Способ термохимического анализа отработавших газов бензиновых двигателей Советский патент 1988 года по МПК G01N25/32 

4 Ю tc

о ко

Изобретение относится к газовому анализу, а именно к термохимическим газоанализаторам для анализа горючих газов, и может найти применение при определении содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах автомобильных двигателей.

Цель изобретения - повышение точности определения концентрации оксида углерода и суммарной концентрации различных углеводородов бензина, которые поступают в атмосферу с отработавшими газами.

Способ термохимического анализа отработавших газов бензиновых двигателей заключается в следующем.

Определяют концентрацию оксида углерода и суммарную концентрацию углеводородов бензина путем измерения термоэффекта каталитического, окисления совместно присутствующих горючих компонентов пробы пропорциональных концентрации оксида углерода и углеводородов, фильтруют анализируемую пробу жидкостью, адсорбционно-актив- ной к парам углеводородов, с последу- кмцим измерением термоэффекта каталитического окисления, пропорционального концентрации оксида углерода, и вычитают эту величину из первого измерения. В качестве фильтрующей жидкости используют высокотемпературную фракцию перегонки нефти с температурой воспламенения выше температуры воспламенения определяемых горючих компонентов, например керосин.

На фиг.1 представлено устройство дискретного действия для осуществле- кия предлагаемого способа; на фиг.2 устройство непрерывного действия.

Устройства (фиг. и 2) содержат пробоотборный зонд 1, газовую магистраль 2, побудитель 3, фильтр 4, патрубки 5 и 6 фильтра, жидкость 7 для фильтрации, газовый кран 8, термокаталитический датчик 9 гор ючих газов, измерительные элементы 10 и 11 датчика 9, прибор 12 для регистрации оксида углерода, нуль-корректор 13 датчика 9, термокаталитический датчи 14 горючих газов, измерител 1ные элементы 15 и 16 датчика 14, прибор 17 для регистрации суммарной концентрации оксида углерода и углеводородов, нуль-корректор 18 датчика 14 и прибор 19 Д.ПЯ регистрации суммарной концентрации углеводородов.

0 о

5

п

с

0

5

Пробоотборный зонд 1 изготовлен из металлической трубки, которую вводят в выхлопной патрубок двигателя. Газовая магистраль 2 выполнена из резиновой трубки. Побудитель 3 предназначен для отбора отработавших газов и атмосферного воздуха. Фильтр 4 очистки отработавших газов выполнен в форме бар- ботера с патрубком 5, погруженным в жидкость 7. Газовый кран 8 служит для подачи отработавших газов в фильтр 4. Термокаталитические датчики 9 и 14 предназначены для окисления горючих газов на измерительных элементах 0, 11 и I5j 16. Эочемент 10 идентичен элементу 15, а элемент 11 - элементу 16. Каждый элемент имеет спираль из платиновой проволоки, витки которой скреплены носителем из термостойких окислов, а поверхность носителя покрыта мелкодисперсным катализатором. Статические характеристики элементов 10 и 11 различны между собой и по величине соответственно равны характеристикам элементов 15 и 16. Регистрирующие приборы 12, 17 и 19 идентичны.

Устройство дискретного действия работает следующим образом (фиг.1).

Перед анализом устанавливают рабочее напряжение на питающей диагонали датчика 9. Для этого устройство подключают к электрической сети, устанавливают необходимый расход воздуха побудителем 3 и нулевое показание регистриру7ощего прибора 12. Затем на вход пробоотборного зонда 1 подают эталонную водородовоздушную смесь и определяют сигнал датчика по прибору 12, Изменяют величину питающего напряжения и снова проверяют сигнал датчика по эталонной водородовоз- душной смеси. Напряжение ступенями меняют до того значения, при котором сигнал датчика при анализе эталонной смеси будет равен нулю, т.е. когда наличие водорода не будет влиять на процесс измерения другого горючего компонента. Этот режим питания датчика является рабочим.

При анализе отработавших газов пробоотборный зонд 1 вводят на глубину 300 мм в -выхлопную трубу работающего автомобиля. Отработавшие газы поступают через газовую магистраль 2 на выход побудителя 3. На выходе поток отработавших газов смешивается с потоком атмосферного воздуха, который поступает из второго канала побудителя. На этом подготовка отработавших газов для их анализа термокаталитическим датчиком завершена.

Разбавленные воздухом отработавшие газы через газовый кран 8 поступают в датчик 9 для анализа. Горючие компоненты смеси окисляются на каталитических покрытиях элементов 10 и

налы этих датчиков включены дифференциально и их разностную величину регистрирует прибор 19. Указанные датчики обтекаются параллельными потоками отработавших газов, поступающих из побудителя 3.

Перед началом работы устройства устанавливают рабочее напряжение на

Изобретение относится к газово-. му анализу, преимущественно к термохимическим газоанализаторам, которые могут быть использованы для определения концентрации оксида углерода и суммарной концентрации углеводородов в отработавших газах бензиновых дви-. гателей. Цель изобретения - повьппе- ние точности избирательного определения оксида углерода. Измеряют оксид углерода и углеводороды бензина путем их каталитического- окисления. Определяют величины термоэффектов, пропорциональных концентраций оксида углерода, а также суммарной концентрации углеводородов. Раздельное измерение указанных горючих достигают благодаря фильтрации пробы отработав-, ших газов жидкостью, обладгшзщей адсорбционной способностью к парообразным углеводородам бензина. Применение фильтрации позволяет надежно разделять измеряемые дозы и значительно повысить точность их измерения. Определяют суммарнзто концентрацию углеводородов как разность измерений до и после фильтрации отработавших газов. 2 Ш1. i (Л

приборе I2 устанавливается сигнал, пропорциональньм суммарной кондентра 1, Вьщеляющееся при окислении горю- ю датчиках 9 и 14 аналогично описанно- чих газов тепло вызывает разбаланс му выше. После этого корректируют моста датчика и на регистрирующем нуль регистрирующего прибора 19.

Измерение концентрации оксида углерода проводят аналогично. Пробу гации оксида углерода и различных уг- 15 зов краном 8 направляют в фильтр 4. леводородов, поступающих с отработав- Фильтруют ее, дожигают в датчике 9 и .шими газами. Раздельное определение определяют термоэффект, пропорцио- концентрации оксида углерода и сум- нальный содержанию оксида углерода, марной концентрации углеводородов дос- Параллельно проба газов поступает в тигают фильтрацией пробы газов. С этой20 яатчнк 14.Регистрирующий прибор 17 от- целью краном 8 газовую пробу направ- мечает суммарную концентрацию оксида ляют в фильтр 4, заполненный жидкое- углерода и углеводородов. На регист- тью, адсорбционно-активной к парам рирующий прибор 19 поступает сигнал, углеводородов. Газовый поток выходит пропорциональный суммарной концейтра- из патрубка 5 фильтра мелкими пузырь- 25 ции углеводородов, поскольку выходные

ками и проходит через слой жидкости 7. Пары углеводородов удерживаются этой жидкостью и отработавшие газы через патрубок 6 поступают в датчик 9 на анализ. Показания регистриру(ощего прибора 12, отмечавшего до фильтрации суммарное содержание оксида углерода и углеводородов, начинают убьшать и устанавливаются на значении, соответствующем только концентрации оксида углерода. Суммарной концентрации углеводородов соответствует разность в показаниях прибора 12, полученных до и после фильтрации пробы отработавших газов.,

Полезный сигнал датчика, пропорци- ональный суммарной концентрации оксида углерода и углеводородов, получают путем раздельного с т мирования сигналов.

сигналы датчиков включены дифференци ально .

Таким образом, фильтрация отработавших газов является важной операци

30 ей, определяющей точность измерения концентрации оксида углерода и суммарной концентрации углеводородов.

В качестве фильтрующих жидкостей используют керосин и дизельное топли во, отдельные компоненты этих фракций, машинное масло. По степени эффективности фильтрации.паров бензина исследованные жидкости располагаются в следующей последовательности: ма4Q шинное масло, керосин, декан, гектодекан, дизельное топливо. При этом эффективность фильтрации машинного масла составляет не менее 70%, керосина более 95%, остальные жидкости

35

полученных от указанных горючих ком- 45 обладают 100%-ной очисткой. При длипонентов. Для этого сначала газовую пробу фильтруют и прибором 12 измеряют концентрацию оксида углерода, затем фильтрацию прекращают. Показания прибора 12 возрастают на величину, пропорциональную суммарной концентрации углеводородов.

Устройство непрерьшного действия (фиг.2) содержит устройство дискретного действия (фиг.1) и термокаталитический датчик 14 для измерения суммарной концентрации оксида углерода и углеводородов. Датчик 14 выполнен идентичным датчику. 9, а выходные сиг50

55

тельной фильтрации эффективность очистки начинает снижаться и на выходе из фильтра появляются углеводороды, что свидетельствует об утрате жидкость сорбционной способности. Этот недостаток легко устраняется путем продув ки жидкости атмосферным воздухом.

Формула изобретения

Способ термохимического анализа отработавших газов бензиновых двигателей, заключающийся в определении концентрации оксида углерода и сумсигналы датчиков включены дифференциально .

Таким образом, фильтрация отработавших газов является важной операци0 ей, определяющей точность измерения концентрации оксида углерода и суммарной концентрации углеводородов.

В качестве фильтрующих жидкостей используют керосин и дизельное топливо, отдельные компоненты этих фракций, машинное масло. По степени эффективности фильтрации.паров бензина исследованные жидкости располагаются в следующей последовательности: маQ шинное масло, керосин, декан, гекто декан, дизельное топливо. При этом эффективность фильтрации машинного масла составляет не менее 70%, керосина более 95%, остальные жидкости

5

45 обладают 100%-ной очисткой. При дли50

55

тельной фильтрации эффективность очистки начинает снижаться и на выходе из фильтра появляются углеводороды, что свидетельствует об утрате жидкость сорбционной способности. Этот недостаток легко устраняется путем продувки жидкости атмосферным воздухом.

Формула изобретения

Способ термохимического анализа отработавших газов бензиновых двигателей, заключающийся в определении концентрации оксида углерода и суммаркой концентрации углеводородов бензина путем измерения термоэффекта каталитического окисления совместно присутствующих горючих компонентов пробы, пропорциональных концентрации оксида углерода и углеводородов .путем фильтрации анализируемой пробы жидкостью, адсорбционно-ак- тивной к парам углеводородов, с пос- ледующим измерением термоэффекта каталитического окисления, пропорциоФиг. Г

г

dZ

if 5

нального концентрации оксида углерода, и вычитанием этой величины из первого измерения, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния точности избирательного определения оксида углерода, в качестве фильтрующей жидкости используют высокотемпературную фракцию перегонки нефти с температурой воспламенения вьше температуры воспламенения определяемых горючих компонентов, например керосин

Lb

: