一種柴油機(jī)scr后處理系統(tǒng)或部件性能測(cè)試裝置和方法
【專利摘要】一種柴油機(jī)SCR后處理系統(tǒng)或部件性能測(cè)試裝置和方法，屬于SCR系統(tǒng)或部件的性能測(cè)試領(lǐng)域。用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生后處理電控單元控制所必須的輸入信號(hào)，采用真實(shí)的后處理部件。通過計(jì)算機(jī)標(biāo)定軟件控制后處理系統(tǒng)工作，試驗(yàn)后處理電控單元控制功能的實(shí)現(xiàn)、試驗(yàn)?zāi)蛩赜?jì)量泵的工作特性、標(biāo)定尿素噴嘴的噴射流量特性，并能通過堵頭螺栓模擬尿素回流管路堵塞故障。此外，還提出一種氣助式尿素計(jì)量泵配氣比的控制方法，用于研究配氣比對(duì)噴嘴噴射霧化、SCR后處理反應(yīng)效率的影響。本發(fā)明可以完成后處理的大部分功能驗(yàn)證及少部分標(biāo)定工作，同時(shí)具有裝置簡單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，大大降低了試驗(yàn)成本、縮短了SCR后處理系統(tǒng)或部件的開發(fā)周期。
【專利說明】—種柴油機(jī)SCR后處理系統(tǒng)或部件性能測(cè)試裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)SCR后處理系統(tǒng)或部件性能測(cè)試裝置和方法，可以用于SCR系統(tǒng)或部件的性能測(cè)試。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機(jī)因具有熱效率高、油耗低等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，但是柴油機(jī)缸內(nèi)高溫燃燒必然帶來NOx排放的問題。目前節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)，排放法規(guī)日益嚴(yán)格，國IV法規(guī)要求NOx排放低于3.5g/kff ? h，通過柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化已經(jīng)無法滿足排放法規(guī)的要求，所以必須要加裝高效的后處理裝置。其中SCR后處理技術(shù)在歐美國家已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，國內(nèi)SCR系統(tǒng)的大部分市場(chǎng)也被BOSCH等國外企業(yè)壟斷。因此，國內(nèi)多家企業(yè)正在積極發(fā)展自主的SCR系統(tǒng)技術(shù)。但是目前國內(nèi)缺乏良好的SCR部件或系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，雖然有柴油機(jī)電控信號(hào)模擬器能夠產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)用于測(cè)試，但是沒有模擬柴油機(jī)后處理信號(hào)，尤其是NOx傳感器CAN報(bào)文，無法用于SCR后處理系統(tǒng)或部件性能測(cè)試。國內(nèi)SCR后處理技術(shù)的開發(fā)試驗(yàn)都是在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架、整車上進(jìn)行的，研發(fā)成本高、周期長。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種柴油機(jī)后處理系統(tǒng)或部件性能試驗(yàn)的裝置和方法，旨在解決目前國內(nèi)SCR后處理系統(tǒng)開發(fā)過程中試驗(yàn)環(huán)境復(fù)雜、成本高、開發(fā)周期長的問題。本發(fā)明通過信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生所有發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)以及部分后處理信號(hào)，提供給后處理電控單元，采用真實(shí)的后處理部件。通過計(jì)算機(jī)上標(biāo)定軟件相關(guān)參數(shù)控制后處理電控單元控制整個(gè)后處理系統(tǒng)工作，可以對(duì)后處理電控單元、氣助式尿素計(jì)量泵、尿素噴嘴的功能特性進(jìn)行試驗(yàn)，也可以對(duì)整個(gè)后處理系統(tǒng)進(jìn)行匹配試驗(yàn)。與發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架相比，本發(fā)明提供的裝置結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，能夠完成發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上SCR后處理試驗(yàn)的大部分功能驗(yàn)證和少部分參數(shù)標(biāo)定工作，可以大大提高后處理試驗(yàn)的便捷性，縮短了后處理系統(tǒng)或部件的開發(fā)周期。
[0004]本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)或部件性能試驗(yàn)裝置包括尿素箱1，氣助式尿素計(jì)量泵2，尿素噴嘴3，后處理電控單元4，發(fā)動(dòng)機(jī)及部分后處理信號(hào)發(fā)生器5，量杯6，計(jì)算機(jī)7，堵頭8，尿素回流管線9，氣泵空壓機(jī)10，調(diào)壓閥11。
[0005]尿素箱I和氣助式尿素計(jì)量泵2之間有進(jìn)液、回流兩根尿素管線；回流管線9中間部分是剛性材料，垂直方向有螺紋孔，堵頭8是一個(gè)螺栓，兩者實(shí)現(xiàn)無縫連接；氣助式尿素計(jì)量泵2和尿素噴嘴3之間用尿素管線連接；尿素噴嘴3將尿素噴射到量杯中；量杯6和尿素箱I之間用塑料軟水管連接，之間裝有手動(dòng)泄流閥；氣泵空壓機(jī)10和調(diào)壓閥11通過空氣管線連接，調(diào)壓閥11和氣助式尿素計(jì)量泵2通過空氣管線連接。
[0006]后處理電控單元4與尿素箱I通過線束連接，獲取尿素箱溫度壓力信號(hào)；與發(fā)動(dòng)機(jī)及部分后處理信號(hào)發(fā)生器5通過線束連接，獲取模擬的發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)及后處理系統(tǒng)的排溫信號(hào)、NOx傳感器CAN報(bào)文信息。
[0007]上述的發(fā)動(dòng)機(jī)及部分后處理信號(hào)發(fā)生器5，一種電子模擬發(fā)動(dòng)機(jī)控制所需輸入信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器，可以模擬產(chǎn)生所有發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)，以及后處理系統(tǒng)的排溫信號(hào)、NOx傳感器CAN報(bào)文信息，用于測(cè)試后處理電控單元4的控制邏輯功能。排溫信號(hào)是通過輸出0到5V的可調(diào)電壓來模擬排溫傳感器實(shí)際電壓信號(hào)，通過十圈電位器來實(shí)現(xiàn)。加熱電磁閥信號(hào)通過撥位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
[0008]上述的尿素箱1，氣助式尿素計(jì)量泵2，尿素噴嘴3，后處理電控單元4都是真實(shí)的柴油機(jī)SCR后處理部件。
[0009]上述的量杯6安裝在尿素噴嘴和尿素箱之間，用于測(cè)試尿素噴射量，計(jì)算尿素噴射流量，標(biāo)定尿素噴嘴噴射流量特性。
[0010]上述的計(jì)算機(jī)I與后處理電控單元通過USB-CAN線連接，內(nèi)置INCA、CANape等標(biāo)定軟件，用于監(jiān)控整個(gè)后處理系統(tǒng)，試驗(yàn)后處理電控單元、氣助式尿素計(jì)量泵、尿素噴嘴這三個(gè)后處理部件。
[0011]上述的堵頭8是一個(gè)M6X30mm的合金鋼材料螺栓，尿素回流管線9是一個(gè)內(nèi)徑5mm通孔、外圍邊長8mm方形的合金鋼管線，在尿素回流管線9中部垂直開一個(gè)M6的內(nèi)螺紋孔，與堵頭8無間隙配合。堵頭8、尿素回流管線9都采用合金鋼材料，兩者螺紋配合的地方無間隙，最高可以承受15bar的壓力無泄漏。
[0012]上述的氣泵空壓機(jī)10額定排氣壓力為8bar，氣罐容積50L，公稱供給流量80L/min,調(diào)壓閥11調(diào)壓范圍Ibar到8bar,調(diào)壓精度0.02bar。通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)氣助式尿素計(jì)量泵2的進(jìn)氣壓力，根據(jù)氣助式尿素泵上空氣電磁閥的一定開度，可以控制泵的進(jìn)氣量，結(jié)合尿素噴射量得到空氣、尿素配氣比。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
[0014]本發(fā)明提供了一種SCR后處理部件或系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境，采用發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)、部分后處理信號(hào)發(fā)生器和真實(shí)的后處理部件，能夠試驗(yàn)后處理電控單元對(duì)后處理系統(tǒng)的控制策略，測(cè)試氣助式尿素計(jì)量泵的工作特性，標(biāo)定尿素噴嘴的噴射流量。與在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上做后處理試驗(yàn)相比，本發(fā)明提出的裝置、方法能夠?qū)崿F(xiàn)臺(tái)架試驗(yàn)上的大部分后處理功能驗(yàn)證，少部分參數(shù)標(biāo)定工作，可以大大提高后處理試驗(yàn)的便捷性，縮短了后處理系統(tǒng)或部件的開發(fā)周期。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0015]圖1是本發(fā)明的SCR后處理系統(tǒng)或部件性能測(cè)試裝置圖；
[0016]圖中:1、尿素箱，2、氣助式尿素計(jì)量泵，3、尿素噴嘴，4、后處理電控單元，5、發(fā)動(dòng)機(jī)及部分后處理信號(hào)發(fā)生器，6、量杯，7、計(jì)算機(jī)，8、堵頭，9、尿素回流管線，10、氣泵空壓機(jī)，
11、調(diào)壓閥。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)或部件性能試驗(yàn)裝置包括尿素箱1，氣助式尿素計(jì)量泵2，尿素噴嘴3，后處理電控單元4，發(fā)動(dòng)機(jī)及部分后處理信號(hào)發(fā)生器5，量杯6，計(jì)算機(jī)7，堵頭8，尿素回流管線9，氣泵空壓機(jī)10，調(diào)壓閥11。
[0018]本發(fā)明采用發(fā)動(dòng)機(jī)及部分后處理信號(hào)發(fā)生器5給后處理控制單元4提供后處理控制上所需的信號(hào)，后處理控制單元4真實(shí)驅(qū)動(dòng)氣助式尿素計(jì)量泵2、尿素噴嘴3工作。可以試驗(yàn)后處理電控單元4內(nèi)部控制功能的實(shí)現(xiàn)情況；試驗(yàn)氣助式尿素計(jì)量泵2的工作特性；標(biāo)定尿素噴嘴3的噴射流量特性；并能模擬尿素回流管線9堵塞故障，檢驗(yàn)后處理電控單元4相應(yīng)的故障識(shí)別和診斷功能。本發(fā)明提供的試驗(yàn)環(huán)境可以針對(duì)后處理某一部件測(cè)試，包括后處理電控單元4、氣助式尿素計(jì)量泵2、尿素噴嘴3，針對(duì)某一個(gè)部件測(cè)試時(shí)只需在本發(fā)明提供的裝置上替換該部件即可，例如要試驗(yàn)一個(gè)后處理電控單元樣件的內(nèi)部控制功能，則用該樣件替換掉本發(fā)明提供的裝置中后處理電控單元4進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。本發(fā)明提供的試驗(yàn)環(huán)境還可以對(duì)后處理系統(tǒng)整體做匹配測(cè)試，安裝需要測(cè)試的后處理電控單元、氣助式尿素計(jì)量泵、尿素噴嘴三個(gè)后處理系統(tǒng)樣件，替換掉本發(fā)明提供的裝置中相應(yīng)的部件即可。具體功能實(shí)現(xiàn)如下:
[0019]1、后處理控制單元控制策略測(cè)試
[0020]本發(fā)明提供的裝置、方法可以用來測(cè)試后處理電控單元對(duì)后處理系統(tǒng)的控制策略。發(fā)動(dòng)機(jī)及部分后處理信號(hào)發(fā)生器給后處理電控單元提供了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩、進(jìn)氣溫度壓力、排氣溫度、SCR下游NOx排放量等控制上需要的輸入信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)上的標(biāo)定軟件可以監(jiān)控后處理電控單元的相關(guān)測(cè)量量，驗(yàn)證后處理電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)查MAP得到NOx原機(jī)排放的功能；驗(yàn)證后處理電控單元根據(jù)進(jìn)氣、排氣溫度計(jì)算SCR后處理溫度的數(shù)學(xué)模型；驗(yàn)證后處理電控單元根據(jù)SCR后處理溫度對(duì)SCR反應(yīng)效率的計(jì)算；驗(yàn)證后處理電控單元根據(jù)模擬工況查NOx原機(jī)排放和模擬的下游NOx傳感器CAN報(bào)文信息計(jì)算實(shí)際反應(yīng)效率功能。
[0021]2、氣助式尿素計(jì)量泵特性測(cè)試
[0022]通過調(diào)試計(jì)算機(jī)上標(biāo)定軟件的相關(guān)參數(shù)，后處理電控單元給氣助式尿素計(jì)量泵相應(yīng)的PWM電流控制，通過計(jì)算機(jī)上的標(biāo)定軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控泵壓傳感器信號(hào)、泵電機(jī)狀態(tài)等相關(guān)參數(shù)，試驗(yàn)氣助式尿素計(jì)量泵幾個(gè)工作狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)情況，包括準(zhǔn)備、充液、建壓、計(jì)量、排空狀態(tài)。
[0023]3、尿素噴嘴特性測(cè)試
[0024]本發(fā)明提供的裝置可以標(biāo)定尿素噴嘴的流量MAP。通過調(diào)試計(jì)算機(jī)上標(biāo)定軟件的相關(guān)參數(shù)，后處理電控單元通過PWM電流控制泵電機(jī)工作，在泵的計(jì)量狀態(tài)下，后處理電控單元通過PID壓力調(diào)節(jié)控制尿素泵壓力穩(wěn)定在一個(gè)值，一般為9bar，通過調(diào)節(jié)標(biāo)定參數(shù)控制后處理電控單元給尿素噴嘴以不同占空比的PWM電流控制，用量杯測(cè)量尿素噴嘴的噴射量，并記錄時(shí)間。量杯上設(shè)有A、B、C三個(gè)容積刻度，連續(xù)記錄噴嘴噴射量達(dá)到A、B、C三個(gè)刻度時(shí)的時(shí)間ta、tb、t。，根據(jù)三次測(cè)量計(jì)算尿素噴嘴的噴射量，并根據(jù)每次測(cè)量的容積刻度加權(quán)處理，計(jì)算出尿素噴嘴在特定泵壓、電流占空比下的流量:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種柴油機(jī)后處理系統(tǒng)或部件性能試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括尿素箱(1)，氣助式尿素計(jì)量泵(2)，尿素噴嘴(3)，后處理電控單元(4)，發(fā)動(dòng)機(jī)及部分后處理信號(hào)發(fā)生器(5)，量杯(6)，計(jì)算機(jī)(7)，堵頭(8)，尿素回流管線(9)，氣泵空壓機(jī)(10)，調(diào)壓閥(11);尿素箱(1)和尿素計(jì)量泵(2)之間有進(jìn)液管線和尿素回流管線(9)兩根尿素管線；尿素回流管線(9)上設(shè)有堵頭(8);尿素計(jì)量泵(2)和尿素噴嘴(3)之間用尿素管線連接；尿素噴嘴(3)將尿素噴射到量杯(6)中；量杯(6)和尿素箱(1)之間用塑料軟水管連接，之間裝有手動(dòng)泄流閥；氣泵空壓機(jī)(10)和調(diào)壓閥(11)通過空氣管線連接，調(diào)壓閥(11)和氣助式尿素計(jì)量泵(2)通過空氣管線連接；后處理電控單元(4)與尿素箱(1)通過線束連接，獲取尿素箱溫度壓力信號(hào)；與發(fā)動(dòng)機(jī)及部分后處理信號(hào)發(fā)生器(5)通過線束連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柴油機(jī)后處理系統(tǒng)或部件性能試驗(yàn)裝置，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)及后處理信號(hào)發(fā)生器是一種電子模擬發(fā)動(dòng)機(jī)控制所需輸入信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柴油機(jī)后處理系統(tǒng)或部件性能試驗(yàn)裝置，其特征在于對(duì)后處理某一部件測(cè)試，包括后處理電控單元、氣助式尿素計(jì)量泵、尿素噴嘴，針對(duì)某一個(gè)部件測(cè)試時(shí)只需在上述裝置上替換該部件即可；或者對(duì)整個(gè)后處理系統(tǒng)做匹配測(cè)試，安裝需要測(cè)試的后處理電控單元、氣助式尿素計(jì)量泵、尿素噴嘴三個(gè)后處理系統(tǒng)樣件，替換掉上述裝置中相應(yīng)的部件即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一種柴油機(jī)后處理系統(tǒng)或部件性能試驗(yàn)裝置，其特征在于堵頭、尿素回流管線都采用合金鋼材料，兩者螺紋配合。
5.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的一種柴油機(jī)后處理系統(tǒng)或部件性能試驗(yàn)裝置，提出了一種尿素噴嘴流量MAP標(biāo)定方法，即尿素噴嘴噴射流量與其驅(qū)動(dòng)占空比的關(guān)系曲線；其特征在于:是先確定尿素噴嘴樣件的試驗(yàn)占空比r;對(duì)于每個(gè)占空比，用量杯測(cè)量尿素噴嘴的噴射量，并記錄時(shí)間；量杯上設(shè)有A、B、C三個(gè)容積刻度，連續(xù)記錄噴嘴噴射量達(dá)到A、B、C三個(gè)刻度時(shí)的時(shí)間ta、tb、t。，根據(jù)測(cè)量結(jié)果用如下公式計(jì)算得到尿素噴嘴流量樣件特性；
6.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的一種柴油機(jī)后處理系統(tǒng)或部件性能試驗(yàn)裝置，提出一種氣助式尿素計(jì)量泵的控制參數(shù):配氣比；并提出配氣比參數(shù)試驗(yàn)計(jì)算的方法，其特征在于: 采用穩(wěn)態(tài)13工況，即歐洲車輛排放標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)工況作為試驗(yàn)工況，結(jié)合工況加權(quán)系數(shù)計(jì)算柴油機(jī)SCR后處理系統(tǒng)配氣比；具體做法是對(duì)于每個(gè)工況點(diǎn)，通過氣泵空壓機(jī)輸出穩(wěn)定的Sbar流動(dòng)空氣，用調(diào)壓閥調(diào)節(jié)氣助式尿素計(jì)量泵的進(jìn)氣壓力，測(cè)得SCR箱下游NOx排放最低點(diǎn)的進(jìn)氣壓力為該工況下的最佳進(jìn)氣壓力Pi，結(jié)合容積式標(biāo)定的尿素噴射量Qi，即得到氣助式尿素計(jì)量泵的配氣比《 ;
【文檔編號(hào)】F01N11/00GK103615300SQ201310558218
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】仇滔, 李旭初, 雷艷 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)