用于测量发动机废气中包含的污染物的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污染物的测量，更具体地涉及存在于发动机出口处的废气管线中(例如在飞机发动机的废气管线中)的污染物的测量。
【背景技术】
[0002]目前的环境背景是，当今有必要在任何类型的领域中准确地确定所排放的污染物，尤其是发动机所排放的污染物。
[0003]例如，众所周知的是航空业对于全球变暖具有极为负面的影响，随着空中交通的增加，全球变暖逐渐日益恶化。为了限制与控制这些污染问题，建立了要求对污染物的排放进行准确确定的标准，尤其是为了能够在发动机上市销售之前对其进行认证。因此例如，国际民用航空组织(I’Organisat1n de I’Aviat1n Civile Internat1nale，0ACI)强制实施以下措施:发动机制造商执行一定数量的在非常明确的范围之内的试验与测量，以准确地确定由发动机排放的污染物，进而确定发动机出口处的空间中的污染物的平均浓度或由发动机排出的污染物的进一步的具体浓度。因此，取样和分析链应当遵循由国际民用航空组织(OACI)指定的标准以对发动机进行认证。在该范围内，所调查的污染物是气体(CO、C02、N0以及不完全燃烧气体CHx)或者是固体(有害浮悬微粒、颗粒)。
[0004]在试验期间对废气流进行取样的限制是非常大的，并且所使用的取样探头浸入在恶劣的介质中。气体流动实际可达到300m/s的速率(混合流)，其中温度范围可高达420K，而且与不同的污染物相关联的浓度梯度可能非常高。此外，待表征的发动机有时可能被以数米的高度悬吊在试验台中，这将进一步地使操作复杂化。
[0005]已经提出能够测量在管线中流通的废气流的某些组分的设备。例如文件US2011/0113899提出了一种包括用于与发动机的废气管线联接的废气通气道的设备，该废气通气道集成有取样探头，取样探头安装成能够横向平移运动和围绕其特定的轴线旋转运动。这种设备因此能够在通气道的多个点提取待分析的样本，但是按照受限制的位置，尤其不能够探测废气流的整个截面。另外，这种设备不能在之前提到的发动机试验的限制条件下使用。
[0006]长时间使用用于在这种受限的条件下执行污染物排放试验的测量设备为十字形探头。更具体地，该设备包括圆形框架，选择该圆形框架的尺寸用于与废气流的出口部分大体对应，采样探头被成型具有四个或更多的臂，这四个或更多的臂朝向内侧安装在圆形框架上，以形成十字。这些臂中的每一个均包括多个用于对废气流进行采样的孔，该孔通常具有与抽吸系统相关联的针的形状。这种测量设备因此给出了直接在发动机的出口处在多个点和同时在选择的采样表面处对废气流进行采样的可能性。然而该设备不适于在采样平面的任何点对废气流进行测量。因此，在这样的测量步骤之前，有必要执行测绘以对废气流的出口截面进行全局分析并且因此确定可能的不均匀区域，该不均匀区域将使在减少数量的采样点执行的测量失真。该测绘因此使得能够选择十字形探头相对于废气流的出口截面的定位。为了有利于该定位，支承构成了探头的臂的圈通常可通过可转位系统来旋转。
[0007]然而这种测量设备包括一定数量的缺点，当今应当解决该缺点以能够更快地和更容易地实施更为可靠的测量。尤其是，用这种十字形探头实施污染物测量的时间非常的长，这尤其是由于以下事实:完全有必要在每次测量之前对废气流的出口截面建立详细的测绘，该测绘极其取决于所研究的发动机，并且对于每个新的发动机应当相应地再次建立该测绘。这种十字形探头进一步具有重大缺陷，该缺陷为要求高度地专门针对所研究的发动机以及更为专门地针对所述发动机的废气流的出口截面来进行设计和确定尺寸。因此有必要为每个新试验的发动机制造一种新的设备、框架和十字形探头，这在经济上不是很可行并且进一步地是耗费时间的。进一步地，这种设备具有庞大的体积，这使得其难于操控。最后，如上文所说明的，该设备仅能够在合理的时间内仅在采样表面的有限数量的采样点上对污染物进行测量，这使得对污染物进行的测量不太可靠。
[0008]文本US3,885,437描述了一种用于测量污染物的设备，该设备使得能够在待分析的气体流的延展的横截面上进行采样。尤其是，所提出的设备被布置在待分析的气体在其中流动的管线的内部，并且所提出的设备为平移安装在可围绕管线的纵向轴线自转的臂上的采样探头。在气体采样期间，采样探头描绘出了阿基米德螺旋线运动。然而这种设备不满足早先所提到的试验限制。尤其是，该设备不能够直接在发动机的出口处对气体进行分析，因为该设备必须安装在管线内部。进一步地，该设备具有使其不能适应任意类型的管线和/或发动机的操作与配置。最后，即使该设备使得能够在气体流的横截面的延展表面上进行气体采样，对采样数据应用分析仍然耗时长并且复杂。
[0009]因此本发明的目的是提出一种用于测量包含在发动机的出口处的废气管线中的污染物的方法和设备，该方法和设备给出了解决至少一个上述缺陷的可能性。
[0010]更具体地，本发明的目的是提出一种用于测量发动机的出口处的废气中包含的污染物的方法和设备，该方法和设备能够对高度代表所研究的废气流的污染物执行可靠的测量，并且相比于现有的方法和设备，该测量在缩短的全局时间内完成。
[0011]本发明的目的是进一步提出一种用于测量发动机的出口处的废气中包含的污染物的方法和设备，该方法和设备不要求对废气流的出口横截面进行初步测绘工作。
【发明内容】
[0012]为此，提出了一种用于测量发动机排出的废气流中包含的污染物的方法，该方法包括以下步骤:
[0013]-将探头布置成使所述探头的采样孔被置于设在发动机的出口处的位于废气流中的采样表面上，并且用所述探头对废气流进行采样；
[0014]-启动与探头联接的分析单元，以便探头采样的废气流的特征数据进行采集；
[0015]-控制探头的移动，以使采样孔按照采样表面上特定的轨迹连续移动，同时持续采样并采集探头采样的废气流的特征数据；
[0016]-对分析单元采集的数据进行处理，以测量存在于废气流中的污染物。
[0017]优选地，探头的移动被控制成使其轨迹对应于每恒定单位时间扫过的表面。
[0018]该方法的单独提出或者组合的方式的优选的但非限制性的方面如下:
[0019]-控制探头的移动，使采样孔按照特定的圆形轨迹连续移动，所述特定的圆形轨迹以多个具有不同的半径的同心的圆和至少一条将各个相邻的圆相连的线段构成，这些圆依次被相对于中心向内或者向外经过。
[0020]-通过将采样表面划分为多个同心且都具有相同面积的冠部来限定所述特定的圆形轨迹，所述特定的圆形轨迹的每个圆对应于每个状部的中央的圆。
[0021]-探头的采样孔的移动速度适配于特定的圆形轨迹的每个圆，使得以相同的时段经过每个圆。
[0022]-在整个测量期间以相同的频率采集探头采样的废气流的特征数据。
[0023]-对分析单元采集的数据进行处理，以便确定被采样的废气流中包含的气体的性质和浓度。
[0024]-对分析单元采集的数据进行处理，以便确定被采样的废气流中包含的有害浮悬微粒的性质和量。
[0025]-使用过滤器来采集