CN101949788A - 柴油车尾气烟度测量的气路系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境监测仪器技术领域，具体提供了一种柴油车尾气烟度测量的气路系统，包括采样系统、双气幕室和洁净空气系统；采样系统，包括采样头、采样管道、恒流泵、节流阀和气流转换电磁阀，依次连接，用于采集尾气；双气幕室，由轴流风扇形成的主气幕通道和正压洁净气体形成的透镜室气幕通道；洁净空气系统：包括空气净化器、抽气泵和净化空气管道，依次连接，用于洁净光学系统，当仪器处于非测量状态时还用于洁净测量光通道。本发明采用恒流泵将尾气抽入烟度仪测量单元，保证尾气的较长距离传输，为烟度的在线测量提供保证；采用节流阀，保证尾气流量的稳定，确保烟度的精密测量；采用洁净空气系统，确保光学系统的洁净，提高测量的准确性。

Description

柴油车尾气烟度测量的气路系统

技术领域

本发明涉及环境监测仪器技术领域，尤其涉及柴油车尾气烟度测量的技术领域。

背景技术

机动车作为现代社会最重要的交通工具之一，给人们的生活和工作带来了极大的便利，但是机动车所排放出来的尾气也已成为除煤烟型大气污染之外的又一大气污染源。与此相对应，机动车污染物排放总量在迅速上升。全国各大城市受机动车尾气污染严重。通过对机动车尾气污染进行检测来保护人类生存环境就具有重要意义。

随着机动车辆的增加和人们环境意识提高，我国就废气排放、烟度和噪声分别制定了GB3842-83、GB7258-87、GB1495-79等系列化国家标准。因此，各类的汽车尾气分析仪，烟度检测仪和声级计已经进入各省、市、县级检测站，而且作为一、二类汽车维修厂的必备仪器也已是势在必行。

目前，柴油车尾气的监测，只解决了规定条件下的柴油车尾气的排放水平，实时监测柴油车在行驶过程中的排放情况就无能为力了。柴油车在行驶过程中，由于路面的环境比较复杂，尾气的排放情况受到诸多因素的影响，因此，排放情况很复杂。由于采样问题的存在，尾气排放一直不能够实时监测。实时在线对柴油车发动机的排放进行采样的技术还未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：柴油车在行驶过程中尾气烟度排放的实时监测问题。

本发明的技术方案是：一种柴油车尾气烟度测量的气路系统，包括采样系统、双气幕室和洁净空气系统；

采样系统包括采样头、采样管道、恒流泵、节流阀和气流转换电磁阀依次连接采集尾气；然后尾气经过气流转换电磁阀，流入不透光度烟度计中的测量光通道，测量完毕后，尾气流入不透光度烟度计中的主气幕通道，通过排气口排出车外；

双气幕室，即由轴流风扇形成的主气幕通道和透镜室的正压洁净气体；

洁净空气系统：包括空气净化器、抽气泵和净化抽气管道；洁净空气系统将普通的空气进行净化处理，由抽气泵抽入透镜室，用于洁净光学系统；在仪器处于非测量状态时，抽气泵同时将洁净空气，通过转换电磁阀抽入光通道室，用于洁净光通道。

优选的，如上所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其不透光度烟度计包括光源、测量光通道、准直透镜、接收透镜、消杂光栅(光欗)设计和光电接收室；测量光通道温度控制在60度到90度，以减少水汽的凝结。

优选的，如上所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其双气幕室位于测量光通道两侧，在准直透镜，接受透镜和光通道之间，以保证尾气不污染光学零件。

优选的，如上所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其排气口处装有排气泵将测量完尾气排出。

优选的，如上所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其采样管道采用不粘油烟的特殊材料做成；根据使用的环境气候不同，有加热管道和不加热管道两种；采样管道材料为金属、聚四氟乙烯；采样管道直径为Φ2mm-Φ60mm。

优选的，如上所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其采样系统的采样头直接从汽车排气管尾部插入。

优选的，如上所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其在汽车尾气排气管道中部开孔，插入采样头。

优选的，如上所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其在排气管道尾部和发动机之间任意部位加入一连接装置，将采样头放入连接装置内。

优选的，如上所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其采样头插入深度不低于400mm，并使采样头平行于排气管；采样头固定连接方式为焊接、法兰、紧箍；采样头采用4个均布的叶片，并采用耐高温材料。

优选的，如上所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其洁净空气系统采用过滤网和空气滤清器，产生洁净空气。

本发明的有益效果是：本发明气体流体的全面优化设计，形成一套完整的、优化的，适用于柴油车尾气烟度测量的采样系统。该系统采样稳定准确，重复性好，安全可靠。是柴油车尾气排放监测的理想采样系统。

具体来说，本发明对结构的改进带来如下优点：

(1)上述采样头采用4个均布的叶片，保证采样头位于排气管中心位置；采用耐高温材料，满足排气管高温环境的要求。

(2)采样管道采用不粘油烟的特殊材料做成。根据使用的环境气候不同，有加热管道和不加热管道两种。

(3)采用恒流泵将尾气抽入烟度仪的测量单元，保证尾气的较长距离传输，为烟度的在线测量提供保证。

(4)采用节流阀，保证尾气流量的稳定，确保烟度的精密测量。

(5)采用洁净空气系统，确保光学系统的洁净，提高测量的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的烟度测量原理图。

图2为本发明实施例的气路系统实施例一示意图。

图3为本发明实施例的气路系统实施例二示意图。

图4为本发明实施例的双气幕室结构示意图。

标记的说明：1光源，2光敏电池，3准直透镜，4接受透镜，5、6消杂光栅(光欗)，7测量光通道，8尾气，9采样头，10采样管道，11恒流泵，12节流阀，13气流转换电磁阀，14抽气泵，15净化空气，16净化空气管道，17主气幕管道，18轴流风扇，19排气口，20空气净化器，21尾气排气风扇，22辅助吹气系统，23主排气管道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

图1是本发明实施例烟度测量的原理图。烟度测量采用国家规定的柴油机烟度不透光度测试方法。它是根据朗伯-比尔定律，利用尾气对光吸收的原理来测量尾气的烟度值，包括：光吸收系数K值和光吸收比N。光源1采用长寿命的LED灯，发光主波长在560nm。光接收采用符合人眼的视见函数的光敏电池2进行光电转换。准直透镜3和接受透镜4采用对称结构的光学设计，便于降低成本和系统调试要求。两个透镜的密封结构设计，保证光源室和光电接受室的洁净。两个消杂光栅(光欗)5、6，保证杂散光不能够进入接受系统，从而保证测试数据的准确性；测量光通道7中，等距离的类似螺纹的沟槽设计以及表面的发黑氧化处理，使得杂散光被有效吸收，提高系统的光束质量；光通道长度采用国家标准长度一半的设计，便于减少仪器体积，同时符合国家标准要求。系统抗电磁干扰设计和抗振动设计，大大提高仪器整体性能。标准滤光片的校准插槽(仪器校验板插口)，便于仪器的校正。通过CPU进行数据处理，最后计算出光吸收系数K值和光吸收比N。仪器符合JJG976-2002《透射式烟度计检定规程》要求。图1中所示标准光通道长度为215mm。

图2为本发明实施例的气路系统实施例一示意图。在烟度测量时，尾气8，通过插入发动机排气管的采样头9，被恒流泵11抽出，抽出的尾气通过节流阀12稳定流量后，经过气流转换电磁阀13，流入测量光通道7，测量完毕后，尾气流入主气幕管道17，通过左右的排气口19排出车外。

本系统的经过空气净化器20净化的空气由独立的抽气泵14抽出，通过净化空气管道16将洁净空气抽进准直透镜3和接受透镜4所在的透镜室，在透镜室形成辅助气幕。在处于非测量状态时，气流转换电磁阀13将尾气通道关闭，同时接上净化空气管道，抽气泵14将洁净空气抽入测量光通道7，清洗管道。

图3为本发明实施例的气路系统实施例二示意图。在烟度测量时，汽车尾气8，通过插入发动机排气管的采样头9，被恒流泵11抽出，抽出的尾气通过节流阀12稳定流量后，经过气流转换电磁阀13，流入测量光通道7，测量完毕后，尾气流入主气幕管道17，并汇合到排气通道，通过尾气排气风扇21，由排气口19排出车外。

本系统的经过空气净化器20净化的空气由独立的抽气泵14抽出，通过净化空气管道16将洁净空气抽进准直透镜3和接受透镜4所在的透镜室，在透镜室形成辅助气幕。在处于非测量状态时，气流转换电磁阀13将汽车尾气通道关闭，同时接上净化空气管道，抽气泵14将洁净空气抽入测量光通道7，清洗管道。

在结构的改进方面如下：

(1)上述采样头9采用4个均布的叶片，保证采样头9位于排气管中心位置；采用耐高温材料，满足排气管高温环境的要求。采样头9有三种方式插入汽车排气管道：直接从汽车排气管尾部插入；在排气管中部打孔后插入采样头1，并使采样头9平行排气管；在排气管道尾部和发动机之间任意部位加入一连接装置，将采样头1放入连接装置内。采样头1插入深度不低于400mm。采样头9固定连接方式为焊接、法兰、紧箍。

(2)采样管道10采用不粘油烟的特殊材料做成。根据使用的环境气候不同，有加热管道和不加热管道两种；采样管道材料为金属、聚四氟乙烯；采样管道直径为Φ2mm-Φ60mm。

(3)采用恒流泵11将尾气抽入烟度仪的测量单元，保证尾气的较长距离传输，为烟度的在线测量提供保证。

(4)采用节流阀12，保证尾气流量的稳定，确保烟度的精密测量。

(5)采用气流转换电磁阀13控制，可以在仪器处于非测量状态时，将气路转换到洁净空气流入状态，用洁净空气清洗测量光通道。保证零位校正的准确。

在进行烟度测量时，工作流程如下：仪器开机，气流转换电磁阀13关闭，仪器进行自动校零，校零完毕后。LED光源1熄灭，仪器开始校标。仪器校标后，开始正常的测量工作。尾气通过采样系统，进入测量光通道7，由于尾气的存在，使得LED光源1发出的光在进入光敏电池2之前光强衰减，光信号发生变化，系统通过计算这些变化量，从而得出尾气的光吸收系数K值和光吸收比N，完成烟度值的测量。

图4为本发明实施例的双气幕室结构示意图。主排气管道23通过轴流风扇18将所有的尾气排出，为了减少残余尾气从进入准直透镜3和接受透镜4所在的透镜室；在透镜室上加入一个辅助吹气系统22，有洁净空气吹入透镜室，使透镜室形成一个辅助的气幕，一方面在测量时，保证尾气不能够进入透镜室污染透镜，另一方面，在非测量状态，清洁透镜。双气幕室位于测量光通道7两侧，在准直透镜3、接受透镜4和光通道7之间。以保证尾气不污染光学零件。测量光通道温度控制在60度到90度(优选的是75度)，以减少水汽的凝结。

其中所述的双气幕包括由两个轴流风扇18抽风管道而形成的主气幕和透镜室的正压洁净气体。在主排气管道23上设计的一个大孔，便于尾气的排除，一个小孔同时起到两个作用：一个是阻止尾气进入透镜室；二是起到光学系统的光栅(光欗)作用，限制杂散光，即消杂光栅(光欗)5、6。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：该气路系统包括采样系统、双气幕室和洁净空气系统；

所述采样系统，包括采样头、采样管道、恒流泵、节流阀和气流转换电磁阀，依次连接，用于采集尾气，尾气经过气流转换电磁阀，流入不透光度烟度计中的测量光通道，测量完毕后，尾气流入不透光度烟度计中的主气幕通道，通过排气口排出车外；

所述双气幕室，即由轴流风扇形成的主气幕通道和正压洁净气体形成的透镜室气幕通道；

所述洁净空气系统：包括空气净化器、抽气泵和净化空气管道，依次连接，用于将普通的空气进行净化处理后，由抽气泵抽入透镜室，来洁净光学系统；当仪器处于非测量状态时，抽气泵同时将洁净空气，通过转换电磁阀抽入测量光通道，用于洁净测量光通道。

2.根据权利要求1所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：所述不透光度烟度计包括光源、测量光通道、准直透镜、接收透镜、消杂光栅和光电接收室；所述测量光通道温度控制在60度到90度，以减少水汽的凝结。

3.根据权利要求2所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：所述双气幕室位于测量光通道两侧，在准直透镜，接受透镜和测量光通道之间，以保证尾气不污染光学零件。

4.根据权利要求1所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：所述排气口处装有排气泵将测量完的尾气排出。

5.根据权利要求1所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：所述采样管道采用不粘油烟的金属或聚四氟乙烯材料做成；根据使用的环境气候不同，所述采样管道有加热管道和不加热管道两种；所述采样管道直径为2mm到60mm。

6.根据权利要求1所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：所述采样系统的采样头直接从尾气排气管尾部插入。

7.根据权利要求1所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：所述采样头在尾气排气管道中部开孔后插入。

8.根据权利要求6或7所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：所述采样头插入尾气排气管道深度不低于400mm，并使所述采样头平行于尾气排气管道；所述采样头采用焊接、法兰或紧箍的固定连接方式；所述采样头采用4个均布的叶片，并采用耐高温材料。

9.根据权利要求1所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：在尾气排气管道尾部和发动机之间任意部位加入一连接装置，将所述采样头放入连接装置内。

10.根据权利要求1所述的柴油车尾气烟度测量的气路系统，其特征在于：所述洁净空气系统采用过滤网和空气滤清器，来产生洁净空气。

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