CN205580816U - 一种发动机排气颗粒物采样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机排气颗粒物采样系统，主排气管的两端分别与发动机和第一滤清器相连，在主排气管上设置支排气管；在支排气管上依次设置流量计、流量调节阀、电磁阀、铜网微栅、滤清器第二；电磁阀与时间继电器相连、时间继电器与变压器相连、变压器与控制开关相连，变压器和电源相连，控制开关与夹持器相连，控制开关与电磁阀相连，夹持器内设置有铜网微栅。本实用新型结构简单、操作方便、快速响应、采样准确，可提高样品质量、采样的重复性和再现性。

Description

一种发动机排气颗粒物采样系统

技术领域

本实用新型属于内燃机技术领域，具体涉及一种发动机排气颗粒物采样系统及其使用方法。

背景技术

随着工业化进程推进，汽车工业快速发展，各种机动车辆的保有量不断增加，汽车对人类的生活毫无疑问地带来各种便利，但是其尾气排放却给人类生活的大气环境造成严重污染，特别是近年来的雾霾天气给人类健康造成巨大危害。为了限制机动车的颗粒物排放，降低其对环境的污染和人体的危害，满足越来越严格的排放法规，在内燃机产品设计开发中，关于“内燃机排气颗粒物”的研究成为了热点。针对内燃机排气颗粒物的粒径分布、分形维数和纳观形貌等性质的研究，通常采用热重分析、拉曼分析、红外光谱分析的方法，这些方法需要对颗粒物进行滤纸采样。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种发动机排气颗粒物采样系统及其使用方法,针对发动机排气颗粒物进行采样，没有排气稀释系统和过滤、冷凝、缓冲机构等，结构简单，成本低。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种发动机排气颗粒物采样系统包括发动机、主排气管、第一滤清器、流量计、流量调节阀、支排气管、第二滤清器、电磁阀、时间继电器、变压器、电源、控制开关、夹持器和铜网微栅；

主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接，主排气管出口端与第一滤清器连接，在发送机和第一滤清器之间的主排气管上设置支排气管；在支排气管上依次设置流量计、流量调节阀、电磁阀、铜网微栅和第二滤清器；

电磁阀与时间继电器相连、时间继电器与变压器相连、变压器与控制开关相连，变压器和电源相连，控制开关与夹持器相连，控制开关与电磁阀相连，夹持器内设置有铜网微栅。

在上述技术方案中，流量计为一体型热式气体流量计，用于测量支排气管的累计流量和瞬时流量，并带有数显和超高温温度补偿功能。

在上述技术方案中，电磁阀是高温气体常开式电磁阀；时间继电器是静态通电延时类时间继电器。

使用上述系统进行发动机排气颗粒物的采样，按照下述步骤进行：

步骤1，启动发动机，在怠速工况下进行热机，使其稳定在目标工况；

步骤2，根据流量计显示的瞬时流量，调节流量控制阀到目标流量；

步骤3，当支排气管内的流量达到目标工况且稳定后，将夹持器中的铜网微栅设置在支排气管中并使铜网微栅的接收面垂直于气体流向；

步骤4，当铜网微栅设置在支排气管中进行采样时，控制开关闭合，时间继电器在通电后延迟断开，电磁阀由常开状态变为关闭，采样结束。

在上述技术方案中，在步骤1中，目标工况为发动机最大功率点或发动机最大扭矩点。

在上述技术方案中，在步骤2中，目标流量为1±10％L/s。

在上述技术方案中，在步骤3中，通电延迟为0.1-9.9秒，优选为1-5秒。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.结构简单、操作方便。针对发动机排气颗粒物进行采样，没有排气稀释系统和过滤、冷凝、缓冲机构等，结构简单，成本低。

2.提高样品质量。可控制排气流量和调节采样时间：流量计可测量瞬时流量和累计流量，通过流量调节阀，使每次测量时排气流速恒定；电路系统中，时间继电器的通电延迟范围在0.1s-9.9s，根据发动机工况和环境因素，制定不同采样时间控制策略。

3.提高采样的重复性和再现性。控制排气流量和采样时间后，确保了同一操作人员在同一实验室内使用同一仪器设备对相同条件下所作两个单次采样结果的重复性，以及不同操作人员在不同实验室内对相同条件下各作单次采样结果的再现性。

4.电磁阀快速响应性，可以确保发动机排气颗粒物准确采样。

附图说明

图1为本实用新型发动机排气颗粒物采样系统的结构示意图。图中：1-发动机；2-主排气管；3-第一滤清器；4-流量计；5-流量调节阀；6-支排气管；7-第二滤清器；8-电磁阀；9-时间继电器；10-变压器；11-电源；12-控制开关；13-夹持器；14-铜网微栅。

图2为采集的颗粒物样品的透射电镜结果示意图(1)。

图3为采集的颗粒物样品的透射电镜结果示意图(2)。

图4为采集的颗粒物样品的透射电镜结果示意图(3)。

具体实施方式

下面结合附图与具体的实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

一种发动机排气颗粒物采样系统包括发动机、主排气管、第一滤清器、流量计、流量调节阀、支排气管、第二滤清器、电磁阀、时间继电器、变压器、电源、控制开关、夹持器和铜网微栅；

主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接，主排气管出口端与第一滤清器连接，在发送机和第一滤清器之间的主排气管上设置支排气管；在支排气管上依次设置流量计、流量调节阀、电磁阀、铜网微栅和第二滤清器；

电磁阀与时间继电器相连、时间继电器与变压器相连、变压器与控制开关相连，变压器和电源相连，控制开关与夹持器相连，控制开关与电磁阀相连，夹持器内设置有铜网微栅。

在上述技术方案中，流量计为一体型热式气体流量计，用于测量支排气管的累计流量和瞬时流量，并带有数显和超高温温度补偿功能。

在上述技术方案中，电磁阀是高温气体常开式电磁阀；时间继电器是静态通电延时类时间继电器，通电延迟时间来控制电磁阀的开关，延时范围是0.1s-9.9s；电源是220V交流电源，变压器是220V转直流24V变压器。

在上述技术方案中，使用的铜网微栅的通用编号是T11012，200目圆孔铜网，100个/盒。

使用上述系统进行发动机排气颗粒物的采样，按照下述步骤进行：

起动发动机，在900rpm转速下怠速运转，热机30分钟。调节转速和扭矩到目标工况最大功率点。根据流量计显示的瞬时流量，调节流量控制阀到1％L/s。安装铜网微栅至夹持器中，放置夹持器进入支排气管，此时控制开关闭合，由电磁阀、时间继电器、变压器、控制开关和电源组成的控制电路开始工作，时间继电器在通电后延迟断开，电磁阀关闭，采样结束。取出夹持器中的铜网微栅，放入储存盒内，以备后续透射电镜检测。

在发动机排气颗粒采样过程中，采样时间和排气流量对透射电镜样品质量有很大影响。采样时间过长，样品上颗粒物会产生堆叠，影响对颗粒物粒径大小、分形维数等数据指标的测量，在上述实施方法中采用延迟30s，得到如附图2所示。采样时间短，样品上颗粒物数量较少，在透射电镜观测时，不便于挑选代表性颗粒物，在上述实施方法中采用延迟0.1s，如附图3所示。控制采样时间和排气流量后，使气流达到1％L/s，采样时间(延迟时间)为5秒时，可以使样品上颗粒物数目保证在一定范围，有效的控制颗粒物样品上不会产生影响观测堆叠，也不会出现很少甚至没有颗粒物的情况。如附图4所示。

以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种发动机排气颗粒物采样系统，其特征是：包括发动机、主排气管、第一滤清器、流量计、流量调节阀、支排气管、第二滤清器、电磁阀、时间继电器、变压器、电源、控制开关、夹持器和铜网微栅；

主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接，主排气管出口端与第一滤清器连接，在发送机和第一滤清器之间的主排气管上设置支排气管；在支排气管上依次设置流量计、流量调节阀、电磁阀、铜网微栅和第二滤清器；

电磁阀与时间继电器相连、时间继电器与变压器相连、变压器与控制开关相连，变压器和电源相连，控制开关与夹持器相连，控制开关与电磁阀相连，夹持器内设置有铜网微栅。

2.根据权利要求1所述的一种发动机排气颗粒物采样系统，其特征是：流量计为一体型热式气体流量计。

3.根据权利要求1所述的一种发动机排气颗粒物采样系统，其特征是：电磁阀是高温气体常开式电磁阀，时间继电器是静态通电延时类时间继电器。