專利名稱：一種采樣容積可變的濾紙式煙度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種適用于測量柴油機的排氣煙度的采樣容積可變的濾紙式煙度計，屬于環(huán)境保護測試儀器。
背景技術(shù)：
目前，公知的濾紙式煙度計均使用定容式煙度計，其由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機構(gòu)等組成。在抽氣氣缸抽氣時，柴油機部分排氣經(jīng)安裝在柴油機排氣管內(nèi)的探頭、取樣管、過濾濾紙進入抽氣氣缸，柴油機排氣中的碳煙被濾紙過濾下來，濾紙變黑。光度計照射濾紙，測量濾紙的反光度，計算得到煙度值。目前濾紙式煙度計均采用定抽氣容積的抽氣氣缸，國內(nèi)均采用抽氣容積為330mL的抽氣氣缸，奧地利AVL公司的409煙度計采用抽氣容積為1L的抽氣氣缸。但是隨著柴油機排放法規(guī)愈來愈嚴(yán)格，柴油機在穩(wěn)態(tài)工況下的煙度大幅降低，一般最大煙度小于1.0 BOSCH單位，大部分柴油機的穩(wěn)態(tài)煙度小于0.5BOSCH單位，一些低排放柴油機的穩(wěn)態(tài)煙度小于0.2 BOSCH單位，而煙度計滿量程的示值為10.0BOSCH單位。由于現(xiàn)在柴油機排氣中碳煙濃度很小，因而采用330mL抽氣容積的煙度計每次試驗時濾紙的黑度很小，煙度測量的準(zhǔn)確性大幅降低，誤差很大。據(jù)報告，采用1.0L抽氣容積的濾紙式煙度計，在柴油機排氣煙度為0.6-5BOSCH單位時，其相對誤差為±2％。而在柴油機排氣煙度為0.3 BOSCH單位時，其相對誤差為9.2％，在柴油機排氣煙度為0.2 BOSCH單位時，其相對誤差為22.0％。FBY煙度計的誤差為0.3 BOSCH單位，測量很小煙度時的相對誤差很大，根本不適合使用。由于目前柴油機的穩(wěn)態(tài)排氣煙度很低，正在研發(fā)的更低排放的柴油機的煙度更低，因而利用現(xiàn)有的330mL及1.0L抽氣容積煙度計的測量相對誤差很大，現(xiàn)有的330mL及1.0L抽氣容積的煙度計根本不能滿足柴油機生產(chǎn)廠家和有關(guān)部門的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的定抽氣容積濾紙式煙度計在很小煙度示值時相對誤差大的問題，本實用新型提供一種采樣容積可變的煙度計。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是該測試儀包括可變采樣容積采樣及控制部分、濾紙架、走紙機構(gòu)、測量及讀數(shù)裝置，其可變采樣容積采樣及控制部分還包括控制氣缸、抽氣氣缸、阻尼閥、單向閥、三個電磁三通換向閥，控制氣缸與抽氣氣缸相連，由控制氣缸控制抽氣氣缸的抽氣；在抽氣氣缸進、排氣口處裝有電磁三通換向閥；在控制氣缸兩端各安裝一個電磁三通換向閥，在控制氣缸工作腔裝有可調(diào)阻尼閥和排氣單向閥。
在抽氣氣缸的蓋板上裝有溫度計，在溫度計相對應(yīng)的抽氣氣缸活塞中心處設(shè)有小孔。
在抽氣氣缸進、排氣口處裝有的電磁三通換向閥也可以采用在抽氣管路上裝有進氣單向閥，在抽氣氣缸上裝有向大氣排氣的排氣單向閥。
在抽氣氣缸進、排氣口處裝有的電磁三通換向閥也可以采用在抽氣氣缸進、排氣口處裝有兩通電磁閥，在抽氣氣缸上裝有向大氣排氣的排氣單向閥。
濾紙式煙度計的抽氣氣缸與一控制氣缸聯(lián)動。抽氣氣缸采用普通的輕型氣缸，工作行程時活塞運動，抽氣氣缸內(nèi)的容積增加，缸內(nèi)的負(fù)壓增加，柴油機排氣管內(nèi)的部分廢氣通過安裝在柴油機排氣管內(nèi)的取樣探頭，經(jīng)過取樣管、過濾濾紙、水冷凝器、電磁閥或單向閥、氣缸進、排氣口進入抽氣氣缸?？刂茪飧滓嗖捎靡黄胀飧祝秒姶艙Q向閥控制氣缸的動作。在抽氣氣缸進、排氣口前安裝一個電磁閥或單向閥，當(dāng)抽氣氣缸抽氣時，發(fā)動機部分廢氣通過濾紙、電磁閥或單向閥、抽氣氣缸進、排氣氣口進入抽氣氣缸；當(dāng)抽氣過程結(jié)束，控制氣缸的電磁換向閥換向，控制氣缸在彈簧或高壓空氣的作用下復(fù)位，帶動抽氣氣缸排氣，同時三通電磁閥轉(zhuǎn)向，抽氣氣缸內(nèi)的氣體通過進、排氣口及三通電磁閥排入大氣，或通過單向閥排入大氣；排氣完畢后，控制氣缸的電磁換向閥換向，高壓空氣通入控制氣缸，推動控制氣缸的活塞并帶動抽氣氣缸的活塞運動，再次抽氣，同時三通電磁閥換向或單向閥打開，部分柴油機排氣管內(nèi)的部分廢氣通過安裝在柴油機排氣管內(nèi)的取樣探頭，經(jīng)過取樣管，過濾濾紙，水冷凝器，氣缸進、排氣口進入抽氣氣缸。反復(fù)上述過程，即可以抽取大量的氣體，經(jīng)過同一片過濾濾紙，這樣濾紙上過濾下的柴油機碳煙顆粒成倍增加，濾紙的黑度大幅增加。抽氣過程結(jié)束后，走紙機構(gòu)帶動濾紙走紙，變黑的過濾濾紙經(jīng)檢測裝置檢測、顯示煙度數(shù)值。在抽氣氣缸的底部中心位置安裝一個溫度計，測量進入抽氣氣缸氣體的溫度。由于柴油機排氣溫度不同，雖然煙度計抽氣容積相同，但進入抽氣氣缸氣體的質(zhì)量不同，通過濾紙的氣體質(zhì)量也不同，因而造成煙度的測量誤差。通過測量進入抽氣氣缸氣體的溫度，計算進入抽氣氣缸的氣體質(zhì)量，可以減少由于柴油機排氣溫度不同造成的誤差。
本實用新型在測試柴油機的排氣煙度時，與常規(guī)的濾紙式煙度計相比，排氣煙度的測量準(zhǔn)確度可提高3-50倍，同時還可以提高測試效率。


圖1是本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.空壓機，2.減壓閥，3.電磁三通換向閥A，4.電磁三通換向閥B，5.控制氣缸，6.抽氣氣缸，7.電磁三通換向閥C，8.分水過濾器，9.電磁兩位兩通閥A，10.碳煙過濾裝置，11.溫度計，12.放氣口，13.可調(diào)阻尼閥，14.單向閥A，15.單向閥B，16.單向閥C，17.電磁兩位兩通閥B。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明
實施例1如圖1所示，空壓機1通過減壓閥2、兩位三通電磁換向閥與控制氣缸5相連接，控制氣缸5兩端分別接一個兩位三通電磁換向閥，電磁三通換向閥A3為常斷型，使電磁控制閥在不通電狀態(tài)時控制氣缸5右端通大氣；而電磁三通換向閥B4為常開型，使電磁控制閥在不通電狀態(tài)時，高壓空氣與控制氣缸左端相通，這樣控制氣缸的活塞在壓差作用下右移，帶動抽氣氣缸6的活塞右移，直到活塞與抽氣氣缸右端蓋接觸，抽氣氣缸6處于零位；抽氣氣缸的進、排氣口前安裝一個電磁三通換向閥C7，該換向閥為常斷型，使電磁控制閥在不通電狀態(tài)時抽氣氣缸5工作腔(抽氣氣缸右端)通大氣，使抽氣氣缸工作腔內(nèi)的氣體排到大氣中。當(dāng)煙度計抽氣時，電磁兩位兩通閥A9開啟，電磁三通換向閥A3、電磁三通換向閥B4、電磁三通換向閥C7同時換向，電磁三通換向閥B4換向后，控制氣缸5活塞左方腔內(nèi)的高壓空氣通過電磁三通換向閥B4排入大氣，腔內(nèi)的氣體壓力下降；而電磁三通換向閥A3換向后，高壓空氣通過電磁三通換向閥A3，可調(diào)阻尼閥13進入控制氣缸活塞的右方氣缸內(nèi)，缸內(nèi)壓力上升，導(dǎo)致控制氣缸活塞左移，這時單向閥A14關(guān)閉，可調(diào)阻尼閥13可以調(diào)節(jié)控制氣缸5移動的速度。電磁三通換向閥C7換向后，抽氣氣缸活塞右邊工作腔與抽氣管路相通?？刂茪飧椎幕钊笠茙映闅鈿飧椎幕钊笠?，抽氣氣缸活塞左側(cè)的氣體通過放氣口12進入大氣，抽氣氣缸右側(cè)的容積增加，真空度增大，柴油機排氣管內(nèi)的部分廢氣通過電磁兩位兩通閥A9、碳煙過濾裝置10、分水過濾器8、電磁三通換向閥C7進入氣缸。抽氣氣缸活塞一直左移到與抽氣氣缸左端接觸，廢氣中的碳煙微粒過濾到濾紙上。
一次抽氣過程結(jié)束后，電磁三通換向閥A3、電磁三通換向閥B4、電磁三通換向閥C7同時換向，電磁三通換向閥A3換向后，控制氣缸5活塞右方腔內(nèi)的高壓空氣通過可調(diào)阻尼閥13和單向閥A14及換向閥3排入大氣，單向閥A14的作用是使快速排氣，減少氣缸回程時間；而電磁三通換向閥B4換向后，高壓空氣通過電磁三通換向閥B4進入控制氣缸活塞左方的容積，其中的壓力上升，導(dǎo)致控制氣缸活塞快速右移。電磁三通換向閥C7換向后，抽氣氣缸活塞右邊工作腔與大氣相通?？刂茪飧谆钊乙茙映闅鈿飧谆钊乙?，抽氣氣缸活塞右側(cè)的氣體通過電磁三通換向閥C7排入大氣，這樣一個抽氣循環(huán)結(jié)束。
在柴油機煙度很小時，一次抽氣的容積比較小，這樣過濾濾紙過濾下的柴油機顆粒較少，直接測量煙度值較低，測量精度較差。為了提高測量準(zhǔn)確度，可以進行多次抽氣。這樣反復(fù)上述過程N次，而柴油機廢氣通過同一片濾紙，這樣通過過濾濾紙廢氣的容積為N×V(假設(shè)單次抽氣容積為V)，然后用煙度測量裝置測量濾紙的反射率，換算成標(biāo)準(zhǔn)抽氣容積下的煙度。
在抽氣氣缸6的蓋板上中心處安裝一個溫度計11，測量進入抽氣氣缸6氣體的溫度。由于柴油機排氣溫度不同，雖然煙度計抽氣容積相同，但進入抽氣氣缸氣體的質(zhì)量不同，通過濾紙的氣體質(zhì)量也不同，因而造成煙度測量誤差。通過測量進入抽氣氣缸氣體的溫度，計算進入抽氣氣缸的氣體質(zhì)量，可以減少由于柴油機排氣溫度不同造成的誤差。在抽氣氣缸活塞中心處設(shè)有一個中心孔，防止抽氣氣缸活塞與溫度計11碰撞。
實施例2如圖2所示，把圖1中的電磁三通換向閥C7改為一個單向閥B15，并在抽氣氣缸底板上裝有單向閥C16，在抽氣氣缸6抽氣時，柴油機排氣管內(nèi)的部分廢氣通過電磁兩位兩通閥A9、碳煙過濾裝置10、分水過濾器8、單向閥B15進入氣缸，而單向閥C16封閉；在抽氣氣缸6排氣時，單向閥C16開啟，抽氣氣缸6內(nèi)的氣體通過單向閥C16排入大氣，而單向閥B15封閉。其余工作過程與實施例1相同。
實施例3如圖3所示，把圖1中的電磁三通換向閥C7改為一個電磁兩位兩通閥B17，并在抽氣氣缸底板上裝有單向閥C16，在抽氣氣缸6抽氣時，柴油機排氣管內(nèi)的部分廢氣通過電磁兩位兩通閥A9、碳煙過濾裝置10、分水過濾器8、電磁兩位兩通閥B17進入氣缸，而單向閥C16封閉；在抽氣氣缸排氣時，單向閥C16開啟，抽氣氣缸6內(nèi)的氣體通過單向閥C16排入大氣，而電磁兩位兩通閥B17關(guān)閉。其余工作過程與實施例1相同。
權(quán)利要求1.一種采樣容積可變的濾紙式煙度計，包括可變采樣容積采樣及控制部分、濾紙架、走紙機構(gòu)、測量及讀數(shù)裝置，其可變采樣容積采樣及控制部分還包括控制氣缸、抽氣氣缸、阻尼閥、單向閥、三個電磁三通換向閥，控制氣缸與抽氣氣缸相連，由控制氣缸控制抽氣氣缸的抽氣，其特征是在抽氣氣缸進、排氣口處裝有電磁三通換向閥；在控制氣缸兩端各安裝一個電磁三通換向閥，在控制氣缸工作腔裝有可調(diào)阻尼閥和排氣單向閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采樣容積可變的濾紙式煙度計，其特征是在抽氣氣缸的蓋板中心處裝有溫度計，在溫度計相對應(yīng)的抽氣氣缸活塞中心處設(shè)有小孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采樣容積可變的濾紙式煙度計，其特征是在抽氣氣缸進、排氣口處裝有的電磁三通換向閥也可以采用在抽氣管路上裝有進氣單向閥，在抽氣氣缸上裝有向大氣排氣的排氣單向閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采樣容積可變的濾紙式煙度計，其特征是在抽氣氣缸進、排氣口處裝有的電磁三通換向閥也可以采用在抽氣氣缸進、排氣口處裝有兩通電磁閥，在抽氣氣缸上裝有向大氣排氣的排氣單向閥。
專利摘要一種用于測量柴油機及柴油車的煙度的采樣容積可變的濾紙式煙度計，控制氣缸與抽氣氣缸相連，抽氣氣缸兩端裝有電磁換向閥、單向閥及阻尼閥；抽氣氣缸進氣口前裝有電磁換向閥或者在抽氣氣缸底蓋板上裝有一對方向相反的單向閥或者裝有兩通電磁閥和單向閥，重復(fù)抽氣時，該電磁換向閥使柴油機廢氣通過同一片濾紙過濾后流入抽氣氣缸，濾紙上過濾下的碳煙微粒增加，煙度測量的準(zhǔn)確度大幅提高。在抽氣氣缸的底部蓋板上裝有溫度計，可以大幅提高煙度的測量準(zhǔn)確度。本實用新型在測試柴油機的排氣煙度時，與常規(guī)的濾紙式煙度計相比，排氣煙度的測量準(zhǔn)確度可提高3－50倍，同時還可以提高測試效率。
文檔編號G01N15/00GK2935134SQ200620087378
公開日2007年8月15日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者常英杰, 程勇, 吳波, 丁海青 申請人:山東大學(xué)