[發明專利]柴油機微粒捕集過程的可視化系統

無效

• 申請號: 201210039063.9
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102562240A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 孟忠偉;陳磊;尹偉;彭俊涵;蒲云飛;易思歡
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

技術領域

本發明屬于汽車尾氣后處理系統，具體涉及一種在線直接觀測柴油機尾氣中微粒捕集過程的可視化系統。

背景技術

目前，節能減排已成為全球的熱點主題，而汽車則是能源的消耗大戶，因此，實現汽車的節能減排勢在必行。各種先進發動機技術應用于汽車降低其燃油消耗率和污染物的排放，其中，汽車的柴油化是實現汽車節能的一種可行方案。其原因是：相比汽油車，柴油車以燃油經濟和較低的CO₂排放、穩定性強、輸出功率大等優點，相同排量的柴油車產生的CO₂量可以比汽油車低30％以上。但是，柴油機產生的微粒質量是汽油機的30～80倍，在越來越嚴格的排放法規限制下，柴油機微粒減排技術已成為制約柴油機發展的一項關鍵瓶頸技術。采用壁流式陶瓷過濾體實現微粒的捕集是一項可靠、有效的微粒減排技術，目前受到廣泛的關注。柴油機微粒沉積于過濾體的內部，無法對其沉積過程進行直接觀測。

發明內容

本發明的目的是提供一種能在各種溫度、各種流量情況下，對各種過濾介質的微粒捕集過程進行直接在線觀測的一種柴油機微粒捕集過程的可視化系統。

本發明的目的是這樣實現的：一種柴油機微粒捕集過程的可視化系統，包括可視化儀器，用作引入空氣的預熱加熱器的出口經管道與主體段的進氣口連通，用作引入柴油機尾氣的尾氣采樣加熱管經安裝有閥門的管道與主體段的進氣口連通，主體段的出氣口經管道順次連接冷卻器、干燥器、用作分離氣體中微粒的過濾器、質量流量計以及真空泵進口，真空泵出口接排空管；上述主體段內的氣體通道上設置有過濾介質，主體段的進氣口和出氣口處均設置有溫度傳感器以及壓力傳感器，熱電偶溫度傳感器伸入主體段中的過濾介質內；主體段的殼體上設置有供所述可視化儀器觀測使用的可視化窗口。

上述主體段結構為：圓柱形殼體上設置有進氣管和出氣管，殼體、進氣管和出氣管三者同一軸線，殼體內的氣體通道由一個豎直向上段、一個水平段和一個豎直向下段首尾銜接組成，用作固定所述過濾介質的托盤設置在氣體通道的豎直向下段上。

上述主體段的殼體經螺栓固定在固定端底座上，固定端底座經螺栓固定在剛性平臺上。

上述預熱加熱器的入口管上設置有空氣入口閥門。

上述尾氣采樣加熱管的加熱溫度能達到300℃；所述預熱加熱器的加熱溫度能達到700℃。

上述過濾介質為從壁流式陶瓷過濾體上切割下來的陶瓷片，孔隙率為10%～70%，平均孔徑為2μm～30μm，最大過濾面積為100mm×150mm。

上述可視化儀器為激光位移傳感器、紅外成像儀、平面光學顯微鏡以及三維立體顯微鏡之一種或多種。

上述過濾介質采用耐高溫密封膠粘固于托盤上。

上述可視化窗口上安裝有石英玻璃，石英玻璃的耐溫在1000℃以上。

上述過濾器的過濾速度控制為0.01m/s～0.2m/s；所述真空泵的真空度>0.8?bar。

本系統包括柴油機尾氣采樣加熱管，用于維持進入系統的柴油機尾氣在某一恒定溫度；系統預熱加熱器，用于將可視化主體在實驗前預先加熱到設定的實驗溫度；主體段用于安裝過濾介質，并開設有可視化窗口；窗口上方安裝可視化儀器測量微粒的沉積過程，入口與尾氣采樣加熱管和系統預熱加熱器相連，出口連接冷卻器；冷卻器用于將主體段出口的高溫氣體進行，出口連接干燥器；干燥器用于脫除冷卻器出口氣體中的水份，出口連接過濾器；過濾器用于過濾從主體段逸出的柴油機微粒，出口連接質量流量計；質量流量計用于控制進入主體段的尾氣流量，其出口連接真空泵；真空泵用于抽吸柴油機排氣管內的尾氣最后排空。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、可在線、直接觀測柴油機微粒在過濾介質上的沉積過程。之前對微粒沉積的研究基本都是采用離線方法，將捕集微粒后的過濾體進行切割觀測，無法對整個沉積過程進行測量。

2、可在各種溫度、各種流量工況下運行。由于尾氣采樣加熱管和系統預熱加熱器都具有溫度調節功能，因此可以根據柴油機排氣溫度的變化調節系統工作溫度，使其與柴油機排氣溫度相同，滿足各種溫度的測試要求。另外，由于質量流量計可控制真空泵的抽氣流量，因此也能滿足不同流量的測試要求。

3、拆裝方便。更換過濾介質時，只需打開可視化窗口，取下安裝過濾介質的法蘭盤即可實現更換。而且，也可根據過濾介質的大小，改變法蘭盤的開孔大小即可實現不同大小過濾片的安裝。