CN105781696A - 一种汽车炭罐试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车炭罐试验装置，可用一套试验装置满足吸附试验和脱附试验的需求，还可以满足汽车国五标准对炭罐的初始工作能力试验的需求。其技术方案为：重新设计了炭罐试验装置的气体管路，改进了气体流程，使得试验炭罐的试验状态与在汽车中的运行状态一致，从而大大提高了试验精度和数据的稳定性。通过可编程控制器电路(PLC)对各个电磁阀的开闭动作的控制，可在同一套管路连接的炭罐试验装置中满足炭罐的仿真吸附能力试验、炭罐的仿真脱附能力试验以及炭罐的初始工作能力试验，从而实现了基准炭罐的全自动可循环利用，降低了设备计量的难度。

Description

一种汽车炭罐试验装置
技术领域
本发明涉及汽车炭罐试验，尤其涉及在同一套试验装置既能完成吸附试验也能完成脱附试验的技术。
背景技术
目前，市场上的汽车炭罐试验设备的原理如图1所示，存在试验功能单一(仅有单一的吸附或脱附试验)、并存在试验稳定性、重复性差的问题。同时试验过程中需要用到的参照炭罐由于长时期处于被动吸附状态，需要不断更新，大大影响实验效率。
由于炭罐是汽车上非常重要的排放污染物控制装置，更是控制车辆燃油蒸发量的核心部件，故不真实的试验数据会对汽车标定开发、定型造成负面的影响，进而进一步加剧大气环境的污染、汽车油耗量的增加。
有关文献也公开了部分炭罐试验设备的原理，经分析造成其试验结果不稳定的主要原因是炭罐的试验状态和炭罐在车辆上的实际工作状态不完全相同，这就造成了实际炭罐工作效率和汽车企业的开发目标有了较大的偏差。
在2014年初，我国轻型车国五排放标准GB18352.5—2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》出台，其中蒸发污染物排放试验前要求进行炭罐吸附试验，并新增了“炭罐初始工作能力试验”。作为国五标准中重要的新增配套认证项目，各大整车制造商在规定出台后均有较大的试验需求，但是当前的试验装置难以满足这一试验需求。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种汽车炭罐试验装置，可用一套试验装置满足吸附试验和脱附试验的需求，还可以满足汽车国五标准对炭罐的初始工作能力试验的需求。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种汽车炭罐试验装置，装置包括可编程控制电路、第一电子天平、第二电子天平、测试炭罐、基准炭罐，其中测试炭罐位于第一电子天平上，基准炭罐位于第二电子天平上，测试炭罐的吸附口通过第一电磁阀连通第一气体源和第二气体源的混合源，测试炭罐的脱附口通过第二电磁阀连通第一三通，测试炭罐的通大气口连通第二三通，基准炭罐的吸附口通过第三电磁阀连通第二三通，基准炭罐的脱附口通过第四电磁阀连通第一三通，基准炭罐的通大气口连通第三三通，第二三通连通第四三通，第四三通通过第五电磁阀连通单独的第二气体源，第四三通连通第三三通，第三三通通过第六电磁阀连通第五三通，第五三通通过第七电磁阀连通第一三通，第五三通连通废气排出口，可编程控制电路通过对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀以及第七电磁阀的控制，实施第一气体和第二气体的混合气体在装置中的走向。
根据本发明的汽车炭罐试验装置的一实施例，在第一气体源处和第二气体源处均安装气体流量计。
根据本发明的汽车炭罐试验装置的一实施例，第一气体是汽油蒸汽的模拟气体，第二气体是清扫气体。
根据本发明的汽车炭罐试验装置的一实施例，在测试炭罐的仿真吸附试验中，可编程控制电路通过对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀以及第七电磁阀的控制，使第一气体和第二气体的混合气体首先从混合源处进入测试炭罐的吸附口，然后经过测试炭罐的通大气口、基准炭罐的吸附口以及基准炭罐的通大气口后，最后从废气排出口排出。
根据本发明的汽车炭罐试验装置的一实施例，在测试炭罐的仿真脱附试验中，可编程控制电路通过对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀以及第七电磁阀的控制，使第二气体首先从单独的第二气体源处通过第四三通同时分别进入测试炭罐和基准炭罐的通大气口，然后同时分别进入测试炭罐和基准炭罐的脱附口，最后通过第五三通汇总到废气排出口排出。
根据本发明的汽车炭罐试验装置的一实施例，在测试炭罐的初始工作能力试验中，可编程控制电路通过对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀以及第七电磁阀的控制，重复进行测试炭罐的仿真吸附试验和仿真脱附试验。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明重新设计了炭罐试验装置的气体管路，改进了气体流程，使得试验炭罐的试验状态与在汽车中的运行状态一致，从而大大提高了试验精度和数据的稳定性。通过可编程控制器电路(PLC)对各个电磁阀的开闭动作的控制，可在同一套管路连接的炭罐试验装置中满足炭罐的仿真吸附能力试验、炭罐的仿真脱附能力试验以及炭罐的初始工作能力试验，从而实现了基准炭罐的全自动可循环利用，降低了设备计量的难度。
附图说明
图1示出了传统的汽车炭罐试验装置的结构。
图2示出了本发明的汽车炭罐试验装置在炭罐仿真吸附试验中的原理图。
图3示出了本发明的汽车炭罐试验装置在炭罐仿真脱附试验中的原理图。
图4示出了本发明的汽车炭罐试验装置在炭罐初始工作能力试验中的原理图。
具体实施方式
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
首先介绍炭罐在汽车上的工作原理和作用。在常温下燃油箱经常充满汽油蒸气，汽油车油箱在温度与压力发生变化时，会使大量汽油蒸气通过通气孔排向大气中。燃油蒸发排放控制***的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。这个过程起重要作用的是活性炭罐。活性炭有吸附功能，当汽车运行或熄火时，燃油箱的汽油蒸气通过管路进入活性炭罐的上部，新鲜空气则从活性炭罐下部进入活性炭罐。发动机熄火后，汽油蒸气与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性炭罐中，当发动机起动后，装在活性炭罐与进气歧管之间的燃油蒸发净化装置的阀打开，活性炭罐内的汽油蒸气被吸入进气歧管参加燃烧。从而减少了油气的外泄，有利于保护环境和节约能源。
图2示出了本发明的汽车炭罐试验装置在炭罐仿真吸附试验中的原理，图3示出了本发明的汽车炭罐试验装置在炭罐仿真脱附试验中的原理，图4示出了本发明的汽车炭罐试验装置在炭罐初始工作能力试验中的原理。这三个试验中的管路连接都是相同的。
请同时参见图2至图4，本发明的汽车炭罐试验装置包括可编程控制电路1、第一电子天平2、第二电子天平3、测试炭罐4、基准炭罐5，其中测试炭罐4位于第一电子天平2上，基准炭罐5位于第二电子天平3上。
测试炭罐4的吸附口4a通过第一电磁阀61连通第一气体源(在本实施例中为丁烷，作为汽油蒸汽的模拟气体)和第二气体源(在本实施中为氮气，作为清扫气体)的混合源，在作为混合源的第一气体源和第二气体源处分别安装气体流量计81和82。测试炭罐4的脱附口4b通过第二电磁阀62连通第一三通71，测试炭罐4的通大气口4c连通第二三通72。
基准炭罐5的吸附口5a通过第三电磁阀63连通第二三通72，基准炭罐5的脱附口5b通过第四电磁阀64连通第一三通71，基准炭罐5的通大气口5c连通第三三通73。第二三通72连通第四三通74，第四三通74通过第五电磁阀65连通单独的第二气体源(在本实施例中为氮气)，且这一单独的第二气体源处安装气体流量计83。第四三通74连通第三三通73，第三三通73通过第六电磁阀66连通第五三通75，第五三通75通过第七电磁阀67连通第一三通71，第五三通75连通废气排出口。
可编程控制电路1通过对第一电磁阀61、第二电磁阀62、第三电磁阀63、第四电磁阀64、第五电磁阀65、第六电磁阀66以及第七电磁阀67的控制，实施第一气体(在本实施例中为丁烷)和第二气体(在本实施例中为氮气)的混合气体在装置中的走向。
图2示出了本发明的汽车炭罐试验装置在炭罐仿真吸附试验中的气体流向。炭罐的吸附试验是使用炭罐预处理装置进行炭罐吸附，采用50％容积丁烷和50％容积氮气的混合气，以40g/h丁烷的流量使炭罐吸附，在炭罐吸附试验时，先按图2连接测试炭罐和一个辅助的基准炭罐，然后使用50％容积丁烷和50％容积氮气的混合气模拟油蒸汽对炭罐进行吸附。丁烷/氮气的混合比、流量和压力是可以精确控制的。使用第一电子天平2和第二电子天平3测量炭罐在处理过程中的重量变化趋势并记录。在处理过程中，混合气模拟的油蒸汽首先进入测试炭罐4。当测试炭罐4吸附满后，油蒸汽自然会进入辅助的基准炭罐5；当基准炭罐5的质量增加到了2g，则停止试验，认为测试炭罐4已经完全吸附。
本***只需按图2连接上测试炭罐4和基准炭罐5的所有接口(吸附口、脱附口、通大气口)，可编程控制电路1通过对第一电磁阀61、第二电磁阀62、第三电磁阀63、第四电磁阀64、第五电磁阀65、第六电磁阀66以及第七电磁阀67的控制实现对气体走向的控制，丁烷和氮气的混合气的走向是：首先进入测试炭罐4的吸附口4a——测试炭罐的通大气口4c——基准炭罐的吸附口5a——基准炭罐的通大气口5c——废气排出口9，全过程完全自动控制完成，气体走向靠多个电磁阀门的自动控制来调节，精确仿真炭罐在汽车上的真实工作状态。
图3示出了本发明的汽车炭罐试验装置在炭罐仿真脱附试验中的气体流向。为了模拟测试炭罐在汽车上真实的反复循环再利用的工作状态，国五排放标准也规定了炭罐脱附试验的规程，试验要求使用(空气或者氮气)以25±5L/min的流量脱附测试炭罐，直至达到300倍炭罐床容积。
本***只需按图3连接上测试炭罐4和基准炭罐5所有接口(吸附口、脱附口、通大气口)，可编程控制电路1通过对第一电磁阀61、第二电磁阀62、第三电磁阀63、第四电磁阀64、第五电磁阀65、第六电磁阀66以及第七电磁阀67的控制实现对气体走向的控制。氮气将作为清扫气体，具体氮气的走向是：首先氮气通过三通74同时分别进入测试炭罐4的通大气口4c和基准炭罐5的通大气口5c——同时分别进入测试炭罐的脱附口4b和基准炭罐的脱附口5b——通过三通71汇总到废气排出口9，全过程完全自动控制完成，气体走向靠多个电磁阀门的自动控制来调节，精确仿真炭罐在汽车上的真实工作状态。本发明通过对***管路、电磁阀门的设计，能同时脱附测试炭罐和基准炭罐。
图4示出了本发明的汽车炭罐试验装置在炭罐初始工作能力试验中的气体流向。炭罐初始工作能力试验是国五排放标准新增的一项试验项目，也是旧型汽车炭罐试验装置所不具备的试验功能。
具体试验循环较复杂(详细试验规程见HJ/T390《汽油车燃油蒸发污染物控制***》5.2章节)，主要步骤是重复(炭罐吸附试验+炭罐脱附试验)6个循环，并记录第5、6个循环的炭罐吸附质量的平均值，之后结合炭罐有效容积值，最终得出炭罐初始工作能力值。
本试验只需按图4连接上测试炭罐和基准炭罐所有接口(吸附口、脱附口、通大气口)后，***将自动反复运行功能一(图2所示的仿真吸附)和功能二(图3所示的仿真脱附)，由于本发明全新的管路连接方式和***电磁阀的全新控制方式使得测试炭罐和基准炭罐可以循环清空，不用人工更换基准炭罐，可自动完成所有试验内容。
本发明的汽车炭罐试验装置主要用于满足汽车国五排放标准对炭罐的全部试验要求(炭罐的仿真吸附试验、炭罐的仿真脱附试验、炭罐的初始工作能力试验)，同时还能对不同车型的各种活性炭罐，模拟炭罐在车辆上的使用工况，对炭罐情况进行实时测量。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1)试验稳定性好、试验精度高：通过对气体流程图的改进和完善，通过对***管路、控制***判断条件重新设计，使测试炭罐的试验状态与在汽车的运行状态一致，从而大大提高了试验精度和数据的稳定性。
2)增加了“炭罐有效容积”试验功能，使之满足最新的国五排放标准。
3)实现了“基准炭罐”的可循环使用，提高了试验效率。
4)标定、检修方便：将原来单一的***分解成两个自由切换的独立***，便于设备标定和检修。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (6)

1.一种汽车炭罐试验装置，其特征在于，装置包括可编程控制电路、第一电子天平、第二电子天平、测试炭罐、基准炭罐，其中测试炭罐位于第一电子天平上，基准炭罐位于第二电子天平上，测试炭罐的吸附口通过第一电磁阀连通第一气体源和第二气体源的混合源，测试炭罐的脱附口通过第二电磁阀连通第一三通，测试炭罐的通大气口连通第二三通，基准炭罐的吸附口通过第三电磁阀连通第二三通，基准炭罐的脱附口通过第四电磁阀连通第一三通，基准炭罐的通大气口连通第三三通，第二三通连通第四三通，第四三通通过第五电磁阀连通单独的第二气体源，第四三通连通第三三通，第三三通通过第六电磁阀连通第五三通，第五三通通过第七电磁阀连通第一三通，第五三通连通废气排出口，可编程控制电路通过对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀以及第七电磁阀的控制，实施第一气体和第二气体的混合气体在装置中的走向。
2.根据权利要求1所述的汽车炭罐试验装置，其特征在于，在第一气体源处和第二气体源处均安装气体流量计。
3.根据权利要求1所述的汽车炭罐试验装置，其特征在于，第一气体是汽油蒸汽的模拟气体，第二气体是清扫气体。
4.根据权利要求1所述的汽车炭罐试验装置，其特征在于，在测试炭罐的仿真吸附试验中，可编程控制电路通过对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀以及第七电磁阀的控制，使第一气体和第二气体的混合气体首先从混合源处进入测试炭罐的吸附口，然后经过测试炭罐的通大气口、基准炭罐的吸附口以及基准炭罐的通大气口后，最后从废气排出口排出。
5.根据权利要求1所述的汽车炭罐试验装置，其特征在于，在测试炭罐的仿真脱附试验中，可编程控制电路通过对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀以及第七电磁阀的控制，使第二气体首先从单独的第二气体源处通过第四三通同时分别进入测试炭罐和基准炭罐的通大气口，然后同时分别进入测试炭罐和基准炭罐的脱附口，最后通过第五三通汇总到废气排出口排出。
6.根据权利要求1所述的汽车炭罐试验装置，其特征在于，在测试炭罐的初始工作能力试验中，可编程控制电路通过对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀以及第七电磁阀的控制，重复进行测试炭罐的仿真吸附试验和仿真脱附试验。
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Address after: 201805 Shanghai City Yutian Jiading District Anting Town Road No. 68

Applicant after: Shanghai motor vehicle inspection and Certification Technology Research Center Co., Ltd.

Address before: 201805 Shanghai City Yutian Jiading District Anting Town Road No. 68

Applicant before: Shanghai Motor Vehicle Inspection Center

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GR01 Patent grant
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