一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，包括稀釋氣提供系統(tǒng)、稀釋氣溫度控制系統(tǒng)、稀釋通道和顆粒物過濾器系統(tǒng)且依次相連，其特征在于：所述稀釋氣提供系統(tǒng)包括質量流量計；所述部分流顆粒物測量裝置還包括PC計算機、A/D轉換模塊、變頻控制系統(tǒng)、高精度流量測量系統(tǒng)，所述高精度流量測量系統(tǒng)包括亞音速臨界流文丘里管、第一壓差傳感器、第二壓力傳感器、第一溫度傳感器。本實用新型的有益效果為：采用精度分別為0.10％、±0.15％的壓力傳感器和壓差傳感器，以及亞音速臨界流文丘里管保證了高精度的測量結果；最大采樣比1/150；稀釋比調控范圍廣為4?20，控制精度在±4％以內；過濾器及顆粒物濾紙尺寸有多種選擇。
【專利說明】
一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及發(fā)動機排放測試技術領域，尤其是涉及一種發(fā)動機排氣部分流顆 粒物測量裝置。
【背景技術】
[0002] 近年來，社會需求和機動車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，促進了內燃機工業(yè)技術的提升。由此 也進一步推動了工程機械、農(nóng)業(yè)機械、船舶工業(yè)、鐵路機車、固定機械以及國防工業(yè)用內燃 機的快速發(fā)展。內燃機測試技術與設備必須要有適度超前發(fā)展，同時堅持服務，不斷提高服 務內容和質量，協(xié)助國家對監(jiān)控內燃機產(chǎn)品質量國家標準的實施、完善行業(yè)標準，促進國內 產(chǎn)品的自主研發(fā)及國際品牌的建立。
[0003] 廢氣排放稀釋定容采樣系統(tǒng)主要用于柴油機廢氣排放污染物的測量，即氣態(tài)污染 和顆粒排放的測量，重點是后者。根據(jù)美國環(huán)保署(EPA)對顆粒的定義及相關的測量方法， 在測量顆粒時，需先從排氣管內采集樣氣，用幾倍至幾十倍于樣氣的清潔空氣與之混合，并 降低樣氣的溫度，隨后再采集被稀釋降溫的樣氣，流經(jīng)特殊材質的濾紙并用精密微量天平 稱出濾紙采樣前后的質量差，此差值即為顆粒質量。
[0004] 按照被稀釋的廢氣量多少，有全流和部分流稀釋系統(tǒng)。全流稀釋系統(tǒng)是將柴油機 全部排氣通至稀釋通道內，用大于三倍廢氣流量的清潔空氣與之混合、沖兌和稀釋降溫，隨 后再采集一定流量的稀釋廢氣，再一次與清潔空氣混合降溫至小于51.7°C并流經(jīng)濾紙，收 集的物質即為顆粒。部分流稀釋系統(tǒng)是從柴油機排氣中采集與排氣流量成比例的廢氣，弓丨 入一小型稀釋通道內，與進入稀釋通道的清潔空氣混合，降溫至小于51.7°C，通過濾紙收集 的物質即為顆粒。
[0005] 對于大型的發(fā)動機而言，全流稀釋系統(tǒng)空間大且非常昂貴，部分流稀釋系統(tǒng)成本 低、體積小，可應用于所有的發(fā)動機，但是目前國內部分流稀釋系統(tǒng)的測量精度還不夠高。

【發(fā)明內容】

[0006] 本實用新型要解決的問題是提供一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，可以實 現(xiàn)精確測量發(fā)動機排氣中顆粒物的濃度。
[0007] 本實用新型采用的技術方案是:一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，包括稀 釋氣提供系統(tǒng)、稀釋氣溫度控制系統(tǒng)、稀釋通道和顆粒物過濾器系統(tǒng)，所述稀釋氣提供系 統(tǒng)、稀釋氣溫度控制系統(tǒng)、稀釋通道、顆粒物過濾器系統(tǒng)依次通過管道相連接，所述稀釋氣 提供系統(tǒng)1包括空氣過濾器11、空氣栗、溢流、穩(wěn)壓罐、調壓閥、第一壓力傳感器，所述稀釋氣 溫度控制系統(tǒng)包括熱交換器，所述顆粒物過濾器系統(tǒng)包括取樣通路和旁通通路，其特征在 于:所述調壓閥與第一壓力傳感器之間設有一質量流量計;所述部分流顆粒物測量裝置還 包括PC計算機、A/D轉換模塊、變頻控制系統(tǒng)、高精度流量測量系統(tǒng)，所述高精度流量測量系 統(tǒng)包括亞音速臨界流文丘里管、第一壓差傳感器、第二壓力傳感器、第一溫度傳感器，所述 A/D轉換模塊分別與所述PC計算機、變頻控制系統(tǒng)、亞音速臨界流文丘里管以及質量流量計 通過導線相連接;所述高精度流量測量系統(tǒng)的另一端通過管道與所述顆粒物過濾器系統(tǒng)相 連接。
[0008] 進一步地，所述變頻控制系統(tǒng)包括變頻器、鼓風機，所述變頻器分別與所述鼓風 機、A/D轉換模塊相連接，所述鼓風機采用羅茨栗ETS2008鼓風機。
[0009] 進一步地，所述部分流顆粒物測量裝置還包括第一手動球閥和第二手動球閥，所 述第一手動球閥通過管道與所述稀釋通道的一個進氣口相連接，所述第二手動球閥通過管 道分別與所述亞音速臨界流文丘里管、鼓風機相連接。
[0010] 進一步地，所述稀釋氣溫度控制系統(tǒng)還包括管線保溫裝置，用于控制從所述熱交 換器流出的清潔空氣的溫度。
[0011] 進一步地，所述部分流顆粒物測量裝置還包括第一電磁閥、第二電磁閥，所述第一 電磁閥通過管道分別與所述第一壓力傳感器、熱交換器相連接，所述第二電磁閥用于控制 與由所述第一電磁閥、稀釋氣溫度控制系統(tǒng)、稀釋通道、顆粒物過濾器系統(tǒng)組成的串聯(lián)系統(tǒng) 相并聯(lián)的管道。
[0012] 進一步地，所述部分流顆粒物測量裝置還包括第二溫度傳感器、第三溫度傳感器， 所述第二溫度傳感器用于測量所述管線保溫裝置位置處的清潔空氣的溫度，所述第三溫度 傳感器用于測量進入所述顆粒物過濾器系統(tǒng)的清潔空氣或樣氣的溫度。
[0013] 進一步地，所述取樣通路包括第一取樣通路和第二取樣通路，所述第一取樣通路 包括第一取樣濾紙支架，所述第二取樣通路包括第二取樣濾紙支架。
[0014] 進一步地，所述部分流顆粒物測量裝置還包括第一氣動閥、第二氣動閥、第三氣動 閥、第三電磁閥、第四電磁閥，所述第二氣動閥、第三電磁閥用于控制所述第一取樣通路，所 述第三氣動閥、第四電磁閥用于控制所述第二取樣通路，所述第一氣動閥用于控制所述旁 通通路。
[0015] 進一步地，所述部分流顆粒物測量裝置還包括第二壓差傳感器，用于測量通過所 述第一取樣濾紙支架或第二取樣濾紙支架前后的清潔空氣或樣氣的壓強差。
[0016] 進一步地，所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一壓差傳感器、第二壓差傳 感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器94、第一電磁閥、第二電磁閥、第 三電磁閥、第四電磁閥、第一氣動閥、第二氣動閥、第三氣動閥分別通過導線與所述A/D轉換 模塊相連接。
[0017] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比的有益效果為:采用精度為0.10%的壓力傳感器、精 度為±0.15%的壓差傳感器及亞音速臨界流文丘里管保證了高精度的測量結果;本裝置最 大采樣比可達1/150;稀釋比調控范圍廣，可達4-20;稀釋比控制精度在±4%以內；過濾器 及顆粒物濾紙尺寸有多種選擇。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本實用新型一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置的結構示意圖；
[0019] 圖中：
[0020] 1-稀釋氣提供系統(tǒng)；2-稀釋氣溫度控制系統(tǒng);3-稀釋通道;4-顆粒物過濾器系統(tǒng)； 5_高精度流量測量系統(tǒng)；6-變頻控制系統(tǒng)；7-PC計算機;8-A/D轉換模塊；11-空氣過濾器； 12-空氣栗；13-溢流；14-穩(wěn)壓罐；15-調壓閥；16-質量流量計；17-第一壓力傳感器;21-熱交 換器，22-第二溫度傳感器;41-第一取樣濾紙支架;42-第二取樣濾紙支架;43-第一氣動閥； 44-第二氣動閥；45-第三氣動閥；46-第三電磁閥；47-第四電磁閥;48-第二壓差傳感器;51-亞音速臨界流文丘里管；52-第一壓差傳感器;53-第二壓力傳感器；54-第一溫度傳感器； 61-變頻器;62-鼓風機;91-第一電磁閥;92-第一手動球閥;93-第二手動球閥；94-第三溫度 傳感器。
【具體實施方式】
[0021] 為了更好的理解本實用新型，下面結合具體實施例和附圖對本實用新型進行進一 步的描述。
[0022] 參考圖1，本實用新型采用的技術方案是：一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝 置，包括稀釋氣提供系統(tǒng)1、稀釋氣溫度控制系統(tǒng)2、稀釋通道3和顆粒物過濾器系統(tǒng)4,所述 稀釋氣提供系統(tǒng)1、稀釋氣溫度控制系統(tǒng)2、稀釋通道3、顆粒物過濾器系統(tǒng)4依次通過管道相 連接，所述稀釋氣提供系統(tǒng)1包括空氣過濾器11、空氣栗12、溢流13、穩(wěn)壓罐14、調壓閥15、第 一壓力傳感器17,所述稀釋氣溫度控制系統(tǒng)2包括熱交換器21，所述顆粒物過濾器系統(tǒng)包 括取樣通路和旁通通路，其特征在于:所述調壓閥15與第一壓力傳感器17之間設有一質量 流量計16;所述部分流顆粒物測量裝置還包括PC計算機7、A/D轉換模塊8、變頻控制系統(tǒng)6、 高精度流量測量系統(tǒng)5,所述高精度流量測量系統(tǒng)5包括亞音速臨界流文丘里管51、第一壓 差傳感器52、第二壓力傳感器53、第一溫度傳感器54，所述A/D轉換模塊8分別與所述PC計算 機7、變頻控制系統(tǒng)6、亞音速臨界流文丘里管51以及質量流量計16通過導線相連接;所述高 精度流量測量系統(tǒng)5的另一端通過管道與所述顆粒物過濾器系統(tǒng)4相連接。
[0023]所述變頻控制系統(tǒng)6包括變頻器61、鼓風機62,所述變頻器61分別與所述鼓風機 62、A/D轉換模塊相連接8，所述鼓風機62采用羅茨栗ETS2008鼓風機，最大壓強可達-30kPa， 抽氣速度可達200L/min。
[0024] 所述部分流顆粒物測量裝置還包括第一手動球閥92和第二手動球閥93,所述第一 手動球閥92通過管道與所述稀釋通道3的一個進氣口相連接，所述第二手動球閥93通過管 道分別與所述亞音速臨界流文丘里管51、鼓風機62相連接。
[0025] 所述稀釋氣溫度控制系統(tǒng)2還包括管線保溫裝置，用于控制從所述熱交換器21流 出的清潔空氣的溫度，使進入稀釋通道3的清潔空氣的溫度在52°C以下。
[0026] 所述部分流顆粒物測量裝置還包括第一電磁閥91、第二電磁閥9,所述第一電磁閥 91通過管道分別與所述第一壓力傳感器17、熱交換器21相連接，所述第二電磁閥9用于控制 與由所述第一電磁閥91、稀釋氣溫度控制系統(tǒng)2、稀釋通道3、顆粒物過濾器系統(tǒng)4組成的串 聯(lián)系統(tǒng)相并聯(lián)的管道。
[0027] 所述部分流顆粒物測量裝置還包括第二溫度傳感器22、第三溫度傳感器94,所述 第二溫度傳感器22用于測量所述管線保溫裝置位置處的清潔空氣的溫度，所述第三溫度傳 感器94用于測量進入所述顆粒物過濾器系統(tǒng)4的清潔空氣或樣氣的溫度。
[0028] 所述取樣通路包括第一取樣通路和第二取樣通路，所述第一取樣通路包括第一取 樣濾紙支架41，所述第二取樣通路包括第二取樣濾紙支架42。
[0029]所述部分流顆粒物測量裝置還包括第一氣動閥43、第二氣動閥44、第三氣動閥45、 第三電磁閥46、第四電磁閥47,所述第二氣動閥44、第三電磁閥46用于控制所述第一取樣通 路，所述第三氣動閥45、第四電磁閥47用于控制所述第二取樣通路，所述第一氣動閥43用于 控制所述旁通通路。
[0030]所述部分流顆粒物測量裝置還包括第二壓差傳感器48，用于測量通過所述第一取 樣濾紙支架41或第二取樣濾紙支架42前后的清潔空氣或樣氣的壓強差。
[0031 ] 所述第一壓力傳感器17、第二壓力傳感器53、第一壓差傳感器52、第二壓差傳感器 48、第一溫度傳感器54、第二溫度傳感器22、第三溫度傳感器94、第一電磁閥91、第二電磁閥 9、第三電磁閥46、第四電磁閥47、第一氣動閥43、第二氣動閥44、第三氣動閥45分別通過導 線與所述A/D轉換模塊8相連接。
[0032] 本實用新型的工作過程如下:本實用新型在使用時，打開第一手動球閥92,當羅茨 栗鼓風機62工作時，發(fā)動機尾氣的一部分分流被吸入到稀釋通道3內，同時經(jīng)過濾后的清潔 空氣經(jīng)熱交換器21和管線保溫裝置的處理后也進入稀釋通道3內。稀釋通道3的內徑為 35mm，外壁溫度大于20°C，Re>7000,且稀釋通道3也具有保溫作用，清潔空氣與尾氣的混合 氣的流速可控制在70-110L/min。
[0033] 當取樣氣時，樣氣從由第二氣動閥44和第三電磁閥46控制的第一取樣通路流出； 當取清潔空氣時，清潔空氣從由第三氣動閥45和第四電磁閥47控制的第二取樣通路流出； 當不取樣時，混合氣從第一氣動閥43控制的旁通通路流出。為了使本裝置的應用范圍更廣， 過濾器及顆粒物濾紙尺寸有中7〇111〇1、φ 90mm、φ IlOmm等多種選擇，通過濾紙的樣 氣或清潔空氣的流速范圍可為35-80cm/s。
[0034] 當?shù)谝粔毫鞲衅?7、第二壓力傳感器53、第一壓差傳感器52、第二壓差傳感器 48、第一溫度傳感器54、第二溫度傳感器22、第三溫度傳感器94感應到變化時，將各自感應 到的數(shù)據(jù)傳送到A/D轉換模塊8，同時變頻器61也將羅茨栗鼓風機62的工作頻率傳送給A/D 轉換模塊8，A/D轉換模塊8將接收到的各感應數(shù)據(jù)及羅茨栗鼓風機62的工作頻率轉換成數(shù) 字信號發(fā)送給PC計算機7,由PC計算機7分析各數(shù)字信號并根據(jù)分析結果發(fā)出控制命令給A/ D轉換模塊8，A/D轉換模塊8根據(jù)控制命令來控制質量流量計16、第一電磁閥91、第二電磁閥 9、第三電磁閥46、第四電磁閥47、第一氣動閥43、第二氣動閥44以及第三氣動閥45，質量流 量計16和第一電磁閥91根據(jù)接收到的控制命令控制進入稀釋通道的清潔空氣的質量，第一 氣動閥43、第二氣動閥44以及第三氣動閥45根據(jù)接收到的控制命令控制取樣通路和旁通通 路的打開或關閉，第三電磁閥46、第四電磁閥47根據(jù)接收到的控制命令控制流經(jīng)濾紙的樣 氣或清潔空氣的流速。
[0035]以上顯示了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技 術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是 說明本實用新型的基本原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會 有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍的專利涵蓋范圍之 內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1. 一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，包括稀釋氣提供系統(tǒng)、稀釋氣溫度控制系 統(tǒng)、稀釋通道和顆粒物過濾器系統(tǒng)，所述稀釋氣提供系統(tǒng)、稀釋氣溫度控制系統(tǒng)、稀釋通道、 顆粒物過濾器系統(tǒng)依次通過管道相連接，所述稀釋氣提供系統(tǒng)包括空氣過濾器、空氣栗、溢 流、穩(wěn)壓罐、調壓閥、第一壓力傳感器，所述稀釋氣溫度控制系統(tǒng)包括熱交換器，所述顆粒物 過濾器系統(tǒng)包括取樣通路和旁通通路，其特征在于:所述調壓閥與第一壓力傳感器之間設 有一質量流量計;所述部分流顆粒物測量裝置還包括PC計算機、A/D轉換模塊、變頻控制系 統(tǒng)、高精度流量測量系統(tǒng)，所述高精度流量測量系統(tǒng)包括亞音速臨界流文丘里管、第一壓差 傳感器、第二壓力傳感器、第一溫度傳感器，所述A/D轉換模塊分別與所述PC計算機、變頻控 制系統(tǒng)、亞音速臨界流文丘里管以及質量流量計通過導線相連接;所述高精度流量測量系 統(tǒng)的另一端通過管道與所述顆粒物過濾器系統(tǒng)相連接。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，其特征在于:所述變 頻控制系統(tǒng)包括變頻器、鼓風機，所述變頻器分別與所述鼓風機、A/D轉換模塊相連接，所述 鼓風機采用羅茨栗ETS2008鼓風機。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，其特征在于:所述部 分流顆粒物測量裝置還包括第一手動球閥和第二手動球閥，所述第一手動球閥通過管道與 所述稀釋通道的一個進氣口相連接，所述第二手動球閥通過管道分別與所述亞音速臨界流 文丘里管、鼓風機相連接。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，其特征在于:所述稀 釋氣溫度控制系統(tǒng)還包括管線保溫裝置，用于控制從所述熱交換器流出的清潔空氣的溫 度。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，其特征在于:所述部 分流顆粒物測量裝置還包括第一電磁閥、第二電磁閥，所述第一電磁閥通過管道分別與所 述第一壓力傳感器、熱交換器相連接，所述第二電磁閥用于控制與由所述第一電磁閥、稀釋 氣溫度控制系統(tǒng)、稀釋通道、顆粒物過濾器系統(tǒng)組成的串聯(lián)系統(tǒng)相并聯(lián)的管道。6. 根據(jù)權利要求4所述的一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，其特征在于:所述部 分流顆粒物測量裝置還包括第二溫度傳感器、第三溫度傳感器，所述第二溫度傳感器用于 測量所述管線保溫裝置位置處的清潔空氣的溫度，所述第三溫度傳感器用于測量進入所述 顆粒物過濾器系統(tǒng)的清潔空氣或樣氣的溫度。7. 根據(jù)權利要求1所述的一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，其特征在于:所述取 樣通路包括第一取樣通路和第二取樣通路，所述第一取樣通路包括第一取樣濾紙支架，所 述第二取樣通路包括第二取樣濾紙支架。8. 根據(jù)權利要求7所述的一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，其特征在于:所述部 分流顆粒物測量裝置還包括第一氣動閥、第二氣動閥、第三氣動閥、第三電磁閥、第四電磁 閥，所述第二氣動閥、第三電磁閥用于控制所述第一取樣通路，所述第三氣動閥、第四電磁 閥用于控制所述第二取樣通路，所述第一氣動閥用于控制所述旁通通路。9. 根據(jù)權利要求7所述的一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，其特征在于:所述部 分流顆粒物測量裝置還包括第二壓差傳感器，用于測量通過所述第一取樣濾紙支架或第二 取樣濾紙支架前后的清潔空氣或樣氣的壓強差。10. 根據(jù)權利要求1所述的一種發(fā)動機排氣部分流顆粒物測量裝置，其特征在于:所述 第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一壓差傳感器、第二壓差傳感器、第一溫度傳感器、第 二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第一 氣動閥、第二氣動閥、第三氣動閥分別通過導線與所述A/D轉換模塊相連接。
【文檔編號】G01N7/10GK205538547SQ201620077190
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月27日
【發(fā)明人】李斌, 李德寬
【申請人】天津世紀動力科技發(fā)展有限公司