本申请提出一种用于发动机尾气测量的气路系统，包括在主管道上顺次连接的采样单元、加热管道单元、测量单元、流量控制单元和气体分析单元；采样单元包括采样探头、采样阀以及电磁阀；加热管道单元包括内管、热空气管和热空气发生器、调速阀、电磁阀、调压过滤阀和压缩空气端口，内管穿过热空气管内部，并与内管间隔一定的空隙；测量单元包括T型管道、光电接收转换器、光源和透镜，T型管道入口与主管道连接，一个出口与光电接收转换器和相邻的一个透镜相连接，另一个出口与光源和相邻的另一个透镜相连接。本实用新型专利技术能在线连续测量“ECE R24”和“ELR”等多种工况，能同步测量柴油发动机尾气的CO、CO2、HC、O2、NOx成分。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及测量系统，特别是涉及一种用于检测柴油发动机尾气不透光烟度及CO、CO2、HC、O2、NOx成分的检测气路系统。
技术介绍
目前遍及我国大部分地区的雾霾现象，对城市和乡村环境影响非常大，对人民群众的身体健康构成重大威胁。汽车尾气排放是多数地区空气污染的主因之一，而其中柴油车的尾气排放又是重要元凶。随着我国汽车保有量的不断增加，对柴油车尾气排放的严格把关势在必行。GB3847-2005、GB17691-2005等标准的出台，改变了以往的不透光烟度测量方法，要求对柴油发动机不透光烟度采用ELR工况测量，并能同步测量柴油发动机尾气的成分组成，而国内现存的大多数不透光烟度法排放测试设备因为结构和原理上的不足，难以完全符合新的检测办法，测量数据与国外成熟产品相比有较大的误差。
技术实现思路
为了克服现有的缺陷，本技术提出一种用于发动机尾气测量的气路系统。本技术所提出的气路系统包括设置在主管道上的顺序连接的采样单元、加热管道单元、测量单元、流量监控单元和气体分析单元；其中，采样单元包括采样探头、采样阀以及和采样阀连接的第四电磁阀，用于连接尾气排烟管道，进行尾气的采样。优选的，采样探头在头部有45度的斜面，外部有标识斜面朝向的标志。优选的，采样探头由不锈钢波纹管与不锈钢管焊接而成，不锈钢波纹管有散热效果，可以将高温尾气温度降至后级管道元件可以承受的范围内。进一步的，在排烟管道上安装烟道垂直连接装置，采样探头穿过烟道垂直连接装置进入排烟管道取样。可以在尾气排气管道平直段的中间位置加入该烟道连接装置，将采样探头头部45度的斜面朝向烟道气流流入的方向，采样探头垂直插入烟道垂直连接装置内，该装置可以采用螺纹、焊接、法兰或卡箍的形式固定采样探头；采样探头垂直插入排气管道的深度须使斜面中心尽量接近排气管道中心线。加热管道单元包括内管、热空气管和顺次连接的热空气发生器、调速阀、第一电磁阀、调压过滤阀和压缩空气端口，内管穿过热空气管并与热空气管间隔一定的空隙，热空气发生器产生的热空气从内管与热空气管之间的空隙喷出，使内管得到加热，保持温度在60—100摄氏度，防止流经内管的尾气发生冷凝；优选的，加热管道单元采用电热或采用保温材料管道的形式。测量单元包括T型管道、光电接收转换器、光源和两个透镜，T型管道具有位于T型管道的竖直部的末端的入口和位于T型管道的横向部的两端的两个出口，入口与主管道连接，一个出口与光电接收转换器和相邻的一个透镜相连接，另一个出口与光源和相邻的另一个透镜相连接。本测量单元采用分流透射式设计，在尾气流过T型管道过程中利用尾气对光吸收的原理来测量尾气的烟度值。优选的，T型管道内刻有全螺纹，表面的氧化着黑色处理，可以将T型管道内反射和漫射作用产生的漫反射光对光电池的影响应减少到最低程度。进一步的，T型管道上配有发热元件及温度传感器，可以将温度恒定在100度，在减少水汽凝结的同时还可以使检测环境保持稳定，保证每次测量的重复性。T型管道配有气压传感器，可以用气压数据修正检测结果。进一步地，通过管壁密封圈分别与两个出口密封连接的出气口座，出气口座具有出气口、中空的压片、阻隔玻璃和镜片密封垫，阻隔玻璃通过压片和镜片密封垫固定在出气口座上，光源发出的光线穿过透镜、出气口座上的阻隔玻璃进入T型管道的一个出口，并从T型管道的另一个出口穿过阻隔玻璃(4)和另一个透镜到达光电接收转换器。本气路系统还包括设置在主管道路上的位于测量单元下游的流量控制单元，流量控制单元包括与测量单元尾气排出管道顺次相连的三通阀、过滤器、流量计、气体缓冲器和真空泵。尾气在本单元经过过滤后不会对后级流量计造成污染，气体缓冲器可以稳定流量曲线的波动，加上流量计的监测，能保证整个气路流量曲线的稳定，从而保证测量值的准确性。优选的，过滤器及旁路过滤器使用滤芯，污染后可以手动更换。进一步的，流量控制单元还包括后环境空气接口，通过三通阀与过滤器相连。通过三通阀的后环境空气接口使得真空泵与外界大气连通，造成真空泵进入空转的待机状态，减少了等待真空泵启动的时间，使气路系统的反应更快速。进一步的，本气路系统还包括气体分析单元，用来检测尾气的CO、CO2、HC、O2、NOx成分。气体分析单元在采样阀前端与主管道相连，包括顺序连接的旁路过滤器、单向阀、旁路采样泵、气体分析光学平台和气体传感器，气体分析光学平台有标准气接口，从标准气接口输入标准气可以对气体分析单元进行校准，气体分析光学平台检测尾气的CO、CO2、HC成分，气体传感器可以有多个，并联连接在气体分析光学平台的下端，比如可以O2传感器和NOx传感器可以用来检测尾气的O2与NOx成分。进一步的，压缩空气端口、调压过滤阀通过第二电磁阀与内管相连。压缩空气经第二电磁阀高速从采样单元喷射而出，达到洁净采样管单元的目的。进一步的，采样单元还包括与采样阀连接的环境空气接口，第四电磁阀为二位三通电磁阀，以控制环境空气接口与主管道连通或者采样探头与主管道连通，从而在反吹状态与测量状态之间切换。进一步的，在测量单元与加热管道单元之间的主管道上设置二通气控阀，并通过第三电磁阀与压缩空气端口、调压过滤阀相连，第三电磁阀为二位三通电磁阀。优选的，第一电磁阀、第二电磁阀皆为直动式通电磁阀。优选的，采样阀和三通阀是三通气控阀门结构，抗污染能力强，并可以在通入高温尾气的情况下持续使用较长时间。本技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：(1)本技术对尾气流通的管路系统进行了优化设计，且置有真空泵，能使测量的物理响应时间≤0.2s，采样迅速，实时性好，能满足“ECER24”和“ELR”等多种检测工况的测量，符合ISO11614、GB3847-2005、GB17691-2005等一系列国际和国家标准的要求。(2)本系统可以支持有效光通道长度为434mm国际标准长度的测量单元。该长度比目前国内的不透光烟度测量设备使用的光通道更长，从而每次能对更多的尾气样本进行采样测量，保证了测量的准确性。(3)采用流量稳定的真空泵来对尾气采样，整体气路保持气密性，且在气体缓冲器、流量计和合理的管道系统的作用下，能保证测量光通道每次测量时尾气的压力、流速的稳定，同时测量光通道附有加热元件和传感器，能保证尾气测量时的温度稳定，使得每次测量环境相对一致，从而测量结果重复性好。(4)采样探头垂直插入管道中心，头部开有45度斜面，采样时对尾气排气管道背压影响小。(5)有高效的反吹洁净功能，使用高速压缩空气清洁采样管道，可保证测量结果的准确。(6)测量后采用可替换的滤芯过滤尾气，减少了后级元件的污染，提高了使用寿命，同时减少系统排出至大气的污染物，环保清洁。(7)能同步测量柴油发动机尾气的CO、CO2、HC、O2、NOx等成分。附图说明图1为根据本技术一个实施例的气路系统的示意图。图2为根据本技术一个实施例的测量单元的示意图。图3为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发动机尾气测量的气路系统，其特征在于，包括设置在主管道上的顺序连接的采样单元、加热管道单元、测量单元(22)、流量控制单元和气体分析单元；其中：所述采样单元包括采样探头(15)、采样阀(ST1)以及和所述采样阀连接的第四电磁阀(DF4)；所述加热管道单元包括内管(17)、热空气管(18)和顺序连接的热空气发生器(19)、调速阀(TS)、第一电磁阀(DF1)、调压过滤阀(20)和压缩空气端口(21)，所述内管(17)通过所述主管道连接到所述采样阀(ST1)，并且所述内管(17)穿过所述热空气管(18)的内部并与所述热空气管(18)分隔一定的空隙，所述热空气发生器(19)产生的热空气从所述内管(17)与所述热空气管(18)之间的空隙喷出；所述测量单元包括T型管道(7)、光电接收转换器(1)、光源(11)和两个透镜(2)，所述T型管道(7)具有位于所述T型管道的竖直部的末端的入口(70)和位于所述T型管道的横向部的两端的两个出口(71)，所述入口(70)与所述主管道连接，所述出口(71)中的一个出口与所述光电接收转换器(1)和相邻的一个透镜相连接，所述出口(71)中的另一个出口与所述光源(11)和相邻的另一个透镜相连接；所述流量控制单元设置在主管道上且位于所述测量单元的下游，所述流量控制单元包括与所述测量单元的出气口(12)顺序相连的三通阀(ST2)、过滤器(24)、流量计(25)、气体缓冲器(26)和真空泵(34)以及通过所述三通阀(ST2)与所述过滤器(24)相连的后环境空气接口(23)；以及所述气体分析单元设置在采样阀(ST1)的前端且包括与主管道顺序连接的旁路过滤器(35)、单向阀(DX1)、旁路采样泵(27)、气体分析光学平台(28)和气体传感器，所述气体分析光学平台(28)连接有标准气接口(14)。...
【技术特征摘要】
1.一种发动机尾气测量的气路系统，其特征在于，包括设置在主管道上的顺序连接的采样单元、加热管道单元、测量单元(22)、流量控制单元和气体分析单元；其中：
所述采样单元包括采样探头(15)、采样阀(ST1)以及和所述采样阀连接的第四电磁阀(DF4)；
所述加热管道单元包括内管(17)、热空气管(18)和顺序连接的热空气发生器(19)、调速阀(TS)、第一电磁阀(DF1)、调压过滤阀(20)和压缩空气端口(21)，所述内管(17)通过所述主管道连接到所述采样阀(ST1)，并且所述内管(17)穿过所述热空气管(18)的内部并与所述热空气管(18)分隔一定的空隙，所述热空气发生器(19)产生的热空气从所述内管(17)与所述热空气管(18)之间的空隙喷出；
所述测量单元包括T型管道(7)、光电接收转换器(1)、光源(11)和两个透镜(2)，所述T型管道(7)具有位于所述T型管道的竖直部的末端的入口(70)和位于所述T型管道的横向部的两端的两个出口(71)，所述入口(70)与所述主管道连接，所述出口(71)中的一个出口与所述光电接收转换器(1)和相邻的一个透镜相连接，所述出口(71)中的另一个出口与所述光源(11)和相邻的另一个透镜相连接；
所述流量控制单元设置在主管道上且位于所述测量单元的下游，所述流量控制单元包括与所述测量单元的出气口(12)顺序相连的三通阀(ST2)、过滤器(24)、流量计(25)、气体缓冲器(26)和真空泵(34)以及通过所述三通阀(ST2)与所述过滤器(24)相连的后环境空气接口(23)；以及
所述气体分析单元设置在采样阀(ST1)的前端且包括与主管道顺序连接的旁路过滤器(35)、单向阀(DX1)、旁路采样泵(27)、气体分析光学平台(28)和气体传感器，所述气体分析光学平台(28)连接有标准气接口(14)。
2.根据权利要求1所述的气路系统，其特征在于，所述测量单元还包括通过管壁密封圈(10)与所述两个出口(71)密封连接的出气口座(6)，所述出气口座(6)具有出气口(12)、中空的压片(3)、阻隔玻璃(4)和镜片密封垫(5)，所述阻隔玻璃(4)通过所述压片(3)和所述镜片密封垫(5)固定在所述出气口座(6)上，所述光源(11)发出的光线穿过所述透镜(2)、所述出气口座(6)上的所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏启源，叶校波，李乐文，肖泽民，
申请(专利权)人：佛山市南华仪器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44
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