CN112228195A - 一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，包括：排气管路组，包括若干路并联的排气管路，若干路排气管路之间为并联关系，其中一路排气管路为原排气管路，其余路排气管路为后处理管路，后处理管路上均设有发动机后处理系统；电动阀，每一路排气管路上靠近入口的一端均设有电动阀；调压装置，包括调压阀和压力传感器，调压阀设置于第二发动机排气导管上，压力传感器安装于第一发动机排气导管上；及采样孔，设置于第二发动机排气导管上，本发明实现不同后处理管路的实时切换。

Description

一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置
技术领域
本发明涉及发动机排气后处理技术领域，尤其涉及一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置。
背景技术
面对日益严格的排放法规，柴油机要满足排放法规的要求，仅仅依靠发动机自身的技术已不能满足市场需求，需要采用后处理管路对柴油机尾气进行净化，如柴油机微粒捕集器DPF、微粒氧化催化转化器POC、柴油机氧化催化转化器DOC、选择性催化还原SCR等。目前发动机厂家主要采用两条排放控制技术路线控制发动机尾气排放：其一是SCR技术路线，即在机内通过优化喷油和燃烧过程控制颗粒物PM的产生，在机外通过后处理管路，采用尿素溶液对氮氧化合物NOx进行选择性催化还原；其二是废气再循环EGR技术路线，它通过以废气再循环为基础，在机内抑制NOx的产生，在机外后处理过程中采用柴油机颗粒捕集器DPF对PM进行捕集再生。
不同后处理器对气体排放、烟度和微粒净化效果是发动机台架实验研究的重要内容，而发动机在同一工况下的不同时间段内排放重复性有影响，使得排放检测设备在发动机同一工况下不同时间段内检测的数值存在偏差，即排放检测设备时效性较差。同时，对不同的后处理管路进行对比实验，需要及时切换后处理器，而实验中发动机排气管路平均温度在300℃以上，为了避免危险需要停机1小时左右对后处理器进行冷却，更换完成后又需要重新热机，这个过程造成能源和时间的浪费，而且也不能保证发动机前后工况完全一致，增加了实验误差。
目前关于后处理方面的专利主要针对后处理器内部结构和催化剂的种类以及配比，尚未有专利涉及到后处理管路的可变组合。不同的发动机需要不同的后处理管路，才能达到最佳的净化效果，例如在SCR技术路线中发动机A需要选择性催化还原SCR+柴油氧化催化转化器DOC组合方式，在发动机B中需要选择性催化还原SCR+柴油颗粒捕集器DPF组合方式，在发动机C中需要选择性催化还原SCR+颗粒氧化催化器POC，而目前的后处理管路大部分都是固定组合，无法满足后处理管路的可变组合。
而实验台架排气管一般不加电热丝加热尾气，当对柴油机尾气检测进行对比实验时，无法保证排气管内尾气温度一致，也会加大实验的误差。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，实现不同后处理管路的实时切换。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，包括：
排气管路组，包括若干路排气管路，若干路排气管路之间为并联关系，其中一路排气管路为原排气管路，其余路排气管路为后处理管路，后处理管路上均设有发动机后处理系统，排气管路组的入口与第一发动机排气导管连接，排气管路组的出口与第二发动机排气导管连接；
电动阀，每一路排气管路上靠近入口的一端均设有电动阀；
调压装置，包括调压阀和压力传感器，调压阀设置于第二发动机排气导管上，并位于排气管路组的出口后端，压力传感器安装于第一发动机排气导管上，并位于排气管路组的入口的前端；及
采样孔，设置于第二发动机排气导管上，并位于排气管路组的出口后端。
进一步的，每一路后处理管路上位于入口与电动阀之间均设有加热丝。
进一步的，每一路后处理管路上位于入口与电动阀之间均设有温度传感器。
进一步的，排气管路组包括三路后处理管路，第一路后处理管路上安装有颗粒氧化催化器、柴油氧化催化转化器和选择性催化还原。
进一步的，第二路后处理管路上安装柴油颗粒捕集器、颗粒氧化催化转化器和选择性催化还原。
进一步的，第三路后处理管路上安装柴油氧化催化转化器、柴油颗粒捕集器和选择性催化还原。
进一步的，每一路后处理管路上在选择性催化还原的前端均通过尿素喷嘴与尿素喷射系统连接。
进一步的，颗粒氧化催化器、柴油氧化催化转化器、选择性催化还原和柴油颗粒捕集器的两端管路上均设有快速接头。
进一步的，还包括控制单元，控制单元与压力传感器、温度传感器和调压阀连接。
本发明的有益效果：
1、本发明可以实现发动机后处理管路实时灵活切换，避免实验过程中停机冷却更换后处理管路，避免实验人员受到伤害，节约资源和时间。
2、本发明可以通过快速接头对后处理器的实时切换，避免实验过程中相同工况不同时间段测量数据误差的问题，消除了排放检测设备的时效性的影响。
3、本发明通过控制单元判断发动机的实时工况，发出控制信号，由控制单元(图中未画出)实时控制电动阀的开闭和加热丝的工作，实现不同的后处理管路组合，可以达到发动机在相同的工况下使用不同的后处理管路的目的。
4、本发明中控制单元根据压力传感器检测的数值，调节调压阀使得后处理管路中的压力与原排气管路中的压力一致。
5、本发明通过温度传感器测量原排气管中的温度数值，控制加热丝，使各路后处理管路的温度与原排气管道中的温度一致。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置的结构示意图。
附图标记：
1代表发动机，2代表第一发动机排气导管，3代表原排放管路，4、6、8、11、13、15、17、20、22、24、26、29代表快速接头，12、21、30代表尿素喷射系统，9、18、27代表尿素喷嘴，10、19、28代表选择性催化还原SCR，14、25代表柴油颗粒捕集器DPF，7、23代表柴油氧化催化转化器DOC，5、16代表颗粒氧化催化器POC，31代表压力传感器，33、35、37、45代表温度传感器，32、34、36代表加热丝，38、39、40、41代表电动阀，42代表采样孔，43代表调压阀，44代表第二发动机排气导管。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置。
请参阅图1，根据本发明实施例的一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置排气管路组、调压装置、采样孔42、加热丝32、34、36、电动阀38、39、40、41、温度传感器33、35、37、45和控制单元。
具体的，排气管路组包括若干路排气管路，若干路排气管路之间为并联关系，其中一路排气管路为原排气管路，其余路排气管路为后处理管路，后处理管路上均设有发动机后处理系统，排气管路组的入口与第一发动机排气导管2连接，排气管路组的出口与第二发动机排气导管43连接。
进一步，本实施例中的后处理管路有三路，分别是第一路后处理管路、第二路后处理管路和第三路后处理管路。
进一步，第一路后处理管路包括快速接头4、6、8、11，颗粒氧化催化器5，柴油氧化催化转化器7，选择性催化还原10，尿素喷嘴9，尿素喷射系统12。快速接头4通过管路与颗粒氧化催化器5连接，颗粒氧化催化器5通过管路与快速接头6连接，快速接头6通过管路与柴油氧化催化转化器7连接，柴油氧化催化转化器7通过管路与快速接头8连接，快速接头8通过管路与选择性催化还原10连接，选择性催化还原10通过管路与快速接头11连接，快速接头11通过管路与第一路后处理管路出口连接，在柴油氧化催化转化器7和选择性催化还原10之间的管路上通过尿素喷嘴9与尿素喷射系统12连接。
进一步，第二路后处理管路包括快速接头13、15、17、20，柴油颗粒捕集器14，颗粒氧化催化器16，选择性催化还原19，尿素喷嘴18，尿素喷射系统21。快速接头13通过管路与柴油颗粒捕集器14连接，颗粒捕集器14通过管路与快速接头15连接，快速接头15通过管路与颗粒氧化催化器16连接，颗粒氧化催化器16通过管路与快速接头17连接，快速接头17通过管路与选择性催化还原19连接，选择性催化还原19通过管路与快速接头20连接，快速接头20与第二后处理管路出口连接，在颗粒氧化催化器16和选择性催化还原19之间的管路上通过尿素喷嘴18与尿素喷射系统21连接。
进一步，第三路后处理管路包括快速接头22、24、26、29，柴油氧化催化转化器23，柴油颗粒捕集器25，选择性催化还原28，尿素喷嘴27，尿素喷射系统30。快速接头22通过管路与柴油氧化催化转化器23连接，柴油氧化催化转化器23通过管路与快速接头24连接，快速接头24通过管路与柴油颗粒捕集器25连接，柴油颗粒捕集器25通过管路与快速接头26连接，快速接头26通过管路与选择性催化还原28连接，选择性催化还原28通过管路与快速接头29连接，快速接头29与第三后处理管路出口连接，在柴油颗粒捕集器25与选择性催化还原28之间的管路上通过尿素喷嘴27与尿素喷射系统30连接。三路并联的后处理管路出口与原排放管路3出口相连。
温度传感器45安装原排放管路3上，加热丝32与温度传感器33安装在第一路后处理管路上并靠近入口，加热丝34与温度传感器35安装在第二路后处理管路上并靠近入口，加热丝36与温度传感器37安装在第三路后处理管路上并靠近入口。电动阀38安装在原排放管路3上，电动阀39安装于第一路后处理管路管上并靠近颗粒氧化催化器POC入口，电动阀40安装于第二路后处理管路上，并靠近柴油颗粒捕集器DPF，电动阀41与安装于第三路后处理管路上，并靠近柴油氧化催化转化器DOC入口连。
调压装置包括调压阀43和压力传感器31，调压阀43设置于第二发动机排气导管44上，并位于排气管路组的出口后端，压力传感器43安装于第一发动机排气导管上2，并位于排气管路组的入口的前端。
控制单元与电动机中的电控单元、压力传感器31、温度传感器33、35、37、45和调压阀43连接。
本发明装置的工作原理：
进行单独的后处理系统对气体排放和烟度的净化效果与原机对比实验时，由控制单元先打开电动阀38，原机通道打开，同时，电动阀39、40、41关闭。电动机中的电控单元输出控制信号，温度传感器45和压力传感器31开始工作，发动机在原机状态下工作10分钟，当测功机与排放分析仪的数据稳定时，排放分析仪从采样孔42进行尾气采样，采样完成后原机基础数据即采集完成，温度传感器45和压力传感器31测量原排气管中温度、压力，将数值保存到控制单元中并设定为目标值。
进一步，电动机中的电控单元输出控制信号，控制单元根据信号，先打开电动阀39，此时电动阀39与电动阀38同时打开，发动机处于过度状态，不适合采样取气。电动机中的电控单元发出控制信号，控制单元缓慢关闭电动阀38，使得发动机逐渐转至第一路后处理管路状态下工作，电动机中的电控单元输出控制信号，温度传感器33和压力传感器31开始工作，温度传感器33和压力传感器31测量第一路后处理管路管路温度和压力，并将数值保存到控制单元中，将第一路后处理管路管路温度、压力数值与原排气管路温度、压力数值进行对比，根据第一路后处理管路管路压力值与原排放管路压力差异，由控制单元调节调压阀43，使得第一路后处理管路管路压力与原排放管路压力数值相等，根据第一路后处理管路管路温度与原排放管路温度差异，由控制单元接通加热丝32电源，使得第一路后处理管路管路温度与原排放管路温度数值相等，待后处理器热机完成后开始采样，采样完成后，第一路后处理管路数据即采集完成。
进一步，电动机中的电控单元输出控制信号，控制单元先打开电动阀40，此时电动阀40与电动阀39同时打开，发动机处于过度状态，不适合采样取气。电动机中的电控单元发出控制信号，控制单元缓慢关闭电动阀39，使得发动机逐渐转至第二路后处理管路状态下工作，电动机中的电控单元输出控制信号，温度传感器35和压力传感器31开始工作，温度传感器和压力传感器测量第二路后处理管路管路温度和压力，并将数值保存到控制单元中，将第二路后处理管路管路温度、压力数值与原排气管路温度、压力数值进行对比，根据第二路后处理管路管路压力值与原排放管路压力差异，通过控制单元调节调压阀43，使得第二路后处理管路管路压力与原排放管路压力数值相等，根据第二路后处理管路管路温度与原排放管路温度差异，控制单元接通加热丝34电源，使得第二路后处理管路管路温度与原排放管路温度数值相等，待后处理器热机完成后开始采样，采样完成后，第二路后处理管路数据即采集完成。
进一步，电动机中的电控单元输出控制信号，控制单元先打开电动阀41，此时电动阀41与电动阀40同时打开，发动机处于过度状态，不适合采样取气。电动机中的电控单元发出控制信号，控制单元缓慢关闭电动阀40，使得发动机逐渐转至第三路后处理管路状态下工作，电动机中的电控单元输出控制信号，温度传感器37和压力传感器31开始工作，温度传感器37和压力传感器31测量第三路后处理管路管路温度和压力，并将数值保存到控制单元中，将第三路后处理管路管路温度、压力数值与原排气管路温度、压力数值进行对比，根据第三路后处理管路管路压力值与原排放管路压力差异，通过控制单元调节调压阀43，使得第三路后处理管路管路压力与原排放管路压力数值相等，根据第三路后处理管路管路温度与原排放管路温度差异，控制单元接通加热丝36电源，使得第三路后处理管路管路温度与原排放管路温度数值相等，待后处理器热机完成后开始采样，采样完成后，第三路后处理管路数据即采集完成。完成了单独的后处理系统对气体和烟度的净化与原机对比实验。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，其特征在于，包括：
排气管路组，包括若干路排气管路，若干路排气管路之间为并联关系，其中一路排气管路为原排气管路，其余路排气管路为后处理管路，所述后处理管路上均设有发动机后处理系统，所述排气管路组的入口与第一发动机排气导管连接，所述排气管路组的出口与第二发动机排气导管连接；
电动阀，每一路排气管路上靠近入口的一端均设有电动阀；
调压装置，包括调压阀和压力传感器，所述调压阀设置于所述第二发动机排气导管上，并位于所述排气管路组的出口后端，所述压力传感器安装于第一发动机排气导管上，并位于所述排气管路组的入口的前端；及
采样孔，设置于所述第二发动机排气导管上，并位于所述排气管路组的出口后端。
2.根据权利要求1所述的发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，其特征在于，每一路后处理管路上位于入口与电动阀之间均设有加热丝。
3.根据权利要求1所述的发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，其特征在于，每一路后处理管路上位于入口与电动阀之间均设有温度传感器。
4.根据权利要求1所述的发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，其特征在于，所述排气管路组包括三路后处理管路，第一路后处理管路上安装有颗粒氧化催化器、柴油氧化催化转化器和选择性催化还原。
5.根据权利要求4所述的发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，其特征在于，第二路后处理管路上安装柴油颗粒捕集器、颗粒氧化催化转化器和选择性催化还原。
6.根据权利要求5所述的发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，其特征在于，第三路后处理管路上安装柴油氧化催化转化器、柴油颗粒捕集器和选择性催化还原。
7.根据权利要求6所述的发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，其特征在于，每一路后处理管路上在所述选择性催化还原的前端均通过尿素喷嘴与所述尿素喷射系统连接。
8.根据权利要求7所述的发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，其特征在于，所述颗粒氧化催化器、所述柴油氧化催化转化器、所述选择性催化还原和所述柴油颗粒捕集器的两端管路上均设有快速接头。
9.根据权利要求3所述的发动机排气后处理可变组合控制系统及尾气采集装置，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元与所述压力传感器、所述温度传感器和所述调压阀连接。
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