專利名稱：柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及柴油車尾氣煙度測量的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)動車作為現(xiàn)代社會最重要的交通工具之一，給人們的生活和工作帶來了極大的 便利，但是機(jī)動車所排放出來的尾氣也已成為除煤煙型大氣污染之外的又一大氣污染源。 與此相對應(yīng)，機(jī)動車污染物排放總量在迅速上升。全國各大城市受機(jī)動車尾氣污染嚴(yán)重。通 過對機(jī)動車尾氣污染進(jìn)行檢測來保護(hù)人類生存環(huán)境就具有重要意義。隨著機(jī)動車輛的增加和人們環(huán)境意識提高，我國就廢氣排放、煙度和噪聲分別制 定了 GB3842-83、GB7258-87、GB1495-79等系列化國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，各類的汽車尾氣分析儀， 煙度檢測儀和聲級計已經(jīng)進(jìn)入各省、市、縣級檢測站，而且作為一、二類汽車維修廠的必備 儀器也已是勢在必行。目前，柴油車尾氣的監(jiān)測，只解決了規(guī)定條件下的柴油車尾氣的排放水平，實時監(jiān) 測柴油車在行駛過程中的排放情況就無能為力了。柴油車在行駛過程中，由于路面的環(huán)境 比較復(fù)雜，尾氣的排放情況受到諸多因素的影響，因此，排放情況很復(fù)雜。由于采樣問題的 存在，尾氣排放一直不能夠?qū)崟r監(jiān)測。實時在線對柴油車發(fā)動機(jī)的排放進(jìn)行采樣的技術(shù)還 未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是柴油車在行駛過程中尾氣煙度排放的實時監(jiān)測問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，包括采樣系統(tǒng)、雙氣 幕室和潔凈空氣系統(tǒng)；采樣系統(tǒng)包括采樣頭、采樣管道、恒流泵、節(jié)流閥和氣流轉(zhuǎn)換電磁閥依次連接采集 尾氣；然后尾氣經(jīng)過氣流轉(zhuǎn)換電磁閥，流入不透光度煙度計中的測量光通道，測量完畢后， 尾氣流入不透光度煙度計中的主氣幕通道，通過排氣口排出車外；雙氣幕室，即由軸流風(fēng)扇形成的主氣幕通道和透鏡室的正壓潔凈氣體；潔凈空氣系統(tǒng)包括空氣凈化器、抽氣泵和凈化抽氣管道；潔凈空氣系統(tǒng)將普通 的空氣進(jìn)行凈化處理，由抽氣泵抽入透鏡室，用于潔凈光學(xué)系統(tǒng)；在儀器處于非測量狀態(tài) 時，抽氣泵同時將潔凈空氣，通過轉(zhuǎn)換電磁閥抽入光通道室，用于潔凈光通道。優(yōu)選的，如上所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其不透光度煙度計包括光 源、測量光通道、準(zhǔn)直透鏡、接收透鏡、消雜光柵(光欄)設(shè)計和光電接收室；測量光通道溫 度控制在60度到90度，以減少水汽的凝結(jié)。優(yōu)選的，如上所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其雙氣幕室位于測量光通 道兩側(cè)，在準(zhǔn)直透鏡，接受透鏡和光通道之間，以保證尾氣不污染光學(xué)零件。優(yōu)選的，如上所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其排氣口處裝有排氣泵將測量完尾氣排出。優(yōu)選的，如上所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其采樣管道采用不粘油煙 的特殊材料做成；根據(jù)使用的環(huán)境氣候不同，有加熱管道和不加熱管道兩種；采樣管道材 料為金屬、聚四氟乙烯；采樣管道直徑為Φ2πιπι-Φ60πιπι。優(yōu)選的，如上所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其采樣系統(tǒng)的采樣頭直接 從汽車排氣管尾部插入。優(yōu)選的，如上所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其在汽車尾氣排氣管道中 部開孔，插入采樣頭。優(yōu)選的，如上所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其在排氣管道尾部和發(fā)動 機(jī)之間任意部位加入一連接裝置，將采樣頭放入連接裝置內(nèi)。優(yōu)選的，如上所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其采樣頭插入深度不低于 400mm，并使采樣頭平行于排氣管；采樣頭固定連接方式為焊接、法蘭、緊箍；采樣頭采用4 個均布的葉片，并采用耐高溫材料。優(yōu)選的，如上所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其潔凈空氣系統(tǒng)采用過濾 網(wǎng)和空氣濾清器，產(chǎn)生潔凈空氣。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明氣體流體的全面優(yōu)化設(shè)計，形成一套完整的、優(yōu)化 的，適用于柴油車尾氣煙度測量的采樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)采樣穩(wěn)定準(zhǔn)確，重復(fù)性好，安全可靠。是 柴油車尾氣排放監(jiān)測的理想采樣系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明對結(jié)構(gòu)的改進(jìn)帶來如下優(yōu)點(1)上述采樣頭采用4個均布的葉片，保證采樣頭位于排氣管中心位置；采用耐高 溫材料，滿足排氣管高溫環(huán)境的要求。(2)采樣管道采用不粘油煙的特殊材料做成。根據(jù)使用的環(huán)境氣候不同，有加熱管 道和不加熱管道兩種。(3)采用恒流泵將尾氣抽入煙度儀的測量單元，保證尾氣的較長距離傳輸，為煙度 的在線測量提供保證。(4)采用節(jié)流閥，保證尾氣流量的穩(wěn)定，確保煙度的精密測量。(5)采用潔凈空氣系統(tǒng)，確保光學(xué)系統(tǒng)的潔凈，提高測量的準(zhǔn)確性。


圖1為本發(fā)明實施例的煙度測量原理圖。圖2為本發(fā)明實施例的氣路系統(tǒng)實施例一示意圖。圖3為本發(fā)明實施例的氣路系統(tǒng)實施例二示意圖。圖4為本發(fā)明實施例的雙氣幕室結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)記的說明1光源，2光敏電池，3準(zhǔn)直透鏡，4接受透鏡，5、6消雜光柵(光欄)， 7測量光通道，8尾氣，9采樣頭，10采樣管道，11恒流泵，12節(jié)流閥，13氣流轉(zhuǎn)換電磁閥，14 抽氣泵，15凈化空氣，16凈化空氣管道，17主氣幕管道，18軸流風(fēng)扇，19排氣口，20空氣凈 化器，21尾氣排氣風(fēng)扇，22輔助吹氣系統(tǒng)，23主排氣管道。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。圖1是本發(fā)明實施例煙度測量的原理圖。煙度測量采用國家規(guī)定的柴油機(jī)煙度不 透光度測試方法。它是根據(jù)朗伯_比爾定律，利用尾氣對光吸收的原理來測量尾氣的煙度 值，包括光吸收系數(shù)K值和光吸收比N。光源1采用長壽命的LED燈，發(fā)光主波長在560nm。 光接收采用符合人眼的視見函數(shù)的光敏電池2進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。準(zhǔn)直透鏡3和接受透鏡4采 用對稱結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)計，便于降低成本和系統(tǒng)調(diào)試要求。兩個透鏡的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證光 源室和光電接受室的潔凈。兩個消雜光柵(光欄)5、6，保證雜散光不能夠進(jìn)入接受系統(tǒng)，從 而保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；測量光通道7中，等距離的類似螺紋的溝槽設(shè)計以及表面的發(fā) 黑氧化處理，使得雜散光被有效吸收，提高系統(tǒng)的光束質(zhì)量；光通道長度采用國家標(biāo)準(zhǔn)長度 一半的設(shè)計，便于減少儀器體積，同時符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。系統(tǒng)抗電磁干擾設(shè)計和抗振動設(shè) 計，大大提高儀器整體性能。標(biāo)準(zhǔn)濾光片的校準(zhǔn)插槽(儀器校驗板插口)，便于儀器的校正。 通過CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后計算出光吸收系數(shù)K值和光吸收比N。儀器符合JJG976-2002 《透射式煙度計檢定規(guī)程》要求。圖1中所示標(biāo)準(zhǔn)光通道長度為215mm。圖2為本發(fā)明實施例的氣路系統(tǒng)實施例一示意圖。在煙度測量時，尾氣8，通過插 入發(fā)動機(jī)排氣管的采樣頭9，被恒流泵11抽出，抽出的尾氣通過節(jié)流閥12穩(wěn)定流量后，經(jīng)過 氣流轉(zhuǎn)換電磁閥13，流入測量光通道7，測量完畢后，尾氣流入主氣幕管道17，通過左右的 排氣口 19排出車外。本系統(tǒng)的經(jīng)過空氣凈化器20凈化的空氣由獨立的抽氣泵14抽出，通過凈化空氣 管道16將潔凈空氣抽進(jìn)準(zhǔn)直透鏡3和接受透鏡4所在的透鏡室，在透鏡室形成輔助氣幕。 在處于非測量狀態(tài)時，氣流轉(zhuǎn)換電磁閥13將尾氣通道關(guān)閉，同時接上凈化空氣管道，抽氣 泵14將潔凈空氣抽入測量光通道7，清洗管道。圖3為本發(fā)明實施例的氣路系統(tǒng)實施例二示意圖。在煙度測量時，汽車尾氣8，通 過插入發(fā)動機(jī)排氣管的采樣頭9，被恒流泵11抽出，抽出的尾氣通過節(jié)流閥12穩(wěn)定流量后， 經(jīng)過氣流轉(zhuǎn)換電磁閥13，流入測量光通道7，測量完畢后，尾氣流入主氣幕管道17，并匯合 到排氣通道，通過尾氣排氣風(fēng)扇21，由排氣口 19排出車外。本系統(tǒng)的經(jīng)過空氣凈化器20凈化的空氣由獨立的抽氣泵14抽出，通過凈化空氣 管道16將潔凈空氣抽進(jìn)準(zhǔn)直透鏡3和接受透鏡4所在的透鏡室，在透鏡室形成輔助氣幕。 在處于非測量狀態(tài)時，氣流轉(zhuǎn)換電磁閥13將汽車尾氣通道關(guān)閉，同時接上凈化空氣管道， 抽氣泵14將潔凈空氣抽入測量光通道7，清洗管道。在結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方面如下(1)上述采樣頭9采用4個均布的葉片，保證采樣頭9位于排氣管中心位置；采用 耐高溫材料，滿足排氣管高溫環(huán)境的要求。采樣頭9有三種方式插入汽車排氣管道直接從 汽車排氣管尾部插入；在排氣管中部打孔后插入采樣頭1，并使采樣頭9平行排氣管；在排 氣管道尾部和發(fā)動機(jī)之間任意部位加入一連接裝置，將采樣頭1放入連接裝置內(nèi)。采樣頭 1插入深度不低于400mm。采樣頭9固定連接方式為焊接、法蘭、緊箍。(2)采樣管道10采用不粘油煙的特殊材料做成。根據(jù)使用的環(huán)境氣候不同， 有加熱管道和不加熱管道兩種；采樣管道材料為金屬、聚四氟乙烯；采樣管道直徑為
5Φ 2mm-Φ 60mmο(3)采用恒流泵11將尾氣抽入煙度儀的測量單元，保證尾氣的較長距離傳輸，為 煙度的在線測量提供保證。(4)采用節(jié)流閥12，保證尾氣流量的穩(wěn)定，確保煙度的精密測量。(5)采用氣流轉(zhuǎn)換電磁閥13控制，可以在儀器處于非測量狀態(tài)時，將氣路轉(zhuǎn)換到 潔凈空氣流入狀態(tài)，用潔凈空氣清洗測量光通道。保證零位校正的準(zhǔn)確。在進(jìn)行煙度測量時，工作流程如下儀器開機(jī)，氣流轉(zhuǎn)換電磁閥13關(guān)閉，儀器進(jìn)行 自動校零，校零完畢后。LED光源1熄滅，儀器開始校標(biāo)。儀器校標(biāo)后，開始正常的測量工 作。尾氣通過采樣系統(tǒng)，進(jìn)入測量光通道7，由于尾氣的存在，使得LED光源1發(fā)出的光在進(jìn) 入光敏電池2之前光強(qiáng)衰減，光信號發(fā)生變化，系統(tǒng)通過計算這些變化量，從而得出尾氣的 光吸收系數(shù)K值和光吸收比N，完成煙度值的測量。圖4為本發(fā)明實施例的雙氣幕室結(jié)構(gòu)示意圖。主排氣管道23通過軸流風(fēng)扇18將 所有的尾氣排出，為了減少殘余尾氣從進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡3和接受透鏡4所在的透鏡室；在透鏡 室上加入一個輔助吹氣系統(tǒng)22，有潔凈空氣吹入透鏡室，使透鏡室形成一個輔助的氣幕，一 方面在測量時，保證尾氣不能夠進(jìn)入透鏡室污染透鏡，另一方面，在非測量狀態(tài)，清潔透鏡。 雙氣幕室位于測量光通道7兩側(cè)，在準(zhǔn)直透鏡3、接受透鏡4和光通道7之間。以保證尾氣 不污染光學(xué)零件。測量光通道溫度控制在60度到90度(優(yōu)選的是75度)，以減少水汽的 凝結(jié)。其中所述的雙氣幕包括由兩個軸流風(fēng)扇18抽風(fēng)管道而形成的主氣幕和透鏡室的 正壓潔凈氣體。在主排氣管道23上設(shè)計的一個大孔，便于尾氣的排除，一個小孔同時起到 兩個作用一個是阻止尾氣進(jìn)入透鏡室；二是起到光學(xué)系統(tǒng)的光柵(光欄)作用，限制雜散 光，即消雜光柵(光欄)5、6。以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，本發(fā)明的保護(hù)范 圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于該氣路系統(tǒng)包括采樣系統(tǒng)、雙氣幕室和潔凈空氣系統(tǒng)；所述采樣系統(tǒng)，包括采樣頭、采樣管道、恒流泵、節(jié)流閥和氣流轉(zhuǎn)換電磁閥，依次連接，用于采集尾氣，尾氣經(jīng)過氣流轉(zhuǎn)換電磁閥，流入不透光度煙度計中的測量光通道，測量完畢后，尾氣流入不透光度煙度計中的主氣幕通道，通過排氣口排出車外；所述雙氣幕室，即由軸流風(fēng)扇形成的主氣幕通道和正壓潔凈氣體形成的透鏡室氣幕通道；所述潔凈空氣系統(tǒng)包括空氣凈化器、抽氣泵和凈化空氣管道，依次連接，用于將普通的空氣進(jìn)行凈化處理后，由抽氣泵抽入透鏡室，來潔凈光學(xué)系統(tǒng)；當(dāng)儀器處于非測量狀態(tài)時，抽氣泵同時將潔凈空氣，通過轉(zhuǎn)換電磁閥抽入測量光通道，用于潔凈測量光通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于所述不透光 度煙度計包括光源、測量光通道、準(zhǔn)直透鏡、接收透鏡、消雜光柵和光電接收室；所述測量光 通道溫度控制在60度到90度，以減少水汽的凝結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于所述雙氣幕 室位于測量光通道兩側(cè)，在準(zhǔn)直透鏡，接受透鏡和測量光通道之間，以保證尾氣不污染光學(xué) 零件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于所述排氣口 處裝有排氣泵將測量完的尾氣排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于所述采樣管 道采用不粘油煙的金屬或聚四氟乙烯材料做成；根據(jù)使用的環(huán)境氣候不同，所述采樣管道 有加熱管道和不加熱管道兩種；所述采樣管道直徑為2mm到60mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于所述采樣系 統(tǒng)的采樣頭直接從尾氣排氣管尾部插入。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于所述采樣頭 在尾氣排氣管道中部開孔后插入。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于所述采 樣頭插入尾氣排氣管道深度不低于400mm，并使所述采樣頭平行于尾氣排氣管道；所述采 樣頭采用焊接、法蘭或緊箍的固定連接方式；所述采樣頭采用4個均布的葉片，并采用耐高 溫材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于在尾氣排氣 管道尾部和發(fā)動機(jī)之間任意部位加入一連接裝置，將所述采樣頭放入連接裝置內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，其特征在于所述潔凈空 氣系統(tǒng)采用過濾網(wǎng)和空氣濾清器，來產(chǎn)生潔凈空氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種柴油車尾氣煙度測量的氣路系統(tǒng)，包括采樣系統(tǒng)、雙氣幕室和潔凈空氣系統(tǒng)；采樣系統(tǒng)，包括采樣頭、采樣管道、恒流泵、節(jié)流閥和氣流轉(zhuǎn)換電磁閥，依次連接，用于采集尾氣；雙氣幕室，由軸流風(fēng)扇形成的主氣幕通道和正壓潔凈氣體形成的透鏡室氣幕通道；潔凈空氣系統(tǒng)包括空氣凈化器、抽氣泵和凈化空氣管道，依次連接，用于潔凈光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)儀器處于非測量狀態(tài)時還用于潔凈測量光通道。本發(fā)明采用恒流泵將尾氣抽入煙度儀測量單元，保證尾氣的較長距離傳輸，為煙度的在線測量提供保證；采用節(jié)流閥，保證尾氣流量的穩(wěn)定，確保煙度的精密測量；采用潔凈空氣系統(tǒng)，確保光學(xué)系統(tǒng)的潔凈，提高測量的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01N1/28GK101949788SQ20101027954
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者井傳發(fā), 朱戰(zhàn)軍, 李建新, 李立, 李虹杰, 潘啟俊, 胡婷婷, 陳力 申請人:武漢市天虹儀表有限責(zé)任公司