CN103234758A - 模拟柴油机尾气状态的方法及其控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟柴油机尾气状态的方法及可控装置，其可灵活应用于各种试验研究中，而实际的柴油机尾气的状态难以人为控制。本发明是由燃烧器提供的热源、高压风机提供的尾气流量、标准气配给尾气的模拟成分、混合筒及控制装置组成。所述的控制装置是由控制单元、信号采集单元及监控显示单元组成。控制单元包括单片机及外围电路；信号采集单元包括压力传感器、气体浓度传感器、温度传感器、温控表。利用本发明，现有的尾气后处理研究就可以不需要直接在发动机上进行试验，而且还能保证模拟的柴油机尾气的流量、温度、气体含量连续可调，能获得更多的稳定尾气状态条件，方便了获取所需的试验条件。

Description

模拟柴油机尾气状态的方法及其控制装置
技术领域
本发明属于模拟控制技术领域，涉及一种模拟柴油机尾气状态的方法及其控制装置。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，全国机动车2012年比2011年增加826万辆，增长3.67%，尾气污染问题越来越突出，对尾气后处理的研究越来越多以满足国家排放法规的要求。
我国尾气后处理研究也已经逐步进入国Ⅴ国Ⅵ阶段，但是在尾气后处理的研究中还有许多问题有待改善。由于目前的尾气后处理技术研究中都是直接在发动机尾气中进行研究，而发动机的尾气状态有很多不确定性，无法就针对尾气的流量、温度及所关注的气体浓度进行单独的调节控制，这对尾气后处理研究受到了一定的限制，只能在特定的尾气状态中进行试验研究。
发明内容
本发明的目的是提出一种模拟柴油机尾气状态的方法及可控装置，而不需要通过直接上柴油机就可获得所需的尾气状态，可以直接通过高压风机获得模拟尾气流量、燃烧器获得模拟尾气温度、标准气体获得模拟尾气的气体成分含量来获得模拟柴油机尾气状态。
本发明的技术方案：本发明的一种模拟柴油机尾气状态的方法，其步骤是：
第一步：通过高压风机来模拟柴油机尾气的流量，其提供一次风、二次风和冷却风，并保证最终出口的压力有足够大，其流量可通过变频器进行调节。
第二步：在高压风机出口通过标准气来匹配所需的气体成分，其量通过阀门来调节。 
第三步： 在混合筒的进口处通过二次风管道引入给燃烧器作为辅助空气，燃烧器的燃烧室嵌套在混合筒内，加热高压风机提供的冷却风，其加热的温度是通过温控表进行控制燃烧器的工作功率来调节。
第四步：将高温燃烧的气体与冷却风在混合筒中充分混合，达到预定的尾气流量、温度以及所关注的气体含量的状态。
为实现上述的模拟柴油机尾气状态的方法，还需要特定的控制装置。一种实现上述方法的控制装置主要包括控制单元、信号采集单元以及监控显示单元。控制单元包括单片机及外围电路；信号采集单元包括压力传感器、气体浓度传感器、温度传感器、温控表；所述的压力传感器实时采集高压风机出口气压、所述的气体浓度传感器实时采集混合筒的出口处的气体浓度、所述的温度传感器实时采集混合筒的出口处的气体温度，所述的温控表与燃烧器信号连接；信号采集单元将采集的信号传输给单片机进行计算转换成实际的尾气流量、气体含量、温度及燃烧器工作功率并在监控显示单元中显示。
本发明的优越性在于：
（1）提出一种模拟柴油机尾气状态的方法。该方法是通过高压风机保证尾气的流量和压力，燃烧器作为热源保证尾气的温度，用标准气体来匹配相应的尾气气体成分，并在混合筒中将冷空气和高温气流混合成均匀气体，从而达到模拟柴油机尾气状态的目的。
（2）提出了一种控制模拟柴油机尾气状态的装置。该装置是通过监测显示单元实时显示出模拟的柴油机的尾气状态，通过调节变频器的频率来改变尾气的流量，通过改变温控表的电流来调节燃烧器的工作功率，通过阀门来调节所关注的气体含量，从而达到预期的模拟柴油机尾气的状态。
附图说明
图1是模拟尾气状态装置的总体结构框图。
图2是本发明控制装置结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1是模拟柴油机尾气状态装置的总体结构框图。本发明的总体结构框图由标准气体1、高压风机2、变频器3、控制装置4、压力传感器5、二次风管道6、温控表7、燃烧器8、燃烧室9、混合筒10、气体传感器11、温度传感器12以及阀门13组成。
图2是本发明控制装置结构原理图。
本发明的控制装置包括单片机及外围电路，其包括单片机基本系统、外部扩展存储器，模拟量输入接口，控制量输出接口。
由于控制装置需要控制调节模拟尾气状态参数，所以需要信号采集单元采集模拟尾气的压力信号来监测调节尾气流量、采集尾气温度信号来监测调节温度、采集所关注气体浓度信号来调节尾气气体含量、采集温控器的电流来监控调节燃烧器工作功率，这些信号需通过信号调理电路进行处理，再通过模拟量输入接口传输给单片机进行计算分析。
控制量输出接口主要是显示尾气流量、尾气出口的温度、所关注的气体浓度以及燃烧器所工作的功率，使其监测目前模拟的柴油机尾气的状态情况。
依据上述装置，其对应的模拟柴油机尾气状态的方法具体是：
第一步：通过高压风机来模拟柴油机尾气的流量，其提供一次风、二次风和冷却风，并保证最终出口的压力有足够大，其流量可通过变频器进行调节。
第二步：在高压风机出口通过标准气来匹配所需的气体成分，其量通过阀门来调节。 
第三步： 在混合筒的进口处通过二次风管道引入给燃烧器作为辅助空气，燃烧器的燃烧室嵌套在混合筒内，加热高压风机提供的冷却风，其加热的温度是通过温控表进行控制燃烧器的工作功率来调节。
第四步：将高温燃烧的气体与冷却风在混合筒中充分混合，达到预定的尾气流量、温度以及所关注的气体含量的状态。
根据本发明提出的一种模拟柴油机尾气状态的方法及可控装置，尾气后处理研究就可以不需要直接在发动机上进行试验，而且还能保证模拟的柴油机尾气的流量、温度、气体含量连续可调，能获得更多的稳定尾气状态条件，方便了获取所需的试验条件。
本发明适用于与柴油机尾气相关的各种试验研究，能解决在试验研究中遇到部分柴油机型号难买、实际柴油机尾气不可控等问题，能更有利于实现尾气后处理及相关技术的研究。

Claims (2)

1.模拟柴油机尾气状态的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
第一步：通过高压风机来模拟柴油机尾气的流量，其提供一次风、二次风和冷却风，并保证最终出口的压力有足够大，其流量可通过变频器进行调节；
第二步：在高压风机出口通过标准气来匹配所需的气体成分，其量通过阀门来调节；
第三步：在混合筒的进口处通过二次风管道引入给燃烧器作为辅助空气，燃烧器的燃烧室嵌套在混合筒内，加热高压风机提供的冷却风，其加热的温度是通过温控表进行控制燃烧器的工作功率来调节；
第四步：将高温燃烧的气体与冷却风在混合筒中充分混合，达到预定的尾气流量、温度以及所关注的气体含量的状态。
2.一种实现权利要求1所述方法的控制装置，包括控制单元、信号采集单元以及监控显示单元，其特征在于：控制单元包括单片机及外围电路；信号采集单元包括压力传感器、气体浓度传感器、温度传感器、温控表；所述的压力传感器实时采集高压风机出口气压、所述的气体浓度传感器实时采集混合筒的出口处的气体浓度、所述的温度传感器实时采集混合筒的出口处的气体温度，所述的温控表与燃烧器信号连接；信号采集单元将采集的信号传输给单片机进行计算转换成实际的尾气流量、气体含量、温度及燃烧器工作功率并在监控显示单元中显示。
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