本發(fā)明涉及柴油機(jī)后處理系統(tǒng)快速老化及性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)臺(tái)架領(lǐng)域，特別涉及柴油機(jī)選擇性催化還原SCR反應(yīng)器、柴油氧化催化器DOC、柴油機(jī)顆粒過(guò)濾DPF反應(yīng)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(cè)試。

背景技術(shù)：

為了滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)器(用于排氣中NOx凈化)、柴油機(jī)顆粒過(guò)濾DPF反應(yīng)器(用于排氣中顆粒物PM凈化)將作為標(biāo)配部件應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車(chē)以及船舶柴油機(jī)的尾氣后處理。安裝有后處理環(huán)保裝置的柴油車(chē)將被強(qiáng)制要求在全生命周期內(nèi)都必須滿(mǎn)足相應(yīng)排放法規(guī)，例如，未來(lái)的國(guó)6法規(guī)要求輕型車(chē)輛在160,000km內(nèi)排放須達(dá)標(biāo)，而重型車(chē)輛則被要求在700,000km內(nèi)排放必須達(dá)標(biāo)。在船舶發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制方面，根據(jù)相關(guān)法規(guī)(如國(guó)際海事組織(IMO)的Tier III和國(guó)家環(huán)保部將發(fā)布的《船舶發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值和測(cè)量方法(第一、二階段)》)要求，船舶發(fā)動(dòng)機(jī)后處理環(huán)保裝置在實(shí)際運(yùn)行10,000小時(shí)內(nèi)或安裝后10年內(nèi)(先到為準(zhǔn))效率須滿(mǎn)足排放法規(guī)要求?？傊欧欧ㄒ?guī)對(duì)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(guò)催化反應(yīng)將尾氣中的碳?xì)浠衔?HCs)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)以及顆粒物(PM)轉(zhuǎn)化為水(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮?dú)?N2)。DOC、SCR反應(yīng)器和DPF等柴油機(jī)后處理裝置的核心是催化劑。但催化劑在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)逐漸老化(熱老化、磨損、中毒、開(kāi)裂等)，導(dǎo)致后處理裝置效率逐漸降低。因此，提高柴油機(jī)后處理環(huán)保裝置耐久性的關(guān)鍵是提高催化劑老化后的性能，保證其在全生命周期內(nèi)(輕型柴油車(chē)：240,000公里；重型柴油車(chē)：700,000公里；船舶柴油機(jī)：10,000小時(shí)或10年)的催化轉(zhuǎn)換效率能滿(mǎn)足法規(guī)要求。

車(chē)用柴油機(jī)后處理裝置老化過(guò)程要求后處理裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上經(jīng)歷幾萬(wàn)個(gè)小時(shí)臺(tái)架老化試驗(yàn)或整車(chē)車(chē)隊(duì)幾十萬(wàn)公里的道路老化試驗(yàn)，這需要耗費(fèi)巨大的人力、物力和財(cái)力。

后處理環(huán)保裝置的老化主要是熱老化(權(quán)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(dòng)機(jī)臺(tái)架老化30,000小時(shí)才能完成相當(dāng)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(shí)驗(yàn)表明，850℃下老化100小時(shí)可等效于500℃下發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架老化30,000小時(shí)或整車(chē)道路老化700,000公里。但常規(guī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)難以產(chǎn)生高于600℃的高溫尾氣用以加速催化劑的老化過(guò)程。

由于柴油機(jī)難以產(chǎn)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(lái)產(chǎn)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(jī)臺(tái)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(chǎn)生熱量，來(lái)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(jīng)催化劑的真實(shí)柴油機(jī)尾氣。另外，爐子老化過(guò)程無(wú)法對(duì)催化劑性能參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，極易造成過(guò)度老化。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架老化采用真實(shí)柴油機(jī)尾氣，且可通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老化過(guò)程催化劑的性能變化。雖然柴油機(jī)臺(tái)架老化可使用DOC氧化柴油放熱來(lái)提高下游后處理裝置入口尾氣溫度，但DOC氧化燃料放熱會(huì)導(dǎo)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(huì)遷移至下游的后處理裝置上，導(dǎo)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(jī)臺(tái)架老化也不是理想的快速老化方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種柴油機(jī)后處理系統(tǒng)快速老化及性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)臺(tái)架裝置，能夠能提高測(cè)試柴油機(jī)后處理系統(tǒng)的尾氣排氣溫度，獨(dú)立的線(xiàn)性的控制NOx濃度，獨(dú)立控制的寬范圍排氣流量?？梢赃M(jìn)行柴油機(jī)后處理系統(tǒng)的快速老化，以測(cè)試系統(tǒng)在全生命周期內(nèi)的排放效果。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括變頻主風(fēng)機(jī)、主風(fēng)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(cè)試段、耐高溫EGR閥、排氣流量計(jì)、測(cè)試主管、旁通管、兩通閥門(mén)、分控箱、稀釋風(fēng)機(jī)、第一進(jìn)氣流量計(jì)、第二進(jìn)氣流量計(jì)、稀釋風(fēng)管、火焰穩(wěn)定器、稀釋風(fēng)腔、導(dǎo)流板、縮口，主風(fēng)管的進(jìn)氣口與變頻主風(fēng)機(jī)的出氣口相連接，主風(fēng)管的出氣口與渦流板相連接，稀釋風(fēng)管的進(jìn)氣口與稀釋風(fēng)機(jī)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(cè)試段進(jìn)氣口相連接，測(cè)試主管的進(jìn)氣口與測(cè)試段的出氣口相連接，旁通管的進(jìn)氣口與波紋管相連接，第一進(jìn)氣流量計(jì)、噴油器依次布置在主風(fēng)管上，第二進(jìn)氣流量計(jì)布置在稀釋風(fēng)管上，排氣分析儀分別布置在測(cè)試段的前后兩端的管路上，耐高溫EGR閥、排氣流量計(jì)依次布置在測(cè)試主管上，兩通閥門(mén)布置在旁通管上，各電控器件均通過(guò)線(xiàn)束與分控箱相連接；混合燃燒段的進(jìn)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(nèi)，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(dǎo)流板的內(nèi)邊緣與混合燃燒段的尾部連接在一起，導(dǎo)流板的外邊緣與稀釋混合段的內(nèi)壁面連接在一起，導(dǎo)流板上設(shè)置導(dǎo)流孔，混合燃燒段、導(dǎo)流板、稀釋混合段所圍成的腔體構(gòu)成稀釋風(fēng)腔，稀釋風(fēng)管的出氣口與稀釋風(fēng)腔相連接。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括加壓泵、導(dǎo)流器，加壓泵與噴油器相連接，導(dǎo)流器布置在稀釋混合段的尾部。

更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，主風(fēng)管帶有直角彎頭，噴油器布置在主風(fēng)管的直角彎頭處，噴油器中心線(xiàn)與混合燃燒段中心線(xiàn)重合。

更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，導(dǎo)流板與縮口垂直，導(dǎo)流板上的導(dǎo)流孔為陣列分布。

更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，火花塞組共兩組，每組四個(gè)火花塞呈90度分布，兩組火花塞之間間隔100mm。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種基于燃燒器的柴油機(jī)后處理系統(tǒng)性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)架裝置，通過(guò)噴油段、混合段、燃燒段、火焰穩(wěn)定器等進(jìn)行噴油點(diǎn)火燃燒以產(chǎn)生所需排氣，通過(guò)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(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠模擬柴油機(jī)的尾氣，精確控制尾氣的濃度、溫度、流量，可以進(jìn)行柴油機(jī)后處理系統(tǒng)快速老化，達(dá)到對(duì)耐久型測(cè)試的要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中:1、變頻主風(fēng)機(jī)，2、主風(fēng)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(dǎo)流器，10、波紋管，11、排氣分析儀，12、測(cè)試段，13、耐高溫EGR閥，14、排氣流量計(jì)，15、測(cè)試主管，16、旁通管，17、兩通閥門(mén)，18、分控箱，19、稀釋風(fēng)機(jī)，20、第一進(jìn)氣流量計(jì)，21、第二進(jìn)氣流量計(jì)，22、稀釋風(fēng)管，23、火焰穩(wěn)定器，24、稀釋風(fēng)腔，25、導(dǎo)流板，26、縮口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例

本發(fā)明的實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明包括變頻主風(fēng)機(jī)1、主風(fēng)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(dǎo)流器9、波紋管10、排氣分析儀11、測(cè)試段12、耐高溫EGR閥13、排氣流量計(jì)14、測(cè)試主管15、旁通管16、兩通閥門(mén)17、分控箱18、稀釋風(fēng)機(jī)19、第一進(jìn)氣流量計(jì)20、第二進(jìn)氣流量計(jì)21、稀釋風(fēng)管22、火焰穩(wěn)定器23、稀釋風(fēng)腔24、導(dǎo)流板25、縮口26，主風(fēng)管2的進(jìn)氣口與變頻主風(fēng)機(jī)1的出氣口相連接，主風(fēng)管2的出氣口與渦流板5相連接，稀釋風(fēng)管22的進(jìn)氣口與稀釋風(fēng)機(jī)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(cè)試段12進(jìn)氣口相連接，測(cè)試主管15的進(jìn)氣口與測(cè)試段12的出氣口相連接，旁通管16的進(jìn)氣口與波紋管10相連接，第一進(jìn)氣流量計(jì)20、噴油器4依次布置在主風(fēng)管2上，第二進(jìn)氣流量計(jì)21布置在稀釋風(fēng)管22上，排氣分析儀11分別布置在測(cè)試段12的前后兩端的管路上，耐高溫EGR閥13、排氣流量計(jì)14依次布置在測(cè)試主管15上，兩通閥門(mén)17布置在旁通管16上，各電控器件均通過(guò)線(xiàn)束與分控箱18相連接；混合燃燒段6的進(jìn)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(nèi)，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(dǎo)流板25的內(nèi)邊緣與混合燃燒段6的尾部連接在一起，導(dǎo)流板25的外邊緣與稀釋混合段8的內(nèi)壁面連接在一起，導(dǎo)流板25上設(shè)置導(dǎo)流孔，混合燃燒段6、導(dǎo)流板25、稀釋混合段8所圍成的腔體構(gòu)成稀釋風(fēng)腔13，稀釋風(fēng)管22的出氣口與稀釋風(fēng)腔13相連接；加壓泵3與噴油器4相連接，導(dǎo)流器9布置在稀釋混合段8上，主風(fēng)管2帶有直角彎頭，噴油器4布置在主風(fēng)管2的直角彎頭處，噴油器4中心線(xiàn)與混合燃燒段6中心線(xiàn)重合；導(dǎo)流板25與縮口26垂直，導(dǎo)流板25上的導(dǎo)流孔為陣列分布。

本發(fā)明提供的柴油機(jī)后處理系統(tǒng)快速老化試驗(yàn)臺(tái)架裝置，可以提供柴油機(jī)后處理系統(tǒng)所需溫度、流量、濃度進(jìn)行柴油機(jī)后處理系統(tǒng)的快速老化。

在試驗(yàn)臺(tái)架裝置中，變頻主風(fēng)機(jī)1產(chǎn)生混合燃燒段6燃燒所需空氣，根據(jù)不同測(cè)試段12后處理系統(tǒng)入口所需溫度，變頻主風(fēng)機(jī)1的進(jìn)氣量也不同。通過(guò)變頻風(fēng)機(jī)的變頻器進(jìn)行流量的粗調(diào)節(jié)，通過(guò)進(jìn)氣流量計(jì)2對(duì)變頻主風(fēng)機(jī)1的進(jìn)氣量進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)第二進(jìn)氣流量計(jì)21準(zhǔn)確測(cè)量稀釋風(fēng)機(jī)3的進(jìn)氣量，稀釋風(fēng)機(jī)3產(chǎn)生的稀釋空氣將在稀釋混合器14與在混合燃燒段6產(chǎn)生的熱排氣進(jìn)行混合。

噴油器4設(shè)置在彎管處，與混合燃燒段6中心線(xiàn)重合，通過(guò)加壓泵3對(duì)噴油器噴射壓力進(jìn)行加壓，以提高噴油霧化效果。渦流板5設(shè)置在噴油器4后，是變頻主風(fēng)機(jī)1輸入的空氣與噴油器4產(chǎn)生的油霧充分混合。

火花塞組7共兩組，每組四個(gè)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(jìn)行點(diǎn)火，將混合段混合好的空氣進(jìn)行點(diǎn)燃。通過(guò)控制噴油器4噴射油量控制燃燒段6產(chǎn)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(nèi)部，火焰穩(wěn)定器23設(shè)置于混合燃燒段6內(nèi)部，對(duì)產(chǎn)生的火焰進(jìn)行整流?；旌先紵?尾部布置縮口26，稀釋風(fēng)腔24環(huán)繞混合燃燒段6的后端，對(duì)混合燃燒段6的后端進(jìn)行降溫，增加燃燒段的壽命，同時(shí)對(duì)稀釋風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的稀釋氣體進(jìn)行預(yù)熱，充分利用預(yù)熱。導(dǎo)流板25位于混合燃燒段6尾部，垂直于縮口26，導(dǎo)致板25上設(shè)置導(dǎo)流孔，對(duì)稀釋空氣進(jìn)行整流，稀釋空氣與燃燒產(chǎn)生的排氣在稀釋混合段8中進(jìn)行稀釋混合，導(dǎo)流器9置于稀釋混合段8內(nèi)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(guò)波紋管10與測(cè)試段12相連，通過(guò)波紋管10可以減小系統(tǒng)的應(yīng)力集中和減小管路對(duì)中時(shí)的誤差。測(cè)試段12可以放置DOC、DPF、SCR反應(yīng)器和SCRF反應(yīng)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(guò)調(diào)節(jié)變頻主風(fēng)機(jī)1、稀釋風(fēng)機(jī)19的進(jìn)氣量，再通過(guò)調(diào)節(jié)旁通管16上電控兩通閥門(mén)17和測(cè)試主管15上的耐高溫EGR閥13，即可控制進(jìn)入測(cè)試段12的流量大小。

排氣分析儀11在測(cè)試段12前后均設(shè)置測(cè)量裝置，以測(cè)量管路中各類(lèi)氣體濃度以及前后濃度變化。通過(guò)排氣流量計(jì)14可以測(cè)量通過(guò)測(cè)試段12的流量大小。

分控箱18中控制設(shè)備通過(guò)溫度傳感器、壓力傳感器測(cè)量各測(cè)量點(diǎn)的溫度，壓力；同時(shí)控制設(shè)備控制噴油器的噴射和火花塞的點(diǎn)火；與排氣分析儀11、變頻風(fēng)機(jī)1和稀釋風(fēng)機(jī)19進(jìn)行通訊。最后將結(jié)果通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)傳到電腦控制界面。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種柴油機(jī)后處理系統(tǒng)快速老化及性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)臺(tái)架裝置，通過(guò)變頻主風(fēng)機(jī)和稀釋風(fēng)機(jī)為柴油機(jī)后處理系統(tǒng)提供所需流量，通過(guò)風(fēng)機(jī)的變頻控制器進(jìn)行定量控制，通過(guò)近排氣流量計(jì)進(jìn)行精確測(cè)量，通過(guò)在管路中噴油混合、點(diǎn)火燃燒以產(chǎn)生高溫排氣，通過(guò)閥門(mén)控制進(jìn)入測(cè)試段的流量，通過(guò)排氣分析儀測(cè)量管路中各類(lèi)氣體濃度以及前后濃度變化。因此本燃燒器系統(tǒng)可以獨(dú)立的控制進(jìn)入測(cè)試段的溫度、排氣濃度和流量。通過(guò)提高進(jìn)入測(cè)試段的排氣溫度，可以進(jìn)行柴油機(jī)后處理系統(tǒng)的快速老化。

通過(guò)控制噴油點(diǎn)火和控制進(jìn)入測(cè)試段的溫度、排氣濃度、流量，可以達(dá)到瞬態(tài)控制模擬發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣，進(jìn)而可以進(jìn)行WHSC/WHTC、ESC/ETC測(cè)試循環(huán)、FTP測(cè)試循環(huán)等。

本發(fā)明通過(guò)具體實(shí)施過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明的，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對(duì)本發(fā)明例進(jìn)行各種變換及等同代替，因此，本發(fā)明專(zhuān)利不局限于所公開(kāi)的具體實(shí)施過(guò)程，而應(yīng)當(dāng)包括落入本發(fā)明專(zhuān)利權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施方案。