专利名称：颗粒物质产生器和收集器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生和收集来源于对含碳燃料的燃烧的颗粒物质的设备。
背景技术：
汽车工业需要限制某些由在使用时的发动机产生的排放物，这是由于这些排放物会对人体健康和环境具有不利的影响。这些排放物包括碳氢化合物、氧化氮、氧化硫、一氧化碳和颗粒物质(PM)。
帮助使汽车工业能够符合排放标准的废气处理系统部件的一个示例是Johnson Matthey CRT系统。此技术(公开在EP 0 341 832中)使用了用于在二氧化氮中以高达400℃的温度燃烧沉积在过滤器上的内燃机颗粒的工艺，该二氧化氮通过氧化在设置在过滤器的上游的适当的催化剂上面的废气中的一氧化氮获得。一氧化氮氧化催化剂可以包括例如铂、钯、钌、铑或其组合的铂族金属。过滤器可以涂有促进较高温度燃烧的诸如碱金属催化剂(例如氧化钒、La/Cs/V2O5)或贵金属催化剂的材料。
然而，在努力不断地减少发动机排放物的不利影响的过程中，政府在采用日益严格的排放标准，例如，根据欧洲联盟排放标准，在1993年生产的内燃机驱动的客车允许产生高达0.140g/km(克/公里)的PM(所谓的Euro I级排放标准，Tier Emission Standard)，然而在2005年所规定的量仅仅是0.025g/km的PM(Euro IV级)并且据预测Euro V级可能是0.005g/km。因此，能够符合五年前为车辆设定的排放标准的废气处理系统不是必然地能够符合为了在近期内引入所设定的排放标准。因此新的废气处理系统经常需要改进以使汽车工业能够符合越来越严格的排放标准。然而，如同任何新的系统(或者系统的部件)的开发的情况一样，这种系统在其投入实际使用之前需要在实验室内进行测试。可能对包括催化剂和/或过滤器的废气处理系统在其投入实用之前进行许多测试，这些测试包括耐久性测试、催化剂老化、过滤器保持力测试、压降载重测试、老化周期和再生测试、NOx捕集器再生、积碳(soot)质量极限测试、毒素测试(包括硫化老化，并且进行测试以了解催化剂和/或过滤器对于暴露于一定量的例如磷酸盐、卤化物、碱土和稀土化合物的化学药品时如何反应)、灰分(ash)载重研究、白色烟雾测试以及当发动机以多种选择性的燃料来供以燃料时的系统测试。执行这些测试的那些组织包括排气系统制造商(包括过滤器制造商、涂料公司和封装公司)、车辆制造商、顾问公司、研究单位和学术试验室。
实验室测试新的排气系统的现有方法倾向于依赖使用安装在工作台上的车辆的内燃机以延长周期，这是极其高代价的。但是，由于重要的是，这种系统的测试应该模拟系统将在实际使用中所处于的条件，并且接触系统的PM应该模拟由发动机产生的PM，所以以前没有可靠的方案可用。
DE 3 710 749 C1公开了一种用于模拟包含在气态介质内的杂质在流动系统内的功能部件上的沉积(例如积碳在发动机的进气系统内的沉积)的设备。EP 1 616 914 A1公开了一种用于生产具有限定的性质的碳黑并且用于通过将包含碳黑的气流透过过滤器来测试过滤器的设备。
发明内容
我们现在已经开发了一种使例如催化剂和过滤器的排气系统部件能够在实验室对它们的性能进行测试以收集PM的设备。此设备产生了与在发动机上进行的测试显著相似的结果(如果不相同)，但是不需要使用像这样的发动机。
根据第一方面，本发明提供了一种用于产生和收集来源于对液体含碳燃料的燃烧的颗粒物质的设备，此设备包括具有喷嘴的燃料燃烧器，此喷嘴收容在容器内，此容器包括进气口和出气口，所述出气口与用于将气体从出气口传送到大气中的管道连接，用于检测流过进气口的气体速度的装置和用于促使氧化气体从进气口经过容器、出气口和管道流到大气中的装置，用于从流过管道的气体中收集颗粒物质的站点和用于响应于在进气口所检测的气体流速来控制促使气体流动的装置的装置，在进气口的气流速度借此维持在所希望的速度以在容器内提供亚化学计量(substoichiometric)的燃料燃烧，从而促进颗粒物质形成。不管是整个燃料燃烧器或者是仅其喷嘴(见图2)装入在容器内(见图1)，这将取决于本发明的设计参数选择和特殊使用者的设计限制。任一实施例都可以同样好地工作，本发明的关键在于燃料在受控制的环境中燃烧以使PM能够可再现地产生。
用于本发明的促使气体流动的装置可以吸引和/或驱动气体到容器的进气口中。可选地，流过容器和/或氧化气体的气体在用于本设备前被过滤以去除任何存在的粒子。另外气体的温度可以在用于本设备前进行调整，可选地使用来自空气冷却的散热器的空气(见下文)。
控制气体流速是重要的，这在于许多原因，包括能够在单独的测试中达到可再现地产生PM。通常，降低气体流速会引起退出容器的气体的温度增加，更具体地说，降低通过容器的气体流速而提高直接供给燃烧器的气体的流速(见本发明下面的第三方面)停止了PM的生产并且增加了退出容器的废气的温度以便其足够高温地燃烧位于用于收集PM的站点内的PM。该高温度可以证明在某些应用中是有用的，例如当过滤器处于用于收集PM的站点内时，温度的增加可以用于过滤器的定期的再生。产生放热量以使位于用于收集PM的站点内的PM能够燃烧的选择性的手段是喷射另外的燃料到用于收集PM的站点的上游的管道中。
在一个实施例中，氧化气体为空气，但其可以为任何合成的气体或气体混合物，只要燃料会在其内燃烧。氧化气体可以在其用于燃烧燃料前进行加热。在使用空气作为氧化气体的发明的实施例中，用于空气冷却式散热器(见下文)的空气可以用作氧化气体。
我们已经能够使用这种设备再现类似于发动机的温度和空气质量流条件并且从而生产与通过发动机生产的具有相似粒子尺寸、形态和挥发性的有机馏份(VOF)碳氢化合物含量的PM。这使得本设备在其它应用中适于对包括催化剂和/或过滤器的废气处理系统进行实验室试验，例如上面介绍的测试。
本发明人已发现将容器维持在亚环境的压力可帮助PM的生产。
当促使气体流动的装置将气体吸引到容器的进气口中时，这种装置可以包括风扇。该风扇例如可以位于用于收集PM的站点和排气到大气中的管道之间。由于退出用于收集PM的站点的气体的高温可以不利地影响风扇或其它气体吸引装置的效率，所以热交换器可以在用于收集PM的站点和排气到大气中的管道之间的管道内进行设置从而促进气体的冷却。热交换器另外可以包括空气冷却式或水冷式散热器。当使用空气冷却式散热器时，用于空气冷却式散热器的空气可以用作用于燃烧燃料的氧化气体(见上面)或者可以与流过用于收集PM的站点的上游或下游的管道的气体混合。
本发明人已发现当过滤器处于用于收集PM的站点内时，将气体吸引到容器的进气口中的促使气体流动的装置的使用可帮助防止在用于收集PM的站点的前面形成高压并且可帮助防止粒子凝聚从而维持PM的尺寸。但是驱动气体到容器的进气口中的促使气体流动的装置可以更好地适于其它应用。
当促使气体流动的装置气体驱动到容器的进气口中时，该装置可以包括泵。
为了使流过用于收集PM的站点的气体类似于流过废气处理系统气体(就是气体处于特别的温度范围内并且充分混合)，希望在出气口和用于收集PM的站点之间设置一定长度的管道。该长度可以为管道的直径的5到50倍，一般为管道的直径的10到30倍。另外，在出气口和用于收集PM的站点之间设置一定长度的管道被认为可使粒子能够累积以形成较大的物质并且可使碳氢化合物能够吸附在PM上，再次确保流过用于收集PM的站点的气体类似于流过废气处理系统的气体。
本发明人已发现控制流到燃料燃烧器中的燃料的速度和控制该燃料的温度(以及因此它的粘性)产生了根据本发明生产的PM的更好的再现性。因此，在一个实施例中，该设备另外包括在使用时用于控制流到燃料燃烧器中的燃料的速度的装置和在使用时用于控制流到燃料燃烧器中的燃料的温度的装置。
适用于本发明的燃料燃烧器可以包括燃料泵，喷嘴，例如火花塞的点燃装置和例如光电元件或具有适当的相关电子电路的离子检测器的安全断路器(以防止燃料被抽吸而没有点燃)。我们已发现被设计成用于产生燃料的实心锥形的分布图案的喷嘴(例如由Delavan制造的ProTekTM喷嘴系统)能够生产PM从而生产出与通过雾化燃料滴在发动机气缸内的燃烧生产的PM具有相似特性的PM。我们认为这是因为这种喷嘴产生了密集的燃料分布(相对于中空的锥形分布)。因此本发明人预计使燃料能够在限制氧气通向燃料的条件下燃烧的其它的工艺可能达到相似的结果。此外，变化的锥角、喷射分布和燃料压力改变了燃料的质量流速，此模拟了在造成在正在生产的PM中的不同尺寸分布的不同负载下运转的发动机。
燃料燃烧器的喷嘴可以水平地或垂直地定位，每个定位都具有潜在的优势。垂直地定位的燃料燃烧器的一个优势在于这帮助克服了火焰的一些浮力效应并且结果是可以在管道内产生更好的混合。
燃料燃烧器可以适于燃烧多种碳氢化合物和充氧燃料并且还可以适于燃烧例如废气原始化合物的其它化合物。或者，这种化合物或废气成份它们自己(例如NO)可以使用在管道内的喷射器而喷射到退出容器的气体内。
为了能够测试内燃机排气系统，用于收集PM的站点可以适于容纳催化剂独石(monolith)衬底或过滤器，例如NOx催化剂、内燃机颗粒过滤器(DPF)或催化的积碳过滤器(CSF)。或者，本发明可以应用到其它系统，例如空气过滤系统，或其中所关心的是PM的沉积的任何其它的应用。不管本发明的设备的应用，氧化催化剂可以位于在用于收集PM的站点的下游的管道内以便处于流过管道的气体中的污染物可以在排出到大气中前去除。
为了提供有用的结果，使用本发明的设备在排气系统部件上进行的实验室测试可以记录每一测试的特性以能够收集和比较结果并且确保测试提供了尽可能多的信息。这种特性包括压力和温度测量，所以根据本发明的设备可以包括压力和/或温度感测装置。在压力测量的情况下，所特别关心的是记录与流过位于在用于收集PM的站点内的排气系统部件的气体相关的压降。为了使这种测量能够被收集，差动压力传感器可以和一个位于站点的上游侧上的取压孔(tapping)，另一位于用于收集PM的站点下游侧上的取压孔一起使用。温度感测装置还可以位于在用于收集PM的站点的任一侧的管道内，并且可选地位于沿着管道的长度的用以检测气体在其流过设备时的温度的其它位置，例如在容器的出口处。温度感测装置的一个适当的形式是热电偶。PM在生产时的速度也可以进行监测。
除了其对记录每一测试的特性是有用的，该特性还可以用于控制每一测试的条件。因此，在一个实施例中，本发明的设备包括在使用时用于响应于来自压降测定装置的信息来控制在进气口的气流速度的装置(除了响应于在进气口所检测的气体流速来控制促使气体流动的装置之外)。控制装置可以包括电子控制单元(ECU)。
应该理解的是，本设备可以用于测试用于PM收集特性的其它技术，例如空气过滤器的测试，可选地为在空气吸入系统中的那些。
根据第二方面，本发明提供了一种产生和收集来源于在氧化气体中对液体含碳燃料的燃烧的颗粒物质的方法，此方法包括在燃料燃烧器内以亚化学计量的量的氧化气体燃烧燃料，所述燃料燃烧器包括喷嘴，此喷嘴收容在容器内，促使氧化气体从容器的进气口经过容器的出气口和连接出气口的管道流到大气中，在位于管道内的站点处收集颗粒物质，检测在进气口处的氧化气流的速度并且控制氧化气流的速度以便在进气口处维持所希望的氧化气流的速度。
如上所述，本发明人已发现控制供应给容纳燃料燃烧器的容器的气体，从而产生模拟在发动机气缸内的燃料的燃烧的烟类的火焰。这就是为什么本发明的方法包括通过以亚化学计量的量的氧化气体燃烧燃料产生PM，就是说，当相对于当前氧化气体的质量出现了过量的燃料时导致了不完全的燃料燃烧。
在燃料燃烧器内燃烧的燃料可以为多种碳氢化合物和充氧燃料，包括标准汽车燃料，例如内燃机燃料或汽油，酒精，生物柴油(biodiesel)，LPG(液化石油气体)，FT-GTL(费-托气变液，Fischer-Tropsch gas to liquids)和二甲醚。
燃料燃烧器除了碳氢化合物燃料和充氧燃外还可以燃烧其它化合物。这些另外的化合物可以为诸如NOx、或SOx的废气成份的前体(precursor)，例如胺或有机硫化合物。或者这些化合物(或它们自己的废气成份)可以使用在管道内的喷射器喷射到排出容器的气体中。无论燃烧或是喷射，废气原始化合物意在在它们到达用于收集颗粒物质的站点之前至少部分地分解。
本发明人已发现根据本发明的用于产生和收集PM的方法能够以从1.0g/hr到20.0g/hr的速度产生PM，一般是从1.0g/hr到5.0g/hr，可选地为从1.0g/hr到3.5g/hr。这些PM沉积物的速度包括用于轻型内燃机(LDD)发动机和重型内燃机(HDD)发动机的速度，因此使得本方法适合于实验室试验用于LDD和HDD应用的新的排气系统。
由于改变燃料的质量流速模拟了在不同负载下运转的发动机，见上文，用于排气系统中的催化剂独石衬底或过滤器的实验室试验可包括在整个测试过程中改变质量流速以便形成驱动周期类型的测试。
并且如上所述，本发明人已发现所有用的是流过用于收集PM的站点的气体相似于由车辆的发动机产生的流过废气处理系统的气体。优选地，应该类似于流过废气处理系统的气体的特征的流过用于收集PM的站点的气体的特征包括温度、流速和PM沉积速度。在一个实施例中，流到用于收集PM的站点中的气体的温度为从100℃到300℃，可选地为从100℃到225℃。该温度可以通过主动和/或被动地冷却流过管道的气体而达到，以便流到用于收集PM的站点中的气体的温度至少比流过容器出气口的气体的温度低80℃，例如在容器出气口的340℃降低到在用于收集PM的站点的入口的从250℃到220℃的温度。或者，气体可以在容器内充分冷却以便流过容器出气口的气体的温度近似相同于流到用于收集PM的站点中的气体的温度。
用于主动冷却流过管道的气体的技术可以包括使用风扇或将管道封在水冷套中。被动冷却流过管道的气体可以包括使用较长长度的管道(以便大的表面积与处于环境温度的空气接触)或设计具有外部安装的用作散热器的散热片的管道。
可选地或另外地，排出用于收集PM的站点的气体可以例如通过使用热交换器进行冷却以提高风扇效率。热交换器可以另外包括空气冷却式或水冷式散热器。
本发明的另一部分涉及一种两级燃烧过程和经改进以使该过程能够发生的设备。
现有技术的燃烧液体含碳燃料的方法包括公开在EP 0 205 902 A1中的那些，其涉及一种用于碳黑生产的使用空气导引体控制在燃料喷嘴周围的空气的流动的设备，此燃料/空气混合物在第一腔体内均匀化然后在第二腔体内点燃。DE 2 512 716 A1公开了一种使用旋流叶片控制在燃料喷嘴周围的空气的流动，然后点燃形成的空气/燃料混合物的设备。公开在DE 2 512 716 A1中的设备的设计在于接触燃料的所有空气因其必须流过旋流叶片以到达燃料而是紊流的并且因此仅使用紊流的空气产生燃烧。
因此根据第三方面，本发明提供了一种燃烧液体含碳燃料以产生用于实验室分析颗粒物质的方法，此方法包括步骤在燃烧罐内产生被流动的氧化气体流包围的细微的雾状燃料喷射滴以产生流动的富氧燃烧混合物，在所述燃烧罐点燃所述流动的富氧燃烧混合物并且在所述流动的富氧燃烧混合物退出所述燃烧罐时对其继续燃烧，退出所述燃烧罐的所述燃烧混合物在其与基本上非紊流的夹带空气混合时借此变得较为薄氧。在本文中术语“基本上非紊流的”是用于指出包围燃烧罐的空气不是故意地变为紊流的事实。在一些实施例中，包围燃烧罐的空气可以在燃烧罐周围流动(例如通过在本发明的第一和第二方面中介绍的容器)以确保所夹带空气的供给可用于本燃烧方法，然而，即使在这些实施例中，在燃烧罐周围的空气将不通过任何物质手段进行点燃。
如同上面介绍的用于产生和收集PM的方法的情况一样，所燃烧的燃料可以为碳氢化合物燃料和充氧燃料。另外该方法可以包括除了燃料外的废气原始化合物的燃烧。
根据另一方面，本发明提供了一种用于上面介绍的方法的设备，此设备包括用于喷射细微的雾状含碳燃料喷射滴到包括排气口的燃烧罐内的喷嘴，用于产生包围燃料喷雾的氧化气体流的装置和用于在燃料喷雾退出所述喷嘴时对其进行点燃的装置。
如同上面介绍的用于产生和收集PM的设备的情况一样，喷嘴可以被设计成用于产生燃料滴的实心锥形的喷射分布图案并且燃料燃烧器的喷嘴可以水平地或垂直地定位。
为了可以更充分地理解本发明，通过单独的说明并且参考附图提供了下列的示例，在附图中图1是根据本发明的用于产生和收集PM设备的一个实施例的示意图；图2是根据本发明的用于产生和收集PM的设备的选择性的实施例的示意图；图3是根据本发明的用于在两级燃烧过程中点燃含碳燃料的设备的一个实施例的示意图；以及图4是显示在实验室发动机测试中和在根据本发明用于产生和收集PM的设备中进行测试的跨过(across)催化的积碳过滤器的压降的图表。
具体实施例方式
参考图1和图2，一种用于收集来源于对含碳燃料10的燃烧的PM的设备，包括燃料燃烧器12(其喷嘴收容在容器14内)、用于传送气体16的管道和用以将气体通过容器和管道吸引到大气中的风扇18。燃料燃烧器从燃料储备处20进行供给。设备另外可以包括在使用时用于控制燃料流速的装置(未示出)和在使用时用于控制燃料的温度的装置(未示出)。容器具有进气口22、出气口24和用以测定流过进气口的气体的速度的流速计26。CSF 28定位在用于收集PM的站点内，其又位于管道内。流过在CSF的上游的管道的气体由风扇30冷却，而流过CSF的下游的管道的气体由与水冷式散热器34相联的热交换器32冷却。压力传感器36位于CSF的任一侧。温度传感器38位于沿着管道的长度的多个位置。
参考图3，用于在两级燃烧过程中点燃含碳燃料的设备40包括用于喷射燃料滴的射流的喷嘴42和用于产生氧化气体流以包围燃料射流的风扇44，氧化气体流与燃料射流二者均包含在燃烧罐46内。当点燃时，燃料射流在燃料射流和氧化气体流退出燃烧罐46之前在浓的初级火焰区48内部分地燃烧并且与夹带气体混合以便燃料在薄氧的外部火焰区50内进一步燃烧。白色箭头代表通过风扇供给的气体的气流方向，而灰白色箭头代表夹带气体的气流方向。
示例1在发动机测试期间的颗粒物质收集安装在工作台上的发动机经设置以模拟典型的市区驱动条件地运行超过10小时的时间。在该时间期间使用约27kg的标准内燃机燃料(50ppm硫)。废气从发动机流过定位的CSF以便入口温度在250℃和350℃之间。其中一个取压孔位于CSF的上游侧上并且另一取压孔位于CSF下游侧上的差动压力传感器用于测量跨过CSF的压降(或反压)。
一旦完成试验，设备允许进行冷却并且对取下CSF块加热到150℃2个小时以去除任何被吸附的水并称重。CSF然后加热到650℃(以12℃/min的匀变速度)并在此温度保持3小时以蒸发掉所收集在其上的任何PM。一旦CSF被冷却到150℃即重新对其称重，而重量差记作在设备中后期处理的CSF的PM量。
示例2在使用设备期间的颗粒物质收集与在图1中所示的类似的设备由在燃料储备处中的标准的内燃机燃料(50ppm硫)进行提供。在到容器的入口处的空气流速度设为2.4m3/min，这由供给定位在气体通过其排到大气中的管道的端部的风扇的能量控制。在从燃料燃烧器容器的出口和CSF之间的管道长度以及对定位在管道下的风扇的使用确保了CSF的入口温度对于自催化(220℃-250℃)是典型的。CSF被去掉外皮(decanned)以便仅保留过滤器块，其然后被装到在用于收集PM的站点内的管道中(这是与用于发动机测试的装载CSF的方法相似的过程，见示例1)。燃料燃烧器被点燃并且允许燃烧5小时，在此时间期间消耗了7升的燃料。其中一个取压孔位于用于收集PM的站点的上游侧上并且另一取压孔位于用于收集PM的站点的下游侧上的差动压力传感器用于测量跨过用于收集PM的站点的压降(或反压)。
一旦完成试验，即如示例1那样对在设备中后期处理的CSF的PM量进行测定。
图4显示了压降作为颗粒物质沉积物的函数(颗粒物质沉积物通过将颗粒物质沉积物的总质量除以试验运行所经过的时间进行计算，由此假设均匀的沉积速度)。图表清楚地显示了本发明的颗粒物质产生器的压降特性与发动机的压降特性是很类似的。
权利要求
1.一种用于产生和收集来源于对液体含碳燃料的燃烧的颗粒物质的设备，此设备包括具有喷嘴的燃料燃烧器，此喷嘴收容在容器内，此容器包括进气口和出气口，所述出气口与用于将气体从所述出气口传送到大气中的管道连接，用于检测流过所述进气口的气体速度的装置和用于促使氧化气体从所述进气口流经所述容器、所述出气口和所述管道到大气中的装置，用于从流过所述管道的气体中收集颗粒物质的站点和用于响应于在所述进气口检测的气体流速来控制所述促使气体流动的装置的装置，借此在所述进气口的所述气流速度维持在所希望的速度以在所述容器内提供亚化学计量的燃料燃烧，从而促进颗粒物质形成。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述促使气体流动的装置将气体吸引到所述容器进气口内。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述促使气体流动的装置包括风扇，所述风扇可选地位于用于收集颗粒物质的所述站点和出口到大气中的管道之间。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，在用于收集颗粒物质的所述站点和出口到大气中的所述管道之间的所述管道包括用于降低接触所述风扇的废气的温度的热交换器，所述热交换器可选地为空气冷却式或水冷式散热器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述促使气体流动的装置驱动气体通过所述进气口。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述促使气体流动的装置包括泵。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，位于所述容器出气口和用于收集颗粒物质的所述站点之间的所述管道的长度是所述管道的直径的5到50倍。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括在使用时用于控制流到所述燃料燃烧器中的燃料的速度的装置和在使用时用于控制流到所述燃料燃烧器中的所述燃料的温度的装置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，除了所述喷嘴外，所述燃料燃烧器还包括燃料泵、用于点燃燃料的装置和安全断路器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述喷嘴经设计以产生燃料滴的实心锥形的喷射分布图案。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述喷嘴垂直地定位。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，喷射器位于所述管道内。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，用于收集颗粒物质的所述站点适于容纳催化剂衬底独石或过滤器。
14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，包括用于测定跨过用于收集颗粒物质的所述站点的压降的装置，可选地包括差动压力传感器、一个位于所述站点的上游侧上的取压孔，另一个位于所述站点的下游侧上的取压孔。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，包括装置，在使用时除了用于响应于在所述进气口所检测的气体流速来控制所述促使气体流动的装置之外，还响应于来自所述压降测定装置的信息来控制所述促使气体流动的装置。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述控制装置包括电子控制单元(ECU)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，包括用于感测所述气体在其流过所述设备时的温度的可选地为热电偶的装置。
18.一种产生和收集来源于在氧化气体中对液体含碳燃料的燃烧的颗粒物质的方法，此方法包括在燃料燃烧器内以亚化学计量的量的氧化气体燃烧所述燃料，所述燃料燃烧器包括喷嘴，此喷嘴收容在容器内，促使氧化气体从所述容器的进气口经过所述容器的出气口和连接所述出气口的管道流到大气中，在位于所述管道内的站点处收集颗粒物质，检测在所述进气口处的氧化气流的速度并且控制所述氧化气流的速度以便在所述进气口处维持所希望的氧化气流的速度。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述燃料燃烧器燃烧碳氢化合物燃料和充氧燃料。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述燃料燃烧器燃烧标准汽车燃料，可选地为内燃机燃料或汽油。
21.根据权利要求18、19或20所述的方法，其特征在于，所述燃料燃烧器除了碳氢化合物燃料和充氧燃料外还燃烧至少一种废气原始化合物。
22.根据权利要求18到21中的任一项所述的方法，其特征在于，包括喷射至少一种废气原始化合物到所述管道内，其中喷射到所述管道内的所述至少一种化合物在其到达用于收集颗粒物质的所述站点之前至少部分地在退出所述容器的所述气体内分解。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述废气原始化合物包括胺和/或有机硫化合物。
24.根据权利要求18到21中的任一项所述的方法，其特征在于，包括喷射至少一种废气成份到在用于收集颗粒物质的所述站点的上游的所述管道内。
25.根据权利要求18到25中的任一项所述的方法，其特征在于，包括以从1.0g/hr到20.0g/hr的速度产生颗粒物质，可选地为从1.0g/hr到3.5g/hr。
26.根据权利要求18到25中的任一项所述的方法，其特征在于，流到用于收集颗粒物质的所述站点中的所述气体的温度为从100℃到300℃，可选地为从100℃到225℃。
27.根据权利要求18到26中的任一项所述的方法，其特征在于，包括使用热交换器冷却退出用于收集颗粒物质的所述站点的所述气体，可选地为空气冷却式或水冷式散热器。
28.一种对液体含碳燃料进行燃烧以产生用于实验室分析的颗粒物质的方法，此方法包括步骤在燃烧罐内产生被流动的氧化气体流包围的细微的雾状燃料喷射滴以产生流动的浓燃烧混合物，在所述燃烧罐点燃所述流动的浓燃烧混合物并且在所述流动的富氧燃烧混合物退出所述燃烧罐时对其继续燃烧，退出所述燃烧罐的所述燃烧混合物在其与基本上非紊流的夹带空气混合时借此变得较为薄氧。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，碳氢化合物燃料和充氧燃料在所述燃烧罐内燃烧。
30.根据权利要求28或29所述的方法，其特征在于，除了碳氢化合物燃料和充氧燃料外，至少一种废气原始化合物在所述燃烧罐内燃烧。
31.一种用于根据权利要求28所述的方法的设备，此设备包括用于喷射细微的雾状含碳燃料喷射滴到包括排气口的燃烧罐内的喷嘴，用于产生氧化气体流以包围所述燃料喷雾的装置和用于在燃料喷雾退出所述喷嘴时对其进行点燃的装置。
32.根据权利要求31所述的设备，其特征在于，所述喷嘴经设计以产生燃料滴的实心锥形的喷射分布图案。
33.根据权利要求31或32所述的设备，其特征在于，所述喷嘴垂直地定位。
全文摘要
一种用于产生和收集来源于在氧化气体中对含碳燃料的燃烧的颗粒物质的设备，包括具有喷嘴的燃料燃烧器，其中喷嘴收容在容器内。容器具有进气口和出气口，出气口与用于传送气体到大气中的管道连接，该管道与用于促使气体从进气口经过容器和管道流到大气中的装置相联。在管道内设置有用于从流过管道的气体中收集颗粒物质的站点。响应于在进气口所检测的气体流速而控制促使气体流动的装置以确保在进气口的气流速度维持在所希望的速度，从而促进颗粒物质形成。还公开了一种用于收集来源于对含碳燃料的燃烧的颗粒物质的方法。
文档编号F01N3/28GK101063418SQ200710102638
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月24日 优先权日2006年4月24日
发明者J·T·吉尼, M·V·特威格 申请人:约翰逊马西有限公司