CN110243639A - 一种发动机尾气连续分段采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机尾气连续分段采集装置，包括排气管、采集管路及采集盒，排气管通过采集管路与采集盒连接，采集盒包括外壳以及设置在外壳内部的旋转分隔机构，该旋转分隔机构将外壳内部空间分为多个采集仓，多个采集仓能够将发动机尾气按照需要连续采集，并分别保存于各个采集仓之中，实现发动机尾气的连续分段采集，有利于之后对发动机瞬态工况进行更为精确的研究。与现有技术相比，本发明结构简单，操作便捷，工作高效，同时可以比较便携地安装在发动机的载具上进行采集工作。

Description

一种发动机尾气连续分段采集装置

技术领域

本发明属于动力工程技术领域，涉及一种发动机尾气连续分段采集装置。

背景技术

发动机是现代社会中重要的动力驱动元件，在交通运输和工农业领域均有广泛运用。但发动机的尾气排放一直以来都是大气污染的重要来源，因此对发动机尾气进行检测和分析，获知发动机燃烧室中的燃烧状况，对优化发动机的动力性和排放性能有着重要意义。

发动机尾气的检测手段，主要分为在线检测和离线检测。在线检测是指将发动机运行过程中的尾气通入检测设备中，实时获得组分及组分浓度等参数；离线检测则是指将发动机尾气通过采集装置收集起来，再对采集到的尾气进行分类分析。在线检测具有实时性强，能够连续测得某检测参数在一段时间的变化情况，但由于检测仪器的局限性，能够测量和分析的参量比较有限，一般仅有CO、CO₂、碳氢化合物(THC)和NO_x等气态污染物和颗粒物数量统计。传统的离线检测能够对尾气的组分进行各类分析，除常规在线检测所包含的气态和固态排放物外，还能够获得排放物中上百种挥发性有机物、无机物、重金属的成分和含量等参数，但其局限性在于通常仅能检测某一稳态工况点或某一段时间，无法得到尾气中这些参量随时间连续变化的情况。

因此，开发出一种能够连续分段采集发动机尾气的装置对于发动机瞬态污染物排放控制及污染物生成机理的研究等具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种发动机尾气连续分段采集装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种发动机尾气连续分段采集装置，包括排气管、采集管路及采集盒，所述的排气管通过采集管路与采集盒连接，所述的采集盒包括外壳以及设置在外壳内部的旋转分隔机构，该旋转分隔机构将外壳内部空间分为多个采集仓。

采集盒通过采集管路采集排气管某一时间段内排出的尾气，并存储于多个采集仓内，同一时间，采集管路仅与一个采集仓连接，采集某一较短时间段内排出的尾气。采集尾气的同时，旋转分隔机构带动采集仓旋转，使得当前一采集仓完成采集任务后，采集管路与该采集仓断开连接，并与后一采集仓连接，如此连续工作，使得各个采集仓能够将一段时间内的不同时段的发动机尾气按照需要连续采集，并分别保存于各个采集仓之中，实现一段时间内的发动机尾气连续采集，有利于之后通过尾气分析实现对发动机瞬态工况进行更为精确的研究。

进一步地，所述的旋转分隔机构包括设置于外壳内的转轴以及多个分别设置在转轴上的隔板，相邻两采集仓之间通过隔板分隔。采集仓的容积由相邻两隔板的夹角调节。

进一步地，多个隔板沿转轴的周向均匀布设或非均匀布设，使得相同或不同容积的采集仓沿转轴的周向布设，当旋转分隔机构以恒定的转速带动采集仓旋转时，多个采集仓依次连续采集相同时间间隔或不同时间间隔的尾气，以适应不同的尾气采集任务。

进一步地，所述的隔板与外壳之间采用动密封连接，避免不同采集仓之间以及采集仓与外界发生气体交换，影响采集气体的纯度。

进一步地，所述的采集仓在工作之前先抽至真空，排出采集仓内原有气体，并与排气管中气体产生压差，使得工作时尾气在压差作用下进入采集仓。

进一步地，所述的旋转分隔机构还包括与转轴传动连接的控制电机，控制电机通过转轴与隔板传动连接，从而实现隔板间的采集仓绕转轴旋转，以切换不同采集仓采集尾气。

进一步地，所述的控制电机上设有控制器，用于调控控制电机的转速，调控采集仓的平均采集时间，以及总采集时间，适应不同采集任务。

进一步地，所述的外壳上设有采集口，所述的采集仓通过采集口与采集管路连接，尾气通过采集口进入采集仓。

进一步地，所述的旋转分隔机构上设有锁止部件，使得采集仓只能旋转一周，避免同一采集仓重复采集尾气。

进一步地，所述的采集管路上设有控制阀，通过控制阀控制尾气采集工作的开始和停止。

工作原理：首先将各采集仓抽至真空，关闭控制阀，通过控制器设置控制电机的转速；开始采集时，打开控制阀，启动控制电机带动采集仓转动，使得各个采集仓分段连续采集一段时间内不同时段发动机产生的尾气；当采集仓旋转一周后，锁止部件工作，停止旋转，关闭控制阀，完成采集任务。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明通过转轴带动隔板转动，使多个采集仓依次转动至采集口处分别收集尾气，实现将一段时间内的发动机产生的尾气连续分段采集，并可用于离线分析，操作便捷，工作高效；

2)本发明结构简单，可以比较便携地安装在应用发动机的载具上进行连续分段采集尾气。

附图说明

图1为本发明中的一种发动机尾气连续分段采集装置的结构示意图；

图2为本发明中旋转分隔机构的轴向剖视图；

图3为本发明中采集盒的俯视图；

图中标记说明：

1—采集口、2—外壳、3—隔板、4—转轴、5—采集仓、6—控制电机、7—排气管、8—采集管路、9—采集盒、10—控制阀、11—发动机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

如图1所示的一种发动机尾气连续分段采集装置，包括排气管7、采集管路8及采集盒9，排气管7通过采集管路8与采集盒9连接，采集盒9包括外壳2以及设置在外壳2内部的旋转分隔机构，该旋转分隔机构将外壳2内部空间分为多个采集仓5。

采集盒9通过采集管路8采集排气管7某一时间段内排出的尾气，并存储于多个采集仓5内，同一时间，采集管路8仅与一个采集仓5连接，采集某一较短时间段内排出的尾气。采集尾气的同时，旋转分隔机构带动采集仓5旋转，使得当前一采集仓5完成采集任务后，采集管路8与该采集仓5断开连接，并与后一采集仓5连接，如此连续工作，使得各个采集仓5能够将一段时间内的不同时段的发动机11尾气按照需要连续采集，并分别保存于各个采集仓5之中，实现一段时间内的发动机11尾气连续分段采集，有利于之后通过尾气分析实现对发动机11瞬态工况进行更为精确的研究。

如图2所示，旋转分隔机构包括设置于外壳2内的转轴4以及多个分别设置在转轴4上的隔板3，相邻两采集仓5之间通过隔板3分隔，采集仓5的容积由相邻两隔板3的夹角调节。

多个隔板3沿转轴4的周向均匀布设或非均匀布设，使得相同或不同容积的采集仓5沿转轴4的周向布设，当旋转分隔机构以恒定的转速带动采集仓5旋转时，多个采集仓5依次连续采集相同时间间隔或不同时间间隔的尾气，以适应不同的尾气采集任务。

隔板3与外壳2之间采用动密封连接，避免不同采集仓5之间以及采集仓5与外界发生气体交换，影响采集气体的纯度。

采集仓5在工作之前先抽至真空，排出采集仓5内原有气体，并与排气管7中气体产生压差，使得工作时尾气在压差作用下进入采集仓5。

旋转分隔机构还包括与转轴4传动连接的控制电机6，控制电机6通过转轴4与隔板3传动连接，从而实现隔板3间的采集仓5绕转轴4旋转，以切换不同采集仓5采集尾气。

控制电机6上设有控制器，用于调控控制电机6的转速，进而调控采集仓5的平均采集时间，以及总采集时间，适应不同采集任务。

如图3所示，外壳2上设有采集口1，采集仓5通过采集口1与采集管路8连接，尾气通过采集口1进入采集仓5。

旋转分隔机构上设有锁止部件，使得采集仓5只能旋转一周，避免同一采集仓5重复采集尾气。

采集管路8上设有控制阀10，通过控制阀10控制尾气采集工作的开始和停止。

工作原理：首先将各采集仓5抽至真空，关闭控制阀10，通过控制器设置控制电机6的转速；开始采集时，打开控制阀10，启动控制电机6带动采集仓5转动，使得各个采集仓5分段连续采集一段时间内不同时段发动机11产生的尾气；当采集仓5旋转一周后，锁止部件工作，停止旋转，关闭控制阀10，完成采集任务。

实施例2：

采集开始前，本发明中的一种发动机尾气连续分段采集装置和发动机11按照如图1中进行连接，此时采集盒9中各采集仓5已抽至真空，控制阀10关闭，控制电机6转速调整至0.125r/s。

当发动机11运行至需要采集的工况时，打开控制阀10，启动控制电机6，采集仓5开始匀速转动，排气管7中的尾气沿采集管路8依次进入采集盒9中的8个采集仓5中。至第8s，采集结束，此时各个采集仓5中分别采集有该工况下0-1s、1-2s、2-3s、3-4s、4-5s、5-6s、6-7s和7-8s的尾气，可用于离线检测和分析。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机尾气连续分段采集装置，包括排气管(7)、采集管路(8)及采集盒(9)，所述的排气管(7)通过采集管路(8)与采集盒(9)连接，其特征在于，所述的采集盒(9)包括外壳(2)以及设置在外壳(2)内部的旋转分隔机构，该旋转分隔机构将外壳(2)内部空间分为多个采集仓(5)。

2.根据权利要求1所述的一种发动机尾气连续分段采集装置，其特征在于，所述的旋转分隔机构包括设置于外壳(2)内的转轴(4)以及多个分别设置在转轴(4)上的隔板(3)，相邻两采集仓(5)之间通过隔板(3)分隔。

3.根据权利要求2所述的一种发动机尾气连续分段采集装置，其特征在于，多个隔板(3)沿转轴(4)的周向均匀布设或非均匀布设。

4.根据权利要求2所述的一种发动机尾气连续分段采集装置，其特征在于，所述的隔板(3)与外壳(2)之间采用动密封连接。

5.根据权利要求4所述的一种发动机尾气连续分段采集装置，其特征在于，所述的采集仓(5)在工作之前先抽至真空。

6.根据权利要求2所述的一种发动机尾气连续分段采集装置，其特征在于，所述的旋转分隔机构还包括与转轴(4)传动连接的控制电机(6)。

7.根据权利要求6所述的一种发动机尾气连续分段采集装置，其特征在于，所述的控制电机(6)上设有控制器。

8.根据权利要求1所述的一种发动机尾气连续分段采集装置，其特征在于，所述的外壳(2)上设有采集口(1)，所述的采集仓(5)通过采集口(1)与采集管路(8)连接。

9.根据权利要求1所述的一种发动机尾气连续分段采集装置，其特征在于，所述的旋转分隔机构上设有锁止部件。

10.根据权利要求1所述的一种发动机尾气连续分段采集装置，其特征在于，所述的采集管路(8)上设有控制阀(10)。