[发明专利]发动机排气微粒采样装置

说明书

技术领域

本发明属于发动机废气后处理采样设备，具体涉及一种采用滤纸对发动机排气微粒进行过滤采样的装置。

背景技术

目前，汽车排放的颗粒物是大气中可吸入颗粒物的主要来源，对车用发动机排气微粒实现减排、满足排放法规的要求是发动机行业迫切需要解决的关键技术问题之一。发动机排放的颗粒物是由燃料不完全燃烧产生的直径大约在25 nm左右的微小碳基颗粒聚集而成，形成直径不等、形状各异的聚集体，其粒径主要分布在100 nm～300 nm的范围内。这一范围的颗粒物全部为可入肺颗粒。碳基颗粒在表面吸附一层未完全燃烧产生的碳氢类物质（通常指SOF），以及一些由燃油和润滑油中含硫物质产生的硫酸盐。颗粒物具有极大的比表面积，可达100 m²/g以上，通常富集发动机燃烧过程中产生的各种有毒痕量元素（如As、Se、Pb、Cr等）和有机污染物（稠环芳烃PAHs，二恶英PCDD/Fs）等，且吸附多种有机化合物，如C1-C20的烃类、酚类、胺、致癌物苯并芘（BaP）及其他含氧化合物，这些物质具有“三致”性，对人体危害极大。

发动机排气微粒特性分析是研究柴油机燃烧过程的一个重要手段，同时也是颗粒物的后处理装置（如颗粒捕集器）的捕集性能与再生性能研究所必需的一项重要特性参数。目前对微粒的采集通常是将排气进行稀释，并冷却到51.7 ℃，然后采用带聚四氟乙烯树脂的滤纸对颗粒进行采集。这种取样方法存在以下不足：（1）由于排气经过稀释后，微粒浓度降低，通常微粒的采样量不满足微粒分析要；（2）由于气流的稀释会在一定程度上引起微粒特性的改变，造成对微粒特性分析的误差；（3）现有的滤纸的安装装置只能实现一次采集，不能实现滤纸的连续更换；由于根据实验需求要研究的发动机工况点，需要频繁启停采样系统、拆装装置更换滤纸，造成极大的实验工作量和能源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作方便，能实现滤纸在线连续更换的一种发动机排气微粒采样装置。

本发明的目的是这样是实现的：一种发动机排气微粒采样装置，用作引入发动机尾气的上盖固定在机架上，上盖的下端面的凹槽内设置有上盖滤纸O型密封圈，用作排出发动机尾气的下盖位于上盖正下方，下盖下部的管节以滑动配合方式伸入底座套管内，且下盖下部的管节与底座套管之间设置有O型密封圈，下盖的上端面的凹槽内设置有下盖滤纸O型密封圈，下盖滤纸O型密封圈与上盖滤纸O型密封圈相同，底座套管上套有弹簧，弹簧被压缩在底座套管与下盖之间，底座套管固定在机架上；轴承安装在竖向设置的固定轴上，转盘安装在轴承上；转盘上开有位于同一圆周上的多个沉头通孔，每个沉头通孔内放置有一个用作安装滤纸的滤纸安装盘，滤纸安装盘上均布有气流通孔；转盘位于上盖与下盖之间，转盘上的滤纸安装盘能够位于上盖的正下方，下盖滤纸O型密封圈的外径小于转盘上沉头通孔的内径；下盖上固定有多个定位销钉，转盘上对应有多个供下盖上的定位销钉插入的定位销孔。

上述上盖和下盖的外表面上均设有加热保温层：由电加热器埋设在保温材料内构成；上盖内设置有温度传感器。

上述上盖为大口朝下的喇叭形管，下盖为大口朝上的喇叭形管。

上述O型密封圈为两个。

上述上盖、下盖、底座套管、滤纸安装盘以及转盘的材质均为耐高温的316不锈钢。

上述两个O型密封圈，上盖滤纸O型密封圈和下盖滤纸O型密封圈均为全氟橡胶O型密封圈，耐温达310℃。

上述滤纸为玻璃纤维滤纸，耐温达500℃。

上述弹簧为耐高温的圆柱弹簧，耐温达500℃。

上述转盘上安装的滤纸安装盘数量为2～6个。

本装置包括上盖和下盖，下盖安装于底座套管内可上下移动；上、下盖由弹簧进行自动压紧；上、下盖之间有滤纸安装盘，滤纸放置在安装盘上；上、下盖上分别安装有O型密封圈，在弹簧压紧时，将上盖、滤纸、滤纸安装盘和下盖进行密封；发动机排气经上盖流入，由滤纸过滤排气中的微粒，并经下盖、底座套管流出；滤纸安装盘被放置在一个转盘上，可绕平行于上、下盖中轴线的固定轴旋转；转盘上放置有多个滤纸安装盘；当采集到一定量的微粒，继续压紧弹簧使上盖、滤纸、滤纸安装盘和下盖分离，旋转转盘，将放有洁净滤纸的安装盘旋转到上、下盖之间，松开弹簧，再次实现滤纸的密封，进行微粒采样，并取下已采集了微粒的滤纸以备分析。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、结构简单、有效、成本低。本发明的目的是对发动机排气微粒进行采集，无取样稀释及控制系统，结构简单，降低了设备成本。