專利名稱：一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙度測試裝置，具體地說是一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)。
背景技術(shù)：
我們知道，目前公知的濾紙式煙度計(jì)均使用定容式煙度計(jì)。煙度計(jì)是由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機(jī)構(gòu)等組成。在抽氣氣缸抽氣時，柴油機(jī)部分排氣經(jīng)安裝在柴油機(jī)排氣管內(nèi)的探頭、取樣管、過濾濾紙進(jìn)入抽氣氣缸，柴油機(jī)排氣中的碳煙被濾紙過濾下來，濾紙變黑。光度計(jì)照射濾紙，測量濾紙的反光度，計(jì)算得到煙度值。目前濾紙式煙度計(jì)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(jì)采用抽氣容積為1L的抽氣氣缸。但是隨著柴油機(jī)排放法規(guī)愈來愈嚴(yán)格，柴油機(jī)在穩(wěn)態(tài)工況下的煙度大幅降低，一般最大煙度小于1.0BOSCH單位，大部分柴油機(jī)的穩(wěn)態(tài)煙度小于0.5BOSCH單位，一些低排放柴油機(jī)的穩(wěn)態(tài)煙度小于0.2BOSCH單位，而煙度計(jì)滿量程的示值為10.0BOSCH單位。由于現(xiàn)在柴油機(jī)排氣中碳煙濃度很小，因而采用330mL抽氣容積的煙度計(jì)每次試驗(yàn)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(jì)，在柴油機(jī)排氣煙度為0.6-5BOSCH單位時，其相對誤差為±2％。而在柴油機(jī)排氣煙度為0.3BOSCH單位時，其相對誤差為9.2％，在柴油機(jī)排氣煙度為0.2BOSCH單位時，其相對誤差為22.0％(AVL 409煙度計(jì)的操作手冊)。FBY煙度計(jì)的誤差為0.3BOSCH單位(FBY系列柴油車煙度計(jì)說明書)，測量很小煙度對的相對誤差很大，根本不適合使用。由于目前柴油機(jī)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(jī)的煙度更低，因而利用現(xiàn)有的330mL及1.0L抽氣容積煙度計(jì)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(jì)根本不能滿足柴油機(jī)生產(chǎn)廠家和有關(guān)部門的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量精度高的可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)。
本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機(jī)構(gòu)組成，抽氣氣缸連接有步進(jìn)氣缸，兩者各自前蓋板上的法蘭通過螺栓相互連接，在兩個法蘭之間設(shè)有彈性裝置，步進(jìn)氣缸內(nèi)的活塞桿與抽氣氣缸內(nèi)的抽氣活塞相連接，抽氣氣缸后蓋板上設(shè)有觸點(diǎn)開關(guān)。
所述的步進(jìn)氣缸為若干活塞串聯(lián)在一起的氣缸體，每個活塞內(nèi)均設(shè)有限位桿，每個活塞分別與各自對應(yīng)的電磁換向閥連接，每個活塞與缸套之間采用密封圈密封。
所述的彈性裝置為彈性連接套。
所述的彈性裝置為彈簧。
調(diào)零時，通過調(diào)節(jié)步進(jìn)氣缸前端面法蘭和抽氣氣缸端面法蘭間的距離，壓縮彈性連接套或彈簧，使得在步進(jìn)氣缸處于0位時抽氣氣缸亦處于0位。
一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機(jī)構(gòu)組成，抽氣氣缸連接有步進(jìn)氣缸，步進(jìn)氣缸前蓋板直接固定在抽氣氣缸的前法蘭板上，步進(jìn)氣缸的后蓋板通過螺紋與步進(jìn)氣缸缸套連接，步進(jìn)氣缸后蓋板通過壓板用螺栓與步進(jìn)氣缸前蓋板或抽氣氣缸前蓋板相連接，步進(jìn)氣缸內(nèi)的活塞桿與抽氣氣缸內(nèi)的抽氣活塞相連接，抽氣氣缸后蓋板上設(shè)有觸點(diǎn)開關(guān)。
所述的步進(jìn)氣缸為若干活塞串聯(lián)在一起的氣缸體，每個活塞內(nèi)均設(shè)有限位桿，每個活塞分別與各自對應(yīng)的電磁換向閥連接，每個活塞與缸套之間采用密封圈密封。
調(diào)零時，通過調(diào)節(jié)步進(jìn)氣缸后蓋板的位置，調(diào)節(jié)步進(jìn)氣缸最后端活塞限位桿的位置，從而調(diào)節(jié)抽氣氣缸活塞的零位。
本發(fā)明的抽氣氣缸采用普通的輕型氣缸，工作行程時活塞運(yùn)動，抽氣氣缸內(nèi)的容積增加，缸內(nèi)的負(fù)壓增加，柴油機(jī)排氣管內(nèi)的部分廢氣通過安裝在柴油機(jī)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(jìn)氣口進(jìn)入抽氣氣缸。控制氣缸采用多活塞的步進(jìn)氣缸(數(shù)字氣缸)。通過控制步進(jìn)氣缸各活塞腔的進(jìn)、排氣，可以使步進(jìn)氣缸活塞桿的行程不同，帶動抽氣氣缸，使得抽氣氣缸的抽氣容積不同，實(shí)現(xiàn)變抽氣容積的功能。在柴油機(jī)煙度很小時，控制步進(jìn)氣缸各活塞腔的進(jìn)、排氣，使得步進(jìn)氣缸的行程最大，抽氣氣缸的行程最大，抽氣氣缸的抽氣容積最大，這樣在過濾濾紙上過濾下的黑煙就較多，用染黑度檢測裝置測量的煙度顯示值就較大，而煙度顯示值在5.0BOSCH單位左右時的測量誤差較小。通過換算成330mL抽氣容積的煙度，可以精確地測量低煙度示值下的排氣煙度。如采用3個活塞的步進(jìn)氣缸，其活塞桿位置有7個位置(不包括0位)，即抽氣氣缸的行程有7個位置，抽氣氣缸的抽氣容積亦有7個不同的容積。設(shè)抽氣容積在第一位置時的容積為V，則在最大行程時的抽氣容積為7V，這樣濾紙上過濾下的碳煙量是抽氣量為V時的7倍，這樣測量濾紙煙度的精度就成倍提高。
本發(fā)明的有益效果是，在所測試柴油機(jī)的排氣煙度較小時，排氣煙度的測量誤差可減小3-50倍，同時還可以保證所測柴油機(jī)排氣煙度較大時的誤差亦很小。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中最大采樣容積狀態(tài)時剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖中2.活塞a，3.電磁換向閥a，4.活塞b，5.電磁換向閥b，6.電磁換向閥c，7.活塞桿，8.步進(jìn)氣缸前蓋板，9.連接螺栓，11.彈性連接套或彈簧，12.抽氣氣缸前蓋板，13.可調(diào)阻尼閥，15、抽氣活塞，17.進(jìn)氣孔，18.抽氣氣缸后蓋板，20..觸點(diǎn)開關(guān)，21.步進(jìn)氣缸后蓋板，22.密封圈，23.活塞c限位桿，24.活塞c，25.活塞b限位桿，26.步進(jìn)氣缸氣缸套，27.活塞a限位桿，28.步進(jìn)氣缸壓板。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1在圖1中，步進(jìn)氣缸采用了3個活塞，也可采用更多活塞，活塞a2、活塞b4和活塞c24?；钊鸻2的行程為S，活塞b4的行程為2S，活塞c24的行程為4S(一般活塞1、2、3的行程為倍數(shù)關(guān)系，也可以不為倍數(shù)關(guān)系)，這樣其活塞桿7的行程位置不包括0位有7個。每個活塞與缸套26之間配合，都采用密封圈22進(jìn)行密封。各個活塞的動作分別由與其相連的電磁換向閥a3、電磁換向閥b5、電磁換向閥c 6控制，電磁換向閥a3、電磁換向閥b5、電磁換向閥c6接高壓空氣和大氣。
活塞c24右邊氣缸內(nèi)一直通低壓氣體，當(dāng)電磁換向閥a3、電磁換向閥b5、電磁換向閥c6都通高壓空氣時，則活塞a2、活塞b4、活塞c24在壓差的作用下向右移動，分別與活塞a限位桿27、活塞b限位桿25和活塞c限位桿23相碰，這時活塞桿7的位置在最右邊，活塞桿7帶動抽氣氣缸的抽氣活塞15移動到最右邊的位置，通過調(diào)整連接螺栓9壓縮彈性連接套或彈簧11，可以使得抽氣活塞15與抽氣氣缸后蓋板18剛剛接觸，觸點(diǎn)開關(guān)20接通，指示抽氣活塞15已經(jīng)處于0位，如圖1所示。
當(dāng)只有電磁換向閥a3換向通向大氣時，則活塞a2腔內(nèi)的壓力變?yōu)?、由于活塞c24右側(cè)為低壓，活塞b4腔內(nèi)的壓力仍為高壓，則活塞a2在壓差的作用下向左移動，直到與步進(jìn)氣缸后蓋板21接觸，移動距離為S，同時活塞a2移動帶動活塞b4和活塞c24同時向左移動S距離，步進(jìn)氣缸活塞桿7及抽氣活塞15同時向左移動，移動距離為S，發(fā)動機(jī)廢氣經(jīng)過濾紙過濾后通過進(jìn)氣孔17進(jìn)入抽氣氣缸腔內(nèi)，抽氣容積為V，可調(diào)阻尼閥13保證抽氣氣缸活塞15的運(yùn)動速度基本穩(wěn)定，調(diào)節(jié)阻尼閥13的開度可以控制抽氣氣缸的運(yùn)動速度，即可調(diào)節(jié)抽氣的時間。
當(dāng)只有電磁換向閥b5換向通向大氣時，則活塞b4腔內(nèi)的壓力變?yōu)?、由于活塞c24右側(cè)一直通低壓氣體，活塞c24腔內(nèi)的壓力仍為高壓，則活塞b4在壓差的作用下向左移動，直到與活塞a2接觸，移動距離為2S，活塞b4帶動活塞c24同時向左移動2S距離，步進(jìn)氣缸活塞桿7和抽氣氣缸活塞15同時向左移動，移動距離為2S，發(fā)動機(jī)廢氣經(jīng)過濾紙過濾后通過進(jìn)氣孔17進(jìn)入抽氣氣缸腔內(nèi)，抽氣容積為2V。
當(dāng)電磁換向閥a3和電磁換向閥b5同時換向通向大氣時，則活塞a2和活塞b4腔內(nèi)的壓力同時都變?yōu)?、由于活塞c24右側(cè)一直為低壓，活塞c24腔內(nèi)的壓力仍為高壓，則活塞b4在壓差的作用下首先向左移動，與活塞a2接觸后帶動活塞a2繼續(xù)向左移動，直到與步進(jìn)氣缸后蓋板21接觸，移動總距離為3S，活塞b4帶動活塞c24同時向左移動3S距離，步進(jìn)氣缸活塞桿7及抽氣活塞15同時向左移動，移動距離為3S，發(fā)動機(jī)廢氣經(jīng)過濾紙過濾后通過進(jìn)氣孔17進(jìn)入抽氣氣缸腔內(nèi)，抽氣容積為3V。
只有電磁換向閥c6換向通向大氣時，則活塞c24腔內(nèi)的壓力變?yōu)?、由于活塞c24右側(cè)為低壓，則活塞c24在壓差的作用下向左移動，直到與活塞b4接觸，移動距離為4S，步進(jìn)氣缸活塞桿7及抽氣活塞15同時向左移動，移動距離為4S，發(fā)動機(jī)廢氣經(jīng)過濾紙過濾后通過進(jìn)氣孔17進(jìn)入抽氣氣缸腔內(nèi)，抽氣容積為4V。
同理，當(dāng)電磁換向閥a3和電磁換向閥c6同時換向通大氣時，抽氣容積為5V。當(dāng)電磁換向閥b5和電磁換向閥c6同時換向通大氣時，抽氣容積為6V。當(dāng)電磁換向閥a3、電磁換向閥b5和電磁換向閥c6同時換向通大氣時，抽氣容積為7V。
圖2是本實(shí)用新型第一個實(shí)施例的當(dāng)電磁換向閥a3、電磁換向閥b5和電磁換向閥c6同時換向通大氣時的可變采樣容積濾紙式煙度計(jì)采樣裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖中活塞a2、活塞b4及活塞c24均處于最左邊的位置，抽氣活塞15亦處于最左邊的位置，即最大行程位置，最大采樣容積為7V。
這樣通過控制電磁換向閥a3、電磁換向閥b5及電磁換向閥c6的動作，可以控制抽氣氣缸的抽氣容積。抽氣容積愈大，通過濾紙的抽氣容積及濾紙過濾下的發(fā)動機(jī)廢氣碳煙質(zhì)量愈多。在發(fā)動機(jī)煙度較小時，采用較大的抽氣容積，可以成倍增加濾紙過濾下的碳煙質(zhì)量，成倍提高碳煙的測量精度。
當(dāng)步進(jìn)氣缸采用n個活塞時，步進(jìn)氣缸的行程有2n個(包括0位)，相應(yīng)的抽氣容積也可變?yōu)?V-(2n-1)V，一般采用3或4個活塞即可。
實(shí)施例2如附圖3所示，與實(shí)施例1不同的是其調(diào)節(jié)零位的方式不同。去掉了實(shí)施例1中的彈性套或彈簧11，步進(jìn)氣缸前蓋板8直接固定在抽氣氣缸的前法蘭板上，步進(jìn)氣缸后蓋板21通過螺紋與步進(jìn)氣缸鋼套連接，通過調(diào)節(jié)步進(jìn)氣缸后蓋板21的位置，調(diào)節(jié)活塞a限位桿27的位置，從而調(diào)節(jié)抽氣活塞15的零位。步進(jìn)氣缸后蓋板21通過步進(jìn)汽缸壓板28用螺栓連接到步進(jìn)氣缸前蓋板8或抽氣氣缸前蓋板12上。
權(quán)利要求
1.一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機(jī)構(gòu)組成，其特征在于抽氣氣缸連接有步進(jìn)氣缸，兩者各自前蓋板上的法蘭通過螺栓相互連接，在兩個法蘭之間設(shè)有彈性裝置，步進(jìn)氣缸內(nèi)的活塞桿與抽氣氣缸內(nèi)的抽氣活塞相連接，抽氣氣缸后蓋板上設(shè)有觸點(diǎn)開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)，其特征在于所述的步進(jìn)氣缸為若干活塞串聯(lián)在一起的氣缸體，每個活塞內(nèi)均設(shè)有限位桿，每個活塞分別與各自對應(yīng)的電磁換向閥連接，每個活塞與缸套之間采用密封圈密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)，其特征在于所述的彈性裝置為彈性連接套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)，其特征在于所述的彈性裝置為彈簧。
5.一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機(jī)構(gòu)組成，其特征在于抽氣氣缸連接有步進(jìn)氣缸，步進(jìn)氣缸前蓋板直接固定在抽氣氣缸的前法蘭板上，步進(jìn)氣缸的后蓋板通過螺紋與步進(jìn)氣缸鋼套連接，步進(jìn)氣缸后蓋板通過壓板用螺栓與步進(jìn)氣缸前蓋板或抽氣氣缸前蓋板相連接，步進(jìn)氣缸內(nèi)的活塞桿與抽氣氣缸內(nèi)的抽氣活塞相連接，抽氣氣缸后蓋板上設(shè)有觸點(diǎn)開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)，其特征在于所述的步進(jìn)氣缸為若干活塞串聯(lián)在一起的氣缸體，每個活塞內(nèi)均設(shè)有限位桿，每個活塞分別與各自對應(yīng)的電磁換向閥連接，每個活塞與缸套之間采用密封墊密圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可變采樣容積的濾紙式煙度計(jì)，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機(jī)構(gòu)組成，抽氣氣缸連接有步進(jìn)氣缸，兩者各自前蓋板上的法蘭通過螺栓相互連接，在兩個法蘭之間設(shè)有彈性裝置，或者是步進(jìn)氣缸前蓋板直接固定在抽氣氣缸的前法蘭板上，步進(jìn)氣缸內(nèi)的活塞桿與抽氣氣缸內(nèi)的抽氣活塞相連接，抽氣氣缸后蓋板上設(shè)有觸點(diǎn)開關(guān)。本發(fā)明的有益效果是，在所測試柴油機(jī)的排氣煙度較小時，排氣煙度的測量誤差可減小3－50倍，同時還可以保證所測柴油機(jī)排氣煙度較大時的誤差亦很小。
文檔編號G01N15/00GK1904595SQ20061006962
公開日2007年1月31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)