CN102393315A - 三元催化器快速老化实验系统 - Google Patents

Abstract

一种三元催化器快速老化实验系统。它是将改造后可控喷油量的燃烧器装在稳压箱中，高压风机与燃烧器风机组成串联系统，用这种燃烧系统替代发动机。开关阀门采用了高温阀体和气动执行器结合的阀门。这种新的三元催化器快速老化试验系统提高了老化最高温度，加快了老化速度，增大了系统的适用范围，同时控制性，安全稳定性都得到了提高。

Description

三元催化器快速老化实验系统

技术领域

本发明涉及一种对汽车三元催化器进行快速老化实验的装置。 

背景技术

三元催化转化器是解决汽车排放问题的最主要手段，对催化器的测试和评价还处于起步阶段，其中老化评价是重要方面。 

目前，三元催化器的老化评价方法主要是实车道路老化评价和发动机台架老化评价两种。 

其中，道路实车老化在成本，时间和工作量上都使得试验难以进行。发动机台架试验是现在应用最广泛的三元催化器老化评价方法，但发动机台架试验系统主要存在以下不足： 

(1)、发动机的流量变化范围不够宽，因此针对流量相差较大的催化器要更换发动机。 

(2)、发动机排气的最高温度一般最高1000℃以下，使得催化器的热老化时间相对较长。 

(3)、空燃比的变化范围窄，为了最大测量三元催化器在不同空燃比下的寿命，有时需要有较大的空燃比变化范围，发动机受自身性能的限制，变化范围也有限制。 

(4)、在原有发动机基础上改造的发动机台架系统，需要对发动机的控制进行重新的改造，且受到发动机结构功能的限制，比较复杂。 

发明内容

为了克服三元催化器老化实验中发动机台架系统的不足，本实用新型提供一种新的试验系统，该系统使得流量和空燃比的变化范围得到了极大的提高，最高温度将达到1200℃，大大缩短了试验用时。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用燃烧器替代发动机来产生高温燃气，燃烧器的喷油嘴改装为喷油频率和脉宽可调的油嘴。用高压风机送气，控制流量在大范围内变化。采用一个换热器实现温度的调节。 

具体的连接方式是，将燃烧器安装在一个大一点的稳压箱中连成一个整体，从而替代发动机，稳压箱的目的是使得流量稳定，不会出现过大的波动。高压风机就和稳压箱连接，为燃烧系统提供大流量高压力的空气。高温的燃气从稳压箱的出口(即燃烧器出口) 流出后先进入燃烧室进行充分燃烧，然后进入高温管道，高温管道采用最高耐温1350℃的高温管。管道分两路，支路进入换热器，进行调温，干路上安装有调温阀门，调节进入换热器的高温燃气流量。在换热器的出口处，高温气和低温气混合，达到需求的温度。混合气进入三元催化器实现快速老化实验。同时按照国标中的实验流程要求，还有一条支路使得可以选择使常温空气进入三元催化器。 

该系统的控制方法是根据测得的三元催化器入口温度、燃气流量和燃气的空燃比三个参数来调节高压风机的空气流量(调节变频器)、喷油嘴的喷油量(脉宽信号调节)和进入换热器的燃气流量(调节干路上的调温阀门开度)。具体调节时的控制策略是按照国标的实验要求来实现的。 

本发明的有益效果是： 

(1)本实验系统可以做多种型号三元催化器的老化实验，而不需要更换设备，降低了成本； 

(2)由于燃烧器可以大范围调节喷油量，因此老化最高温度更高，可达1200℃，加快了老化速度，节省了时间； 

(3)因为不需要向发动机一样不断点火，使得空燃比的调节范围也更大，满足更苛刻的实验要求。 

(4)对流量、空燃比和温度三个量的调节都可以单独实现，使得调节控制值更简单更精确，整套系统运行稳定，可重复性好； 

(5)同时燃烧器也可以调节为汽油、柴油两种工况，极大地方便了不同种类的三元催化器实验。 

由于燃烧器相对于发动机的燃烧稳定性和寿命优势，使得整个系统可以做到免维护，系统寿命和安全稳定性也更高。 

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。 

图1整体原理图 

图中：1.燃烧器稳压箱，2.燃烧室，3.换热器，4.空气流量计，5.补气风机，6.振动台系统，7.空气流量计，8.供气风机，9.油耗仪，10.调温阀们，11.振动阀门，12.热老化阀门，13.水急冷系统 

附图为本三元催化器老化实验系统的整体结构图，燃烧器即安装在稳压箱1中，组成燃烧器稳压箱，同时油耗仪9实现对耗油量的监控。高压风机8与稳压箱连接，为燃烧送气。燃烧室2能让混合燃气实现充分燃烧。通过控制调温阀们10的开度，就能控制进入换热器3的高温燃气量，从而调节混合燃气的温度。热老化实验部分13处便是三元催化器的安装位置，这一部分还安装有试验中用来实现水急冷的喷淋系统。同时另一条支路阀门11处为三元催化器的震动实验部分，振动试验台6为振动试验的振动源。高压风机5即为振动振动试验的循环过程中常温气体供给部分。快速开关的气动阀门11和12可以选择进行哪中实验。 

具体实施方式

在图1中，空气通过供气风机8进入燃烧器稳压箱1，在稳压箱出口处燃烧器喷嘴喷油实现混合并点火。空燃比就由风量和喷油量控制。然后混合燃气进入管道，可以通过改变调温阀门10的开度改变进入换热器3的燃气量，达到温度的可控。其后混合后的燃气可以进入水急冷系统，进行热老化实验和按照国标规定的水急冷实验。也可以进入振动台做三元催化器的振动试验。同时，系统的补气风机可以按照国标要求的三元催化器实验循环在需要的时候提供常温空气。为达到国标中状态切换和调节时间的快速性要求，达到阀门的快速开闭，高温调节阀门为气动阀门。 

整个系统的控制部分主要包括控制风机流量，燃烧器喷油量，和调节调温阀门的开度。高压风机的调节是通过变频器实现，喷油量通过调节喷嘴的脉宽信号调节，阀门10为开度阀门，其它两个为开关阀门。这样，系统就可以按照控制规律，按照国标规定的三元催化器老化实验循环进行实验，且由于高压风机的燃烧器的结合使用，是的性能优于发动机台架系统，实现长时间免维护。 

Claims (2)

1.一种三元催化器的快速老化装置，由燃烧器、高压风机、稳压箱、换热器、高温管道和阀门以及控制系统组成，其特征是：运用高压风机和燃烧器的组合替代发动机台架中的发动机，燃烧器装在稳压箱中，高压风机和稳压箱直接连接，和燃烧器组合在一起，高压风机和燃烧器自带风机即组成串联系统，燃烧器改装为喷油量可控的喷嘴。

2.根据权利要求1所述的快速老化装置，其特征是：高压风机与燃烧器自带风机相当于是串联，其风压接近两台风机风压之和，对风机流量，喷油量，进入换热器燃气量可以单独控制。

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