專利名稱：用于柴油機尾氣煙度測量的激光式消光煙度計系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及環境檢測儀器技術領域，尤其用于柴油機尾氣煙度檢測測量系統，可提升低煙度段下的煙度的測量精度。
背景技術：
目前，隨著我國柴油車產量和保有量的不斷增長，柴油車的排放物中的有害成分對人類的健康和環境造成了很大的危害。為此，各國制定了嚴格的排放法規來限制。2005年5月我國發布了 GB 3847-2005《車用壓燃式發動機和壓燃式發動機汽車排氣煙度排放限值與測量方法》，該標準采用了 ECE R24的主要內容，自由加速煙度測量則參照歐共體96/96/EC中的內容，使其更具有先進性、科學性和實用性。傳統的消光式煙度計分辨率O. Olm-Ι，而國4水平下尾氣的煙度值小于O. lm_l，可見在此水平下測量誤差超過了 10%。而且包括氣態有害物測量儀、分流式微粒取樣器、光學式非接觸缸內參數測量設備等絕大部分精密車用測試儀器均由Horiba、AVL、Kisler等國外大公司壟斷。自主開發發動機專用測試儀器是培育我國專用儀器設備開發能力、降低儀器設備費用的必然需求。由于傳統消光式煙度計以白光作為檢測光源，該光源由多種波長的光源組成，各種頻率的光源散射、衍射、吸收特性不一致，因此其精度及最小分辨率受到了極大的限制。在提升低煙度段敏感性和準確性存在原理上的困難。而激光具有單色性好、方向性好和亮度高等特性，以激光作為光源利用其單頻特性，光源光強、檢測光強測定均具有高精度特性，可以提升低煙度工況下的測量精度。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于柴油機尾氣煙度測量的激光式消光煙度計系統，利用激光來作為檢測光源，利用比例閥調節空氣的流量來調節具有文丘里管式射流器喉管處的壓力從而保證檢測室18內的壓力，提高柴油機低煙度段尾氣的測量精度。本發明用于柴油機尾氣煙度測量的激光式消光煙度計系統，由采樣探頭1、激光接收器2、射流器連接管I 3、射流器I 4、氣流轉換電磁閥5、尾氣通道6、空氣濾清器7、比例閥I 8、穩壓閥9、恒溫器10、外部氣源11、空氣通道12、比例閥II 13、射流器II 14、激光發射器15、射流器連接管II 16、壓力傳感器I 17、檢測室18、壓力傳感器II 19、尾氣和保護氣排氣管20組成，其特征在于采樣探頭I與氣流轉換電磁閥5的其中一個端口通過管道相連接，穩壓閥9分別與氣流轉換電磁閥5、恒溫器10通過尾氣通道6相連接，恒溫器10與檢測室18的中間入口相連接；外部氣源11分別與比例閥I 8、比例閥II 13、空氣濾清器7通過空氣通道12相連接，比例閥I 8與射流器I 4通過管道相連接，比例閥II 13與射流器II 14通過管道相連接，射流器I 4、射流器1114與尾氣和保護氣排氣管20通過管道相連接，空氣濾清器7與氣流轉換電磁閥5的另一個端口相連接；射流器連接管I 3、射流器連接管II 16分別射流器I 4、射流器II 14相連接，射流器I 4、射流器II 14與檢測室18的兩端相連接.本發明的工作過程是采樣探頭I將尾氣引入，尾氣依次流經氣流轉換電磁閥5、穩壓閥9、恒溫器10進入到檢測室18中，尾氣從檢測室18的兩端流出分別進入到具有文丘里管式結構的射流器I 4、射流器II 14中，最后隨著保護氣一起流進尾氣和保護氣空氣排氣管20中排出；外部氣源11將保護氣空氣分別通過比例閥I 8、比例閥II 13、射流器I
4、射流器II 14，最后經由尾氣和保護氣空氣排氣管20排出。激光發射器15發射的激光通過射流器連接管I 3、射流器連接管II 16、射流器I 4、射流器II 14進入到檢測室18中，由于尾氣的吸收和散射作用，激光接收器2接收到衰減到一定程度的激光并將其轉變為電壓值的變化，并將這種變化傳到電腦上轉變為煙度值。測量完畢后，外部氣源11將部分空氣引入到空氣濾清器7、氣流轉換電磁閥5、穩壓閥9、恒溫器10進入到檢測室18中進行對殘余廢氣的清洗，最后分別進入到射流器I 4、射流器II 14中尾氣和保護氣空氣排氣管20中排出。光源采用激光，用于提升低煙度段的測量精度；采用中間進氣兩端出氣的檢測室18增加尾氣進入的均勻性，減少尾氣慣性；采用文丘里管射流器原理進行保護氣的設置，利用壓差確保保護氣的流速，使光學元件避免了尾氣的污染。本發明的有益效果是在實現了對尾氣煙度值的檢測、空氣對其殘余廢氣的清洗和對防止光學元件污染保護的功能的基礎之上，提升了低煙度段尾氣煙度的測量的精度。
圖1為本發明提供的用于柴油機尾氣煙度測量的激光式消光煙度計系統的實施示意圖其中1采樣探頭2激光接收器3射流器連接管I 4射流器I 5氣流轉換電磁閥6尾氣通道7空氣濾清器8比例閥I 9穩壓閥10恒溫器11外部氣源12空氣通道13比例閥II 14射流器II 15激光發射器16射流器連接管II 17壓力傳感器I 18檢測室19壓力傳感器II 20尾氣和保護氣排氣管
具體實施例方式下面結合圖和具體實施例對發明的結構、特征及其功效作進一步的說明本發明是根據朗伯-比爾定律，利用尾氣對光源的吸收及散射作用來測量柴油機尾氣的煙度值。本發明采用激光作為光源，，可以提升低煙度工況下的測量精度。檢測室18采用中間進氣兩端出氣的結構這樣能夠實現進氣的均勻性，而且這樣設計可以減少氣流的慣性，減少氣體穿過保護氣而污染光學元件的可能性。射流器由于在管徑變小處，壓力也變小，從而使得尾氣被抽到保護氣中，這樣，通過調整保護氣的流速，同時，使保護氣壓力保持在O. 15MPa左右，就能使得尾氣保持與保護氣的分離狀態，進而實現保護氣與尾氣的隔離。圖1所示的穩壓閥9，其作用在于確保壓力保證在設定范圍內；所示的壓力傳感器17，其作用在于測量檢測室18內的壓力；所示的恒溫器10，保證使檢測室18的溫度控制在100度左右，用于減少水汽的凝結；所示的比例閥8，其作用在于控制調節文丘里管式射流器喉管處得壓力；所示的射流器連接管3，一端安裝有玻璃片來進一步保護光學元件免受污染。打開氣流轉換電磁閥5使得空氣能夠通過空氣濾清器7進入到尾氣采集通道內，恒溫器10開關打開，打開外部氣源11開關，一方面使保護氣通過比例閥I 8、比例閥II13、射流器I 4、射流器1114最后尾氣和保護氣排氣管20排出，另一方面使空氣依次通過空氣濾清器7、氣流轉換電磁閥5、穩壓閥9、恒溫器10進入到檢測室18中，最后通過尾氣和保護氣排氣管20排出。五分鐘后關掉氣流轉換電磁閥10，將尾氣以渦前采集極小流的方式依次通過采樣探頭1、氣流轉換電磁閥5、穩壓閥9、恒溫器10進入到檢測室18中，通過調節比例閥8來調節壓差，打開激光發射器15和電腦Iabview軟件來接收煙度值。測量結束后，關掉激光發射器15和電腦，將采樣探頭I從柴油機排氣管中拔出，打開氣流轉換電磁閥5，使得空氣進入到檢測室18中進行清洗煙度計中的殘余廢氣，五分鐘后關掉恒溫器10開關和外部氣源11開關。本發明所涉及的激光可使用波長為1064納米的紅外、532納米的綠光、233納米紫外及其他波長的激光；射流器可為文丘里管式結構、漸縮或漸擴結構，也可為其他任何可用結構。
權利要求
1.一種用于柴油機尾氣煙度測量的激光式消光煙度計系統，由采樣探頭(I)、激光接收器(2)、射流器連接管I (3)、射流器I (4)、氣流轉換電磁閥(5)、尾氣通道(6)、空氣濾清器(7)、比例閥I (8)、穩壓閥(9)、恒溫器(10)、外部氣源(11)、空氣通道(12)、比例閥II (13)、射流器II (14)、激光發射器(15)、射流器連接管II (16)、壓力傳感器I (17)、檢測室(18)、壓力傳感器II (19)、尾氣和保護氣排氣管(20)組成，其特征在于采樣探頭(I)與氣流轉換電磁閥(5)的其中一個端口通過管道相連接，穩壓閥(9)分別與氣流轉換電磁閥(5)、恒溫器(10)通過尾氣通道(6)相連接，恒溫器(10)與檢測室(18)的中間入口相連接；外部氣源(11)分別與比例閥I(8)、比例閥II (13)、空氣濾清器(7)通過空氣通道(12)相連接，比例閥I⑶與射流器I⑷通過管道相連接，比例閥II (13)與射流器II (14)通過管道相連接，射流器I (4)、射流器II (14)與尾氣和保護氣排氣管(20)通過管道相連接，空氣濾清器(7)與氣流轉換電磁閥(5)的另一個端口相連接；射流器連接管I (3)、射流器連接管II (16)分別射流器I⑷、射流器II (14)相連接，射流器I⑷、射流器II (14)與檢測室(18)的兩端相連接。
2.根據權利要求1所述的用于柴油機尾氣煙度測量的激光式消光煙度計系統，其特征在于所述的射流器I (4)、射流器II (14)具有文丘里管式結構，其喉管處的壓力通過分別調節比例閥1(8)、比例閥11(13)控制空氣的流量來調節，從而保證檢測室(18)內的壓力。
3.根據權利要求1所述的用于柴油機尾氣煙度測量的激光式消光煙度計系統，其特征在于光源采用所述的激光發射器(15)發射激光。
全文摘要
本發明提供了一種用于柴油機尾氣煙度測量的激光式消光煙度計系統，本發明中的采樣探頭(1)與氣流轉換電磁閥(5)相連接，穩壓閥(9)分別與氣流轉換電磁閥(5)、恒溫器(10)通過尾氣通道(6)相連接，恒溫器(10)與檢測室(18)的中間入口相連接；外部氣源(11)分別與比例閥、空氣濾清器(7)通過空氣通道(12)相連接，比例閥、射流器、尾氣和保護氣排氣管(20)通過管道依次相連接，空氣濾清器(7)與氣流轉換電磁閥(5)的另一個端口相連接；射流器連接管與射流器相連接，射流器與檢測室(18)的兩端相連接。本發明具有可提升低煙度段煙度測量的精度的優點，使得煙度測量更具有科學性、客觀性、準確性。
文檔編號G01N21/15GK103063614SQ201310000300
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月4日 優先權日2013年1月4日
發明者韓永強, 王金龍, 田徑, 李小平, 姜北平, 高朋, 劉甲偉, 王小龍, 孫士杰, 羅濤 申請人:吉林大學