[发明专利]一种基于热泳效应的颗粒物采样装置

说明书

本发明公开了一种基于热泳效应的颗粒物采样装置，包括并联在主排气管的支排气管，设在支排气管上的采样系统和真空泵，以及冷却装置；采样系统包括采集装置、设置在采集装置与支排气管之间的滤膜；采集装置为内部设有采样片的壳体，采样片设在壳体的底部；冷却装置设在采集装置外部、采样片的正下方。冷却装置扩大采样片与发动机尾气之间的温度梯度，提升采集效率。本发明利用热泳效应，根据需要通过更换滤膜，直接采集发动机排气管路内不同粒径颗粒物，对粒径较小的核膜态颗粒有着较好的采集效率，并且可以避免因稀释比、稀释温度和停留时间等因素对颗粒物微观形貌的影响，最大限度保持颗粒物原貌，为研究颗粒物的理化特性提供采集方法。

技术领域

本发明涉及发动机排放测试技术领域，特别涉及一种基于热泳效应的颗粒物采样装置。

背景技术

化石柴油和生物柴油燃烧产生的颗粒物排放大多是粒径小于2.5μm的细颗粒物，其比表面积较大，易成为吸附有毒物质的运载体，并经过呼吸系统沉积在人体肺部而具有更大的危害性。当前对机动车尾气中颗粒物排放的控制越来越严格，根据中华人民共和国《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(以下简称国六法规)规定，颗粒物粒子数量已被纳入污染物控制项目。在柴油机排气颗粒中，90％的颗粒数都以粒径小于50nm的核模态颗粒存在，为减少核模态颗粒的数量就必须对其进行采样来了解核模态颗粒的理化特性。在目前已经公开的专利中，使用较为广泛的采样方法主要是排气稀释采样，排气稀释采样过程是对发动机排气排出后被大气稀释的一种模拟，低温稀释空气将排气中可能进行的化学反应终止，并将高温排气冷却至大气环境温度，潘锁柱在的《一种柴油机排气颗粒物分级采样装置及其控制方法》(专利申请号CN201810030622.7)中，已公开通过稀释排气，并将颗粒物附上电荷，使用带磁场的分离器对不同粒径颗粒物进行分离采样，但是在排气稀释过程中，部分未燃烃会凝结，成为排气颗粒的一部分，且研究发现稀释温度、稀释比、停留时间和静电力均对尾气中颗粒物形成产生重要影响，直接影响测量结果的准确性。因此，发明一种能够在发动机排气管路中固化颗粒，并能根据需要直接在排气管路中采集不同粒径的颗粒物的装置显得尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种基于热泳效应的颗粒物采样装置，对发动机排气管中的颗粒物能够进行采样。本发明能够在发动机排气管路中固化颗粒，并能根据需要直接在排气管路中采集不同粒径的颗粒物。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于热泳效应的颗粒物分级采样装置，包括并联在主排气管的支排气管，设在所述支排气管上的采样系统和真空泵，以及冷却装置；

所述采样系统包括采集装置、设置在采集装置与支排气管之间的滤膜；所述采集装置为内部设置有采样片的壳体，所述采样片设置在壳体的底部；

所述冷却装置设置在采集装置外部、采样片的正下方。

进一步地，所述支排气管上还设有流量控制阀、气体流量计。

进一步地，所述冷却装置包括第一水箱、喷嘴、水泵、第二水箱，所述第一水箱位于采集装置壳体的正下方，第二水箱的底部通过水泵与喷嘴相连通，所述喷嘴位于第一水箱的内部、且正对采样片。

进一步地，所述第一水箱与第二水箱之间有导管相连通。

进一步地，所述采集装置壳体底面外部设置挡板，所述挡板位于喷嘴与采集装置壳体之间。

进一步地，所述滤膜设置在连接采集装置与支排气管的法兰内部，所述滤膜由托网固定，且托网与法兰之间设置密封圈。

进一步地，所述排气管路外周使用隔热材料覆盖。

进一步地，所述采集装置的壳体使用传热系数高的金属制成，两侧设有透明窗。

进一步地，所述采样片使用铜栅网制成。