[发明专利]一种柴油机排气微粒部分流等动态稀释取样系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机排放测试技术领域，涉及一种柴油机排气微粒部分流等动态稀释取样系统及控制方法。该系统采用带动态探头和部分取样的分流稀释方式，通过设计的闭环反馈控制系统控制流过分流稀释管路和颗粒物取样管路的分流流量，使得分流比总等于取样探头与排气管(或稀释风道)截面积之比，实现等动态取样。由安放在滤纸保持架中的取样滤纸收集排气微粒，进而可对柴油机的微粒排放水平及其组成成分进行检测。

背景技术

开展柴油机排气微粒的研究首先需要符合国际上排放测试法规的微粒稀释取样系统。目前，国际上流行的稀释取样系统有两类。其中一类为全流式稀释取样系统，即将柴油机的排气全部引入稀释风道中，用干净空气将其稀释到规定的程度后进行微粒取样和测量。另一类为分流式稀释取样系统，即将柴油机排气的一部分引入稀释风道，稀释到规定的程度后进行微粒取样和测量。此类测量系统与全流稀释取样系统相比具有尺寸小、成本低等优点，在微粒检测和研究中被广泛地应用，本发明即采用第二类系统方案。

国内目前还没有此类产品推出，多是直接从国外购买。该系统价格昂贵，仅靠引进难以满足国内需求。因此本人决定自行研制一套柴油机排气微粒部分流等动态稀释取样系统，以供国内广大企业、院校、科研院所等选择使用。整个系统本身无需质量流量计和排气浓度分析仪，具有控制精度高、测试和维护成本低的优点。

发明内容

本发明的目的在于提出一种柴油机排气微粒部分流等动态稀释取样系统及控制方法。其不仅可以完成每张滤纸用于单个工况的多滤纸实验，也能够实现ESC试验循环或任何稳态工况循环下每张滤纸用于多个工况的单滤纸实验。通过合理的方案设计和控制方法，在满足排放测试法规要求的基础上，达到较高的测量精度并降低成本。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术解决方案：

利用微压差传感器I17闭环反馈控制的分流稀释管路，将恒定比例的发动机排气分流通过排气动态取样探头及传递管2引入稀释风道3，并与干净空气混合形成均匀的稀释排气。利用微压差传感器II18闭环反馈控制的颗粒物取样管路，将恒定比例的稀释排气分流通过颗粒物动态取样探头及输送管6引入取样通路滤纸保持架10，由安放在保持架中的取样滤纸收集排气微粒，进而可对微粒的质量和成分进行测量分析。

本发明的一种柴油机排气微粒部分流等动态稀释取样系统，其连接示意图如图1所示，包括分流稀释管路、颗粒物取样管路和控制系统。上述用于实现发动机排气动态取样及稀释的分流稀释管路包含的部件有：排气管1、排气动态取样探头及传递管2、稀释风道3、稀释空气过滤器4、抽气泵5、稳压箱14、比例阀I15、微压差传感器I17以及连接它们的管路。上述用于实现稀释排气动态取样及收集微粒的颗粒物取样管路包含的部件有：颗粒物动态取样探头及输送管6、三通接头7、取样通路电磁阀8、旁通通路电磁阀9、取样通路滤纸保持架10、旁通通路滤纸保持架11、滤清器12、取样泵13、稳压箱14、比例阀II16、微压差传感器II18以及连接它们的管路。上述用于调节分流稀释管路和颗粒物取样管路分流流量的控制系统包含的部件有：电控单元20、温度传感器19、微压差传感器I17、微压差传感器II18、比例阀I15、比例阀II16、取样通路电磁阀8、旁通通路电磁阀9、上位机21、外部电源以及连接这些部件的线束。取样通路电磁阀8选为常开型，旁通通路电磁阀9选为常开型，比例阀I15、比例阀II16均带电压反馈功能。

分流稀释管路各部件的连接关系是：稀释空气过滤器4、稀释风道3和抽气泵5依次通过法兰连接。排气动态取样探头安装在排气管1中心线上，面向上游，且至少在排气动态取样探头顶端上游6倍管径处和下游3倍管径处，排气管1应无弯头、弯管和管径突变。稳压箱14出口端与比例阀I15入口段相连，比例阀I15出口端则与传递管末端相连，用以调节微压差传感器I17测量值与目标值一致。传递管末端面向下游，固定在稀释风道3中心线上；微压差传感器I17两端分别通过管路与排气动态取样探头和排气管1相连。