[发明专利]一种定容弹气体采样装置

说明书

本发明提供了一种定容弹气体采样装置，所述采样装置与定容燃烧弹连接，可以对定容燃烧弹的产物进行自动采样；所述采样装置包括：输送部件、检测部件，所述输送部件设置在所述定容燃烧弹和所述检测部件之间，用以对气体进行输送；所述检测部件与所述输送部件连接，用以对气体进行检测。本发明的气体自动采样装置解决了传统手动收集气体燃烧产物的方式中过程繁琐，操作复杂，效率低下等问题；具有操作简洁，效率提高，保证气体燃烧产物的纯度和温度的优点。

技术领域

本发明涉及对气体进行采样的技术领域，具体而言，涉及一种定容弹气体采样装置。

背景技术

随着我国经济的高速发展,汽车行业也随之迅速崛起,能源短缺和环境污染已经成为我国急需解决的重要问题，为缓解能源短缺和减少环境问题,替代燃料正成为内燃机领域的研究热点。燃料燃烧的完善程度影响着发动机的动力性、经济性以及排放特性,因此,有必要研究燃料的燃烧气体产物的特性。由于发动机的工况和条件的不稳定性,很难做到燃烧情况完全一致。而定容燃烧弹实验装置实现燃烧条件一致相对简单,便于定性及定量的研究燃料的气体燃烧产物的特性。进而对未来新的替代能源的研发具有一定的指导意义。

同时，随着排放法规日趋严格,人们越来越关注如何有效降低发动机有害气体的排放,研究有害排放物如在缸内燃烧过程中是如何形成对降低其排放有重要意义。目前研究中已有采用单缸机全气缸取样系统,但该系统结构复杂、开发周期长、成本高、工作时循环变动大。由于定容燃烧弹可以精确控制多种热力学参数而被广泛应用于模拟发动机的研究,但研究工作大都集中在燃烧领域,收集定容燃烧弹燃烧产物,分析有害气体形成的研究工作还较少，并且比较自动化的燃烧产物采集方法还没有成熟。

目前用于气体的采集装置多是采样瓶或采样袋,使用抽吸式方法,即在取样前将采样瓶或采样袋抽真空,利用压差将气体取出。该装置与方法用于定容燃烧弹燃烧产物的采集存在以下缺陷无法完全取样,定容燃烧弹最终与采样瓶的压力达到平衡,剩余气体无法取出采样时燃烧产物在经过取样管道的过程中,由于温度很高燃烧产物中的成分和各成分的量会发生改变,最终取出的气体与想采集的气体差别很大无法精确控制采集的时刻,定容燃烧弹中燃烧进行到不同时刻燃烧产物成分和各成分的量都不一样,传统气体采集装置很难采集到不同时刻的气体。

燃烧的最终的气体产物要做静态分析,所以要设计一个采样系统,把定容弹与气相色谱仪和红外光谱仪连接起来进行测量。由于气相色谱仪的高灵敏度(可以测到样品浓度到10ppm)及对不同物种有好的分离度,因而可以给出反应产物的最终浓度。而红外光谱仪，具有信噪比高，重现性好，扫描速度快等优点，通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。目前大部分此类实验采用的气体收集和检测方法是：手动使用集气袋等收集工具采集气体燃烧产物，然后输入进色谱仪内，再手动采集驱动气并输入，用以保证色谱仪2个atm的工作条件，才能进行检测。过程繁琐，操作复杂，效率低下。

传统手动方式中，集气装置收集前无法保证其内部真空的状态，含有少量杂质气体，因此气体燃烧产物进入集气装置后，与杂质气体混合，纯度降低。而且在传统方式中，大部分集气装置处于常温状态，当高温燃烧产物进入集气装置后，会因为温度降低产生吸附。综上，进入气相色谱仪内的气体产物与定容弹中产生的气体产物相比，其纯度发生了很大的变化，会对检测结果产生很大的影响。

传统手动方式中，由于大部分气相色谱仪的压力运行条件高于大气压(本装置为2atm)，所以在收集输送完气体燃烧产物后，还要再使用收集装置收集驱动气体并输入，来达到气相色谱仪的压力运行条件。操作很复杂，而且使用集气装置输送驱动气体很难精确达到气相色谱仪的压力运行条件压力值(例如本装置的2atm)。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种定容弹气体采样装置，旨在解决现有手动采样气体操作复杂的问题。

一个方面，本发明提出了一种定容弹气体采样装置，

进一步地，上述定容弹气体采样装置中，