本發(fā)明涉及一種氣體取樣分析設備，具體涉及發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備。

背景技術(shù)：

在高原地區(qū)，大氣壓力降低，空氣密度下降，所以發(fā)動機的進排氣特性會和平原地區(qū)不同，為了準確掌握發(fā)動機在高原環(huán)境下的各種特性，我們需要在高原環(huán)境中對發(fā)動機進行測試。

自然環(huán)境各種因素不受控制，難以得到準確的實驗結(jié)果，所以為了能夠獲得準確的測試結(jié)果，我們需要把發(fā)動機置于人工模擬的高原環(huán)境中進行測試，人工模擬的高原環(huán)境受到人工控制，其相關(guān)條件指標可以精確控制，得到的測試結(jié)果也比較精確。

為了模擬高原的低氣壓，最簡單的方法是把發(fā)動機置于一個房間，并把這個房間里的大氣壓力降低到需要模擬的海拔，如果有必要再控制溫度、濕度、化學組分等各種因素。這種方法的最大問題在于房間內(nèi)外側(cè)的大氣壓力差異太大，如果外界大氣壓接近標準大氣壓，房間內(nèi)的大氣壓如果需要模擬5000m海拔高度的話，房間內(nèi)外的大氣壓差異可以達到半個大氣壓，為了承受這種壓差載荷，房間的墻壁強度要求特別高，甚至需要2m厚的混凝土。而且很多穿墻的零件會在墻壁上造成很多強度薄弱處，甚至有些穿墻零部件甚至是活動的。在這種情況下，墻壁、密封等設計建造的難度極大，該測試房間的成本也極高。

另一種方法是針對發(fā)動機的特性，尋找其受氣壓影響較大的部分，只把這部分置于低氣壓環(huán)境中，而其他的部分置于普通大氣壓力環(huán)境中，該方法稱為部分低氣壓測試方法。這樣不需要把整個房間內(nèi)部的壓力降低，只有較小的部分需要考慮大氣壓力差的影響，而這些部分往往容易設計建造出承受巨大壓力差的結(jié)構(gòu)。如歐洲專利EP2295950A1、中國專利CN200910244965.4等，都是按照這種思路來設計的。該系統(tǒng)建立一個低氣壓區(qū)域，該區(qū)域由管路和罐體組成，發(fā)動機的進排氣系統(tǒng)接入低氣壓區(qū)域，另外一些對大氣壓敏感的部分也接入低氣壓的區(qū)域。

但是這種方案有一個缺點，就是難以對排放的廢氣進行取樣。發(fā)動機廢氣的組分事關(guān)發(fā)動機性能，尤其跟排放污染指標相關(guān)，發(fā)動機實驗中對廢氣的取樣和測量十分關(guān)注。在普通大氣壓環(huán)境下的發(fā)動機實驗中，發(fā)動機排氣歧管內(nèi)的壓力大于環(huán)境壓力，在測量廢氣組分時，只需要在排氣歧管上鉆孔，并利用發(fā)動機排氣歧管和大氣環(huán)境的壓力差，就可以讓廢氣從小孔中流出，只要采集這部分氣體即可完成對廢氣的取樣。

對于部分低氣壓的測試方法而言，為了模擬高原環(huán)境，發(fā)動機排氣歧管接入的管路內(nèi)部氣體壓力比外界大氣壓小，排氣歧管中的廢氣不會自然的向外流出。最嚴重的情況下管路內(nèi)外的壓力差可能有半個大氣壓。雖然有些廢氣采樣設備自帶了抽吸能力，但是其抽吸能力有限，無法克服巨大的壓力差，如果需要克服巨大的壓差，則廢氣采樣設備的成本則會居高不下。

而如果不在發(fā)動機排氣歧管取氣，而是在低氣壓區(qū)域的下游也就是回復了常規(guī)大氣壓的區(qū)域?qū)ε欧艢怏w進行取樣的話，排放氣體由于流經(jīng)很長的管路，其中的碳顆粒會附著在管壁上，導致最終取得的樣本中碳顆粒含量減少。另外發(fā)動機排出的高溫氣體仍然在發(fā)生化學反應，流過的管路越長，反應就越多，最后取得的樣本中的含量和剛剛流出燃燒室比，會有較大的差異，導致測量不準。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備，可克服模擬高原環(huán)境下系統(tǒng)管路內(nèi)外的壓力差，使對發(fā)動機廢氣進行取樣的取樣空腔有足夠的廢氣氣流通過，確保對廢氣順利取樣。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案：

一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備，包括低氣壓區(qū)域和發(fā)動機，所述發(fā)動機分別通過進氣管和排氣歧管與低氣壓區(qū)域連接，所述排氣歧管附近設置有取樣分析裝置，所述取樣分析裝置上設置有進氣口與排氣口，所述進氣口通過取氣管與排氣歧管連通，所述排氣口通過壓力平衡管與低氣壓區(qū)域連通。

進一步的，所述取氣管與排氣歧管的連通處具體位于靠近排氣歧管與發(fā)動機的連接處。

進一步的，所述取樣分析裝置包括取樣空腔與氣體分析設備；所述取樣空腔內(nèi)設置有氣體流動裝置。

進一步的，包括控制器，所述進氣口內(nèi)設置有第一氣壓傳感器，所述排氣口內(nèi)設置有第二氣壓傳感器；所述取氣管上設置有第一電磁閥，所述壓力平衡管上設置有第二電磁閥。

進一步的，所述控制器分別與氣體流動裝置、第一氣壓傳感器、第二氣壓傳感器、第一電磁閥以及第二電磁閥電性連接。

本發(fā)明的有益效果為：一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備，通過取氣管、壓力平衡管、取樣空腔、氣體分析設備、氣體流動裝置、氣壓傳感器以及控制器的綜合利用，實現(xiàn)克服模擬高原環(huán)境下系統(tǒng)管路內(nèi)外的壓力差，使對發(fā)動機廢氣進行取樣的取樣空腔有足夠的廢氣氣流通過，確保對發(fā)動機排氣歧管中的廢氣順利取樣，從而保證氣體分析結(jié)果的準確性，并且控制器可根據(jù)兩個氣壓傳感器檢測到的氣壓差來實時調(diào)節(jié)氣體流動裝置，對發(fā)動機排氣歧管中廢氣的取樣能力強，自動化程度較高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備的工作原理模塊示意圖。

圖3為本發(fā)明一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備的實施例1的取樣分析裝置示意圖。

圖4為本發(fā)明一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備的實施例2的取樣分析裝置示意圖。

圖5為本發(fā)明一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備的實施例3的取樣分析裝置示意圖。

圖中：1、取氣管；2、壓力平衡管；3、進氣口；4、排氣口；5、取樣分析裝置；6、取樣空腔；7、氣體分析設備；8、氣體流動裝置；9、第一氣壓傳感器；10、第二氣壓傳感器；11、控制器；12、第一電磁閥；13、第二電磁閥。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

參考圖1、圖2以及圖3，一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備，包括低氣壓區(qū)域和發(fā)動機，所述發(fā)動機分別通過進氣管和排氣歧管與低氣壓區(qū)域連接，所述排氣歧管附近設置有取樣分析裝置5，所述取樣分析裝置5上設置有進氣口3與排氣口4，所述進氣口3通過取氣管1與排氣歧管連通，所述取氣管1用于將發(fā)動機的排氣歧管中的廢氣經(jīng)過進氣口3傳輸進入取樣分析裝置5，所述排氣口4通過壓力平衡管2與低氣壓區(qū)域連通，所述壓力平衡管2用于將取樣分析裝置5中的廢氣經(jīng)過排氣口4傳輸至發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)低氣壓區(qū)域的壓力取樣管。

所述取氣管1與排氣歧管的連通處具體位于靠近排氣歧管與發(fā)動機的連接處，可使從發(fā)動機排出后剛進入排氣歧管的廢氣被取氣管1吸取，進而保證取樣及分析檢測結(jié)果的準確性與可靠性。

所述取樣分析裝置5包括取樣空腔6與氣體分析設備7，所述取樣空腔6容納取氣管1輸入的廢氣從而實現(xiàn)對廢氣的取樣，所述氣體分析設備7用于對取樣分析裝置5中的廢氣成分進行監(jiān)測分析；所述取樣空腔6內(nèi)設置有氣體流動裝置8，所述氣體流動裝置8用于克服進氣口3與排氣口4之間的壓力差，確保取樣分析裝置5內(nèi)廢氣氣體的流動性。

包括控制器11，所述進氣口3內(nèi)設置有第一氣壓傳感器9，所述排氣口4內(nèi)設置有第二氣壓傳感器10；所述取氣管1上設置有第一電磁閥12，所述壓力平衡管2上設置有第二電磁閥13。

所述控制器11分別與氣體流動裝置8、第一氣壓傳感器9、第二氣壓傳感器10、第一電磁閥12以及第二電磁閥13電性連接。

所述第一氣壓傳感器9用于實時檢測進氣口3處的氣壓值，并將數(shù)據(jù)傳遞至控制器11；所述第二氣壓傳感器10用于實時檢測排氣口4處的氣壓值，并將數(shù)據(jù)傳遞至控制器11。

所述第一電磁閥12用于控制取氣管1的通斷；所述第二電磁閥13用于控制壓力平衡管2的通斷。

所述控制器11具體為PLC，用于實現(xiàn)整體智能化控制。

所述氣體分析設備7與外部電腦連接，且氣體分析設備7分析出的廢氣各組成成分及各組分的百分比由電腦顯示。

所述取氣管1和壓力平衡管2采用高強度管材，可承受較大的壓力差，保證安全性與可靠性。

所述氣體流動設備8可為電機與葉輪組合或者微型增壓氣泵，且功率可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。

所述氣體分析設備7與取樣空腔6的一端連接。

實施例2

參考圖1、圖2以及圖4，一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備，包括低氣壓區(qū)域和發(fā)動機，所述發(fā)動機分別通過進氣管和排氣歧管與低氣壓區(qū)域連接，所述排氣歧管附近設置有取樣分析裝置5，所述取樣分析裝置5上設置有進氣口3與排氣口4，所述進氣口3通過取氣管1與排氣歧管連通，所述取氣管1用于將發(fā)動機的排氣歧管中的廢氣經(jīng)過進氣口3傳輸進入取樣分析裝置5，所述排氣口4通過壓力平衡管2與低氣壓區(qū)域連通，所述壓力平衡管2用于將取樣分析裝置5中的廢氣經(jīng)過排氣口4傳輸至發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)低氣壓區(qū)域的壓力取樣管。

所述取氣管1與排氣歧管的連通處具體位于靠近排氣歧管與發(fā)動機的連接處，可使從發(fā)動機排出后剛進入排氣歧管的廢氣被取氣管1吸取，進而保證取樣及分析檢測結(jié)果的準確性與可靠性。

所述取樣分析裝置5包括取樣空腔6與氣體分析設備7，所述取樣空腔6容納取氣管1輸入的廢氣從而實現(xiàn)對廢氣的取樣，所述氣體分析設備7用于對取樣分析裝置5中的廢氣成分進行監(jiān)測分析；所述取樣空腔6內(nèi)設置有氣體流動裝置8，所述氣體流動裝置8用于克服進氣口3與排氣口4之間的壓力差，確保取樣分析裝置5內(nèi)廢氣氣體的流動性。

包括控制器11，所述進氣口3內(nèi)設置有第一氣壓傳感器9，所述排氣口4內(nèi)設置有第二氣壓傳感器10；所述取氣管1上設置有第一電磁閥12，所述壓力平衡管2上設置有第二電磁閥13。

所述控制器11分別與氣體流動裝置8、第一氣壓傳感器9、第二氣壓傳感器10、第一電磁閥12以及第二電磁閥13電性連接。

所述第一氣壓傳感器9用于實時檢測進氣口3處的氣壓值，并將數(shù)據(jù)傳遞至控制器11；所述第二氣壓傳感器10用于實時檢測排氣口4處的氣壓值，并將數(shù)據(jù)傳遞至控制器11。

所述第一電磁閥12用于控制取氣管1的通斷；所述第二電磁閥13用于控制壓力平衡管2的通斷。

所述控制器11具體為PLC，用于實現(xiàn)整體智能化控制。

所述氣體分析設備7與外部電腦連接，且氣體分析設備7分析出的廢氣各組成成分及各組分的百分比由電腦顯示。

所述取氣管1和壓力平衡管2采用高強度管材，可承受較大的壓力差，保證安全性與可靠性。

所述氣體流動設備8可為電機與葉輪組合或者微型增壓氣泵，且功率可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。

所述氣體分析設備7位于取樣空腔6內(nèi)部。

實施例3

參考圖1、圖2以及圖5，一種發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)排放取樣測試設備，包括低氣壓區(qū)域和發(fā)動機，所述發(fā)動機分別通過進氣管和排氣歧管與低氣壓區(qū)域連接，所述排氣歧管附近設置有取樣分析裝置5，所述取樣分析裝置5上設置有進氣口3與排氣口4，所述進氣口3通過取氣管1與排氣歧管連通，所述取氣管1用于將發(fā)動機的排氣歧管中的廢氣經(jīng)過進氣口3傳輸進入取樣分析裝置5，所述排氣口4通過壓力平衡管2與低氣壓區(qū)域連通，所述壓力平衡管2用于將取樣分析裝置5中的廢氣經(jīng)過排氣口4傳輸至發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)低氣壓區(qū)域的壓力取樣管。

所述取氣管1與排氣歧管的連通處具體位于靠近排氣歧管與發(fā)動機的連接處，可使從發(fā)動機排出后剛進入排氣歧管的廢氣被取氣管1吸取，進而保證取樣及分析檢測結(jié)果的準確性與可靠性。

所述取樣分析裝置5包括取樣空腔6與氣體分析設備7，所述取樣空腔6容納取氣管1輸入的廢氣從而實現(xiàn)對廢氣的取樣，所述氣體分析設備7用于對取樣分析裝置5中的廢氣成分進行監(jiān)測分析；所述取樣空腔6內(nèi)設置有氣體流動裝置8，所述氣體流動裝置8用于克服進氣口3與排氣口4之間的壓力差，確保取樣分析裝置5內(nèi)廢氣氣體的流動性。

包括控制器11，所述進氣口3內(nèi)設置有第一氣壓傳感器9，所述排氣口4內(nèi)設置有第二氣壓傳感器10；所述取氣管1上設置有第一電磁閥12，所述壓力平衡管2上設置有第二電磁閥13。

所述控制器11分別與氣體流動裝置8、第一氣壓傳感器9、第二氣壓傳感器10、第一電磁閥12以及第二電磁閥13電性連接。

所述第一氣壓傳感器9用于實時檢測進氣口3處的氣壓值，并將數(shù)據(jù)傳遞至控制器11；所述第二氣壓傳感器10用于實時檢測排氣口4處的氣壓值，并將數(shù)據(jù)傳遞至控制器11。

所述第一電磁閥12用于控制取氣管1的通斷；所述第二電磁閥13用于控制壓力平衡管2的通斷。

所述控制器11具體為PLC，用于實現(xiàn)整體智能化控制。

所述氣體分析設備7與外部電腦連接，且氣體分析設備7分析出的廢氣各組成成分及各組分的百分比由電腦顯示。

所述取氣管1和壓力平衡管2采用高強度管材，可承受較大的壓力差，保證安全性與可靠性。

所述氣體流動設備8可為電機與葉輪組合或者微型增壓氣泵，且功率可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。

所述取樣空腔6位于氣體分析設備7內(nèi)部。

本發(fā)明的工作原理為：取樣空腔6內(nèi)的氣體流動設備8運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生抽吸力，使剛進入發(fā)動機的排氣歧管內(nèi)的廢氣經(jīng)取氣管1和進氣口3進入取樣分析裝置5，此時氣體分析設備7對取樣空腔6所采取的廢氣樣本進行檢測分析，然后取樣空腔6內(nèi)的廢氣在壓力作用下經(jīng)排氣口4和壓力平衡管2輸出，進入發(fā)動機高原模擬系統(tǒng)低氣壓區(qū)域的壓力取樣管，完成對廢氣的檢測分析。

第一氣壓傳感器9和第二氣壓傳感器10分別對進氣口3和排氣口4處的氣壓值進行實時檢測；一旦進氣口3處的氣壓值低于排氣口4處的氣壓值幅度過大，則此時控制器11加大氣體流動裝置8的功率，使進氣口3處的廢氣可克服壓力差到達排氣口4，保證取樣分析設備5內(nèi)的廢氣氣體流動性，確保對廢氣的檢測分析過程順利進行。

上述實施例用于對本發(fā)明作進一步的說明，但并不將本發(fā)明局限于這些具體實施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應理解為在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。