一种柴油机组合式后处理器减排性能测试系统的制作方法

本发明涉及一种柴油机后处理器减排性能检测领域，尤其是涉及一种柴油机组合式后处理器减排性能测试系统。

背景技术：

随着机动车保有量快速增加，我国部分城市空气污染加剧，雾霾频发。环保部对北京等9个城市pm2.5源解析表明，机动车尾气排放是城市大气主要污染源，2015年柴油车nox和pm排放超过污染物总量90％，hc和co超过80％。严重的城市致霾问题，促使我国加速nox、pm2.5排放控制。2016年4月我国东部11省已率先实施柴油车国五排放标准，全国将于2017年全面实施。环保部于2016年12月发布了轻型车国六排放标准，重型车排放标准已完成意见征求。

使用简单的后处理器已不能满足严格的排放法规，必须多种后处理器串联组合使用，因此多种后处理器串联组合后的排放分析将成为发动机台架试验的重要组成部分。针对不同处理器不同的结构参数和不同处理器不同的贵金属涂覆量，会产生若干组合方案，每套方案均需分析各处理器前后的排放情况，从而得到减排效果最佳的组合方式。

一个气体检测设备不能同时连接多组排气管，若使用多套检测设备，不同检测设备各自的标定误差会带来不同测点分析结果的一致性变差，并且多套检测设备费用昂贵，在经费方面也会带来困难。

同时，为了研究多种后处理器串联组合使用时减排性能最佳的组合方案，单次试验结束后，需拆卸后处理器后安装下一套方案的后处理器，由于排气温度在300摄氏度以上，工作人员进行拆卸时须等待其冷却后进行操作，等待后处理器自然冷造成人力资源和时间的浪费，并且危险性大。

之前存在的研究成果中，已经提出后处理器并联采样系统，但只能分析单个后处理器的排放，不能实现同时分析多个后处理器串联后单个后处理器前后的排放，已不能满足在更加严格的排放法规下的减排性能分析方案；并且尚未有专利涉及针对柴油发动机台架快速冷却后处理装置，试验时间长，试验效率低。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种柴油机组合式后处理器减排性能测试系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种柴油机组合式后处理器减排性能测试系统，该系统包括至少两路并联分流设置的排气管路，每路排气管路首端均分别通过手动蝶阀连接柴油机排气管，每一路排气管路中的手动蝶阀后端均包括依次串联连接的多个后处理器，首端后处理进气端、末端后处理器出气端以及相邻两个后处理器之间分别设有一个排气采样孔，所述的排气采样孔分别通过一路独立的排气采样管道连接至气体检测装置，所述的排气采样管道连接有用于在某一时刻将唯一一路排气采样管道连通气体检测装置的排气采样控制单元。

首端后处理器进气端和末端后处理器出气端通过连接管连接至相应的排气管路中，相邻后处理器之间也通过相应的连接管相互连接，所述的排气采样孔分别设置在对应的连接管上。

所述的连接管通过连接装置进行固定，所述的连接装置包括底座、支撑板和卡箍，所述的支撑板和卡箍分别设有2个，所述的卡箍分别通过支撑板对称设置在底座左右两端，所述的连接管平行于底座设置且两端分别通过卡箍固定。

所述的卡箍包括箍环和卡环，所述的箍环为一端设有开口的环形结构，苏搜狐的卡环设置多个并沿箍环内壁均匀分布，箍环开口端设有两片平行设置的对接板，所述的对接板上对称设置用于螺栓固定的固定孔。

所述的后处理器包括依次连接的氧化催化转换器、催化型连续再生颗粒捕集器和选择性催化还原催化器。

所述的排气采样控制单元包括多个电控阀门以及分别连接电控阀门的第一控制器。

该系统还包括快速冷却装置，所述的快速冷却装置包括液氮喷射器，每条排气管路中的每个后处理器均配置一个液氮喷射器。

所述的快速冷却装置包括真空保温绝热管，相邻两条排气管路之间均分别设有一条真空保温绝热管，所述的真空保温绝热管通过总控制阀连接至液氮罐，所述的真空保温绝热管上设有多个喷射器安装口，进行测试时，在后处理器对应位置的喷射器安装口上安装喷液氮喷射器。

所述的液氮喷射器包括两个喷射口，所述的喷射口呈八字型分布且喷射口朝向后处理器安装设置，所述的喷射口设置液氮喷射器自动控制阀，所述的液氮喷射器自动控制阀连接至液氮喷射自动控制单元。

所述的液氮喷射自动控制单元包括红外温度检测仪、流量传感器和第二控制器，所述的流量传感器设置在柴油机排气管输出端，所述的红外温度检测仪设置在每一路排气管路中的首端后处理器附近，所述的红外温度检测仪和流量传感器均连接至第二控制器，所述的第二控制器连接液氮喷射器自动控制阀。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明设置至少两路并联分流设置的排气管路，便于研究多种后处理器串联组合使用时，减排性能最佳的组合方案的试验研究，能够实现单次试验检测多套组合方案，效率高；

(2)本发明在首端后处理进气端、末端后处理器出气端以及相邻两个后处理器之间分别设有一个排气采样孔，并将排气采样孔通过排气采样管道连接至气体检测装置，同时通过排气采样控制单元实现单个后处理器进气端和出气端气体的单独采集检测，只需一个气体检测装置便能实现多个检测点的检测，实现减排性能的严格分析；

(3)本发明连接管通过连接装置进行固定，保证了该系统结构的稳定性，同时可以根据需要增加连接管，进而增加后处理器的个数，便于根据实际情况对不同方案的组合式后处理器减排性能进行分析，通用性强；

(4)本发明对每个后处理器分别设置液氮喷射器，能够实现后处理器的快速降温，减少了安全隐患，避免了资源和时间的浪费，提高了试验效率；

(5)本发明通过真空保温绝热管对液氮进行输送，并通过在真空保温绝热管设置多个喷射器安装口，便于根据实验需要进行液氮喷射器的安装设置，方便实验；

(6)本发明通过流量传感器检测柴油机排气管输出端是否有气体排出，同时通过温度传感器测量每一路排气管路中的首端后处理器的温度，当流量传感器测量无气体排出且每一路排气管路中的首端后处理器的温度高于设置值时则控制对应排气管路中的液氮喷射器自动控制阀门开启向后处理器喷射液氮进行快速降温，此方式实现自动化控制，减小人工参与，在节约能源的同时实现了有效降温。

附图说明

图1为实施例1排气管路结构示意图；

图2为本发明连接装置的结构示意图；

图3为实施例1含排气采样控制单元的排气管路结构示意图；

图4为实施例1含快速冷却装置的排气管路结构示意图；

图5为实施例1快速冷却装置的具体结构示意图；

图6为实施例1快速冷却装置的工作流程图；

图7为实施例2含快速冷却装置的排气管路结构示意图；

图8为实施例2含排气采样控制单元的排气管路结构示意图。

图中，111、112为手动蝶阀，12为三通管，131为第一氧化催化转换器，132为第二氧化催化转换器，133为第二催化型连续再生颗粒捕集器，134为第二选择性催化还原催化器，135为第一选择性催化还原催化器，136第一催化型连续再生颗粒捕集器，14为连接装置，151、152、153、154、155、156、157、158为连接管，161、162、163、164、165、166、167、168为排气采样孔，171、172为排气管路，141为卡环，142为支撑板，143为底座，144为对接板，145为箍环，21、22为排气采样管道，221为第一电控三通阀门，222为第二电控三通阀门，223为第三电控三通阀门，231为第一电控四通阀门，232为第二电控四通阀门，24为气体检测装置，25为ecu，311、312、313、314、315、316为液氮喷射器，32为总控制阀，33为液氮罐，34为真空保温绝热管，35为喷射器安装口，36为红外温度检测仪，37为液氮喷射器自动控制阀，38为控制中心，39为流量传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种柴油机组合式后处理器减排性能测试系统，该系统包括至少两路并联分流设置的排气管路，每路排气管路首端均分别通过手动蝶阀连接柴油机排气管，每一路排气管路中的手动蝶阀后端均包括依次串联连接的多个后处理器，首端后处理进气端、末端后处理器出气端以及相邻两个后处理器之间分别设有一个排气采样孔，排气采样孔分别通过一路独立的排气采样管道连接至气体检测装置24，排气采样管道连接有用于在某一时刻将唯一一路排气采样管道连通气体检测装置24的排气采样控制单元。首端后处理器进气端和末端后处理器出气端通过连接管连接至相应的排气管路中，相邻后处理器之间也通过相应的连接管相互连接，排气采样孔分别设置在对应的连接管上。

该实施例中排气管路设置2路，两路排气管路171、172通过一个三通管12连通至柴油机排气管，两路排气管上分别安装耐高温手动蝶阀111、112，用于选择尾气流动的管路。第一路排气管分别安装第一氧化催化转换器131、第一催化型连续再生颗粒捕集器136和第一选择性催化还原催化器135，第二路排气管分别安装第二氧化催化转换器132、第二催化型连续再生颗粒捕集器133和第二选择性催化还原催化器134。两个后处理器之间以及后处理与排气管之间用连接管151、152、153、154、155、156、157、158接通，每个连接管151、152、153、154、155、156、157、158上打有排气采样孔161、162、163、164、165、166、167、168。

如图2所示，连接管通过连接装置14进行固定，连接装置14包括底座143、支撑板142和卡箍，支撑板142和卡箍分别设有2个，卡箍分别通过支撑板142对称设置在底座143左右两端，连接管平行于底座143设置且两端分别通过卡箍固定。卡箍包括箍环145和卡环141，箍环145为一端设有开口的环形结构，苏搜狐的卡环141设置多个并沿箍环145内壁均匀分布，箍环145开口端设有两片平行设置的对接板144，对接板144上对称设置用于螺栓固定的固定孔。

如图3所示，排气采样控制单元包括多个电控阀门以及分别连接电控阀门的第一控制器。该实施例中，各电控阀门通过排气采样管道21、23连接，电控阀门包括第一电控三通阀门221、第二电控三通阀门222、第三电控三通阀门223、第一电控四通阀门231和第二电控四通阀门232，第一条排气管路中排气采样孔161和168分别连接第一电控三通阀门221中的其中2个通道，第一电控三通阀门221第三通道、排气采样孔166和167连接第一电控四通阀门231，同理第二条排气管路中的排气采样孔也采用类似连接方式，最后第一电控四通阀门231和第二电控四通阀门232连接至第三电控三通阀门223，三电控三通阀门223连接至气体检测装置24。

如图4、图5所示，该系统还包括快速冷却装置，快速冷却装置包括液氮喷射器，每条排气管路中的每个后处理器均配置一个液氮喷射器。快速冷却装置包括真空保温绝热管34，相邻两条排气管路之间均分别设有一条真空保温绝热管34，真空保温绝热管34通过总控制阀32连接至液氮罐33，真空保温绝热管34上设有多个喷射器安装口35，进行测试时，在后处理器对应位置的喷射器安装口35上安装喷液氮喷射器。由于该实施例中有2条排气管路，因此设置一条真空保温绝热管34。液氮喷射器设置6个，分别为图中311、312、313、314、315和316。每个液氮喷射器包括两个喷射口，喷射口呈八字型分布且喷射口朝向后处理器安装设置，喷射口设置液氮喷射器自动控制阀37，液氮喷射器自动控制阀37连接至液氮喷射自动控制单元。液氮喷射自动控制单元包括红外温度检测仪36、流量传感器39和第二控制器，流量传感器39设置在柴油机排气管输出端，红外温度检测仪36设置在每一路排气管路中的首端后处理器附近，红外温度检测仪36和流量传感器39均连接至第二控制器，第二控制器连接液氮喷射器自动控制阀37。该实施例中第一控制器和第二控制器采用一个控制器，即图中ecu25。

图6为本实施例快速冷却装置的工作流程图，首先获取流量传感器39的流量，判断流量是否小于等于0，若是则获取温度传感器温度，否则一直监测流量传感器39的流量。判断温度传感器温度是否小于60℃，若是则关闭总控制阀32，同时关闭液氮喷射器自动控制阀37，否则开启总控制阀32，同时开启液氮喷射器自动控制阀37，液氮喷射器向后处理器喷射液氮进行快速降温。

本实施例同时进行两套方案的排气检测时，先打开耐高温手动蝶阀111和112，开起柴油机，暖机，待柴油机正常运转后进行采样。

ecu25输出控制信号，将第一电控四通阀231转至与第一电控三通阀221、第三电控三通阀223和气体检测装置24相通的位置，将第一电控三通阀221转至使气体检测装置24与第一氧化催化转换器131前排气采样孔161连通的角度，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使第一电控三通阀221转轴旋转90°，使气体检测装置24与第一氧化催化转换器131后排气采样孔168连通，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使第一电控四通阀231转至第一催化型连续再生颗粒捕集器136后排气采样孔167与气体检测装置24相通的位置，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使第一电控四通阀231转至第一选择性催化还原催化器135后排气采样孔166与气体检测装置24相通的位置，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使将第二电控四通阀232转至与第二电控三通阀222、第三电控三通阀223和气体检测装置24相通的位置，将第二电控三通阀222转至使气体检测装置24与第二氧化催化转换器132前排气采样孔162连通的角度，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使第二电控三通阀222转轴旋转90°，使气体检测装置24与第二氧化催化转换器132后排气采样孔163连通，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使第二电控四通阀232转至第二催化型连续再生颗粒捕集器133后排气采样孔164与气体检测装置24相通的位置，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使第二电控四通阀232转至第二选择性催化还原催化器134后排气采样孔165与气体检测装置24相通的位置，稳定后进行采样。采样完成后，即完成了两套方案中的第一氧化催化转换器131和第二氧化催化转换器132前后，第一催化型连续再生颗粒捕集器136和第二催化型连续再生颗粒捕集器133后，以及第一选择性催化还原催化器135和第二选择性催化还原催化器134后的尾气采集和分析。

在试验仍在进行时，流量传感器39将信号传递给控制中心38，此时流量不为零，不开起阀门进行冷却；试验结束后，流量传感器39将信号传递给控制中心38，流量为零，且红外温度检测仪36监测到的第一氧化催化转换器131表面温度大于温度阈值60℃时，控制中心38控制液氮总控制阀32开起，液氮开始传输。控制中心38输出控制信号，开起每个后处理器附近的液氮喷射器自动控制阀37，液氮喷射器311、312、313、314、315、316朝向后处理器喷射液氮，温度下降，红外温度检测仪36监测第一氧化催化转换器131表面温度，当温度小于等于温度阈值60℃时，控制中心38关闭总控制阀32和所有液氮喷射器自动控制阀37，即冷却结束，可以进行拆卸。

实施例2

本实施例中柴油机组合式后处理器减排性能测试系统与实施例相同，不同处在于只单独进行一套方案的排气检测。

如图6、图7所示以只开通手动蝶阀111为例说明先打开耐高温手动蝶阀111，开起柴油机，暖机，待柴油机正常运转后进行采样。

ecu25输出控制信号，将第一电控四通阀231转至与第一电控三通阀221、第三电控三通阀223和气体检测装置24相通的位置，将第一电控三通阀221转至使气体检测装置24与第一氧化催化转换器131前排气采样孔161连通的角度，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使第一电控三通阀221转轴旋转90°，使气体检测装置24与第一氧化催化转换器131后排气采样孔168连通，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使第一电控四通阀231转至第一催化型连续再生颗粒捕集器136后排气采样孔167与气体检测装置24相通的位置，稳定后进行采样，采样完成后ecu25输出控制信号使第一电控四通阀231转至第一选择性催化还原催化器135后排气采样孔166与气体检测装置24相通的位置，稳定后进行采样，即完成了一套方案的第一氧化催化转换器131前后，第一催化型连续再生颗粒捕集器136后及第一选择性催化还原催化器135后的尾气采集和分析。

在试验仍在进行时，流量传感器39将信号传递给控制中心38，此时流量不为零，不开起阀门进行冷却；试验结束后，流量传感器39将信号传递给控制中心38，流量为零，且红外温度检测仪36监测到的doc表面温度大于温度阈值60℃时，控制中心38输出控制信号，开起一路排气管171一侧后处理器附近的液氮喷射器自动控制阀37，液氮喷射器311、315、316朝向后处理器喷射液氮，温度下降，红外检测仪36监测doc表面温度，当温度小于等于温度阈值60℃时，控制中心38关闭总控制阀32和所有液氮喷射器自动控制阀37，即冷却结束，可以进行拆卸。

实施例3

本实施例柴油机组合式后处理器减排性能测试系统包括3并联分流设置的排气管路，这样能实现3套组合式后处理排气性能的检测，该系统结构与实施例1中系统结构类似，不同之处在于实施例中三通管12替换为四通管，4通关分别连接柴油机排气管以及3路排气管路，每一路排气管路中的排气采样控制单元均与实施例1类似设置，每一路排气管路中均包括一个电控三通阀门和一个电控四通阀门，同时将实时例1中的第三电控三通阀门223换成一个电控四通阀门作为总电控四通阀门，总电控四通阀门分别连接3路排气管路中的电控四通阀门以及气体检测装置24。与实施例1不同之处还在于：相邻两条排气管路之间均分别设有一条真空保温绝热管34，从而该实施例中设置2条真空保温绝热管34，进而使得每条排气管路中均配置有一个液氮喷射器。

该实施例中柴油机组合式后处理器减排性能测试系统可以选择一套组合式后处理器减排性能测试，工作原理和实施例2一致；该系统还可以选择2套组合式后处理器减排性能的同时测试，工作原理和实施例1一致；另外，该系统还可以选择3套组合式后处理器减排性能的同时测试，工作原理和实施例1类似，不同之处是增加了第3条排气管路中4个排气采样孔中的气体采集和检测。