Газоаналитическая система выхлопных газов автомобильных двигателей

 

ГАЗОЛНАПИТтЕСКАЯ СИСТЕМА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ цо авт. св. № 866464, о т л ичающа я с я тем, что с целью повышения быстродействия ее работы, каждый измерительный канал снабжен байпасной линией с установленным в ней регулятором давления, подключенной к входу блГока пробоподготовки и к выходным газопроводам измерителей содержания СО, СО, N0 и углеводородов , соединенных с линией сброса, при этом диаметр байпасной линии определяют по следующей зависимости; ds

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

А.,SU„„1096550

g(5D G 01 N 25/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 866464 (21) 3566282/23-26 (22) 10.03.83 (46) 07.06.84. Бюл. 9 21 (72) В.Ф.Примиский, В.Г.Михальчевский, Л.А.Цуканова, В.В.Гулей и О.В.Брозницкая (7 1) Киевское научно-производственное объединение "Аналитприбор" (53) 543.27-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 866464, кл. G 01 N 25/36, 1979,> (54)(57) ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ по авт. св. 9 866464, о т л ич а ю ц а я с я тем, что с целью повышения быстродействия ее работы, каждый измерительный канал снабжен байпасной линией с установленным в ней регулятором давления, подключенной к входу блока проболодготовки и к выходным газопроводам измерителей содержания СО, CO>, NO и углеводородов, соединенных с линией сброса, при зтом диаметр байпасной линии определяют по следующей зависимости; (0,9 — 1,2) d где dg - диаметр байпасной линии;

d — диаметр основного газоо провода.

1096550

Изобретение относится к автоматическому регулированию анализируемых газовых потоков для измерения состава выхлопных автомобильных двигателей и может применяться на крупных мото- 5 ростроительных заводах и организациями охраны воздушной среды при исспедовании загрязнений окружающей среды.

По основному авт.св.Ф 866464 известна газоаналитическая система выхлопных 1О газов автомобильных двигателей, соцержащая первый пробоотборный зонд и соединенный с ним линией транспортирования блок фильтрации и очистки, измерители содержания СО, СО, NO u углеводородов, соединенные с соответствующими блоками пробоподготовки в измерительных каналах и через блоки обработки информации — с регистрирующими приборами, стойку калибровочных газов, подсоединенную своими выходами к блокам робоподготовки, второй пробоотборный зонд и дополнительный блок фильтрации и очистки, размещенные в измерительном канале углеводородов, соединенные последовательно линней транспортирования, электронагревательные устройства и взаимосвязанные блоки терморегулирования и термодатчики, при этом второй пробоотборный зонд и дополнительный блок фильтрации и очистки, блок пробоподготовки в измерительном канале углеводородов, измеритель содержания углеводородов, блоки терморегулирования и термодатчики размещены в соответствующих электронагревательных устройствах t1 ).

Недостатком известной газоаналитической системы является значитель- 4О ная величина времени прохождения пробы от выхлопной трубы до измери-телей содержания СО, СО, СН, ИО,т.e.

2 значительное время запаздывания. I

В известном техническом решении давление в газопроводах стабильное, определяется техническими условиями измерителей концентрации и площадью поперечных сечений газопроводов, которые неизменны. Возможные пути повьппения быстродействия эа счет поднятия давления и увеличения плопгадн поперечного сечения ограничены с одной стороны энергетическими затратами на повышение давления, а с другой — конструктивными требованиями, связанными с использованием высокопрочностных материалов, необходимостью обеспечения герметичности всех соединений, увеличением габаритов системы в целом. Поэтсму традиционные методы повышения быстродействия приводят к громоздкости и усложнению конструкций, ухудшению технико-экономических показателей.

Цель изобретения — повышение быстродействия газоаналитической системы.

Указанная цель достигается тем, что в газоаналитической системе, выхлопных газов автомобильных двигателей каждый измерительный канал снабжен байпасной линией, с установленным в ней регулятором давления, подключенной к входу блока пробоподготовки и к выходным газопроводам измерителей содержания СО„ СО, ИО .и углеводородов, соединенных с линией сброса, при этом диаметр байпасной линии определяют по следующей зависимости:

d 5 = (0,9 — 1 2)d о где d — диаметр байпасной линии; — диаметр основного газопроQ вода.

На чертеже представлена блок-схема гаэоаналитической системы выхлопных газов автомобильных двигателей.

Система состоит иэ первого 1 и второго 2 пробоотборных зондов, установленных в выхлопной трубе 3 автомобиля, блоков ч и 5 фильтрации и очистки, блоков,6 и 7 .пробоподготовки, измерителей 8 содержания СО, 9 содержания СО, 10 — содержания NO

11 — содержания КСН, блоков 12 обработки информации, соединенный с регистрирующими приборами 13.

В канале пробоотбора и анализа углеводородов имеются устройства

14-17 электрообогрева с блоками

18-21 терм;:ðåãóëèðîâàíèÿ и с термодатчиками 22-25.

В комплект гаэоаналитической системы входит стойка 26 калибровочных газов. Каждь1й измерительный канал снабжен байпасной линией 27 и 28 с регуляторами 29 давления. Измерители-анализаторы 8-10 через газопроводы 30„ а 11 — через газопровод

31 подключень» к линии 32 сброса.

Пробоотборные зонды 1 и 2 соединены с анализаторами основным газопроводом 33.

Газоаналитическая система работает следуюшим образом.

Из выхлопной трубы 3 автомобиля пробоотборные зонды 1 и 2 отбирают з 109655 газ соответственно в блоки фильтрации и очистки 4 и 5, где производится очистка и фильтрация пробы от пыли и механических примесей. Далее газовая проба поступает в блоки 6 и 7

5 пробоподготовки, где удаляется влага и происходит регулирование по расходу.

С блоков 6 и 7 пробоподготовки анализируемый газ поступает на измери- 1б тели 8-11, на выходе которых возникает электрический сигнал, пропорциональный концентрации анализируемых компонентов (СО, СО, N0 СН) .После измерителей 8-11 электрические сигна- 1g лы в каждом измерительном канале масштабируются, усиливаются, линеаризуются и т.д. в блоках 12 обработки информации и фиксируются регистрирующими приборами 13.

С целью предотвращения выпадения в конденсат углеводородов блоки 2, 5, 7 и 11 находятся в соответствующих электронагревательных устройствах 14, 15, 16 и 17, степень нагрева каждого из них определяется схемой терморегулирования, которая воспринимает сигналы от термодатчиков 22-25, соответственно установленных в электронагревательных устройствах 14-17. Исполь-З зование нескольких электронагревательных устройств в измерительном канале вызвано сложностью конфигураций элементов его конструкции 3, 5, 7 и 11 и большим объемом, подлежащим нагреву.

35 а также трудностью поддержания стабиль ной температуры в таких объектах.

Кроме того, наличие нескольких устройств .электрообогрева позволяет поэтапно снизить температуру нагрева до такого уровня, когда, с одной стороны не происходит конденсация углеводородов, а с другой стороны можно снизить требования к термостойкости элементов конструкций блоков

3, 5, 7 и 11 (к резиновым уплотнителям, к линиям транспортирования, к регуляторам расхода и давления и т.д.). Наличие индивидуальных электронагревательных устройств позволило использовать блочный метод конструирования.

Для периодической калибровки системы используется стойка 26 калиб-у ровочньгх газов, с помощью которых проверяется нуль и конец шкалы показаний регистрирующих приборов 13.

0 4

Анализируемая среда на период калибровок отключается.

С целью повышения быстродействия, т.е. уменьшения времени транспортного запаздывания, в газопровод, соединяющий блоки 4 и 5 фильтрации и очистки с блоками 6 и 7 пробоподготовки, подсоединяются параллельные байпасные линии 27 и 28 с установленными на них регуляторами 29 давления. Вь1ходы байпасных газопроводов 27 и 28 подсоединяются к отводящим газопроводам 30 и 31 измерителей 8-11 концентрации в каждом измерительном канале и далее к линии 32 сброса.

Таким образом для анализируемого газа после блоков фильтрации и очистки (4 и Е) увеличивается площадь поперечного сечения газопроводов за счет подсоединения байпасной линии 27 и 28. При .этом диаметр байпасной линии определяют по формуле

dБ (О 9 1 2)do где d — диаметр основного газопро0 вода °

Общая площадь поперечного сечения газопровода после блоков 4 и 5 фильтрации и очистки будет складываться из площадей основного 33 и байпасных газопроводов 27 и 28, что при неизменности подводимого давления приводит к увеличению расхода примерно в два раза в каждом измерительном канале.

В байпасной линии 27 и 28 установлены регуляторы 29 давления, предназначенные (и соответствующим образом настроенные) для поддержания высокостабильного уровня давления на входе измерителей 8-11 концентрации. При превышении уровня давления на входе измерителей 8-11 концентрации регулятор 29 давления сбрасывает излишек давления в линию 32 сброса. При понижении уровня давления регулятор

29 давления прикрывает байпасную линию 27 и 28 и тем самым повышает уровень давления в основном газопроводе 33. Параллельное подключение регулятора 29 давления на байпасной линии, работающего только в режиме доработки (сброс и поднятие соответственно избыточного и недостающего давления), позволяет повысить быстродействие регулирования анализируемой пробы.

11ри выборе диаметра байпасной линии (dg) учитывают следующие особенности : давление выхлопного газа на входе I 096550 измерителей концентрации в зависимости от режима работы двигателя колеблется в диапазоне (0,8 — 1,2 атм); диапазон регулирования регулятора 29 давления выбран исхсдя именно иэ вышеуказанно- 5 го диапазона измерений давления анализируемого газа.

Минимальное время (40-45 с) транспортного запаздывания достигается при и = (g,9 - .1,2)dо (d — диаметр основного, газопровода), именно в этом диапазоне с обеспечивается, попадание в эаданньй режим регулированйя регулятора 29 давления, установленного в байпасной линии. При этом d > (0, 9Й @ и d p. 1 Rd режим регулирования о О давления пробы не будет осуществляться. Кроме того, ври Й g< 0,9do увеличение расхода и соответственно быстродействия (54 c) имеет ограниченный 2G эффект, Прй d 5-у 1,2d возникают застойные объемы для анализируемого газа, что затрудняет его паследуюшее выдувание (для этого потребуется больше времени, т.е. в конечном итоге 2- быстродействие снизится до 60 с). У базового объекта ("Бектап", CNA) время транспортного запаздывания

60-70 с в зависимости от измерительного канала.

Для предлагаемого устройства результаты экспериментальных исследований го выбору оптимального диаметра (Йб) байпасной линии приведены в таблице.

Время транспортного эапаздываДиаметр байпасной линии (d>) ния, с

Повышение быстродействия системы позволит производить измерение мгновенных значений концентраций.

Изобретение позволит эа сутки производить до 3 тыс ° измерений.

Годовой экономический эффект от применения изобретения составит

40-45 тыс.руб. за счет повышения производительности в 1,5 раза.

017dо

0 9оо

I 1й, 1 4с1

54

35-40

1096550

ВН П1ПИ Заказ 3817/32 Тираж 823 По исное

Фнллал ДПП Катент", г. Укга юн,ул.Проентнал,