[发明专利]用于降低汽车排放的内燃机排气颗粒流演变过程模拟装置

说明书

本发明公开一种用于降低汽车排放的内燃机排气颗粒流演变过程模拟装置，包括：尾气源；尾气流道，包括多段预定长度的圆管，多段圆管之间固定连接；可溶性有机物发生装置，用于产生可溶性有机物；碳粒发生装置，用于产生碳粒。本发明的用于降低汽车排放的内燃机排气颗粒流演变过程模拟装置结构简单、成本低廉，通过多种调节方式来控制碳烟颗粒与可溶性有机物的混合浓度就可以得到合适的混合气溶胶，更真实地模拟内燃机排气颗粒流。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种用于降低汽车排放的内燃机排气颗粒流演变过程模拟装置。

背景技术

我国车用动力主要是内燃机。针对不同的用途，内燃机汽车主要有汽油机汽车和柴油机汽车。内燃机因其功率大，持续做功能力强，便于移动和补充燃料等优点，一直是汽车的主流动力。

业内普遍认为，内燃机在未来数十年内仍然将是汽车的主流动力。随着环保措施的不断加严，传统内燃机汽车的排放污染受到越来越多的关注，尤其是内燃机汽车的颗粒物排放，被认为是导致城市“雾霾”产生的主要原因之一。内燃机汽车排放的颗粒物中，不仅有固态的碳烟，还包含较多的可挥发性有机物(VOC)和半可挥发性有机物(SVOC)，平均粒径较小，已被证明对环境和人体更加有害。而新的排放法规不但限制颗粒物的质量而且限制颗粒物的数量(PN)，故对内燃机的研发提出了严峻的挑战。

内燃机缸内形成的碳烟离开燃烧室以后，在排气过程中继续演变成颗粒物。对柴油机而言，这一演变过程主要是在氧化催化器、选择催化还原器、颗粒过滤器等后处理装置中变化。汽油机排放物中可挥发性成分较多，导致其颗粒物的质量、数量、组分以及粒径分布形态等在排气系统中的演变过程更加复杂。

迄今为止，人们对包括机动车在内的尾气气溶胶的主要组成及其影响并没有全面的认知。在对柴油机尾气中颗粒物的处理方式中，柴油机颗粒物捕集(DPF)是公认的最有效的颗粒物净化装置(物理捕集柴油机颗粒，效率常常高达95％)，也是目前净化技术中商用前景最好的技术之一。对于汽油机，同样有类似的汽油机颗粒物捕集器(GPF)。研究结果表明，GPF可有效降低PN排放，尤其是在低转速、高负荷的运行工况下，GPF可将PN原始排放降低两个数量级。

目前，在实验室研究GPF/DPF中，使用碳黑气溶胶模拟内燃机排气颗粒流是一种比较常用的做法，免去了直接进行内燃机实验而带来的资金、人员以及台架的消耗。

同时，内燃机产生的颗粒物，也包含较多的可挥发性有机物(VOC)和半可挥发性有机物(SVOC)，纯粹使用碳黑气溶胶模拟内燃机排气颗粒流的方法不太合理，因此，使用汽油/柴油与润滑油的混合液模拟内燃机排气颗粒流中的可溶性有机物显得很有必要。同时，可以采用火焰燃烧器作为尾气源，模拟真实的内燃机尾气环境。

关于内燃机碳黑气溶胶的产生方法，德国PALAS公司RBG系列粉尘气溶胶发生装置通过使用旋转电刷均匀地移除一定粉末以产生气溶胶，其浓度稳定，能有效地用于产生碳黑气溶胶，但由于颗粒粒径及质量等的原因，直接利用颗粒与气体形成气溶胶后极易沉淀，因此使用粉尘气溶胶发生装置产生颗粒气溶胶的方法达不到良好的颗粒悬浮效果。

美国ATI公司TDA系列气溶胶发生器通过使用Laskin喷嘴使溶液雾化产生气溶胶，其浓度稳定，但其浓度调节手段单一(仅调节空气的稀释比例)。

中国已有的相关专利中，通过使用旋转式颗粒发生与分流稀释原理稀释进行调节，其基本原理与德国PALAS公司RBG系列粉尘气溶胶发生装置相近，同样由于颗粒粒径及质量等的原因，直接利用颗粒与气体形成气溶胶后极易沉淀，因此使用粉尘气溶胶发生装置产生颗粒气溶胶的方法达不到良好的颗粒悬浮效果。

发明内容

本发明提供一种用于降低汽车排放的内燃机排气颗粒流演变过程模拟装置，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种用于降低汽车排放的内燃机排气颗粒流演变过程模拟装置，包括：