[發明專利]一種發動機排氣顆粒物采樣系統及其使用方法

在審

• 申請號: 201610247639.9
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105699135A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 梁興雨;王亞軍;舒歌群;于晗正男
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于內燃機技術領域，具體涉及一種發動機排氣顆粒物采樣 系統及其使用方法。

背景技術

隨著工業化進程推進，汽車工業快速發展，各種機動車輛的保有量 不斷增加，汽車對人類的生活毫無疑問地帶來各種便利，但是其尾氣排 放卻給人類生活的大氣環境造成嚴重污染，特別是近年來的霧霾天氣給 人類健康造成巨大危害。為了限制機動車的顆粒物排放，降低其對環境 的污染和人體的危害，滿足越來越嚴格的排放法規，在內燃機產品設計 開發中，關于“內燃機排氣顆粒物”的研究成為了熱點。針對內燃機排 氣顆粒物的粒徑分布、分形維數和納觀形貌等性質的研究，通常采用熱 重分析、拉曼分析、紅外光譜分析的方法，這些方法需要對顆粒物進行 濾紙采樣。

發明內容

本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種發動機排氣顆粒物采 樣系統及其使用方法,針對發動機排氣顆粒物進行采樣，沒有排氣稀釋系 統和過濾、冷凝、緩沖機構等，結構簡單，成本低。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種發動機排氣顆粒物采樣系統包括發動機、主排氣管、第一濾清 器、流量計、流量調節閥、支排氣管、第二濾清器、電磁閥、時間繼電 器、變壓器、電源、控制開關、夾持器和銅網微柵；

主排氣管入口端與發動機排氣管的出口端連接，主排氣管出口端與 第一濾清器連接，在發送機和第一濾清器之間的主排氣管上設置支排氣 管；在支排氣管上依次設置流量計、流量調節閥、電磁閥、銅網微柵和 第二濾清器；

電磁閥與時間繼電器相連、時間繼電器與變壓器相連、變壓器與控 制開關相連，變壓器和電源相連，控制開關與夾持器相連，控制開關與 電磁閥相連，夾持器內設置有銅網微柵。

在上述技術方案中，流量計為一體型熱式氣體流量計，用于測量支 排氣管的累計流量和瞬時流量，并帶有數顯和超高溫溫度補償功能。

在上述技術方案中，電磁閥是高溫氣體常開式電磁閥；時間繼電器 是靜態通電延時類時間繼電器。

使用上述系統進行發動機排氣顆粒物的采樣，按照下述步驟進行：

步驟1，啟動發動機，在怠速工況下進行熱機，使其穩定在目標工況；

步驟2，根據流量計顯示的瞬時流量，調節流量控制閥到目標流量；

步驟3，當支排氣管內的流量達到目標工況且穩定后，將夾持器中的 銅網微柵設置在支排氣管中并使銅網微柵的接收面垂直于氣體流向；

步驟4，當銅網微柵設置在支排氣管中進行采樣時，控制開關閉合， 時間繼電器在通電后延遲斷開，電磁閥由常開狀態變為關閉，采樣結束。

在上述技術方案中，在步驟1中，目標工況為發動機最大功率點或 發動機最大扭矩點。

在上述技術方案中，在步驟2中，目標流量為1±10％L/s。

在上述技術方案中，在步驟3中，通電延遲為0.1-9.9秒，優選為 1-5秒。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.結構簡單、操作方便。針對發動機排氣顆粒物進行采樣，沒有排 氣稀釋系統和過濾、冷凝、緩沖機構等，結構簡單，成本低。

2.提高樣品質量。可控制排氣流量和調節采樣時間：流量計可測量 瞬時流量和累計流量，通過流量調節閥，使每次測量時排氣流速恒定； 電路系統中，時間繼電器的通電延遲范圍在0.1s-9.9s，根據發動機工況 和環境因素，制定不同采樣時間控制策略。

3.提高采樣的重復性和再現性。控制排氣流量和采樣時間后，確保 了同一操作人員在同一實驗室內使用同一儀器設備對相同條件下所作兩 個單次采樣結果的重復性，以及不同操作人員在不同實驗室內對相同條 件下各作單次采樣結果的再現性。

4.電磁閥快速響應性，可以確保發動機排氣顆粒物準確采樣。

附圖說明

圖1為本發明發動機排氣顆粒物采樣系統的結構示意圖。圖中：1- 發動機；2-主排氣管；3-第一濾清器；4-流量計；5-流量調節閥；6-支排 氣管；7-第二濾清器；8-電磁閥；9-時間繼電器；10-變壓器；11-電源； 12-控制開關；13-夾持器；14-銅網微柵。

圖2為采集的顆粒物樣品的透射電鏡結果示意圖(1)。

圖3為采集的顆粒物樣品的透射電鏡結果示意圖(2)。