[发明专利]一种螺旋冷却式柴油机尾气颗粒物采样装置及方法

说明书

本发明公开了一种螺旋冷却式柴油机尾气颗粒物采样装置及方法，其组成部分包括进气管、调压阀、直通管、水冷套筒、螺旋采样管、温度传感器、压力传感器、出气管以及电子控制单元(ECU)。进气管之后通过布置有调压阀的三通再连接直通管和螺旋采样管，螺旋采样管的进出口分别布置温度传感器，直通管和螺旋采样管之后再通过三通连接出气管。本发明可以通过测得采样装置内部的排气温度及压力，由ECU控制水流量及螺旋采样管通过的排气量使得排气中的可溶性有机物冷凝，同时与碳烟颗粒附着在螺旋采样管内腔的表面，提高了颗粒中可溶性有机物的采样量。

技术领域

本发明涉及柴油机颗粒物采样装置，具体涉及发动机尾气颗粒物的采样装置及方法。

背景技术

柴油机颗粒物排放会对大气环境造成污染，影响人体健康。颗粒物中含有大量可溶性有机物(SOF)。SOF的主要成分是高沸点的碳氢化合物，其中所含的多环芳香烃(PAHs)等成分具有很强的致癌性、致畸性以及致突变性，已被各国列为重点监测的有害污染物。随着国六排放标准的实施，对于颗粒物排放的限制更加严苛。因此为了进一步控制发动机的颗粒物排放，就有必要对发动尾气中含有的颗粒物进行采样、检测、分析，研究其生成和排放机理。

SOF中的多环芳香烃等物质的沸点主要在200～350℃范围，而柴油机的排气温度有时能超过600℃。通过直接采样的方法，会导致部分排放到大气中冷却、凝结的颗粒物无法采集到，从而导致采样成分产生偏差，影响后续分析。因此需要先对发动机排出的尾气进行冷却，再采样，确保颗粒组分不变。

发明内容

本发明考虑上述问题，提供一种螺旋冷却式柴油机尾气颗粒物采样装置及方法，结构简单，便于拆装，成本较低。

为实现上述目的，本发明所采用的方案为：一种螺旋冷却式柴油机尾气颗粒物采样装置，组成部分有进气管、直通管、水冷套筒、螺旋采样管、出气管以及电子控制单元ECU。

为了进一步优化上述方案，所述的进气管后端通过三通连接直通管和螺旋采样管，直通管和螺旋采样管的末端再通过三通连接出气管。

为了进一步优化上述方案，所述的螺旋采样管的进口和出口分别布置螺旋采样管进口温度传感器和螺旋采样管出口温度传感器。

为了进一步优化上述方案，在连接进气管、直通管和螺旋采样管的三通上安装调压阀。

为了进一步优化上述方案，所述螺旋采样管前端为螺旋结构、后端为直管，并且其后端的直管部分内部结构为纵向条纹状。

为了进一步优化上述方案，所述螺旋采样管嵌套于水冷套筒之中。

为了进一步优化上述方案，所述水冷套筒两侧有端板将水冷套筒和螺旋采样管的直管部分左右端缘密封连接。

为了进一步优化上述方案，所述螺旋采样管在进出口两端设置凸台，分别安装螺旋采样管进口沟槽卡箍和螺旋采样管出口沟槽卡箍，使得螺旋采样管能够快速拆装。

上述螺旋冷却式柴油机尾气颗粒物采样装置的工作原理和过程如下：

尾气经过进气管流入，此时，根据试验用发动机参数的不同，将排气背压范围控制在5-20kPa之间，通过在进气管入口处安装的压力传感器测得实时排气背压，ECU控制调压阀，当排气背压过大时，提高直通管处的阀门开度，使得部分尾气能从直通管排出，降低排气背压至规定范围内；当排气背压过小时，调小螺旋采样管处阀门的开度，增大排气背压至规定范围内。

螺旋采样管嵌套于水冷套筒中，直管部分占螺旋采样管总长度的四分之三，直管部分较长以便尾气中的SOF成分有足够的时间能够充分冷却并析出。螺旋采样管进口温度传感器、螺旋采样管出口温度传感器测得经过螺旋采样管前后尾气的温度；通过ECU控制水冷套筒中冷却水流量的大小，以此来调节尾气冷却后的温度，将温度控制在SOF的沸点之下；