CN202939037U - 用于监测内燃机的排气系统中的细小颗粒浓度的设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于监测内燃机的排气系统（4）中的细小颗粒浓度的设备（1），其中所述设备包括：外壳（2），其包括延伸进内燃机的排气系统（4）中的部分（3）；用于通过排气系统（4）的壁中的单个开口将所述设备（1）附接并密封到排气系统（4）的装置（5）；颗粒测量传感器（6），其放置于外壳（2）内部；位于外壳中的气体进口（7），其用于将测量气流提供到颗粒测量传感器（6）中；用于使进入颗粒测量传感器（6）的颗粒的至少一部分带电的装置（8）；用于检测由带电颗粒携带的至少一部分电流的装置；位于外壳中的气体出口（10），其用于将测量气流送出颗粒测量传感器（6）；用于将所述设备（1）附接到排气系统（4）以将电力提供给颗粒测量传感器（6）的电连接器，其位于所述装置（5）中；以及用于将所述设备（1）附接到排气系统（4）以传送由颗粒测量传感器（6）产生的电信号的电连接器，其位于所述装置（5）中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于监测颗粒的设备，特别地涉及一种用于监测内燃机的排气系统中的细小颗粒浓度的设备。
背景技术
在很多燃烧过程中形成直径在1nm和10μm之间的细小颗粒。出于各种原因对这些细小颗粒进行测量。可能会对这些细小颗粒进行测量，因为它们潜在的健康影响，以及还为了监控燃烧过程的操作，例如内燃机尤其是柴油机的操作。基于以上原因，需要可靠的细小颗粒测量设备。
在文献WO2009109688A1中描述了用于测量细小颗粒的现有方法和设备。在这种现有技术方法中，清洁的、本质无颗粒的气体被供应到上述设备中，并作为主气流经由进气室引导到设置在设备内部的喷射器。所述清洁气体还在被供应到进气室中之前以及期间被电离。电离过的清洁气体可以优选地以声速或接近声速的速度进给到喷射器。可以例如使用电晕荷电器来实施对清洁气体的电离。进气室还设置有样本进口，所述样本进口设置成与包括含有细小颗粒的气溶胶的通道或空间流体连通。清洁的气流和喷射器共同引起对样本进口的抽吸，使得从管道或上述空间到进气室形成样本气溶胶气流。因此样本气溶胶气流被设置为对喷射器的侧气流。已电离的清洁气体使颗粒带电。带电颗粒还可以被导送回包括气溶胶的管道或空间。由此通过监测由带电颗粒携带的电荷来监测气溶胶样本的细小颗粒。还可以使用离子阱去除自由离子。除了以上提到的细小颗粒，工业过程和燃烧过程一般还会形成颗粒直径大于1μm、或大于2μm、3μm、5μm或更大的颗粒。这些颗粒直径大于1μm的粗大颗粒可以在正常操作下少量地形成，特别地在诸如开机、关机、故障条件的特殊操作条件下少量地形成。柴油机排出颗粒的尺寸分布一般示出三种不同的模式：包括直径小于约50nm的颗粒所组成的核心模式、包括直径在50nm和1μm之间的颗粒所组成的聚集模式、以及包括颗粒直径大于1μm的粗大模式。大部分柴油机排出颗粒是在从排气管排出废气之后产生的，这些颗粒通常属于聚集模式和核心模式。
对于尤其用于柴油机的机载诊断的细小颗粒监测设备而言，一个重要要求是小且紧凑的结构。此外，还优选的是，这些细小颗粒监测设备可以长期操作而无需维护。在诸如监测内燃机的细小颗粒的很多应用中，还优选的是，监测设备可以连续地操作以用于对细小颗粒进行实时地测量。用于柴油机排放测量的某些设备不够坚固从而不能承受这 些设备所经受的力或温度，并且某些设备由于信噪比差而不能精确地指示出颗粒物的存在。因此，鉴于现有技术的设备的缺点，需要用于监测在排出气流内流动的细小颗粒的改进设备。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种设备以克服现有技术的缺点。本实用新型的目的借助于根据权利要求1的特征部分的设备来实现。从属权利要求公开了本实用新型的优选实施例。
为了实现本发明的目的，提供一种用于监测内燃机的排气系统中的细小颗粒浓度的设备，所述设备包括：a）外壳，所述外壳包括延伸进所述内燃机的排气系统中的部分一；b）用于通过所述排气系统的壁中的单个开口将所述设备附接并密封到所述排气系统的装置；c）颗粒测量传感器，所述颗粒测量传感器放置于所述外壳内部；d）位于所述外壳中的气体进口，所述气体进口用于将测量气流提供到所述颗粒测量传感器中；e）用于使进入所述颗粒测量传感器的颗粒的至少一部分带电的装置；f）用于检测由带电颗粒携带的至少一部分电流的装置；g）位于所述外壳中的气体出口，所述气体出口用于将所述测量气流送出所述颗粒测量传感器；h）用于将所述设备附接到所述排气系统以将电力提供给所述颗粒测量传感器的电连接器，所述电连接器位于所述装置中；i）用于将所述设备附接到所述排气系统以传送由所述颗粒测量传感器产生的电信号的电连接器，所述电连接器位于所述装置中；j）用于将所述设备附接到所述排气系统以将本质清洁的气体提供给所述颗粒测量传感器的气体连接器，所述气体连接器位于所述装置中；以及k）用于将所述本质清洁的空气电离的装置。
进一步地，延伸进所述内燃机的排气系统中的部分一包括由片型金属制造的部件。
进一步地，所述的用于将所述本质清洁的空气电离的装置包括电晕放电器件。
进一步地，延伸进所述内燃机的排气系统中的部分一的长度小于或等于55mm。
进一步地，所述气体进口不位于在排气管中流动的气体的视线上。
本实用新型一个实施例的设备具有以下规格：
-本质清洁的空气的体积流量：在NTP（normal temperature and pressure，常温常压）下0.5-5dm3/min
-来自排气系统的测量气流：在NTP下1-10dm3/min
-组装线：M29×1.5
-抗冲击能力：>30G
-操作范围（用于排出气体颗粒浓度）：<25mg/m3
附图说明
以下将参照所附原理图更详细地描述本实用新型，其中：
图1示出本实用新型设备的一实施例。
为了清晰起见，附图仅示出对于理解本实用新型必要的细节。为了强调本实用新型的特性，附图中省略了对于理解本实用新型而言不必要的以及对于本领域的技术人员明显的结构和细节。
具体实施方式
设备1包括外壳，所述外壳包括延伸进入内燃机的排气系统4内的部分1（3）。设备1附接并密封5到排气系统4的壁、优选为内燃机的排气管的壁。颗粒测量传感器6放置于外壳2内部，并且外壳2具有用于将测量气流提供给颗粒测量传感器6的气体进口7以及用于排出测量气流的气体出口10。使进入颗粒测量传感器6的颗粒的至少一部分带电，所述设备包括用于测量带电颗粒所携带的电流的装置。本实用新型必需的是，将所述设备装配到排气管仅需要管中的单个开口，因而实现简单且价廉的组装。与排气管中的单个开口的耦接装置包括：用于将电力提供给颗粒测量传感器的电连接器，诸如向放电器件提供高电压，所述放电器件诸如是用于将本质清洁的气流电离的电晕放电器件；用于传送由颗粒测量传感器所产生的电信号的另一电连接器；以及用于将本质清洁的空气提供给颗粒测量传感器的气体连接器。这些连接器放置于用于将设备1附接到排气系统4的装置5中。颗粒测量传感器优选地包括离子阱9，离子阱9用于去除未附着到颗粒的离子。颗粒测量传感器还优选地包括诸如在WO2009109688A1中描述的文丘里喉管和颗粒电离室。
延伸进入排气系统内的部分1的长度优选地小于或等于55mm。设备1的扩展到排气系统壁外部的部分的长度优选地为30-50mm。部分1优选地沿这样的方向组装到排气系统中，使得在排气管中流动的气体不直接进入外壳内的气体进口。虽然这与本领域技术人员公知的等速颗粒采样（isokinetic particle sampling）相矛盾，但是其提供有益效果，因为排出气流中的粗大颗粒不趋于进入气体进口。在本实用新型的一个实施例中，气体进口被设置成使得外壳壁有效地遮蔽气体进口且不存在颗粒进入气体进口中的视线路径。这在诸如WO2009109688A1中所述的颗粒传感器包括本质清洁的气流时是非常有益的实施例，其中所述本质清洁的气流提供了气体进口与排气管之间的压力差，使得 气体进口处的压力比排气管中的压力低。
图1的实施例示出如下结构，其中延伸进入排气系统的部分1包括由片型金属制造的部件。在本实用新型的优选实施例中，延伸进入排气系统的部分1的主要部件由提供可易于制造且价廉的结构的片型金属制造。特别地，在本实用新型的优选实施例中，由片型金属制造外壳的位于排气系统内部的部分1、文丘里喉管和离子阱9。
根据本实用新型的主旨可以产生本实用新型的不同实施例。因此，上述示例不应解释为是对本实用新型的限制，但在所附权利要求所述的创造性特征的范围内，本实用新型的实施例可以自由改变。
Claims (5)
1.一种用于监测内燃机的排气系统（4）中的细小颗粒浓度的设备（1），其特征在于，所述设备包括：
a）外壳（2），所述外壳（2）包括延伸进所述内燃机的排气系统（4）中的部分一（3）；
b）用于通过所述排气系统（4）的壁中的单个开口将所述设备（1）附接并密封到所述排气系统（4）的装置（5）；
c）颗粒测量传感器（6），所述颗粒测量传感器（6）放置于所述外壳（2）内部；
d）位于所述外壳中的气体进口（7），所述气体进口（7）用于将测量气流提供到所述颗粒测量传感器（6）中；
e）用于使进入所述颗粒测量传感器（6）的颗粒的至少一部分带电的装置（8）；
f）用于检测由带电颗粒携带的至少一部分电流的装置；
g）位于所述外壳中的气体出口（10），所述气体出口（10）用于将所述测量气流送出所述颗粒测量传感器（6）；
h）用于将所述设备（1）附接到所述排气系统（4）以将电力提供给所述颗粒测量传感器（6）的电连接器，所述电连接器位于所述装置（5）中；
i）用于将所述设备（1）附接到所述排气系统（4）以传送由所述颗粒测量传感器（6）产生的电信号的电连接器，所述电连接器位于所述装置（5）中；
j）用于将所述设备附接到所述排气系统（4）以将本质清洁的气体提供给所述颗粒测量传感器（6）的气体连接器，所述气体连接器位于所述装置（5）中；以及
k）用于将所述本质清洁的空气电离的装置（11）。
2.根据权利要求1所述的用于监测内燃机的排气系统（4）中的细小颗粒浓度的设备（1），其特征在于，延伸进所述内燃机的排气系统（4）中的部分一（3）包括由片型金属制造的部件。
3.根据权利要求1所述的用于监测内燃机的排气系统（4）中的细小颗粒浓度的设备（1），其特征在于，所述的用于将所述本质清洁的空气电离的装置（11）包括电晕放电器件。
4.根据权利要求1所述的用于监测内燃机的排气系统（4）中的细小颗粒浓度的设备（1），其特征在于，延伸进所述内燃机的排气系统（4）中的部分一（3）的长度小于或等于55mm。
5.根据权利要求1所述的用于监测内燃机的排气系统（4）中的细小颗粒浓度的设备（1），其特征在于，所述气体进口（7）不位于在排气管中流动的气体的视线上。
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