[發明專利]基于燃燒器的柴油機后處理系統快速老化試驗臺架裝置

在審

• 申請號: 201710105272.1
• 申請日: 2017-02-26
• 公開（公告）號: CN106855463A
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 李熙春
• 申請（專利權）人: 上海倍綠環保科技有限公司
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04;G01M15/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及柴油機后處理系統快速老化及性能評價試驗臺架領域，特別是涉及DOC、DPF、SCR反應器和SCRF反應器性能測試，以及EGR+DOC+DPF、EGR+DOC+SCR、EGR+DOC+SCR+DPF、EGR+DOC+DPF+SCR等集成系統裝置的性能測試。

背景技術

為了滿足日益嚴格的排放法規，柴油發動機后處理環保裝置，如柴油氧化催化器DOC(用于排氣中的HCs、CO凈化)、選擇性催化還原SCR反應器(用于排氣中NOx凈化)、柴油機顆粒過濾DPF反應器(用于排氣中顆粒物PM凈化)將作為標配部件應用于機動車以及船舶柴油機的尾氣后處理。安裝有后處理環保裝置的柴油車將被強制要求在全生命周期內都必須滿足相應排放法規，例如，未來的國6法規要求輕型車輛在160,000km內排放須達標，而重型車輛則被要求在700,000km內排放必須達標。在船舶發動機排放控制方面，根據相關法規(如國際海事組織(IMO)的Tier III和國家環保部將發布的《船舶發動機排氣污染物排放限值和測量方法(第一、二階段)》)要求，船舶發動機后處理環保裝置在實際運行10,000小時內或安裝后10年內(先到為準)效率須滿足排放法規要求。總之，排放法規對后處理環保裝置的耐久性提出了很高的要求。

后處理環保裝置一般通過催化反應將尾氣中的碳氫化合物(HCs)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)以及顆粒物(PM)轉化為水(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮氣(N2)。DOC、SCR反應器和DPF等柴油機后處理裝置的核心是催化劑。但催化劑在運行過程中會逐漸老化(熱老化、磨損、中毒、開裂等)，導致后處理裝置效率逐漸降低。因此，提高柴油機后處理環保裝置耐久性的關鍵是提高催化劑老化后的性能，保證其在全生命周期內(輕型柴油車：240,000公里；重型柴油車：700,000公里；船舶柴油機：10,000小時或10年)的催化轉換效率能滿足法規要求。

車用柴油機后處理裝置老化過程要求后處理裝置在發動機臺架上經歷幾萬個小時臺架老化試驗或整車車隊幾十萬公里的道路老化試驗，這需要耗費巨大的人力、物力和財力。

后處理環保裝置的老化主要是熱老化(權重>90％)。從理論上講，熱老化速度是溫度的函數。研究表明，SCR催化劑在500℃下發動機臺架老化30,000小時才能完成相當于700,000公里的道路老化；但在高溫下催化劑可被快速熱老化。實驗表明，850℃下老化100小時可等效于500℃下發動機臺架老化30,000小時或整車道路老化700,000公里。但常規柴油發動機難以產生高于600℃的高溫尾氣用以加速催化劑的老化過程。

由于柴油機難以產生600℃以上的高溫排氣用于后處理裝置的加速老化，因此必須采取其他方法來產生高溫環境。目前，工業界中最常用的方法主要有兩種：(1)爐子老化：將催化劑放入馬弗爐，把爐子腔體中氣體加熱到高溫，如圖1所示；(2)柴油機臺架老化：在后處理裝置上游安裝DOC，并在DOC上游噴射柴油以產生熱量，來提高排氣溫度。

雖然爐子老化可提供快速老化所需的溫度，但馬弗爐不能模擬流經催化劑的真實柴油機尾氣。另外，爐子老化過程無法對催化劑性能參數進行監測，極易造成過度老化。

柴油發動機臺架老化采用真實柴油機尾氣，且可通過傳感器實時監測老化過程催化劑的性能變化。雖然柴油機臺架老化可使用DOC氧化柴油放熱來提高下游后處理裝置入口尾氣溫度，但DOC氧化燃料放熱會導致老化溫度難以控制。此外，DOC上涂覆的貴金屬，如鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)等在高溫下會遷移至下游的后處理裝置上，導致催化劑不可逆的永久性中毒。因此，基于燃料DOC氧化加熱的柴油機臺架老化也不是理想的快速老化方法。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種柴油機后處理系統快速老化及性能評價試驗臺架裝置，能夠能提高測試柴油機后處理系統的尾氣排氣溫度，獨立的線性的控制NOx濃度，獨立控制的寬范圍排氣流量。可以進行柴油機后處理系統的快速老化，以測試系統在全生命周期內的排放效果。