一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柴油發(fā)動機尾氣顆粒物排放污染控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機因其具有優(yōu)良的動力性和燃油經(jīng)濟性等特點而得到廣泛應(yīng)用，但其引起的尾氣污染問題日益嚴重。柴油機排放的主要污染物有2種:氮氧化物(Ν0Χ)和顆粒物(PM)。柴油機排放的顆粒物是大氣環(huán)境中顆粒物污染物的主要貢獻者。不僅造成了空氣污染，而且還因大量可吸入致癌物質(zhì)對人體健康造成危害。為此，各國均制定了嚴格的排放法規(guī)，以限制顆粒物的排放。
[0003]目前，針對降低柴油機顆粒物排放，有兩種方式:機內(nèi)凈化和機外凈化。機內(nèi)凈化，是通過調(diào)整噴油時刻、多次噴射等技術(shù)在發(fā)動機燃燒過程中實現(xiàn)降低柴油機顆粒物的排放；機外凈化，是利用串聯(lián)在排氣管上的柴油機顆粒物捕集器(Diesel ParticulateFilter，DPF)收集排氣中的顆粒物。無論是機內(nèi)凈化或是機外凈化(DPF后處理系統(tǒng))，都需要診斷柴油機顆粒物排放數(shù)值是否達到相應(yīng)階段的排放標準。
[0004]目前，國內(nèi)外研究的顆粒物排放的診斷形式有:電化學方法、顆粒物熱泳特性和電阻特性、顆粒物光學特性等。而且，基本上所有裝置的采樣和測量部分都是直接安裝在排氣管內(nèi)，內(nèi)部通常采用文丘里原理形成氣-固二相流動。然而，柴油機排氣管的實際環(huán)境是溫度高、流速大，顆粒物粒徑細小(大部分是20?30納米左右)，幾乎是紊流，顆粒物運動非常復雜。因此，會造成測量范圍小，精度低。
[0005]因此，為了能夠避免柴油機排氣管內(nèi)的惡劣環(huán)境和有效診斷測量顆粒物的排放，需要采取一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷方法及裝置。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明公開了一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷裝置，其特征在于，包括控制單元(DCU)和與DCU相連接的傳感器單元，所述傳感器單元用于采集電流值，其包括電離極和信號極，所述電離極部分包裹有耐高溫絕緣陶瓷管，所述耐高溫絕緣陶瓷管部分包裹有絕緣密封膠和部分包裹有普通絕緣陶瓷管，所述普通陶瓷管、電離極和接地屏蔽外殼構(gòu)成電離區(qū)，所述電離區(qū)通過電離區(qū)入口與采樣通道相通，通過大氣相通的孔與大氣相通，所述采樣通道通過排氣采樣口與排氣管相通。
[0008]其中，所述電離極內(nèi)置熱電阻和K偶測溫線。
[0009]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷方法，所述方法使用如權(quán)利要求1所述的裝置，包括如下步驟:
[0010]步驟1.發(fā)動機排氣在排氣管與環(huán)境大氣之間的壓力差作用下，通過測量裝置的采樣口進入采樣通道；
[0011]步驟2.排氣中的顆粒物通過測量孔進入測量裝置的靜電電離區(qū)并荷電，從而使靜電放電電流降低，該降低的電流值通過信號極被電控單元(DCU)采集；
[0012]步驟3.將電流值與初始放電電流的比值在標定好的MAP圖中查詢相應(yīng)的顆粒物濃度值并輸出。
[0013]其中，所述方法還包括如下步驟:電離極內(nèi)置的熱電阻通電加熱，溫度能夠達到600-800度，使沉降的顆粒物通過導熱和熱輻射氧化成二氧化碳，實現(xiàn)裝置的自清潔功能。
[0014]其中，所述方法還包括如下步驟:在每次柴油車啟動前，所述裝置因與環(huán)境大氣實時相通，可以實現(xiàn)無排氣顆粒物條件下的零點標定功能。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:避免了柴油機排氣管內(nèi)的惡劣環(huán)境的影響，結(jié)構(gòu)簡單、精度高，測量范圍大，能夠有效診斷測量顆粒物排放，另外還可以自動標零點和自清潔。
【附圖說明】
[0016]圖1所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2所示為本發(fā)明傳感器單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中:1-電離極，2-耐高溫絕緣陶瓷管，3-信號極，4-絕緣密封膠，5-普通絕緣陶瓷管，6-接地屏蔽外殼，7-排氣米樣口，8-米樣通道，9-大氣相通的孔，10-電離區(qū)，11-電離區(qū)入口，12-排氣管，13-控制單元(DCU)。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]應(yīng)當說明的是，本申請中所述的“連接”和用于表達“連接”的詞語，如“相連接”、“相連”等，其既可以指代某一部件與另一部件直接連接，也可以指代某一部件通過其他部件與另一部件相連接。
[0021]如圖1、圖2所示，本發(fā)明實施例中提供了一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷裝置，包括控制單元(DCU) 13和與DCU相連接的傳感器單元，所述傳感器單元用于采集電流值，其包括電離極1和信號極3，所述電離極部分包裹有耐高溫絕緣陶瓷管2，所述耐高溫絕緣陶瓷管2部分包裹有絕緣密封膠4和部分包裹有普通絕緣陶瓷管5，所述普通陶瓷管5、電離極1和接地屏蔽外殼6構(gòu)成電離區(qū)10，所述電離區(qū)10通過電離區(qū)入口 11與采樣通道8相通，通過大氣相通的孔9與大氣相通，所述采樣通道8通過排氣采樣口 7與排氣管12相通。
[0022]在優(yōu)選實施例中，所述電離極1內(nèi)置熱電阻和K偶測溫線。
[0023]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷方法，該方法使用上述的裝置，使用時，發(fā)動機排氣在排氣管12與環(huán)境大氣(大氣相通的孔9)之間的壓力差作用下，通過測量裝置的排氣采樣口 7進入采樣通道8 ;排氣中的顆粒物在通道內(nèi)流速逐漸降低，同時利用顆粒物-顆粒物和顆粒物-與接地的采樣通道8內(nèi)壁碰撞的相互作用，使之自身攜帶的電荷消除；然后顆粒物通過電離區(qū)入口 9進入測量裝置的靜電電離區(qū)10并荷電，從而使靜電放電電流降低，該降低的電流值通過信號極3被電控單元(DCU) 13采集，再將其與初始放電電流的比值在標定好的MAP圖中查詢相應(yīng)的顆粒物濃度值并輸出。
[0024]在優(yōu)選實施例中，測量裝置工作一定時間后，在其電離極1和信號極3上會沉積一層顆粒物，為了保證測量精度和正常工作，電離極3內(nèi)置的熱電阻通電加熱，溫度由K偶測溫線監(jiān)測能夠達到600-800度，使沉降的顆粒物通過導熱和熱輻射氧化成二氧化碳，實現(xiàn)裝置的自清潔功能。
[0025]在優(yōu)選實施例中，在每次柴油車啟動前，測量裝置因與環(huán)境大氣(大氣相通的孔9)實時相通，可以實現(xiàn)無排氣顆粒物條件下的零點標定功能(初始放電電流，保證測量值有效和精度穩(wěn)定。
[0026]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷裝置，其特征在于，包括控制單元(DCU)和與DCU相連接的傳感器單元，所述傳感器單元用于采集電流值，其包括電離極和信號極，所述電離極部分包裹有耐高溫絕緣陶瓷管，所述耐高溫絕緣陶瓷管部分包裹有絕緣密封膠和部分包裹有普通絕緣陶瓷管，所述普通陶瓷管、電離極和接地屏蔽外殼構(gòu)成電離區(qū)，所述電離區(qū)通過電離區(qū)入口與采樣通道相通，通過大氣相通的孔與大氣相通，所述采樣通道通過排氣采樣口與排氣管相通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷裝置，其特征在于，所述電離極內(nèi)置熱電阻和K偶測溫線。3.一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷方法，其特征在于，所述方法使用如權(quán)利要求1所述的裝置，包括如下步驟: 步驟1.發(fā)動機排氣在排氣管與環(huán)境大氣之間的壓力差作用下，通過測量裝置的采樣口進入采樣通道； 步驟2.排氣中的顆粒物通過測量孔進入測量裝置的靜電電離區(qū)并荷電，從而使靜電放電電流降低，該降低的電流值通過信號極被電控單元(DCU)采集； 步驟3.將電流值與初始放電電流的比值在標定好的MAP圖中查詢相應(yīng)的顆粒物濃度值并輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:電離極內(nèi)置的熱電阻通電加熱，溫度能夠達到600-800度，使沉降的顆粒物通過導熱和熱輻射氧化成二氧化碳，實現(xiàn)裝置的自清潔功能。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:在每次柴油車啟動前，所述裝置因與環(huán)境大氣實時相通，可以實現(xiàn)無排氣顆粒物條件下的零點標定功能。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型外置式車用柴油機顆粒物排放診斷裝置及方法，所述裝置包括控制單元(DCU)和與DCU相連接的傳感器單元，所述傳感器單元用于采集電流值，其包括電離極和信號極，所述電離極部分包裹有耐高溫絕緣陶瓷管，所述耐高溫絕緣陶瓷管部分包裹有絕緣密封膠和部分包裹有普通絕緣陶瓷管，所述普通陶瓷管、電離極和接地屏蔽外殼構(gòu)成電離區(qū)，所述電離區(qū)通過電離區(qū)入口與采樣通道相通，通過大氣相通的孔與大氣相通，所述采樣通道通過排氣采樣口與排氣管相通。本發(fā)明避免了柴油機排氣管內(nèi)的惡劣環(huán)境的影響，結(jié)構(gòu)簡單、精度高，測量范圍大，能夠有效診斷測量顆粒物排放。
【IPC分類】F01N11/00
【公開號】CN105298608
【申請?zhí)枴緾N201510818430
【發(fā)明人】龐海龍, 資新運, 鄧成林, 姚廣濤, 徐正飛, 俞妍, 張衛(wèi)鋒, 張英鋒, 王宏濤, 俞渭明
【申請人】中國人民解放軍軍事交通學院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月23日