[发明专利]基于退偏比表征柴油机尾气碳烟破碎特性的装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于退偏比实现对柴油机尾气碳烟破碎特性进行表征的装置，包括燃烧器，位移台，不锈钢探针取样系统，拉曼光谱仪，气相色谱仪，尾气收集装置和电脑控制系统；燃烧器包括圆柱形主体，上端嵌有蜂窝状的柱塞，蜂窝状柱塞由若干长钢管组成，燃烧器气体进口通过管路与各气瓶及柴油机排气歧管相连；排气歧管提供支路连接至气相色谱仪和尾气收集装置；真空泵通过吸力作用将碳烟吸附到取样器内的滤膜上，滤膜上碳烟用于拉曼光谱仪分析；电脑控制系统与气相色谱仪、拉曼光谱仪、流量计和位移台相连。本发明实现了稀燃和富燃条件下柴油机尾气碳烟颗粒破碎特性的分析，获得燃空当量比对于柴油机尾气中碳烟破碎特性的影响。

主权项

1.一种基于退偏比实现对柴油机尾气碳烟破碎特性进行表征的装置，包括燃烧器，位移台(7)，不锈钢探针取样系统(10)，拉曼光谱仪(8)，气相色谱仪(2)，尾气收集装置(3)，多个气瓶和电脑控制系统；所述多个气瓶包括一个甲烷气瓶(12)、一个氧气气瓶(13)、一个氮气气瓶(14)和一个氩气气瓶(15)；其特征在于，所述燃烧器包括圆柱形主体，所述圆柱形主体包括相互嵌套的外圆筒(11)和内圆筒(6)，所述内圆筒(6)的上面与所述外圆筒(11)的上面平齐，所述内圆筒(6)的下面突出于所述外圆筒(11)的下面，所述内圆筒(6)的下部设有气体进口，所述外圆筒(11)的外径为75mm，所述内圆筒的外径为25mm，所述内圆筒(6)的上端嵌有蜂窝状的柱塞(9)，所述蜂窝状的柱塞(9)由若干个直径微小的长钢管组成，所述长钢管的的外径为1.62mm，内径为1.5mm，所述蜂窝状的柱塞(9)的上面与所述内圆筒(6)的上面平齐；所述外圆筒(11)设有气体进口，所述内圆筒(6)的下部设有第一气体进口和第二气体进口，所述外圆筒(11)的气体进口通过连接管路A连接至所述氩气气瓶(15)，所述连接管路A上设有流量计；所述内圆筒(6)的第一气体进口连接至一进气总管路的一端，所述进气总管路的另一端通过并联的三条管路分别连接至所述甲烷气瓶(12)、氧气气瓶(13)和氮气气瓶(14)，三条连接管路上均设有流量计；所述内圆筒(6)的第二气体进口连接至柴油机的排气歧管(4)上；所述排气歧管(4)上设有流量计(5)；所述排气歧管(4)的管壁设有两个孔，该两个孔分别通过管路B和管路C连接至所述气相色谱仪(2)和所述尾气收集装置(3)；所述燃烧器固定在所述位移台(7)上，所述位移台(7)由两个步进电机控制，实现燃烧器水平和竖直方向的移动；所述不锈钢探针取样系统(10)包括液氮钢瓶(101)、不锈钢探针(103)、取样器(104)、真空泵(105)、恒温水箱(107)和控制器(108)，所述不锈钢探针(103)布置在所述燃烧器的正上方，所述不锈钢探针(103)在长度方向的中间位置处设有一个0.128mm的微孔，所述不锈钢探针(103)嵌入到一个水冷槽(106)中，所述不锈钢探针(103)直径的4/5嵌入到水冷槽(106)中，且与水冷槽处于完全密封的关系，所述不锈钢探针的微孔露在所述冷水槽之外，所述不锈钢探针(103)的进口端通过管路D与一个液氮钢瓶(101)的出口相连，管路D上设有冷氮气流量计(102)，所述不锈钢探针(103)的出口端通过管路E与所述取样器(104)的进口端相连，所述取样器(104)的出口端与所述真空泵(105)的进口端相连；所述取样器(104)内装有聚四氟乙烯的滤膜，在所述真空泵(105)的吸力作用下，将燃烧器火焰中的碳烟颗粒吸附到聚四氟乙烯的滤膜上，所述聚四氟乙烯滤膜上收集到的碳烟颗粒用于拉曼光谱仪(8)分析；所述水冷槽的进口(1061)和出口(1062)与所述恒温水箱(107)相连形成循环水路；所述气相色谱仪(2)配有热导检测器，用于测量柴油机的排气歧管(4)中氧气的含量；所有的流量计、位移台(7)、气相色谱仪(2)和拉曼光谱仪(8)均与所述电脑控制系统相联，所述电脑控制系统用于控制进入所述燃烧器不同气体流量和燃烧火焰位置高度及气相色谱仪(2)的取样分析。