[发明专利]大范围精确比例稀释器

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

     发动机废气中通常含有大量的颗粒物。美国环境保护局对发动机废气可见物进行了如下定义：高温发动机废气在测量前需要稀释到低于52°C的温度，然后用过滤纸过滤废气，被收集于滤纸上的物质为发动机排放的可见物。在此定义下，许多不同的稀释系统被开发和应用。

    全流稀释系统是其中的一种，它用于稀释全部汽车发动机废气。此类稀释系统价格昂贵，体积庞大，并受限于发动机的最大废气排量，因此此类稀释器的应用受到了限制。部分流稀释系统是另一类得以广泛应用的稀释系统，它具有体积小，不受发动机最大废气排放量的限制，便于移动，价格相对便宜等特点，此类稀释系统已逐渐被许多国家环保机构所接纳用于发动机废气的排放物的测量和官方认证。大多数部分流稀释系统能够保证在小范围内准确的稀释比例，比如稀释比例4到40的范围以内。一旦稀释比例超出以上范围，精确的稀释比例则无法得以保障。就其原因，为传统部分流稀释系统的工作原理所至。

为了从根本上降低颗粒物排放，必须对颗粒物特性、颗粒物大小、数量进行研究，这要求稀释比例往往大大高于40:1。因此有必要开发和研究一种稀释系统能够提供大范围的稀释比例，并且精确度不受稀释比例大小影响。在2011年9月,欧洲汽车颗粒物排放标准正式实施，该标准要求所有柴油机驱动的家用小汽车固体颗粒物排放需要被检测并不能超标。在此标准的推动下，具有高精度、大范围的稀释比并无颗粒物损失的稀释器将拥有广大的市场。

中国发明专利CN101180527B公布了一种大范围连续稀释器，通过对补充气的流量的改变引起样品气流速的响应性变化，从而允许在需要时连续调节并控制稀释比。

本发明拟采用不增加补充气，且不需要单独的混合器等更简明的方式达到大范围稀释的目的，同时，需要保证精确的稀释比。

基于以上的原因，需要有一种大范围精确比例稀释器。

    发明内容

本发明的一个目的在于提供一种对含有小颗粒的发动机废气和其他气体具有大范围精确比例的稀释器；

本发明的另一个目的在于提供一种对大范围精确比例稀释器的标定方法。

     本发明提供了一种用于稀释发动机废气的稀释装置，该稀释器能够提供大范围的精确的稀释比例，并且在稀释的同时，几乎不会引起发动机废气颗粒物的任向损失，从而为发动机颗粒物的测量提供了精确的稀释气体。

    本发明的稀释器包括：

    以接收样品气的样品气入口；

    以控制流量并接收稀释气的稀释气入口；

    连接稀释气入口以控制稀释气从其通过的第一电磁阀；

连接样品气入口和稀释气入口以控制样品气和稀释气从其通过的球阀；

连接第一电磁阀出口和文丘里流量计或针孔流量计入口用以标定该稀释器的质量流流量计系统；

连接至稀释气入口和样品气入口，接收稀释气和样品气并以精确的测量混合气流量的文丘里流量计或针孔流量计；该文丘里流量计或针孔流量计具有混合气流出口；和

连接文丘里流量计或针孔流量计并向测量仪器提供均匀混合并具有精确稀释比例混合气流出口；

连接至文丘里流量计或针孔流量计以控制混合气流量并连接至质量流流量计系统以调节样品气流量的流量控制系统；该流量控制系统具有连通大气的混合气流出口；

实际操作中，首先确定稀释比例和稀释气体质量流量；进而计算样品流流量，并根据该流量选定质量流流量计和电磁阀组合；进而关闭球阀，并打开第一电磁阀，控制稀释气体到设定值；进而通过流量控制系统使质量流流量计读数达到所期望的样品流流量;进而保存并控制文丘里流量计或针孔流量计读数到当前值；在标定时，通过流经文丘里流量计或针孔流量计的混合气体流量与流经质量流流量计系统的样品气流量和稀释气体流量之和的比值确定修订系数，以及通过修订系数获得实时稀释比例并将其与预设的稀释比例误差控制在安全的误差范围内；再进而打开球阀，关闭第一电磁阀和质量流流量计系统内所有电磁阀；以使该稀释器被控制在精确的稀释比例。

此外，在优选的技术方案中，可以通过比例/积分/微分（PID)控制器驱动流量控制系统追踪恒定的稀释比。

在一个方面，可以通过在流量控制系统中设置由一组或一组以上的质量流流量计和电磁阀；每一组流量计和电磁阀仅负责一定范围的流体测量和标定，从而确保了大范围的精确流体测量。