本實(shí)用新型涉及一種模擬柴油機(jī)廢氣再循環(huán)的實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種模擬柴油機(jī)廢氣再循環(huán)對(duì)尾氣排放影響的裝置。

背景技術(shù)：

廢氣再循環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)中降低NOx排放的重要手段之一，在排放法規(guī)變得更加嚴(yán)格的今天，越來(lái)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(shí)也會(huì)對(duì)其他的排放污染物(如碳?xì)浠衔?產(chǎn)生影響，而不管是哪種排放污染物對(duì)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(duì)不同有害排放物的影響。

而發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況十分復(fù)雜，不利于研究單一變量對(duì)其影響，因此我們建立一套高壓擴(kuò)散火焰來(lái)近似模擬柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)對(duì)尾氣中有害排氣物的影響。探明廢氣再循環(huán)的實(shí)際效果與引起的問(wèn)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(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種模擬柴油機(jī)廢氣再循環(huán)對(duì)尾氣排放影響的裝置，利用實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)散火焰模擬高壓環(huán)境下柴油機(jī)廢氣再循環(huán)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出的一種模擬柴油機(jī)廢氣再循環(huán)對(duì)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(diǎn)火器，所述高壓腔的一面?zhèn)缺谏显O(shè)有位移臺(tái)，所述位移臺(tái)上通過(guò)一夾持裝置安裝有擴(kuò)散燃燒器，所述擴(kuò)散燃燒器的中心位置與所述電子點(diǎn)火器基本對(duì)正；所述高壓腔的另一側(cè)壁上設(shè)有用于通過(guò)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(kuò)散燃燒器底部設(shè)有燃料進(jìn)口、氧化劑進(jìn)口和保護(hù)氣體進(jìn)口；所述燃料進(jìn)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(guò)連接管線連接至乙烯氣瓶；所述氣溶膠發(fā)生器的進(jìn)口通過(guò)連接管線連接至二氧化碳?xì)馄浚凰鲅趸瘎┻M(jìn)口通過(guò)連接管線連接至高壓腔外部的氧氣氣瓶；所述保護(hù)氣體進(jìn)口通過(guò)連接管線連接至高壓腔外部的氮?dú)鈿馄浚凰龅倪B接管線上均分別設(shè)有流量計(jì)和手動(dòng)高壓閥門；所述位移臺(tái)、離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀、所有的流量計(jì)均與電腦控制系統(tǒng)相連。

進(jìn)一步講，本實(shí)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(kuò)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(hù)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(hù)氣腔的外徑為70mm。

所述微型探針布置在所述擴(kuò)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?gòu)椥原h(huán)進(jìn)行密封；所述微型探針內(nèi)裝有石英玻璃棉用于過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)用新型的有益效果是：

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

(2)本實(shí)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(jī)廢氣再循環(huán)；

(3)本實(shí)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(guò)CO₂流量計(jì)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(shí)用新型中的實(shí)驗(yàn)裝置可控性強(qiáng)；

(4)本實(shí)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(shí)用新型的離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀可以同時(shí)檢測(cè)廢氣中的碳?xì)浠衔锖偷趸锏瘸煞旨皩?duì)應(yīng)的濃度；

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

附圖說(shuō)明

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

圖2為本實(shí)用新型中位移臺(tái)和夾持裝置的主視圖；

圖3為本實(shí)用新型中電子壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理圖

圖4為本實(shí)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(diǎn)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?xì)馄浚?1-乙烯氣瓶，12-氮?dú)鈿馄浚?3,14,15,16-閥門，17-氧氣流量計(jì)，18-氮?dú)饬髁坑?jì)，19-乙烯流量計(jì)，20-二氧化碳流量計(jì)，21-氣溶膠發(fā)生器，22-擴(kuò)散燃燒器，23-夾持裝置，24-真空泵，25-石英玻璃窗口，26-位移臺(tái)，27-手動(dòng)安全閥，28-步進(jìn)電機(jī)，29-線性導(dǎo)軌，30-臺(tái)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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本實(shí)用新型。

如圖1所示，本實(shí)用新型提出的一種模擬柴油機(jī)廢氣再循環(huán)對(duì)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(diǎn)火器2，所述高壓腔4 的一面?zhèn)缺谏显O(shè)有位移臺(tái)26，所述高壓腔4的另一側(cè)壁上設(shè)有用于通過(guò)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(lái)觀測(cè)高壓腔內(nèi)擴(kuò)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(zhǎng)為25mm，寬為30mm。

本實(shí)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(guò)高擴(kuò)散火焰不穩(wěn)定，本實(shí)施例中所選的高壓腔4內(nèi)的壓力為3.8MPa，通過(guò)電子壓力控制閥1可以實(shí)現(xiàn)對(duì)腔內(nèi)壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，所述的安全閥27可以進(jìn)一步保證所述高壓腔4的安全性；

所述擴(kuò)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(hù)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(hù)氣腔的外徑為70mm，所述擴(kuò)散燃燒器22形成的擴(kuò)散火焰可以模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的擴(kuò)散燃燒過(guò)程。

所述的位移臺(tái)26通過(guò)螺釘與高壓腔壁面固定連接，所述位移臺(tái)26上通過(guò)一夾持裝置23安裝有擴(kuò)散燃燒器22，所述位移臺(tái)26和擴(kuò)散燃燒器22集成在高壓腔4的內(nèi)部。所述位移臺(tái)26的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，所述位移臺(tái)26包括步進(jìn)電機(jī)28、線性導(dǎo)軌29、臺(tái)面30和滾珠螺桿31，所述步進(jìn)電機(jī)28通過(guò)輸出軸與滾珠螺桿31相連，所述臺(tái)面30的兩端松套在線性導(dǎo)軌29上，中部通過(guò)螺紋與滾珠螺桿31配合，步進(jìn)電機(jī)28帶動(dòng)滾珠螺桿31轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)臺(tái)面30沿著線性導(dǎo)軌29的縱向移動(dòng)，臺(tái)面30移動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散燃燒器22的移動(dòng)，所述的步進(jìn)電機(jī)28與電腦控制系統(tǒng)8相連，通過(guò)電腦控制系統(tǒng)8可以實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)散燃燒器22位移的精確控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同火焰高度的廢氣進(jìn)行取樣，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓環(huán)境下廢氣的研究；所述位移臺(tái)的臺(tái)面30與夾持裝置23一端通過(guò)螺釘固定，夾持裝置23另一端是開(kāi)口的空心圓柱，將擴(kuò)散燃燒器22套裝在空心圓柱內(nèi)，通過(guò)蝶形螺釘將空心圓柱開(kāi)口部分夾緊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)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(kuò)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?gòu)椥原h(huán)進(jìn)行密封；所述微型探針7內(nèi)裝有石英玻璃棉用于過(guò)濾廢氣中的碳煙。位于所述擴(kuò)散燃燒器22底部設(shè)有燃料進(jìn)口、氧化劑進(jìn)口和保護(hù)氣體進(jìn)口；所述燃料進(jìn)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(guò)連接管線連接至乙烯氣瓶11；所述氣溶膠發(fā)生器21的進(jìn)口通過(guò)連接管線連接至二氧化碳?xì)馄?0；所述氧化劑進(jìn)口通過(guò)連接管線連接至高壓腔4外部的氧氣氣瓶9；所述保護(hù)氣體進(jìn)口通過(guò)連接管線連接至高壓腔4外部的氮?dú)鈿馄?2；所述的連接管線上均分別設(shè)有流量計(jì)和手動(dòng)高壓閥門；本實(shí)用新型中，所有的流量計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)高壓腔4內(nèi)部壓力的準(zhǔn)確控制。

所述擴(kuò)散燃燒器22的中心位置與所述電子點(diǎn)火器2基本對(duì)正；所述的電子點(diǎn)火器2由直流電源、振蕩器、變壓器、導(dǎo)線、放電針和開(kāi)關(guān)組成，所述振蕩器、變壓器和放電針通過(guò)導(dǎo)線相連，打開(kāi)點(diǎn)火器開(kāi)關(guān)后，直流電源產(chǎn)生電流通過(guò)振蕩器震蕩，產(chǎn)生高頻電壓，再經(jīng)過(guò)變壓器形成高壓電，高壓電通過(guò)導(dǎo)線至放電針，放電針?lè)烹娦纬呻娀鸹?，?shí)現(xiàn)點(diǎn)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(duì)高壓火焰中生成的小分子碳?xì)浠衔?，氮氧化物以及非常?guī)有害排氣物進(jìn)行定性以及定量分析。

下面以一實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明利用本實(shí)用新型提出的一種模擬柴油機(jī)廢氣再循環(huán)對(duì)尾氣排放影響的裝置實(shí)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?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程如下：

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

步驟二、手動(dòng)打開(kāi)控制氮?dú)鈿馄?2、氧氣氣瓶9、乙烯氣瓶11和二氧化碳?xì)馄?0的手動(dòng)高壓閥門，在電腦控制系統(tǒng)8中設(shè)定的氮?dú)?、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(kāi)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(kāi)電子點(diǎn)火器2開(kāi)關(guān)點(diǎn)燃可燃?xì)怏w；打開(kāi)電子壓力控制閥1，設(shè)定高壓腔4的初始?jí)毫χ禐?.8MPa；通過(guò)電腦控制系統(tǒng)8調(diào)節(jié)位移臺(tái)26帶動(dòng)擴(kuò)散燃燒器22移動(dòng)到一初始高度10mm；打開(kāi)離子分子反應(yīng)質(zhì)譜儀6，對(duì)所要檢測(cè)的小分子碳?xì)浠衔铩⒌趸锛胺浅Ｒ?guī)排放物進(jìn)行標(biāo)定；

步驟三、打開(kāi)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(cè)到的廢氣中的小分子碳?xì)浠衔?、氮氧化物及非常?guī)排放物的成分和濃度傳遞給電腦控制系統(tǒng)8，通過(guò)所述電腦控制系統(tǒng)8得到對(duì)應(yīng)廢氣成分的質(zhì)譜圖；結(jié)束該次廢氣成分的檢測(cè)，關(guān)閉所述兩通閥；

步驟四、通過(guò)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(shí)(15mm,20mm,25mm)廢氣成分的檢測(cè)；

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(duì)不同廢氣再循環(huán)率下的廢氣成分進(jìn)行實(shí)時(shí)在線取樣檢測(cè)，最終確定是熱特性還是化學(xué)特性對(duì)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(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)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(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實(shí)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。