[实用新型]柴油机微粒捕集过程的可视化系统

说明书

技术领域

本实用新型属于汽车尾气后处理系统，具体涉及一种在线直接观测柴油机尾气中微粒捕集过程的可视化系统。

背景技术

目前，节能减排已成为全球的热点主题，而汽车则是能源的消耗大户，因此，实现汽车的节能减排势在必行。各种先进发动机技术应用于汽车降低其燃油消耗率和污染物的排放，其中，汽车的柴油化是实现汽车节能的一种可行方案。其原因是：相比汽油车，柴油车以燃油经济和较低的CO₂排放、稳定性强、输出功率大等优点，相同排量的柴油车产生的CO₂量可以比汽油车低30％以上。但是，柴油机产生的微粒质量是汽油机的30～80倍，在越来越严格的排放法规限制下，柴油机微粒减排技术已成为制约柴油机发展的一项关键瓶颈技术。采用壁流式陶瓷过滤体实现微粒的捕集是一项可靠、有效的微粒减排技术，目前受到广泛的关注。柴油机微粒沉积于过滤体的内部，无法对其沉积过程进行直接观测。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能在各种温度、各种流量情况下，对各种过滤介质的微粒捕集过程进行直接在线观测的一种柴油机微粒捕集过程的可视化系统。

本新型的目的是这样实现的：一种柴油机微粒捕集过程的可视化系统，包括可视化仪器，用作引入空气的预热加热器的出口经管道与主体段的进气口连通，用作引入柴油机尾气的尾气采样加热管经安装有阀门的管道与主体段的进气口连通，主体段的出气口经管道顺次连接冷却器、干燥器、用作分离气体中微粒的过滤器、质量流量计以及真空泵进口，真空泵出口接排空管；上述主体段内的气体通道上设置有过滤介质，主体段的进气口和出气口处均设置有温度传感器以及压力传感器，热电偶温度传感器伸入主体段中的过滤介质内；主体段的壳体上设置有供所述可视化仪器观测使用的可视化窗口。

上述主体段结构为：圆柱形壳体上设置有进气管和出气管，壳体、进气管和出气管三者同一轴线，壳体内的气体通道由一个竖直向上段、一个水平段和一个竖直向下段首尾衔接组成，用作固定所述过滤介质的托盘设置在气体通道的竖直向下段上。

上述主体段的壳体经螺栓固定在固定端底座上，固定端底座经螺栓固定在刚性平台上。

上述预热加热器的入口管上设置有空气入口阀门。

上述尾气采样加热管的加热温度能达到300℃；所述预热加热器的加热温度能达到700℃。

上述过滤介质为从壁流式陶瓷过滤体上切割下来的陶瓷片，孔隙率为10%～70%，平均孔径为2μm～30μm，最大过滤面积为100mm×150mm。

上述可视化仪器为激光位移传感器、红外成像仪、平面光学显微镜以及三维立体显微镜之一种或多种。

上述过滤介质采用耐高温密封胶粘固于托盘上。

上述可视化窗口上安装有石英玻璃，石英玻璃的耐温在1000℃以上。

上述过滤器的过滤速度控制为0.01m/s～0.2m/s；所述真空泵的真空度>0.8 bar。

本系统包括柴油机尾气采样加热管，用于维持进入系统的柴油机尾气在某一恒定温度；系统预热加热器，用于将可视化主体在实验前预先加热到设定的实验温度；主体段用于安装过滤介质，并开设有可视化窗口；窗口上方安装可视化仪器测量微粒的沉积过程，入口与尾气采样加热管和系统预热加热器相连，出口连接冷却器；冷却器用于将主体段出口的高温气体进行，出口连接干燥器；干燥器用于脱除冷却器出口气体中的水份，出口连接过滤器；过滤器用于过滤从主体段逸出的柴油机微粒，出口连接质量流量计；质量流量计用于控制进入主体段的尾气流量，其出口连接真空泵；真空泵用于抽吸柴油机排气管内的尾气最后排空。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、可在线、直接观测柴油机微粒在过滤介质上的沉积过程。之前对微粒沉积的研究基本都是采用离线方法，将捕集微粒后的过滤体进行切割观测，无法对整个沉积过程进行测量。

2、可在各种温度、各种流量工况下运行。由于尾气采样加热管和系统预热加热器都具有温度调节功能，因此可以根据柴油机排气温度的变化调节系统工作温度，使其与柴油机排气温度相同，满足各种温度的测试要求。另外，由于质量流量计可控制真空泵的抽气流量，因此也能满足不同流量的测试要求。

3、拆装方便。更换过滤介质时，只需打开可视化窗口，取下安装过滤介质的法兰盘即可实现更换。而且，也可根据过滤介质的大小，改变法兰盘的开孔大小即可实现不同大小过滤片的安装。