[发明专利]一种缸内直喷汽油机排气微粒热稀释采样系统

摘要

一种缸内直喷汽油机排气微粒热稀释采样系统属于发动机排放测试技术领域发明，由分流多点采样单元、一级热稀释单元、挥发性粒子去除单元、二级稀释冷却单元、电子控制单元等模块组成。分流多点采样单元对发动机不同取样点进行分流采样；一级热稀释单元对样本气体进行过程温度可控的一级热稀释；挥发性粒子去除单元利用加热器去除样本气体中挥发性、半挥发性粒子成分；二级稀释冷却单元利用对样本气体进行稀释比可精确控制的二级稀释及冷却；电子控制单元对整个系统的工作状态进行实时监测和控制；与现有技术相比，该系统具备多点采样、稀释温度可控、总稀释比控制精度高、避免挥发性及半挥发性组分影响试验精度及试验可重复性等优点。

主权项

一种缸内直喷汽油机排气微粒热稀释采样系统，其特征在于：由分流多点采样单元、一级热稀释单元、挥发性粒子去除单元、二级稀释冷却单元、电子控制单元组成；所述一种缸内直喷汽油机排气微粒热稀释采样系统及电子控制单元具体包含部件为涡轮机前取样探头(3)、涡轮机后取样探头(5)、粒谱分析仪取样探头(20)、文丘里管样本输送管路(8)、涡轮机前取样通路电磁阀(4)、涡轮机后取样通路电磁阀(6)、三通阀(7)、文丘里管(9)、空气滤清器I(10)、空气滤清器II(18)、风机I(11)、风机II(21)、一级稀释通道(13)、一级稀释通道加热器(12)、蒸发管(15)、蒸发管加热器(14)、二级稀释通道(17)、空气流量控制阀(19)、抽气泵(22)、二氧化碳浓度传感器I(26)、二氧化碳浓度传感器II(29)、温度传感器I(27)、温度传感器II(28)、电子控制单元(24)、上位PC机(25)；所述分流多点采样单元各部件连接关系为涡轮机前取样探头(3)和涡轮机后取样探头(5)的中心轴与发动机排气管(1)的中心轴平行，面向气流方向，取样探头及传输管内径为10mm；涡轮机前取样探头(3)安装在发动机涡轮机(2)前侧，后方与涡轮机前取样通路电磁阀(4)连接，之后与三通阀(7)上端口通过法兰连接；涡轮机后取样探头(5)安装在发动机涡轮机(2)后侧，后方与涡轮机后取样通路电磁阀(6)连接，之后与三通阀(7)下端口通过法兰连接；所述一级热稀释单元各部件连接关系为文丘里管样本输送管路(8)左侧与三通阀(7)右端口通过法兰连接，右侧与文丘里管(9)抽气口焊接连接；风机I(11)、空气滤清器I(10)、文丘里管(9)、一级稀释通道(13)依次通过法兰连接，且轴线重合；一级稀释通道加热器(12)由九组铸铝加热器并联构成，每一组铸铝加热器由两块半圆套型铸铝加热器通过螺栓连接构成，分别将九组铸铝加热器通过螺栓固定于一级稀释通道(13)外侧，且保证紧密贴合；所述挥发性粒子去除单元各部件连接关系为蒸发管(15)与一级稀释通道(13)之间通过传输管密封连接；蒸发管加热器(14)由两组铸铜加热器并联构成，每一组铸铜加热器由两块半圆套型铸铜加热器通过螺栓连接构成，分别将两组铸铜加热器通过螺栓固定于蒸发管(15)外侧，且保证紧密贴合；所述二级稀释冷却单元各部件连接关系为二级稀释通道(17)通过弯头传输管(16)与蒸发管(15)密封连接；空气滤清器II(18)、空气流量控制阀(19)、二级稀释通道(17)、风机II(21)依次通过法兰连接；弯头传输管(16)背向稀释空气流动方向安装，且安装在距离样本气体下游出口大约15倍样本气体下游出口管道直径的地方，弯头传输管尾部中心轴与二级稀释通道中心轴平行；粒谱分析仪取样探头(20)面向稀释空气流动方向安装，且安装在距离样本气体上游进口大约15倍样本气体上游进口管道直径的地方，粒谱分析仪取样探头(20)中心轴与二级稀释通道中心轴平行；抽气泵(22)与粒谱分析仪取样探头(20)通过传输管路密封连接；所述电子控制单元(24)由电源管理子单元、单片机子单元、通信子单元、传感器信号处理子单元、驱动器驱动子单元组成；其中电源管理子单元将蓄电池电压转化为5V直流电压，供给单片机子单元、二氧化碳浓度传感器I(26)、二氧化碳浓度传感器II(29)、空气流量控制阀(19)、涡轮机前取样通路电磁阀(4)、涡轮机后取样通路电磁阀(6)，并具有反接保护和电源滤波功能；单片机子系统具有SCI串行通信接口、A/D转换接口、输入捕捉接口、BDM调试接口、I/O接口、PWM输出接口，SCI串行通信接口与通信子单元连接，A/D转换接口及输入捕捉接口与传感器信号处理子单元连接，I/O接口及PWM输出接口与驱动器驱动子单元连接，BDM接口用以进行控制程序刷写及调试；通信子单元与上位PC机(25)连接，用以进行系统检测和控制；传感器信号处理子单元接收温度传感器I(27)、温度传感器II(28)及空气流量控制阀(19)开度反馈发出的电压信号，并输送至单片机子单元进行A/D转换处理，接收二氧化碳浓度传感器I(26)、二氧化碳浓度传感器II(29)发出的变占空比PWM信号，并输送至单片机子单元进行PWM输入捕捉，通过测量PWM信号占空比计算测点二氧化碳浓度；驱动器驱动子单元接收单片机子单元I/O接口高低位信号，该信号通过继电器控制涡轮机前取样通路电磁阀(4)、涡轮机后取样通路电磁阀(6)及加热器交流接触器开断，接收单片机子单元PWM输出信号，该信号通过电机驱动芯片控制空气流量控制阀(19)开度。