[发明专利]一种瞬时相位可调的柴油机缸内气体采样装置及采样方法

说明书

本发明提供一种瞬时相位可调的柴油机缸内气体采样装置，代替柴油机气门插设于柴油机气缸内，采样装置包括采样机构和驱动机构，采样机构包括中空气门、采样套筒、采样套筒驱动弹簧、耐热导气软管、导气硬管和采集袋，采样套筒内设有柱形空腔，采样套筒的下部设有采样进气口、上部设有采样出气口，采样出气口的外端依次通过耐热导气软管和导气硬管与采集袋相连；驱动机构包括气门凸轮、采样凸轮和调整螺栓，采样套筒通过采样凸轮的驱动作用于圆柱形空腔内上下往复运动，采样套筒下行至下止点时，采样进气口暴露于柴油机气缸内氛围气内。本发明结构简单、可靠性高、可以实现在不影响柴油机运行前提下，采集不同曲轴转角时缸内气体的装置。

技术领域

本发明涉及一种气体采样装置及采样方法，具体涉及一种瞬时相位可调的柴油机缸内气体采样装置及采样方法，用于采集柴油机燃烧过程中不同曲轴转角下的缸内气体。

背景技术

柴油机是我国工、农业机械的重要动力来源，随着我国柴油机污染物排放法规日趋严格，如何能够降低柴油机污染物排放，成为柴油机研发领域重要的研究课题。污染物排放与柴油机缸内燃烧情况密不可分，因此有必要对柴油机缸内燃烧情况及燃烧的中间产物进行研究。

对柴油机缸内燃烧过程中的气体进行采集和分析，是一种重要的研究手段。由于柴油机的燃烧过程极为短暂，因此缸内气体采集装置的设计难点在于：如何在保证柴油机连续、稳定运转的前提下，使装置精确采集燃烧气体。理想的缸内采样机构应具有以下特点：(1)采样角度分辨率高；(2)采样相位的调整方便；(3)不影响柴油机的正常运行；(4)采样装置适用范围广、制造成本低。

发明内容

本发明的发明目的是基于分析研究柴油机燃烧中间产物的需要，提供一种瞬时相位可调的柴油机缸内气体采样装置及采样方法，结构简单、可靠性高，可以实现在不影响柴油机运行前提下，采集不同曲轴转角时缸内气体的采样装置。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种瞬时相位可调的柴油机缸内气体采样装置，代替柴油机气门插设于柴油机气缸内，所述采样装置包括采样机构和驱动机构，所述采样机构包括中空气门、采样套筒、采样套筒驱动弹簧、耐热导气软管、导气硬管和采集袋，所述中空气门的上端位于柴油机气缸的上方、下端插入柴油机气缸内，所述中空气门的中心设置有圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的中部一段为内径扩大段；

所述采样套筒从上往下插入圆柱形空腔内，所述采样套筒上对应于内径扩大段的位置设有环形凸台，所述环形凸台与内径扩大段的下端之间设于套装于采样套筒外侧的采样套筒驱动弹簧；

所述采样套筒内设有上、下端封闭的柱形空腔，所述采样套筒的下部设有与柱形空腔连通的采样进气口、上部设有与柱形空腔连通的采样出气口，所述采样出气口的外端依次通过耐热导气软管和导气硬管与采集袋相连；

所述驱动机构包括气门凸轮、采样凸轮和调整螺栓，所述气门凸轮和采样凸轮通过调整螺栓固定连接，所述采样凸轮的外缘与采样套筒的上端触接，所述采样套筒通过采样凸轮的驱动作用于圆柱形空腔内上下往复运动，所述采样套筒下行至下止点时，所述采样进气口暴露于柴油机气缸内氛围气内。

其中，所述气门凸轮包括前后两片结构相同的后气门凸轮和前气门凸轮，所述采样凸轮通过调整螺栓以任意旋转角度夹设于前气门凸轮和后气门凸轮之间并紧密连接。

其中，所述采样套筒和中空气门之间为间隙配合，所述采样套筒和圆柱形空腔之间设有润滑油。

优选的，所述采样套筒为中空的圆形金属管。

其中，所述耐热导气软管通过气封法兰与导气硬管固定连接。

本发明还提供一种采用上述的瞬时相位可调的柴油机缸内气体采样装置的采样方法，包括如下步骤：

(1)设置采样角度

在相位调整前，需要对采样装置的相关参数进行定义：