本實用新型涉及柴油機后處理系統(tǒng)快速老化及性能評價試驗臺架領域，特別涉及柴油機選擇性催化還原SCR反應器、柴油氧化催化器DOC、柴油機顆粒過濾DPF反應器等的快速老化，以及DOC+DPF+SCR集成的后處理系統(tǒng)等的快速老化及性能測試。
背景技術：
為了滿足日益嚴格的排放法規(guī)，柴油發(fā)動機后處理環(huán)保裝置，如柴油氧化催化器DOC (用于排氣中的HCs、CO凈化)、選擇性催化還原SCR反應器(用于排氣中NOx凈化)、柴油機顆粒過濾DPF反應器(用于排氣中顆粒物PM凈化)將作為標配部件應用于機動車以及船舶柴油機的尾氣后處理。安裝有后處理環(huán)保裝置的柴油車將被強制要求在全生命周期內都必須滿足相應排放法規(guī)，例如，未來的國6法規(guī)要求輕型車輛在160,000km 內排放須達標，而重型車輛則被要求在700,000km內排放必須達標。在船舶發(fā)動機排放控制方面，根據相關法規(guī)(如國際海事組織(IMO)的Tier III和國家環(huán)保部將發(fā)布的《船舶發(fā)動機排氣污染物排放限值和測量方法(第一、二階段)》)要求，船舶發(fā)動機后處理環(huán)保裝置在實際運行10,000小時內或安裝后10年內(先到為準)效率須滿足排放法規(guī)要求?？傊?，排放法規(guī)對后處理環(huán)保裝置的耐久性提出了很高的要求。
后處理環(huán)保裝置一般通過催化反應將尾氣中的碳氫化合物(HCs)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)以及顆粒物(PM)轉化為水(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮氣(N2)。DOC、 SCR反應器和DPF等柴油機后處理裝置的核心是催化劑。但催化劑在運行過程中會逐漸老化(熱老化、磨損、中毒、開裂等)，導致后處理裝置效率逐漸降低。因此，提高柴油機后處理環(huán)保裝置耐久性的關鍵是提高催化劑老化后的性能，保證其在全生命周期內 (輕型柴油車：240,000公里；重型柴油車：700,000公里；船舶柴油機：10,000小時或10年)的催化轉換效率能滿足法規(guī)要求。
車用柴油機后處理裝置老化過程要求后處理裝置在發(fā)動機臺架上經歷幾萬個小時臺架老化試驗或整車車隊幾十萬公里的道路老化試驗，這需要耗費巨大的人力、物力和財力。
后處理環(huán)保裝置的老化主要是熱老化(權重>90％)。從理論上講，熱老化速度是溫度的函數(shù)。研究表明，SCR催化劑在500℃下發(fā)動機臺架老化30,000小時才能完成相當于700,000公里的道路老化；但在高溫下催化劑可被快速熱老化。實驗表明，850℃下老化100小時可等效于500℃下發(fā)動機臺架老化30,000小時或整車道路老化700,000 公里。但常規(guī)柴油發(fā)動機難以產生高于600℃的高溫尾氣用以加速催化劑的老化過程。
由于柴油機難以產生600℃以上的高溫排氣用于后處理裝置的加速老化，因此必須采取其他方法來產生高溫環(huán)境。目前，工業(yè)界中最常用的方法主要有兩種：(1)爐子老化：將催化劑放入馬弗爐，把爐子腔體中氣體加熱到高溫，如圖1所示；(2)柴油機臺架老化：在后處理裝置上游安裝DOC，并在DOC上游噴射柴油以產生熱量，來提高排氣溫度。
雖然爐子老化可提供快速老化所需的溫度，但馬弗爐不能模擬流經催化劑的真實柴油機尾氣。另外，爐子老化過程無法對催化劑性能參數(shù)進行監(jiān)測，極易造成過度老化。
柴油發(fā)動機臺架老化采用真實柴油機尾氣，且可通過傳感器實時監(jiān)測老化過程催化劑的性能變化。雖然柴油機臺架老化可使用DOC氧化柴油放熱來提高下游后處理裝置入口尾氣溫度，但DOC氧化燃料放熱會導致老化溫度難以控制。此外，DOC上涂覆的貴金屬，如鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)等在高溫下會遷移至下游的后處理裝置上，導致催化劑不可逆的永久性中毒。因此，基于燃料DOC氧化加熱的柴油機臺架老化也不是理想的快速老化方法。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型主要解決的技術問題是提供一種柴油機后處理系統(tǒng)快速老化及性能評價試驗臺架裝置，能夠能提高測試柴油機后處理系統(tǒng)的尾氣排氣溫度，獨立的線性的控制NOx濃度，獨立控制的寬范圍排氣流量?？梢赃M行柴油機后處理系統(tǒng)的快速老化，以測試系統(tǒng)在全生命周期內的排放效果。
本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)的，本實用新型包括變頻主風機、主風管、噴油器、渦流板、混合燃燒段、火花塞組、稀釋混合段、波紋管、排氣分析儀、測試段、耐高溫EGR閥、排氣流量計、測試主管、旁通管、兩通閥門、分控箱、稀釋風機、第一進氣流量計、第二進氣流量計、稀釋風管、火焰穩(wěn)定器、稀釋風腔、導流板、縮口，主風管的進氣口與變頻主風機的出氣口相連接，主風管的出氣口與渦流板相連接，稀釋風管的進氣口與稀釋風機的出氣口相連接，波紋管的兩端分別與稀釋混合段出氣口、測試段進氣口相連接，測試主管的進氣口與測試段的出氣口相連接，旁通管的進氣口與波紋管相連接，第一進氣流量計、噴油器依次布置在主風管上，第二進氣流量計布置在稀釋風管上，排氣分析儀分別布置在測試段的前后兩端的管路上，耐高溫EGR閥、排氣流量計依次布置在測試主管上，兩通閥門布置在旁通管上，各電控器件均通過線束與分控箱相連接；混合燃燒段的進氣端與渦流板相連接，混合燃燒段的出氣端伸入稀釋混合段內，縮口與混合燃燒段的出氣口相連接，火花塞組布置在混合燃燒段的前部，火焰穩(wěn)定器布置在混合燃燒段的后部，導流板的內邊緣與混合燃燒段的尾部連接在一起，導流板的外邊緣與稀釋混合段的內壁面連接在一起，導流板上設置導流孔，混合燃燒段、導流板、稀釋混合段所圍成的腔體構成稀釋風腔，稀釋風管的出氣口與稀釋風腔相連接。
進一步地，本實用新型還包括加壓泵、導流器，加壓泵與噴油器相連接，導流器布置在稀釋混合段的尾部。
更進一步地，在本實用新型中，主風管帶有直角彎頭，噴油器布置在主風管的直角彎頭處，噴油器中心線與混合燃燒段中心線重合。
更進一步地，在本實用新型中，導流板與縮口垂直，導流板上的導流孔為陣列分布。
更進一步地，在本實用新型中，火花塞組共兩組，每組四個火花塞呈90度分布，兩組火花塞之間間隔100mm。
綜上所述，本實用新型提供的一種基于燃燒器的柴油機后處理系統(tǒng)性能測試試驗臺架裝置，通過噴油段、混合段、燃燒段、火焰穩(wěn)定器等進行噴油點火燃燒以產生所需排氣，通過稀釋混合器縮短稀釋混合段的距離，使燃燒排氣與稀釋空氣可以充分混合。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下有益效果：本實用新型設計合理，結構簡單，能夠模擬柴油機的尾氣，精確控制尾氣的濃度、溫度、流量，可以進行柴油機后處理系統(tǒng)快速老化，達到對耐久型測試的要求。
附圖說明
圖1為本實用新型的結構示意圖；
其中:1、變頻主風機，2、主風管，3、加壓泵，4、噴油器，5、渦流板，6、混合燃燒段，7、火花塞組，8、稀釋混合段，9、導流器，10、波紋管，11、排氣分析儀， 12、測試段，13、耐高溫EGR閥，14、排氣流量計，15、測試主管，16、旁通管，17、兩通閥門，18、分控箱，19、稀釋風機，20、第一進氣流量計，21、第二進氣流量計， 22、稀釋風管，23、火焰穩(wěn)定器，24、稀釋風腔，25、導流板，26、縮口。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例以本實用新型技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例
本實用新型的實施例如圖1所示，本實用新型包括變頻主風機1、主風管2、加壓泵3、噴油器4、渦流板5、混合燃燒段6、火花塞組7、稀釋混合段8、導流器9、波紋管10、排氣分析儀11、測試段12、耐高溫EGR閥13、排氣流量計14、測試主管15、旁通管16、兩通閥門17、分控箱18、稀釋風機19、第一進氣流量計20、第二進氣流量計21、稀釋風管22、火焰穩(wěn)定器23、稀釋風腔24、導流板25、縮口26，主風管2的進氣口與變頻主風機1的出氣口相連接，主風管2的出氣口與渦流板5相連接，稀釋風管22的進氣口與稀釋風機19的出氣口相連接，波紋管10的兩端分別與稀釋混合段8 出氣口、測試段12進氣口相連接，測試主管15的進氣口與測試段12的出氣口相連接，旁通管16的進氣口與波紋管10相連接，第一進氣流量計20、噴油器4依次布置在主風管2上，第二進氣流量計21布置在稀釋風管22上，排氣分析儀11分別布置在測試段 12的前后兩端的管路上，耐高溫EGR閥13、排氣流量計14依次布置在測試主管15上，兩通閥門17布置在旁通管16上，各電控器件均通過線束與分控箱18相連接；混合燃燒段6的進氣端與渦流板5相連接，混合燃燒段6的出氣端伸入稀釋混合段8內，縮口 26與混合燃燒段6的出氣口相連接，火花塞組7布置在混合燃燒段6的前部，火焰穩(wěn)定器23布置在混合燃燒段6的后部，導流板25的內邊緣與混合燃燒段6的尾部連接在一起，導流板25的外邊緣與稀釋混合段8的內壁面連接在一起，導流板25上設置導流孔，混合燃燒段6、導流板25、稀釋混合段8所圍成的腔體構成稀釋風腔24，稀釋風管22 的出氣口與稀釋風腔24相連接；加壓泵3與噴油器4相連接，導流器9布置在稀釋混合段8上，主風管2帶有直角彎頭，噴油器4布置在主風管2的直角彎頭處，噴油器4 中心線與混合燃燒段6中心線重合；導流板25與縮口26垂直，導流板25上的導流孔為陣列分布。
本實用新型提供的柴油機后處理系統(tǒng)快速老化試驗臺架裝置，可以提供柴油機后處理系統(tǒng)所需溫度、流量、濃度進行柴油機后處理系統(tǒng)的快速老化。
在試驗臺架裝置中，變頻主風機1產生混合燃燒段6燃燒所需空氣，根據不同測試段12后處理系統(tǒng)入口所需溫度，變頻主風機1的進氣量也不同。通過變頻風機的變頻器進行流量的粗調節(jié)，通過進氣流量計2對變頻主風機1的進氣量進行測量。通過第二進氣流量計21準確測量稀釋風機3的進氣量，稀釋風機3產生的稀釋空氣將在稀釋混合器14與在混合燃燒段6產生的熱排氣進行混合。
噴油器4設置在彎管處，與混合燃燒段6中心線重合，通過加壓泵3對噴油器噴射壓力進行加壓，以提高噴油霧化效果。渦流板5設置在噴油器4后，是變頻主風機1 輸入的空氣與噴油器4產生的油霧充分混合。
火花塞組7共兩組，每組四個火花塞呈90度分布，兩組火花塞之間間隔100mm；由火花塞組7進行點火，將混合段混合好的空氣進行點燃。通過控制噴油器4噴射油量控制燃燒段6產生熱排氣的溫度。
混合燃燒段6的后端位于稀釋混合段8內部，火焰穩(wěn)定器23設置于混合燃燒段6 內部，對產生的火焰進行整流?；旌先紵?尾部布置縮口26，稀釋風腔24環(huán)繞混合燃燒段6的后端，對混合燃燒段6的后端進行降溫，增加燃燒段的壽命，同時對稀釋風機產生的稀釋氣體進行預熱，充分利用預熱。導流板25位于混合燃燒段6尾部，垂直于縮口26，導致板25上設置導流孔，對稀釋空氣進行整流，稀釋空氣與燃燒產生的排氣在稀釋混合段8中進行稀釋混合，導流器9置于稀釋混合段8內部尾部，使得稀釋后的排氣充分混合，更加均勻。
稀釋混合段8通過波紋管10與測試段12相連，通過波紋管10可以減小系統(tǒng)的應力集中和減小管路對中時的誤差。測試段12可以放置DOC、DPF、SCR反應器和SCRF反應器，以及EGR+DOC+DPF、EGR+DOC+SCR、EGR+DOC+SCR+DPF、EGR+DOC +DPF+SCR等集成系統(tǒng)裝置。
通過調節(jié)變頻主風機1、稀釋風機19的進氣量，再通過調節(jié)旁通管16上電控兩通閥門17和測試主管15上的耐高溫EGR閥13，即可控制進入測試段12的流量大小。
排氣分析儀11在測試段12前后均設置測量裝置，以測量管路中各類氣體濃度以及前后濃度變化。通過排氣流量計14可以測量通過測試段12的流量大小。
分控箱18中控制設備通過溫度傳感器、壓力傳感器測量各測量點的溫度，壓力；同時控制設備控制噴油器的噴射和火花塞的點火；與排氣分析儀11、變頻風機1和稀釋風機19進行通訊。最后將結果通過網線傳到電腦控制界面。
綜上所述，本實用新型提供的一種柴油機后處理系統(tǒng)快速老化及性能評價試驗臺架裝置，通過變頻主風機和稀釋風機為柴油機后處理系統(tǒng)提供所需流量，通過風機的變頻控制器進行定量控制，通過近排氣流量計進行精確測量，通過在管路中噴油混合、點火燃燒以產生高溫排氣，通過閥門控制進入測試段的流量，通過排氣分析儀測量管路中各類氣體濃度以及前后濃度變化。因此本燃燒器系統(tǒng)可以獨立的控制進入測試段的溫度、排氣濃度和流量。通過提高進入測試段的排氣溫度，可以進行柴油機后處理系統(tǒng)的快速老化。
通過控制噴油點火和控制進入測試段的溫度、排氣濃度、流量，可以達到瞬態(tài)控制模擬發(fā)動機尾氣，進而可以進行WHSC/WHTC、ESC/ETC測試循環(huán)、FTP測試循環(huán)等。
本實用新型通過具體實施過程進行說明的，在不脫離本實用新型范圍的情況下，還可以對本實用新型例進行各種變換及等同代替，因此，本實用新型專利不局限于所公開的具體實施過程，而應當包括落入本實用新型專利權利要求范圍內的全部實施方案。