本實用新型屬于汽車尾氣排放污染與控制領域中的汽油機汽車尾氣檢測所需的尾氣排放顆粒物檢測系統，涉及一種汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統。

背景技術：

21世紀，大氣污染形勢變得日益嚴峻，霧霾天氣頻繁發生，嚴重影響了人們的生產生活和人類的健康。私家車、多種行業運輸車和公共車輛的數量大幅增加，使得機動車的保有量急劇增加，對大氣環境的影響日趨嚴重。尤其是城市中機動車顆粒物的排放是導致霧霾現象的罪魁禍首。汽油車的占有量遠大于柴油車和混合動力汽車及電動車，作為顆粒物污染源之一的汽車尾氣，汽油車的排放有直接關系。

雖然GB 18352.5—2013中，對于輕型汽車污染物顆粒物質量排放測量和粒子數量排放測量給出了推薦系統，但由于采樣和檢測設備、技術和方法的缺乏，目前對汽車尾氣排放顆粒物的情況一直無法細分和量化，更缺乏一種適合汽油機汽車尾氣排放顆粒物實時檢測的系統。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種可實時檢測不同排量汽油機汽車尾氣排放的不同粒徑范圍的顆粒物質量濃度M(D)、數量濃度N(D)、與顆粒物形成轉化有關的其他尾氣排放污染物(CO、CxHy、NO_X、SO₂)的濃度M(x)、以及被測尾氣充入所設計的恒溫恒濕測量室的物理狀態，其中包括溫度T、濕度R、壓力值P的系統。并以此系統測量數據為基礎，評定檢測車輛尾氣排放顆粒物情況，及估算行駛里程排放的顆粒物。

本實用新型采用的技術方案及工作原理是：所述的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統由尾氣檢測部分和后處理部分兩部分組成。所述的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統尾氣檢測部分由稀釋空氣預處理管路、尾氣預處理管路和混合稀釋測量管路三條管路組成。

所述的稀釋空氣預處理管路由空氣入口、自動排水油水分離器、過濾器、油霧分離器、干燥器、第一溫度調節器、空氣穩流器、流量控制閥、調壓閥、穩壓器、第一流量計和截止閥組成。空氣穩流器內部設置溫度測量表、濕度測量表及壓力測量表。完成空氣的過濾、干燥、調溫，進行流量控制和穩流，及壓力的控制和穩壓，使得空氣成為具有規定條件的可以稀釋尾氣的清潔空氣。實現是否向混合稀釋器輸入空氣可控。

所述的尾氣預處理管路由尾氣入口、加熱器、第二溫度調節器、第二流量計、預處理尾氣穩流器和截止閥組成。預處理尾氣穩流器內部設置壓力測量表、濕度測量表及溫度測量表。完成汽油機汽車尾氣調溫，并進行流量、壓力、溫度、濕度測定。實現是否輸入尾氣可控。

所述的混合稀釋測量管路由混合稀釋器、恒溫恒濕測量室、第二流量計、真空泵、兩個單向閥和兩個截止閥組成。恒溫恒濕測量室采用膠囊型，內部設置壓力測量表、濕度測量表、溫度測量表、顆粒物質量濃度測量表、顆粒物數量濃度測量表及汽車排放尾氣成分測量儀表。完成清潔空氣與預處理尾氣的混合稀釋，及尾氣排放顆粒物的測量。并將完成一次檢測的工作管路氣體抽干凈，為下一次檢測做準備。

所述的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統后處理部分由信號轉換器和數字式指示器組成。完成檢測結果的信號轉化和顯示表達。

本實用新型提出的技術方案的有益效果是：第一，測得數據全面，可同時檢測不同粒徑范圍顆粒物質量濃度、數量濃度及與顆粒物形成轉化有關的其他尾氣排放污染物濃度，測量尾氣顆粒物粒徑范圍劃分更細，可從數量濃度和質量濃度二者之間的關系來進一步說明尾氣顆粒物排放情況，由測量結果估計該檢測車輛尾氣排放到大氣中發生反應生成二次污染物中顆粒物情況；第二，恒溫恒濕測量室采用膠囊型，可使發動機排放尾氣收集能在最短時間達到穩定狀態，檢測精度高；第三，分有兩種測量模式，稀釋測量模式和直接測量模式，對比稀釋后和不進行稀釋處理檢測結果的差異，可以進行很多之前無法進行的研究；第四，不需要顆粒物切分器，也不需要更換濾紙，只需定時清零，可實現自動排氣，檢測系統結構體積合理，減少了測量系統所占的空間，精確且可重復的檢測；第五，實時動態地顯示被測汽車尾氣排放顆粒物情況，實現自動估算以不同車速下行駛里程排放的顆粒物。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明：

附圖1是本實用新型的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統主體結構框圖；

附圖2是本實用新型的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統原理圖；

附圖3是本實用新型的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統工作原理框圖；

附圖4是本實用新型的恒溫恒濕測量室內部結構圖；

附圖5是本實用新型的恒溫恒濕測量室形狀示意圖；

圖中，1為空氣入口；2為自動排水油水分離器；3為過濾器；4為油霧分離器；5為干燥器；6為第一溫度調節器；7為流量控制閥；8為調壓閥；9為穩壓器；10第一流量計；11為第一截止閥；12為尾氣入口；13第二截止閥；14為加熱器；15為第二溫度調節器；16第二流量計；17為第一單向閥；18第三截止閥；19為第三流量計；20為第二單向閥；21第四截止閥；22為真空泵；23為第一溫度測量表；24為第一濕度測量表；25為第一壓力測量表；26為第二壓力測量表；27為第二濕度測量表；28為第二溫度測量表；29為第三壓力測量表；30為第三濕度測量表；31為第三溫度測量表；32為顆粒物質量濃度測量表；33為顆粒物數量濃度測量表；34為汽車排放尾氣成分測量儀表；35，36，37，38，39，40為輸出信號；41為信號轉換器；42為數字式指示器；43為空氣穩流器；44為預處理尾氣穩流器；45為混合稀釋器；46為恒溫恒濕測量室。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚完整地描述。

如圖1所示，本實用新型所述的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統由尾氣檢測部分和后處理部分兩部分組成；所述的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統尾氣檢測部分又由稀釋空氣預處理管路、尾氣預處理管路和混合稀釋測量管路三條管路組成，完成尾氣的混合稀釋及顆粒物測量，并自動排氣；所述的后處理部分由信號轉換器和數字式指示器組成。完成檢測結果的信號轉化和顯示表達。

顯示的內容包括：顆粒物質量濃度M(D)、數量濃度N(D)、污染物CO、C_xH_y、NO_x、SO₂的濃度、以及被測尾氣溫度T、濕度R、壓力值P和里程排放的顆粒物質量濃度S(D_m)、數量濃度S(D_n)。

所述的后處理部分中以下公式估算以不同車速下行駛里程排放的顆粒物：

$S\left(D_m\right)=\frac{Q_P\·\frac{n}{2}\·60}{v}\·M\left(D\right)\·{10}^{-3}$

$S\left(D_n\right)=\frac{Q_P\·\frac{n}{2}\·60}{v}\·N\left(D\right)\·{10}^{-3}$

式中:S(D_m)為顆粒物里程質量濃度，μg/Km；S(D_n)為顆粒物里程數量濃度，Counts/Km；Q_P為汽車排量，L；n為發動機轉速，r/min；v為車速，Km/h；M(D)為顆粒物質量濃度，μg/m³；N(D)為顆粒物數量濃度，Counts/m³。

結合圖2、圖3所示，本實用新型所述的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統用來稀釋尾氣的空氣由空氣入口1進入稀釋空氣預處理管路，先經過自動排水油水分離器2，將空氣中的水分、油分和灰塵進行分離從而實現對空氣的初步凈化；再經過濾器3，分離水分，過濾雜質；利用油霧分離器4分離掉過濾器難以分離掉的0.3～5μm氣溶膠油粒子及大于0.3μm的銹末、炭粒等；最后干燥器5，進一步清除初步進化后任含有的水蒸氣，完成稀釋空氣的過濾干燥。

經過過濾干燥的清潔空氣經第一溫度調節器6調溫后流入空氣穩流器43，空氣穩流器43內部的第一壓力測量表25測量清潔空氣初始壓力，反饋到調壓閥8；第一濕度測量表24測量清潔空氣干燥后濕度，反饋到第一溫度調節器6；第一溫度測量表23測量清潔空氣溫度，反饋到第一溫度調節器6。由空氣穩流器43流出的空氣經流量控制閥7控制流量，經調壓閥8調節壓力，后需穩壓器9穩壓，經過第一流量計10測定輸出流量，第一截止閥11由檢測線路狀態控制開閉，以截止向混合稀釋器輸入空氣。

汽車尾氣由取樣管引流經尾氣入口12流入，尾氣中的水蒸氣會發生液化，尾氣的濕度增大，會造成顆粒物的檢測值與實際值則有所偏差。為了保證尾氣的溫度和濕度，系統先采用加熱器14對尾氣進行加熱；后由第二溫度調節器15調溫；加熱尾氣充入測尾氣穩流器44，其內部設置第二壓力測量表26測量尾氣初始壓力，該壓力值決定調壓閥8的調節稀釋空氣的壓力；第二濕度測量表27測量尾氣進入預處理尾氣穩流器44后濕度值，濕度值反饋到加熱器14；第二溫度測量表28測溫，反饋到第二溫度調節器15。第二流量計16測量由預處理尾氣穩流器44流出預處理尾氣流量，該流量值決定流量控制閥的控制稀釋空氣的流量。第二截止閥13控制是否輸入尾氣以及在檢測完成后需要進行排氣時封閉管路。

為了保證稀釋精度，稀釋后氣體流動狀態應保持恒定，檢測部位應取在空氣和尾氣充分混合之后的地方。混合稀釋器45就是用來使稀釋空氣預處理管路的清潔空氣與尾氣預處理管路的預處理尾氣在進行檢測前以定稀釋比稀釋，均勻混合的；待測尾氣混合均勻后流經第一單向閥17入系統總工作室—恒溫恒濕測量室46，待第三流量計19示數穩定，表示待測尾 氣已均勻充滿測量室，此時測量室內部設置的第三壓力測量表29、第三濕度測量表30、第三溫度測量表31、顆粒物質量濃度測量表32、顆粒物數量濃度測量表33及汽車排放尾氣成分測量儀表34開始進行測量，他們分別輸出信號35、輸出信號36、輸出信號37、輸出信號38、輸出信號39及輸出信號40經信號轉換器41轉化信號，由數字式指示器42顯示檢測所得數據，檢測完成。

檢測完成后，被測尾氣出恒溫恒濕測量室46分兩條氣道，其中一條氣道設置第三截止閥18后接第三流量計19測定從流出恒溫恒濕測量室46混合器流量值，第二單向閥20防止外部空氣倒流入測量室；另一條氣道經第四截止閥21連接真空泵22。

系統工作，第一截止閥11、第二截止閥13和第三截止閥18不截流，第四截止閥21截流；檢測完畢，第一截止閥11、第二截止閥13和第三截止閥18截流，第四截止閥21不截流，空氣源停止輸入空氣，尾氣預處理管路和混合稀釋測量管路呈封閉空間，由真空泵將檢測尾氣抽干凈，管路為真空狀態，為下一輛檢測車做準備，防止上一輛車影響下一輛車的檢測值，造成誤差。

本實用新型所述的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統分有兩種測量模式，稀釋測量模式和直接測量模式。如圖2所述過程即為完整的稀釋測量模式，直接測量模式區別于稀釋測量模式便在于對排氣不進行稀釋，即混合稀釋測量管路不工作，如圖3中虛線框內工作工程。

由尾氣預處理管路第二流量計16測得的流量值Q₁和預處理尾氣穩流器44內部設置的第二壓力測量表26測量的壓力值P₁，輸出反饋信號，控制稀釋空氣預處理管路的流量控制閥7和調壓閥8，調壓閥8調節清潔空氣壓力P₂，流量控制閥7控制進入清潔空氣流量Q₂，由此得稀釋比：

$q=\frac{Q_1}{Q_1+Q_2}\·100\%$

式中：q為稀釋比；Q₁為尾氣預處理管路流量，m³/h；Q₂為稀釋空氣預處理管路流量，m³/h。

本實用新型所述的汽油機汽車尾氣排放顆粒物檢測系統稀釋比為10～15％。

如圖4、圖5所示，本實用新型所述的恒溫恒壓測量室采用膠囊型。設計時利用相關軟件對不同形狀檢測裝置進行內部流暢模擬分析，對比形狀、容積、出入口位置、輸入流量對發動機排放尾氣收集及檢測效果的影響。選取了膠囊型為收集裝置形狀，后再在收集裝置中挑選最佳位置布置第三壓力測量表29、第三濕度測量表30、第三溫度測量表31、顆粒物質量濃度測量表32、顆粒物數量濃度測量表33及汽車排放尾氣成分測量儀表34，使得系統能夠快速且準確的檢測出機動車尾氣中顆粒物的濃度。

盡管以上結合附圖對本實用新型的優選實施例進行了描述，但本實用新型不限于上述具體實施方式，上述具體實施方式僅僅是示意性的而不是限定性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不違背本實用新型宗旨及權利要求的前提下，可以做出多種類似的表示，這樣的變換均落入本實用新型的保護范圍之內。