CN110715926A - 一种测量汽车尾气的检测气路 - Google Patents

Abstract

一种测量汽车尾气的检测气路，包括尾气采集装置(1)水过滤器(3)、物理冷凝器(4)、水分离器(5)、气泵、电子冷却器、电磁阀及气体分析光学平台。本发明的一种测量汽车尾气的检测气路，设置了多级过滤去除样气中的粉尘颗料物及水蒸气，并设置电子冷却器，保证检测气体进行测量时的温度稳定，使得每次测量环境相对一致，从而测量结果重复性好。每次开机测量前能自动完成检漏及环境空气检查；每检完一辆车能自动完成反吹清洗。自动化程度高、操作简便，效率高。

Description

一种测量汽车尾气的检测气路

技术领域

本发明涉及汽车尾气检测领域，尤其是一种测量汽车尾气的检测气路。

背景技术

2019年5月1号起实施的GB18285-2018《汽油车污染物排放限值及测量方法》中明确规定对NO气体的测定不得采用电化学法，优先采用红外法、紫外法或化学发光法。2019年5月1号起实施的GB3847-2018《柴油车污染物排放限值及测量方法》也增加了对柴油车氮氧化物排放限值及测量方法的说明，并明确规定不得采用电化学法测量。因此，原有的汽车排放气体测试仪已不能满足检测要求，必须进行升级改造，改进对氮氧化物的检测方法。

中国专利CN 106645104 A中提出一种汽车尾气氮氧化物检测系统，设有气体转换装置通过加热还原将二氧化氮转换为一氧化氮再进行测量，但要获得高的转化率就要使气体达到600℃以上的高温，所以对装置的耐高温要求比较高。此类检测仪在初次使用、周期维护和计量校准时必须进行检测，以保证其转化率达到仪器使用说明书或者相关规范的要求。此外，目前柴油车氮氧化物检测仪在现场计量校准时，其转化率检测无法参考新车型式检验中的臭氧发生器法。因为该方法所需配置的检测设备复杂，便携性不佳，操作步骤繁琐，不适用于量大面广的在用车检测设备的现场计量校准。因此，目前柴油车氮氧化物检测仪的转换率并没有明确可靠的检测方法。

中国专利CN 109142643 A中提出一种用于柴油车氮氧化物检测仪转化率检测的检测方法和对应的检测装置，但气路比较复杂，检测的响应时间长。

采用红外法或紫外法进行测量则不存在以上的问题，但汽车尾气中的粉尘及水蒸气都会影响这种检测方法的测量结果，因此在检测前必须对尾气进行粉尘过滤和除水。标准中还要求仪器可以自动进行和完成泄漏检查及自动校正。

发明内容

为克服现有的缺陷，本发明提出一种测量汽车尾气的检测气路。一种测量汽车尾气的检测气路，包括尾气采集装置和反吹压缩空气源，尾气采集装置连接前置过滤器，前置过滤器通过水过滤器连接物理冷凝器，连接水分离器，水分离器物理冷凝器分别连接第一三通电磁阀和第二三通电磁阀，

其中，第一三通电磁阀连接第一气泵，第一气泵通过第一单向阀连接第二排水口；

所述第二三通电磁阀连接第二纤维过滤网，第二纤维过滤网通过压力传感器连接第二气泵，第二气泵连接第二电子冷却器，第二电子冷却器通过第五单向阀连接HC/CO/CO2气体分析光学平台， HC/CO/CO2气体分析光学平台通过氧传感器连接第一排气口；

其中，所述水过滤器通过第三三通电磁阀连接第一排水口；

其中，所述第一三通电磁阀和第二三通电磁阀通过第一水分离器连接环境空气入口。

所述反吹压缩空气源通过第五二通电磁阀连接第二三通电磁阀。

所述第二气泵连接第一电子冷却器，第一电子冷却器通过第二单向阀连接NOx气体分析光学平台，NOx气体分析光学平台连接第二排气口，其中，第一电子冷却器通过第一截流器连接第四排水口。

测量汽车尾气的检测气路还包括零气入口、检查气入口和校准气入口，所述零气入口、检查气入口和校准气入口分别连接第二二通电磁阀、第三二通电磁阀和第四二通电磁阀，

其中，第二二通电磁阀、第三二通电磁阀和第四二通电磁阀通过第三单向阀连接NOx气体分析光学平台；

其中，第二二通电磁阀、第三二通电磁阀和第四二通电磁阀通过第四单向阀连接HC/CO/CO2气体分析光学平台。

本发明的一种测量汽车尾气的检测气路，设置了多级过滤去除样气中的粉尘颗料物及水蒸气，并设置电子冷却器，保证检测气体进行测量时的温度稳定，使得每次测量环境相对一致，从而测量结果重复性好。每次开机测量前能自动完成检漏及环境空气检查；每检完一辆车能自动完成反吹清洗。自动化程度高、操作简便，效率高。

附图说明

图1为测量汽车尾气的检测气路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种测量汽车尾气的检测气路进行详细描述。

图1示出，一种测量汽车尾气的检测气路包括尾气采集装置1和反吹压缩空气源14，尾气采集装置1连接前置过滤器2，前置过滤器2通过水过滤器3连接物理冷凝器4，物理冷凝器4连接水分离器5，其中，水分离器5分别连接第一三通电磁阀11和第二三通电磁阀12，

其中，第一三通电磁阀11连接第一气泵8，第一气泵8通过第一单向阀9连接第二排水口10；第一气泵8与物理冷凝器4相连通；

所述第二三通电磁阀12连接第二纤维过滤网16，第二纤维过滤网16 通过压力传感器36连接第二气泵17，第二气泵17连接第二电子冷却器18，第二电子冷却器18通过第五单向阀21连接HC/CO/CO2气体分析光学平台 22，HC/CO/CO2气体分析光学平台22通过氧传感器23连接第一排气口24；

其中，所述水过滤器3通过第三三通电磁阀6连接第一排水口7

其中，所述第一三通电磁阀11和第二三通电磁阀12通过第一水分离器13连接环境空气入口。

所述反吹压缩空气源14通过第五二通电磁阀15连接第二三通电磁阀 12。

所述第二气泵17连接第一电子冷却器25，第一电子冷却器25通过第二单向阀28连接NOx气体分析光学平台29，NOx气体分析光学平台29连接第二排气口30，其中，第一电子冷却器25通过第一截流器26连接第四排水口27。

测量汽车尾气的检测气路还包括零气入口、检查气入口和校准气入口，所述零气入口、检查气入口和校准气入口分别连接第二二通电磁阀31、第三二通电磁阀32和第四二通电磁阀33，

其中，第二二通电磁阀31、第三二通电磁阀32和第四二通电磁阀33 通过第三单向阀34连接NOx气体分析光学平台29；

其中，第二二通电磁阀31、第三二通电磁阀32和第四二通电磁阀33 通过第四单向阀35连接HC/CO/CO2气体分析光学平台22。

气路中的气泵开启便可使气路前端的样气采集装置抽取样气进入检测气路，样气依次经过前置过滤器、水过滤器、物理冷凝器、水分离器、电子冷却器除去样气中的粉尘、颗粒物及水蒸气，再进入气体分析光学平台，从而提高测量精度。

气路中还设有环境空气入口、零气入口、校准气入口、检查气入口及压缩空气入口，通过气路中的二通电磁阀及三通电磁阀的开合来控制气路中各分支气路的切换，从而实现自动检漏、自动校正及自动反吹清洗。因此，此检测气路可实现自动检测，且测量准确，操作方便。

能使测量的物理响应时间≤8s，采样迅速，实时性好，能满足多种检测工况的测量，符合GB18285-2018、GB3847-2018等一系列国际和国家标准的要求。同时采用流量稳定的气泵，整体气路保持气密性，同时测量气路中设有电子冷凝器，能保证检测气体进行测量时的温度稳定，使得每次测量环境相对一致，从而测量结果重复性好。

有高效的反吹洁净单元，使用高速压缩空气清洁采样管道，去除气路中的残留污染物从而保证测量结果的准确性。测量前经过多级过滤尾气，不仅能保证测量的精度，也减少了后级元件的污染，提高了使用寿命。

通过电磁阀的开启实现各分支气路的切换，实现检测过程自动化。并能测量汽油车及柴油车尾气中的CO、CO2、HC、O2与NOx成分，全测量精度高。

实施例

1)测量状态：

仪器通电后，气泵开启，检测管路为负压状态，样气采集装置即可抽取汽车排气管中的尾气。抽取的样气先通过第一三通电磁阀前置过滤器去除样气中部分的水及颗粒物，再经过第二三通电磁阀水过滤器。第二三通电磁阀水过滤器中设置两个与第三三通电磁阀控制电路相连接的金属柱，当过滤出的水高度到达金属柱底部时即可触发第一二通电磁阀的开启，排出水过滤器中的水；水排出后第一二通电磁阀回复闭合状态，以保证气路的气密性。样气继续通过物理冷凝器及带粉尘过滤的水分离器继续去除当中的水蒸气及粉尘颗粒物，冷凝水及过滤水直接由气泵排出仪器外部。样气经过第二气泵后分为两路，分别通往N0x气体分析光学平台及HC/CO/CO2 气体分析光学平台进行气体成分的检测,最后排出仪器外。由于气体分析光学平台对水蒸气很敏感，即便很少量的水蒸气也影响检测结果，因此在样气进入气室前，再分别增加电子冷却器去除样气中的水蒸气。对于精度要求相对不高时，此处的电子冷却器可相应去除。

由于气体分析光学平台对水蒸气很敏感，即便很少量的水蒸气也影响检测结果，因此在样气进入气室前，再分别增加电子冷却器LQ1/LQ2去除样气中的水蒸气；而且也能保证检测气体进行测量时的温度稳定，使得每次测量环境相对一致，从而测量结果重复性好。对于精度要求相对不高时，此处的电子冷却器可相应去除。如在柴油车尾气检测或稳态工况法的汽油车检测时，LQ2电子冷却器去除也可达到对应的检测精度要求。

其中的第一三通电磁阀前置过滤器仅能去除少量的粉尘，第二三通电磁阀前置过滤器会过滤出大量的水，所以在其排水口处设置第一二通电磁阀控制其排水。物理冷凝器、带粉尘过滤器的水分离器过滤出来的水则由水泵抽排出去。

其中的压力传感器是支接在气路中的，用于检测气路中的气压，用于检漏及判断检测气路中否存在阻塞等异常情况。在每次检测仪使用前，必须对气路进行检漏。

2)检漏状态：

用塞头塞住样气采集装置，第一和第二气泵启动对气路系统抽真空，抽至一定压力后真空泵停止，进入检漏状态，用管道压力传感器检测管道压力的变化来检漏。

3)反吹状态：

由于每检测完一辆车，检测气路中会残留有前次检测的汽车尾气，如果不清洗气路就进行下一台车的检测，必然影响检测结果。这就要求每次检测前都必须对气路进行清洗。因此必须在气路上设置反吹清洗装置。

在水分离器出口与气泵入口之间支接反吹压缩空气源，且在反吹压缩空气源接入气路处增加第五二通电磁阀，用于控制压缩空气的接通与断开。压缩空气接入点至气泵入口之间的主管路上设置三通电磁阀，旁路的入口连接水分离器及环境空气入口。为了让更多的压缩空气进入尾气采集装置，在水分离器的排水管路设置三通电磁阀，用于在反吹装态下将管路切换接入环境空气。

第一三通电磁阀及第二三通电磁阀启动，将水分离器的排水管路及主气路切换至断开状态，第五二通电磁阀启动将反吹压缩空气源气路接通，因主气路已断开，压缩空气高速从样气采集装置喷射而出，达到清洁气路及取样装置的目的。反吹的作用是清除上次检测残留于检测气路中的样气及污染物，以免影响下一次检测，使检测结果更准确。

4)校准调零：

由于汽车排放气体测试仪每次使用前都必须进么校准，每次检测完一次车都要进行调零，所以检测气路中还必须增加自动校准调零功能。

为实现这个功能，在气体分析光学平台进气口前方支接零气入口、检查气入口及校准气入口，且在三个入口分别设置第二二通电磁阀、第三二通电磁阀和第四二通电磁阀来控制各入口的开启和切换。为避免检测状态下，检测气体进入校准调零气路，在分支气路上设置第三单向阀、第四单向阀；为避免校准调零状态下，校准气体进入气泵，在主气路上设置第一单向阀和第二单向阀。校准气入口、检查气入口、零气入口分别与二通电磁阀第四二通电磁阀、第三二通电磁阀、第二二通电磁阀相连，由电磁阀控制气路的接通与关闭。三个气路接入一个主路后又分为两路分别接入两个气体分析光学平台进行校准和调零。为保证检查气体全部通入光学平台，在接入点的前端均设置有单向阀。第一和第二气泵关闭，通过开启相应气路的电磁阀来实现检查气路的切换，实现对光学平台的校准调零与检查调试。

校准调零时，电磁阀的工作状态参见表1。

5)环境空气检查：第一和第二气泵开启，第一和第二三通电磁阀通电切换至旁路，抽取环境空气至气体分析光学平台，对环境背景空气中的 HC/CO/CO2/NOx的浓度进行测定。如果任一污染物超标，仪器将进行锁止，不得进行后续的排放检测。

汽车尾气的检测流程：仪器开机－预热－检漏－调零－环境空气检查－测量－反吹清洗－测量－反吹清洗。

过控制电磁阀的开启，即可实现检测流程的自动化。

表1为各种工作状态下电磁阀和真空泵的控制说明

第一三通电磁阀、第二三通电磁阀为二位三通电磁阀，第二二通电磁阀、第三二通电磁阀、第四二通电磁阀、第五二通电磁阀为直动式二通电磁阀，“0”表示未上电动作，此时直动式二通电磁阀均关闭，二位三通电磁阀入气口接在常开端，旁路为环境空气入口未开启；“1”表示上电动作，此时直动式二通电磁阀开启，二位三通电磁阀入气口关闭，旁路环境空气入口开启。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (4)

1.一种测量汽车尾气的检测气路，包括尾气采集装置(1)水过滤器(3)、物理冷凝器(4)、水分离器(5)、气泵、电子冷却器、电磁阀及气体分析光学平台，，其特征在于，尾气采集装置(1)连接前置过滤器(2)，前置过滤器(2)通过水过滤器(3)连接物理冷凝器(4)，物理冷凝器(4)连接水分离器(5)，其中，水分离器(5)分别连接第一三通电磁阀(11)和第二三通电磁阀(12)，其中，第一三通电磁阀(11)连接第一气泵(8)，第一气泵(8)通过第一单向阀(9)连接第二排水口(10)；第一气泵(8)与物理冷凝器(4)相连通；

所述第二三通电磁阀(12)连接第二纤维过滤网(16)，第二纤维过滤网(16)通过压力传感器(36)连接第二气泵(17)，第二气泵(17)连接第二电子冷却器(18)，第二电子冷却器(18)通过第五单向阀(21)连接HC/CO/CO2气体分析光学平台(22)，HC/CO/CO2气体分析光学平台(22)通过氧传感器(23)连接第一排气口(24)；

其中，所述水过滤器(3)通过第三三通电磁阀(6)连接第一排水口(7)

其中，所述第一三通电磁阀(11)和第二三通电磁阀(12)通过第一水分离器(13)连接环境空气入口。

2.根据权利要求1所述的测量汽车尾气的检测气路，其特征在于，所述反吹压缩空气源(14)通过第五二通电磁阀(15)连接第二三通电磁阀(12)。

3.根据权利要求1所述的测量汽车尾气的检测气路，其特征在于，所述第二气泵(17)连接第一电子冷却器(25)，第一电子冷却器(25)通过第二单向阀(28)连接NOx气体分析光学平台(29)，NOx气体分析光学平台(29)连接第二排气口(30)，其中，第一电子冷却器(25)通过第一截流器(26)连接第四排水口(27)。

4.根据权利要求1所述的测量汽车尾气的检测气路，其特征在于，所述测量汽车尾气的检测气路还包括零气入口、检查气入口和校准气入口，所述零气入口、检查气入口和校准气入口分别连接第二二通电磁阀(31)、第三二通电磁阀(32)和第四二通电磁阀(33)，

其中，第二二通电磁阀(31)、第三二通电磁阀(32)和第四二通电磁阀(33)通过第三单向阀(34)连接NOx气体分析光学平台(29)；

其中，第二二通电磁阀(31)、第三二通电磁阀(32)和第四二通电磁阀(33)通过第四单向阀(35)连接HC/CO/CO2气体分析光学平台(22)。