CN101138702A - 发动机尾气催化净化器活性评价系统 - Google Patents

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曲鸿达
贾滨
杨韧柳
景亚兵
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Abstract

一种发动机尾气催化净化器活性评价系统，包括：配气子系统、控温子系统、反应子系统、气体分析子系统、数据采集控制子系统；其中，配气子系统的输出端分别连接反应子系统、气体分析子系统，控温子系统与反应子系统相连接，反应子系统与气体分析子系统相连接，数据采集控制子系统分别与配气子系统、反应子系统、控温子系统、气体分析子系统相连接。本发明采用高精度流量控制器配置模拟废气作为气源，可以使催化器在人为可控的气氛环境下进行活性评价实验，系统气源稳定，重复性好，自动化程度高，温度控制精确，可实现多区段不同温升速率灵活控制，废气分析仪可以测量催化器前、后的气体浓度。同时或分别具备：起燃温度特性试验、空燃比特性试验、空速特性试验功能。

Description

发动机尾气催化净化器活性评价系统
技术领域
本发明涉及一种评价系统。特别是涉及一种可以使催化器在人为可控的气氛环境下进行活性评价实验，实验过程中气源稳定，重复性好，系统自动化程度高，操作简单方便，具有很高的实验精度和可靠性的发动机尾气催化净化器活性评价系统。
背景技术
随着车辆的大量使用，对环境造成的污染越发严重。目前，在车辆排气系统中安装催化净化器降低废气中污染气体的排放是主要解决方案。而催化净化器的净化率需加以评价，催化器活性评价试验装置在催化器生产、检验、应用过程中是必要的，起燃温度是催化器的重要活性指标。
原有的催化器活性评价实验，以发动机排气作为气源，以发动机使用的全尺寸催化器作为被评价对象的试验装置，由于发动机排放成分难以控制，气源环境重复性差，导致催化器活性评价的数据之间可比性差，不能公平的评价催化器的活性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以使催化器在人为可控的气氛环境下进行活性评价实验，实验过程中气源稳定，重复性好，系统自动化程度高，操作简单方便，具有很高的实验精度和可靠性的发动机尾气催化净化器活性评价系统。
本发明所采用的技术方案是：一种发动机尾气催化净化器活性评价系统，包括有：用于配制模拟发动机运转时产生的废气的配气子系统；提供催化器评价实验所需的温度环境的控温子系统；将配制的混合气体与被测试催化器样品发生化学反应的反应子系统；测量催化器前、后的气体各成分浓度的气体分析子系统；用于控制各子系统正常运行的数据采集控制子系统；其中，配气子系统的输出端分别连接反应子系统、气体分析子系统，控温子系统与反应子系统相连接，反应子系统与气体分析子系统相连接，数据采集控制子系统分别与配气子系统、反应子系统、控温子系统、气体分析子系统相连接。
所述的配气子系统包括有：多只用于与所需不同气体对应连接的流量控制器；与各流量控制器相连的用于进行气体混合的混合室。
所述的配气子系统还设置有与混合室相连接的水蒸汽发生装置。
所述的反应子系统是由反应器和催化器构成，其中催化器设置在反应器内。
所述的控温子系统包括有：与反应器相连接的加热器；与反应器相连接的热电偶和与加热器相连接的热电偶；分别与热电偶和热电偶相连接的温度控制仪。
所述的气体分析子系统是由分析仪构成。
所述的数据采集控制子系统，是由计算机构成。
本发明的发动机尾气催化净化器活性评价系统，采用高精度流量控制器配置模拟废气作为气源，可以使催化器在人为可控的气氛环境下进行活性评价实验，实验过程中气源稳定，重复性好，系统自动化程度高，温度控制精确，可实现多区段不同温升速率灵活控制，废气分析仪可以测量催化器前、后的气体浓度。设备还具有数据采样和存储等功能。
可以准确的控制配气精度，实时记录实验数据，图形化显示实验历程、操作简单方便，具有很高的实验精度和可靠性。本发明的发动机尾气催化净化器活性评价系统，同时或分别具备：起燃温度特性试验、空燃比特性试验、空速特性试验功能。
附图说明
图1是本发明的整体框图；
图2是本发明的整体结构示意图；
其中：
A：配气子系统                   B：反应子系统
C：控温子系统                   D：气体分析子系统
E：数据采集控制子系统           1：水蒸汽发生装置
2、3、4、5、6、7：流量控制器    8：混合室
9：开关阀                       10：开关阀
11：反应器                      12：加热器
13：催化器                      14：热电偶
15：热电偶                      16：温度控制仪
17：浮子流量计                  18：浮子流量计
19：分析仪                      20：数据采集控制子系统
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明的发动机尾气催化净化器活性评价系统做出详细说明。
如图1所示，本发明的发动机尾气催化净化器活性评价系统，包括有：用于配制模拟发动机运转时产生的废气的配气子系统A；提供催化器评价实验所需的温度环境的控温子系统C；将配制的混合气体与被测试催化器样品发生化学反应的反应子系统B；测量催化器前、后的气体各成分浓度的气体分析子系统D；用于控制各子系统正常运行的数据采集控制子系统E；其中，配气子系统A的输出端分别连接反应子系统B、气体分析子系统D，控温子系统C与反应子系统B相连接，反应子系统B与气体分析子系统D相连接，数据采集控制子系统E分别与配气子系统A、反应子系统B、控温子系统C、气体分析子系统D相连接。
如图2所示，所述的配气子系统A的输出端与气体分析子系统D之间，以及反应子系统B的输出端与气体分析子系统D之间还设置有用于控制进入气体分析子系统D内气体流量的浮子流量计17，同时，配气子系统A的此输出端和反应子系统B的此输出端还连接用于控制气体直接流向大气的浮子流量计18。
如图2所示，所述的配气子系统A包括有：多只用于与所需不同气体对应连接的流量控制器2、3、4、5、6、7；与各流量控制器相连的用于进行气体混合的混合室8；为了有选择的输出混合后的气体，还设置有与混合室8的输出端相连，用于选择将配制好的气体送入反应子系统B中或气体分析子系统D中的开关阀9和开关阀10。通过流量控制器控制各成分气体流量，经混合后，得到一定浓度和流量的混合气体，用于模拟发动机运转时产生的废气。在本实施例中流量控制器采用AI系列流量控制器。
所述的配气子系统A还设置有与混合室8相连接的水蒸汽发生装置1。可根据实验需要，调节水蒸汽的浓度，将水蒸汽加入混合气中。
配气子系统A提供催化器活性评价实验所需的气氛环境。可选由6只满量程1 L/min的流量控制器2、3、4、5、6、7，根据钢瓶内标准气浓度、需要配置的混合气目标浓度以及混合气总流量来计算各支路的流量，据此对各支路气体流量控制器进行设定；通过水蒸汽发生装置1产生一定量的水蒸汽，与其他几路气体一同经混合室8混合；开关阀9、10用于控制气体的流通是否经过催化器。
所述的反应子系统B是由反应器11和催化器13构成，其中催化器13设置在反应器11内。本实施例中所述的反应器采用专利申请号为：ZL200510013777.2中所公开的技术。反应器11用于承载催化器样品，在反应器11中，配气子系统配置的混合气经温度控制子系统后流入反应子系统与被测试催化器样品发生化学反应。
所述的控温子系统C提供催化器活性评价实验所需的温度环境。包括有：与反应器11相连接的加热器12；与反应器11相连接的热电偶14和与加热器12相连接的热电偶15；分别与热电偶14和热电偶15相连接的温度控制仪16。配气子系统配置的混合气流过加热器，通过温度控制仪控制加热器温度变化速率，提供催化器评价实验所需的温度环境。温度控制仪16具有程序控制升温功能，可根据需求，设定加热器12的升温速率及温度保持时间。热电偶14、15测量加热器的温度，和催化器13入口前气体温度，也可以据实验需要增加测温点。在本实施例中温度控制仪16采用AI系列的温度控制仪。
所述的气体分析子系统D是由分析仪19构成。在本实施例中分析仪19采用HORIBA分析仪。使用分析仪测量催化器前、后的气体各成分浓度，并将测量数据反馈给数据采集控制子系统20。
所述的数据采集控制子系统E，是由计算机构成。用于协调子系统正常运行，对实验数据进行实时显示，报表、曲线显示、历史数据查询、打印等操作。
本发明的发动机尾气催化净化器活性评价系统，整体可配置出符合设定浓度和流量的混合气并在催化器起燃温度特性试验过程中保持稳定，利用温控系统改变混合气温度，气体分析装置测量模拟废气流过催化器后的浓度，考察与原始浓度的相对减低值(即净化率)随温度变化的历程即可得到催化器起燃温度特性曲线。

Claims (7)

1.一种发动机尾气催化净化器活性评价系统，其特征在于，包括有：用于配制模拟发动机运转时产生的废气的配气子系统(A)；提供催化器评价实验所需的温度环境的控温子系统(C)；将配制的混合气体与被测试催化器样品发生化学反应的反应子系统(B)；测量催化器前、后的气体各成分浓度的气体分析子系统(D)；用于控制各子系统正常运行的数据采集控制子系统(E)；其中，配气子系统(A)的输出端分别连接反应子系统(B)、气体分析子系统(D)，控温子系统(C)与反应子系统(B)相连接，反应子系统(B)与气体分析子系统(D)相连接，数据采集控制子系统(E)分别与配气子系统(A)、反应子系统(B)、控温子系统(C)、气体分析子系统(D)相连接。
2.根据权利要求1所述的发动机尾气催化净化器活性评价系统，其特征在于，所述的配气子系统(A)包括有：多只用于与所需不同气体对应连接的流量控制器(2、3、4、5、6、7)；与各流量控制器相连的用于进行气体混合的混合室(8)。
3.根据权利要求2所述的发动机尾气催化净化器活性评价系统，其特征在于，所述的配气子系统(A)还设置有与混合室(8)相连接的水蒸汽发生装置(1)。
4.根据权利要求1所述的发动机尾气催化净化器活性评价系统，其特征在于，所述的反应子系统(B)是由反应器(11)和催化器(13)构成，其中催化器(13)设置在反应器(11)内。
5.根据权利要求1所述的发动机尾气催化净化器活性评价系统，其特征在于，所述的控温子系统(C)包括有：与反应器(11)相连接的加热器(12)；与反应器(11)相连接的热电偶(14)和与加热器(12)相连接的热电偶(15)；分别与热电偶(14)和热电偶(15)相连接的温度控制仪(16)。
6.根据权利要求1所述的发动机尾气催化净化器活性评价系统，其特征在于，所述的气体分析子系统(D)是由分析仪(19)构成。
7.根据权利要求1所述的发动机尾气催化净化器活性评价系统，其特征在于，所述的数据采集控制子系统(E)，是由计算机构成。
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