[發明專利]一種便攜式農業機械柴油機實時尾氣排放測試系統

在審

• 申請號: 201810352641.1
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108614074A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 吳鋒;戴旭東;姚棟偉;劉彪;呂成磊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N15/06;G01F1/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種便攜式農業機械柴油機實時尾氣排放測試系統，其特征在于，包括尾氣流量計、五組分尾氣分析儀、顆粒物傳感器和數據記錄模塊；

尾氣流量計：采用文丘里原理設計，并配置有流量積算儀；排氣從農業機械柴油機排氣管進入尾氣流量計，流量積算儀能夠根據標準節流裝置上的差壓變送器、上游導管上的溫度變送器以及下游導管上的壓力變送器分別輸入的差壓信號ΔP、溫度補償信號T、壓力補償信號P，自動積算出排氣的瞬時流量與累積流量；

瞬時流量Q_N的計算公式：

其中質量流量ρ₂₀為標準狀況時測量尾氣的密度，P_A為工作地點的大氣壓力、T₀＝273.15℃、P₀為標準大氣壓；

補償系數K＝0.1264×α×ε×d²；α為流量系數，ε為流束膨脹系數，C為流出系數，β為直徑比，d為標準節流裝置中節流孔直徑，D為導管直徑；

瞬時流量對時間積分即可計算出累計流量；

流量積算儀自動積算出尾氣排放的瞬時流量與累積流量，并將結果輸送到數據記錄模塊；

五組分尾氣分析儀：用于檢測農業機械柴油機排氣中五組分CO、HC、O₂、NO、NO₂氣體的體積濃度，并將測得數據自動存儲到數據記錄模塊；

顆粒物傳感器：用于檢測農業機械柴油機排氣中顆粒物PM質量濃度，并將測得數據通過電壓信號輸入到數據記錄模塊；

數據記錄模塊：記錄尾氣流量計測得的排氣瞬時流量與累積流量，五組分尾氣分析儀所測氣體體積濃度，顆粒物傳感器所測顆粒物PM質量濃度，并對測得數據進行顯示并存儲；

數據記錄模塊通過通訊協議與計算機連接，計算機讀取數據記錄模塊中的測試結果，將測定的尾氣瞬時流量與CO、HC、O₂、NO、NO₂五組分氣體體積濃度和顆粒物PM質量濃度進行乘法運算得到各污染物瞬時排放因子，對污染物瞬時排放因子進行積分運算，即可得到各污染物的總排放量結果；同時以方便地查看整個測試過程中尾氣流量的瞬時值與累積值，CO、HC、O₂、NO、NO₂五組分氣體的瞬時排放因子與總排放量，顆粒物PM的瞬時排放因子與總排放量。

2.根據權利要求1所述的一種便攜式農業機械柴油機實時尾氣排放測試系統，其特征在于，待測目標農業機械的功率覆蓋范圍從10kw到100kw，根據計算公式來估算工況下尾氣流量Q_m，其中N_e為柴油機功率，g_e為比油耗，L₀為燃燒1kg油所需理論空氣量，α為過量空氣系數，為過量掃氣系數；估算出工況下尾氣流量范圍Q_m為23.1m³/h-577m³/h；將尾氣流量計量程比設計為6，即設計為20m³/h-120m³/h和100m³/h-600m³/h兩段量程，根據待測農業機械柴油機的功率大小選擇合適的量程；尾氣流量計主體部分相同，在柴油機排放測試時，通過更換尾氣流量計的標準節流裝置來調節量程。

3.根據權利要求1所述的一種便攜式農業機械柴油機實時尾氣排放測試系統，其特征在于，根據文丘里原理，將尾氣流量計中上游導管和下游導管的長度均設置為5D，其中D為導管直徑，從而提高標準節流裝置中差壓變送器的信號采集精度。

4.根據權利要求1所述的一種便攜式農業機械柴油機實時尾氣排放測試系統，其特征在于，所述五組分尾氣分析儀通過安裝在尾氣流量計后端的第一取樣通孔將部分尾氣吸入五組分尾氣分析儀內，對CO、HC、O₂、NO、NO₂五組分氣體的體積濃度進行連續測定，并且通過通訊協議將分析結果實時送入數據記錄模塊。