柴油机DPF载体极限碳载量热冲击试验系统及方法与流程

本发明涉及车用和非道路柴油机尾气后处理颗粒物污染物控制dpf技术领域，尤其涉及一种柴油机dpf载体极限碳载量热冲击试验系统及方法。

背景技术：

柴油机颗粒捕集器(dieselparticulatefilter，dpf)是一种安装在柴油发动机排放系统中的陶瓷过滤器，它可以在微粒排放物质进入大气之前将其捕捉，例如扩散沉淀、惯性沉淀或者线性拦截，能够有效地净化排气中70％～90％的颗粒，是净化柴油机颗粒物最有效、最直接的方法之一。dpf载体过滤中，颗粒物集聚在颗粒过滤器内会导致柴油机排气背压升高，当dpf前后压差达到30kpa～50kpa时，柴油机性能开始恶化，因此必须定期地除去颗粒，使颗粒过滤器恢复到原来的工作状态，清除掉颗粒物。dpf再生方式使用广泛的是燃油燃烧器和氧化催化剂(doc)装置。在燃油燃烧器中，碳氢化合物由燃油计量装置提供，碳氢化合物燃油由碳氢化合物计量装置注入燃烧室。在doc催化器中，碳氢化合物可以在缸内后喷射过程中由柴油机燃油系统提供，也可以由尾管碳氢喷射装置直接注入催化剂中。在再生过程中，安全碳载量的确定无疑是一个非常关键的指标；如果安全碳载量定的过低，主动再生中的碳颗粒难以互相引燃，同时会导致再生频繁，导致油耗增加。安全碳载量定的过高，主动再生过程中容易造成温度过高，载体容易损坏。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过一种柴油机dpf载体极限碳载量热冲击试验系统及方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种柴油机dpf载体极限碳载量热冲击试验系统，该系统包括瞬态排放分析仪、数据采集系统、doc催化氧化器以及dpf颗粒捕集器；所述数据采集系统用于采集瞬态排放分析仪检测到的污染物烟度、碳氢、一氧化碳排放数据、doc催化氧化器前温度、dpf颗粒捕集器前后压差、dpf颗粒捕集器载体温度；工作时，通过台架进行dpf碳载量加载，根据测试温度场结果更改实际的碳载量，然后从与设定的高速突然进入设定的怠速工况，测试dpf载体温度场数据、压降数据、排放数据，据此评估载体是否损坏、有裂纹。

特别地，所述dpf颗粒捕集器中均匀设置有若干个温度传感器。

特别地，所述温度传感器采用k型热敏电阻。

特别地，所述温度传感器在所述dpf颗粒捕集器中沿排气气流的方向设置。

特别地，所述dpf颗粒捕集器的排气末端安装若干个温度传感器。

本发明还公开了一种采用上述柴油机dpf载体极限碳载量热冲击试验系统的柴油机dpf载体极限碳载量热冲击方法，该方法包括：

s101、将柴油机工况调节到主动再生工况，触发dpf颗粒捕集器主动再生，待所述dpf颗粒捕集器前后的压差不再变化，拆下dpf颗粒捕集器并及时称重，直到dpf颗粒捕集器重量不再变化，判定dpf颗粒捕集器再生完全；

s102、在dpf颗粒捕集器载体前端和后端均匀安装若干个温度传感器，用于测试dpf载体内部温度场；

s103、设置柴油机工况点，根据瞬态排放分析仪的污染物排放数据，调试出柴油机碳烟排放最大的工况点，进行dpf颗粒捕集器碳颗粒加载，并称重碳颗粒物重量，直至dpf颗粒捕集器中的载体温度不再升高；

s104、将柴油机工况调节至额定点，待dpf颗粒捕集器两端的压差稳定，dpf颗粒捕集器达到主动再生目标温度，当颗粒捕集器前后端压差开始降低，柴油机转速立刻切换到怠速工况，进入drop-to-idle工况；

s105、拆下dpf颗粒捕集器载体,观察载体是否出现变形、开裂、烧蚀及烧融现象；

s106、dpf颗粒捕集器安全碳载量确定按照步骤进行，直至出现dpf载体损坏现象为止，此时的dpf颗粒捕集器的碳载量确定为dpf颗粒捕集器的极限碳载量。

特别地，所述步骤s103中设置柴油机工况点，根据瞬态排放分析仪的污染物排放数据，调试出柴油机碳烟排放最大的工况点，进行dpf颗粒捕集器碳颗粒加载，具体包括：设置柴油机工况点，根据瞬态排放分析仪的污染物排放数据，调试出柴油机碳烟排放最大的工况点，进行dpf颗粒捕集器碳颗粒加载，dpf颗粒捕集器碳颗粒初始加载量按6g/l开始，然后按2g/l逐步增加，最大碳载量为20g/l。

特别地，所述步骤s104具体包括：将柴油机工况调节至额定点，待dpf颗粒捕集器两端的压差稳定，dpf颗粒捕集器达到主动再生目标温度600℃，当颗粒捕集器前后端压差开始降低，柴油机转速立刻切换到怠速工况800r/min，进入drop-to-idle工况；在怠速持续设定时长，拆下dpf颗粒捕集器,并称重碳颗粒物重量。

本发明提出的柴油机dpf载体极限碳载量热冲击试验系统及方法过程简单，步骤易于操作，通过台架瞬态工况判断极限烧毁碳载量，使得dpf颗粒捕集器极限烧毁碳载量试验更加符合真实的载体能够承受热冲击，能够降低每次不同的dpf颗粒捕集器的安全碳载量试验相互误差。本发明在台架上容易实现，可评估各种dpf载体能否承受热冲击、载体是否损坏，适宜用于评估载体抗热冲击性、耐久性，指导载体的设计、制造工艺。

附图说明

图1为本发明实施例提供的柴油机dpf载体极限碳载量热冲击试验示意图；

图2为本发明实施例提供的柴油机dpf载体极限碳载量热冲击试验流程图；

图3为本发明实施例提供的柴油机drop-to-idle测试工况；

图4为本发明实施例提供的颗粒捕集器dpf载体极限碳载量测试条件；

图5为本发明实施例提供的dpf载体温度场传感器分布图；

图6为本发明实施例提供的dpf载体温度场分布曲线；

图7为本发明实施例提供的dpf载体前后soot浓度数据曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。

请参照图1至图7所示，其中，图5中t1：在dpf入口中心截面位置；t2在dpf中心截面中心位置；t3：在dpf后端面中心位置；t4、t5：在dpf后端面距离圆心2个均匀分布直径的截面位置；图6中601指dpf—t1(入口)，602指dpf—t3(出口)，603指dpf—t2，604指dpf—t4，605指dpf—t5。

本实施例中柴油机dpf载体极限碳载量热冲击试验系统包括瞬态排放分析仪、数据采集系统、doc催化氧化器以及dpf颗粒捕集器；所述数据采集系统用于采集瞬态排放分析仪检测到的污染物烟度、碳氢、一氧化碳排放数据、doc催化氧化器前温度、dpf颗粒捕集器前后压差、dpf颗粒捕集器载体温度；工作时，通过台架进行dpf碳载量加载，根据测试温度场结果更改实际的碳载量，然后从与设定的高速突然进入设定的怠速工况，测试dpf载体温度场数据、压降数据、排放数据，据此评估载体是否损坏、有裂纹。

具体的，在本实施例中所述dpf颗粒捕集器中均匀设置有若干个温度传感器。其中，优选的，所述温度传感器采用k型热敏电阻，在本实施例中规格为0.5mm，量程为0～1500℃，但不局限于此。

具体的，在本实施例中所述温度传感器在所述dpf颗粒捕集器中沿排气气流的方向设置。所述dpf颗粒捕集器的排气末端安装若干个温度传感器。

本实施例还提供了一种采用上述柴油机dpf载体极限碳载量热冲击试验系统的柴油机dpf载体极限碳载量热冲击方法，该方法包括：

s101、将柴油机工况调节到主动再生工况，触发dpf颗粒捕集器主动再生，待所述dpf颗粒捕集器前后的压差不再变化，拆下dpf颗粒捕集器并及时称重，直到dpf颗粒捕集器重量不再变化，判定dpf颗粒捕集器再生完全。

s102、在dpf颗粒捕集器载体前端和后端均匀安装若干个温度传感器，用于测试dpf载体内部温度场。

s103、设置柴油机工况点，根据瞬态排放分析仪的污染物排放数据，调试出柴油机碳烟排放最大的工况点，进行dpf颗粒捕集器碳颗粒加载，并称重碳颗粒物重量，直至dpf颗粒捕集器中的载体温度不再升高。

s104、将柴油机工况调节至额定点，待dpf颗粒捕集器两端的压差稳定，dpf颗粒捕集器达到主动再生目标温度，当颗粒捕集器前后端压差开始降低，柴油机转速立刻切换到怠速工况，进入drop-to-idle工况。

s105、拆下dpf颗粒捕集器载体,观察载体是否出现变形、开裂、烧蚀及烧融现象。

s106、dpf颗粒捕集器安全碳载量确定按照步骤进行，直至出现dpf载体损坏现象为止，此时的dpf颗粒捕集器的碳载量确定为dpf颗粒捕集器的极限碳载量。

具体的，在本实施例中所述步骤s103中设置柴油机工况点，根据瞬态排放分析仪的污染物排放数据，调试出柴油机碳烟排放最大的工况点，进行dpf颗粒捕集器碳颗粒加载，具体包括：设置柴油机工况点，根据瞬态排放分析仪的污染物排放数据，调试出柴油机碳烟排放最大的工况点，进行dpf颗粒捕集器碳颗粒加载，dpf颗粒捕集器碳颗粒初始加载量按6g/l开始，然后按2g/l逐步增加，最大碳载量为20g/l。所述步骤s104具体包括：将柴油机工况调节至额定点，待dpf颗粒捕集器两端的压差稳定，dpf颗粒捕集器达到主动再生目标温度600℃，当颗粒捕集器前后端压差开始降低，柴油机转速立刻切换到怠速工况800r/min，进入drop-to-idle工况；在怠速持续设定时长，拆下dpf颗粒捕集器,并称重碳颗粒物重量。

本发明提出的技术方案过程简单，步骤易于操作，通过台架瞬态工况判断极限烧毁碳载量，使得dpf颗粒捕集器极限烧毁碳载量试验更加符合真实的载体能够承受热冲击，能够降低每次不同的dpf颗粒捕集器的安全碳载量试验相互误差。本发明在台架上容易实现，可评估各种dpf载体能否承受热冲击、载体是否损坏，适宜用于评估载体抗热冲击性、耐久性，指导载体的设计、制造工艺。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。