CN107966391A - 车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法，其特征在于，包括以下步骤：连接各装置后启动柴油机，对颗粒捕集器进行预处理实验；调整柴油机并使其稳定于测试工况，测量稳压腔内排气，获得过滤前排放数据；依次向可控振动台输入若干种车辆道路振动谱，使振动台面带动颗粒捕集器和过滤后排气管振动预定时间；测量过滤后排气管内排气，获得过滤后排放数据；比较过滤前排放数据和过滤后排放数据得到颗粒捕集器捕集效率。本发明还公开了车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证装置，包括颗粒捕集器、过滤后排气管与可控振动台通过刚性连接，颗粒捕集器的前后由颗粒排放分析仪分析测量。本发明方法能够真实反映整车道路行驶工况下后处理系统的实际工作状态，提高研发效率，节约开发成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种颗粒捕集器捕集效率验证方法及装置，特别是涉及一种车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法及装置。
背景技术
柴油机排放颗粒物是跨越多个尺寸数量级的单颗粒聚集而成的不均匀团聚体，微米级的颗粒物(PM2.5、PM10)是公众关注的焦点，尺度在50nm～150nm的纳米级颗粒物是未来颗粒数量排放(Particle Numbers,PN)的关键。业内一致认为，国四排放阶段，柴油机采用废气再循环技术联合颗粒捕集器，对PM的净化效率可达95％以上。国五排放法规实施后，轻型车用柴油机均需加装颗粒捕集器。颗粒捕集器在进行实车应用前，需进行大量的效率测试，以取得与整车最佳的匹配。现有技术中，对后处理系统的效率测试在试验台架上进行，进行该试验时，后处理装置固定在实验室地基上，基本不受振动状态的影响。而柴油车可能行驶于各种条件的路面，此时颗粒捕集器的工作条件与锦绣台架试验时已截然不同，由理想条件下进行台架试验测得的数据应用于实车分析时往往存在较大的偏差。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法，解决颗粒捕集器实验数据与实车运行时偏差过大，整车匹配效果不佳的问题。本发明还提供了一种车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证装置。
本发明技术方案如下：一种车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法，包括以下步骤：
S1、柴油机排气管出口连接稳压腔，稳压腔出口经软管连接至颗粒捕集器，颗粒捕集器出口连接至过滤后排气管，所述颗粒捕集器和过滤后排气管与可控振动台的振动台面刚性连接；
S2、启动柴油机，对颗粒捕集器进行预处理实验至稳定状态；
S3、调整柴油机并使其稳定于测试工况，对稳压腔内排气通过颗粒排放分析仪进行颗粒质量和浓度测量，获得过滤前排放数据；
S4、通过可控振动台的控制器依次向可控振动台输入若干种车辆道路振动谱，使振动台面带动颗粒捕集器和过滤后排气管振动预定时间；
S5、对过滤后排气管内排气通过颗粒排放分析仪进行颗粒质量和浓度测量，获得过滤后排放数据；
S6、比较过滤前排放数据和过滤后排放数据得到颗粒捕集器捕集效率。
进一步的，为了使颗粒捕集器效率试验尽可能反应真实道路情况下的颗粒捕集器效率，以与柴油机达到最佳的匹配，所述若干种车辆道路振动谱包括砂石路面振动谱、水泥路面振动谱、石子路面振动谱、沥青路面振动谱和鹅卵石路面振动谱，所述车辆道路振动谱包括车辆的前后、左右、上下振动加速度数据。
进一步的，为了保证实验数据的准确性，步骤S2中所述预处理实验包括以下步骤：
S201、调节柴油机工况，将柴油机工况稳定在颗粒捕集器入口温度为400±25℃的条件下，连续运行第一时间；
S202、调节柴油机工况，将柴油机工况稳定在颗粒捕集器入口温度为120±5℃的条件下，连续运行第二时间；
S203、取下颗粒捕集器进行称重记录颗粒捕集器质量；
S204、装回颗粒捕集器重复步骤S201、S202、S203直至连续两次颗粒捕集器质量差距为±1g完成预处理。
优选的，步骤S4所述的预定时间为输入每种车辆道路振动谱后，可控振动台振动不小于8分钟。
优选的，步骤S3所述的测试工况包括ESC稳态循环工况点，所述ESC稳态循环工况点包括怠速及A、B、C三种转速下的25％、50％、75％、100％负荷，其中A＝b+25％(a-b)，B＝b+50％(a-b)，C＝b+75％(a-b)，所述a为70％最大净功率下柴油机的转速，b为50％最大净功率下柴油机的转速。
优选的，步骤S201所述的第一时间不小于1小时，步骤S202所述的第二时间为5至10分钟。
车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证装置，包括柴油机、稳压腔、软管、颗粒捕集器、过滤后排气管、过滤前采集管、过滤后采集管、可控振动台和测量分析装置，所述柴油机的排气管出口连接稳压腔，稳压腔出口经软管连接至颗粒捕集器，颗粒捕集器出口连接至过滤后排气管，所述颗粒捕集器和过滤后排气管与可控振动台的振动台面刚性连接；所述测量分析装置包括柴油机控制器、可控振动台控制器、颗粒排放分析仪和数据处理模块，所述过滤前采集管一端连接至所述稳压腔，另一端连接至所述颗粒排放分析仪，用于向颗粒排放分析仪导入颗粒捕集器前的柴油机排气，所述过滤后采集管一端连接至所述过滤后排气管，另一端连接至所述颗粒排放分析仪，用于向颗粒排放分析仪导入颗粒捕集器后的柴油机排气，所述柴油机控制器控制柴油机运行工况，所述可控振动台控制器用于控制可控振动台按车辆道路振动谱振动，所述数据处理模块连接颗粒排放分析仪，用于比较过滤前排放数据和过滤后排放数据得到颗粒捕集器捕集效率。
本发明所提供的技术方案的优点在于：通过可控振动台连同颗粒捕集器及过滤后排气管共同振动，在振动条件下通过测量柴油机排气在经过颗粒捕集器前后颗粒数据，获得颗粒捕集效率，以便于后分析处理系统对颗粒质量和数量排放的净化效果。较现有技术通常采用的固定式测量更能反映实车状况下的颗粒捕集器状态。通过以包含多种道路公开的车辆的前后、左右、上下振动加速度数据构成的车辆道路振动谱，直接反映了整车道路振动状态，进一步提升了对整车在真实道路行驶工况的模拟，以获得后处理系统的实际工作状态，为DPF后处理系统的开发和匹配提供基础试验数据，并通过台架试验替代整车道路试验，能够提高研发效率，节约开发成本。
附图说明
图1为车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证装置。
图2为车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
请结合图1所示，本实施例所涉及的车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证装置，包括柴油机1、稳压腔2、软管3、颗粒捕集器4、过滤后排气管5、过滤前采集管6、过滤后采集管7、可控振动台8和测量分析装置。其中柴油机1的排气管9出口连接至稳压腔2，稳压腔2出口经软管3连接至颗粒捕集器4，颗粒捕集器4出口连接至过滤后排气管5。稳压腔2出口和颗粒捕集器4间软管3连接能够避免由柴油机1引起的柴油机排气管9和稳压腔2的振动传递给颗粒捕集器4，确保颗粒捕集器4的振动源仅来自于可控振动台8，软管3选择耐1000℃高温的隔热排气软管。颗粒捕集器4和过滤后排气管5与可控振动台8的振动台面刚性连接，并且在颗粒捕集器4、过滤后排气管5和振动台面之间不设置缓冲垫。测量分析装置包括柴油机控制器10、可控振动台控制器11、颗粒排放分析仪12和数据处理模块13。过滤前采集管6一端连接至稳压腔2，另一端连接至颗粒排放分析仪12，用于向颗粒排放分析仪12导入颗粒捕集器4前的柴油机排气，通过颗粒排放分析仪12可获得未经颗粒捕集器5捕集的柴油机排放数据，包括颗粒质量和浓度(数量)。过滤后采集管7一端连接至过滤后排气管5，另一端连接至颗粒排放分析仪12，用于向颗粒排放分析仪12导入颗粒捕集器5后的柴油机排气，通过颗粒排放分析仪12可获得经颗粒捕集器5捕集后的柴油机排放数据，同样包括颗粒质量和浓度(数量)。柴油机控制器10采用实车ECU对柴油机运行工况根据实验过程需要进行控制。可控振动台8选用六自由度振动台以模拟实际振动条件，可控振动台控制器11用于存储各种车辆道路振动谱，并控制可控振动台8按车辆道路振动谱振动。数据处理模块13连接颗粒排放分析仪12，用于比较过滤前排放数据和过滤后排放数据得到颗粒捕集器捕集效率。
再请结合图2所示，车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法包括以下步骤：
S1、首先将所有装置按图1连接，柴油机排气管出口连接稳压腔，稳压腔出口经软管连接至颗粒捕集器，颗粒捕集器出口连接至过滤后排气管，颗粒捕集器和过滤后排气管与可控振动台的振动台面刚性连接；
S2、启动柴油机，对颗粒捕集器进行预处理实验至稳定状态；具体包括：
S201、通过控制柴油机控制器ECU，调节柴油机工况，保持转速、扭矩等参数稳定，将柴油机工况稳定在颗粒捕集器入口温度为400±25℃的条件下，连续运行1小时；
S202、通过控制柴油机控制器ECU，调节柴油机工况，保持转速、扭矩等参数稳定，将柴油机工况稳定在颗粒捕集器入口温度为120±5℃的条件下，连续运行5-10分钟后停止柴油机；
S203、佩带防高温手套，取下颗粒捕集器立刻放到调平、清零后的电子天平上进行称重，记录颗粒捕集器质量；
S204、装回颗粒捕集器重复步骤S201、S202、S203直至连续两次称重后颗粒捕集器质量差距为±1g完成预处理。
S3、启动柴油机，通过控制柴油机控制器ECU，调整柴油机并使其稳定于测试工况。通过过滤前采集管将稳压腔内排气导入颗粒排放分析仪，进行颗粒质量和浓度测量，获得过滤前排放数据；测试工况包括ESC稳态循环的十三个工况点，包括怠速及A、B、C三种转速下的25％、50％、75％、100％负荷，其中A＝b+25％(a-b)，B＝b+50％(a-b)，C＝b+75％(a-b)，a为70％最大净功率下柴油机的转速，b为50％最大净功率下柴油机的转速，对每个工况点进行测试。
S4、通过可控振动台的控制器依次向可控振动台输入车辆道路振动谱，包括砂石路面振动谱、水泥路面振动谱、石子路面振动谱、沥青路面振动谱和鹅卵石路面振动谱，车辆道路振动谱包括车辆的前后、左右、上下振动加速度数据，使振动台面带动颗粒捕集器和过滤后排气管振动，每种车辆道路振动谱振动时间8分钟以上，本实施例采用10分钟，共实验50分钟；
S5、通过过滤后采集管将过滤后排气管内排气导入颗粒排放分析仪，进行颗粒质量和浓度测量，获得过滤后排放数据；
S6、数据处理模块比较过滤前排放数据和过滤后排放数据得到颗粒捕集器捕集效率，具体计算公式如下：
其中数据1由过滤前排放数据得到，数据2由过滤后排放数据得到。
Claims (7)
1.一种车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、柴油机排气管出口连接稳压腔，稳压腔出口经软管连接至颗粒捕集器，颗粒捕集器出口连接至过滤后排气管，所述颗粒捕集器和过滤后排气管与可控振动台的振动台面刚性连接；
S2、启动柴油机，对颗粒捕集器进行预处理实验至稳定状态；
S3、调整柴油机并使其稳定于测试工况，对稳压腔内排气通过颗粒排放分析仪进行颗粒质量和浓度测量，获得过滤前排放数据；
S4、通过可控振动台的控制器依次向可控振动台输入若干种车辆道路振动谱，使振动台面带动颗粒捕集器和过滤后排气管振动预定时间；
S5、对过滤后排气管内排气通过颗粒排放分析仪进行颗粒质量和浓度测量，获得过滤后排放数据；
S6、比较过滤前排放数据和过滤后排放数据得到颗粒捕集器捕集效率。
2.根据权利要求1所述的车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法，其特征在于，所述若干种车辆道路振动谱包括砂石路面振动谱、水泥路面振动谱、石子路面振动谱、沥青路面振动谱和鹅卵石路面振动谱，所述车辆道路振动谱包括车辆的前后、左右、上下振动加速度数据。
3.根据权利要求1所述的车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法，其特征在于，步骤S2中所述预处理实验包括以下步骤：
S201、调节柴油机工况，将柴油机工况稳定在颗粒捕集器入口温度为400±25℃的条件下，连续运行第一时间；
S202、调节柴油机工况，将柴油机工况稳定在颗粒捕集器入口温度为120±5℃的条件下，连续运行第二时间；
S203、取下颗粒捕集器进行称重记录颗粒捕集器质量；
S204、装回颗粒捕集器重复步骤S201、S202、S203直至连续两次颗粒捕集器质量差距为±1g完成预处理。
4.根据权利要求1所述的车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法，其特征在于，步骤S4所述的预定时间为输入每种车辆道路振动谱后，可控振动台振动不小于8分钟。
5.根据权利要求1所述的车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法，其特征在于，步骤S3所述的测试工况包括ESC稳态循环工况点，所述ESC稳态循环工况点包括怠速及A、B、C三种转速下的25％、50％、75％、100％负荷，其中A＝b+25％(a-b)，B＝b+50％(a-b)，C＝b+75％(a-b)，所述a为70％最大净功率下柴油机的转速，b为50％最大净功率下柴油机的转速。
6.根据权利要求3所述的车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证方法，其特征在于，步骤S201所述的第一时间不小于1小时，步骤S202所述的第二时间为5至10分钟。
7.一种车载振动条件下柴油颗粒捕集器捕集效率验证装置，其特征在于，包括柴油机、稳压腔、软管、颗粒捕集器、过滤后排气管、过滤前采集管、过滤后采集管、可控振动台和测量分析装置，所述柴油机的排气管出口连接稳压腔，稳压腔出口经软管连接至颗粒捕集器，颗粒捕集器出口连接至过滤后排气管，所述颗粒捕集器和过滤后排气管与可控振动台的振动台面刚性连接；所述测量分析装置包括柴油机控制器、可控振动台控制器、颗粒排放分析仪和数据处理模块，所述过滤前采集管一端连接至所述稳压腔，另一端连接至所述颗粒排放分析仪，用于向颗粒排放分析仪导入颗粒捕集器前的柴油机排气，所述过滤后采集管一端连接至所述过滤后排气管，另一端连接至所述颗粒排放分析仪，用于向颗粒排放分析仪导入颗粒捕集器后的柴油机排气，所述柴油机控制器控制柴油机运行工况，所述可控振动台控制器用于控制可控振动台按车辆道路振动谱振动，所述数据处理模块连接颗粒排放分析仪，用于比较过滤前排放数据和过滤后排放数据得到颗粒捕集器捕集效率。
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