CN1890547B - 一种用于分析内燃机废气的测量装置 - Google Patents
一种用于分析内燃机废气的测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1890547B CN1890547B CN2004800341405A CN200480034140A CN1890547B CN 1890547 B CN1890547 B CN 1890547B CN 2004800341405 A CN2004800341405 A CN 2004800341405A CN 200480034140 A CN200480034140 A CN 200480034140A CN 1890547 B CN1890547 B CN 1890547B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- filtrator
- measurement mechanism
- mechanism according
- analytic unit
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 15
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 49
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 29
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 28
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 28
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 23
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 16
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 14
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 claims description 9
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 7
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 abstract 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 11
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000016936 Dendrocalamus strictus Nutrition 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000002816 fuel additive Substances 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 1
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/004—CO or CO2
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N2021/8411—Application to online plant, process monitoring
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
- G01N2021/8557—Special shaping of flow, e.g. using a by-pass line, jet flow, curtain flow
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于分析内燃机(2)废气的测量装置(1),特别是发动机及车辆试验台,包括至少一条可连接于内燃机(2)的排气系统的废气输送管线(3、4),该各输气管线上供给至少一条测量支线(7、8、9),该各支线上各设置用于确定废气成分的分析单元(12、13、14)。根据本发明,在所述至少一条冷测量支线(9)上分析单元(14)的上游,和/或分析单元(14)的不同部件(14a、14b)之间,和/或测量支线(7、8、9)之一的至少一个分析单元(12、13、14)的出口端,设置一过滤器(16a~16f)。该过滤器包含为气态碳氢化合物选择的过滤材料,优选的是沸石和/或硅酸盐过滤材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于分析内燃机废气的测量装置,特别是一种发动机和车辆试验台,包括至少一条可连接于内燃机排气系统的废气输气管线,在所述至少一条测量支线上,每条都设置有至少一个分析单元,用以确定所分配的废气的成分。
背景技术
碳氢化合物(可燃物质)与空气成分在内燃机中一起燃烧,进行反应,一方面生成了根据现行法规受到限制的发动机和车辆的燃烧产物,如CO、HXCY、NOX和油烟等,另一方面也生成了一些不受限制的燃烧产物如N2、H2O、CO2、O2等。同时,燃料的燃烧也会生成一些微量元素和杂质,比如硫等等。
此外,随着驱动技术的潜在发展——其中受到废气排放相关法律适用的越来越多的限制——在该技术领域,特别是对燃烧效率的研究,其研究成果有时仅仅应用于研究领域或者极端的应用领域中分立的车辆。如层状燃料的相关发明中,采用的特殊的喷油技术、废气再处理系统等等使得在燃烧室中进行的交替反应过程更为复杂,同样对于反应链—废气再处理,废气测量等中的后续的相关调节元件也是如此。
该废气测量装置所测量的受关注的参数是废气的湿度,温度以及气压。废气的湿度是由燃料、燃烧过程和空气的湿度决定的。该废气所达到的温度是由排气系统例如600℃及海拔决定。根据现有的废气测量技术,预先设置测量温度为191℃。
排气管侧翼中的压力是由发动机的类型和所承受的载荷决定的。另外,环境压力则是与所在的海拔高度有关的。
在此最大的问题是废气的沉积物对废气测量装置和分析单元的污染,这主要是碳氢化合物及其衰变产物(Folgeprodukte)所导致的。另一个问题是流经这些发动机和车辆试验台的废气对操作人员和操作环境的影响。
德国专利文献DE 202 00 373 U1(ENOTEC GMBH)公开了一种测量探头,用于测量烟气中氧气和一氧化碳的浓度。位于烟气管道中的测量探头管附近设置有大体上为圆柱形端口的测量室,其与透气的过滤器是彼此独立的。测量室中相互靠近地设置有加热的氧气感应器和一氧化碳感应器,氧气感应器所产生的热量包围一氧化碳感应器。
在EP0414446A2(ENGINETESTTECHNIQUELIMITED)中公开了一种分析气体的方法和装置。举例来说,待分析的气体是从内燃机排气管中提取的,并借助泵流经第一个过滤器被引导至一腔室,同时该腔室中还进一步设置有第二过滤器。紧接着待分析的气体经过一测量单元,在此以远红外辐射为光学分析的手段,从而获得确定的一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的浓度。
另外,由日本专利文献JP 2002-257773 A(NGK INSULATORS LDT)可知,位于金属管中的气体感应器配置有一过滤单元,其与金属管的端部以可拆卸的方式连接。
发明内容
本发明的目的在于,改进已知的用于分析内燃机废气的测量装置,特别是发动机和车辆试验台,以避免和明显减少导致测量性能降低和对废气测量装置受到污染的废气沉积物。并进一步采取措施,以减少这样的测量装置的排气对环境和操作人员的影响。
根据本发明,这样实现此发明目的:在至少一条冷测量支线上分析单元的上游,和/或在分析单元的不同组件之间,和/或在测量支线之一的至少一个分析单元的出口端设置过滤器,过滤器中含有相对气态碳氢化合物选择的过滤材料。特别地,过滤器包含沸石和/或硅酸盐过滤材料。通过在气相下过滤反应物和上述的系统,就可以避免固态和液态的沉积物进入下游部件中。通过对所述的测量支线进行连续加热,而避免了沉积物的产生,如此一来,至少在分析单元之前不再需要过滤器。
特别是对于在分析单元入口端采用根据本发明的过滤器的情况,使要测量的气体的成分,如一氧化碳、二氧化碳和/或氧气,尽可能地不被过滤材料削弱是至关重要的。人们意外地注意到,采用天然材料或由化学方法提炼或修改的的沸石或沸石类材料作为过滤材料是再合适不过的了。举例来说,可以所谓的“Eisenberger mass”可用作过滤材料,其主要包括以下各组分:
SiO2:87.7% CaO:1.7% TiO2:0.3%
Al2O3:4.8% MgO:0.7%
Na2O:3.9% K2O:0.5%
根据本发明,吸附材料还可以选用粒度不大于30mm颗粒状的材料,最好为4~10mm。
从借助质谱分析仪的分析中,可获得该系统中的大多数的组成部分,其作用是使测量装置中的碳氢化合物的析出。吸附(或滞留)是一个相关的因素。该分析作用来源于化学反应和物理反应的共同作用,在此范德瓦尔斯能、电势能和价态能可以用来解释在固相-气相之间的界面上所发生的能量变换。该反应不仅在气态时发生,在固态时也会发生。
由于氧气、一氧化氮和二氧化氮的存在,在气体催化方面改变了反应。同样地也改变了气体和固体之间电势能,因此在固态阶段阳离子和阴离子的中心,催化效应自发地加速进行。因此总的反应时间是与表面积的大小有关的。这时在羧基酸性酯、甲酮、酒精以及其他化合物的表面上也会自发地发生此类反应。
反应过程中,超过饱和气压下降,于是发生凝结。即使凝结系数在有覆盖物的情况下有很小的改变,粘度系数也会随覆盖物的变化而开始下降。反应速率会受到废气成分的影响,并是凝聚反应、粘度系数、催化反应速率和自聚合反应共同作用的结果。
催化反应可在过滤材料的孔隙中进行。要使催化反应有效地进行,应将催化剂置于沸石结构的酸中心,和或在沸石中添加贵金属,如铂等。
该过程的化学选择性和相对反应物和转变态的形式选择性都与反应速度相关。
依据本发明,可在分析单元上游的废气冷却装置的上游或上方设置过滤器,以使过滤器中所获得的冷凝物可以借助气流和/或重力流向废气冷却装置。这样,来自过滤器的冷凝物就可有利地与冷却装置中的冷凝物一起被处置。以下是其具体的应用:
A)用于对废气测量系统中废气的过滤。
过滤的作用就是为了保护分析单元中的测量仪器和感应装置。特别是对于研发,发动机通常在运行点工作,在这样的情况下,燃烧以不纯净的方式进行并因而释放在正常使用中很少会释放的污染物。这些物质大多数是有毒和致癌的。某些废气成分在测量系统导致芳香族和链状附聚物,这些物质会污染系统,导致堵塞,并造成对系统的严重损害。清洗如此高度凝结的聚合物是非常困难的。依据本发明,在过滤器中由于催化效应而发生自聚合反应,从而最大可能地防止废气对测量装置的污染。
到目前为止,法律仍禁止使用吸附过滤器来对车辆进行认证,因为人们一般认为,这样的过滤器必定会减少受到法律限制排放的一氧化碳的含量。
不过,经过试验已经证实,本发明所使用的过滤材料反驳了这些成见。这些过滤器对受限废气成分的影响维持在在测量仪器所要求的精度范围之内,因而在技术上也能满足认证的要求。万一易燃混合气体在感应装置区域内点燃,内置的过滤器可以提供保护,因为过滤器拦截了压力波,并且火焰锋在过滤器中被熄灭。装入的沸石在温度超过500摄氏度下可以再生。可以利用通过过滤器的气流实现上述的再生。
B)选择性地测量废气组分
借助个别的气体成分(例如硫酸)的有选择地吸附,可以利用沸石或沸石类材料将相应的组分从待测量的废气流中清除掉。这样,例如可消除水或硫的交叉灵敏性。
另一测量原理也得以实现,即甚至吸附在滤芯上的某一气体组分的量也是对其气体浓度的测量结果。通过对滤出液进行有关的分析,可以确定沉积物的组分。在沸石或沸石类材料的帮助下,可以借助合适的探测器来测定这些气体成分在废气中的浓度。
依据本发明的再一发展形式,在测量装置的至少一条测量支线的出口端没置过滤器。因而,可以分别在每条测量支线的出口端设置单独的过滤器,或者将各测量支线在出口端合并起来,并在试验台的排气管道内统一设置共用的、相应尺寸的过滤器。这带来了如下的应用:
C)过滤试验空气以保护操作人员和环境
特别是在发动机研发试验台中,有害废气污染是棘手的问题。这不仅关系到环境还关系到工作人员的健康。废气的混合物和污染物对工作人员的持续施加对他们的身体健康是极其不利的。产生的废气成分的局部浓度达到了有害的程度,并会导致诱变。所使用的沸石或沸石类过滤材料极快地吸附试验台废气中的碳氢化合物、燃料蒸汽和其它污染物。这既可以尽可能地减少对健康方面的影响,又可极大地提高操作人员的工作质量。在以前,这样的废气是不经过过滤,就直接排放到环境中的。
具有沸石和/或硅酸盐过滤材料的上述过滤器同样适于净化和改善用于废气分析的进气和稀释空气。
在测量之前在废气中混合一定量的稀释空气的废气测量装置中,由于稀释空气本身已含有会对测量结果造成影响的污染物,则会使废气测量结果失真。
因此,采用沸石和/或沸石类化合物的过滤材料的过滤器可以用于过滤和改善废气测量装置的进气和/或稀释空气。沸石类过滤器与常规使用的肝(Hepar)和木炭过滤器相比较可以节约成本,而且效率比较高。沸石类过滤可以清除掉稀释气体中不受欢迎的成分(如碳氢化合物(HC)),从而使测量方法得以极大的简化。位于过滤器之后的测量气体的分析系统实际上不会受到过滤的影响。所述的材料同样适合改变空气的温度和含湿量。特别是在名为SULEV(SuperUltra Low Emission Vehicles)的测量系统中(及较低浓度的情况下),沸石或沸石类化合物在技术和成本经济方面具有显著的优势。
上述的包含沸石和/或硅酸盐过滤材料的过滤器,可进一步作为辅助装置,用以从内燃机废气中清除常用的废气后处理系统中可能会产生的有毒成分。
依据燃烧机、特别是内燃机的工作状态,排气系统中存在原有的的未烧尽的碳氢化合物和氮氧化物可能会生产新的有毒物质,如硝基-PAK等。以前的用于清洗内燃机废气的设备包括诸如铂、钯和铑之类的贵重金属,以用于催化氧化一氧化碳和碳氢化合物。这些设备的氧化作用足以使处理后的废气不超过法律规定的极限值,但不能充分地选择以完全消除所述有毒成分。相反,在极端的情况下,催化作用甚至会促进这些有毒物质的生成。另外,由于燃料添加剂的存在将会导致其它危险的化合物的出现。
在排气系统的端口设置沸石过滤器,且使其位于常规的废气后处理之后的流动方向上,就可以避免致命的污染。沸石过滤器的特点在于,它在低温状态下就已能吸附硝基芳香族化合物和类似的物质,并仅在温度高于600℃时才会释放它们,在安装现场,这样的高温情况通常是不会发生的。也可以在废气吸附装置组的外面再生吸附剂。由于废气中的有毒物质的浓度很低,过滤器就会有较长的保养周期(使用寿命),且其附加体积和重量是可接受的。
依据本发明,过滤器可包括一次性的滤筒、带有再装填组件的滤筒、或者是包含可灌装的过滤材料的可再装填的滤筒。为了保证磨损的沸石颗粒不进入分析单元,滤筒至少在滤筒的出口端安装滤尘器。
以前使用沸石或沸石类化合物,特别是用于净水的,以及作为去垢剂和药品以及清洗剂中的组分。举例来说,在欧洲专利文献EP 0 866 218A1中将沸石作为内燃机的吸附剂-催化剂的结构材料来使用;依据德国专利文献DE 100 36794 A1的记载,沸石作为构成NOX储存催化剂的基材使用。众所周知,作为选择性吸附剂,这些化学物质均可作为色谱仪的载体。在试验室中,该物质被用来调节室内的湿度。特殊物质设计可使得这些物质能与某些分子有选择地反应。此特性尤其被用于生物机理和微生物的实验中。
附图说明
下面将结合附图对本发明做进一步的说明,附图说明如下
图1示出根据本发明的用于分析内燃机废气的测量装置,特别是一发动机车辆试验台;以及
图2示出图1中测量装置的过滤器的一个实施例。
具体实施方式
如图1所示,测量装置1用于分析内燃机2(在此不进一步描述)所排废气,该内燃机设置在发动机试验台上。测量装置1包括两废气输送管线4和4′,它们可与内燃机2的排气系统3上的不同测量点相连,并可经由阀5和5′切换至相互平行的测量支线7、8和9。在每条废气输送管线4和4′上的阀5和5′的入口端分别设置有传统的颗粒过滤器10和10′。在示意地强调出的单元6中,测量支线7和8处于191℃的恒温状态,测量支线7设置有分析单元12,用以测定NO和NOX的含量,同样地,测量支线8设置有分析单元13,用以测定碳氢化合物的含量。
测量支线9(位于测量装置1的区域11中)是带有冷却装置15的冷测量支线,该冷却装置15将排出气体流、特别是水冷凝物冷却到大约2℃~7℃。过滤器16a位于废气冷却装置15上游,过滤器16a中包含有为气态碳氢化合物选择的过滤材料,因此可以保持测量装置14的部件即14a和14b完全没有由气态排出物、特别是碳氢化合物聚合、冷凝和结晶等而产生的沉积物。过滤器16a中包含沸石和/或硅酸盐过滤材料,并设置在例如用以测定一氧化碳、二氧化碳和/或氧气的含量的测量装置14的上游。
如图1所示,在位于分析单元14上游的废气冷却装置15的上游设置过滤器16a,以致过滤器16a中的冷凝物较佳的是可以借助气流流向废气冷却装置15。还可以是另一种配置,在废气冷却装置15的上方设置过滤器16a,过滤器16a中的冷凝物较佳的是可以借助重力流向废气冷却装置15。通过在冷却装置15上方及上游的一相应的布置,可有效结合这两个效果。这样,可采用简单的方式将冷凝物与冷却装置中所产生的的冷凝物一起吸走,例如借助于软管泵抽吸。
也可以设置一过滤器16b,它是分析单元14的集成部件,并且例如设置于分析单元14中不同的部件14a、14b之间。
由图1可进一步看到,为了保护操作人员和环境,在各测量支线7~9的出口端,或者在将测量支线7~9于测量装置的出口端合并在一起的集成管线17中,还可以设置这样的以沸石作为过滤材料的过滤器16c~16f,以对试验台的气体进行过滤。
废气测量装置1还设置有一装置18,用以在测量前将废气与一定量的稀释空气相混合。为了避免改变测量结果,在内燃机的稀释空气或进气的输气管道19中也设置采用沸石和/或硅酸盐过滤材料的过滤器16g。为了进行校准,经过滤的进气例如可以通过独立的输气管道20和阀21供应入各测量支线7、8、9。
图2所示为图1中过滤器16a~16g的截面图,包括一个滤筒22,其中填充有可灌装的过滤材料23。在滤筒22的入口端和出口端均设置有滤尘器24。过滤材料也可以是再装填组件的形式,或者整个的过滤单元为一次性的滤筒。
Claims (11)
1.一种用于分析内燃机(2)废气的测量装置(1),包括至少一条可连接于内燃机(2)的排气系统的废气输送管线(3、4),该各输气管线上供给至少一条测量支线(7、8、9),该各测量支线上设置有至少一个用于确定废气成分的分析单元(12、13、14),其特征在于:在所述至少一条测量支线(9)上分析单元(14)的上游,和/或分析单元(14)的不同部件(14a、14b)之间,和/或测量支线(7、8、9)之一的至少一个分析单元(12、13、14)的出口端,设置一过滤器(16a~16f),其中,所述过滤器包括为气态的碳氢化合物选择的过滤材料,并且所述过滤器(16a~16f)是一次性滤筒、带有再装填组件的滤筒、或可以再装填的滤筒(22)。
2.根据权利要求1所述的测量装置(1),其特征在于:所述过滤器(16a~16f)中的过滤材料为沸石和/或硅酸盐。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置(1),其特征在于:过滤器(16a)设置在位于分析单元(14)的上游的废气冷却装置(15)的上游,以使过滤器(16a)中所产生的冷凝物借助气流输送向废气冷却装置(15)。
4.根据权利要求1或2所述的测量装置(1),其特征在于:过滤器(16a)设置在位于分析单元(14)的上游的废气冷却装置(15)上方,以使过滤器(16a)中所产生的冷凝物借助重力输送向废气冷却装置(15)。
5.根据权利要求1或2所述的测量装置(1),其特征在于:过滤器(16b)为分析单元(14)的集成部件。
6.根据权利要求1或2所述的测量装置(1),其特征在于:在测量装置(1)的至少一条测量支线(7、8、9)的出口端设置过滤器(16c、16d、16e)。
7.根据权利要求2所述的测量装置(1),其特征在于:所述过滤材料是颗粒状的材料,其粒度不大于30mm。
8.根据权利要求6所述的测量装置(1),其特征在于:所述过滤材料的粒度为4mm~10mm。
9.根据权利要求1或2所述的测量装置(1),其特征在于:所述滤筒(22)至少在其出口端设置有滤尘器(24)。
10.根据权利要求1或2所述的测量装置(1),其特征在于:测量支线(9)的所述分析单元(14)设置有传感器,用以确定废气中的CO,CO2和/或O2的含量。
11.根据权利要求1或2所述的测量装置(1),其特征在于:所述测量装置(1)是一发动机及车辆试验台。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATGM836/2003 | 2003-11-25 | ||
AT0083603U AT6701U3 (de) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Messeinrichtung, vorzugsweise eines prüfstandes für motoren und fahrzeuge, zur analyse von abgasen einer brennkraftmaschine |
PCT/AT2004/000413 WO2005052539A1 (de) | 2003-11-25 | 2004-11-25 | Messeinrichtung, vorzugsweise eines prüfstandes für motoren und fahrzeuge, zur analyse von abgasen einer brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1890547A CN1890547A (zh) | 2007-01-03 |
CN1890547B true CN1890547B (zh) | 2010-06-23 |
Family
ID=30119655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2004800341405A Expired - Fee Related CN1890547B (zh) | 2003-11-25 | 2004-11-25 | 一种用于分析内燃机废气的测量装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7637144B2 (zh) |
CN (1) | CN1890547B (zh) |
AT (1) | AT6701U3 (zh) |
DE (1) | DE112004002078B4 (zh) |
WO (1) | WO2005052539A1 (zh) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007002188B4 (de) * | 2007-01-16 | 2012-12-06 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Hybrid-Fahrzeug |
FR2917502B1 (fr) * | 2007-06-15 | 2009-08-21 | Renault Sas | Dispositif de caracterisation d'echantillons |
FR2920475B1 (fr) * | 2007-08-31 | 2013-07-05 | Sp3H | Dispositif de gestion centralisee des mesures et de l'information relative a des flux liquides et gazeux necessaires au fonctionnement d'un moteur thermique |
AT509557B1 (de) * | 2011-06-10 | 2012-05-15 | Avl List Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur analyse des abgases von verbrennungskraftmaschinen, sowie abgas-kühler für diese vorrichtung |
US8887554B2 (en) * | 2012-04-20 | 2014-11-18 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency | Raw proportional toxic sampler for sampling exhaust |
JP5795284B2 (ja) | 2012-05-22 | 2015-10-14 | 株式会社堀場製作所 | 排ガス分析装置 |
CN102735799B (zh) * | 2012-06-19 | 2015-11-04 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种发动机尾气监测系统 |
JP6069040B2 (ja) * | 2013-03-11 | 2017-01-25 | 株式会社堀場製作所 | 内燃機関試験システム |
CN103308515A (zh) * | 2013-05-01 | 2013-09-18 | 安徽昊源化工集团有限公司 | 用于氨合成入口co气体检测的在线分析系统和方法 |
DE202013103647U1 (de) | 2013-08-12 | 2013-09-02 | Aspect Imaging Ltd. | Ein System zum Online-Messen und Steuern von O2-Fraktion, CO-Fraktion und CO2-Fraktion |
JP6935241B2 (ja) * | 2017-06-15 | 2021-09-15 | 株式会社堀場製作所 | 除去部材、校正装置、及びガス分析装置 |
CN108663488A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-10-16 | 苏州仕净环保科技股份有限公司 | 一种多种废气在线检测装置 |
CN110793890A (zh) * | 2018-08-03 | 2020-02-14 | 普天信息技术有限公司 | 一种空气质量监测装置和系统 |
FR3089295B1 (fr) | 2018-12-04 | 2020-11-13 | Psa Automobiles Sa | Banc d’essai pour un groupe motopropulseur hybride de vehicule automobile |
FR3089294B1 (fr) | 2018-12-04 | 2021-10-15 | Psa Automobiles Sa | Dispositif de regulation thermique d’un banc d’essai pour simuler le flux d’air en façade d’un vehicule |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19607506C1 (de) * | 1996-02-29 | 1997-09-04 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasmessung bei Verbrennungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrieben werden |
EP0848250A2 (en) * | 1996-12-10 | 1998-06-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor and method for diagnosing malfunction of exhaust gas purifying apparatus |
EP0880022A2 (en) * | 1997-05-20 | 1998-11-25 | Sensors, Inc. | Vehicle mass emission measurement |
EP0894950A2 (en) * | 1997-07-31 | 1999-02-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust emission control device and method for controlling an exhaust emission of an internal combustion engine |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3595621A (en) * | 1968-09-30 | 1971-07-27 | Anthony John Andreatch | Catalytic analyzer |
CH521649A (de) * | 1970-07-31 | 1972-04-15 | Cerberus Ag | Feuermeldeeinrichtung |
US3927979A (en) * | 1974-06-10 | 1975-12-23 | Westinghouse Electric Corp | Technique for measuring the carbon monoxide and reactive hydrocarbon content of a gas |
US4678568A (en) * | 1985-06-11 | 1987-07-07 | Penn Plax Plastics, Inc. | Multi-use aquarium maintenance system |
DE3642018A1 (de) * | 1985-12-21 | 1987-06-25 | Volkswagen Ag | Verfahren und vorrichtung zur reduktion von stickoxiden |
DE3812417A1 (de) * | 1988-04-14 | 1989-10-26 | Wilhelm Brahm | Filtervorrichtung zum filtern von gasfoermigen medien |
GB8918956D0 (en) * | 1989-08-19 | 1989-10-04 | Engine Test Tech Ltd | Gas analyser |
US5804155A (en) * | 1992-11-19 | 1998-09-08 | Engelhard Corporation | Basic zeolites as hydrocarbon traps for diesel oxidation catalysts |
DE4321717A1 (de) * | 1993-06-30 | 1995-01-12 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Untersuchung eines Gases |
US5340388A (en) * | 1993-08-16 | 1994-08-23 | Xerox Corporation | Ink compositions treated with zeolites |
US5764150A (en) * | 1996-04-10 | 1998-06-09 | Fleury; Byron | Gas alarm |
US5690099A (en) * | 1996-07-22 | 1997-11-25 | Life Support Technologies, Inc. | Method and apparatus for revitalizing exhaled air |
US5798270A (en) * | 1996-08-09 | 1998-08-25 | Ford Global Technologies, Inc. | Assembly and method for monitoring hydrocarbon concentration in exhaust gas |
US6159363A (en) * | 1998-04-30 | 2000-12-12 | Corning Incorporated | Water carafe filter cartridge |
JP4456732B2 (ja) | 2000-06-27 | 2010-04-28 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排気ガス特性検出装置 |
JP4404495B2 (ja) * | 2001-02-28 | 2010-01-27 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサとガス分析装置、及びこれらに用いる高温用コネクタ |
DE20200373U1 (de) * | 2002-01-11 | 2002-05-02 | Enotec Gmbh | Meßsonde zum Messen von O2 und CO in Rauchgasen |
US6939396B2 (en) * | 2003-01-31 | 2005-09-06 | Ford Global Technologies, Llc | Ambient air pollution trap |
US6908558B2 (en) * | 2003-03-19 | 2005-06-21 | David J. Stinson | Fountain solution recycling system for commercial printers |
US6862927B2 (en) * | 2003-05-16 | 2005-03-08 | Corning Incorporated | Filters for engine exhaust particulates |
-
2003
- 2003-11-25 AT AT0083603U patent/AT6701U3/de not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-11-25 US US10/579,970 patent/US7637144B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-11-25 CN CN2004800341405A patent/CN1890547B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-11-25 DE DE112004002078.6T patent/DE112004002078B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2004-11-25 WO PCT/AT2004/000413 patent/WO2005052539A1/de active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19607506C1 (de) * | 1996-02-29 | 1997-09-04 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasmessung bei Verbrennungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrieben werden |
EP0848250A2 (en) * | 1996-12-10 | 1998-06-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor and method for diagnosing malfunction of exhaust gas purifying apparatus |
EP0880022A2 (en) * | 1997-05-20 | 1998-11-25 | Sensors, Inc. | Vehicle mass emission measurement |
EP0894950A2 (en) * | 1997-07-31 | 1999-02-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust emission control device and method for controlling an exhaust emission of an internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112004002078D2 (de) | 2006-10-05 |
AT6701U2 (de) | 2004-02-25 |
WO2005052539A1 (de) | 2005-06-09 |
DE112004002078B4 (de) | 2017-05-11 |
US20080022752A1 (en) | 2008-01-31 |
CN1890547A (zh) | 2007-01-03 |
AT6701U3 (de) | 2004-07-26 |
US7637144B2 (en) | 2009-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1890547B (zh) | 一种用于分析内燃机废气的测量装置 | |
US6726888B2 (en) | Method to decrease emissions of nitrogen oxide and mercury | |
Chen et al. | Impact of high soot-loaded and regenerated diesel particulate filters on the emissions of persistent organic pollutants from a diesel engine fueled with waste cooking oil-based biodiesel | |
Morimoto et al. | Characteristics of the mercury vapor removal from coal combustion flue gas by activated carbon using H2S | |
Chao et al. | Potential use of a combined ozone and zeolite system for gaseous toluene elimination | |
EP0532803A1 (en) | Four phase process for controlling emissions during cold start of internal combustion engine | |
JPH04503772A (ja) | 不完全燃焼の有機生成物の排出を減少させる方法 | |
Cheruiyot et al. | Effects of selective catalytic reduction on the emissions of persistent organic pollutants from a heavy-duty diesel engine | |
Kim et al. | Emission characteristics of PCDD/Fs in diesel engine with variable load rate | |
Mayer et al. | Secondary emissions from catalytic active particle filter systems | |
WO2020245646A1 (en) | Device for controlling air pollution emanating from a pollution source | |
Balle et al. | A novel laboratory bench for practical evaluation of catalysts useful for simultaneous conversion of NOx and soot in diesel exhaust | |
Muresan et al. | In-line measurement of exhaust mercury emissions by an instrumented light-duty vehicle using both on-road and test track experiments | |
Hunsinger et al. | Experiences gained from the sampling of chlorine aromatics in the raw gas of waste incineration plants: conclusions with regard to dedusting technology | |
JP3457917B2 (ja) | 排ガス処理用触媒、排ガス処理方法及び処理装置 | |
Badrinarayanan | Performance evaluation of multiple oxidation catalysts on a lean burn natural gas engine | |
US6071481A (en) | Zero grade air generating system | |
JP2003159532A (ja) | 金属及び/又は酸化物を含有する触媒素子並びに該触媒を使用して焼却プラントからの排ガス中の環式有機化合物を酸化分解する方法 | |
Subramanian et al. | Study of 4A and 5A zeolite as a catalyst material in a catalytic converter for NO emission reduction in a CI engine | |
Yan et al. | Removal of PCDDs/Fs from municipal solid waste incineration by entrained-flow adsorption technology | |
Zhong et al. | Experimental study on flue gas purifying of MSW incineration using in-pipe jet adsorption techniques | |
Laroo et al. | Emissions of PCDD/Fs, PCBs, and PAHs from a modern diesel engine equipped with selective catalytic reduction filters | |
Choi et al. | The prediction of PCDD/DF levels in wet scrubbers associated with waste incinerators | |
Wang et al. | Composition, characteristics, and treatment technologies of condensable particulate matter present in flue gas emitted by coking plants in China | |
RU2810621C1 (ru) | Установка для исследования процессов адсорбции токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100623 Termination date: 20211125 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |