專利名稱：一種可變采樣容積的濾紙式煙度計的制作方法
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。
背景技術(shù)：
我們知道，目前公知的濾紙式煙度計均使用定容式煙度計。煙度計是由抽氣氣缸、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1.0BOSCH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0.2BOSCH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0.3BOSCH單位時，其相對誤差為9.2％，在柴油機排氣煙度為0.2BOSCH單位時，其相對誤差為22.0％(AVL 409煙度計的操作手冊)。FBY煙度計的誤差為0.3BOSCH單位(FBY系列柴油車煙度計說明書)，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
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。
本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種可變采樣容積的濾紙式煙度計，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機構(gòu)組成，抽氣氣缸連接有步進氣缸，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)有觸點開關(guān)。
所述的步進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，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機構(gòu)組成，抽氣氣缸連接有步進氣缸，步進氣缸前蓋板直接固定在抽氣氣缸的前法蘭板上，步進氣缸的后蓋板通過螺紋與步進氣缸缸套連接，步進氣缸后蓋板通過壓板用螺栓與步進氣缸前蓋板或抽氣氣缸前蓋板相連接，步進氣缸內(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)有觸點開關(guān)。
所述的步進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)步進氣缸后蓋板的位置，調(diào)節(jié)步進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，工作行程時活塞運動，抽氣氣缸內(nèi)的容積增加，缸內(nèi)的負壓增加，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，氣缸進氣口進入抽氣氣缸。控制氣缸采用多活塞的步進氣缸(數(shù)字氣缸)。通過控制步進氣缸各活塞腔的進、排氣，可以使步進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，實現(xiàn)變抽氣容積的功能。在柴油機煙度很小時，控制步進氣缸各活塞腔的進、排氣，使得步進氣缸的行程最大，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排氣煙度較大時的誤差亦很小。


圖1為本發(fā)明實施例1剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例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.進氣孔，18.抽氣氣缸后蓋板，20..觸點開關(guān)，21.步進氣缸后蓋板，22.密封圈，23.活塞c限位桿，24.活塞c，25.活塞b限位桿，26.步進氣缸氣缸套，27.活塞a限位桿，28.步進氣缸壓板。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例1在圖1中，步進氣缸采用了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)動機廢氣經(jīng)過濾紙過濾后通過進氣孔17進入抽氣氣缸腔內(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)動機廢氣經(jīng)過濾紙過濾后通過進氣孔17進入抽氣氣缸腔內(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)動機廢氣經(jīng)過濾紙過濾后通過進氣孔17進入抽氣氣缸腔內(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)動機廢氣經(jīng)過濾紙過濾后通過進氣孔17進入抽氣氣缸腔內(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是本實用新型第一個實施例的當(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)動機廢氣碳煙質(zhì)量愈多。在發(fā)動機煙度較小時，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)步進氣缸采用n個活塞時，步進氣缸的行程有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。
實施例2如附圖3所示，與實施例1不同的是其調(diào)節(jié)零位的方式不同。去掉了實施例1中的彈性套或彈簧11，步進氣缸前蓋板8直接固定在抽氣氣缸的前法蘭板上，步進氣缸后蓋板21通過螺紋與步進氣缸鋼套連接，通過調(diào)節(jié)步進氣缸后蓋板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。步進氣缸后蓋板21通過步進汽缸壓板28用螺栓連接到步進氣缸前蓋板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，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機構(gòu)組成，其特征在于抽氣氣缸連接有步進氣缸，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，其特征在于所述的步進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，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，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，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機構(gòu)組成，其特征在于抽氣氣缸連接有步進氣缸，步進氣缸前蓋板直接固定在抽氣氣缸的前法蘭板上，步進氣缸的后蓋板通過螺紋與步進氣缸鋼套連接，步進氣缸后蓋板通過壓板用螺栓與步進氣缸前蓋板或抽氣氣缸前蓋板相連接，步進氣缸內(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，其特征在于所述的步進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，主要由抽氣氣缸、濾紙及濾紙架、染黑度檢測及顯示裝置、走紙機構(gòu)組成，抽氣氣缸連接有步進氣缸，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，或者是步進氣缸前蓋板直接固定在抽氣氣缸的前法蘭板上，步進氣缸內(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)有觸點開關(guān)。本發(fā)明的有益效果是，在所測試柴油機的排氣煙度較小時，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)