[实用新型]一种颗粒物复合采集系统

说明书

技术领域

本实用新型属于内燃机技术领域，具体涉及一种内燃机排气颗粒物复合采样系统。

背景技术

随着汽车产业的快速发展，汽车保有量不断增加，汽车已经成为当前城市大气PM2.5的重要来源。我国环保部发布的2011年《中国机动车污染防治年报》公布了“十一五”期间全国机动车污染排放情况。结果显示，我国已连续两年成为世界汽车产销第一大国，机动车排放的尾气已经成为大气环境污染最突出的问题之一，2011年我国机动车排放的颗粒物质量接近60万吨。颗粒物对大气环境影响的一个重要方面就是导致雾霾天气的产生。颗粒物会对自然环境和人体健康构成严重的危害，在临床病理学研究中发现，大气可吸入颗粒物中的PM10、PM2.5与哮喘、呼吸系统炎症等疾病的发病率以及人类死亡率有着密切的关系。其中纳米颗粒物对人体的危害尤其严重，发动机是大气颗粒物污染的重要来源之一，同时也是纳米颗粒物的主要来源。为了限制机动车的颗粒物排放，降低其对环境的污染和人体的危害，满足越来越严格的排放法规，在内燃机产品设计开发中，关于“内燃机排气颗粒物”是一个重要的研究课题。为了减少颗粒物排放，目前广泛使用的机外处理方法是DPF即颗粒捕集器，而颗粒物的成分尤其是颗粒物中的灰分会影响DPF的寿命，研究颗粒物排放中的灰分成分对优化DPF设计、延长DPF的使用寿命很关键。所以，设计一种行之有效的、可实现颗粒物分级采样以及能分析各级颗粒物中灰分成分的复合采样分析系统十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种颗粒物复合采集系统，用于对发动机排气颗粒物进行复合采集。

本实用新型的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种颗粒物复合采集系统，由发动机、主排气管、第一滤清器、支排气管、模式切换模块、颗粒物分级模块和灰分采样模块组成，其中：

主排气管入口端与发动机排气管的出口端连接，主排气管出口端与第一滤清器连接，在发动机和第一滤清器之间的主排气管上设置支排气管；

支排气管与颗粒物分级模块相连，在颗粒物分级模块中，支排气管上依次设置第一流量调节阀、第一采样分级器、第二采样分级器、第一电磁阀、第一采样装置、第二采样装置和第一真空泵，第一真空泵设置于支排气管的末端，流量计设置于第一流量调节阀的上方，在第一采样分级器的一侧设置第一排气管路，在第一排气管路的末端设置第二滤清器，在第二采样分级器的一侧设置支路第二排气管路，在支路第二排气管路上依次设置第四电磁阀、第三采样装置、第四采样装置和第二真空泵，第二真空泵设置在支路第二排气管路的末端；

在灰分采样模块中，灰分采样模块第一管路与支路第二排气管管路相连，灰分采样模块第二管路与支排气管管路相连；在灰分采样模块第二管路上设置有第二电磁阀；在灰分采样模块第一管路上依次设置第三电磁阀、加热装置、加热控制单元、第二调节阀、第五采样装置、第六采样装置和第三真空泵，加热装置与加热控制单元相连，第三真空泵设置在灰分采样模块第一管路的末端；

在模式切换模块中，电源通过第一控制开关与两个电路端口连接，其中一个电路中设置有时间继电器，另一个电路为导线电路；设置时间继电器的电路和导线电路通过第二控制开关分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀相连接。

在上述技术方案中，流量计为一体型热式气体流量计。

在上述技术方案中，第一采样装置、第三采样装置、第五采样装置选择铜网滤栅为接收装置，设置在夹持器上，整体上作为采样装置，微栅采样时间为1-2s。

在上述技术方案中，第二采样装置、第四采样装置、第六采样装置为滤纸采样装置，采用滤纸采样，即将滤纸的接收面垂直于气体流动方向，进行设置，滤纸采样时间为1-2h。

在上述技术方案中，通过控制单元进行加热控制，以使气体温度稳定在500±5摄氏度，通过控制单元以使加热装置快速升温，在10min之内实现升温需要。当气体温度稳定在500±5摄氏度时，打开第二调节阀并结合电磁阀控制进行灰分采集。

在上述技术方案中，第一采样分级器为PM虚拟冲击器，或者惯性冲击器，在采样分级器中切割粒径为1μm，发动机排气经过第一采样分级器，大于1μm的颗粒物进入第一排气管路，小于1μm的颗粒物进入第二采样分级器。