CN110296843A - 压差模拟装置和连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压差模拟装置和系统。它包括两端开口中空的管体，管体包括进气段和出气段，所述出气段包括出气导流段和出气口，出气口在轴向的正投影的轮廓线是第一段抛物线，它还包括与出气口配合的阀片，所述阀片与出气口之间形成排气口，所述阀片在轴向的正投影的轮廓线是第二段抛物线。本发明的压差模拟装置的排气口是阀片与出气导流段的配合形成渐变小的出口气流道，该形状在流量增加的情况下，这种抛物线曲面形状可以避免过早的出现流量阻塞现象，或者说降低紊流。它可以在更大的流量下避免出现气流阻塞。在更大排气流量下，该装置所模拟出来的压差与采用真实颗粒物捕集器时的压差也能保持一致。从而使得模拟出来的背压与使用真实GPF时的背压非常接近。

Description

压差模拟装置和连接结构

技术领域

本发明属于汽车试验检测技术，具体涉及一种汽车发动机电控系统匹配标定所用到的试验技术。

背景技术

国六B排放法规的PN限值为6×1011，大部分的发动机都需要采用 GPF(gasolineparticulate filter汽油颗粒物捕集器)才能达到这个限值的要求，特别是增压直喷发动机。GPF(颗粒物捕集器)主要用于捕捉尾气中的颗粒物，降低PM/PN排放。

车辆运行过程中，随着排气中的颗粒物不断在颗粒物捕集器中积累，颗粒物捕集器两端的压差会不断上升，使得排气门处背压升高，对发动机的性能有较大的影响。因此发动机控制器需要在不同背压条件下进行标定匹配，以保证发动机在不同背压条件下保持最佳性能。由于颗粒物捕集器中的颗粒物累积量一方面随着发动机运转会不断累积，同时也会在一定条件下随着发动机的运转会不断消耗，很难稳定在一个固定的值。

为了模拟安装有GPF的排气背压，实现发动机控制器在不同背压条件下进行标定匹配，常用的方式是在排气管上安装一个阀门来对尾气进行节流。通常会使用一个可以转动的阀片，如CN201520615734，一种排气背压阀，CN201420733635-排气背压可控调节阀；CN201820653970，一种排气制动试验用排气背压阀等，上述阀门的阀片及排气出口均采用现有常规的设计，或者在固定的阀片上面打孔，从而实现节流的效果。常规的阀门的排气口以及通过设置固定的孔洞，不能模拟排气流量很大的情况,导致高载量GPF背压模拟失真，主要是因为现有排气出口以及孔洞会出现流量的阻塞现象,在排气流量超过一定值之后，快速上升的压差会远远大于采用实际 GPF时的压差。以上两个问题的存在为电控系统的相关标定带来了较大的挑战,甚至导致部分标定工作无法完成。因此需要一种装置能够适用于各种流量的排气背压环境的模拟装置和系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够适用于各种流量的排气背压环境，特别是排气流量大，避免出现流量的阻塞现象造成模拟失真的颗粒物捕集器的压差模拟装置和系统。

本发明的技术方案之一为：它包括两端开口中空的管体，管体包括进气段和出气段，所述出气段包括出气导流段和出气口，出气口在轴线平面的正投影的轮廓线是第一段抛物线，它还包括与出气口配合的阀片，所述阀片与出气口之间形成排气口，所述阀片在轴线平面的正投影的轮廓线是第二段抛物线。

上述轴线平面的正投影是指通过管体轴线的平面的正投影方向。

本发明构成出气口在轴线面的的正投影的轮廓线可以是管体(流道的) 的端部为出口；也可以是管体(流道的)的内部为出口，比如出口的轮廓线之后，管体还有一个延长段。管体内壁的形状可以是包含抛物线段，其他部分与抛物线段光滑连接的曲线段形成的封闭曲线；当然管体内壁的形状也可以是其他的曲线但不限于，如圆，椭圆构成。

所述阀片设在管体端部或内部，阀片的抛物线段与管体抛物线段相匹配。所述阀片与出气口之间形成排气口，阀片的抛物线曲面形成光滑的导流面。

所述两个抛物线是外抛物线。所述的外抛物线指的是抛物线的弯曲曲线朝向管体的进口段的方向。

管体的出气导流段包括轴向延伸并向径向外展的导流曲线段。管体壁轴向延伸并向径向外展，形成扩口的导流段，它与阀片配合能进一步降低流阻。

导流曲线段与第一段抛物线相切。出气口处更为平顺。当然，导流曲线段与第一段抛物线之间也可以不相切。

阀片片体是曲面，形成气体导流面。

阀片与管体铰接连接。转动阀片可调整排气口的开度，进而实现不同的排气背压模拟。

管体设有连接部，阀片上设有连接板，连接部与连接板之间通过螺栓连接固定。

连接部上设有碳载量刻度，连接板上设有指针。

上述技术方案实现模拟装置不同背压的调节模拟。

阀片的第二抛物线导流面由椭圆形板弯曲而成，阀片垂直轴线方向的正投影为圆。

管体的出气导流段是通过将管体弯曲后，再利用第一段抛物线截取形成。

具有抛物线曲面的阀片与出气导流段的配合形成渐变小的出口气流道。

本发明的压差模拟装置的具有抛物线曲面的阀片与出气导流段的配合形成渐变小的出口气流道，该形状在流量增加的情况下，这种抛物线曲面形状可以避免过早的出现流量阻塞现象，或者说降低紊流。它可以在更大的流量下避免出现气流阻塞。在更大排气流量下，该装置所模拟出来的压差与采用真实颗粒物捕集器时的压差也能保持一致。从而使得模拟出来的背压与使用真实GPF时的背压非常接近。

本发明的技术方案之二为：压差模拟装置的连接结构，它包括如权利上述压差模拟装置，压差模拟装置的进气端与排气管道连接密封。

管体与排气管道之间设有密封垫，管体外设有连接卡箍。

本发明系统将颗粒物捕集器的压差模拟装置与GPF的排气管道连接，特别采用直插密封连接，将压差模拟装置方便快捷地固定在汽车GPF的排气尾管上。它用于发动机控制器在GPF不同背压条件下进行标定匹配，以保证发动机在不同背压条件下保持最佳性能。

附图说明

图1颗粒物捕集器的压差模拟装置及系统示意图。

图2管体右视示意图。

图3颗粒物捕集器的压差模拟装置排气口右视示意图1。

图4颗粒物捕集器的压差模拟装置排气口右视示意图2。

图5图3A放大示意图。

图6图4放大示意图。

图7管体排气导流段的形成过程A。

图8管体排气导流段的形成过程B。

图9管体排气导流段形成的轴向正投影示意图。

图10管体排气导流段示意图。

图11颗粒物捕集器的压差模拟装置原理示意图。

图12背压试验效果示意图。

具体实施方式

本实施例用于对本发明权利要求书技术方案的解释，本发明的其保护范围不限于下列实施例呈现的结构，基于本实施例的解释，所做出不同于本实施例的结构的颗粒物捕集器的压差模拟装置及系统都是本发明的保护范围。

如图1，2所示，管体1中空的管状，可以是圆柱形管状，椭圆形管状或腰圆形管状，圆锥形管状。本实施例中，管体1为中空圆柱形管，包括进气端2和出气端3。本实施例中进气端的端面与管体1轴线垂直，出气端端面与管体1轴线不垂直，形成倾斜的出气端。管体的出气导流段包括轴向延伸并向径向外展的导流曲线段32，出气端端面(如图8，9，10 所示)轮廓线是抛物线段31(轴线平面的正投影)，抛物线段31与导流曲线段32相切，(导流曲线段与第一段抛物线之间也可以不相切)；管体开口边缘与管体之间是光滑曲面段。具有抛物线曲面的阀片与出气导流段的配合形成渐变小的出口气流道34，渐变小的出口气流道34是基于阀片向内弯曲的抛物线曲面与出气导流段相配合形成的，如图1是优化的实施例，渐变小的出口气流道34是抛物线曲面41与导流曲线段32相配合形成的。抛物线曲面曲面段可以降低流阻。抛物线段31指是的出气口在轴线平面的正投影的轮廓线如图9所示。抛物线段31可以这样形成：管体的出气导流段是通过将管体弯曲后(如图7)，再利用第一段抛物线在正投影方向截取形成(如图8，9，10)。上述形成过程可以是设计阶段的形成过程，得到相关形状，再依次该形状进行加工，加工可以采用铸造，可以采用3D 打印；也可以是加工过程，先进行弯管，在进行切割。抛物线段31也可以这样形成：直接在管体上利用抛物线进行切割，管体的出气口在轴向的正投影是抛物线(未用图示)。

阀片4的形状与管体1的出气端的形状相匹配，连接在管体1的出气端。具体的管体1下部(图示中的)设有连接部5，连接部5可以管体1 出气端设的凸缘，可以是连接板。连接部5上设有连接孔，阀片4下设有连接板6，连接板6上也开设连接孔，连接部与连接板之间通过螺栓7连接固定。阀片4连接在管体的开口处，阀片与管体轴线不垂直，阀片4的轴线平面的正投影是抛物线段41，阀片4是具有抛物线的曲面。阀片4将管体1的出气端的其他部位覆盖密封，阀片4的抛物线段41与管体1的抛物线段31相匹配(出气口)图1,2,3,4,11所示。抛物线段41曲线的方向与抛物线段31曲线的方向相同，均朝向管体流道上游。如图3所示。松开螺栓7，转动阀片4接口调整出口33的形状大小。图3，图4就是两种不同开口形状大小的示意。如图5,6所示，连接部上设有碳载量刻度8，连接板上设有指针42。这样可以根据要求，通过指针42与碳载量刻度8 对应，用于指示当前阀片位置所代表压差对应的颗粒物捕集器碳载量。如图5表示最大碳载量时对应的出口33开度，开度最小图3所示。如图6 表示最小碳载量时对应的出口33开度，开度最大图4所示。

阀片4片体是曲面，形成气体导流面，导流面41弯曲方向朝向管体进口段方向设置。导流面41与管体出气端端面上部一开口沿径向向外弯曲32相配合如图1所示，形成气流通道的平滑过渡。本实施例中阀片4 是利用椭圆形的板料，在长轴方向依据抛物线进行弯曲形成的径向正投影是圆的形状(如图3所示)。圆的直径(椭圆板料的短轴长)与圆柱的管体1直径相配合。

再如图1所示，管体1的进气端2直接套设在GPF的排气管10(排气管道)上，并利用卡箍11将两者固定。管体1与排气管10之间设有密封垫12。相同的方案，密封垫12也可以是设置在在管体1内壁的密封圈。管体1的进气端2与排气管10之间的连接也可是其他结构，如螺纹，法兰等。密封件还可以是固定在管体1上或排气管10。

使用时，通过，确认无气流阻塞现象后基于试验数据对背压/碳载量之间关系进行校准。

如图11所示，图中曲线A是高碳载量GPF背压曲线，曲线B是传统模拟装置的背压曲线，曲线C是本发明背压模拟装置背压曲线。在流量增加的情况下，这种本发明抛物面形状的节流阀可以避免过早的出现流量阻塞现象，或者说降低紊流。它可以在更大的流量下避免出现气流阻塞。从而使得模拟出来的背压与使用真实GPF时的背压非常接近。曲线B在流量增加时背压突变，表明流量增加时，发生气流阻塞现象。

本发明的具体使用工作过程如下：

(1)、需要进行不同炭载量相关内容的标定时，安装本装置；

(2)、首先在排气管上安装橡胶密封垫，再将管体套在排气管及橡胶密封垫上，并用卡箍紧固；

(3)、旋转模拟器阀片直至指针指示到相应炭载量，用螺栓固定阀片；

(4)、依次完成不同炭载量下的相关内容标定。

Claims (12)

1.一种压差模拟装置，它包括两端开口中空的管体，管体包括进气段和出气段，其特征在于所述出气段包括出气导流段和出气口，出气口在轴线平面的正投影的轮廓线是第一段抛物线，它还包括与出气口配合的阀片，所述阀片与出气口之间形成排气口，所述阀片在轴线平面的正投影的轮廓线是第二段抛物线。

2.如权利要求1所述压差模拟装置，其特征在于所述两个抛物线是外抛物线。

3.如权利要求1所述压差模拟装置，其特征在于管体的出气导流段包括轴向延伸并向径向外展的导流曲线段。

4.如权利要求3所述压差模拟装置，其特征在于导流曲线段与第一段抛物线相切。

5.如权利要求1所述压差模拟装置，其特征在于所述阀片与管体铰接连接。

6.如权利要求5压差模拟装置，其特征在于管体设有连接部，阀片上设有连接板，连接部与连接板之间通过螺栓连接固定。

7.如权利要求6所述压差模拟装置，其特征在于连接部上设有碳载量刻度，连接板上设有指针。

8.如权利要求7所述压差模拟装置，其特征在于阀片的第二抛物线导流面由椭圆形板弯曲而成，阀片垂直轴线方向的正投影为圆。

9.如权利要求3或4所述压差模拟装置，其特征在于管体的出气导流段是通过将管体弯曲后，再利用第一段抛物线截取形成。

10.如权利要求1-8任一所述压差模拟装置，其特征在于具有抛物线曲面的阀片与出气导流段的配合形成渐变小的出口气流道。

11.一种压差模拟装置的连接结构，其特征在于它包括如权利要求1-10所述的压差模拟装置，压差模拟装置的进气端与排气管道连接密封。

12.如权利要求10所述压差模拟装置的连接结构，其特征在于管体与排气管道之间设有密封垫，管体外设有连接卡箍。