專利名稱：一種模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺的制作方法
技術領域：
本實用新型專利涉及發(fā)動機排氣后處理試驗測試系統(tǒng)領域，更具體的說是涉及一種模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺。
背景技術：
柴油機因具有高的熱效率、低的油耗和CO2排放等優(yōu)點得到了廣泛的應用。目前， 所有的重型卡車和大部分輕型卡車都采用柴油機。然而，隨著世界各地對柴油車排放的要求越來越嚴格，光靠柴油機自身的優(yōu)化來降低所有的排放物變得越來越難，柴油機加裝高效的后處理裝置(如尿素SCR、D0C、P0C、DPF等)來處理尾氣排放成為越來越廣泛的選擇， 新型柴油機后處理裝置的研究和開發(fā)也越來越熱。為了評價柴油機后處理裝置的主要性能指標和可靠性，需要進行大量的試驗研究 (例如后處理裝置處理目標廢氣的能力、后處理裝置產(chǎn)生的壓降大小測試、后處理裝置熱振動耐久性試驗等等)。目前，發(fā)動機臺架試驗臺測試是最為廣泛的被用于測試和評價后處理裝置的試驗方法。這類發(fā)動機臺架試驗臺系統(tǒng)復雜，主要包含發(fā)動機、測功機、排放測試設備等；整體試驗臺造價高昂(動輒上千萬，甚至幾千萬)；建設周期長(通常從方案確定到基建再到設備運輸安裝調試到系統(tǒng)驗證整個周期需要1-1. 5年左右，甚至更長)；運行成本高(水、電、油、設備消耗品、設備折舊、人員費用等)；配套設施要求高(地基減震要求、 油庫設計要求、試驗室環(huán)境要求、消防要求、噪聲要求等)。同時采用發(fā)動機試驗臺進行試驗整體能耗較高。正是因為這些，很多柴油機后處理企業(yè)無法承擔巨額的成本或者是由于建設周期原因，而限制了新型柴油機后處理裝置的研究開發(fā)和技術進步。
發(fā)明內容本實用新型要解決的是現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，旨在提供一種制造方便、價格低廉、運行能耗低且簡便實用的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺，通過模擬柴油機的排氣，為柴油機后處理裝置提供與發(fā)動機穩(wěn)定狀態(tài)下排氣具有相同特征(相同的流量、溫度、壓力、主要氣體成分)的氣體進行性能和可靠性試驗。為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用的技術方案是一種模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺，包括5個子系統(tǒng)流量控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、主要氣體成分控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)以及控制主機，其特征在于所述的5個子系統(tǒng)通過管路連接，所述的流量控制系統(tǒng)包括空氣濾清器、風機和空氣流量計，通過空氣流量計的數(shù)值實時調整風機的轉速，使得試驗臺管道中氣體流量與發(fā)動機穩(wěn)態(tài)下某工況流量一致；所述的溫度控制系統(tǒng)包括氣體加熱裝置和溫度傳感器，通過溫度傳感器測得的實時溫度數(shù)值來控制氣體加熱裝置的加熱狀態(tài)從而控制試驗臺管道中氣體的溫度；所述的主要氣體成分控制系統(tǒng)包括標準氣瓶、氣體閥門、電動流量控制閥、氣體混合器和氣體傳感器， 根據(jù)實測主要氣體成分濃度、排氣流量和發(fā)動機對應工況下主要氣體濃度數(shù)值，控制電動流量控制閥使得試驗臺排氣管內形成對應濃度的氣體成分，然后通過氣體混合器使得主要氣體在排氣管中均勻分布；所述的壓力控制系統(tǒng)包括電動壓力調節(jié)閥和壓力傳感器，通過壓力傳感器反饋的壓力數(shù)據(jù)實時調整壓力調節(jié)閥，使得試驗臺提供給后處理裝置的氣體壓力與發(fā)動機對應工況排氣背壓相同；所述的控制主機用于接收、處理各個傳感器的信息，進行控制運算，最終驅動各個執(zhí)行器進行流量、溫度、壓力、主要氣體成分的控制。本實用新型的后處理裝置試驗臺通過所述5個子系統(tǒng)控制調節(jié)進入后處理裝置的氣體流量、溫度、壓力和主要氣體成分，模擬發(fā)動機穩(wěn)態(tài)工況時排氣狀況，從而實現(xiàn)后處理裝置相關的性能和可靠性試驗。本實用新型的優(yōu)點是由于本實用新型通過對氣體流量、溫度、壓力和主要氣體成分的控制模擬了真實發(fā)動機排氣狀況，因此能夠為后處理裝置提供和發(fā)動機排氣相同狀態(tài)的氣體進行相關性能和可靠性試驗。同時本實用新型的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺具有投資少、方便制造、制造安裝周期短、見效快、運行能耗和成本低、簡便實用等優(yōu)點。根據(jù)本實用新型，一個典型的實施方式，所述的氣體加熱裝置為電加熱器，所述的空氣濾清器、風機和空氣流量計通過管路依次連接；所述的標準氣瓶、氣體閥門和電動流量控制閥通過管路依次連接；所述的空氣流量計的輸出端通過管路連接到所述的氣體混合器的輸入端；所述電動流量控制閥的輸出端通過管路連接一個氣體噴嘴，所述的氣體噴嘴設置在所述的氣體混合器的上游管路上；所述的氣體混合器的輸出端通過管路依次連接電加熱器、電動壓力調節(jié)閥和柴油機排氣的后處理裝置；所述的溫度傳感器和氣體傳感器設置在電加熱器的下游管路上，所述的壓力傳感器設置在電動壓力調節(jié)閥的下游管路上，所述的控制主機與所述的空氣流量計、溫度傳感器、氣體傳感器和壓力傳感器的輸出端相連。 根據(jù)本實用新型，所述的氣體傳感器為氣體分析儀或NOx傳感器。本實用新型的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺的風機可采用離心式、軸流式或斜流式，不限定具體型式。本實用新型的發(fā)動機排氣后處理裝置的模擬試驗臺中標準氣瓶、氣體閥門和流量控制閥的具體數(shù)量不限定，具體數(shù)量和標準氣瓶中標準氣種類可具體根據(jù)后處理裝置的需要設定。本實用新型的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺中的執(zhí)行器(風機、流量閥和壓力調節(jié)閥)均可采用手動裝置，并采用簡單的手動操作來實現(xiàn)。本實用新型的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺管路采用304或304以上不銹鋼材制作，以適應于不同后處理裝置的要求，尤其是尿素SCR系統(tǒng)。

圖1為模擬柴油機排氣的試驗臺用于尿素SCR后處理裝置示意圖。圖2為模擬柴油機排氣的試驗臺用于后處理裝置DOC示意圖。圖3為模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺控制結構示意圖。圖中，空氣濾清器-1，風機-2，空氣流量計-3，標準氣瓶-4，氣體閥門-5，電動流量控制閥_6，氣體噴嘴_7，氣體混合器-8，電加熱器-9，電加熱元件-10，溫度傳感器-11， 氣體傳感器-12，電動壓力調節(jié)閥-13，壓力傳感器-14，混合器-15，尿素噴嘴-16，SCR催化轉化器-17，柴油機排氣的后處理裝置的排氣通道-18，控制主機-19，管路-20，后處理裝置 D0C-21，控制主機的傳感器輸入端-22，控制主機的執(zhí)行器輸出端-23。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本實用新型的具體實施方式
，例如各結構的形狀、構造以及各部分之間的相互位置關系及連接關系、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細的說明。本實用新型的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺通過對氣體流量、溫度、壓力、 主要氣體成分的控制模擬了真實發(fā)動機排氣狀況，為后處理裝置提供和發(fā)動機排氣相同狀態(tài)的氣體進行相關性能和可靠性試驗。圖1為本實用新型的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺應用于柴油機尿素SCR 后處理裝置的示意圖。參照圖1，本實用新型的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺包括5 個子系統(tǒng)組成流量控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、主要氣體成分控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)以及控制主機，所述的5個子系統(tǒng)及其管路20共同構成了模擬發(fā)動機排氣的后處理裝置試驗臺。所述的流量控制系統(tǒng)由空氣濾清器1、風機2和空氣流量計3組成，通過空氣流量計3的數(shù)值實時調整風機2的轉速，使得試驗臺管道中氣體流量與發(fā)動機穩(wěn)態(tài)下某工況流
量一致。所述的溫度控制系統(tǒng)由電加熱器9和溫度傳感器11組成，通過溫度傳感器11測得的實時溫度數(shù)值來控制電加熱器9中電加熱元件10的加熱狀態(tài)從而控制試驗臺管道中氣體的溫度。所述的主要氣體成分控制系統(tǒng)由標準氣瓶(NO、NO2和NOx) 4、氣體閥門5、電動流量控制閥6、氣體混合器8、氣體分析儀(或NOx傳感器等氣體傳感器)12組成，根據(jù)實測主要氣體成分NOx濃度、排氣流量和發(fā)動機對應工況下主要氣體NOx濃度數(shù)值，控制電動流量控制閥6使得試驗臺排氣管內形成對應濃度的NOx氣體，然后通過氣體混合器8使得主要氣體NOx在排氣管中均勻分布。所述的壓力控制系統(tǒng)由電動壓力調節(jié)閥13和壓力傳感器14組成，通過壓力傳感器14反饋的壓力數(shù)據(jù)實時調整壓力調節(jié)閥13，使得試驗臺提供給柴油機尿素SCR后處理裝置(包含混合器15、尿素噴嘴16、SCR催化轉化器17)的氣體壓力與發(fā)動機對應工況排氣背壓相同。所述的控制主機19主要是接收、處理各個傳感器的信息，進行控制運算，最終驅動各個執(zhí)行器進行流量、溫度、壓力、主要氣體成分的控制。具體來說，所述的空氣濾清器1、風機2和空氣流量計3通過管路依次連接；所述的標準氣瓶4、氣體閥門5和電動流量控制閥6通過管路依次連接；所述的空氣流量計3的輸出端通過管路連接到所述的氣體混合器8的輸入端；所述電動流量控制閥6的輸出端通過管路連接一個氣體噴嘴7，所述的氣體噴嘴7設置在所述的氣體混合器8的上游管路上； 所述的氣體混合器8的輸出端通過管路依次連接電加熱器9、電動壓力調節(jié)閥13和柴油機排氣的后處理裝置；所述的溫度傳感器11和氣體傳感器12設置在電加熱器9的下游管路上，所述的壓力傳感器14設置在電動壓力調節(jié)閥13的下游管路上，所述的控制主機19與所述的空氣流量計3、溫度傳感器11、氣體傳感器12和壓力傳感器14的輸出端相連。通過本實用新型的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺提供的模擬發(fā)動機排氣就可以對目標后處理裝置——柴油機尿素SCR后處理裝置(包含混合器15、尿素噴嘴16、 SCR催化轉化器17)進行包含SCR系統(tǒng)NOx轉化效率、SCR催化轉化器產(chǎn)生的壓降、混合器結構優(yōu)化、噴嘴結構優(yōu)化、排氣管路優(yōu)化等性能試驗以及高低溫熱循環(huán)、結合振動臺的熱振動等可靠性試驗研究。參照圖2，將標準氣瓶4中的標準氣體換成HC和C0，即可為后處理裝置D0C21提供含有主要氣體成分HC和CO的模擬發(fā)動機排氣，進行后處理裝置D0C21的相關性能和可
靠性試驗。圖3為模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺控制結構示意圖，參照圖3，本實用新型的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺控制是由采集各個傳感器(空氣流量計3、溫度傳感器11、NOx傳感器12、壓力傳感器14)信號，然后進行信號處理，由控制主機來進行數(shù)據(jù)處理，然后驅動各個執(zhí)行器完成氣體流量、溫度、壓力、主要氣體成分的控制。上述結合附圖對本實用新型進行了示例性的描述，但本實用新型的具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制。只要采用了本實用新型的構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺，包括流量控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、主要氣體成分控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)以及控制主機(19) 5個子系統(tǒng)，其特征在于所述的5個子系統(tǒng)通過管路00)連接，其中所述的流量控制系統(tǒng)包括空氣濾清器(1)、風機(2)和空氣流量計(3)，通過空氣流量計(3)的數(shù)值實時調整風機的轉速，使得試驗臺管道中氣體流量與發(fā)動機穩(wěn)態(tài)下某工況流量一致；所述的溫度控制系統(tǒng)包括氣體加熱裝置(9)和溫度傳感器(11)，通過溫度傳感器(11) 測得的實時溫度數(shù)值來控制氣體加熱裝置(9)的加熱狀態(tài)從而控制試驗臺管道中氣體的溫度；所述的主要氣體成分控制系統(tǒng)包括標準氣瓶G)、氣體閥門(5)、電動流量控制閥(6)、 氣體混合器(8)和氣體傳感器(12)，根據(jù)實測主要氣體成分濃度、排氣流量和發(fā)動機對應工況下主要氣體濃度數(shù)值，控制電動流量控制閥使得試驗臺排氣管內形成對應濃度的氣體成分，然后通過氣體混合器使得主要氣體在排氣管中均勻分布；所述的壓力控制系統(tǒng)包括電動壓力調節(jié)閥(1 和壓力傳感器(14)，通過壓力傳感器 (14)反饋的壓力數(shù)據(jù)實時調整壓力調節(jié)閥，使得試驗臺提供給后處理裝置的氣體壓力與發(fā)動機對應工況排氣背壓相同；所述的控制主機(19)用于接收、處理各個傳感器的信息，進行控制運算，最終驅動各個執(zhí)行器進行流量、溫度、壓力、主要氣體成分的控制。
2.如權利要求1所述的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺，其特征在于所述的氣體傳感器為氣體分析儀或NOx傳感器。
3.如權利要求1所述的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺，其特征在于所述的風機 (2)采用離心式、軸流式或斜流式。
4.如權利要求1所述的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺，其特征在于風機O)、流量控制閥(6)和壓力調節(jié)閥(13)均采用手動裝置，并通過簡單的手動操作來實現(xiàn)。
5.如權利要求1-4任何一項所述的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺，其特征在于所述的氣體加熱裝置(9)是電加熱器(9)。
6.如權利要求5所述的模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺，其特征在于所述的空氣濾清器(1)、風機( 和空氣流量計C3)通過管路依次連接；所述的標準氣瓶G)、氣體閥門(5)和電動流量控制閥(6)通過管路依次連接；所述的空氣流量計(3)的輸出端通過管路連接到所述的氣體混合器(8)的輸入端；所述電動流量控制閥(6)的輸出端通過管路連接一個氣體噴嘴(7)，所述的氣體噴嘴(7)設置在所述的氣體混合器(8)的上游管路上；所述的氣體混合器(8)的輸出端通過管路依次連接電加熱器(9)、電動壓力調節(jié)閥(1 和柴油機排氣的后處理裝置；所述的溫度傳感器(11)和氣體傳感器(12)設置在電加熱器(9) 的下游管路上，所述的壓力傳感器(14)設置在電動壓力調節(jié)閥(1 的下游管路上，所述的控制主機(19)與所述的空氣流量計(3)、溫度傳感器(11)、氣體傳感器(1 和壓力傳感器 (14)的輸出端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種模擬柴油機排氣的后處理裝置試驗臺，包括流量控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、主要氣體成分控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)以及控制主機，所述的5個子系統(tǒng)通過管路連接。本實用新型通過所述5個子系統(tǒng)控制調節(jié)進入后處理裝置的氣體流量、溫度、壓力、主要氣體成分，模擬發(fā)動機穩(wěn)態(tài)工況時排氣狀況，從而實現(xiàn)后處理裝置相關的性能和可靠性試驗。由于本實用新型通過對氣體流量、溫度、壓力、主要氣體成分的控制模擬了真實發(fā)動機排氣狀況，因此能夠為后處理裝置提供和發(fā)動機排氣相同狀態(tài)的氣體進行相關性能和可靠性試驗。同時本實用新型具有投資少、方便制造、制造安裝周期短、見效快、運行能耗和成本低、簡便實用等優(yōu)點。
文檔編號G01M15/10GK202033195SQ20102066768
公開日2011年11月9日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者帥石金, 趙彥光, 陸國棟, 陳鎮(zhèn) 申請人:杭州銀輪科技有限公司, 浙江銀輪機械股份有限公司