一种发动机排气灰分采样系统技术方案

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于内燃机
，具体涉及一种发动机排气灰分采样系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的：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、真空泵和控制单元组成，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泵；在支排气管的末端设置真空泵，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。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。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。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。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：步骤1，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；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；步骤3，当气体温度稳定在500±5摄氏度时，打开第二调节阀，运转真空泵，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。在上述技术方案中，在步骤2中，目标流量为1±10％L/s。在上述技术方案中，在步骤1中，目标工况为发动机最大功率点、发动机最大扭矩点。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1—5s，第二采样装置的采样时间为1—2小时。与现有技术相比，本技术的有益效果是：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。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。3.结构简单、操作方便。本专利技术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。附图说明图1为发动机排气灰分采样系统的结构示意图。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-真空泵；13-控制单元。图2为尾气采集样品的透射电镜照片。具体实施方式下面结合附图与具体的实施方式对本技术作进一步详细描述：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、真空泵和控制单元组成，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泵；在支排气管的末端设置真空泵，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。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。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。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。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：步骤1，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；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；步骤3，当气体温度稳定在500±5摄氏度时，打开第二调节阀，运转真空泵，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。在上述技术方案中，在步骤2中，目标流量为1±10％L/s。在上述技术方案中，在步骤1中，目标工况为发动机最大功率点、发动机最大扭矩点。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1—5s，第二采样装置的采样时间为1—2小时。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---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。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。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1L/s，目标流量为恒定值。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。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1-2s，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。运转真空泵，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。以上对本技术进行了详细说明，但所述内容仅为本技术的较佳实施例，不能被认为用于限定本技术的实施范围。凡依本技术申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本技术的专利涵盖范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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、真空泵和控制单元组成，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泵；在支排气管的末端设置真空泵，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。

【技术特征摘要】
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、真空泵和控制单元组成，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泵；在支排气管的末端设置真空泵，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁兴雨，王亚军，舒歌群，于晗正男，张洪升，孙秀秀，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12