[发明专利]一种缸内直喷汽油机排气微粒热稀释采样系统

说明书

技术领域

本发明属于发动机排放测试技术领域，涉及一种缸内直喷汽油机排气微粒热稀释采样系统。

背景技术

由于汽油机保有量远大于柴油机，以及作为汽油机未来主要发展方向的缸内直喷汽油机微粒排放较高等两方面原因，国际国内开展了许多关于缸内直喷汽油机微粒物排放方面的研究，排放法规也对缸内直喷汽油机微粒物排放做出了明确限制。

该方面研究及测试首先需要满足排放法规要求的专用微粒采样系统。微粒采样系统最重要的参数是稀释比和稀释温度，理想的微粒采样系统应该能够实现对稀释比和稀释温度这两个采样过程关键参数的精确控制。而目前市场上的相关装置没有稀释通道加热装置及蒸发管等关键组件，仅能够实现对稀释比的控制，忽略了对稀释温度的控制，同时没有配置相应的电子控制单元，采用手动调节的方式控制稀释比，从而对稀释比控制精度、整体试验准确度造成影响。

发明内容

为了克服现有技术只能手动调节、稀释比控制精度较差且无法控制稀释温度的不足，本发明提供了一种缸内直喷汽油机排气微粒热稀释采样系统。利用电子控制单元及相关传感器执行器等，在对采样过程稀释比精确控制的基础上，完成了对另一采样过程关键参数--稀释温度的精确控制，从而提高了相关试验的准确性及试验可重复性等。

本发明是采用以下技术方案实现的，结合附图：

所述一种缸内直喷汽油机排气微粒热稀释采样系统由分流多点采样单元、一级热稀释单元、挥发性粒子去除单元、二级稀释冷却单元、电子控制单元等模块组成；具体包含部件为涡轮机前取样探头(3)、涡轮机后取样探头(5)、粒谱分析仪取样探头(20)、文丘里管样本输送管路(8)、涡轮机前取样通路电磁阀(4)、涡轮机后取样通路电磁阀(6)、三通阀(7)、文丘里管(9)、空气滤清器I(10)、空气滤清器II(18)、风机I(11)、风机II(21)、一级稀释通道(13)、一级稀释通道加热器(12)、蒸发管(15)、蒸发管加热器(14)、弯头传输管(16)、二级稀释通道(17)、空气流量控制阀(19)、抽气泵(22)、二氧化碳浓度传感器I(26)、二氧化碳浓度传感器II(29)、温度传感器I(27)、温度传感器II(28)、电子控制单元(24)、上位PC机(25)等。

分流多点采样单元由涡轮机前取样探头(3)、涡轮机后取样探头(5)、涡轮机前取样通路电磁阀(4)、涡轮机后取样通路电磁阀(6)、三通阀(7)、文丘里管样本输送管路(8)组成；其中涡轮机前取样探头(3)和涡轮机后取样探头(5)取发动机排气中的部分流进入整个热稀释系统；涡轮机前取样通路电磁阀(4)和涡轮机后取样通路电磁阀(6)由上位PC机(25)通过电子控制单元(24)控制其开闭，选择采样点为发动机涡轮机(2)前或者发动机涡轮机(2)后；三通阀(7)负责连接发动机涡轮机(2)前后的取样通路及文丘里管(9)的抽气通路。

上述分流多点采样单元各部件连接关系如下：涡轮机前取样探头(3)、涡轮机后取样探头(5)的中心轴线与发动机排气管(1)的中心轴线平行，涡轮机前取样探头(3)和涡轮机后取样探头(5)的入口面向气流方向，取样探头及传输管内径为10mm；涡轮机前取样探头(3)的入口安装在发动机涡轮机(2)前侧，出口与涡轮机前取样通路电磁阀(4)连接，之后与三通阀(7)上端口通过法兰连接；涡轮机后取样探头(5)安装在发动机涡轮机(2)后侧，后方与涡轮机后取样通路电磁阀(6)连接，之后与三通阀(7)下端口通过法兰连接。

一级热稀释单元由风机I(11)、空气滤清器I(10)、文丘里管(9)、文丘里管样本输送管路(8)、一级稀释通道(13)、一级稀释通道加热器(12)组成；其中文丘里管样本输送管路(8)将来自三通阀(7)的废气导入文丘里管(9)抽气口；文丘里管(9)抽取废气并将其导入一级稀释通道(13)；风机I(11)向一级稀释通道(13)中送入新鲜空气；空气滤清器I(10)将风机I(11)抽取的空气进行过滤；一级稀释通道(13)提供新鲜空气与样本废气混合稀释的容腔；一级稀释通道加热器(12)配合温度传感器I(27)、电子控制单元(24)、上位PC机(25)等，在废气一级稀释过程中，对整个稀释过程进行温度控制，其温度调节范围为20摄氏度至300摄氏度。