一種帶有功率調(diào)節(jié)輔助裝置的卸載式柴油機(jī)尾氣模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種帶有功率調(diào)節(jié)輔助裝置的卸載式柴油機(jī)尾氣模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)動車保有量與日俱增，柴油機(jī)具有載重量大、比油耗低、熱效率高等優(yōu)勢得W不 斷推廣。而柴油機(jī)氮氧化物（NOx)排放量較高。氮氧化物可導(dǎo)致肺部病變，并且是形成光 化學(xué)煙霧和酸雨的主要原因。隨著空氣污染日益加重，世界范圍內(nèi)排放法規(guī)日益嚴(yán)格。在 眾多應(yīng)運而生的改善排放技術(shù)路線中，W尿素分解產(chǎn)生的氨氣作為還原劑的選擇性催化還 原技術(shù)（SCR)不僅可W有效降低NOx排放量，而且作為后處理裝置，對發(fā)動機(jī)影響極小，燃 油經(jīng)濟(jì)性較好，對燃油和機(jī)油品質(zhì)要求較低，在歐洲、日本等地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，目前也是 我國重型柴油機(jī)應(yīng)對國IV排放法規(guī)的首要后處理技術(shù)手段。
[0003] 隨著各項法規(guī)的逐漸嚴(yán)格，SCR技術(shù)提升日益迫切。為了更好地改進(jìn)和優(yōu)化SCR 催化器，必須對其進(jìn)行性能評價。隨著生產(chǎn)廠商、整車廠商、研究院所和高等院校等單位對 于SCR性能評價的需求不斷增強(qiáng)，需要研發(fā)能夠?qū)CR催化器進(jìn)行評價及老化等測試的試 驗系統(tǒng)。
[0004] 目前大部分針對全尺寸SCR催化器的試驗都是直接在發(fā)動機(jī)上進(jìn)行，隨著SCR研 究的越來越多，直接使用柴油機(jī)進(jìn)行試驗研究不得不面對W下問題： 1) 柴油機(jī)尾氣顆粒物排放量多，會妨礙尾氣成分分析裝置運行和采集，甚至造成裝置 損壞； 2) 柴油機(jī)尾氣成分含量不可控； 3) 柴油機(jī)本身工作方式?jīng)Q定了尾氣流量和溫度無法單獨控制； 4) 柴油機(jī)能量消耗大，利用30%左右的柴油機(jī)尾氣熱量是W浪費70%左右的能量為代 價的； 5) SCR催化器性能試驗的要求試驗條件會造成柴油機(jī)本身很大的磨損，使得試驗柴油 機(jī)報廢率較高； 6) 柴油機(jī)的工作噪音大，影響周圍的工作環(huán)境； 7) 柴油機(jī)所需的維護(hù)成本較高。
[0005] 基于發(fā)動機(jī)臺架試驗存在的問題所開發(fā)的模擬柴油機(jī)尾氣SCR試驗系統(tǒng)，可W模 擬柴油機(jī)的尾氣流量、溫度、壓力W及NOx成分，對全尺寸SCR催化器進(jìn)行性能評價及老化 等試驗，同時整個系統(tǒng)大大簡單化。模擬試驗系統(tǒng)尾氣流量和溫度單獨可調(diào)，另外通過標(biāo)準(zhǔn) 氣體還能有效的控制NOx等氣體成分比例，有利于SCR催化器精確全面的性能評價分析W 及快速老化試驗，進(jìn)行深入的催化反應(yīng)研究，該對于SCR技術(shù)研究具有重要意義。
[0006] 由于該模擬柴油機(jī)尾氣SCR試驗系統(tǒng)使用燃燒器提供的高溫?zé)嵩?，因此為了得?一定流量下指定溫度的模擬尾氣，需要對燃燒器的功率進(jìn)行控制。燃燒器功率范圍： P.?P 田田狂 ITB.X 其中為最小功率，巧《為最大功率。則調(diào)節(jié)比n可w表示為： 打二衛(wèi) J口mh 燃燒器的功率調(diào)節(jié)范圍也就在某種程度上限制了模擬柴油機(jī)尾氣的流量和溫度的調(diào) 節(jié)范圍。燃燒器功率的調(diào)節(jié)比十分有限，為了獲得流量和溫度調(diào)節(jié)范圍更大的模擬柴油機(jī) 尾氣，只能選用功率調(diào)節(jié)比更大的燃燒器，根據(jù)燃燒器的工作原理可W知道，該樣做會大大 增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本，并降低系統(tǒng)的可靠性、安全性W及控制精度。因此需要一種能 夠在不改變?nèi)紵鞴β收{(diào)節(jié)比的前提下，用較為簡單的方式擴(kuò)大模擬柴油機(jī)尾氣系統(tǒng)流量 和溫度調(diào)節(jié)范圍的的控制方法和設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對柴油機(jī)尾氣模擬系統(tǒng)流量和溫度范圍所存在的問題，提出了一種帶有 功率調(diào)節(jié)輔助裝置的卸載式柴油機(jī)尾氣模擬系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明所涉及的柴油機(jī)尾氣模擬系統(tǒng)可W在不改變?nèi)紵鞴逃泄β收{(diào)節(jié)范圍的 前提下，通過增設(shè)一套基于氣動調(diào)節(jié)閥的功率調(diào)節(jié)輔助裝置，進(jìn)而得到流量和溫度調(diào)節(jié)范 圍更大的模擬柴油機(jī)尾氣。使用該裝置的柴油機(jī)尾氣模擬系統(tǒng)，首先保證燃燒器能夠滿足 高功率需求。當(dāng)燃燒器處于最低功率運行時系統(tǒng)仍然無法到達(dá)設(shè)定的低溫時，本裝置啟用， 通過卸載一部分燃燒器產(chǎn)生的高溫尾氣來滿足系統(tǒng)低流量低溫度下的低功率需求。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 本發(fā)明包括空氣供給系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、卸載高溫?zé)煔庀到y(tǒng)、混合系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和控制 系統(tǒng)。
[0010] 空氣供給系統(tǒng)：主要指風(fēng)機(jī)，還包括相應(yīng)的變頻器。風(fēng)機(jī)經(jīng)由控制系統(tǒng)輸出電流/ 電壓信號，再通過變頻器改變輸出頻率進(jìn)而改變風(fēng)機(jī)功率?？諝夤┙o系統(tǒng)提供經(jīng)由流量采 集系統(tǒng)的燃燒系統(tǒng)所需的助燃空氣W及稀釋高溫?zé)煔馑玫南♂尶諝猓槿紵魅肟?W 及催化器入口提供所需的壓力。
[0011] 燃燒系統(tǒng)；主要指燃燒器，還包括燃燒器所需的各類閥體及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。燃燒器經(jīng)由 控制系統(tǒng)輸出電流/電壓信號改變?nèi)細(xì)怆姶砰y開度進(jìn)而控制燃?xì)饬髁?，并在相?yīng)的經(jīng)過穩(wěn) 流閥的助燃空氣流量下，改變?nèi)紵鞴β省Ｈ紵到y(tǒng)調(diào)節(jié)模擬尾氣溫度，并提供模擬尾氣煙 氣成分。
[0012] 卸載高溫?zé)煔庀到y(tǒng)；主要由氣動球閥、氣動調(diào)節(jié)閥及其與之配合的管道構(gòu)成。卸載 高溫?zé)煔庀到y(tǒng)用于是將一股流體的部分流體抽出。氣動球閥與氣動調(diào)節(jié)閥經(jīng)由控制系統(tǒng)輸 出電流/電壓信號改變調(diào)節(jié)閥的開度，從而精確的控制卸載煙氣的流量。卸載高溫?zé)煔庀?統(tǒng)根據(jù)需要將一定流量的高溫?zé)煔庑遁d。
[0013] 混合系統(tǒng)；主要指混合筒及其與之配合的管道。混合系統(tǒng)是使燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的高 溫?zé)煔馀c分流調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供的稀釋空氣混合，生成滿足試驗溫度要求的模擬尾氣。
[0014] 采集系統(tǒng)；主要指風(fēng)機(jī)入口處的空氣流量計、燃燒器入口的燃?xì)饬髁坑?、爐膛出口 溫度傳感器、催化器入口溫度傳感器?？諝饬髁坑嫴杉M(jìn)入到整個系統(tǒng)中的空氣流量，燃 氣流量計采集進(jìn)入到整個系統(tǒng)中的燃?xì)饬髁浚⒘髁繑?shù)據(jù)提交至控制系統(tǒng)中的上位機(jī)顯 示。二者所采集到的氣體流量總和即為該系統(tǒng)所提供的總氣體流量。
[0015] 控制系統(tǒng)；主要指控制空氣供給、燃燒、高溫?zé)煔庑遁d調(diào)節(jié)的控制柜及上位機(jī)?？?制系統(tǒng)根據(jù)催化器目標(biāo)空速控制空氣供給系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的氣體流量，根據(jù)催化器目標(biāo)溫度 控制燃燒系統(tǒng)和分流調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)溫度的模擬尾氣，并通過催化器反饋來的實際溫度 進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)節(jié)。
[0016] 本發(fā)明的有益效果在于；該系統(tǒng)通過氣動調(diào)節(jié)閥卸載部分從燃燒器中