[發明專利]一種發動機排氣顆粒物分級采樣系統及其使用方法

在審

• 申請號: 201610250579.6
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105716916A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 梁興雨;王亞軍;舒歌群;于晗正男;孫秀秀
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N1/24
• 分類號: G01N1/24;B07B13/04
• 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分級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分級采樣系統及其使用方法。

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分級采樣系統，由發動機、主排氣管、第一濾清器、支排氣管、流量計、流量調節閥、第一采樣分級器、第二采樣分級器、第一采樣裝置、第二采樣裝置、第一真空泵、第一排氣管路、第二濾清器、第二排氣管路、第三采樣裝置、第四采樣裝置、第二真空泵組成；

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調節閥、第一采樣分級器、第二采樣分級器、第二采樣裝置和第一真空泵；第一真空泵設置于支排氣管的末端，在流量調節閥上方的支排氣管上設置流量計；在第一采樣分級器的一側設置第一排氣管路，在第一排氣管路的末端設置第二濾清器；在第二采樣分級器的一側設置第二排氣管路，在支路第二排氣管路上依次設置第三采樣裝置、第四采樣裝置和第二真空泵；在第二采樣分級器和第二采樣裝置之間的支排氣管上設置第一采樣裝置。

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，第一采樣裝置和第三采樣裝置均為銅網微柵，銅網微柵設置在夾持器上，銅網微柵的接收面垂直于氣體流動方向。

在上述技術方案中，第二采樣裝置和第四采樣裝置均為濾紙采樣裝置，濾紙的接收面垂直于氣體流動方向。

在上述技術方案中，第一采樣分級器為PM虛擬沖擊器，或者慣性沖擊器，在采樣分級器中切割粒徑為1μm，發動機排氣經過第一采樣分級器，大于1μm的顆粒物進入第一排氣管路，小于1μm的顆粒物進入第二采樣分級器。

在上述技術方案中，第二采樣分級器為PM虛擬沖擊器，或者慣性沖擊器，在采樣分級器中切割粒徑為0.3μm，發動機排氣經過第二采樣分級器，大于0.3μm的顆粒物進入第二排氣管路，小于0.3μm的顆粒物進入支排氣管。

使用上述系統進行發動機排氣顆粒物分級采樣，按照下述步驟進行：

步驟1，啟動發動機，怠速工況下進行熱機，使其穩定在目標工況；

步驟2，打開流量調節閥，根據流量計測量的結果，判斷支排氣管內的瞬時流量，使支排氣管內的流量達到目標流量；

步驟3，根據發動機排放性能、運轉工況和環境因素，進行微柵采樣和濾紙采樣。

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，微柵采樣的時間為1-2s。

在上述技術方案中，在步驟4中，濾紙采樣的時間為1-2h。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.可實現對發動機排氣顆粒物的分級采樣。根據虛擬沖擊器的切割指標，將發動機排氣顆粒物分為0.3μm以下和0.3μm-1μm兩個級別，便于對顆粒物質量測量和對其成分的分析。

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。

3.結構簡單、操作方便。本發明的目的是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。

附圖說明

圖1為本發明發動機排氣顆粒物分級采樣系統的結構示意圖。