本發(fā)明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(shù)：

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(nèi)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(nèi)排放須達標，而重型車輛則被要求在700,000km內(nèi)排放必須達標。在船舶發(fā)動機排放控制方面，根據(jù)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(nèi)或安裝后10年內(nèi)(先到為準)效率須滿足排放法規(guī)要求。總之，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(zhuǎn)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(nèi)(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(zhuǎn)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(jīng)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(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(chǎn)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(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(chǎn)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(jīng)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(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)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。可以進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(nèi)的排放效果。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明包括變頻主風機、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(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，導流板的內(nèi)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(nèi)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(gòu)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，本發(fā)明還包括加壓泵、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，在本發(fā)明中，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，在本發(fā)明中，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，在本發(fā)明中，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，本發(fā)明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(chǎn)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(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明設計合理，結(jié)構(gòu)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為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例

本發(fā)明的實施例如圖1所示，本發(fā)明包括變頻主風機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(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，導流板25的內(nèi)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(nèi)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(gòu)成稀釋風腔13，稀釋風管22的出氣口與稀釋風腔13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。

本發(fā)明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(chǎn)生混合燃燒段6燃燒所需空氣，根據(jù)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(diào)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(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(chǎn)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(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設置于混合燃燒段6內(nèi)部，對產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(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(diào)節(jié)變頻主風機1、稀釋風機19的進氣量，再通過調(diào)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(jié)果通過網(wǎng)線傳到電腦控制界面。

綜上所述，本發(fā)明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(chǎn)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。

本發(fā)明通過具體實施過程進行說明的，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明例進行各種變換及等同代替，因此，本發(fā)明專利不局限于所公開的具體實施過程，而應當包括落入本發(fā)明專利權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實施方案。