CN103018080B - 一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统 - Google Patents
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Abstract
一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，包括采样器，管路箱，分析仪器，以及可拆卸的尾气管延长管路，采样器由5个采样头组成，每个采样头包含5个平行采样支路，管路箱由金属箱体以及采样管组成，分析仪器包括：多通道膜采样系统，CO2/CO/NOX分析仪，挥发性有机物（VOC）采样系统，DustTrack气溶胶分析仪，气溶胶质谱分析仪（AMS），管路箱实现采样头所采集的尾气样品分配至相应的分析仪器，可拆卸尾气管延长管路内安装温控装置，实现在尾气温度不变的情况下，将尾气引到采样器位置顺利采样，本发明可安装于被测试车辆，亦可安装于跟踪车辆，能够实现不同车辆类型，不同距离要求下，机动车实际行驶过程中的排放样品的收集，满足不同试验研究的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动车尾气采样分析系统，具体涉及一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统。
背景技术
有机气溶胶（OA）对人体健康、全球气候变化等均有不同程度影响，但是由于对OA的形成和演变等认识方面的不足，导致在污染地区模型对二次有机气溶胶（SOA）的低估可能达到2-10倍。柴油车尾气的光氧化反应迅速产生大量的SOA，但是仅有不到10％可以用现有的理论解释。在实际行驶过程中，尾气在从尾气管排放到空气中时，由于各种条件的剧烈变化，导致尾气发生快速变化过程，这一过程对一次有机气溶胶排放(POA)和二次有机气溶胶(SOA)的产生都可能产生重大的影响，但是对这一过程还没有采样系统可以进行采样分析。
机动车尾气采样系统主要包括台架测试采样系统，隧道测试采样系统，遥感测试采样系统，车载排放测试系统，移动实验室采样系统。台架测试采样系统是将置于台架上的发动机或整车排放的尾气经洁净空气进行全流稀释后，利用特定的仪器直接测试稀释后尾气中各种气态污染物以及颗粒物；隧道测试系统通过测试隧道入口、出口各种污染物的浓度，以及监测通过隧道的车辆，来计算通过隧道车辆平均排放状况；遥感测试系统利用非接触式光学测量方法来获取机动车排放状况；车载排放测试系统直接安装在实际行驶中的车辆上进行尾气中气态污染物测量，尾气经洁净空气稀释后测量颗粒物的浓度；移动实验室采样系统是通过跟踪车辆测试机动车尾气中各种污染物的浓度。以上采样系统分别存在以下缺点：台架测试系统测试结果不能反应机动车在实际行驶过程中的排放，且稀释系统与实际大气稀释会有一定的误差；隧道测试系统仅能测试车队平均排放情况，不能测试单车排放情况；遥感测试系统仅能测量车辆在单一工况下的排放情况，不能反映车辆在实际行驶过程中的综合排放情况；车载排放测试系统不能捕捉尾气排放到大气后的实际变化情况；移动实验室不能对机动车尾气排放到大气中的变化过程同时进行多点采样分析。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，能够采集机动车在路实时排放情况，可以反映机动车实际行驶工况下的排放情况；尾气直接排放到大气中，排除了因为人工稀释系统与真实大气稀释相比带来的误差；可以多点同时采样，用来研究机动车尾气排放到大气中的变化过程；通过不同实施方式，可以对所有类型的车辆进行采样分析。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，包括采样器、管路箱、分析仪器、以及可拆卸的尾气管延长管路，在尾气排放方向上安装采样器，采样器通过管路箱和分析仪器连接；
所述的采样器由5个采样头组成，编号为1、2、3、4、5，其中1～4号采样头依次安装在尾气排放方向，距排放口不同距离的位置采集机动车尾气排放沿程空气稀释后的混合气体样品；5号采样头安装在远离尾气排放的位置，采集大气背景值样品；每个采样头包含5个平行采样支路，进入相应的分析仪器，1～4号采样头与排放口的距离可调。
所述管路箱由金属箱体以及采样管组成，其功能在于使采样头与分析仪器的连接更加简便，美观，其中金属箱体内部的采样管通过一定的分配规则，将采样头的5个平行支路与相应的分析仪器的支路相连，使采样头与分析仪器的连接操作更加简便、易懂，管路箱将采样头的采样分支与分析仪器的支路连接模块化，可根据研究需求增减采样分支的数量，增减并更换分析仪器，满足多样性的研究需求；采样管是用来连接采样头与管路箱以及管路箱与分析仪器间的管路。
所述分析仪器包括：多通道膜采样系统，CO2/CO/NOX分析仪，挥发性有机物（VOC）采样系统，DustTrack气溶胶分析仪，气溶胶质谱分析仪（AMS），分析仪器是用来分析采集到的经空气直接稀释后的尾气样品，其中多通道膜采样系统可以同时采集不同位置的尾气样品，分析尾气样品中颗粒物的无机组分和有机组分；CO2/CO/NOX分析仪有5个探头，分别用来测量不用位置尾气样品以及背景点空气样品中CO2,CO,NOX浓度，并根据不同位置尾气中CO2浓度来计算不同位置上尾气的稀释比；VOC采样系统采集并分析不同位置尾气样品以及背景点空气样品中不同可挥发性有机物（VOC）的浓度；DustTrack气溶胶分析仪测量不同位置尾气样品以及背景点空气样品中颗粒物的浓度；气溶胶质谱分析仪（AMS）分析不同位置尾气样品以及背景点空气样品中气溶胶的粒径分布以及化学组成，根据不同的研究需要可以增加，减少和更改分析仪器的种类和数目。
所述可拆卸尾气管延长管路，内安装利用温控装置，为了防止尾气理化特征在延长管路中因为温度变化发生变化，实现在尾气温度不变的情况下，将尾气引到采样器位置顺利采样，满足在不同机动车的尾气管口不同的情况下，对所有类型车辆不同距离进行测试需求。
上述采样分析系统的采样方法，机动车在实际行驶过程，尾气从尾气管口排放到大气中，1～4号采样头分别位于尾气排放方向上距排放口不同距离的位置，采集尾气排放到大气中的经空气稀释后的尾气样品，5号采样头位于尾气排放方向的反方向上远离排放口的位置，采集空气样品作为背景值，5个采样头分别通过每个采样头的5个平行支路所采集到的尾气样品及背景空气样品，通过采样管进入管路箱，在管路箱中，采样管通过一定的分配规则，将每个采样头的5个平行支路分别将样品导入相应的多通道膜采样系统，CO2/CO/NOX分析仪，挥发性有机物（VOC）采样系统，DustTrack气溶胶分析仪，气溶胶质谱分析仪（AMS），多通道膜采样系统同时采集不同位置的尾气样品，分析尾气样品中颗粒物的无机组分和有机组分并通过多通道膜采样系统数据可以分析机动车尾气中颗粒物在排放到大气的过程中的有机组分和无机组分等变化特征；CO2/CO/NOX分析仪有5个探头，分别用来测量不用位置尾气样品以及背景点空气样品中CO2,CO,NOX浓度，并根据不同位置尾气中CO2浓度来计算不同位置上尾气的稀释比；VOC采样系统采集并分析不同位置尾气样品以及背景点空气样品中不同可挥发性有机物（VOC）的浓度；DustTrack气溶胶分析仪测量不同位置尾气样品以及背景点空气样品中颗粒物的浓度；气溶胶质谱分析仪（AMS）分析不同位置尾气样品以及背景点空气样品中气溶胶的粒径分布以及化学组成，根据不同的研究需要可以增加，减少和更改分析仪器的种类和数目。
上述所述采样分析系统的采样方法，由于可拆卸的尾气管延长管路的设计，使得该方法的实施更加灵活，满足了不同车型，不同采样距离的采样需求。由于机动车类型的差异造成的尾气管口位置的不同，采样器的位置以及相应的采样方法也有区别。对于在机动车尾气管口后方直接安装采样器可以满足测试要求的车辆按照上述采样方法进行采样。如果在机动车尾气管口后方直接安装采样器不能满足测试要求的车辆，需要加装可拆卸的尾气管延长管，利用尾气管延长管先将尾气从尾气管口引至适合安装采样器的位置，然后在此适合位置安装采样器，进行采样。对于安装尾气延长管路也无法满足测量要求的车辆，采用跟踪车辆安装上述采样分析系统的方式对被测试车辆尾气进行跟踪采样方式采样，具体为将采样分析系统安装在跟踪车辆上，采样器布置在车辆的头部，通过行驶中的跟踪被测车辆与行驶中的被测试车辆保持一定车距来采集被测车辆在行驶过程中尾气排放到大气中的样品，通过控制与被测车辆的距离来控制采样头到尾气管口的距离，实现距离尾气管口较长距离的多点同时采样。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本采样系统能够采集机动车在路实时排放情况，可以反映机动车实际行驶工况下的排放情况；尾气直接排放到大气中，排除了因为人工稀释系统与真实大气稀释相比带来的误差；可以多点同时采样，用来研究机动车尾气排放到大气中的变化过程；通过不同实施方式，可以对所有类型的车辆进行采样分析。
附图说明
图1为本发明实施例1示意图。
图2为管路箱内部管路连接示意图。
图3为本发明实施例2示意图。
图4为本发明实施例3示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
参照图1，一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，尾气排出后，与空气混合，这时由于温度，压强，稀释比等参数的剧烈变化，导致尾气中颗粒物的剧烈变化，1～4号采样头分别位于尾气排放方向上距离排放口的不同距离上，以采集机动车尾气在混合时发生的剧烈变化过程；5号采样头安装在排放口前端远离排放口位置采集空气作为背景值。1～4号采样头与排放口之间距离可以根据需要进行调整。5号采样头的安装原则是离排放口尽可能远。
1～5号采样头采集稀释后尾气和背景空气后分别分成5个支路进入管路箱，通过管路箱后进入多通道膜采样系统、CO2/CO/NOX分析仪、VOC采样系统、DustTrack气溶胶分析仪、气溶胶质谱分析仪（AMS）进行分析。
所述管路箱内部管路连接图如图2所示，采样头的每个支路对应每个分析仪器，每个分析仪器的支路对应每个采样头。因为1～5号采样头采集稀释后尾气和背景空气后分别分成5个支路分别进入多通道膜采样系统、CO2/CO/NOX分析仪、VOC采样系统、DustTrack气溶胶分析仪、气溶胶质谱分析仪（AMS）进行分析，相应的每个分析仪器的5个支路分别来自1～5号采样头，采样头与分析仪器间的连接很多，为了简化管路和美观，利用管路箱来实现采样头支路与分析仪器支路的交错连接。根据需要可以适当增加，更换，减少测试仪器，对应的采样头分成的支路的数目要与分析仪器的数目相一致。
实施例2
参照图3，一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，由于机动车类型的不同尾气管口的位置也存在差异，有些车辆的尾气管口位于机动车的末端，或者尾气管口的尾气排放方向的问题，给尾气排放方向后方采样器的安装带来挑战，有些车辆甚至尾气管后甚至无法安装采样头器，所以在本实施例中引入了附属设备尾气管延长管路。尾气经尾气管延长管路引入到合适位置排放，然后在合适位置的后方安装采样器进行采样，采集的尾气以及背景空气通过管路箱分配到分析仪器进行分析。
所述尾气延长管路是为了将尾气引到合适位置排放，以便于在其后方安装采样器。尾气管延长管路具有温控装置，可以保证尾气温度在延长管路内不变，以保证尾气在延长管路内不发生变化。
实施例3
参照图4，一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，对于安装延长管路也无法满足安装采样器要求的车辆，以及为了采集距离尾气管口更远距离位置的样品，实施例1与实施例2都无法满足要求，本实施例具体如下：按照实施例1将仪器安装在车辆上，但是采样器安装位置不同，要将采样器安装在测试车辆的前端，所有的采样都要安装在车辆尾气管排放口的前端，避免本车尾气对采样结果的影响，如图4所示，跟踪被测车辆，通过控制与被测车辆的距离实现尾气沿程不同距离位置的采样。
通过实施例1、实施例2、实施例3的联合使用，可以实现对不同车型不同采样距离的沿程采样。
Claims (3)
1.一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，包括采样器、管路箱、分析仪器、以及可拆卸的尾气管延长管路，其特征在于：在尾气排放方向上安装采样器，采样器通过管路箱和分析仪器连接；
所述的采样器由5个采样头组成，编号为1、2、3、4、5，其中1～4号采样头依次安装在尾气排放方向，距排放口不同距离的位置采集机动车尾气排放沿程空气稀释后的混合气体样品；5号采样头安装在远离尾气排放的位置，采集大气背景值样品；每个采样头包含5个平行采样支路，进入相应的分析仪器，1～4号采样头与排放口的距离可调；
所述管路箱由金属箱体以及采样管组成，其中金属箱体内部的采样管通过分配规则，将采样头的5个平行支路与相应的分析仪器的支路相连，管路箱将采样头的采样分支与分析仪器的支路连接模块化，根据研究需求增减采样分支的数量，增减并更换分析仪器，采样管是用来连接采样头与管路箱以及管路箱与分析仪器间的管路。
2.根据权利要求1所述的一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，其特征在于：所述分析仪器包括：多通道膜采样系统，CO2/CO/NOX分析仪，挥发性有机物(VOC)采样系统，DustTrack气溶胶分析仪，气溶胶质谱分析仪(AMS)，分析仪器是用来分析采集到的经空气直接稀释后的尾气样品，其中多通道膜采样系统可以同时采集不同位置的尾气样品，分析尾气样品中颗粒物的无机组分和有机组分；CO2/CO/NOX分析仪有5个探头，分别用来测量不用位置尾气样品以及背景点空气样品中CO2,CO,NOX浓度，并根据不同位置尾气中CO2浓度来计算不同位置上尾气的稀释比；挥发性有机物(VOC)采样系统采集并分析不同位置尾气样品以及背景点空气样品中不同挥发性有机物(VOC)的浓度；DustTrack气溶胶分析仪测量不同位置尾气样品以及背景点空气样品中颗粒物的浓度；气溶胶质谱分析仪(AMS)分析不同位置尾气样品以及背景点空气样品中气溶胶的粒径分布以及化学组成，根据不同的研究需要增加，减少和更改分析仪器的种类以及增加，减少分析仪器的数目。
3.根据权利要求1所述的一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，其特征在于：所述可拆卸尾气管延长管路，内安装温控装置，为了防止尾气理化特征在延长管路中因为温度变化发生变化，实现在尾气温度不变的情况下，将尾气引到采样器位置顺利采样，满足在不同机动车的尾气管口不同的情况下，对所有类型车辆不同距离进行测试需求。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |