专利名称：一种多缸发动机尾气联合采集系统及控制方法
技术领域：
本发明提供一种多缸发动机尾气联合采集的装置，具体涉及多缸发动机不同缸、 不同燃烧组分及后处理前后的尾气采集及分析。本发明的目的是实现应用一套尾气采集分 析装置在一个测量周期内较方便快速的切换、采集及对比分析多缸发动机各缸的尾气，同 时还可以对尾气后处理前后的尾气进行采集、对比并分析。
背景技术：
随着机动车数量的迅猛增长，石油消耗逐年增加，同时机动车排放的尾气造成了 严重的大气污染。为了能够更加准确地采集并检测发动机尾气排放并使其满足环境保护的 要求，很多国家的研究机构及设备制造公司都在进行尾气排放的采集及分析设备的研究和 开发。现有的尾气采集分析装置主要包括针对co、HC、NOx、CO2、A以及λ (过量空气系数) 的尾气分析仪(精度可达到0. 01 % )；测量CO、CO2, CH4, SO2及A的氧分析仪；以及针对发 动机颗粒排放物的发动机颗粒物排放径谱仪、微粒光谱仪、柴油机尾气黑度仪等。然而，目前的尾气采集装置只能通过采集探头对排气总管或单一某一缸的尾气进 行采集，而且采集探头一般采用螺扣等硬连接方式；当发动机运转时排气管部位温度很高， 这种尾气采集方式很难实现对不同采集部位的快速切换。随着混合燃料发动机研究的深 入，在不同缸内燃烧不同组分及比例的燃料以研究燃料的燃烧特性已成为了主要的研究方 法之一，同时发动机在运转过程中存在缸间变动等情况，因此有必要对发动机不同气缸的 尾气分别地进行采集和测量；而使用多台设备进行采集不仅增加了布置和安装的难度，更 会导致成本的大幅度增加。为了实现一套尾气采集分析装置针对不同缸的燃烧尾气进行采 集并测量，就需要一种能够快速切换各缸排气的尾气联合采集系统，实现快速准确地针对 各缸的燃烧尾气进行采集并切换以进行对比；此外，为了研究尾气后处理装置的功用及效 果，也需要针对后处理装置前后的尾气进行采集测量并对比；最后，当尾气需要进行进一步 送检或采样保存时，需要通过采集装置与采样袋(罐)相连。因此，一种能够对多缸发动机 各缸及后处理前后尾气进行选择切换并采集的尾气联合采集装置就成为了发动机尾气排 放研究的需求，并越来越受到人们的关注。
发明内容
发明的目的和意义本发明是针对传统发动机尾气装置只能进行单一或固定采集而提出的一种多缸 发动机尾气联合采集分析系统及控制方法。本发明的联合采集装置可以实现用一套尾气采 集设备代替多套采集设备对比由于发动机缸间变动而造成的尾气排放差异以及经过三元 催化器前后的尾气变化；同时本发明可以快速地采集并分析目前代用燃料发动机研究过程 中各缸进行不同混合比例燃料燃烧后的尾气排放。本发明的尾气联合采集系统，能够根据 发动机试验过程中的发动机缸数以及需要采集对比分析的实际情况，对不同气缸以及后处 理前后的尾气分别地进行采集，在测试过程中为保证测量精度，通过使用高压空气快速扫清采集管路中的残余废气、使用冷却套降低排温等手段，实现发动机尾气的快速准确采集 并满足采样袋对排气温度的要求。本发明克服了传统发动机尾气采集方式难以快速便捷地切换不同采集部位的缺 陷，其目的就是通过一套设备能够在一个测量周期内方便快速切换并采集发动机不同气缸 及后处理装置前后尾气的新方法，不仅简化了设备的操作复杂性、在保证测量精度的同时， 更降低了之前采用多套设备才能实现相关操作的使用成本并使其易于布置。本发明的核心思想是，采用一套尾气采集装置可以实现多缸发动机不同工况不同 混合比例下的尾气采集的快速切换和分析。在发动机台架试验特别是混合燃料发动机试验 研究领域，本发明具有较好的实用价值与应用前景。本发明可针对缸间变动进行尾气采集 以确定不同缸在燃烧后的尾气排放；针对尾气后处理前后的尾气进行采集以确定后处理装 置的功效；针对在各缸燃烧不同混合比例的燃料的尾气进行采集以分析最优混合比例；针 对不同的采集要求采用尾气收集装置进行袋采或收集。发明装置的组成本发明的多缸发动机尾气联合采集系统包括电控单元1、中空金属管2、前端压 力表PJ、末端压力表P24、前端高温温度传感器1\5、末端高温温度传感器T26、空气压缩机 7、空燃比分析仪8、尾气采集分析仪9、碳烟颗粒分析仪10、废气采集器11、冷却套12、稳压 腔13、尾气采集探头SJ4，尾气采集探头&15，尾气采集探头&16，尾气采集探头、17，尾气 采集探头&18、电磁阀Vai 19，电磁阀VA220，电磁阀VA321，电磁阀VA422，电磁阀VB23，电磁阀 Vci24,电磁阀VC225，电磁阀Vra26，电磁阀Vc427，电磁阀VC528，电磁阀VJ9。各缸尾气采集探头S1H,尾气采集探头S215，尾气采集探头S316，尾气采集探头 S417，尾气采集探头&18由电磁阀VA119，电磁阀VA220，电磁阀VA321，电磁阀VA422，电磁阀 VB23与中空金属管2相连；尾气测量设备包括空燃比分析仪8、尾气采集分析仪9、碳烟颗粒 分析仪10、废气采集器11，由电磁阀VC326,电磁阀Vc427,电磁阀VC528,电磁阀VC629与中空 金属管2相连；前端压力表PJ、末端压力表P24、前端高温温度传感器1\5、末端高温温度传 感器T26直接安装在中空金属管2上，对排温、排压进行监测采集；空气压缩机7通过电磁 阀VaM、电磁阀VC225分别与冷却套12和中空金属管2相连接，实现对采集通道的吹扫以及 尾气冷却；冷却套12围绕在中空金属管2外侧起到降温作用，稳压腔13起到消音的功能； 由电控单元1与电磁阀Vai 19，电磁阀VA220，电磁阀VA321，电磁阀VA422，电磁阀VB23，电磁阀 Vci24,电磁阀Ve225，电磁阀Ve326，电磁阀Ve427，电磁阀Ve528，电磁阀VeJ9相连接，并控制其 断开和通路。发明装置的工作机制本发明装置的工作机制是1)利用电控单元1控制尾气采集探头SJ4，尾气采集探头&15，尾气采集探头 &16，尾气采集探头、17，尾气采集探头&18所对应的电磁阀VA119，电磁阀VA220，电磁阀 VA321，电磁阀VA422，电磁阀Vb23，使得中空金属管2能够依据相关要求采集所需要位置的尾 气。同时电控单元1还控制电磁阀Ve326，电磁阀Ve427，电磁阀Ve528，电磁阀Ve629，分别对 中空金属管2中的空燃比分析仪8、尾气采集分析仪9、碳烟颗粒分析仪10、废气采集器11 进行控制，以实现对尾气进行有选择的采集和分析。同时利用前端压力表PJ、末端压力表 P24、前端高温温度传感器1\5、末端高温温度传感器T26对尾气进行监测；
2)利用电控单元1控制连接空气压缩机7的电磁阀VaM，实现对中空金属管2采 集腔的吹扫，以提高采集分析精度。同时电控单元1还控制空气压缩机7与冷却套12之间 的电磁阀Va24，利用冷却套高压空气流动带走尾气中的热量；3)利用冷却套12将尾气降温，稳压腔13起到消音作用，减少由此而产生的噪声；4)利用废气采集器11将通过冷却套12冷却之后的尾气收集到采集罐或采集袋中 以备其它分析采集及留存。发明的效果本发明操作简便、快捷，易于布置和节约成本的效果具体体现在多缸发动机尾气联合采集系统可以利用一套尾气分析装置对不同缸的尾气进行 采集。将尾气采集探头SJ4，尾气采集探头&15，尾气采集探头&16，尾气采集探头、17与 发动机排气歧管相连，将尾气采集探头&18与尾气后处理装置之后的排气总管相连；通过 电控单元1可以在各缸和后处理前后快速切换，实现了用一套设备在一个测量周期内对不 同缸燃烧后的尾气进行采集分析，简化了人工转换及安装操作，提高了工作效率及便捷性。 相对于使用多套采集设备进行分析处理，发动机尾气联合采集系统由一套分析系统组成， 一方面提高了数据的一致性和对比性，另一方面方便布置且节约了使用成本。本发明的具体控制方法a.尾气采集将中空金属管2的尾气采集探头S1H,尾气采集探头&15，尾气采集探头$16，尾 气采集探头、17分别与发动机的四个尾气歧管(可以依据发动机具体缸数而定，以四缸机 为例)相连，通过电控单元1控制电磁阀VA119，电磁阀VA220，电磁阀VA321，电磁阀VA422，分 别开启和关闭各探测管路以实现对不同缸及不同工况下尾气的采集。[1]各缸尾气采集当需要对不同缸的尾气分别采集分析时，由电控单元1开启所对应缸的电磁阀 Vai 19，电磁阀VA220，电磁阀VA321，电磁阀VA422，使得该缸尾气进入到中空金属管2，以便进 行分析；当需要对比不同缸的尾气排放时，由电控单元1关闭之前的采集通道，并开启尾气 采集探头S1H,尾气采集探头&15，尾气采集探头&16，尾气采集探头、17中新选择的缸所 对应的电磁阀。通过在一个测量周期内对不同缸的尾气分别进行采集可以对比在稳态运行 过程中不同缸由于缸间变动而造成的排放差异以及由于混合燃料比例不同而造成的排放 差异。[2]整体尾气采集当需要采集发动机尾气后处理前的全部尾气时，通过电控单元1开启电磁阀 Vai 19,电磁阀VA220，电磁阀VA321，电磁阀VA422，此时四缸的尾气采集探头S1H,尾气采集探 头&15，尾气采集探头&16，尾气采集探头、17进入到中空金属管2腔内，实现了对全部尾 气的同时采集；当需要与后处理之后的尾气进行对比时，电控单元1关闭电磁阀VA119，电磁 阀VA220，电磁阀VA321，电磁阀VA422，并开启与后处理装置之后的尾气采集探头&18相连接 的电磁阀Vb23，由于后处理装置安装在排气总管，因此只需一个采集探头就可以采集全部 尾气。b.尾气监测及分析处理[1]尾气温度、压力监测
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通过排气温度及压力可以从一个方面分析发动机缸内的燃烧是否正常，对采集的 尾气进行排温排压分析主要包括两部分首先是通过前端压力表PJ和前端高温温度传感 器1\5对靠近排气歧管的刚刚燃烧排出高温尾气进行压力和温度的测量；其次，是通过末端 压力表P24和末端高温温度传感器T26对经过冷却的尾气进行测量，在对尾气进行多组分法 规测量或需要送检鉴定时，需要对尾气进行采集送检以保证其测量的准确，因此就要对冷 却后的排温排压进行测量，以保证正常收集。[2]尾气组分及排放物分析通过空燃比分析仪8、尾气采集分析仪9、碳烟颗粒分析仪10分别对尾气的氧含 量、空燃比、CO排放、HC排放、NOx排放、CO2排放、PM排放进行分析和处理，对于不同的发动 机及测量要求需要分析不同的排气组分，通过电控单元1控制与尾气分析设备相连接的电 磁阀V。#6，电磁阀V。427，电磁阀V。528，将采集到的尾气进行分析处理。c.高压气体吹扫为了保证在各缸间切换后的尾气采集精度和准确性，在切换过程中使用高压空气 吹洗采集通道腔。由电控单元1接通与空气压缩机7和中空金属管2相连接的电磁阀VC225。 当切换采集各缸及后处理之后的尾气时，首先关闭电磁阀Va119，电磁阀VA220，电磁阀VA321， 电磁阀VA422，并打开电磁阀Vra25，由空压机内的高压气体清除中空金属管2内的残余废气， 以保证测量精度。d.尾气收集为了能够满足相关法规要求收集尾气以进行进一步的分析和采样收集，在中空金 属管2的尾端设置废气采集器11，将尾气收集在采样袋或采样罐内。由电控单元1控制连 接废气采集器11和中空金属管2的电磁阀Vra29，使其能够根据具体要求适时采集废气。由 于采集废气的容器对温度压力有相应的要求，因此通过设置在冷却套12后的末端压力表 P24和末端高温温度传感器T26来监测冷却后的排气温度及压力，以满足收集要求。e.尾气冷却及消音为了使尾气收集满足要求，不损坏采集容器以及伤害操作人员，在中空金属管2 中段设置冷却套12，其与空气压缩机7通过电磁阀VaM相连并套在中空金属管2中段。当 需要对尾气进行降温时，由电控单元1将连接冷却套12与空气压缩机7的电磁阀VaM开 启，当尾气通过时，冷却套12内的高压流动的气体带走尾气中的热量，并实现对尾气降温。 同时，通过安装在冷却套12后的末端压力表P24和末端高温温度传感器T26来监测冷却后 的排气温度及压力；此外，稳压腔13实现了对尾气的消音处理，减少了在试验过程中由于 尾气采集而造成的噪音。
图1本发明的结构和工作原理中电控单元1、中空金属管2、前端压力表PJ、末端压力表P24、前端高温温度 传感器1\5、末端高温温度传感器T26、空气压缩机7、空燃比分析仪8、尾气采集分析仪9、 碳烟颗粒分析仪10、废气采集器11、冷却套12、稳压腔13、尾气采集探头SJ4，尾气采集探 头&15，尾气采集探头&16，尾气采集探头、17，尾气采集探头&18、电磁阀VA119，电磁阀 VA220,电磁阀VA321，电磁阀VA422，电磁阀Vb23，电磁阀VC124,电磁阀VC225,电磁阀VC326,电磁阀Vc427，电磁阀VC528，电磁阀VCJ9。
具体实施例方式下面通过具体的实施例并结合示意图，对本发明专利作进一步的具体的说明。如图所示的一种多缸发动机尾气联合采集系统包括了通过电磁阀与各个采集探 头以及测试装置相连通的中空金属管2，尾气分析设备、采集设备等。首先将中空金属管2 的前端钻孔，与电磁阀VA119，VA220, VA321，VA422，Vb23相连，再将所述的电磁阀与对应的采 集探头SJ4，S215, S316, S417, Sb 18相连接，最后将采集探头分别与多缸发动机的各排气歧 管相连接，实现了将各缸尾气通入到尾气联合采集系统中，将前端压力表PJ和前端高温温 度传感器1\5与中空金属管2相连接，以此实现对刚排出的尾气进行温度和压力的监测；在 前端压力表PJ和前端高温温度传感器 \5后安装各个尾气分析装置，仍将中空金属管2钻 孑L 并通过 VC326 与 Horiba MEXA-110A/F 空燃比分析仪 8，Vc427 与 Horiba MEXA-71OODEGR 尾气分析仪9，VC528与Combustion DMS500颗粒分析仪10相连；在中空金属管2安装采集 探头的前部钻孔，由电磁阀VC225与德斯兰D系列活塞机AV1608空气压缩机7相连以实现 对中空金属管腔体的吹扫和清洁。在中空金属管中段安装冷却套12，冷却套套在中空金属管2外壁，冷却套12通过 电磁阀VeiM与德斯兰D系列活塞机AV1608空气压缩机7相连，在中空金属管2外壁有凹 坑，与冷却套的凸起肋片相互作用实现对中空金属管2内的尾气进行降温。在中空金属管2安装冷却套12之后安装末端压力表P24和末端高温温度传感器 T26用以监测经过冷却之后的排气温度和压力，之后在中空金属管2的尾端钻孔，由电磁阀 VC629与废气采集器11相连，在需要的时候将冷却后的尾气进行收集已备检测。在中空金 属管2的尾端安装稳压腔13，实现对尾气排放的消音。在一台1.6L点燃式汽油发动机实际测试实验过程中，将发动机的第四缸燃用 DME/汽油混合燃料，一至三缸仍然燃烧汽油，发动机转速保持在1400r/min，进气压力MAP 调整为61.5kPa，发动机的水温机油温度等保持在90-95°C。将四个采集探头与发动机的四 个排气歧管相连并对其尾气进行采集并分析。首先通过电控单元1打开与采集探头S1H 相连接的电磁阀VA119，将第一缸燃烧后的废气引入到多缸发动机尾气联合采集系统的中空 金属管2中，通过前端压力表PJ和前端高温温度传感器 \5对第一缸的尾气进行检测，同 时由电控单元1打开与Horil3a MEXA-110A/F空燃比分析仪8相连接的电磁阀VJ6以及与 Horiba MEXA-7100DEGR尾气分析仪9相连接的电磁阀Vw27，对尾气进行分析，之后尾气经 中空金属管2中段和末段，最后通过稳压腔13扫出。为了对比发动机在同一运行周期内相同燃料燃烧后各缸排放的不同，首先由电控 单元1关闭与采集探头S1H相连接的电磁阀VA119，之后打开电磁阀VC225，用空气压缩机7 内的高压空气进行吹扫，直至通过前端压力表PJ和前端高温温度传感器1\5以及空燃比分 析仪8和尾气分析仪9读取的数据为环境温度、压力以及相关数据。之后，由电控单元1关 闭与空气压缩机7相连的电磁阀VC225，并打开连通第三缸的采集探头&16的电磁阀VA321， 实现发动机不停机而在同一运行工况内对不同缸的尾气进行分别采集分析，以研究相同燃 料燃烧后的缸间变动。对于第三缸尾气的采集和分析过程同所述的第一缸采集方式。通过 在一个试验周期内分别采集并测量各缸尾气证实，发动机在稳态工作工程中，缸间循环变动导致的尾气差异小于5%，且随着采集时间的延长而不断降低。由于第四缸燃烧二甲醚/DME，因此将第四缸的尾气单独测量并与同一试验周期内 其它三缸燃烧汽油的尾气进行对比。与之前所述的对比测量第一三缸的尾气一样，首先由 电控单元1关闭与各排气歧管相连接的电磁阀，打开电磁阀V。225，用空气压缩机7内的高 压空气进行吹扫，直至通过前端压力表PJ和前端高温温度传感器1\5以及空燃比分析仪8 和尾气分析仪9读取的数据为环境温度、压力以及相关数据。之后由电控单元1关闭与空 气压缩机7相连的电磁阀VC225，并打开连通燃烧DME/汽油混合燃料的第四缸的采集探头
的电磁阀VA422，实现发动机不停机而在同一运行工况内对燃烧不同燃料缸的尾气进行 采集分析，以研究不同燃料燃烧后的排放异同。仍然通过前端压力表？工3和前端高温温度传 感器 \5对第四缸的尾气进行检测，同时由电控单元1打开与Horiki MEXA-110A/F空燃比 分析仪8相连接的电磁阀Vra26，与Horil^a MEXA-71OODEGR尾气分析仪9相连接的电磁阀 Vc427,以及与Combustion DMS500颗粒分析仪10相连接的电磁阀Ve528，对尾气进行分析。 由于混合燃料燃烧后的尾气需要送检，因此由电控单元1打开冷却套12与空气压缩机7之 间的电磁阀Va24，压缩空气经过冷却套12，通过冷却套12凸起的肋片和中空金属管2中段 外侧的凹坑共同作用将中空金属管2内的尾气进行降温；在中空金属管2中段后部安装末 端压力表Ρ24和末端高温温度传感器Τ26用以监测经过冷却之后的排气温度和压力，当排气 温度压力符合收集要求时，由电控单元1打开连通废气采集器11与中空金属管2之间的电 磁阀Vra29，由废气采集器11进行采集或送检，最后尾气经中空金属管2末段并通过稳压腔 13排出。通过对发动机稳态工作过程尾气的采集证实，第四缸二甲醚均质压燃后尾气中的 碳烟排放接近于0，HC和CO等排放也较第三缸或第一缸下降明显。当需要对比三元催化器前后的排放时，首先由电控单元1关闭与各排气歧管相连 接的电磁阀，打开电磁阀VC225，用空气压缩机7内的高压空气进行吹扫，直至通过前端压力 表PJ和前端高温温度传感器 \5以及空燃比分析仪8和尾气分析仪9读取的数据为环境 温度、压力以及相关数据。之后由电控单元1关闭与空气压缩机7相连的电磁阀VC225，并打 开连通四个缸采集探头S1H, S215、S316、S417的电磁阀Vai 19, VA220, VA321，VA422，实现发动 机不停机而在同一运行工况内将各缸尾气进行汇总采集分析，以研究经过三元催化器前的 发动机原始排放情况。仍然通过前端压力表PJ和前端高温温度传感器 \5对总尾气进行 检测，同时由电控单元1打开与HoribaMEXA-110A/F空燃比分析仪8相连接的电磁阀VC326， 与HoribaMEXA-7100DEGR尾气分析仪9相连接的电磁阀Vc427，以及与CombustionDMS500颗 粒分析仪10相连接的电磁阀VC528，对尾气进行分析。当需要对比经过三元催化器后的尾 气时，同样首先由电控单元1关闭与各排气歧管相连接的电磁阀，打开电磁阀V。225，用空气 压缩机7内的高压空气进行吹扫，直至通过前端压力表PJ和前端高温温度传感器1\5以及 空燃比分析仪8和尾气分析仪9读取的数据为环境温度、压力以及相关数据。之后由电控 单元1关闭与空气压缩机7相连的电磁阀VC225，并打开连通三元催化器后的采集探头&18 的电磁_VB23，实现发动机不停机而在同一运行工况内对三元催化器前后的尾气进行切换 采集，以研究经过三元催化器的工作情况。仍然通过前端压力表？工3和前端高温温度传感器 \5对总尾气进行检测，同时由电控单元1打开与Horil3a MEXA-110A/F空燃比分析仪8相 连接的电磁阀VJ6，与Horil3a MEXA-7100DEGR尾气分析仪9相连接的电磁阀Vc427，以及与 Combustion DMS500颗粒分析仪10相连接的电磁阀Ve528，对尾气进行分析。对于分析采集后的尾气如之前所述进行降压降温，然后排出。通过采集TWC (三元催化器)前后的尾气进 行对比分析证实，三元催化器能够明显降低CO和HC排放，降低幅度超过90%。
上述台架试验结果表明，采用本发明提供的多缸发动机尾气联合采集装置及控制 系统，可实现对利用一套尾气分析装置对多缸发动机各缸的尾气分别采集分析并快速切换 对比，以研究缸间燃烧变动、混合燃料不同比例燃烧后的排放以及后处理前后的尾气变化 等，该技术为发动机台架试验过程中的尾气采集分析环节提供一条方便有效且经济的技术 途径。
权利要求
1.一种多缸发动机尾气联合采集系统，包括电控单元(1)、中空金属管O)、前端压力 表？工(3)、末端压力表P2 (4)、前端高温温度传感器T1^、末端高温温度传感器T2 (6)、空气压 缩机(7)、空燃比分析仪(8)、尾气采集分析仪(9)、碳烟颗粒分析仪(10)、废气采集器(11)、 冷却套(1 、稳压腔(1 ；其特征在于还包括，尾气采集探头S1 (14)，尾气采集探头& (15)， 尾气采集探头& (16)，尾气采集探头、(17)，尾气采集探头& (18)、电磁阀Vai (19)，电磁阀 Va2 (20)，电磁阀Va3 (21)，电磁阀Va4 (22)，电磁阀Vb (23)，电磁阀Vci (24)，电磁阀Vc2 (25)，电 磁阀Vc3 (26)，电磁阀Vc4 (27)，电磁阀Vc5 (28)，电磁阀Vc6 (29)；所述的尾气采集探头S1 (14)， 尾气采集探头& (15)，尾气采集探头& (16)，尾气采集探头、(17)，尾气采集探头& (18) 分别与发动机的四个尾气歧管和后处理装置之后的排气管相连，并分别通过所述的电磁阀 Vai (19)，电磁阀Va2 (20)，电磁阀Va3(21)，电磁阀Va4(22)，电磁阀Vb (23)与中空金属管(2) 相连，使尾气能够进入管路中；所述的空气压缩机(7)、空燃比分析仪(8)、尾气采集分析仪 (9)、碳烟颗粒分析仪(10)、废气采集器(11)分别通过电磁阀V。2(25)，电磁阀V。3(26)，电 磁阀Vc407)，电磁阀Vc508)，电磁阀Vcd29)与中空金属管(2)相连，使高压空气能够进入 管路，同时也使管路中的尾气能够进入到各采集分析装置中；空气压缩机(7)通过电磁阀 Vci (24)与冷却套(12)相连，冷却套(12)套在中空金属管(2)中段，稳压腔(13)与中空金 属管⑵尾端相连；控制电控单元⑴通过信号线与上述的各个电磁阀相连。
2.根据权利要求1所述的一种多缸发动机尾气联合采集系统的控制方法，其特征在 于由前端压力表P1CB)和前端高温温度传感器T1^监测排气温度及压力，空燃比分析仪 ⑶、尾气采集分析仪(9)、碳烟颗粒分析仪(10)通过电磁阀^26)，电磁阀，电磁 阀Vc508)与中空金属管(2)相连，对尾气进行监测和分析；当需要对各缸燃烧状况、缸间 变动以及不同燃烧组分的尾气进行分别采集对比时，将尾气采集探头S1 (14)，尾气采集探 头，尾气采集探头& (16)，尾气采集探头、(17)分别与发动机的四个尾气歧管相连， 通过电控单元(1)控制电磁阀Vai (19)，电磁阀Va2 (20)，电磁阀Va3 (21)，电磁阀Va4 (22), ^ 别开启和关闭各缸的探测管路以实现对不同缸尾气的采集；当需要采集发动机的全部尾气 并对后处理装置前后的尾气进行对比时，通过电控单元(1)同时开启电磁阀Vai (19)，电磁 阀VA2 00)，电磁阀Va3(21)，电磁阀Va402)，实现对多缸尾气的同时采集，将采集探头&和 后处理装置之后的排气管相连，并通过电磁阀Vb 与中空金属管( 连接，同样由电控 单元(1)关闭电磁阀Vai (19)，电磁阀Va2 (20)，电磁阀Va3 (21)，电磁阀Va4 (22)，并开启电磁 阀实现对后处理后的尾气进行采集分析，并与处理前的尾气进行对比。
3.根据权利要求1所述的一种多缸发动机尾气联合采集系统的控制方法，其特征在 于将空气压缩机(7)通过电磁阀Vc205)与中空金属管(2)连接，当切换采集各缸及后处 理前后的尾气时，首先关闭电磁阀Vai (19)，电磁阀Va2 (20)，电磁阀Va3 (21)，电磁阀Va4 (22)， 电磁阀VJ23)，并打开电磁阀Vc2 05)，由空气压缩机(7)内的高压气体清除中空金属管(2) 内的残余废气，以保证测量精度。
4.根据权利要求1所述的一种多缸发动机尾气联合采集系统的控制方法，其特征在 于空气压缩机(7)通过电磁阀Va 04)与冷却套(12)相连，冷却套(12)套在中空金属管 (2)中段，当尾气从中空金属管O)内流过时对其进行降温，在冷却套(12)后安装末端压 力表P2(4)和末端高温温度传感器T2 (6)以监测冷却后的排气温度及压力，在之后的位置将 废气采集器(11)通过V。J29)与中空金属管( 相连接，使尾气能够收集到采集罐或采集袋，使得尾气得以保存并满足不同要求的测试；稳压腔(13)与中空金属管(2)尾端相连实 现对尾气的消音处理。
全文摘要
一种多缸发动机尾气联合采集系统及其控制方法涉及可以快速切换并独立采集及分析各缸及排气各阶段尾气的装置。该装置主要包括尾气联合采集装置、冷却水套、空气压缩机、压力表、高温温度传感器及表头、空燃比分析仪、尾气分析仪、尾气碳烟颗粒分析仪、废气采集器以及电磁阀等。其优点是可以快速便捷且准确的应用一套尾气采集分析装置对多缸发动机各缸各工况的尾气进行采集并分析。该装置设计结构简单、易于制造且操作容易、降低了设备采购及使用成本，同时该系统还具有优良的适应性和扩展性，可以很方便的对接不同型号发动机。即可以用于发动机制造厂的排放试验室，还可以用于大专院校及科研机构的试验室等，具有广泛市场前景和较好的经济效益。
文档编号G01N1/22GK102062705SQ20101053210
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者刘晓龙, 朱永明, 梁晨, 纪常伟, 高彬彬 申请人:北京工业大学