[发明专利]一种发动机排气颗粒物分级采样系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，具体涉及一种发动机排气颗粒物分级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

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种发动机排气颗粒物分级采样系统及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种发动机排气颗粒物分级采样系统，由发动机、主排气管、第一滤清器、支排气管、流量计、流量调节阀、第一采样分级器、第二采样分级器、第一采样装置、第二采样装置、第一真空泵、第一排气管路、第二滤清器、第二排气管路、第三采样装置、第四采样装置、第二真空泵组成；

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调节阀、第一采样分级器、第二采样分级器、第二采样装置和第一真空泵；第一真空泵设置于支排气管的末端，在流量调节阀上方的支排气管上设置流量计；在第一采样分级器的一侧设置第一排气管路，在第一排气管路的末端设置第二滤清器；在第二采样分级器的一侧设置第二排气管路，在支路第二排气管路上依次设置第三采样装置、第四采样装置和第二真空泵；在第二采样分级器和第二采样装置之间的支排气管上设置第一采样装置。

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，第一采样装置和第三采样装置均为铜网微栅，铜网微栅设置在夹持器上，铜网微栅的接收面垂直于气体流动方向。

在上述技术方案中，第二采样装置和第四采样装置均为滤纸采样装置，滤纸的接收面垂直于气体流动方向。

在上述技术方案中，第一采样分级器为PM虚拟冲击器，或者惯性冲击器，在采样分级器中切割粒径为1μm，发动机排气经过第一采样分级器，大于1μm的颗粒物进入第一排气管路，小于1μm的颗粒物进入第二采样分级器。

在上述技术方案中，第二采样分级器为PM虚拟冲击器，或者惯性冲击器，在采样分级器中切割粒径为0.3μm，发动机排气经过第二采样分级器，大于0.3μm的颗粒物进入第二排气管路，小于0.3μm的颗粒物进入支排气管。

使用上述系统进行发动机排气颗粒物分级采样，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；

步骤2，打开流量调节阀，根据流量计测量的结果，判断支排气管内的瞬时流量，使支排气管内的流量达到目标流量；

步骤3，根据发动机排放性能、运转工况和环境因素，进行微栅采样和滤纸采样。

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，微栅采样的时间为1-2s。

在上述技术方案中，在步骤4中，滤纸采样的时间为1-2h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.可实现对发动机排气颗粒物的分级采样。根据虚拟冲击器的切割指标，将发动机排气颗粒物分为0.3μm以下和0.3μm-1μm两个级别，便于对颗粒物质量测量和对其成分的分析。

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为本发明发动机排气颗粒物分级采样系统的结构示意图。