CN208688809U - 一种电加热尿素管解冻能力实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车零部件检测技术领域，尤其是一种电加热尿素管解冻能力实验台。该电加热尿素管解冻能力实验台包括：温度系统、尿素系统、压缩气源、供电系统、采集系统、保温箱、控制器、供电系统。该保温箱用于容纳该温度系统的内换热器、该尿素系统的第一管接头、该第二管接头、该供电系统的供电接头以及该被测电加热尿素管。该保温箱还用于保持被测电加热尿素管测试的环境温度。该电加热尿素管解冻能力实验台设置了保温箱，可实现多种试验的环境温度。采集系统设置了管内温度传感器、管外温度传感器，对试验过程中被测电加热尿素管的外表面和管内尿素溶液的温度变化实时记录，对被测电加热尿素管解冻过程进行更加准确的评测。

Description

一种电加热尿素管解冻能力实验台

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件检测技术领域，尤其是一种电加热尿素管解冻能力实验台。

背景技术

随着我国经济的迅速发展和车辆保有量的迅速增长，我国环境保护方面的压力越来越大。已经规定了要减少车辆排放到大气中的氮氧化物。实现该目标的一种已知的普遍采用的方式是使用选择性催化还原(Selective Catal ytic Reduction，简称SCR)方法，该方法通过将一种还原剂(通常是氨气)注入排气管中使得氮氧化物减少。目前车辆中常用的SCR方法的基本工作原理如下：废气从增压器涡轮流出后进入排气管中，同时由安装在排气管上的喷射单元将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中。尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂氨气(NH3)。氨气(NH3)在催化剂的作用下将排气中的氮氧化物(NOx)选择性地还原为氮气(N2)。通过该SCR方法，发送机在燃烧过程中产生的高浓度的氮氧化物在离开排气管时得到了处理。

在我国的北方地区，冬季温度通常特别低，有时甚至达到零下30至零下40度。而鉴于上述SCR系统通常使用的尿素溶液(例如32.5wt％尿素溶液)在低温下(例如-11℃)会冻结)，如果在发送机运转后冻结的尿素溶液不能够尽快溶解，则不能提供尿素溶液去除尾气中的氮氧化物，造成排气恶化。为了保证在寒冷天气下尾气排放达标，用于提供尿素溶液的尿素箱和尿素管线需要具有良好的解冻能力。该SCR系统的解冻能力也成为了衡量SCR系统是否合格的一个重要测试指标。

现有技术中，对尿素箱和尿素管路的解冻能力的测试，是在发动机台架上进行的，这种测试也称为台架测试。在台架测试时，发动机台架必须整个位于低温试验仓中。当测试不同型号的车辆中使用的尿素箱和尿素管路的解冻能力时，需要更换不同的发动机台架。此外，这种在发动机台架上的测试操作较复杂，且成本较高。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种电加热尿素管解冻能力实验台，具有操作简单、试验成本低的优点。

为达上述优点，本实用新型提供的电加热尿素管解冻能力实验台包括：温度系统、尿素系统、压缩气源、供电系统、采集系统、保温箱、控制器、供电系统；

该温度系统用于降低所述保温箱内的温度，包括：外换热器、压缩机、内换热器；

该尿素系统用于为被测电加热尿素管提供尿素溶液，包括：串连的第一管接头、第一尿素阀、尿素罐、泵、第二尿素阀、第二管接头，该第一管接头、该第二管接头分别用于和被测电加热尿素管的两端的管接头连接，容纳在所述保温箱内；

该压缩气源与该第一管接头连通，该压缩气源与该第一管接头之间具有气源电控阀；该供电系统用于为被测电加热尿素管供电；

该采集系统包括：用于采集该第一管接头和/或该第二管接头内尿素溶液温度的管内温度传感器、用于采集被测电加热尿素管外表面温度的管外温度传感器、用于采集第二管接头内压力的压力传感器；

该保温箱用于容纳该内换热器、该第一管接头、该第二管接头、该供电接头以及该被测电加热尿素管，该保温箱还用于保持被测电加热尿素管测试的环境温度；

所述控制器和该第一尿素阀、第二尿素阀、该管外温度传感器、管内温度传感器、压力传感器、供电开关、气源电控阀连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一管接头、所述第二管接头分别连接有用于加热被测电加热尿素管两端接头的加热块。

在本实用新型的一个实施例中，所述供电系统包括：串联的直流电源、供电开关、第一供电接头、第二供电接头，该第一供电接头用于和被测电加热尿素管的电连接接头连接，该第二供电接头用于和该加热块连接，该供电开关与所述控制器连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述保温箱由金属材料制成。

在本实用新型的一个实施例中，所述尿素系统还包括用于回收尿素罐内的尿素溶液存液罐，所述存液罐与所述尿素罐管路连通；该存液罐、该尿素罐分别设有用于测量罐内液位的液位计和用于防止罐内液位过高或过低的浮球报警器。

在本实用新型的一个实施例中，所述存液罐、所述尿素罐分别设有排液管，该排液管设有手动球阀。

在本实用新型的一个实施例中，所述压缩气源与所述泵连通，该压缩气源与该泵之间具有调压过滤器及电磁阀。

在本实用新型的一个实施例中，所述压缩气源连接有气罐，该压缩气源与该气罐之间设有电气比例阀、电磁阀、气控阀、增压阀、调压过滤器及压力传感器。

在本实用新型的一个实施例中，尿素罐安装有用于采集尿素罐内压力的压力传感器。

在本实用新型的一个实施例中，所述电加热尿素管解冻能力实验台还包括输入装置和输出装置，该输入装置和该输出装置均与该控制器连接。

在本实用新型中，电加热尿素管解冻能力实验台设置了保温箱，可实现多种试验的环境温度。保温箱可设置换气风扇，去除保温箱内的污浊空气。采集系统设置了管内温度传感器、管外温度传感器，对试验过程中被测电加热尿素管的外表面和管内尿素溶液的温度变化实时记录，对被测电加热尿素管解冻过程进行更加准确的评测。

附图说明

图1所示为本实用新型第一实施例的电加热尿素管解冻能力实验台的平面示意图。

图2所示为图1的电加热尿素管解冻能力实验台的保温箱内的结构示意图。

图3所示为图1的电加热尿素管解冻能力实验台的试验原理示意图。

图4所示为图1的电加热尿素管解冻能力实验台的被测电加热尿素管的试验状态示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参见图1-3，本实用新型第一实施例的电加热尿素管解冻能力实验台包括：温度系统A、尿素系统B、保温箱C、压缩气源D、供电系统E、采集系统F、控制器G。

温度系统A用于降低保温箱C内的温度。温度系统A包括：外换热器、压缩机、内换热器。外换热器、内换热器分别与压缩机连接。压缩机与控制器G连接。

尿素系统B用于为被测电加热尿素管Z提供尿素溶液，包括：串连的第一管接头、第一尿素阀7、8、9、尿素罐、泵10、第二尿素阀21、22、23、第二管接头。第一管接头、第二管接头分别用于和被测电加热尿素管Z的两端的管接头连接，容纳在保温箱C内。

尿素罐安装有压力传感器30，压力传感器30用于采集尿素罐内的压力。尿素罐设有用于添加尿素溶液的加液口14。

尿素系统B还包括存液罐，存液罐用于回收尿素罐内的尿素溶液。尿素罐和存液罐分别通过B1、B2两条管路连通。

B1管路上设有电磁泄压阀20，电磁泄压阀20与尿素罐的压力传感器30配合使用。电磁泄压阀20、压力传感器30均与控制器G连接。当压力传感器检测到尿素罐内的压力达到一定值时(如0.8MPa、1.1MPa、1.2MPa)，控制器G控制电磁泄压阀20为接通状态，往存液罐内泄压。

B2管路上设有安全阀15，当尿素罐内压力超过安全阀15设定的值时，安全阀自动开启，往存液罐排放尿素罐内的尿素溶液防止尿素罐内压力超过设定值。B2管路可为备用管路，在B1管路中的电磁泄压阀20和/或尿素罐内压力传感器30发生故障后对人生安全及设备起到保护作用。进一步的，安全阀15的开启压力为1.2MPa。

存液罐、尿素罐分别设有用于测量罐内液位的液位计18、13和用于防止罐内液位过低或过高的浮球报警器17、12。进一步的，浮球报警器17在存液罐内的液位高于100mm时发出警报。

存液罐、尿素罐分别还设有排液管，排液管设有手动球阀16、19。当试验结束后或者存液罐、尿素罐中的尿素溶液液位过高时可打开手动球阀16、19进行排放。

保温箱C用于容纳内换热器、第一管接头、第二管接头、供电接头E3以及被测电加热尿素管Z，保温箱C还用于保持被测电加热尿素管Z测试的环境温度。保温箱C由金属材料制成。

在本实用新型的其他实施例中，保温箱C的顶部设有换气风扇。一般试验后，保温箱C内会有残存的尿素溶液，如果与下一次的试验相隔较久，再一次打开保温箱C时就会有闻到刺鼻的味道。换气风扇用于在打开保温箱C前先对保温箱C进行换气，使打开保温箱C后不会闻到刺鼻味道。换气风扇的换气口处设有用于密封保温箱C的阀门。

压缩气源D连接有用于存储气体并且稳定压力的气罐35。压缩气源D与气罐35之间设有电气比例阀2、电磁阀31、气控阀32、34、增压阀33、调压过滤器37及压力传感器29，通过调节压缩空气得到所需气压并存储到气罐35中。当在试验中途压缩机或者其中的阀发生故障时，存储在气罐35中的压缩空气可对气动设备作紧急处理。

气罐35分别与尿素罐、第一管接头连通。连通管路上设有气体切换阀3，气体切换阀3与控制器G连接。气体切换阀3不通电时，与第一管接头连通。气体切换阀3通电时，则与尿素罐连通。

气罐35与第一管接头之间具有气源电控阀4、5、6。气源电控阀4、5、6用于通断通过第一管接头的气源。

压缩气源D可用作动力气源。压缩气源D与泵10连通，压缩气源D与泵10之间具有调压过滤器38及电磁阀39。优选的，泵为型号为AH06的气液增压泵。气液增压泵是以气体为动力源的一种往复式柱塞泵，利用大面积活塞端的低压气体驱动面转换为小面积活塞端的高压液体。

供电系统E用于为被测电加热尿素管Z供电。供电系统E包括：串联的直流电源E1、供电开关E2、第一供电接头E3、第二供电接头E4。供电接头E3用于和被测电加热尿素管Z的电连接接头连接。第二供电接头E4用于和加热块连接。供电开关E2与控制器G连接。

供电开关E2开时，就会为被测电加热尿素管Z供电而产生热能，使被测电加热尿素管Z内冻结的尿素溶液解冻。

采集系统F包括：管内温度传感器24、管外温度传感器26、27、压力传感器。管内温度传感器24用于采集第一管接头和/或第二管接头内尿素溶液的温度。管外温度传感器26、27用于采集被测电加热尿素管Z外表面的温度。压力传感器用于采集第二管接头内的压力。

控制器G和第一尿素阀7、8、9、第二尿素阀21、22、23、管外温度传感器26、27、管内温度传感器24、压力传感器、供电开关E2、气源电控阀4、5、6连接。

第一管接头、第二管接头连接有加热块25、28。加热块25、28用于辅助加热被测电加热尿素管Z，使被测电加热尿素管Z内的尿素溶液易清除干净。加热块25、28还用于在向被测电加热尿素管Z内输送尿素溶液时不会被冻结。

电加热尿素管解冻能力实验台还包括输入装置J和输出装置K，输入装置J和输出装置K均与控制器G连接。输入装置J为鼠标、键盘、显示器中的一种或多种。输出装置K为：打印机和/或显示器。显示器用于对试验过程参数实时显示，方便在试验过程中查看。

电加热尿素管解冻能力实验台的试验介质为：干燥空气/尿素溶液。

电加热尿素管解冻能力实验台的环境温度：-40～150℃。

电加热尿素管解冻能力实验台的工作原理：

控制器G控制第一尿素阀7、8、9为与第一管接头连通状态。尿素罐中的尿素溶液由气液增压泵向被测电加热尿素管Z管内输送，输送完成后关闭第一尿素阀7、8、9启动保温箱C模拟被测电加热尿素管Z内尿素溶液冻结的环境温度，一般为(-40±2)℃，使尿素溶液冻结。冻结后，打开供电开关E2，直流电源E1给被测电加热尿素管Z供电一定时间(如30秒、60秒、90秒)。然后控制气体切换阀3使气罐35与第一管接头连通，打开气源电控阀4、5、6给被测电加热尿素管Z的管内通气，同时控制器控制第二尿素阀21、22、23为接通状态。如压力传感器在第二管接头内检测到压力，则为解冻成功。如压力传感器在第二管接头内没有检测到压力，则为解冻失败，继续给被测电加热尿素管Z供电，直到解冻成功，记录解冻时间。解冻后，尿素溶液通过第二尿素阀21、22、23回到尿素罐。

请参见图4，电加热尿素管解冻能力实验台试验操作步骤：

S1、对电加热尿素管解冻能力实验台设置一系列试验参数，安装被测电加热尿素管Z，供电接头E3和被测电加热尿素管Z的电连接接头连接。

S2、将被测电加热尿素管Z注满尿素溶液，控制保温箱C的环境温度到(-40±2)℃对被测电加热尿素管Z内的尿素溶液冷冻，控制冷冻后的尿素面高度H1为(17.5±0.2)mm，H2为(35±1)mm。

S3、等待管内温度传感器24显示温度稳定在(-40±2)℃30min后，给被测电加热尿素通入(28±0.2)V直流电压，同时开始计时，并且至少每间隔30s记录一个管内温度传感器24显示值T和其通电电流值I。

S4、在温度传感器显示值达到(5～5.2)℃时，记录此时的管路通电时长t；同时在第一管接头端通入(0.1±0.01)MPa的干燥压缩空气，在20s内压力传感器检测到第二管接头内的压力，解冻成功。

在本实用新型的一个实施例中，电加热尿素管解冻能力实验台可同时试验三根被测电加热尿素管。

在本实用新型中，电加热尿素管解冻能力实验台设置了保温箱C，可实现多种试验的环境温度。保温箱C可设置换气风扇，去除保温箱C内的污浊空气。采集系统F设置了管内温度传感器24、管外温度传感器26、27，对试验过程中被测电加热尿素管Z的外表面和管内尿素溶液的温度变化实时记录，对被测电加热尿素管Z解冻过程进行更加准确的评测。

在本实用新型中，电加热尿素管解冻能力实验台输入参数便可自动试验，也无需更换不同的发动机台架进行试验，操作简单，成本低。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，包括：温度系统、尿素系统、压缩气源、供电系统、采集系统、保温箱、控制器、供电系统；

该温度系统用于降低所述保温箱内的温度，包括：外换热器、压缩机、内换热器；

该尿素系统用于为被测电加热尿素管提供尿素溶液，包括：串连的第一管接头、第一尿素阀、尿素罐、泵、第二尿素阀、第二管接头，该第一管接头、该第二管接头分别用于和被测电加热尿素管的两端的管接头连接，容纳在所述保温箱内；

该压缩气源与该第一管接头连通，该压缩气源与该第一管接头之间具有气源电控阀；该供电系统用于为被测电加热尿素管供电；

该采集系统包括：用于采集该第一管接头和/或该第二管接头内尿素溶液温度的管内温度传感器、用于采集被测电加热尿素管外表面温度的管外温度传感器、用于采集第二管接头内压力的压力传感器；

该保温箱用于容纳该内换热器、该第一管接头、该第二管接头以及该被测电加热尿素管，该保温箱还用于保持被测电加热尿素管测试的环境温度；

所述控制器和该第一尿素阀、第二尿素阀、该管外温度传感器、管内温度传感器、压力传感器、供电开关、气源电控阀连接。

2.根据权利要求1所述的电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，所述第一管接头、所述第二管接头分别连接有用于加热被测电加热尿素管两端接头的加热块。

3.根据权利要求2所述的电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，所述供电系统包括：串联的直流电源、供电开关、第一供电接头、第二供电接头，该第一供电接头用于和被测电加热尿素管的电连接接头连接，该第二供电接头用于和该加热块连接，该供电开关与所述控制器连接。

4.根据权利要求1所述的电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，所述保温箱由金属材料制成。

5.根据权利要求1所述的电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，所述尿素系统还包括用于回收尿素罐内的尿素溶液存液罐，所述存液罐与所述尿素罐管路连通；该存液罐、该尿素罐分别设有用于测量罐内液位的液位计和用于防止罐内液位过高或过低的浮球报警器。

6.根据权利要求5所述的电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，所述存液罐、所述尿素罐分别设有排液管，该排液管设有手动球阀。

7.根据权利要求1所述的电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，所述压缩气源与所述泵连通，该压缩气源与该泵之间具有调压过滤器及电磁阀。

8.根据权利要求1所述的电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，所述压缩气源连接有气罐，该压缩气源与该气罐之间设有电气比例阀、电磁阀、气控阀、增压阀、调压过滤器及压力传感器。

9.根据权利要求1所述的电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，尿素罐安装有用于采集尿素罐内压力的压力传感器。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的电加热尿素管解冻能力实验台，其特征在于，所述电加热尿素管解冻能力实验台还包括输入装置和输出装置，该输入装置和该输出装置均与该控制器连接。