本發(fā)明屬于機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器流動(dòng)與轉(zhuǎn)換性能的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器后處理實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置大多數(shù)使用實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)模擬車輛真實(shí)運(yùn)行工況，且實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)多采用金屬殼體的催化轉(zhuǎn)換器，其缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況無(wú)法精確控制，每次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的尾氣成分和含量不穩(wěn)定，且尾氣中含有大量固體懸浮顆粒，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后整臺(tái)裝置清洗困難。其次，由于采用金屬殼體的催化轉(zhuǎn)換器，不能利用piv測(cè)速系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)測(cè)量范圍有限，無(wú)法獲取催化轉(zhuǎn)換器擴(kuò)張管及收縮管內(nèi)的速度分布和壓力分布規(guī)律，且可視性不強(qiáng)，不易觀察和分析。更為重要的是，在需要進(jìn)行多組催化轉(zhuǎn)化器對(duì)比實(shí)驗(yàn)的情況下，現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器后處理實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置無(wú)法同時(shí)進(jìn)行多組具有不同類型載體的催化轉(zhuǎn)換器在同一工況下的流動(dòng)與轉(zhuǎn)換性能的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器后處理實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器流動(dòng)與轉(zhuǎn)換性能的實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明使用六個(gè)單一氣體鋼瓶，通過(guò)尾氣混合罐混合六種單一氣體來(lái)制備尾氣成分混合氣，利用得到的尾氣成分混合氣代替實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的尾氣進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；溫度采集與控制系統(tǒng)按照不同工況下、各單一氣體在汽車尾氣中所占比重精確控制減壓閥與流量控制閥的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不同運(yùn)行工況的精確模擬；采用耐高溫玻璃殼體的催化轉(zhuǎn)換器，并增加piv測(cè)速系統(tǒng)，結(jié)合insight圖像處理軟件，得到催化轉(zhuǎn)換器擴(kuò)張管及收縮管內(nèi)的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)，然后利用拉格朗日方法與poisson法等方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而獲得催化轉(zhuǎn)換器擴(kuò)張管及收縮管內(nèi)的壓強(qiáng)分布；通過(guò)增加分歧管組件，本發(fā)明可同時(shí)進(jìn)行多組具有不同類型載體的催化轉(zhuǎn)換器在同一工況下的流動(dòng)與轉(zhuǎn)換性能的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，相比現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器后處理實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，測(cè)量范圍更大，測(cè)試效率更高，對(duì)比分析更加省時(shí)省力。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器流動(dòng)與轉(zhuǎn)換性能的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于由氣體混合組件、混合氣電加熱系統(tǒng)、分歧管組件、催化轉(zhuǎn)換器組件、尾氣分析儀系統(tǒng)、piv測(cè)速系統(tǒng)、臺(tái)架裝置、溫度采集與控制系統(tǒng)組成；氣體混合組件與piv測(cè)速系統(tǒng)中的示蹤粒子發(fā)生器通過(guò)法蘭連接，示蹤粒子發(fā)生器與混合氣電加熱系統(tǒng)通過(guò)混合氣電加熱器連接管接通，連接處通過(guò)法蘭連接，混合氣電加熱系統(tǒng)中的混合氣電加熱器排氣管與分歧管組件中的分歧管進(jìn)氣管通過(guò)法蘭連接，分歧管組件中的分歧管排氣管與催化轉(zhuǎn)換器組件中的開(kāi)關(guān)閥通過(guò)法蘭連接，尾氣分析儀系統(tǒng)置于臺(tái)架上，其鉗夾式取樣探頭夾持在催化轉(zhuǎn)換器組件中的伸長(zhǎng)管上，經(jīng)伸長(zhǎng)管上的開(kāi)孔插入伸長(zhǎng)管內(nèi)，piv測(cè)速系統(tǒng)和溫度采集與控制系統(tǒng)均置于臺(tái)架上方，溫度采集與控制系統(tǒng)中的熱電偶插入催化轉(zhuǎn)換器組件的過(guò)渡管和伸長(zhǎng)管中部；氣體混合組件由鋼瓶、減壓閥、流量控制閥、尾氣混合罐連接管、尾氣混合罐組成，本發(fā)明設(shè)有六個(gè)單一氣體鋼瓶，六個(gè)減壓閥、六個(gè)流量控制閥，以及六根尾氣混合罐連接管，六個(gè)單一氣體鋼瓶?jī)?nèi)的單一氣體分別為一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、甲烷、乙烯和乙炔，每個(gè)鋼瓶與減壓閥通過(guò)螺紋連接，減壓閥與流量控制閥通過(guò)法蘭連接，流量控制閥與尾氣混合罐連接管通過(guò)法蘭連接，尾氣混合罐連接管與尾氣混合罐進(jìn)氣管通過(guò)法蘭連接，尾氣混合罐連接管用于連接流量控制閥與尾氣混合罐，尾氣混合罐由尾氣混合罐罐體、尾氣混合罐進(jìn)氣管、尾氣混合罐排氣管以及折流板組成，折流板焊接在尾氣混合罐內(nèi)表面，交叉等距排布在尾氣混合罐內(nèi)部?jī)蓚?cè)，用于充分混合多種單一氣體。

進(jìn)一步所述混合氣電加熱系統(tǒng)由溫度控制柜、混合氣電加熱器、混合氣電加熱器鞍座和混合氣電加熱器連接管組成，其中混合氣電加熱器由混合氣電加熱器殼體、混合氣電加熱器進(jìn)氣管、混合氣電加熱器排氣管組成，混合氣電加熱器進(jìn)氣管與混合氣電加熱器連接管通過(guò)法蘭連接，混合氣電加熱器排氣管與分歧管進(jìn)氣管通過(guò)法蘭連接，實(shí)驗(yàn)前向溫度控制柜輸入本次實(shí)驗(yàn)工況下的尾氣成分混合氣溫度，通過(guò)溫度控制柜控制，使得混合氣電加熱器殼體內(nèi)部尾氣成分混合氣溫度保持恒定。

進(jìn)一步所述分歧管組件由分歧管管體、分歧管進(jìn)氣管、分歧管排氣管組成，分歧管進(jìn)氣管與混合氣電加熱器排氣管通過(guò)法蘭連接，分歧管排氣管與催化轉(zhuǎn)換器組件中的開(kāi)關(guān)閥通過(guò)法蘭連接，分歧管排氣管有三根，可分別接通三組催化轉(zhuǎn)換器組件。

進(jìn)一步所述催化轉(zhuǎn)換器組件由開(kāi)關(guān)閥、過(guò)渡管、石英卡套、催化轉(zhuǎn)換器、伸長(zhǎng)管組成，其中，石英卡套有兩個(gè)，即第一石英卡套和第二石英卡套，開(kāi)關(guān)閥與分歧管排氣管通過(guò)法蘭連接，開(kāi)關(guān)閥與過(guò)渡管通過(guò)法蘭連接，通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉開(kāi)關(guān)閥，本裝置可實(shí)現(xiàn)單組和多組實(shí)驗(yàn)的切換，催化轉(zhuǎn)換器前殼體與過(guò)渡管通過(guò)第一石英卡套連接，催化轉(zhuǎn)換器后殼體與伸長(zhǎng)管通過(guò)第二石英卡套連接，過(guò)渡管及伸長(zhǎng)管中部均設(shè)有小型裸露k型熱電偶，用以測(cè)量催化轉(zhuǎn)換器進(jìn)、排氣口溫度，催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)部由殼體、襯墊、載體及密封環(huán)組成，且催化轉(zhuǎn)換器殼體分為兩節(jié)，即前殼體和后殼體，兩節(jié)玻璃殼體通過(guò)螺紋連接，便于實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)旋出兩節(jié)殼體，進(jìn)行載體的更換，連接處設(shè)有密封環(huán)，防止漏氣，襯墊置于載體外表面，并隨載體一同放入前殼體內(nèi)，伸長(zhǎng)管尾端設(shè)有法蘭，用來(lái)連接外部管道，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣經(jīng)外部管道排入大氣中。前殼體、后殼體材質(zhì)均為1000攝氏度耐高溫透明玻璃，以便所述piv測(cè)速系統(tǒng)對(duì)催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)示蹤粒子進(jìn)行拍攝，本發(fā)明的三組催化轉(zhuǎn)換器組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)及連接方式均相同，僅催化轉(zhuǎn)化器的載體類型不同，如常規(guī)單一載體催化轉(zhuǎn)換器、雙載體催化轉(zhuǎn)換器及變孔密度載體催化轉(zhuǎn)換器。

進(jìn)一步所述尾氣分析儀系統(tǒng)由尾氣分析儀、鉗夾式取樣探頭組成，尾氣分析儀與鉗夾式取樣探頭通過(guò)螺紋連接，鉗夾式取樣探頭夾持在催化轉(zhuǎn)換器組件中的伸長(zhǎng)管上，經(jīng)伸長(zhǎng)管中部的開(kāi)孔插入伸長(zhǎng)管內(nèi)，通過(guò)尾氣分析儀分析后即可獲得催化轉(zhuǎn)換器出口處的尾氣成分，本發(fā)明選用的尾氣分析儀為英國(guó)凱恩auto52汽車尾氣分析儀。

進(jìn)一步所述piv測(cè)速系統(tǒng)由示蹤粒子發(fā)生器、同步器、激光器固定連接裝置、攝像機(jī)固定連接裝置組成，其中，激光器固定連接裝置由激光器、固定鋼套、激光器伸縮桿、激光器滑動(dòng)裝置組成，本發(fā)明使用的激光器固定連接裝置共三套，攝像機(jī)固定連接裝置由攝像機(jī)、固定罩、攝像機(jī)伸縮桿、攝像機(jī)滑動(dòng)裝置組成，本發(fā)明使用的示蹤粒子發(fā)生器為雙流型霧化器，主要由示蹤粒子發(fā)生器進(jìn)氣管、示蹤粒子發(fā)生器主體和示蹤粒子發(fā)生器排氣管組成，本發(fā)明采用的示蹤粒子為平均直徑在2~5μm范圍內(nèi)的二氧化鈦粉末，示蹤粒子發(fā)生器與混合氣電加熱器連接管、尾氣混合罐排氣管均通過(guò)法蘭連接，同步器分別與計(jì)算機(jī)、激光器、攝像機(jī)通過(guò)連接線連接并正常工作。固定罩內(nèi)部為空心圓柱狀，實(shí)驗(yàn)時(shí)，攝像機(jī)放入固定罩內(nèi)部實(shí)現(xiàn)緊固，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后攝像機(jī)可從固定罩中取下，固定罩和攝像機(jī)滑動(dòng)裝置通過(guò)攝像機(jī)伸縮桿相連，攝像機(jī)伸縮桿可沿水平面伸縮，其左端焊接在攝像機(jī)固定罩上，右端焊接在攝像機(jī)滑動(dòng)裝置上，使得攝像機(jī)固定罩可沿水平方向移動(dòng)，同時(shí)攝像機(jī)滑動(dòng)裝置具有沿第一軌道方向移動(dòng)的自由度，操作人員可通過(guò)移動(dòng)攝像機(jī)滑動(dòng)裝置的位置，并調(diào)整攝像機(jī)伸縮桿長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整攝像機(jī)拍攝的位置；固定鋼套和激光器滑動(dòng)裝置通過(guò)激光器伸縮桿相連，激光器伸縮桿可沿水平面伸縮，其左端焊接在固定缸套上，右端焊接在激光器滑動(dòng)裝置上，使得固定缸套可沿水平方向移動(dòng)，激光器放在固定鋼套內(nèi)，激光器滑動(dòng)裝置具有沿第二軌道方向移動(dòng)的自由度，操作人員可通過(guò)移動(dòng)激光器滑動(dòng)裝置來(lái)調(diào)整激光器的位置。

進(jìn)一步所述臺(tái)架裝置由第一軌道、第二軌道、催化轉(zhuǎn)換器鞍座、混合氣電加熱器鞍座、臺(tái)架組成，其中催化轉(zhuǎn)換器鞍座左右兩側(cè)各焊有兩個(gè)矩形環(huán)，使用薄金屬片穿過(guò)左右矩形環(huán)可將催化轉(zhuǎn)換器固定在催化轉(zhuǎn)換器鞍座上，第一軌道為u形軌道，催化轉(zhuǎn)換器鞍座、混合氣電加熱器鞍座均通過(guò)螺栓固定在臺(tái)架上，第一軌道以及第二軌道均焊接在臺(tái)架上。

進(jìn)一步所述溫度采集與控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、小型裸露k型熱電偶、接線端子板、數(shù)據(jù)采集板組成，計(jì)算機(jī)上裝有溫度采集與顯示軟件、流量、濃度與壓強(qiáng)監(jiān)控可視化軟件，小型裸露k型熱電偶一端設(shè)在催化轉(zhuǎn)換器組件的過(guò)渡管及伸長(zhǎng)管中部，用以測(cè)量催化轉(zhuǎn)換器進(jìn)、排氣口溫度，小型裸露k型熱電偶另一端連接接線端子板，接線端子板和數(shù)據(jù)采集板相連，數(shù)據(jù)采集板插在計(jì)算機(jī)主板上，計(jì)算機(jī)通過(guò)溫度采集與顯示軟件實(shí)時(shí)獲取進(jìn)、排氣口溫度，同時(shí)，減壓閥與流量控制閥通過(guò)控制線與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)流量、濃度與壓強(qiáng)監(jiān)控可視化軟件，按照不同工況下、單一氣體在汽車尾氣中所占比重精確控制減壓閥與流量控制閥的開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不同運(yùn)行工況的精確模擬。

本發(fā)明的積極效果是：利用制得的尾氣成分混合氣代替實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的尾氣進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器流動(dòng)與轉(zhuǎn)換性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)精確控制減壓閥與流量控制閥的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不同運(yùn)行工況的精確模擬，所得尾氣成分混合氣的壓強(qiáng)、溫度、流速、組分及濃度非常穩(wěn)定且精確可控，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后整臺(tái)裝置清洗方便；采用耐高溫玻璃殼體的催化轉(zhuǎn)換器，并增加piv測(cè)速系統(tǒng)，結(jié)合圖像處理軟件，得到速度分布，然后利用拉格朗日方法與poisson法等方法等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而獲得催化轉(zhuǎn)換器擴(kuò)張管及收縮管內(nèi)的壓強(qiáng)分布，相比現(xiàn)有的催化轉(zhuǎn)換器后處理裝置，本發(fā)明測(cè)量范圍更大，可視性更強(qiáng)；通過(guò)增加分歧管組件，本發(fā)明可同時(shí)進(jìn)行多組具有不同類型載體的催化轉(zhuǎn)換器在同一工況下的流動(dòng)與轉(zhuǎn)換性能的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，相比現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器后處理實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，測(cè)量范圍更大，測(cè)試效率更高，對(duì)比分析更加省時(shí)省力。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明所述一種測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器流動(dòng)與轉(zhuǎn)換性能的實(shí)驗(yàn)裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是本發(fā)明所述尾氣混合罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是本發(fā)明所述催化轉(zhuǎn)換器組件示意圖

圖4是本發(fā)明所述變孔密度載體催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖5是本發(fā)明所述激光器固定連接裝置示意圖

圖6是本發(fā)明所述攝像機(jī)固定連接裝置示意圖

圖7是本發(fā)明所述分歧管組件結(jié)構(gòu)示意圖

圖1-圖7中，1是一氧化碳鋼瓶，2是一氧化氮鋼瓶，3是二氧化氮鋼瓶，4是甲烷鋼瓶，5是乙烯鋼瓶，6是乙炔鋼瓶，7是減壓閥，8是流量控制閥，9是尾氣混合罐連接管，10是尾氣混合罐進(jìn)氣管，11是尾氣混合罐，12是尾氣混合罐罐體，13是尾氣混合罐排氣管，14是示蹤粒子發(fā)生器進(jìn)氣管，15是示蹤粒子發(fā)生器主體，16是示蹤粒子發(fā)生器排氣管，17是混合氣電加熱器連接管，18是示蹤粒子發(fā)生器，19是混合氣電加熱器進(jìn)氣管，20是混合氣電加熱器，21是混合氣電加熱器殼體，22是混合氣電加熱器鞍座，23是混合氣電加熱器排氣管，24是分歧管組件,25是臺(tái)架，26是攝像機(jī)固定連接裝置，27是第一軌道，28是催化轉(zhuǎn)換器鞍座,29是矩形環(huán)，30是薄金屬片，31是催化轉(zhuǎn)換器組件，32是接線端子板，33是鉗夾式取樣探頭，34是尾氣分析儀，35是計(jì)算機(jī)，36是數(shù)據(jù)采集板，37是同步器，38是第二軌道，39是激光器固定連接裝置，40是溫度控制柜，41是折流板，42是開(kāi)關(guān)閥，43是過(guò)渡管，44是第一石英卡套，45是催化轉(zhuǎn)換器，46是第二石英卡套，47是伸長(zhǎng)管，48是小型裸露k型熱電偶，49是前殼體，50是后殼體，51是載體，52是襯墊，53是密封環(huán)，54是激光器，55是固定鋼套，56是激光器伸縮桿，57是激光器滑動(dòng)裝置，58是固定罩，59是攝像機(jī)，60是攝像機(jī)伸縮桿，61是攝像機(jī)滑動(dòng)裝置，62是分歧管管體，63是分歧管進(jìn)氣管，64是分歧管排氣管。

具體實(shí)施方式

如圖1-圖7所示，本發(fā)明的一種測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)換器流動(dòng)與轉(zhuǎn)換性能的實(shí)驗(yàn)裝置由氣體混合組件、混合氣電加熱系統(tǒng)、分歧管組件21、催化轉(zhuǎn)換器組件31、尾氣分析儀系統(tǒng)、piv測(cè)速系統(tǒng)、臺(tái)架裝置、溫度采集與控制系統(tǒng)組成；氣體混合組件與示蹤粒子發(fā)生器18通過(guò)法蘭連接，示蹤粒子發(fā)生器18與混合氣電加熱系統(tǒng)通過(guò)混合氣電加熱器連接管17接通，連接處為法蘭連接，混合氣電加熱系統(tǒng)中的混合氣電加熱器排氣管23與分歧管進(jìn)氣管63通過(guò)法蘭連接，分歧管排氣管64與催化轉(zhuǎn)換器組件中的開(kāi)關(guān)閥42通過(guò)法蘭連接，尾氣分析儀34置于臺(tái)架上，其鉗夾式取樣探頭33夾持在催化轉(zhuǎn)換器組件中的伸長(zhǎng)管47上，經(jīng)伸長(zhǎng)管47上的開(kāi)孔插入伸長(zhǎng)管47內(nèi)，piv測(cè)速系統(tǒng)和溫度采集與控制系統(tǒng)均置于臺(tái)架25上方，溫度采集與控制系統(tǒng)中的小型裸露k型熱電偶48插入催化轉(zhuǎn)換器組件的過(guò)渡管43和伸長(zhǎng)管47中部；所述氣體混合組件由鋼瓶、減壓閥7、流量控制閥8、尾氣混合罐連接管9、尾氣混合罐11組成，本發(fā)明設(shè)有六個(gè)單一氣體鋼瓶，六個(gè)減壓閥7、六個(gè)流量控制閥8，以及六根尾氣混合罐連接管9，六個(gè)單一氣體鋼瓶1、2、3、4、5和6內(nèi)的單一氣體分別為一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、甲烷、乙烯和乙炔，每個(gè)鋼瓶與減壓閥7通過(guò)螺紋連接，減壓閥7與流量控制閥8通過(guò)法蘭連接，流量控制閥8與尾氣混合罐連接管9通過(guò)法蘭連接，尾氣混合罐連接管9與尾氣混合罐進(jìn)氣管10通過(guò)法蘭連接，尾氣混合罐連接管9用于連接流量控制閥8與尾氣混合罐11，尾氣混合罐11由尾氣混合罐罐體12、尾氣混合罐進(jìn)氣管10、尾氣混合罐排氣管13以及折流板41組成，折流板41焊接在尾氣混合罐11內(nèi)表面，交叉等距排布在尾氣混合罐11內(nèi)部?jī)蓚?cè)，用于充分混合多種單一氣體，本發(fā)明的溫度采集與控制系統(tǒng)會(huì)按照不同工況下、單一氣體在汽車尾氣中所占比重精確控制減壓閥7與流量控制閥8的開(kāi)度，六種不同單一氣體便按設(shè)計(jì)壓強(qiáng)和設(shè)計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)入尾氣混合罐11內(nèi)，經(jīng)多個(gè)折流板41混合后，尾氣混合罐排氣管13輸出實(shí)驗(yàn)尾氣成分混合氣，利用得到的尾氣成分混合氣代替實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的尾氣進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。

所述混合氣電加熱系統(tǒng)由溫度控制柜40、混合氣電加熱器20、混合氣電加熱器鞍座22和混合氣電加熱器連接管17組成，其中混合氣電加熱器20由混合氣電加熱器殼體21、混合氣電加熱器進(jìn)氣管19、混合氣電加熱器排氣管23組成，混合氣電加熱器進(jìn)氣管19與混合氣電加熱器連接管17通過(guò)法蘭連接，混合氣電加熱器排氣管23與分歧管進(jìn)氣管63通過(guò)法蘭連接，實(shí)驗(yàn)前向溫度控制柜40輸入本次實(shí)驗(yàn)工況下的尾氣成分混合氣溫度，通過(guò)溫度控制柜40控制，使得混合氣電加熱器殼體21內(nèi)部尾氣成分混合氣溫度保持恒定。

所述分歧管組件24由分歧管管體62、分歧管進(jìn)氣管63、分歧管排氣管64組成，分歧管進(jìn)氣管63與混合氣電加熱器排氣管23通過(guò)法蘭連接，分歧管排氣管64與催化轉(zhuǎn)換器組件中的開(kāi)關(guān)閥42通過(guò)法蘭連接，分歧管排氣管64有三根，可分別接通三組催化轉(zhuǎn)換器組件。

所述催化轉(zhuǎn)換器組件31由開(kāi)關(guān)閥42、過(guò)渡管43、石英卡套、催化轉(zhuǎn)換器45、伸長(zhǎng)管47組成，其中，石英卡套有兩個(gè)，即第一石英卡套44和第二石英卡套46，開(kāi)關(guān)閥42與分歧管排氣管64通過(guò)法蘭連接，開(kāi)關(guān)閥42與過(guò)渡管43通過(guò)法蘭連接，通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉開(kāi)關(guān)閥42，本裝置可實(shí)現(xiàn)單組和多組實(shí)驗(yàn)的切換，催化轉(zhuǎn)換器前殼體49與過(guò)渡管43通過(guò)第一石英卡套44連接，催化轉(zhuǎn)換器后殼體50與伸長(zhǎng)管47通過(guò)第二石英卡套46連接，過(guò)渡管43及伸長(zhǎng)管47中部均設(shè)有小型裸露k型熱電偶48，用以測(cè)量催化轉(zhuǎn)換器45進(jìn)、排氣口溫度，催化轉(zhuǎn)換器45內(nèi)部由殼體、襯墊52、載體51及密封環(huán)53組成，且催化轉(zhuǎn)換器殼體分為兩節(jié)，即前殼體49和后殼體50，兩節(jié)玻璃殼體通過(guò)螺紋連接，便于實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)旋出兩節(jié)殼體，進(jìn)行載體51的更換，連接處設(shè)有密封環(huán)53，防止漏氣，襯墊52置于載體51外表面，并隨載體51一同放入后殼體50內(nèi)，伸長(zhǎng)管47尾端設(shè)有法蘭，用來(lái)連接外部管道，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣經(jīng)外部管道排入大氣中，前殼體49、后殼體50材質(zhì)均為1000攝氏度耐高溫透明玻璃，以便所述piv測(cè)速系統(tǒng)對(duì)催化轉(zhuǎn)換器45內(nèi)示蹤粒子進(jìn)行拍攝，本發(fā)明的三組催化轉(zhuǎn)換器組件31內(nèi)部結(jié)構(gòu)及連接方式均相同，僅催化轉(zhuǎn)化器45的載體51類型不同，如常規(guī)單一載體催化轉(zhuǎn)換器、雙載體催化轉(zhuǎn)換器及變孔密度載體催化轉(zhuǎn)換器。

所述尾氣分析儀系統(tǒng)由尾氣分析儀34、鉗夾式取樣探頭33組成，尾氣分析儀34與鉗夾式取樣探頭33通過(guò)螺紋連接，鉗夾式取樣探頭33夾持在催化轉(zhuǎn)換器組件31中的伸長(zhǎng)管47上，經(jīng)伸長(zhǎng)管47中部的開(kāi)孔插入伸長(zhǎng)管47內(nèi)，通過(guò)尾氣分析儀34分析后即可獲得催化轉(zhuǎn)換器45出口處的尾氣成分，本發(fā)明選用的尾氣分析儀34為英國(guó)凱恩auto52汽車尾氣分析儀。

所述piv測(cè)速系統(tǒng)由示蹤粒子發(fā)生器18、同步器37、激光器固定連接裝置39、攝像機(jī)固定連接裝置26組成，其中，激光器固定連接裝置39由激光器54、固定鋼套55、激光器伸縮桿56、激光器滑動(dòng)裝置57組成，本發(fā)明使用的激光器固定連接裝置39共三套，攝像機(jī)固定連接裝置26由攝像機(jī)59、固定罩58、攝像機(jī)伸縮桿60、攝像機(jī)滑動(dòng)裝置61組成，本發(fā)明使用的示蹤粒子發(fā)生器18為雙流型霧化器，主要由示蹤粒子發(fā)生器進(jìn)氣管14、示蹤粒子發(fā)生器主體15和示蹤粒子發(fā)生器排氣管16組成，本發(fā)明采用的示蹤粒子為平均直徑在2~5μm范圍內(nèi)的二氧化鈦粉末，示蹤粒子發(fā)生器18與混合氣電加熱器連接管17、尾氣混合罐排氣管13均通過(guò)法蘭連接，同步器37分別與計(jì)算機(jī)35、激光器54、攝像機(jī)59通過(guò)連接線連接并正常工作，固定罩58內(nèi)部為空心圓柱狀，實(shí)驗(yàn)時(shí)，攝像機(jī)59放入固定罩58內(nèi)部實(shí)現(xiàn)緊固，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后攝像機(jī)59可從固定罩58中取下，固定罩58和攝像機(jī)滑動(dòng)裝置61通過(guò)攝像機(jī)伸縮桿60相連，攝像機(jī)伸縮桿60可沿水平面伸縮，其左端焊接在固定罩58上，右端焊接在攝像機(jī)滑動(dòng)裝置61上，使得固定罩58可沿水平方向移動(dòng)，同時(shí)攝像機(jī)滑動(dòng)裝置61具有沿第一軌道方向移動(dòng)的自由度，操作人員可通過(guò)移動(dòng)攝像機(jī)滑動(dòng)裝置61的位置，并調(diào)整攝像機(jī)伸縮桿60長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整攝像機(jī)59拍攝的位置；固定鋼套55和激光器滑動(dòng)裝置57通過(guò)激光器伸縮桿56相連，激光器伸縮桿56可沿水平面伸縮，其左端焊接在固定缸套55上，右端焊接在激光器滑動(dòng)裝置57上，使得固定缸套55可沿水平方向移動(dòng)，激光器54放在固定鋼套55內(nèi)，激光器滑動(dòng)裝置57具有沿第二軌道方向移動(dòng)的自由度，故操作人員可通過(guò)移動(dòng)激光器滑動(dòng)裝置57來(lái)調(diào)整激光器54的位置。

所述臺(tái)架裝置由第一軌道27、第二軌道38、催化轉(zhuǎn)換器鞍座28、混合氣電加熱器鞍座22、臺(tái)架25組成，其中催化轉(zhuǎn)換器鞍座28左右兩側(cè)各焊有兩個(gè)矩形環(huán)29，使用薄金屬片30穿過(guò)左右矩形環(huán)29可將催化轉(zhuǎn)換器45固定在催化轉(zhuǎn)換器鞍座28上，第一軌道27為u形軌道，催化轉(zhuǎn)換器鞍座28、混合氣電加熱器鞍座22均通過(guò)螺栓固定在臺(tái)架25上，第一軌道27以及第二軌道38均焊接在臺(tái)架上。

所述溫度采集與控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)35、小型裸露k型熱電偶48、接線端子板32、數(shù)據(jù)采集板36組成，計(jì)算機(jī)35上裝有溫度采集與顯示軟件、流量、濃度與壓強(qiáng)監(jiān)控可視化軟件，小型裸露k型熱電偶48一端設(shè)在催化轉(zhuǎn)換器組件的過(guò)渡管43及伸長(zhǎng)管47中部，用以測(cè)量催化轉(zhuǎn)換器45進(jìn)、排氣口溫度，小型裸露k型熱電偶48另一端連接接線端子板32，接線端子板32和數(shù)據(jù)采集板36相連，數(shù)據(jù)采集板36插在計(jì)算機(jī)35主板上，計(jì)算機(jī)35通過(guò)溫度采集與顯示軟件實(shí)時(shí)獲取催化轉(zhuǎn)換器45進(jìn)、排氣口溫度，同時(shí)，減壓閥7與流量控制閥8通過(guò)控制線與計(jì)算機(jī)35相連，計(jì)算機(jī)35通過(guò)流量、濃度與壓強(qiáng)監(jiān)控可視化軟件，按照不同工況下、單一氣體在汽車尾氣中所占比重精確控制減壓閥7與流量控制閥8的開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不同運(yùn)行工況的精確模擬。

結(jié)合圖1-圖7，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，連接好各裝置，打開(kāi)計(jì)算機(jī)35，檢查計(jì)算機(jī)35能否進(jìn)行正常數(shù)據(jù)采集與壓強(qiáng)、流量控制，同時(shí)，檢查整個(gè)裝置中各儀器能否正常工作，檢查各個(gè)管道連接處是否氣密可靠，檢查各儀器線路是否接觸良好，檢查催化轉(zhuǎn)換器45內(nèi)載體51是否換新，調(diào)整激光器54照射平面和攝像機(jī)59拍攝平面過(guò)催化轉(zhuǎn)換器45中心軸線，且激光器54照射平面與攝像機(jī)59拍攝平面平行，待檢查正常后，向流量、濃度與壓強(qiáng)監(jiān)控可視化軟件輸入本次實(shí)驗(yàn)工況下各鋼瓶的輸出流量及壓強(qiáng)，向溫度控制柜40輸入本次實(shí)驗(yàn)工況下的尾氣成分混合氣溫度，待預(yù)熱30秒后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

結(jié)合圖1-圖7，實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行時(shí)，開(kāi)啟激光器54和攝像機(jī)59，打開(kāi)六個(gè)單一氣體鋼瓶1、2、3、4、5和6，溫度采集與控制系統(tǒng)會(huì)按照不同工況下、單一氣體在汽車尾氣中所占比重精確控制減壓閥7與流量控制閥8的開(kāi)度，使得六種不同單一氣體按設(shè)計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)入尾氣混合罐11內(nèi)，經(jīng)多個(gè)折流板41混合，尾氣混合罐排氣管13輸出實(shí)驗(yàn)尾氣成分混合氣，尾氣成分混合氣通過(guò)示蹤粒子發(fā)生器18后將大量示蹤粒子均勻散布在混合氣電加熱器殼體21內(nèi)進(jìn)行加熱，當(dāng)尾氣成分混合氣通過(guò)催化轉(zhuǎn)換器45時(shí)，溫度采集與控制系統(tǒng)通過(guò)過(guò)渡管43及伸長(zhǎng)管47中部的小型裸露k型熱電偶48實(shí)時(shí)獲取催化轉(zhuǎn)換器45進(jìn)、排氣口溫度，利用攝像機(jī)59拍攝示蹤粒子位置分布，結(jié)合insight圖像處理軟件，可獲得催化轉(zhuǎn)換器45擴(kuò)張管內(nèi)的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)，尾氣分析儀34可以實(shí)時(shí)獲得伸長(zhǎng)管47內(nèi)氣體的成分及其所占比重，當(dāng)需要測(cè)量收縮管時(shí)，取下激光器固定連接裝置39，將其反方向安裝在第二軌道38上，同時(shí)，沿第一軌道27移動(dòng)攝像機(jī)固定連接裝置26至u形軌道另一邊，調(diào)整激光器54照射平面與和攝像機(jī)59拍攝平面過(guò)催化轉(zhuǎn)換器45中心軸線，且激光器54照射平面與攝像機(jī)59拍攝平面平行，其余操作與測(cè)量擴(kuò)張管時(shí)保持一致。

參見(jiàn)圖1、圖5及圖6，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將溫度控制柜40、激光器54、攝像機(jī)59、尾氣分析儀34關(guān)閉，待5分鐘后關(guān)閉六個(gè)單一氣體鋼瓶的氣體輸出，將尾氣混合罐連接管9和尾氣混合罐進(jìn)氣管10分開(kāi)，并向尾氣混合罐進(jìn)氣管10中通入空氣，使得裝置中殘余的尾氣成分混合氣完全排出，以免裝置中殘余的尾氣成分混合氣影響下一次實(shí)驗(yàn)。若要做不同工況的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前只需向溫度控制柜40輸入下次實(shí)驗(yàn)工況下的尾氣溫度，并修改計(jì)算機(jī)35流量、濃度與壓強(qiáng)監(jiān)控可視化軟件中輸出壓強(qiáng)與流量參數(shù)，溫度采集與控制系統(tǒng)便可精確控制減壓閥7與流量控制閥8的閥門開(kāi)度，不同工況下其余操作過(guò)程均相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，利用tecplot軟件對(duì)piv測(cè)速系統(tǒng)得到的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，可獲得催化轉(zhuǎn)換器45擴(kuò)張管及收縮管內(nèi)的速度分布，此外，通過(guò)拉格朗日方法（或歐拉方法）對(duì)piv測(cè)速系統(tǒng)得到的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可得到流場(chǎng)中的壓強(qiáng)梯度，通過(guò)poisson法（或直接空間積分法）對(duì)壓強(qiáng)梯度進(jìn)行處理，進(jìn)而求得催化轉(zhuǎn)換器45擴(kuò)張管及收縮管內(nèi)的壓強(qiáng)分布，通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)前后各尾氣成分混合氣組分所占比重，可計(jì)算出所述催化轉(zhuǎn)換器45對(duì)尾氣成分混合氣中各單一氣體的轉(zhuǎn)化率。

以上所述為本發(fā)明專利關(guān)于汽油機(jī)的實(shí)施例而已，但本發(fā)明專利不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容，對(duì)于柴油機(jī)，亦可根據(jù)其尾氣成分調(diào)整各個(gè)鋼瓶?jī)?nèi)單一氣體成分或微粒。所以凡是不脫離本發(fā)明專利所公開(kāi)的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明專利保護(hù)的范圍。