專利名稱：測量催化器起燃溫度的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，本發(fā)明還涉及一種 測量車用催化器起燃溫度的方法。
背景技術(shù)：
起燃溫度是用于評價車用催化器(三元催化器)的催化轉(zhuǎn)化能力的一 個重要的指標(biāo)。起燃溫度是指在一定的空速、 一定的過量空氣系數(shù)下，排
放污染物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到50%時車用催化器的溫度。發(fā)動機(jī)工作時，溫度變 化比較快，且其排放溫度很容易就超過起燃溫度，如果不采取措施，很難 尋找到起燃溫度。為了獲得車用催化器的起燃溫度，常采用的方法有延長 發(fā)動機(jī)的排氣管，以使得到達(dá)車用催化器的溫度降低。但是不同的發(fā)動機(jī)， 需要延長和變更排氣管，操作麻煩。且這種方法也會容易造成到達(dá)車用催 化器入口處的溫度不穩(wěn)定，容易造成所測得的起燃溫度也不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題就是為了克服以上的不足，提出了一 種測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，能夠準(zhǔn)確地測得起燃溫度。
本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題就是為了克服以上的不足，提出了一 種測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，通過該方法能夠準(zhǔn)確地測得起燃溫度。
本發(fā)明的第一個技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決 一種用于測 量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，由發(fā)動機(jī)、熱交換系統(tǒng)、溫度傳感器、控 制單元組成；所述發(fā)動機(jī)排出的氣體分為第一路氣體和第二路氣體，第一 路氣體與熱交換系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換并與第二路氣體混合后再送往車用催化 器入口，所述溫度傳感器位于所述車用催化器入口的前端，用于測量車用 催化器入口處的混合氣體的實(shí)際溫度并輸出給控制單元；所述控制單元連 接在溫度fe感器和熱交換系統(tǒng)之間，用于將預(yù)設(shè)溫度與混合氣體的實(shí)際溫 度進(jìn)行比較并生成相應(yīng)控制信號輸出至熱交換系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述熱交換系統(tǒng)包括冷卻池、電動閥、用于與第一路氣體進(jìn) 行熱量交換的熱交換器；所述冷卻介質(zhì)從冷卻池中流出后經(jīng)電動閥流向熱 交換器再流回冷卻池；所述控制單元與電動閥相連，所述電動閥根據(jù)控制信號相應(yīng)調(diào)節(jié)流過熱交換器的冷卻介質(zhì)的量。
所述冷卻介質(zhì)為水，所述熱交換系統(tǒng)還包括水泵，所述水泵用于將水 從冷卻池中泵出并使水流向電動閥。
還包括穩(wěn)壓穩(wěn)流閥，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流閥連接在水泵和電動閥之間，用于 穩(wěn)定流過電動閥的水量和水壓。
所述熱交換器為板式熱交換器。
本發(fā)明的第二個技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決 一種測量車 用催化器起燃溫度的方法，包括控制車用催化器入口處溫度的步驟，所述 控制車用催化器入口處溫度的步驟具體包括如下步驟-
A. 將發(fā)動機(jī)排出的氣體分為第一路氣體和第二路氣體，第一路氣體與 熱交換系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換后與第二路氣體混合后再送往車用催化器 入口；
B. 溫度傳感器測量車用催化器入口處混合氣體的實(shí)際溫度；
C. 控制單元將溫度傳感器測量出的實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較并生 成相應(yīng)控制信號輸出至熱交換系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述熱交換系統(tǒng)包括冷卻池、電動閥、用于與第一路氣體進(jìn) 行熱量交換的熱交換器；所述冷卻介質(zhì)從冷卻池中流出后經(jīng)電動閥流向熱 交換器再流回冷卻池；所述控制單元與電動閥相連，所述電動閥根據(jù)控制 信號相應(yīng)調(diào)節(jié)流過熱交換器的冷卻介質(zhì)量。
所述步驟C中，控制單元將溫度傳感器測量出的實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)溫 度進(jìn)行比較后，判斷兩者的差值是否在預(yù)設(shè)值內(nèi)，如果是則停止對電動閥 調(diào)節(jié)，如果否將所述差值進(jìn)行比例、積分、微分處理后獲得控制電動閥開 度的控制信號并輸出給電動閥。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是本發(fā)明的用于測量車用催化器 起燃溫度的設(shè)備能夠準(zhǔn)確地控制催化器的入口溫度，從而使得通過催化器 的氣體溫度比較恒定，進(jìn)而使測量出的車用催化器的起燃溫度較為準(zhǔn)確。 本發(fā)明的用于測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備無需更改發(fā)動機(jī)的排氣管， 能夠適應(yīng)各種不同型號的、功率范圍較廣的發(fā)動機(jī)。本發(fā)明的自動化程度 較高、成本較低，在實(shí)踐中容易得到應(yīng)用。
本發(fā)明的測量車用催化器起燃溫度的方法，包括控制車用催化器入口 處溫度的步驟，通過該步驟可以準(zhǔn)確地控制車用催化器入口處的溫度，為準(zhǔn)確測量車用催化器的起燃溫度提供基礎(chǔ)。
本發(fā)明通過判斷實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)溫度的差值是否在預(yù)設(shè)值內(nèi)，并在是 時停止對電動閥調(diào)節(jié)，在否時進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。實(shí)現(xiàn)較快、較精確地對車用 催化器入口處的溫度進(jìn)行控制。從而實(shí)現(xiàn)較快、較精確地測量車用催化器 的起燃溫度。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體的實(shí)施方式并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖1所示， 一種用于測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，包括發(fā)動機(jī) 1、熱交換系統(tǒng)、溫度傳感器3、控制單元4;所述發(fā)動機(jī)l排出的氣體通 過一個三通節(jié)點(diǎn)分為第一路氣體和第二路氣體，第一路氣體與熱交換系統(tǒng)
進(jìn)行熱量交換并與第二路氣體混合后再送往車用催化器5入口 ，所述溫度 傳感器3位于所述車用催化器5入口的前端；所述控制單元4連接在溫度 傳感器3和熱交換系統(tǒng)之間，用于將溫度傳感器3采集的混合氣體的溫度 與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較并生成相應(yīng)控制信號輸出至熱交換系統(tǒng)。
所述熱交換系統(tǒng)包括冷卻池21、智能電動調(diào)節(jié)閥(簡稱電動閥)22、 用于與第一路氣體進(jìn)行熱量交換的熱交換器23;所述冷卻介質(zhì)從冷卻池21 中流出后經(jīng)電動閥流向熱交換器23再流回冷卻池;所述控制單元4與電動 閥相連，所述電動閥根據(jù)控制信號相應(yīng)調(diào)節(jié)自身的開度，進(jìn)而調(diào)節(jié)流過熱 交換器23的冷卻介質(zhì)的量。所述冷卻介質(zhì)一般為水，所述熱交換系統(tǒng)還包 括水泵，所述水泵用于將水從冷卻池21中泵出并使水流向電動閥。
所述熱交換系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓穩(wěn)流閥(圖中未示出)，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流閥連 接在水泵和電動閥之間，用于穩(wěn)定流過電動閥的水量和水壓。本發(fā)明通過 在水泵和電動閥之間設(shè)置穩(wěn)壓穩(wěn)流閥，可以使得通過電動閥的數(shù)量及水壓 穩(wěn)定，避免了冷卻源的不穩(wěn)定而造成即使是同一個閥門開度也會造成冷卻 量的不一致，保證了控制不被冷卻介質(zhì)波動的干擾，避免過于頻繁地調(diào)節(jié) 電動閥(電動閥本身也不能承受太高的調(diào)節(jié)頻率)，而達(dá)到控制混合氣體溫 度的目的。
所述熱交換器23為交換效率高的板式熱交換器。假設(shè)發(fā)動機(jī)的最大功 率為P，則其排放的熱量可以按照Px40y。計算；熱交換器23可以將該排放的熱量作為熱交換的參照點(diǎn)。所述車用催化器5可以安裝在混合后的第
一路氣體和第二路氣體的適當(dāng)后方(如氣體混合后一米處)，使得第一路 氣體和第二路氣體能夠混合得比較均勻，進(jìn)而使到達(dá)車用催化器5的混合 氣體的溫度比較穩(wěn)定。
所述用于測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備還可包括測功機(jī)6，所述測 功機(jī)6與控制單元4相連，所述測功機(jī)6可以測量出發(fā)動機(jī)1當(dāng)前的功率， 并在控制單元4的控制下將發(fā)動機(jī)1當(dāng)前的功率調(diào)整到預(yù)設(shè)功率上。
本發(fā)明的熱交換系統(tǒng)采用外部循環(huán)水的方式，可以更精確地調(diào)節(jié)熱交 換量?？刂茊卧?對電動閥發(fā)出控制信號，通過調(diào)節(jié)電動閥的開度改變流 過熱交換器23的水量，進(jìn)而控制通過車用催化器的氣體溫度，從而使得通 過催化器的氣體溫度比較穩(wěn)定，可以適應(yīng)不同型號的發(fā)動機(jī)及催化器。外 部循環(huán)水的路線為冷卻池21—水泵—穩(wěn)壓穩(wěn)流閥—電動閥—熱交換器 23—冷卻池21。
一種測量車用催化器起燃溫度的方法，包括控制車用催化器入口處溫
度的步驟，所述控制車用催化器入口處溫度的步驟具體包括如下步驟
第一步將發(fā)動機(jī)排出的氣體分為第一路氣體和第二路氣體，第一路 氣體與熱交換系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換后與第二路氣體混合再送往車用催化器入 口。所述熱交換系統(tǒng)包括冷卻池、電動閥、用于與第一路氣體進(jìn)行熱量交
換的熱交換器；所述冷卻介質(zhì)從冷卻池中流出后經(jīng)電動閥流向熱交換器再
流回冷卻池。
第二步溫度傳感器測量車用催化器入口處混合氣體的實(shí)際溫度。 第三步控制單元將溫度傳感器測量出的實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比 較并生成相應(yīng)控制信號輸出至熱交換系統(tǒng)。具體而言，控制單元將控制信 號輸出給熱交換系統(tǒng)的電動閥，所述電動閥根據(jù)控制信號相應(yīng)調(diào)節(jié)流過熱 交換器的水量。
本發(fā)明通過對目標(biāo)溫度誤差(實(shí)際溫度《與預(yù)設(shè)溫度&之差)進(jìn)行標(biāo) 定，可以較快、較精確地進(jìn)行溫度控制。具體做法如下控制單元將溫度 傳感器測量出的實(shí)際溫度&與預(yù)設(shè)溫度&進(jìn)行比較后，判斷兩者的差值是 否在預(yù)設(shè)值A(chǔ)內(nèi)，如果是則停止對電動閥調(diào)節(jié)，如果否將所述差值進(jìn)行比 例(P)、積分(1)、微分(D)處理后獲得控制電動閥開度的控制信號并 輸出給電動閥。 一般地，如果實(shí)際溫度&高于預(yù)設(shè)溫度&，控制單元就給 出相應(yīng)控制信號，加大電動閥的開度，讓水帶走更多的熱量；反之則減少開度。通過控制電動閥動作的頻率，可以提高控制準(zhǔn)確度。
由于發(fā)動機(jī)的排氣溫度的變化范圍較大，且由于排氣是脈動的，這樣 就造成了熱源的脈動，單純地利用一個PID算法無法很好地進(jìn)行溫度控制， 或者即使可以比較好地進(jìn)行溫度控制，也可能會造成需要較長的穩(wěn)定時間， 本發(fā)明的控制方法依靠對目標(biāo)溫度誤差范圍標(biāo)定，可以較快、較精確地進(jìn)
行溫度控制。當(dāng)預(yù)設(shè)值A(chǔ)較大時，溫度可以較快穩(wěn)定，但控制精度差，容 易造成溫度不準(zhǔn)確。反之，當(dāng)預(yù)設(shè)值A(chǔ)較小時，最終溫度在較長的過渡過 程后將較為準(zhǔn)確；但可能會使系統(tǒng)出現(xiàn)較大的振蕩。因此，選取合適的預(yù) 設(shè)值A(chǔ)顯得尤為重要。實(shí)際操作中，可以在調(diào)試過程中，對不同的A值進(jìn) 行試驗(yàn)，選取一個理想的A值，并作為一個常數(shù)記入控制單元內(nèi)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制車用催化器入口處溫度后，可以精確地求得車用 催化器起燃溫度。求得車用催化器起燃溫度的方法如下按標(biāo)準(zhǔn)要求的空 速及過量空氣系統(tǒng)讓發(fā)動機(jī)工作，在車用催化器入口溫度為T1 T2 (如 200 500°C)的范圍內(nèi)，以t(如20。C)的間隔逐步改變，待車用催化器入 口溫度穩(wěn)定(即溫度傳感器測量出的實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)溫度的差值在預(yù)設(shè)值 內(nèi))后，測量車用催化器前后的排放濃度值，以入口溫度為橫坐標(biāo)，轉(zhuǎn)化 率為縱坐標(biāo)，繪制起燃溫度特性曲線。以直線差值法，求出催化器對各種 污染物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到50%時的溫度(即起燃溫度)。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，其特征在于由發(fā)動機(jī)、熱交換系統(tǒng)、溫度傳感器、控制單元組成；所述發(fā)動機(jī)排出的氣體分為第一路氣體和第二路氣體，第一路氣體與熱交換系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換并與第二路氣體混合后再送往車用催化器入口，所述溫度傳感器位于所述車用催化器入口的前端，用于測量車用催化器入口處的混合氣體的實(shí)際溫度并輸出給控制單元；所述控制單元連接在溫度傳感器和熱交換系統(tǒng)之間，用于將預(yù)設(shè)溫度與混合氣體的實(shí)際溫度進(jìn)行比較并生成相應(yīng)控制信號輸出至熱交換系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，其特征在于 所述熱交換系統(tǒng)包括冷卻池、電動閥、用于與第一路氣體進(jìn)行熱量交換的 熱交換器；所述冷卻介質(zhì)從冷卻池中流出后經(jīng)電動閥流向熱交換器再流回 冷卻池；所述控制單元與電動閥相連，所述電動閥根據(jù)控制信號相應(yīng)調(diào)節(jié) 流過熱交換器的冷卻介質(zhì)的量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，其特征在于 所述冷卻介質(zhì)為水，所述熱交換系統(tǒng)還包括水泵，所述水泵用于將水從冷 卻池中泵出并使水流向電動閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，其特征在于 還包括穩(wěn)壓穩(wěn)流閥，所述穩(wěn)壓穩(wěn)流閥連接在水泵和電動閥之間，用于穩(wěn)定 流過電動閥的水量和水壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備，其特征 在于所述熱交換器為板式熱交換器。
6. —種測量車用催化器起燃溫度的方法，其特征在于包括控制車用催化 器入口處溫度的步驟，所述控制車用催化器入口處溫度的步驟具體包括如 下步驟A. 將發(fā)動機(jī)排出的氣體分為第一路氣體和第二路氣體，第一路氣體與 熱交換系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換后與第二路氣體混合后再送往車用催化器 入口；B. 溫度傳感器測量車用催化器入口處混合氣體的實(shí)際溫度；C. 控制單元將溫度傳感器測量出的實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較并生 成相應(yīng)控制信號輸出至熱交換系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量車用催化器起燃溫度的方法，其特征在于: 所述熱交換系統(tǒng)包括冷卻池、電動閥、用于與第一路氣體進(jìn)行熱量交換的熱交換器；所述冷卻介質(zhì)從冷卻池中流出后經(jīng)電動閥流向熱交換器再流回冷卻池；所述控制單元與電動閥相連，所述電動閥根據(jù)控制信號相應(yīng)調(diào)節(jié) 流過熱交換器的冷卻介質(zhì)量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量車用催化器起燃溫度的方法，其特征在于 所述步驟C中，控制單元將溫度傳感器測量出的實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行 比較后，判斷兩者的差值是否在預(yù)設(shè)值內(nèi)，如果是則停止對電動闊調(diào)節(jié)， 如果否將所述差值進(jìn)行比例、積分、微分處理后獲得控制電動閥開度的控 制信號并輸出給電動閥。
全文摘要
本發(fā)明公開測量車用催化器起燃溫度的設(shè)備及方法，該設(shè)備由發(fā)動機(jī)、熱交換系統(tǒng)、溫度傳感器、控制單元組成；發(fā)動機(jī)排出的氣體分為兩路，第一路與熱交換系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換并與第二路混合后再送往車用催化器入口，溫度傳感器位于車用催化器入口的前端；控制單元將混合氣體的實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較并生成相應(yīng)控制信號輸出至熱交換系統(tǒng)。該方法包括控制車用催化器入口處溫度的步驟將發(fā)動機(jī)排出的氣體分為兩路，第一路與熱交換系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換后與第二路混合后再送往車用催化器入口；溫度傳感器測量車用催化器入口處混合氣體的實(shí)際溫度；控制單元將實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較并生成相應(yīng)控制信號輸出至熱交換系統(tǒng)。本發(fā)明能準(zhǔn)確測量起燃溫度。
文檔編號G01M99/00GK101451914SQ20071007747
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者張明朗 申請人:比亞迪股份有限公司