CN102735799B - 一种发动机尾气监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机尾气监测系统，包括进气管、尘测量单元、碳氢分析仪和分析仪；进气管后侧的第一分流结构将气路分为至少两路，一路连通所述尘测量单元，另一路与过滤器连通后分别连通碳氢分析仪和分析仪。该发动机尾气监测系统取用发动机排气管道的样气，样气经进气管进入后由第一分流结构分为至少两路，其中一路进入尘测量单元获取样气的含尘量；其中另一路经过滤器除去样气中的尘土，然后分别连通所述碳氢分析仪和所述分析仪，该发动机尾气监测系统获取了发动机尾气中、碳氢化合物、碳氧化合物、二氧化硫、一氧化氮、氧气等气体的含量，还有水分和尘土的含量，与现有技术相比，得到了发动机尾气中各组分的含量。

Description

一种发动机尾气监测系统

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别是涉及一种发动机尾气监测系统。

背景技术

发动机是一种能够把化学能转化为机械能的机器。发动机经历了蒸汽机、外燃机和内燃机三个发展阶段。

内燃机，是一种通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。内燃机将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。

飞机发动机被誉为工业革命的皇冠，是整个飞机中技术含量最高的一环。典型的发动机研制周期一般在10年至15年，仅一台发动机的试验取证就需要两三年，甚至更长的时间。在造出一台发动机后，还要对发动机在地面台架上、高空模拟试车台和飞行试车台以及今后所装飞机上进行大量试验。研制飞机发动机的难点第一首先是设计技术，其次是加工技术，第三是材料问题。

一个新研制发展的发动机的成败，很大程度上取决于设计技术，一台发动机由成千上万个零件组成，主要零件均要进行严格的气动、强度、振动设计与计算，有的还不能仅靠计算的结果，还要通过多种试验来验证。

燃烧效率是指燃料燃烧后实际放出的热量占其完全燃烧后放出的热量的比值，它是考察燃料燃烧充分程度的重要指标。燃烧效率主要取决于燃烧装置和燃料自身的特性，发动机中燃油的燃烧效率与发动机的结构密切相关，是指导发动机设计的重要因素。

燃烧效率通常通过监测发动机尾气的组分获取，典型的燃烧效率分析仪能够直接测量出尾气中的氧气和碳氧化合物的浓度。然而氧气和碳氧化合物仅为飞机发动机尾气的部分组成物，对于尾气中其他组分的含量就不得而知了。

因此，如何获取发动机尾气中各组分的含量，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机尾气监测系统，该发动机尾气监测系统能够获取发动机尾气中各组分的含量。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种发动机尾气监测系统，包括进气管、尘测量单元、碳氢分析仪和分析仪；所述进气管连接第一分流结构，所述第一分流结构将气路分为至少两路，其中一路连通所述尘测量单元，其中另一路与过滤器连通，所述过滤器后侧的气路分别连通所述碳氢分析仪和所述分析仪，其中所述分析仪前侧具有冷凝器，所述分析仪包括碳氧仪表、二氧化硫仪表、一氧化氮仪表和氧气仪表。

优选地，所述过滤器后侧连接第二分流结构，所述第二分流结构将气路分为两路，其中一路与所述碳氢分析仪连通，另一路依次连通所述冷凝器和所述分析仪。

优选地，所述碳氢分析仪和所述分析仪均连接可编程序控制器，所述可编程序控制器连接计算机。

优选地，所述尘测量单元包括滤纸和流量测量仪，所述滤纸在所述流量测量仪前侧覆盖气路的截面。

优选地，所述进气管为拌热管线。

优选地，所述第一分流结构前侧具有减压稳压阀。

优选地，所述第一分流结构的另一路连接安全阀。

优选地，所述分析仪前侧的所述冷凝器连接水容器。

本发明提供的发动机尾气监测系统，包括进气管、尘测量单元、碳氢分析仪和分析仪；进气管连接第一分流结构，第一分流结构将气路分为至少两路，其中一路连通尘测量单元，其中另一路与过滤器连通，过滤器后侧的气路分别连通碳氢分析仪和分析仪，其中分析仪前侧具有冷凝器，分析仪包括碳氧仪表、二氧化硫仪表、一氧化氮仪表和氧气仪表。

该发动机尾气监测系统取用发动机排气管道的样气，样气经进气管进入后由第一分流结构分为至少两路，其中一路进入尘测量单元，尘测量单元根据一定流量内残留的尘量计算出样气中的含尘量；其中另一路经过滤器除去烟气中的尘土，然后分别连通所述碳氢分析仪和所述分析仪，碳氢分析仪能够获取样气中碳氢化合物的含量；经冷凝器去除水分样气进入分析仪，分析仪包括碳氧仪表、二氧化硫仪表、一氧化氮仪表和氧气仪表。分析仪能够获取样气中碳氧化合物、二氧化硫仪表、一氧化氮仪表和氧气的含量。则该发动机尾气监测系统不但获取了发动机尾气中碳氢化合物、碳氧化合物、二氧化硫、一氧化氮、氧气等气体的含量，同时也能够获得水分和尘土的含量，得到了发动机尾气中各组分的含量。

一种方式中，所述过滤器后侧连接第二分流结构，所述第二分流结构将气路分为两路，其中一路与所述碳氢分析仪连通，另一路先连通所述冷凝器，再连通所述分析仪。

具体的，所述碳氢分析仪和所述分析仪均连接可编程序控制器，所述可编程序控制器连接计算机。

碳氢分析仪和分析仪测量的数据均被采集到可编程控制器，可编程序控制器与计算机通讯，能够实现测量数据的上传及处理与分析。

附图说明

图1为本发明所提供的发动机尾气监测系统一种具体实施方式的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种发动机尾气监测系统，该发动机尾气监测系统能够获取发动机尾气中各组分的含量。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的发动机尾气监测系统一种具体实施方式的流程图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种发动机尾气监测系统，包括进气管1、尘测量单元2、碳氢分析仪3和分析仪4；所述进气管1连接第一分流结构，所述第一分流结构将气路分为至少两路，其中一路连通所述尘测量单元2，其中另一路与过滤器5连通，所述过滤器5后侧的气路分别连通所述碳氢分析仪3和所述分析仪4，其中所述分析仪4前侧具有冷凝器6，所述分析仪4包括碳氧仪表、二氧化硫仪表、一氧化氮仪表和氧气仪表。

该发动机尾气监测系统取用发动机排气管道的样气，样气经进气管1进入后由第一分流结构分为至少两路，其中一路进入尘测量单元2，尘测量单元2根据一定流量内残留的尘量计算出样气中的含尘量；其中另一路经过滤器5除去样气中的尘土，然后分别连通所述碳氢分析仪3和所述分析仪4。碳氢分析仪3能够获取样气中碳氢化合物的含量；经冷凝器6去除水分样气进入分析仪4，分析仪4包括碳氧仪表、二氧化硫仪表、一氧化氮仪表和氧气仪表，分析仪4能够获取样气中碳氧化合物、二氧化硫仪表、一氧化氮仪表和氧气的含量。根据一定流量内冷凝器6获取的水分，可以获得样气中水汽的含量。

与现有技术相比，该发动机尾气监测系统不但获取了发动机尾气中碳氢化合物、碳氧化合物、二氧化硫、一氧化氮、氧气等气体的含量，同时也能够获得水分和尘土的含量，得到了发动机尾气中各组分的含量。通过分析发动机尾气中各组分的含量可以得到发动机燃油的燃烧效率，能够对发动机的设计做进一步的指导。

碳氧化合物包括一氧化碳和二氧化碳，由于二氧化碳和二氧化硫均比较容易溶于水，如果样气中含有水分时对其进行检测，则检测到的二氧化碳和二氧化硫的含量只是未溶于水的部分气体的含量，经冷凝器去除水分后测得的二氧化碳和二氧化硫的含量比较准确。

具体的，冷凝器6可以连接水容器61，冷凝器6将收集的水传递给水容器61。

另一种具体的实施方式中，所述过滤器5后侧连接第二分流结构，所述第二分流结构将气路分为两路，其中一路与所述碳氢分析仪3连通，另一路先连通所述冷凝器6，再连通所述分析仪4。

第二分流结构位于过滤器5后，将除去尘土的样气输送给碳氢分析仪3和分析仪4。

当然，所述发动机尾气监测系统还可以不包括第二分流结构，则由第一分流结构将气路分为至少三路，其中第一路进入尘测量单元2，第二路和第三路各自分别连接一个过滤器5，第二路和第三路二者中的一路连接碳氢分析仪3，另一路依次连接冷凝器6和分析仪4。

一种优选的实施方式中，所述碳氢分析仪3和所述分析仪4均连接可编程序控制器7，所述可编程序控制器7连接计算机8。

碳氢分析仪3和分析仪4获得的测量数据均被采集到可编程控制器，可编程序控制器与计算机通讯，可以采用总线通讯协议实现，当然，也可以采用其他协议实现。

测量数据上传后由计算机进行分析处理，能够得到发动机燃油的燃烧效率，进而指导发动机的设计。

另一种优选的方式中，所述尘测量单元2包括滤纸21和流量测量仪22，所述滤纸21在所述流量测量仪22前侧覆盖气路的截面。

样气先经过滤纸21再经过流量测量仪22，流量测量仪22测得样气的流量，一定流量时，取出滤纸，测量滤纸上残留的尘量，则即可计算出样气中的含尘量。

在具体的实施方式中，进气管1可以为拌热管线，第一分流结构前侧可以设有减压稳压阀11。

系统从发动机的排气管道取样，取样点温度T1，压力P1，拌热管线能够使样气保持恒定温度T，进而能够保证样气中的被测组分不液化。样气经伴热管线进入后，先由减压稳压阀11降压至压力P2，然后到达第一分流结构。

具体的，第一分流结构的另一路连接安全阀9。此路样气经安全阀9后排空，可以起到过压保护的作用。

以上对本发明所提供的发动机尾气监测系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种发动机尾气监测系统，其特征在于，包括进气管(1)、尘测量单元(2)、碳氢分析仪(3)和辅助分析仪(4)；所述进气管(1)连接第一分流结构，所述第一分流结构将气路分为至少两路，其中第一路连通所述尘测量单元(2)，其中第二路与过滤器(5)连通，所述过滤器(5)后侧的气路分别连通所述碳氢分析仪(3)和所述辅助分析仪(4)，其中所述辅助分析仪(4)前侧具有冷凝器(6)，所述辅助分析仪(4)包括碳氧仪表、二氧化硫仪表、一氧化氮仪表和氧气仪表；

所述过滤器(5)后侧连接第二分流结构，所述第二分流结构将气路分为两路，其中一路与所述碳氢分析仪(3)连通，另一路依次连通所述冷凝器(6)和所述辅助分析仪(4)。

2.如权利要求1所述的发动机尾气监测系统，其特征在于，所述碳氢分析仪(3)和所述辅助分析仪(4)均连接可编程序控制器(7)，所述可编程序控制器(7)连接计算机(8)。

3.如权利要求2所述的发动机尾气监测系统，其特征在于，所述尘测量单元(2)包括滤纸(21)和流量测量仪(22)，所述滤纸(21)在所述流量测量仪(22)前侧覆盖气路的截面。

4.如权利要求3所述的发动机尾气监测系统，其特征在于，所述进气管(1)为拌热管线。

5.如权利要求4所述的发动机尾气监测系统，其特征在于，所述第一分流结构前侧具有减压稳压阀(11)。

6.如权利要求5所述的发动机尾气监测系统，其特征在于，所述第一分流结构的第三路连接安全阀(9)。

7.如权利要求6所述的发动机尾气监测系统，其特征在于，所述辅助分析仪(4)前侧的所述冷凝器(6)连接水容器(61)。