Газоаналитическая система выхлопных газов автомобильных двигателей Советский патент 1984 года по МПК G01N25/36 

со

О5

ел ел Изобретение относится к автоматическому регулированию анализируемых газовых потоков для измерения состава выхлопных автомобильных двигателе и может применяться на крупных моторостроительных заводах и организациями охраны воздушной среды при иссле довании загрязнений окружающей среды По основному авт.св.№ 866464 извест на газоаналитическая система выхлопны газов автомобильных двигателей, соде жащая первый пробоотборный зонд и соединенный с ним линией транспортирования блок фильтрации и очистки, измерители содержания СО, СО, углеводородов, соединенные с соответ ствующими блоками пробоподготовки в измерительных каналах и через блоки обработки информации -с регистрирующими приборами, стойку калибровочных газов, подсоединенную своими выходам к блокам пробоподготовки, второй пробоотборньи зонд и дополнительный блок фильтрации и очистки, размещенные в измерительном канале углеводородов, соединенные последовательно линией транспортирования, электронаг ревательные 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 электронагревательны устройствах t1 J. Недостатком известной газоаналитической системы является значительная величина времени прохождения пробы от выхлопной трубы до измерителей содержания СО, СО, СИ, ,е. значительное время запаздывания. В известном техническом решении давление в газопроводах стабильное, определяется техническими условиями измерителей концентрации и площадью поперечных сечений газопроводов, которые неизменны. Возможные пути повышения, быстродействия за счет поднятия давления и увеличения площа ди поперечного сечения ограничены с одной стороны энергетическими затратами на повышение давления, а с другой - конструктивными требованиями, связанными с использованием высокопрочностные; материалов, необходимост обеспечения герметичности всех соединений, увеличением габаритов системы в целом. Поэтому 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, С0, NO.H углеводоi- „ ., родов, соединенных с линией сброса, при этом диаметр байпасной линии определяют по следующей зависимости: dr (0,9 - 1 ,2)d где dg - диаметр байпасной линии; d - диаметр основного газопровода . На чертеже представлена блок-схема газоаналитической системы выхлопных газов автомобильных двигателей. Система состоит из первого 1 и второго 2 пробоотборных зондов, установленных в выхлопной трубе 3 автомобиля, блоков 4 и 5 фильтрации и очистки, блоков ,6 и 7 пробоподготовки, измерителей 8 содержания СО, 9 содержания 002, содержания N0, 11 - содержания , блоков 12 обработки информации, соединенный с регистркр1ющкми приборами 13. В канале пробоотбора и анализа углеводородов 1шеются устройства 14-17 электрообогрева с блоками 18-21 тернпрегулирования и с термодатчиками 22-25. В комплект газоаналитической системы входит стойка 26 калибровочных газов, Каж,пый измерительньш канал снабжен байпасной линией 27 и 28 с регуляторами 29 давления. Измерители-анализаторы 8-10 через газопроводы 30, а 11 - через газопровод 31 подключены к линии 32 сброса. Пробоотборные зонды 1 и 2 соединены с анализаторами основным газопроводом 33. Газоаналитическая система работает следующим образом. Из выхлопной трубы 3 автомобиля Пробоотборные зонды 1 и 2 отбирают

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 пробоподготовки, где удаляется влага и происходит регулирование по расходу.

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

С целью предотвращения выпадения в конленсат 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 зовдние нескольких электронагревательных устройств в измерительном канале вызвано сложностью конфигураций элементов его конструкции 3, 5, 7 и 1 и большим объемом, подлежащим нагреву а также трудностью поддержания стабил 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 блочньй метод конструирования.

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

Анализируемая среда на период капибровок отключается.

С целью повьппения 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. ВьЪсоды 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 %) увеличивается площадь поперечного сечения газопроводов за счет подсоединения байпасной линии 27 . и 28. При .этом диаметр байпасной линии определяют по формуле

dg (0,9 - 1,2)d,

где djj - диаметр основного газопровода .

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 повьш1ает уровень давления в OCHOBEIOM 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 гфобы.

При выборе диаметра блйпасной лин (dr) учитывают следующие особенности давление выхлопного газ;1 на входе S109 измерителей концентрации в зависимости от режима работы двигателя колеблется в диапазоне ( 1,2 атм); диапазон регулирования регулятора 29 давления выбран исходя именно из вышеуказанного диапазона измерении давления анализируемого газа, Минимальное -( с) транспортного запаздывания достигается при Qg (Os9 ,.t,2)cig (йо: - диаметр основного,газопровода)S -именно в этом .диапазоне dg обеспечиваетсяjпопадание в заданный режим регулирования регулятора 29 давления, установленного в байпасной линии. При этом ,9dg, и d..1,2d регулирования давления пробы, не будет осзпцествлять-. ся« Кроме того s при d Х О., 9dg увеличение раскода и соответственно быстродействия (5А с) имеет ограниченный эффект. При ,2dg возникают застойные объемы для анализируемого газа, что затрудняет его последующее вьщувание (для этого потребуется больше времени, Тов. в конечном итоге быстродействие снизится до 60 с). У , базового объекта (Вектап, CUiA) время Франспортного запаздывания 0 60-70 с в зависимости от измерительного канала. Для предлагаемого устройства результаты экспериментальных исследоваций по выбору оптимального диаметра (dg) байпасной линии приведены в таблице. Повышение быстродействия системы озволит производить измерение мгновенных значений концентраций. Изобретение позволит за 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.

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