CN208252178U - 柴油机颗粒捕集器dpf快速加载装置 - Google Patents

Abstract

一种内燃机技术领域的柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置，包括电力测功机、柴油发动机、主排气管、颗粒捕集器、颗粒分析仪、流量控制阀、氧气传感器、温度传感器、废气再循环系统、EGR阀、小型DPF过滤器、EGR冷却器、数据采集控制系统等，这种新型的柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置在发动机台架基础上进行改装，在排气端增加废气再循环EGR系统。通过利用较高的EGR率，对颗粒捕集器DPF进行快速加载，为DPF再生控制策略提供试验参考。本实用新型设计合理，结构简单，研发周期短，适用于柴油机颗粒捕集器DPF技术的研发。

Description

柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种内燃机技术领域的柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置，具体涉及利用废气再循环EGR系统，通过利用较高的EGR率，对颗粒捕集器DPF进行快速加载，为DPF再生控制策略提供试验参考。

背景技术

为了满足日益严格的排放法规，柴油机后处理装置，如柴油氧化催化器DOC、选择性催化还原器SCR、柴油机颗粒捕集器DPF等将作为标配部件应用于柴油机的尾气后处理。颗粒捕集器DPF技术被认为是目前净化柴油机排放颗粒物最直接、最有效的方法。

为了避免颗粒在DPF中沉积，导致较大的排气背压，影响发动机正常工作，在DPF工作过程中需要对颗粒进行再生。为了进行再生控制策略的编写，需了解DPF在不同加载量下，DPF压降随发动机转速/流量的变化规律。以及在不同加载量下，DPF过滤效率特性。

如果采用新开发机型的原机排放PM对DPF进行碳烟加载，那么所需时间、能源、开销巨大。目前，一般采用快速加载的方法，获得DPF压降特性及不同加载量下的过滤特性。DPF快速加载主要有两种，一种通过燃油掺杂机油，使机油在缸内燃烧以产生所需的颗粒，但这种方法对发动机损害较大。另一种是通过废气再循环系统EGR，将排放废气导入缸内，降低NOx排放，增加碳烟排放效果。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种通过废气再循环系统EGR的柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置。基于发动机性能测试台架进行改装，在排气端加装废气再循环EGR系统，通过利用较高的EGR率，对颗粒捕集器DPF进行快速加载，可以对车用柴油机的颗粒捕集器DPF后处理装置进行性能测试，包括：DPF压降随发动机转速的变化规律、DPF过滤效率随碳烟加载量的变化规律等，为DPF再生控制策略提供试验参考。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括电力测功机、柴油发动机、中冷器、空气过滤器、进气流量计、涡轮增压器、进气管、排气总管、第一氧气传感器、第二氧气传感器、颗粒捕集器、颗粒分析仪、EGR阀、小型DPF过滤器、EGR冷却器、第三温度传感器、SCR后处理装置、废气再循环管路、流量控制阀、数据采集控制系统、第一温度传感器、第二温度传感器、马弗炉，电力测功机与柴油发动机相连，柴油发动机上带有中冷器和涡轮增压器，进气管的出气口与涡轮增压器的进气口相连接，排气总管的进气口与涡轮增压器的排气口相连接，空气过滤器、进气流量计依次安装在进气管上，第一氧气传感器安装在进气管上并位于进气流量计后端，颗粒捕集器DPF、SCR后处理装置、流量控制阀依次安装在排气总管上，第二氧气传感器放置在颗粒捕集器的前端，第一温度传感器、第二温度传感器分别布置在颗粒捕集器DPF两端，颗粒分析仪与颗粒捕集器相连接，废气再循环EGR管路的一端与颗粒捕集器DPF、SCR后处理装置之间的排气总管相连接，废气再循环EGR管路的另一端与进气流量计后的进气管相连接，EGR阀、小型DPF过滤器、EGR冷却器、第三温度传感器依次安装在废气再循环EGR管路上，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一氧气传感器、第二氧气传感器、流量控制阀、EGR阀分别与数据采集控制系统相连接。

进一步地，在本实用新型中，EGR冷却器上装有两路冷却管路，分别为进水口和出水口，其孔径均为20mm；马弗炉的工作温度为600℃。

更进一步地，在本实用新型中，数据采集控制系统使用十一路数据通道，包括三路温度通道，二路氧气浓度测量通道，二路流量阀控制通道，二路流量阀位置反馈通道，一路马弗炉温度控制通道，一路马弗炉温度反馈通道等。

更进一步地，在本实用新型中，颗粒捕集器DPF的大小可根据DPF测试样件的形状大小来设计改变。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果为：本实用新型结构简单、设计合理，研发周期短，是一可靠的柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置，通过在排气端加装废气再循环EGR系统，利用较高的EGR率，导致碳烟排放增加的特性，对颗粒捕集器DPF进行快速加载，进而对车用柴油机的颗粒捕集器DPF后处理装置进行性能测试。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1、电力测功机，2、柴油发动机，3、中冷器，4、空气过滤器，5、进气流量计，6、增压器，7、进气管，8、第一氧气传感器，9、第二氧气传感器，10、颗粒捕集器DPF，11、颗粒分析仪，12、排气总管，13、EGR阀，14、小型DPF过滤器，15、EGR冷却器，16、第三温度传感器，17、SCR后处理装置，18、废气再循环系统，19、流量控制阀，20、数据采集控制系统，21、第一温度传感器，22、第二温度传感器，23、马弗炉。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施案例

如图1所示，本实用新型包括电力测功机1、柴油发动机2、中冷器3、空气过滤器4、进气流量计5、涡轮增压器6、进气管7、排气总管12、第一氧气传感器8、第二氧气传感器9、颗粒捕集器10、颗粒分析仪11、EGR阀13、小型DPF过滤器14、EGR冷却器15、第三温度传感器16、SCR后处理装置17、废气再循环管路18、流量控制阀19、数据采集控制系统20、第一温度传感器21、第二温度传感器22、马弗炉23，电力测功机1与柴油发动机2相连，柴油发动机2上带有中冷器3和涡轮增压器6，进气管7的出气口与涡轮增压器6的进气口相连接，排气总管12的进气口与涡轮增压器6的排气口相连接，空气过滤器4、进气流量计5依次安装在进气管7上，第一氧气传感器8安装在进气管7上并位于进气流量计5后端，颗粒捕集器DPF 10、SCR后处理装置17、流量控制阀19依次安装在排气总管12上，第二氧气传感器9放置在颗粒捕集器10的前端，第一温度传感器21、第二温度传感器22分别布置在颗粒捕集器DPF10两端，颗粒分析仪11与颗粒捕集器10相连接，废气再循环EGR管路18的一端与颗粒捕集器DPF10、SCR后处理装置17之间的排气总管12相连接，废气再循环EGR管路18的另一端与进气流量计5后的进气管7相连接，EGR阀13、小型DPF过滤器14、EGR冷却器15、第三温度传感器16依次安装在废气再循环EGR管路18上，第一温度传感器21、第二温度传感器22、第三温度传感器16、第一氧气传感器8、第二氧气传感器9、流量控制阀19、EGR阀13分别与数据采集控制系统20相连接；EGR冷却器(15)上装有的两路冷却管路分别为进水口和出水口，其孔径均为20mm；马弗炉(23)的工作温度为600℃；数据采集控制系统20使用十一路数据通道，包括三路温度通道，二路氧气浓度测量通道，二路流量阀控制通道，二路流量阀位置反馈通道，一路马弗炉温度控制通道，一路马弗炉温度反馈通道等。

本实用新型中，测试装置在柴油发动机台架基础上进行改装，在排气总管12上增加废气再循环EGR系统18，包括EGR阀13、小型DPF过滤器14、EGR冷却器15，通过EGR阀13将再循环废气经涡轮增压器6和中冷器3导入进气歧管，实现颗粒捕集器DPF10的碳烟快速加载。在快速加载试验过程中，为了避免尾气中的颗粒对涡轮增压器6造成损坏，在EGR阀13后加装小型DPF过滤器14，对废气进行过滤。为了降低废气进入发动机气缸内的温度，在小型DPF过滤器14后加装EGR冷却器15。通过调节EGR阀13和流量控制阀19开度，调节EGR率。

数据采集控制系统20分为两个部分，一部分是利用发动机2的ECU和测功机1的控制系统自带的数据采集端口时便可以采集到的，比如转速、扭矩、油耗、排气温度、排气压力等；对于颗粒捕集器DPF快速加载测试系统，还需通过自主研发的数据采集控制系统20控制EGR阀13、流量控制阀19的开度、用第二氧气传感器9采集涡轮增压器6涡轮出口处氧气的浓度，用第一氧气传感器8采集涡轮增压器6压气机进口处氧气的浓度以及通过第一温度传感器21、第二温度传感器22采集颗粒捕集器DPF的温度，第三温度传感器16监测废气再循环系统18中废气进入进气管7的温度等，因此，本实用新型基于LabVIEW C-RIO系统自主搭建了数据采集控制系统20。

空气通过空气过滤器4、进气流量计5进入发动机增压器6进口，然后通过中冷器3进入发动机2，通过电力测功机1能够调节发动机2的不同工况点。发动机2产生的尾气经排气总管12出来后，流经与颗粒分析仪11相连接的颗粒捕集器10，颗粒分析仪11用以监测颗粒捕集器10前后的压力、PM值，排气经过颗粒捕集器10后，一路经过SCR后处理装置17、流量控制阀19后排放到大气中；另一路进入废气再循环系统18，先后经过EGR阀13、小型DPF过滤器14、EGR冷却器15，进入进气管7，通过EGR阀13的开启大小，确定废气进入废气再循环系统18量的大小，调节EGR率，通过不同的碳加载量，对颗粒捕集器10进行快速加载，进而在不同的碳加载量下，可以对DPF样件进行性能测试，包括DPF压降随发动机转速的变化规律、DPF过滤效率随碳烟加载量的变化规律等。

综上所述，此柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置在柴油发动机台架基础上进行改装，在排气端增加废气再循环EGR系统18。通过EGR阀13的开启大小，确定废气进入废气再循环系统18量的大小，调节EGR率，在不同的碳载量下，通过颗粒分析仪11对颗粒捕集器DPF10前后的压力采集，测试不同的发动机转速/排气流量下DPF的压降。在发动机2的特定转速下，通过颗粒分析仪11，测试在不同的碳载量下，DPF的过滤效率。在测量DPF测试系统参数时，主要测量颗粒捕集器DPF前后的温度(第一温度传感器21、第二温度传感器22)、压力(颗粒分析仪11)、PM值(颗粒分析仪11)，涡轮增压器进口处的氧气浓度(第一氧气传感器8)、EGR冷却器出口温度(第三温度传感器16)、增压器前O2浓度(第二氧气传感器9)、进气流量(进气流量计5)、发动机转速和扭矩(测功机1)等。

因此，本实用新型适用于对车用柴油机的颗粒捕集器DPF后处理装置进行性能测试，包括：DPF压降随发动机转速的变化规律、DPF过滤效率随碳烟加载量的变化规律等，通过利用较高的EGR率，对颗粒捕集器DPF进行快速加载，为DPF再生控制策略提供试验参考。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置，包括电力测功机(1)、柴油发动机(2)、中冷器(3)、空气过滤器(4)、进气流量计(5)、涡轮增压器(6)、进气管(7)、排气总管(12)，电力测功机(1)与柴油发动机(2)相连，柴油发动机(2)上带有中冷器(3)和涡轮增压器(6)，进气管(7)的出气口与涡轮增压器(6)的进气口相连接，排气总管(12)的进气口与涡轮增压器(6)的排气口相连接，空气过滤器(4)、进气流量计(5)依次安装在进气管(7)上，其特征在于，还包括第一氧气传感器(8)、第二氧气传感器(9)、颗粒捕集器DPF(10)、颗粒分析仪(11)、EGR阀(13)、小型DPF过滤器(14)、EGR冷却器(15)、第三温度传感器(16)、SCR后处理装置(17)、废气再循环EGR管路(18)、流量控制阀(19)、数据采集控制系统(20)、第一温度传感器(21)、第二温度传感器(22)、马弗炉(23)，第一氧气传感器(8)安装在进气管(7)上并位于进气流量计(5)后端，颗粒捕集器DPF(10)、SCR后处理装置(17)、流量控制阀(19)依次安装在排气总管(12)上，第二氧气传感器(9)放置在颗粒捕集器DPF(10)的前端，第一温度传感器(21)、第二温度传感器(22)分别布置在颗粒捕集器DPF(10)两端，颗粒分析仪(11)与颗粒捕集器DPF(10)相连接，废气再循环EGR管路(18)的一端与颗粒捕集器DPF(10)、SCR后处理装置(17)之间的排气总管(12)相连接，废气再循环EGR管路(18)的另一端与进气流量计(5)后的进气管(7)相连接，EGR阀(13)、小型DPF过滤器(14)、EGR冷却器(15)、第三温度传感器(16)依次安装在废气再循环EGR管路(18)上，第一温度传感器(21)、第二温度传感器(22)、第三温度传感器(16)、第一氧气传感器(8)、第二氧气传感器(9)、流量控制阀(19)、EGR阀(13)分别与数据采集控制系统(20)相连接。

2.根据权利要求1所述的柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置，其特征在于，EGR冷却器(15)上装有两路冷却管路，分别为进水口和出水口，其孔径均为20mm；马弗炉(23)的工作温度为600℃。

3.根据权利要求2所述的柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置，其特征在于，数据采集控制系统(20)使用十一路数据通道，包括三路温度通道，二路氧气浓度测量通道，二路流量阀控制通道，二路流量阀位置反馈通道，一路马弗炉温度控制通道，一路马弗炉温度反馈通道等。

4.根据权利要求3所述的柴油机颗粒捕集器DPF快速加载装置，其特征在于，颗粒捕集器DPF(10)的大小可根据DPF测试样件的形状大小来设计改变。