述流量閾值，則發(fā)送開度控制信號至旁通管路蝶閥1，旁通管路蝶閥1根據(jù)該開度控制信號增加自身的開度，經(jīng)多次比對，直至達(dá)到試驗(yàn)要求所需的流量大小，即在計(jì)算機(jī)上顯示的實(shí)時(shí)空速值為試驗(yàn)要求所需的空速大小，且待數(shù)值穩(wěn)定后，操作人員即可進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)。B、排氣溫度控制功能(1)操作人員操作測功機(jī)使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到某一試驗(yàn)工況，待該工況穩(wěn)定后，操作人員通過計(jì)算機(jī)可讀出此時(shí)的排氣溫度大小。由于此時(shí)排水管路蝶閥2和進(jìn)水管路蝶閥3完全關(guān)閉，換熱器12內(nèi)沒有冷卻水，因此計(jì)算機(jī)上顯示的排氣溫度為該工況下排氣溫度的最大值。(2)操作人員輸入期望控制目標(biāo)排氣溫度(該期望控制目標(biāo)排氣溫度應(yīng)小于B(I) 中的排氣溫度)至計(jì)算機(jī)，將該期望控制目標(biāo)排氣溫度承載在控制命令中并通過以太網(wǎng)發(fā)送至控制器10，控制器10解析該控制命令中承載的期望控制目標(biāo)排氣溫度信號，以該期望控制目標(biāo)排氣溫度信號中的目標(biāo)排氣溫度為溫度閾值，將該溫度閾值與溫度傳感器5傳送的溫度信號中的實(shí)時(shí)排氣溫度進(jìn)行比對若所述實(shí)時(shí)排氣溫度大于所述溫度閾值，則控制器10發(fā)送開度控制信號至進(jìn)水管路蝶閥3和排水管路蝶閥2，冷卻水箱11內(nèi)的冷卻水經(jīng)換熱器進(jìn)水管路9進(jìn)入換熱器12，與換熱器12內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行換熱后，最終通過換熱器排水管路8進(jìn)入冷卻水箱11，經(jīng)多次比對，直至達(dá)到試驗(yàn)要求所需的排氣溫度大小，即在計(jì)算機(jī)上顯示的實(shí)時(shí)排氣溫度為試驗(yàn)要求所需的排氣溫度大小，且待數(shù)值穩(wěn)定后，操作人員即可進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)。下面是評價(jià)試驗(yàn)步驟在進(jìn)行試驗(yàn)前，旁通管路蝶閥1、排水管路蝶閥2和進(jìn)水管路蝶閥3完全關(guān)閉，打開流量計(jì)4。a、評價(jià)空速對后處理器性能的影響例如空速對選擇性催化還原系統(tǒng)(SCR)的催化性能的影響(1)確定某個(gè)試驗(yàn)工況，例如發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2400r/min，扭矩為215Nm，待該工況穩(wěn)定后，計(jì)算機(jī)顯示空速值為120000/h。(2)根據(jù)實(shí)際需要輸入可以實(shí)現(xiàn)的最低控制目標(biāo)空速值，如40000/h，當(dāng)實(shí)時(shí)空速達(dá)到此目標(biāo)空速值時(shí)，此時(shí)排氣溫度顯示500°C。在計(jì)算機(jī)顯示器上選擇空速控制功能，旁通管路蝶閥1增加自身的開度；在無分流作用時(shí)，即旁通管路蝶閥1完全關(guān)閉時(shí)，在a (1)中的固定工況下的排氣溫度應(yīng)該是不變的，但是此時(shí)旁通管路蝶閥1打開，由于旁通管路6的分流作用，通過測試管路7的排氣溫度的降低幅度會(huì)大于原排氣流量下的排氣溫度的降低幅度，而且當(dāng)目前的實(shí)時(shí)空速為最低，即40000/h時(shí)，旁通管路蝶閥1的開度是在a(l)中的固定工況下最大的，旁通管路6的分流作用也最大，因此排氣溫度500 V是該工況下最低的；若依次升高控制目標(biāo)空速值，排氣溫度會(huì)有所上升，為了評價(jià)空速對后處理器性能的影響，需要在該工況下控制排氣溫度保持穩(wěn)定，這樣在控制目標(biāo)排氣溫度值里輸入50(TC，使得換熱器12在該工況下一直控制排氣溫度在500°C保持不變。(3)依次升高控制目標(biāo)空速值，從60000/h、80000/h、10000/h到120000/h，每次
輸入后，通過在計(jì)算機(jī)顯示器上選擇空速控制功能，待空速值穩(wěn)定后，通過排氣分析儀測量SCR前后的NOx排放量，得到該空速下的SCR的NOx催化效率。(4)得到在a(l)中的固定工況下，各空速下的SCR的NOx催化效率，并且排氣溫度保持不變，從而可以進(jìn)行分析空速這一單一因素對SCR的催化性能的影響。b、評價(jià)排氣溫度對后處理器性能的影響例如排氣溫度對選擇性催化還原系統(tǒng)(SCR)的催化性能的影響(1)確定某個(gè)試驗(yàn)工況，例如發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2400r/min，扭矩為215Nm，待該工況穩(wěn)定后，計(jì)算機(jī)顯示排氣溫度為600°C。(2)由于旁通管路蝶閥1此時(shí)沒有開啟，旁通管路6無分流作用，因此600°C是該工況下的最高排氣溫度，此時(shí)空速顯示為120000/h。當(dāng)需要降低該排氣溫度時(shí)，在計(jì)算機(jī)顯示器上選擇排氣溫度控制功能，排水管路蝶閥2和進(jìn)水管路蝶閥3增加自身的開度，換熱器12內(nèi)的排氣溫度降低。但是若依次降低需要的排氣溫度，則在此過程中，氣體密度增力口，換熱器12內(nèi)的排氣流量相應(yīng)地會(huì)有小幅的增加，即空速有小幅的增加，因此當(dāng)空速為 120000/h時(shí)，在該工況下，該空速值是最低的；若依次降低控制目標(biāo)排氣溫度，空速會(huì)有所上升，為了評價(jià)溫度對后處理器性能的影響，應(yīng)該控制空速在該工況下保持穩(wěn)定，這樣在控制目標(biāo)空速值里輸入120000/h，使得當(dāng)溫度降低，旁通管路蝶閥1的開度增加時(shí)，在該工況下空速為120000/h。(3)依次降低控制目標(biāo)排氣溫度，從500°C、400°C到300°C，每次輸入后，通過在計(jì)算機(jī)顯示器上選擇排氣溫度控制功能，待溫度值穩(wěn)定后，通過排氣分析儀測量SCR前后的 NOx排放量，得到該排氣溫度下的SCR的NOx催化效率。(4)得到b(l)中的固定工況下，各排氣溫度下的SCR的NOx催化效率，并且空速保持不變，從而可以進(jìn)行分析排氣溫度這一單一因素對SCR的催化性能的影響。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種用于輔助柴油機(jī)后處理器評價(jià)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)被置于原有的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺架的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣輸出口與后處理器(1 之間的管路上，該管路作為測試管路(7)，其特征在于， 包括旁通管路蝶閥(1)、排水管路蝶閥( 、進(jìn)水管路蝶閥( 、流量計(jì)(4)、溫度傳感器(5)、 旁通管路(6)、換熱器排水管路(8)、換熱器進(jìn)水管路(9)、控制器(10)、冷卻水箱(11)、換熱器(12)；該系統(tǒng)的各組成部分之間的連接關(guān)系為在測試管路(7)上依次設(shè)置換熱器(12)、流量計(jì)(4)和溫度傳感器(5)，溫度傳感器 (5)連接后處理器(1 ；換熱器(1 分別通過換熱器排水管路(8)、換熱器進(jìn)水管路(9)與冷卻水箱(11)相連，在換熱器排水管路(8)上設(shè)置排水管路蝶閥O)，在換熱器進(jìn)水管路 (9)上設(shè)置進(jìn)水管路蝶閥(3)；發(fā)動(dòng)機(jī)排氣輸出口與換熱器(1 之間的測試管路(7)連接旁通管路(6)，在旁通管路(6)上設(shè)置旁通管路蝶閥(1)；控制器(10)分別與旁通管路蝶閥 (1)、排水管路蝶閥O)、進(jìn)水管路蝶閥(3)、流量計(jì)G)、溫度傳感器( 連接；其中所述控制器(10)接收以太網(wǎng)傳送的控制命令，在空速控制模式下，接收流量計(jì)(4)傳送的流量信號，通過控制旁通管路蝶閥(1)實(shí)現(xiàn)對旁通管路(6)排氣流量的調(diào)節(jié)；在排氣溫度控制模式下，接收溫度傳感器( 傳送的溫度信號，通過控制進(jìn)水管路蝶閥C3)實(shí)現(xiàn)對換熱器進(jìn)水管路(9)的進(jìn)水量的調(diào)節(jié)，同時(shí)通過控制排水管路蝶閥( 實(shí)現(xiàn)對換熱器排水管路⑶的排水量的調(diào)節(jié)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于輔助柴油機(jī)后處理器評價(jià)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠達(dá)到提高控制空速和排氣溫度的準(zhǔn)確性、提高試驗(yàn)的效率以及試驗(yàn)的安全性的目的；該系統(tǒng)包括旁通管路蝶閥、進(jìn)水管路蝶閥、排水管路蝶閥、流量計(jì)、溫度傳感器、旁通管路、換熱器排水管路、換熱器進(jìn)水管路、控制器、冷卻水箱和換熱器；本系統(tǒng)以控制器為核心，在空速控制模式下，接收流量計(jì)傳送的流量信號并控制旁通管路蝶閥調(diào)節(jié)旁通管路排氣流量；在排氣溫度控制模式下，接收溫度傳感器傳送的溫度信號并控制進(jìn)水管路蝶閥調(diào)節(jié)換熱器進(jìn)水管路的進(jìn)水量，同時(shí)通過控制排水管路蝶閥調(diào)節(jié)換熱器排水管路的排水量。
文檔編號F01N9/00GK202250320SQ20112037040
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者馮向宇, 周圍, 歐陽煦, 葛蘊(yùn)珊, 譚建偉 申請人:北京理工大學(xué)