本實用新型涉及一種模擬柴油機廢氣再循環(huán)的實驗裝置，尤其涉及一種模擬柴油機廢氣再循環(huán)對尾氣排放影響的裝置。

背景技術(shù)：

廢氣再循環(huán)是發(fā)動機中降低NOx排放的重要手段之一，在排放法規(guī)變得更加嚴格的今天，越來越受到人們的高度重視。雖然廢氣再循環(huán)可以有效降低NOx排放，但同時也會對其他的排放污染物(如碳氫化合物)產(chǎn)生影響，而不管是哪種排放污染物對于環(huán)境和人類健康都具有很大的危害性，所以有必要研究廢氣再循環(huán)對不同有害排放物的影響。

而發(fā)動機的工作狀況十分復(fù)雜，不利于研究單一變量對其影響，因此我們建立一套高壓擴散火焰來近似模擬柴油發(fā)動機廢氣再循環(huán)對尾氣中有害排氣物的影響。探明廢氣再循環(huán)的實際效果與引起的問題，為今后采用廢氣再循環(huán)技術(shù)和最佳廢氣循環(huán)量提供理論依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種模擬柴油機廢氣再循環(huán)對尾氣排放影響的裝置，利用實驗室擴散火焰模擬高壓環(huán)境下柴油機廢氣再循環(huán)。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出的一種模擬柴油機廢氣再循環(huán)對尾氣排放影響的裝置，包括高壓腔，所述高壓腔的頂部設(shè)有電子壓力控制閥和電子點火器，所述高壓腔的一面?zhèn)缺谏显O(shè)有位移臺，所述位移臺上通過一夾持裝置安裝有擴散燃燒器，所述擴散燃燒器的中心位置與所述電子點火器基本對正；所述高壓腔的另一側(cè)壁上設(shè)有用于通過微型探針的通孔；所述高壓腔與一真空泵連通，所述高壓腔設(shè)有壓力表和安全閥,所述高壓腔的側(cè)壁上設(shè)有用于觀察火焰的視窗；所述高壓腔外設(shè)有離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀，所述微型探針的尾部與兩通閥連接，所述兩通閥的另一端連接與所述離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀相連的管路；位于所述擴散燃燒器底部設(shè)有燃料進口、氧化劑進口和保護氣體進口；所述燃料進口與高壓腔外部的氣溶膠發(fā)生器的出口相連，所述氣溶膠發(fā)生器的出口處還通過連接管線連接至乙烯氣瓶；所述氣溶膠發(fā)生器的進口通過連接管線連接至二氧化碳氣瓶；所述氧化劑進口通過連接管線連接至高壓腔外部的氧氣氣瓶；所述保護氣體進口通過連接管線連接至高壓腔外部的氮氣氣瓶；所述的連接管線上均分別設(shè)有流量計和手動高壓閥門；所述位移臺、離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀、所有的流量計均與電腦控制系統(tǒng)相連。

進一步講，本實用新型中，所述高壓腔是不銹鋼箱型腔體，外形尺寸為350*350*400mm，壁面厚度為20mm。所述擴散燃燒器包括自內(nèi)向外同軸設(shè)置的中心燃料管、氧化劑腔和保護氣腔，所述中心燃料管的外徑為3mm，所述氧化劑腔的外徑為60mm，所述保護氣腔的外徑為70mm。

所述微型探針布置在所述擴散燃燒器的正上方，所述微型探針為316不銹鋼材質(zhì)，所述微型探針的端部為錐角為21°的錐形尖端，位于該錐形尖端處的孔徑為0.15mm，所述微型探針與所述高壓腔側(cè)壁上通孔之間利用金屬彈性環(huán)進行密封；所述微型探針內(nèi)裝有石英玻璃棉用于過濾廢氣中的碳煙。

所述電子壓力控制閥包括閥體、壓力傳感器和壓力控制儀，所述閥體內(nèi)設(shè)有閥芯，所述壓力傳感器用于獲取高壓腔內(nèi)的壓力，所述壓力控制儀用于調(diào)整所述閥芯的位置，從而實現(xiàn)對高壓腔內(nèi)部壓力的準(zhǔn)確控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

(1)由于本實用新型中設(shè)置有高壓腔，因此可以實現(xiàn)在高壓環(huán)境下模擬柴油機廢氣再循環(huán)；

(2)本實用新型中將CO₂與氣溶膠混合后作為廢氣(既有氣體又有顆粒物)，可以更逼真的模擬柴油機廢氣再循環(huán)；

(3)本實用新型中的環(huán)境壓力由一電子壓力控制閥控制，可以精確地控制燃燒環(huán)境壓力，通過CO₂流量計和氣溶膠發(fā)生器可以精確的控制廢氣再循環(huán)率，因此本實用新型中的實驗裝置可控性強；

(4)本實用新型中的方法可以研究廢氣成分和濃度隨廢氣再循環(huán)率的演變規(guī)律；

(5)本實用新型的離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀可以同時檢測廢氣中的碳氫化合物和氮氧化物等成分及對應(yīng)的濃度；

(6)本實用新型中設(shè)置有手動安全閥和壓力表，因此研究系統(tǒng)安全性高。

附圖說明

圖1為本實用新型一種模擬柴油機廢氣再循環(huán)對尾氣排放影響的裝置圖；

圖2為本實用新型中位移臺和夾持裝置的主視圖；

圖3為本實用新型中電子壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理圖

圖4為本實用新型中電子壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-電子壓力控制閥，2-電子點火器，3-壓力表，4-高壓腔，5-兩通閥，6-離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀，7-微型探針，8--電腦控制系統(tǒng)，9-氧氣氣瓶，10-二氧化碳氣瓶，11-乙烯氣瓶，12-氮氣氣瓶，13,14,15,16-閥門，17-氧氣流量計，18-氮氣流量計，19-乙烯流量計，20-二氧化碳流量計，21-氣溶膠發(fā)生器，22-擴散燃燒器，23-夾持裝置，24-真空泵，25-石英玻璃窗口，26-位移臺，27-手動安全閥，28-步進電機，29-線性導(dǎo)軌，30-臺面，31-滾珠螺桿,32壓力控制儀，33-壓力調(diào)節(jié)閥體，34-壓力傳感器，35-閥芯。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型技術(shù)方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本實用新型進行解釋說明，并不用以限制本實用新型。

如圖1所示，本實用新型提出的一種模擬柴油機廢氣再循環(huán)對尾氣排放影響的裝置，包括高壓腔4，所述高壓腔4的頂部設(shè)有電子壓力控制閥1和電子點火器2，所述高壓腔4 的一面?zhèn)缺谏显O(shè)有位移臺26，所述高壓腔4的另一側(cè)壁上設(shè)有用于通過微型探針7的通孔；所述高壓腔4與一真空泵24連通，所述高壓腔4設(shè)有壓力表3和安全閥27。

所述高壓腔4的側(cè)壁上設(shè)有視窗25，所述視窗25用來觀測高壓腔內(nèi)擴散火焰的穩(wěn)定性和形貌，所述視窗25可以是石英玻璃窗口，長為25mm，寬為30mm。

本實施例中，所述高壓腔4是不銹鋼箱型腔體，外形尺寸為350*350*400mm，壁面厚度為20mm，所述高壓腔4的壓力最高為9MPa，但由于壓力過高擴散火焰不穩(wěn)定，本實施例中所選的高壓腔4內(nèi)的壓力為3.8MPa，通過電子壓力控制閥1可以實現(xiàn)對腔內(nèi)壓力的自動調(diào)節(jié)，所述的安全閥27可以進一步保證所述高壓腔4的安全性；

所述擴散燃燒器22包括自內(nèi)向外同軸設(shè)置的中心燃料管、氧化劑腔和保護氣腔，所述中心燃料管的外徑為3mm，所述氧化劑腔的外徑為60mm，所述保護氣腔的外徑為70mm，所述擴散燃燒器22形成的擴散火焰可以模擬發(fā)動機的擴散燃燒過程。

所述的位移臺26通過螺釘與高壓腔壁面固定連接，所述位移臺26上通過一夾持裝置23安裝有擴散燃燒器22，所述位移臺26和擴散燃燒器22集成在高壓腔4的內(nèi)部。所述位移臺26的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，所述位移臺26包括步進電機28、線性導(dǎo)軌29、臺面30和滾珠螺桿31，所述步進電機28通過輸出軸與滾珠螺桿31相連，所述臺面30的兩端松套在線性導(dǎo)軌29上，中部通過螺紋與滾珠螺桿31配合，步進電機28帶動滾珠螺桿31轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)臺面30沿著線性導(dǎo)軌29的縱向移動，臺面30移動進而實現(xiàn)擴散燃燒器22的移動，所述的步進電機28與電腦控制系統(tǒng)8相連，通過電腦控制系統(tǒng)8可以實現(xiàn)對擴散燃燒器22位移的精確控制，進而實現(xiàn)對不同火焰高度的廢氣進行取樣，實現(xiàn)對高壓環(huán)境下廢氣的研究；所述位移臺的臺面30與夾持裝置23一端通過螺釘固定，夾持裝置23另一端是開口的空心圓柱，將擴散燃燒器22套裝在空心圓柱內(nèi)，通過蝶形螺釘將空心圓柱開口部分夾緊，從而實現(xiàn)對擴散燃燒器22的夾持。

所述高壓腔4外設(shè)有離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀6，所述微型探針7的尾部與兩通閥5連接，所述兩通閥5的另一端連接與所述離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀6相連的管路。所述微型探針7布置在所述擴散燃燒器22的正上方，所述微型探針7為316不銹鋼材質(zhì)，所述微型探針7的端部為錐角為21°的錐形尖端，位于該錐形尖端處的孔徑為0.15mm，所述微型探針7與所述高壓腔4側(cè)壁上通孔之間利用金屬彈性環(huán)進行密封；所述微型探針7內(nèi)裝有石英玻璃棉用于過濾廢氣中的碳煙。位于所述擴散燃燒器22底部設(shè)有燃料進口、氧化劑進口和保護氣體進口；所述燃料進口與高壓腔4外部的氣溶膠發(fā)生器21的出口相連，所述氣溶膠發(fā)生器21的出口處還通過連接管線連接至乙烯氣瓶11；所述氣溶膠發(fā)生器21的進口通過連接管線連接至二氧化碳氣瓶10；所述氧化劑進口通過連接管線連接至高壓腔4外部的氧氣氣瓶9；所述保護氣體進口通過連接管線連接至高壓腔4外部的氮氣氣瓶12；所述的連接管線上均分別設(shè)有流量計和手動高壓閥門；本實用新型中，所有的流量計均與電腦控制系統(tǒng)8相連。

如圖3和圖4所示，所述電子壓力控制閥1包括閥體33、壓力傳感器34和壓力控制儀32，所述閥體33內(nèi)設(shè)有閥芯35，所述壓力傳感器34用于獲取高壓腔4內(nèi)的壓力，所述壓力控制儀32用于調(diào)整所述閥芯35的位置，從而實現(xiàn)對高壓腔4內(nèi)部壓力的準(zhǔn)確控制。

所述擴散燃燒器22的中心位置與所述電子點火器2基本對正；所述的電子點火器2由直流電源、振蕩器、變壓器、導(dǎo)線、放電針和開關(guān)組成，所述振蕩器、變壓器和放電針通過導(dǎo)線相連，打開點火器開關(guān)后，直流電源產(chǎn)生電流通過振蕩器震蕩，產(chǎn)生高頻電壓，再經(jīng)過變壓器形成高壓電，高壓電通過導(dǎo)線至放電針，放電針放電形成電火花，實現(xiàn)點火；

所述的離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀6與電腦控制系統(tǒng)8相連，用于對高壓火焰中生成的小分子碳氫化合物，氮氧化物以及非常規(guī)有害排氣物進行定性以及定量分析。

下面以一實施例詳細說明利用本實用新型提出的一種模擬柴油機廢氣再循環(huán)對尾氣排放影響的裝置實現(xiàn)模擬的方法，其中，選擇乙烯作為氣體燃料，選擇二氧化碳和氣溶膠共同組成廢氣，氮氣作為保護氣，如圖1所示，整個系統(tǒng)的運行過程如下：

步驟一、首先利用真空泵24對高壓腔4抽真空，將所述高壓腔4內(nèi)的空氣抽出，并通過壓力表3確定所述高壓腔4的密封性；

步驟二、手動打開控制氮氣氣瓶12、氧氣氣瓶9、乙烯氣瓶11和二氧化碳氣瓶10的手動高壓閥門，在電腦控制系統(tǒng)8中設(shè)定的氮氣、氧氣、乙烯和二氧化碳的流量分別為1.28L/min、8.96L/min、0.88L/min，30.00L/min；打開氣溶膠發(fā)生器21，設(shè)定氣溶膠的發(fā)塵量為0.1g/min；然后，打開電子點火器2開關(guān)點燃可燃氣體；打開電子壓力控制閥1，設(shè)定高壓腔4的初始壓力值為3.8MPa；通過電腦控制系統(tǒng)8調(diào)節(jié)位移臺26帶動擴散燃燒器22移動到一初始高度10mm；打開離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀6，對所要檢測的小分子碳氫化合物、氮氧化物及非常規(guī)排放物進行標(biāo)定；

步驟三、打開設(shè)置在所述微型探針7尾部與所述離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀6相連的連接管路上的兩通閥5，使廢氣通入所述離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀6，所述離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀6將檢測到的廢氣中的小分子碳氫化合物、氮氧化物及非常規(guī)排放物的成分和濃度傳遞給電腦控制系統(tǒng)8，通過所述電腦控制系統(tǒng)8得到對應(yīng)廢氣成分的質(zhì)譜圖；結(jié)束該次廢氣成分的檢測，關(guān)閉所述兩通閥；

步驟四、通過電腦控制系統(tǒng)調(diào)整火焰的位置，使微型探針處于不同的火焰高度，待火焰穩(wěn)定后，重復(fù)步驟三，從而完成不同火焰高度時(15mm,20mm,25mm)廢氣成分的檢測；

步驟五、增加氣溶膠發(fā)生器21的發(fā)塵量及在電腦控制系統(tǒng)8中增大二氧化碳的氣體流量，然后，重復(fù)步驟三和步驟四，對不同廢氣再循環(huán)率下的廢氣成分進行實時在線取樣檢測，最終確定是熱特性還是化學(xué)特性對有害氣體影響作用大，為大氣有害物質(zhì)的防治提供理論依據(jù)。

最后應(yīng)該說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本實用新型的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換,其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當(dāng)中。