CN101949843B

CN101949843B - 汽车尾气实时测量的气路系统

Info

Publication number: CN101949843B
Application number: CN2010102705140A
Authority: CN
Inventors: 李虹杰; 井传发; 陈力; 潘启俊; 李建新; 李立; 朱战军; 胡婷婷
Original assignee: Wuhan Tianhong Instruments Co Ltd
Current assignee: Wuhan Tianhong Instruments Co Ltd
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-09-02
Also published as: CN101949843A

Abstract

本发明公开一种汽车尾气实时测量的气路系统，主要包括采样系统、排水系统、排气系统、零位校准系统和标样校准系统；通过采样系统对汽车尾气进行实时采样，将尾气依次通过排水、排气系统滤除其中的粗大的颗粒物，同时实现水、气分离以得到干燥的尾气，并通过排气系统，再经过二级过滤，得到净化后的尾气；将所述净化后的尾气通入非分散红外测量系统进行一氧化碳、二氧化碳以及碳氢化合物浓度等指标的检测。另外，还可通过零位校准系统和标样校准系统，分别实现对该系统的标准校准和零位校准，以保证测量精度。本发明的气路系统，具有采样稳定、准确、重复性好以及安全可靠等优点。

Description

汽车尾气实时测量的气路系统

技术领域

本发明涉及一种环境监测设备，尤其涉及一种汽车尾气实时测量的气路系统。

背景技术

汽车作为现代社会最重要的交通工具之一，给人们的生活和工作带来了极大的便利，但是汽车所排放出的尾气也已成为除了煤烟型等大气污染之外的又一大气污染源。与此相对应，汽车污染物排放总量在迅速上升。全国各大中城市均深受汽车尾气污染之害，因此通过对汽车尾气污染进行检测以保护人类生存环境就具有重要意义。

随着机动车辆的增加和人们环境意识提高，我国就废气排放、烟度和噪声分别制定了GB3842-83、GB7258-87、GB1495-79等系列化国家标准。因此，各类的汽车尾气分析仪、烟度检测仪和声级计等监测设备已进入各省、市、县级检测站，而且作为一、二类汽车维修厂的必备仪器也是势在必行。

现有的汽车尾气监测设备，能够解决规定条件下的汽车尾气的排放水平，而对于汽车在行驶过程中，对尾气的排放进行实时监测的情况就无能为力了。由于汽车在行驶过程中，路面等交通环境比较复杂，尾气的排放情况又受到诸多因素的影响，使得尾气排放情况很复杂而导致采样困难。由于尾气采样问题的存在，因此，致使尾气排放一直不能够实时监测。而实时对汽车发动机的尾气排放进行采样的技术还未见报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种汽车尾气实时测量的气路系统，能够对汽车发动机尾气进行实时采样，并实现对排放的汽车尾气进行实时在线监测，该系统也可用于对其他温室气体的实时监测。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车尾气实时测量的气路系统，包括采样头和采样管道以及非分散红外测量系统；该气路系统还包括采样系统、排水系统、零位校准系统和标样校准系统；其中：

采样系统，用于对汽车发动机排放的尾气进行采样、并滤除其中的固体颗粒和水得到被净化后的尾气，以及用于排出检测后的多余尾气；

排水系统，通过气水分离器与所述采样系统的采样管道相连，用于排出尾气中的经气水分离器分离的水；

零位校准系统，通过电磁阀与所述采样系统的采样管道相连，用于抽进空气至非分散红外测量系统进行零位校准；

标样校准系统，与所述采样系统的采样管道相连，用于将校准标气通过所述采样管道送入所述气路系统的非分散红外测量系统进行被测气体标准的校验。

其中，所述采样系统进一步包括采样头、采样管道、空气滤清器、气水分离器、粒子过滤器、电磁阀、抽气泵、第一节流阀、第二单向阀、第一压力传感器和第二压力传感器；其中：采样头用于采集汽车尾气；采样管道用于依次连接所述采样头、空气滤清器、气水分离器、粒子过滤器、电磁阀、第一压力传感器和抽气泵，所述第二单向阀、第一节流阀分别与所述抽气泵后的采样管道相连，所述第二单向阀与所述非分散红外测量系统串联，并与所述第一节流阀后的采样管道并联，将尾气通过排气口排出。

所述采样头设有4个均布的叶片，该采样头采用耐高温材料制成。

所述排水系统进一步包括第一单向阀、排水泵和排水口；其中，所述气水分离器依次与第一单向阀、排水泵和排水口相连。

所述零位校准系统进一步包括用以抽进空气的零气口、过滤器和设于校正位置的电磁阀，处于校正位置的电磁阀关闭采样管道，打开零气管道，在抽气泵的作用下将空气抽入非分散红外测量系统进行零位校准，所述零气口、过滤器、电磁阀、采样管道、零气管道依次连接将过滤的空气抽入非分散红外测量系统。

所述标样校准系统进一步包括第一标气口、第二标气口和第三单向阀；通过所述第一、第二标气口将校准标气经第三单向阀和节流阀连接的采样管道送入非分散红外测量系统进行被测气体校准的校验。

所述采样管道根据使用的环境气候不同，进一步分为加热管道和不加热管道两种，所述采样管道材料为金属或聚四氟乙烯。

所述采样头通过如下任意一种方式连接排气管道：采样头直接从汽车排气管尾部插入，或在排气管中部打孔后插入采样头，或在排气管道尾部和发动机之间任意部位加入一连接装置，将采样头放入连接装置内；且所述采样头的固定连接方式为焊接、法兰或紧箍。

所述采样头插入深度不低于400毫米，并使采样头平行于排气管放置。

其中，所述采样头、空气滤清器、气水分离器、排水系统和粒子过滤器均设置于汽车尾气监测仪外部。

本发明所提供的汽车尾气实时测量的气路系统，具有以下优点：

所述汽车尾气实时测量的气路系统，其采样头采用4个均布的叶片，能够保证采样头位于排气管中心位置，采用耐高温材料，能满足汽车排气管高温环境的要求。采样管道采用不吸附的特殊材料做成，可根据使用的环境，如气候或天气的不同，可分为加热管道和不加热管道两种。对采样的尾气采用多级净化装置处理，减少被测气体经过测量通道时对系统的污染，且全部净化系统位于仪器测量单元的外部，便于更换。采用恒流系统(抽气泵，节流阀，单向阀)将尾气抽入仪器的红外测量单元，保证尾气的较长距离传输，为仪器的在线测量提供保证。流量控制在2升/分钟以下。通过采用节流阀，还可使尾气流量稳定，以确保各项参数的精密测量。通过进气压力和出气压力的同时测量和控制，确保被测样气流量的稳定，以便保证尾气检测结果的可靠性。该系统采用单向阀，减少了样气口输入和标气口输入用电磁阀进行气路转换。

综上所述，本发明的气路系统，经过气体流体的全面优化设计，形成的全面适用于汽车尾气测量的采样系统，具有采样稳定、准确、重复性好以及安全可靠等优点。

附图说明

图1为本发明汽车尾气实时测量的气路系统的原理及实施例示意图。

【主要组件符号说明】

1-采样头 2-空气滤清器 3-气水分离器

4-排水泵 5-第一单向阀 6-粒子过滤器

7-电磁阀 8-第一压力传感器 9-抽气泵

10-第二单向阀 11-第一节流阀 12-过滤器

13-零气口 14-第二节流阀 15-第三单向阀

16-第二标气口 17-非分散红外测量系统 18-氧气传感器

19-氮氧化合物传感器 20-排水口 21-第一标气口

22-排气口 23-第二压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

图1为本发明汽车尾气实时测量的气路系统的原理及实施例示意图，如图1所示：在使用该系统时，将采样头1插入汽车的排气管道。大功率抽气泵9启动，电磁阀7打开处于测量位置，尾气通过空气滤清器2，将尾气中粗大的颗粒物滤除；然后，过滤后的尾气再进入气水分离器3，将水、气分离出，得到干燥后的尾气；再将所述干燥尾气通过第二级的粒子过滤器6，由抽气泵9抽入气体恒流系统(依次包括抽气泵9、第一节流阀11和第二单向阀10)。则一部分尾气通过第一节流阀11和排气口22排出汽车外，另一部分被净化的尾气恒流后，通过第二单向阀10，进入非分散红外测量系统(即测量池)17，等待用于一氧化碳、二氧化碳以及碳氢化合物浓度等指标的检测；具体为：将测量完毕后的尾气，依次通过氧气传感器18，氮氧化合物传感器19。分别进行氧气和氮氧化合物浓度的测量。最后，将测量完毕后的尾气通过排气口22排出。其中，压力传感器8用于测量采样管道中的气压，以便根据测量结果通过第一节流阀11调节采样管道中的气体流速和压力。

上述检测过程中，经气水分离器3分离的水，在排水泵4的作用下，经过第一单向阀5，由排水口20排出车外。

在应用本发明的所述气路系统前，需要对该设备进行校验：在校验时，电磁阀7处于校正位置，关闭样气管道，打开零气管道(即打开零气口13)，排水泵4停止工作；在抽气泵9的作用下，将通过零气口13进入过滤器12再经过过滤后的空气抽入非分散红外测量系统(即测量池)17中，进行现场零位校准。在进行标准校准时，抽气泵9停止工作，将校准标气通过第一标气口21或第二标气口22(经过第三单向阀15和第二节流阀14)送入非分散红外测量系统17，进行被测气体标准的校验。

由于汽车尾气监测仪的工作环境比较恶劣，考虑到过滤系统需要经常更换。部件采样头1、空气滤清器2、气水分离器3、排水泵4、第一单向阀5和粒子过滤器6全部设置于该气路系统的外部，以便于经常更换.这里，所述的空气滤清器2和气水分离器能够分别过滤水汽和0.1微米以上的粒子。

所述的采样头1有三种方式插入汽车排气管道：一、直接从汽车排气管尾部插入；二、在排气管中部打孔后插入采样头1，并使采样头1平行排气管；三、还可以在排气管道和发动机之间加入一连接装置，将采样头1放入连接装置内。所述的采样头1插入的深度不低于400mm。

这里，采样管道直径可设为Ф2mm～Ф60mm。所述的采样头固定连接方式为焊接、法兰或紧箍。采样管道材料可以是金属、聚四氟乙烯等。采样头1采用4个均布的叶片，并采用耐高温材料制成。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1.一种汽车尾气实时测量的气路系统，包括采样头和采样管道以及非分散红外测量系统；其特征在于，该气路系统还包括采样系统、排水系统、零位校准系统和标样校准系统；其中：

2.根据权利要求1所述的汽车尾气实时测量的气路系统，其特征在于，所述采样系统进一步包括采样头、采样管道、空气滤清器、气水分离器、粒子过滤器、电磁阀、抽气泵、第一节流阀、第二单向阀、第一压力传感器和第二压力传感器；其中：

采样头用于采集汽车尾气；采样管道用于依次连接所述采样头、空气滤清器、气水分离器、粒子过滤器、电磁阀、第一压力传感器和抽气泵，所述第二单向阀、第一节流阀分别与所述抽气泵后的采样管道相连，所述第二单向阀与所述非分散红外测量系统串联，并与所述第一节流阀后的采样管道并联，将尾气通过排气口排出。

3、根据权利要求2所述的汽车尾气实时测量的气路系统，其特征在于，所述采样头设有4个均布的叶片，该采样头采用耐高温材料制成。

4、根据权利要求1所述的汽车尾气实时测量的气路系统，其特征在于，所述排水系统进一步包括第一单向阀、排水泵和排水口；其中，所述气水分离器依次与第一单向阀、排水泵和排水口相连。

5、根据权利要求1所述的汽车尾气实时测量的气路系统，其特征在于，所述零位校准系统进一步包括用以抽进空气的零气口、过滤器和设于校正位置的电磁阀，处于校正位置的电磁阀关闭采样管道，打开零气管道，在抽气泵的作用下将空气抽入非分散红外测量系统进行零位校准，所述零气口、过滤器、电磁阀、采样管道、零气管道依次连接将过滤的空气抽入非分散红外测量系统。

6、根据权利要求1所述的汽车尾气实时测量的气路系统，其特征在于，所述标样校准系统进一步包括第一标气口、第二标气口和第三单向阀；通过所述第一、第二标气口将校准标气经第三单向阀和节流阀连接的采样管道送入非分散红外测量系统进行被测气体校准的校验。

7、根据权利要求1所述的汽车尾气实时测量的气路系统，其特征在于，所述采样管道根据使用的环境气候不同，进一步分为加热管道和不加热管道两种，所述采样管道材料为金属或聚四氟乙烯。

8、根据权利要求2所述的汽车尾气实时测量的气路系统，其特征在于，所述采样头通过如下任意一种方式连接排气管道：采样头直接从汽车排气管尾部插入，或在排气管中部打孔后插入采样头，或在排气管道尾部和发动机之间任意部位加入一连接装置，将采样头放入连接装置内；且所述采样头的固定连接方式为焊接、法兰或紧箍。

9、根据权利要求2、3或8任一项所述的汽车尾气实时测量的气路系统，其特征在于，所述采样头插入深度不低于400毫米，并使采样头平行于排气管放置。

10、根据权利要求2所述的汽车尾气实时测量的气路系统，其特征在于，所述采样头、空气滤清器、气水分离器、排水系统和粒子过滤器均设置于气路系统的外部。