[发明专利]大范围连续稀释器

说明书

技术领域

本发明涉及对含有小颗粒的发动机废气或其他气体的稀释。

背景技术

相关技术说明

为了表征发动机废气的颗粒物(PM)排放需要稀释发动机废气。因为发动机排放高浓度颗粒，必须以高稀释比(通常大于100∶1)稀释发动机废气，从而达到特定颗粒数仪器的可测量范围。发动机废气颗粒物数浓度可能在大范围内变化。这是由于发动机技术和操作条件的不同。为了满足这些要求并获得精确结果，必须具有大范围稀释能力。

典型的传统局部流稀释器用质量流量控制器控制稀释气流和总混合气流。通过从总混合气流中减去稀释气流计算样品流。通过将总混合气流除以计算出的样品流计算稀释比。在低稀释条件下，该方法能提供精确的稀释比计算。

随着稀释比的增加，计算出的稀释比的精确度会下降，这是由于总混合气流和稀释气流测量的不确定性的结果。这样将导致对所述排放的非精确表征。因此，采用典型的传统局部流稀释器的稀释系统的使用被限制在较低的稀释范围，诸如40∶1或更低。

由于上述原因，需要有经改进的稀释器。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有大范围稀释能力的稀释含有小颗粒的发动机废气以及其他气体的精确方法。

本发明的另一个目的在于提供一种在高稀释条件下保持精确性的稀释器。

本发明设想一种经改进的局部流稀释器。本发明的大范围连续稀释器允许稀释比改变，在优选实施例中，从1∶1到超过1000∶1。稀释比可以在大范围内连续控制，控制的方法是改变混合后引入的小补充流的流速，这样将使样品流的流速发生改变。样品流被直接测量，并且因为是直接测量样品流，稀释器在整个操作范围内提供高度精确的稀释比。

在实施本发明中提供一种大范围连续稀释器。该稀释器包括稀释气体入口，样品气入口和用于混合稀释气体和样品气的混合器。该稀释器进一步包括混合气出口，用于从混合器接收混合气流。总混合气流由例如临界测流孔或质量流量控制器控制。稀释气流由例如质量流量控制器控制。精确定义的气流(恒定或可变)从混合气流流向测量仪器。

在混合器之后，向总混合气流提供补充气体的气流。这样，通过改变补充气体的流速，样品流速也发生改变。该方法允许连续调节稀释比。稀释比可以在大范围内进行调节。样品流的测量用例如测流孔流量表进行。结果，计算出的稀释比在大稀释范围内都达到精确。

如果针对具体应用，则反馈控制回路可以控制稀释比。举例来说，当系统要求恒定稀释比时，可以采用比例/积分/微分(PID)回路通过控制补充气流控制稀释比。

此外，可以理解，在优选实施例中，由测流孔流量表测量样品流速。在该情形中，可以忽略在测流孔流量表中的颗粒损失。对跨测流孔流量表的压降的精确探测通过针对稀释比应用不同的测流孔流量表得到保证。最合适的流量表可以自动或人工选择。

在本发明的另一个方面中，为了最小化高稀释比下的小颗粒损失，本发明包括使用在测流孔流量表上游的旁路流，以便减少气流在传输线中的停留时间。

附图说明

图1是根据本发明的优选实施例制作的大范围连续稀释器；以及

图2是说明本发明的优选实施例中的方法的方框图。

具体实施方式

在图1中，优选实施例的大范围连续稀释器总体表示为10。稀释气入口12接收稀释气，样品气入口14接收样品气。混合器16连接至稀释气入口12和样品气入口14，用于接收并以一定的稀释比混合气体。稀释气的流速由质量流量控制器18控制。测流孔流量表20测量样品气流速。旁路流出口22设置在流量表20的上游，以减少样品气流通过传输线15的停留时间，该传输线将入口14连接至预期的采样源，例如发动机废气。

混合器16具有出口30，所设置的仪器气流出口32提供进入仪器的精确定义的气流。混合气以由临界测流孔34和真空源36提供的控制的流速流动。临界测流孔34可以用质量流量控制器代替。补充气入口38提供补充气，补充气进入由质量流量控制器40控制的混合气流。

继续参照图1，测流孔流量表20包括绝对压强变换器42，压强变换器44和多个不同尺寸的测流孔流量表。各个测流孔流量表包括阀50，热电偶52和测流孔54。当需要发动机颗粒物(PM)质量测量时，预加权过滤器60和保持器被安装在补充气的上游。