CN205580825U - 一种发动机排气灰分采样系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种发动机排气灰分采样系统,主排气管的两端分别与发动机和滤清器相连,在主排气管上设置支排气管;在支排气管上依次设置第一调节阀、加热装置、第二调节阀、第二采样装置和真空泵,在第一调节阀上方的支排气管上设置流量计,在加热装置和第二采样装置之间的支排气管上设置第一采样装置,第一采样装置设置在夹持器上;加热装置与控制单元相连。本实用新型通过控制单元设置加热系统的加热温度和持续时间,从而消除排气颗粒物中的碳烟和可溶性有机物,便于对发动机排气中灰分的纳观形貌、元素成分等理化指标进行分析和研究。
Description
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灰分采样系统。
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
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点,提供了一种发动机排气灰分采样系统,经过加热装置后的发动机排气颗粒物,去除了其中的碳烟和可溶性有机物,其主要成分为灰分,便于对灰分质量及其成分进行分析研究。
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:
一种发动机排气灰分采样系统,由发动机、主排气管、滤清器、流量计、第一调节阀、支排气管、加热装置、第二调节阀、第一采样装置、夹持器、第二采样装置、真空泵和控制单元组成,其中:
主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接,主排气管出口端与滤清器连接,在发送机和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第一调节阀、加热装置、第二调节阀、第二采样装置和真空泵;
在支排气管的末端设置真空泵,在第一调节阀上方的支排气管上设置流量计,在加热装置和第二采样装置之间的支排气管上设置第一采样装置,第一采样装置设置在夹持器上;加热装置与控制单元相连。
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,第二采样装置为滤纸采样装置,采用滤纸进行采样,即将滤纸的接收面垂直于气体流动方向,进行设置。
在上述技术方案中,第一采样装置为铜网微栅,设置在夹持器上,且铜网微栅的接收面垂直于气体流动方向。
使用上述系统进行发动机排气的灰分采样,按照下述步骤进行:
步骤1,启动发动机,怠速工况下进行热机,使其稳定在目标工况,同时关闭第一和第二调节阀;
步骤2,打开第一调节阀,根据流量计测量的结果判断支排气管内的瞬时流量,瞬时流量达到目标流量时,运行加热装置,并通过控制单元进行加热控制,以使气体温度稳定在500±5摄氏度;
步骤3,当气体温度稳定在500±5摄氏度时,打开第二调节阀,运转真空泵,利用第一采样装置和第二采样装置对支排气管中的气体进行采样。
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1中,目标工况为发动机最大功率点、发动机最大扭矩点。
在上述技术方案中,在步骤3中,第一采样装置的采样时间为1—5s,第二采样装置的采样时间为1—2小时。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
1.可实现发动机排气灰分采样。经过加热装置后的发动机排气颗粒物,去除了其中的碳烟和可溶性有机物,其主要成分为灰分,便于对灰分质量及其成分进行分析研究。
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。
3.结构简单、操作方便。本发明的目的是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。
附图说明
图1为发动机排气灰分采样系统的结构示意图。
图中:1-发动机;2-主排气管;3-滤清器;4-流量计;5-第一调节阀;6-支排气管;7-加热装置;8-第二调节阀;9-第一采样装置;10-夹持器;11-第二采样装置;12-真空泵;13-控制单元。
图2为尾气采集样品的透射电镜照片。
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:
如图所示,一种发动机排气灰分采样系统,由发动机、主排气管、滤清器、流量计、第一调节阀、支排气管、加热装置、第二调节阀、第一采样装置、夹持器、第二采样装置、真空泵和控制单元组成,其中:
主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接,主排气管出口端与滤清器连接,在发送机和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第一调节阀、加热装置、第二调节阀、第二采样装置和真空泵;
在支排气管的末端设置真空泵,在第一调节阀上方的支排气管上设置流量计,在加热装置和第二采样装置之间的支排气管上设置第一采样装置,第一采样装置设置在夹持器上;加热装置与控制单元相连。
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,第二采样装置为滤纸采样装置,采用滤纸进行采样,即将滤纸的接收面垂直于气体流动方向,进行设置。
在上述技术方案中,第一采样装置为铜网微栅,设置在夹持器上,且铜网微栅的接收面垂直于气体流动方向。
使用上述系统进行发动机排气的灰分采样,按照下述步骤进行:
步骤1,启动发动机,怠速工况下进行热机,使其稳定在目标工况,同时关闭第一和第二调节阀;
步骤2,打开第一调节阀,根据流量计测量的结果判断支排气管内的瞬时流量,瞬时流量达到目标流量时,运行加热装置,并通过控制单元进行加热控制,以使气体温度稳定在500±5摄氏度;
步骤3,当气体温度稳定在500±5摄氏度时,打开第二调节阀,运转真空泵,利用第一采样装置和第二采样装置对支排气管中的气体进行采样。
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1中,目标工况为发动机最大功率点、发动机最大扭矩点。
在上述技术方案中,在步骤3中,第一采样装置的采样时间为1—5s,第二采样装置的采样时间为1—2小时。
使用铜网微栅作为第一采样装置,通用编号是T11012,200目圆孔铜网,100个/盒;滤纸作为第二采样装置,滤纸---石英膜,通用编号是7202,PALLFLEX TISSUQUARTZ 47mm,材质是石英,直径为47mm的圆形滤纸。
发动机启动,怠速工况下热机30min,并在目标工况最大功率点,稳定运转,排气经滤清器进入大气中。
根据流量计测量的支排气管显示的瞬时流量,调节流量控制阀到目标流量,一般为1L/s,目标流量为恒定值。
运行加热装置,并通过控制单元进行加热控制,以使气体温度稳定在500±5摄氏度。
安装铜网微栅至夹持器中,放置夹持器进入支排气管,进行微栅采样。微栅采样持续1-2s,采样结束后,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。
运转真空泵,进行滤纸采样,采样时间根据发动机排放性能、运转工况和环境因素进行设定。为了保证样品数量以便于后续检测,通常需要1-2小时,高扭矩下颗粒物质量排放大,采样时间可缩短一些,低扭矩时,颗粒物排放质量少,需要更长的采样时间。采样结束后,从膜盒中取出采样滤纸,放入储存盒内。
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 (4)
1.一种发动机排气灰分采样系统,其特征在于,由发动机、主排气管、滤清器、流量计、第一调节阀、支排气管、加热装置、第二调节阀、第一采样装置、夹持器、第二采样装置、真空泵和控制单元组成,其中:
主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接,主排气管出口端与滤清器连接,在发送机和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第一调节阀、加热装置、第二调节阀、第二采样装置和真空泵;
在支排气管的末端设置真空泵,在第一调节阀上方的支排气管上设置流量计,在加热装置和第二采样装置之间的支排气管上设置第一采样装置,第一采样装置设置在夹持器上;加热装置与控制单元相连。
2.根据权利要求1所述的一种发动机排气灰分采样系统,其特征在于,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灰分采样系统,其特征在于,第二采样装置为滤纸采样装置,采用滤纸进行采样,即将滤纸的接收面垂直于气体流动方向,进行设置。
4.根据权利要求1所述的一种发动机排气灰分采样系统,其特征在于,第一采样装置为铜网微栅,设置在夹持器上,且铜网微栅的接收面垂直于气体流动方向。
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CN201620339237.7U CN205580825U (zh) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 一种发动机排气灰分采样系统 |
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CN105865858A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-08-17 | 天津大学 | 一种发动机排气灰分采样系统及其使用方法 |
CN110044664A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-23 | 江苏大学 | 一种基于热泳效应的颗粒物采样装置 |
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