[发明专利]一种测试发动机催化转换器流动与转换性能的实验装置

摘要

本发明涉及一种测试发动机催化转换器流动与转换性能的实验装置，由气体混合组件、混合气电加热系统、分歧管组件、催化转换器组件、尾气分析仪系统、PIV测速系统、台架装置、温度采集与控制系统组成；利用温度采集与控制系统精确控制六种单一气体的流量和压强等，利用混合气电加热系统控制尾气成分混合气温度，使之代替不同工况下实验发动机排放的尾气进行精确模拟实验；采用耐高温玻璃壳体的催化转换器，增加PIV测速系统，通过数据和图像处理，获得催化转换器扩张管及收缩管内的速度和压强分布；增加分歧管组件，可同时进行多组具有不同类型载体的催化转换器在同一工况下的流动与转换性能对比实验，本发明可视性强，测量范围大，省时省力。

主权项

1.一种测试发动机催化转换器流动与转换性能的实验装置，其特征在于由气体混合组件、混合气电加热系统、分歧管组件、催化转换器组件、尾气分析仪系统、PIV测速系统、台架装置、温度采集与控制系统组成；气体混合组件与PIV测速系统中的示踪粒子发生器通过法兰连接，示踪粒子发生器与混合气电加热系统通过混合气电加热器连接管接通，连接处通过法兰连接，混合气电加热系统中的混合气电加热器排气管与分歧管组件中的分歧管进气管通过法兰连接，分歧管组件中的分歧管排气管与催化转换器组件中的开关阀通过法兰连接，尾气分析仪系统置于台架上，其钳夹式取样探头夹持在催化转换器组件中的伸长管上，经伸长管上的开孔插入伸长管内，PIV测速系统和温度采集与控制系统均置于台架上方，温度采集与控制系统中的热电偶插入催化转换器组件的过渡管和伸长管中部；气体混合组件由钢瓶、减压阀、流量控制阀、尾气混合罐连接管、尾气混合罐组成，本发明设有六个单一气体钢瓶，六个减压阀、六个流量控制阀，以及六根尾气混合罐连接管，六个单一气体钢瓶内的单一气体分别为一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、甲烷、乙烯和乙炔，每个钢瓶与减压阀通过螺纹连接，减压阀与流量控制阀通过法兰连接，流量控制阀与尾气混合罐连接管通过法兰连接，尾气混合罐连接管与尾气混合罐进气管通过法兰连接，尾气混合罐连接管用于连接流量控制阀与尾气混合罐，尾气混合罐由尾气混合罐罐体、尾气混合罐进气管、尾气混合罐排气管以及折流板组成，折流板焊接在尾气混合罐内表面，交叉等距排布在尾气混合罐内部两侧，用于充分混合多种单一气体，本发明的温度采集与控制系统会按照不同工况下、单一气体在汽车尾气中所占比重精确控制减压阀与流量控制阀的开度，利用尾气混合罐混合得到的尾气成分混合气代替实验发动机进行模拟实验，所得尾气成分混合气的组分及含量稳定，实验结束后整台装置清洗方便；催化转换器组件由开关阀、过渡管、石英卡套、催化转换器、伸长管组成，其中，石英卡套有两个，即第一石英卡套和第二石英卡套，开关阀与分歧管排气管通过法兰连接，开关阀与过渡管通过法兰连接，通过打开或关闭开关阀，本装置可实现单组和多组实验的切换，催化转换器前壳体与过渡管通过第一石英卡套连接，催化转换器后壳体与伸长管通过第二石英卡套连接，过渡管及伸长管中部均设有小型裸露K型热电偶，用以测量催化转换器进、排气口温度，催化转换器内部由壳体、衬垫、载体及密封环组成，催化转换器壳体分为两节，即前壳体和后壳体，前壳体和后壳体通过螺纹连接，便于实验结束时旋出两节壳体，进行载体的更换，连接处设有密封环，衬垫置于载体外表面，并随载体一同放入前壳体内，伸长管尾端设有法兰，用来连接外部管道，实验过程中产生的尾气经外部管道排入大气中，前壳体、后壳体材质均为1000摄氏度耐高温透明玻璃，以便所述PIV测速系统对催化转换器内示踪粒子进行拍摄，本发明的三组催化转换器组件内部结构及连接方式均相同，仅催化转化器的载体类型不同，分别是常规单一载体催化转换器、双载体催化转换器及变孔密度载体催化转换器；温度采集与控制系统由计算机、小型裸露K型热电偶、接线端子板、数据采集板组成，计算机上装有温度采集与显示软件、流量、浓度与压强监控可视化软件，小型裸露K型热电偶一端设在催化转换器组件的过渡管及伸长管中部，用以测量催化转换器进、排气口温度，小型裸露型热电偶另一端连接接线端子板，接线端子板和数据采集板相连，数据采集板插在计算机主板上，计算机通过温度采集与显示软件实时获取催化转换器进、排气口温度，同时，减压阀与流量控制阀通过控制线与计算机相连，计算机通过流量、浓度与压强监控可视化软件，按照不同工况下、单一气体在汽车尾气中所占比重精确控制减压阀与流量控制阀的开度，从而实现发动机不同运行工况的精确模拟。