专利名称：一种可变采样容积的滤纸式烟度计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烟度测试装置，具体地说是一种可变采样容积的滤纸式烟度计。
背景技术：
我们知道，目前公知的滤纸式烟度计均使用定容式烟度计。烟度计是由抽气气缸、滤纸及滤纸架、染黑度检测及显示装置、走纸机构等组成。在抽气气缸抽气时，柴油机部分排气经安装在柴油机排气管内的探头、取样管、过滤滤纸进入抽气气缸，柴油机排气中的碳烟被滤纸过滤下来，滤纸变黑。光度计照射滤纸，测量滤纸的反光度，计算得到烟度值。目前滤纸式烟度计均采用定抽气容积的抽气气缸，国内均采用抽气容积为330mL的抽气气缸，奥地利AVL公司的409烟度计采用抽气容积为1L的抽气气缸。但是随着柴油机排放法规愈来愈严格，柴油机在稳态工况下的烟度大幅降低，一般最大烟度小于1.0BOSCH单位，大部分柴油机的稳态烟度小于0.5BOSCH单位，一些低排放柴油机的稳态烟度小于0.2BOSCH单位，而烟度计满量程的示值为10.0BOSCH单位。由于现在柴油机排气中碳烟浓度很小，因而采用330mL抽气容积的烟度计每次试验时滤纸的黑度很小，烟度测量的准确性大幅降低，误差很大。据报告，采用1.0L抽气容积的滤纸式烟度计，在柴油机排气烟度为0.6-5BOSCH单位时，其相对误差为±2％。而在柴油机排气烟度为0.3BOSCH单位时，其相对误差为9.2％，在柴油机排气烟度为0.2BOSCH单位时，其相对误差为22.0％(AVL 409烟度计的操作手册)。FBY烟度计的误差为0.3BOSCH单位(FBY系列柴油车烟度计说明书)，测量很小烟度对的相对误差很大，根本不适合使用。由于目前柴油机的稳态排气烟度很低，正在研发的更低排放的柴油机的烟度更低，因而利用现有的330mL及1.0L抽气容积烟度计的测量相对误差很大，现有的330mL及1.0L抽气容积的烟度计根本不能满足柴油机生产厂家和有关部门的需要。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、操作方便、测量精度高的可变采样容积的滤纸式烟度计。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的一种可变采样容积的滤纸式烟度计，主要由抽气气缸、滤纸及滤纸架、染黑度检测及显示装置、走纸机构组成，抽气气缸连接有步进气缸，两者各自前盖板上的法兰通过螺栓相互连接，在两个法兰之间设有弹性装置，步进气缸内的活塞杆与抽气气缸内的抽气活塞相连接，抽气气缸后盖板上设有触点开关。
所述的步进气缸为若干活塞串联在一起的气缸体，每个活塞内均设有限位杆，每个活塞分别与各自对应的电磁换向阀连接，每个活塞与缸套之间采用密封圈密封。
所述的弹性装置为弹性连接套。
所述的弹性装置为弹簧。
调零时，通过调节步进气缸前端面法兰和抽气气缸端面法兰间的距离，压缩弹性连接套或弹簧，使得在步进气缸处于0位时抽气气缸亦处于0位。
一种可变采样容积的滤纸式烟度计，主要由抽气气缸、滤纸及滤纸架、染黑度检测及显示装置、走纸机构组成，抽气气缸连接有步进气缸，步进气缸前盖板直接固定在抽气气缸的前法兰板上，步进气缸的后盖板通过螺纹与步进气缸缸套连接，步进气缸后盖板通过压板用螺栓与步进气缸前盖板或抽气气缸前盖板相连接，步进气缸内的活塞杆与抽气气缸内的抽气活塞相连接，抽气气缸后盖板上设有触点开关。
所述的步进气缸为若干活塞串联在一起的气缸体，每个活塞内均设有限位杆，每个活塞分别与各自对应的电磁换向阀连接，每个活塞与缸套之间采用密封圈密封。
调零时，通过调节步进气缸后盖板的位置，调节步进气缸最后端活塞限位杆的位置，从而调节抽气气缸活塞的零位。
本发明的抽气气缸采用普通的轻型气缸，工作行程时活塞运动，抽气气缸内的容积增加，缸内的负压增加，柴油机排气管内的部分废气通过安装在柴油机排气管内的取样探头，经过取样管，过滤滤纸，水冷凝器，气缸进气口进入抽气气缸。控制气缸采用多活塞的步进气缸(数字气缸)。通过控制步进气缸各活塞腔的进、排气，可以使步进气缸活塞杆的行程不同，带动抽气气缸，使得抽气气缸的抽气容积不同，实现变抽气容积的功能。在柴油机烟度很小时，控制步进气缸各活塞腔的进、排气，使得步进气缸的行程最大，抽气气缸的行程最大，抽气气缸的抽气容积最大，这样在过滤滤纸上过滤下的黑烟就较多，用染黑度检测装置测量的烟度显示值就较大，而烟度显示值在5.0BOSCH单位左右时的测量误差较小。通过换算成330mL抽气容积的烟度，可以精确地测量低烟度示值下的排气烟度。如采用3个活塞的步进气缸，其活塞杆位置有7个位置(不包括0位)，即抽气气缸的行程有7个位置，抽气气缸的抽气容积亦有7个不同的容积。设抽气容积在第一位置时的容积为V，则在最大行程时的抽气容积为7V，这样滤纸上过滤下的碳烟量是抽气量为V时的7倍，这样测量滤纸烟度的精度就成倍提高。
本发明的有益效果是，在所测试柴油机的排气烟度较小时，排气烟度的测量误差可减小3-50倍，同时还可以保证所测柴油机排气烟度较大时的误差亦很小。
图1为本发明实施例1剖面结构示意图；图2为本发明实施例1中最大采样容积状态时剖面结构示意图；图3为本发明实施例2剖面结构示意图；图中2.活塞a，3.电磁换向阀a，4.活塞b，5.电磁换向阀b，6.电磁换向阀c，7.活塞杆，8.步进气缸前盖板，9.连接螺栓，11.弹性连接套或弹簧，12.抽气气缸前盖板，13.可调阻尼阀，15、抽气活塞，17.进气孔，18.抽气气缸后盖板，20..触点开关，21.步进气缸后盖板，22.密封圈，23.活塞c限位杆，24.活塞c，25.活塞b限位杆，26.步进气缸气缸套，27.活塞a限位杆，28.步进气缸压板。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1在图1中，步进气缸采用了3个活塞，也可采用更多活塞，活塞a2、活塞b4和活塞c24。活塞a2的行程为S，活塞b4的行程为2S，活塞c24的行程为4S(一般活塞1、2、3的行程为倍数关系，也可以不为倍数关系)，这样其活塞杆7的行程位置不包括0位有7个。每个活塞与缸套26之间配合，都采用密封圈22进行密封。各个活塞的动作分别由与其相连的电磁换向阀a3、电磁换向阀b5、电磁换向阀c 6控制，电磁换向阀a3、电磁换向阀b5、电磁换向阀c6接高压空气和大气。
活塞c24右边气缸内一直通低压气体，当电磁换向阀a3、电磁换向阀b5、电磁换向阀c6都通高压空气时，则活塞a2、活塞b4、活塞c24在压差的作用下向右移动，分别与活塞a限位杆27、活塞b限位杆25和活塞c限位杆23相碰，这时活塞杆7的位置在最右边，活塞杆7带动抽气气缸的抽气活塞15移动到最右边的位置，通过调整连接螺栓9压缩弹性连接套或弹簧11，可以使得抽气活塞15与抽气气缸后盖板18刚刚接触，触点开关20接通，指示抽气活塞15已经处于0位，如图1所示。
当只有电磁换向阀a3换向通向大气时，则活塞a2腔内的压力变为0、由于活塞c24右侧为低压，活塞b4腔内的压力仍为高压，则活塞a2在压差的作用下向左移动，直到与步进气缸后盖板21接触，移动距离为S，同时活塞a2移动带动活塞b4和活塞c24同时向左移动S距离，步进气缸活塞杆7及抽气活塞15同时向左移动，移动距离为S，发动机废气经过滤纸过滤后通过进气孔17进入抽气气缸腔内，抽气容积为V，可调阻尼阀13保证抽气气缸活塞15的运动速度基本稳定，调节阻尼阀13的开度可以控制抽气气缸的运动速度，即可调节抽气的时间。
当只有电磁换向阀b5换向通向大气时，则活塞b4腔内的压力变为0、由于活塞c24右侧一直通低压气体，活塞c24腔内的压力仍为高压，则活塞b4在压差的作用下向左移动，直到与活塞a2接触，移动距离为2S，活塞b4带动活塞c24同时向左移动2S距离，步进气缸活塞杆7和抽气气缸活塞15同时向左移动，移动距离为2S，发动机废气经过滤纸过滤后通过进气孔17进入抽气气缸腔内，抽气容积为2V。
当电磁换向阀a3和电磁换向阀b5同时换向通向大气时，则活塞a2和活塞b4腔内的压力同时都变为0、由于活塞c24右侧一直为低压，活塞c24腔内的压力仍为高压，则活塞b4在压差的作用下首先向左移动，与活塞a2接触后带动活塞a2继续向左移动，直到与步进气缸后盖板21接触，移动总距离为3S，活塞b4带动活塞c24同时向左移动3S距离，步进气缸活塞杆7及抽气活塞15同时向左移动，移动距离为3S，发动机废气经过滤纸过滤后通过进气孔17进入抽气气缸腔内，抽气容积为3V。
只有电磁换向阀c6换向通向大气时，则活塞c24腔内的压力变为0、由于活塞c24右侧为低压，则活塞c24在压差的作用下向左移动，直到与活塞b4接触，移动距离为4S，步进气缸活塞杆7及抽气活塞15同时向左移动，移动距离为4S，发动机废气经过滤纸过滤后通过进气孔17进入抽气气缸腔内，抽气容积为4V。
同理，当电磁换向阀a3和电磁换向阀c6同时换向通大气时，抽气容积为5V。当电磁换向阀b5和电磁换向阀c6同时换向通大气时，抽气容积为6V。当电磁换向阀a3、电磁换向阀b5和电磁换向阀c6同时换向通大气时，抽气容积为7V。
图2是本实用新型第一个实施例的当电磁换向阀a3、电磁换向阀b5和电磁换向阀c6同时换向通大气时的可变采样容积滤纸式烟度计采样装置的结构图。图中活塞a2、活塞b4及活塞c24均处于最左边的位置，抽气活塞15亦处于最左边的位置，即最大行程位置，最大采样容积为7V。
这样通过控制电磁换向阀a3、电磁换向阀b5及电磁换向阀c6的动作，可以控制抽气气缸的抽气容积。抽气容积愈大，通过滤纸的抽气容积及滤纸过滤下的发动机废气碳烟质量愈多。在发动机烟度较小时，采用较大的抽气容积，可以成倍增加滤纸过滤下的碳烟质量，成倍提高碳烟的测量精度。
当步进气缸采用n个活塞时，步进气缸的行程有2n个(包括0位)，相应的抽气容积也可变为1V-(2n-1)V，一般采用3或4个活塞即可。
实施例2如附图3所示，与实施例1不同的是其调节零位的方式不同。去掉了实施例1中的弹性套或弹簧11，步进气缸前盖板8直接固定在抽气气缸的前法兰板上，步进气缸后盖板21通过螺纹与步进气缸钢套连接，通过调节步进气缸后盖板21的位置，调节活塞a限位杆27的位置，从而调节抽气活塞15的零位。步进气缸后盖板21通过步进汽缸压板28用螺栓连接到步进气缸前盖板8或抽气气缸前盖板12上。
权利要求
1.一种可变采样容积的滤纸式烟度计，主要由抽气气缸、滤纸及滤纸架、染黑度检测及显示装置、走纸机构组成，其特征在于抽气气缸连接有步进气缸，两者各自前盖板上的法兰通过螺栓相互连接，在两个法兰之间设有弹性装置，步进气缸内的活塞杆与抽气气缸内的抽气活塞相连接，抽气气缸后盖板上设有触点开关。
2.根据权利要求1所述的一种可变采样容积的滤纸式烟度计，其特征在于所述的步进气缸为若干活塞串联在一起的气缸体，每个活塞内均设有限位杆，每个活塞分别与各自对应的电磁换向阀连接，每个活塞与缸套之间采用密封圈密封。
3.根据权利要求1所述的一种可变采样容积的滤纸式烟度计，其特征在于所述的弹性装置为弹性连接套。
4.根据权利要求1所述的一种可变采样容积的滤纸式烟度计，其特征在于所述的弹性装置为弹簧。
5.一种可变采样容积的滤纸式烟度计，主要由抽气气缸、滤纸及滤纸架、染黑度检测及显示装置、走纸机构组成，其特征在于抽气气缸连接有步进气缸，步进气缸前盖板直接固定在抽气气缸的前法兰板上，步进气缸的后盖板通过螺纹与步进气缸钢套连接，步进气缸后盖板通过压板用螺栓与步进气缸前盖板或抽气气缸前盖板相连接，步进气缸内的活塞杆与抽气气缸内的抽气活塞相连接，抽气气缸后盖板上设有触点开关。
6.根据权利要求5所述的一种可变采样容积的滤纸式烟度计，其特征在于所述的步进气缸为若干活塞串联在一起的气缸体，每个活塞内均设有限位杆，每个活塞分别与各自对应的电磁换向阀连接，每个活塞与缸套之间采用密封垫密圈。
全文摘要
本发明涉及一种可变采样容积的滤纸式烟度计，主要由抽气气缸、滤纸及滤纸架、染黑度检测及显示装置、走纸机构组成，抽气气缸连接有步进气缸，两者各自前盖板上的法兰通过螺栓相互连接，在两个法兰之间设有弹性装置，或者是步进气缸前盖板直接固定在抽气气缸的前法兰板上，步进气缸内的活塞杆与抽气气缸内的抽气活塞相连接，抽气气缸后盖板上设有触点开关。本发明的有益效果是，在所测试柴油机的排气烟度较小时，排气烟度的测量误差可减小3－50倍，同时还可以保证所测柴油机排气烟度较大时的误差亦很小。
文档编号G01N15/00GK1904595SQ20061006962
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月28日 优先权日2006年7月28日
发明者常英杰, 程勇, 吴波, 丁海青 申请人:山东大学