一种发动机排气灰分采样系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种发动机排气灰分采样系统，主排气管的两端分别与发动机和滤清器相连，在主排气管上设置支排气管；在支排气管上依次设置第一调节阀、加热装置、第二调节阀、第二采样装置和真空泵，在第一调节阀上方的支排气管上设置流量计，在加热装置和第二采样装置之间的支排气管上设置第一采样装置，第一采样装置设置在夹持器上；加热装置与控制单元相连。本实用新型通过控制单元设置加热系统的加热温度和持续时间，从而消除排气颗粒物中的碳烟和可溶性有机物，便于对发动机排气中灰分的纳观形貌、元素成分等理化指标进行分析和研究。
【专利说明】
一种发动机排气灰分采样系统
技术领域
[0001]本实用新型属于内燃机技术领域，具体涉及一种发动机排气灰分采样系统。
【背景技术】
[0002]随着工业化进程推进，汽车工业快速发展，各种机动车辆的保有量不断增加，汽车对人类的生活毫无疑问地带来各种便利，但是其尾气排放却给人类生活的大气环境造成严重污染，特别是近年来的雾霾天气给人类健康造成巨大危害。为了限制机动车的颗粒物排放，降低其对环境的污染和人体的危害，满足越来越严格的排放法规，在内燃机产品设计开发中，关于“内燃机排气颗粒物”的研究成为了热点。针对内燃机排气颗粒物的粒径分布、分形维数和纳观形貌等性质的研究，通常采用热重分析、拉曼分析、红外光谱分析的方法，这些方法需要对颗粒物进行滤纸采样。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点，提供了一种发动机排气灰分采样系统，经过加热装置后的发动机排气颗粒物，去除了其中的碳烟和可溶性有机物，其主要成分为灰分，便于对灰分质量及其成分进行分析研究。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0005]—种发动机排气灰分采样系统，由发动机、主排气管、滤清器、流量计、第一调节阀、支排气管、加热装置、第二调节阀、第一采样装置、夹持器、第二采样装置、真空栗和控制单元组成，其中:
[0006]主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接，主排气管出口端与滤清器连接，在发送机和滤清器之间的主排气管上设置支排气管;在支排气管上依次设置第一调节阀、加热装置、第二调节阀、第二采样装置和真空栗；
[0007]在支排气管的末端设置真空栗，在第一调节阀上方的支排气管上设置流量计，在加热装置和第二采样装置之间的支排气管上设置第一采样装置，第一采样装置设置在夹持器上;加热装置与控制单元相连。
[0008]在上述技术方案中，流量计为一体型热式气体流量计，用于测量支排气管的累计流量和瞬时流量，并带有数显和超高温温度补偿功能。
[0009]在上述技术方案中，第二采样装置为滤纸采样装置，采用滤纸进行采样，即将滤纸的接收面垂直于气体流动方向，进行设置。
[0010]在上述技术方案中，第一采样装置为铜网微栅，设置在夹持器上，且铜网微栅的接收面垂直于气体流动方向。
[0011 ]使用上述系统进行发动机排气的灰分采样，按照下述步骤进行:
[0012]步骤I，启动发动机，怠速工况下进行热机，使其稳定在目标工况，同时关闭第一和第二调节阀；
[0013]步骤2，打开第一调节阀，根据流量计测量的结果判断支排气管内的瞬时流量，瞬时流量达到目标流量时，运行加热装置，并通过控制单元进行加热控制，以使气体温度稳定在500 ±5摄氏度；
[0014]步骤3，当气体温度稳定在500±5摄氏度时，打开第二调节阀，运转真空栗，利用第一采样装置和第二采样装置对支排气管中的气体进行采样。
[0015]在上述技术方案中，在步骤2中，目标流量为l±10%L/s。
[0016]在上述技术方案中，在步骤I中，目标工况为发动机最大功率点、发动机最大扭矩点。
[0017]在上述技术方案中，在步骤3中，第一采样装置的采样时间为I一 5s，第二采样装置的米样时间为I 一2小时。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0019]1.可实现发动机排气灰分采样。经过加热装置后的发动机排气颗粒物，去除了其中的碳烟和可溶性有机物，其主要成分为灰分，便于对灰分质量及其成分进行分析研究。
[0020]2.提高样品质量。可控制排气流量和调节采样时间:流量计可测量瞬时流量和累计流量，通过流量调节阀，使每次测量时排气流速恒定。
[0021]3.结构简单、操作方便。本发明的目的是对发动机排气颗粒物进行采样，没有排气稀释系统和过滤、冷凝、缓冲机构等，结构简单，成本低。
【附图说明】
[0022]图1为发动机排气灰分采样系统的结构示意图。
[0023]图中:1-发动机;2-主排气管;3-滤清器;4-流量计;5-第一调节阀;6_支排气管;7_加热装置;8-第二调节阀；9-第一采样装置；10-夹持器；11-第二采样装置；12-真空栗；13-控制单元。
[0024]图2为尾气采集样品的透射电镜照片。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图与具体的实施方式对本实用新型作进一步详细描述:
[0026]如图所示，一种发动机排气灰分采样系统，由发动机、主排气管、滤清器、流量计、第一调节阀、支排气管、加热装置、第二调节阀、第一采样装置、夹持器、第二采样装置、真空栗和控制单元组成，其中:
[0027]主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接，主排气管出口端与滤清器连接，在发送机和滤清器之间的主排气管上设置支排气管;在支排气管上依次设置第一调节阀、加热装置、第二调节阀、第二采样装置和真空栗；
[0028]在支排气管的末端设置真空栗，在第一调节阀上方的支排气管上设置流量计，在加热装置和第二采样装置之间的支排气管上设置第一采样装置，第一采样装置设置在夹持器上;加热装置与控制单元相连。
[0029]在上述技术方案中，流量计为一体型热式气体流量计，用于测量支排气管的累计流量和瞬时流量，并带有数显和超高温温度补偿功能。
[0030]在上述技术方案中，第二采样装置为滤纸采样装置，采用滤纸进行采样，即将滤纸的接收面垂直于气体流动方向，进行设置。
[0031]在上述技术方案中，第一采样装置为铜网微栅，设置在夹持器上，且铜网微栅的接收面垂直于气体流动方向。
[0032]使用上述系统进行发动机排气的灰分采样，按照下述步骤进行:
[0033]步骤I，启动发动机，怠速工况下进行热机，使其稳定在目标工况，同时关闭第一和第二调节阀；
[0034]步骤2，打开第一调节阀，根据流量计测量的结果判断支排气管内的瞬时流量，瞬时流量达到目标流量时，运行加热装置，并通过控制单元进行加热控制，以使气体温度稳定在500 ±5摄氏度；
[0035]步骤3，当气体温度稳定在500±5摄氏度时，打开第二调节阀，运转真空栗，利用第一采样装置和第二采样装置对支排气管中的气体进行采样。
[0036]在上述技术方案中，在步骤2中，目标流量为I±10%L/so
[0037]在上述技术方案中，在步骤I中，目标工况为发动机最大功率点、发动机最大扭矩点。
[0038]在上述技术方案中，在步骤3中，第一采样装置的采样时间为I一 5s，第二采样装置的米样时间为I 一2小时。
[0039]使用铜网微栅作为第一采样装置，通用编号是T11012，200目圆孔铜网，100个/盒；滤纸作为第二采样装置，滤纸一石英膜，通用编号是7202，PALLFLEX TISSUQUARTZ 47mm，材质是石英，直径为47mm的圆形滤纸。
[0040]发动机启动，怠速工况下热机30min，并在目标工况最大功率点，稳定运转，排气经滤清器进入大气中。
[0041 ]根据流量计测量的支排气管显示的瞬时流量，调节流量控制阀到目标流量，一般为lL/s，目标流量为恒定值。
[0042]运行加热装置，并通过控制单元进行加热控制，以使气体温度稳定在500±5摄氏度。
[0043]安装铜网微栅至夹持器中，放置夹持器进入支排气管，进行微栅采样。微栅采样持续l-2s，采样结束后，取出夹持器中的铜网微栅，放入储存盒内，以备后续透射电镜检测。
[0044]运转真空栗，进行滤纸采样，采样时间根据发动机排放性能、运转工况和环境因素进行设定。为了保证样品数量以便于后续检测，通常需要1-2小时，高扭矩下颗粒物质量排放大，采样时间可缩短一些，低扭矩时，颗粒物排放质量少，需要更长的采样时间。采样结束后，从膜盒中取出采样滤纸，放入储存盒内。
[0045]以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种发动机排气灰分采样系统，其特征在于，由发动机、主排气管、滤清器、流量计、第一调节阀、支排气管、加热装置、第二调节阀、第一采样装置、夹持器、第二采样装置、真空栗和控制单元组成，其中: 主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接，主排气管出口端与滤清器连接，在发送机和滤清器之间的主排气管上设置支排气管;在支排气管上依次设置第一调节阀、加热装置、第二调节阀、第二采样装置和真空栗； 在支排气管的末端设置真空栗，在第一调节阀上方的支排气管上设置流量计，在加热装置和第二采样装置之间的支排气管上设置第一采样装置，第一采样装置设置在夹持器上;加热装置与控制单元相连。2.根据权利要求1所述的一种发动机排气灰分采样系统，其特征在于，流量计为一体型热式气体流量计。3.根据权利要求1所述的一种发动机排气灰分采样系统，其特征在于，第二采样装置为滤纸采样装置，采用滤纸进行采样，即将滤纸的接收面垂直于气体流动方向，进行设置。4.根据权利要求1所述的一种发动机排气灰分采样系统，其特征在于，第一采样装置为铜网微栅，设置在夹持器上，且铜网微栅的接收面垂直于气体流动方向。
【文档编号】G01N1/24GK205580825SQ201620339237
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】梁兴雨, 王亚军, 舒歌群, 于晗正男, 张洪升, 孙秀秀
【申请人】天津大学