CN104034561B - 排气取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种排气取样装置,在由多个文丘里管构成取样部的情况下,能抑制装置的大型化和成本的增加,并能以与通过多个文丘里管的组合得到的稀释排气的流量一致的方式高精度地得到稀释用气体流量。对稀释排气的一部分进行取样的取样部(8)是通过将控制稀释排气的流量的多个文丘里管并联连接构成的,设置在稀释用气体试样流道(SL2)上的流量控制部(9)是通过将控制导入稀释用气体分析设备的稀释用气体的流量的多个文丘里管并联连接构成的。
Description
技术领域
本发明涉及通过大气等稀释用气体对例如从发动机排出的排气进行稀释,并对稀释后的排气进行取样的排气取样装置。
背景技术
如专利文献1所示,作为这种排气取样装置,在从排气导入口导入的排气流过的主流道上,连接有用于导入稀释用气体的稀释用气体流道,并在其连接点的下游对稀释后的稀释排气的一部分进行取样,将所述稀释排气的一部分采集到稀释排气取样袋中。此外,为了进行采集到所述稀释排气取样袋中的稀释排气的成分浓度的背景校正(バックグランド補正),所述排气取样装置从所述稀释用气体流道对稀释用气体的一部分进行取样,并将所述稀释用气体的一部分采集到稀释用气体取样袋中。而后,通过从稀释排气取样袋的稀释排气的成分浓度减去稀释用气体取样袋的稀释用气体的成分浓度,来计算出排气的成分浓度。
具体地说,所述排气取样装置,通过在主流道上设置取样文丘里管,使得以一定流量向稀释排气取样袋取样,此外,在稀释用气体流道上设置针型阀,以一定流量向稀释用气体取样袋取样。此外,在向稀释排气取样袋取样的取样时间内,为了让稀释排气取样袋采集的稀释排气量与稀释用气体取样袋采集的稀释用气体量大致相同,将所述取样文丘里管的临界流量与所述针型阀的控制流量设置为大致相同。
在此,例如为了伴随试验循环的改变而改变所述取样流量等,可以考虑设置多个取样文丘里管,并对这些取样文丘里管进行切换或组合。此时,在所述取样时间内,为了使稀释排气取样袋采集的稀释排气量与稀释用气体取样袋采集的稀释用气体量大致相同,可以考虑并联设置与所述多个取样文丘里管的临界流量具有相同的控制流量的多个针型阀。此外,当组合多个取样文丘里管控制了稀释排气流量时,需要组合所述多个针型阀来控制稀释用气体流量。
可是,针型阀的流量由阀上游的压力与阀下游的压力的压差决定,由于组合了多个针型阀的情况与阀单体的压力条件不同,并且不流过设定了的流量,所以得不到与稀释排气流量相同的流量。因此,存在下述问题:在所述取样时间内,稀释排气取样袋采集到的稀释排气量与稀释用气体取样袋采集到的稀释用气体量不同,从而难以准确地进行背景校正。
此外,尽管可以考虑按照组合多个取样文丘里管得到的多个稀释排气流量的每一个,设置与各个稀释排气流量具有相同控制流量的多个针型阀,但是这会导致装置的大型化、成本增大的问题。
现有技术文献
专利文献1:日本专利公开公报特开2001-264223号
发明内容
本发明的主要目的是提供一种排气取样装置,在由多个文丘里管构成对稀释排气进行取样的取样部时,能够抑制装置的大型化和成本的增加,并且能够以与通过多个文丘里管的组合得到的稀释排气流量一致的方式高精度地得到稀释用气体流量。
即,本发明提供一种排气取样装置,其包括:排气导入口,用于导入排气;稀释用气体导入口,用于导入稀释用气体;主流道,一端与所述排气导入口连接;稀释用气体流道,一端与所述稀释用气体导入口连接,另一端与所述主流道连接;取样部,设置在所述主流道和所述稀释用气体流道的连接点或该连接点的下游,对通过所述稀释用气体稀释后的稀释排气的一部分进行取样;稀释排气试样流道,一端与所述取样部连接,另一端与稀释排气分析设备连接;稀释用气体试样流道,一端与所述稀释用气体流道连接,另一端与稀释用气体分析设备连接;以及流量控制部,设置在所述稀释用气体试样流道上,控制流过所述稀释用气体试样流道的稀释用气体的流量,所述取样部是通过将用于控制导入所述稀释排气分析设备的所述稀释排气的流量的多个文丘里管并联连接构成的,所述流量控制部是通过将用于控制导入所述稀释用气体分析设备的稀释用气体的流量的多个文丘里管并联连接构成的。
按照所述的排气取样装置,由于取样部是通过将多个文丘里管并联连接构成的,所以通过切换或组合对稀释排气进行取样的文丘里管,可以将各种取样流量的稀释排气导入稀释排气分析设备。此外,由于设置在稀释用气体流道上的流量控制部是通过将多个文丘里管并联连接构成的,所以通过以与利用所述取样部得到的稀释排气流量一致的方式切换或组合流量控制部的文丘里管,能够高精度地得到稀释用气体流量。在此,由于使用多个文丘里管构成流量控制部,所以相比使用了针型阀构成稀释用气体流道的情况,能够抑制设备的大型化,此外还能够抑制成本的增加。
优选的是,构成所述取样部的多个文丘里管具有彼此不同的临界流量,构成所述流量控制部的多个文丘里管具有彼此不同的临界流量,构成所述取样部的多个文丘里管的组合与构成所述流量控制部的多个文丘里管的组合相同。由此,能够以更高的精度简单地使通过取样部的多个文丘里管得到的稀释排气流量与通过流量控制部的多个文丘里管得到的稀释用气体流量相同。
优选的是,在所述主流道上,在比所述取样部更靠下游侧设有定流量控制设备,所述定流量控制设备使流过所述主流道的所述稀释排气的流量固定。按照该方式,能够使排气取样装置成为定容取样装置。
优选的是,所述稀释排气分析设备是用于采集所述稀释排气的稀释排气取样袋,所述稀释用气体分析设备是用于采集所述稀释用气体的稀释用气体取样袋。由此,在使用了稀释排气取样袋和稀释用气体取样袋的排气取样装置中,由于能防止这些气体取样袋的破裂,能将大致相同量的气体采集到各气体取样袋中,所以使本发明的效果更加显著。
按照所述结构的本发明,由于设置在稀释用气体试样流道上的流量控制部由多个文丘里管构成,所以在由多个文丘里管构成对稀释排气进行取样的取样部的情况下,能够抑制装置的大型化和成本的增加,并且能够以与通过多个文丘里管的组合得到的稀释排气流量一致的方式高精度地得到稀释用气体流量。
附图说明
图1是表示本实施方式的排气取样装置的构成的图。
图2是表示与图1为相同实施方式的取样部的具体构成的示意图。
图3是表示与图1为相同实施方式的流量控制部的具体构成的示意图。
附图标记说明
100···排气取样装置
PT1···排气导入口
PT2···稀释用气体导入口
ML···主流道
DL···稀释用气体流道
8···取样部
81a~81c···文丘里管
SL1···稀释排气试样流道
M1···稀释排气取样袋(稀释排气分析设备)
SL2···稀释用气体试样流道
M2···稀释用气体取样袋(稀释用气体分析设备)
9···流量控制部
91a~91c···文丘里管
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的排气取样装置。
本实施方式的排气取样装置100例如用于气体分析系统,所述气体分析系统用于对从例如发动机等排出的排气中所含的成分进行分析,是用大气(稀释用空气)等稀释用气体将排气稀释到数倍(例如10倍~20倍)并进行浓度测量的稀释取样方式。
具体地说,如图1所示,所述排气取样装置100是定容取样装置,所述排气取样装置100包括:主流道ML,一端与排气导入口PT1连接,所述排气导入口PT1用于导入排气;以及稀释用气体流道DL,一端与用于导入稀释用气体的稀释用气体导入口PT2连接,另一端与所述主流道ML连接。
主流道ML由下述部分构成:排气导入配管2,一端设有排气导入口PT1,用于导入排气;混合部3,与所述排气导入配管2连接;旋风分离器4,与所述混合部3的下游连接,用于去除粉尘;取样配管5,与所述旋风分离器4连接;以及定流量控制设备6,与所述取样配管5连接。此外,稀释用气体流道DL由稀释用气体导入配管7构成,所述稀释用气体导入配管7的一端设有稀释用气体导入口PT2。另外,稀释用气体导入口PT2上,设有用于除去大气中的夹杂物的过滤器(未图示)。
在此,混合部3是被例如称为混合三通(ミキシングティー)的部分,连接构成所述稀释用气体流道DL的稀释用气体导入配管7与所述排气导入配管2。
此外,取样配管5上设有后述的袋取样用的取样部8,并且设有连续测量用的取样部。
定流量控制设备6进行流量控制,使得从所述排气导入配管2导入的排气和从稀释用气体导入配管7导入的稀释用气体的总流量成为一定的流量,定流量控制设备6由下述部分构成:主文丘里管61,与所述取样配管5的下游连接,由临界流量文丘里管(CFV)构成;以及抽吸泵62,与所述主文丘里管61的下游连接,是例如风机等。通过利用所述抽吸泵62将主文丘里管61的上游和下游的压差设置为必要值以上,从而使所述总流量成为一定的流量。另外,由抽吸泵62抽吸到的稀释排气被排出到外部。
本实施方式的排气取样装置100包括:取样部8,设置在主流道ML和稀释用气体流道DL的连接点或该连接点的下游,对由稀释用气体稀释后的稀释排气的一部分进行取样;稀释排气试样流道SL1,一端与取样部8连接,另一端与稀释排气分析设备M1(例如稀释排气取样袋)连接;稀释用气体试样流道SL2,一端与稀释用气体流道DL连接,另一端与稀释用气体分析设备M2连接;以及流量控制部9,设置在稀释用气体试样流道SL2上,控制流过所述稀释用气体试样流道SL2的稀释用气体的流量。另外,在本实施方式中,稀释排气分析设备M1是稀释排气取样袋,稀释用气体分析设备M2是稀释用气体取样袋。
如图2所示,取样部8从通过定流量控制设备6将总流量控制为一定的主流道ML对一定流量的稀释排气进行比例取样,将用于控制导入稀释排气取样袋M1的稀释排气的流量的多个(图2中为三个)文丘里管81a~81c并联连接,由此构成取样部8。具体地说,将取样部8的具有彼此不同的临界流量的文丘里管81a~81c并联连接,在各文丘里管81a~81c的上游或下游(在本实施方式中为下游)设有开关阀82a~82c。另外,所述开关阀82a~82c是由后述的控制设备(未图示)控制的电磁阀。各流道在所述开关阀82a~82c的下游合流,并与稀释排气试样流道SL1连通。
另外,如果取样部8的文丘里管81a~81c与上游的压力无关地在上游和下游之间产生必要值以上的压力差,则通过文丘里管81a~81c的气体流量就会固定为临界流量,但是实际上,根据设置在主文丘里管61的上游的压力传感器PS的检测压力P和温度传感器TS的检测温度T、以及预先在大气压的气氛下检测到的固有的文丘里管系数C计算出通过文丘里管81a~81c的气体流量(Q=C·P·T-1/2)。而后,对计算出的气体流量进行累计,在超过稀释排气取样袋M1的容量之前结束稀释排气的取样。
稀释排气试样流道SL1的一端与取样部8连接,并在下游分支为多个流道,各试样分支流道SL1a~SL1c的另一端与稀释排气取样袋M1连接。在各试样分支流道SL1a~SL1c上设有开关阀V1a~V1c,所述开关阀V1a~V1c用于对应进行取样的稀释排气取样袋M1进行切换。此外,在稀释排气试样流道SL1的分支点的上游设有抽吸泵P1,抽吸泵P1用于使流过所述取样部8的文丘里管81a~81c的气体流量成为临界流量。另外,在抽吸泵P1和分支点之间,设有排液分离器和流量计(都未图示)。此外,通过外部加热器等对稀释排气试样流道SL1进行加热,从而使稀释排气中所含的水等成分不发生结露或凝结。
稀释用气体试样流道SL2的一端与构成稀释用气体流道DL的稀释用气体导入配管7连接,在下游分支为多个流道,各试样分支流道SL2a~SL2c的另一端与稀释用气体取样袋M2连接。各试样分支流道SL2a~SL2c上设有开关阀V2a~V2c,开关阀V2a~V2c用于对应进行取样的稀释用气体取样袋M2进行切换。此外,稀释用气体试样流道SL2的分支点的上游设有抽吸泵P2,抽吸泵P2用于使流过后述的流量控制部9的文丘里管91a~91c的气体流量成为临界流量。另外,在抽吸泵P2和分支点之间,设有排液分离器和流量计(都未图示)。
如图3所示,流量控制部9设置在稀释用气体试样流道SL2上,将用于控制导入稀释用气体取样袋M2的稀释用气体的流量的多个(图3为三个)文丘里管91a~91c并联连接,由此构成流量控制部9。具体地说,流量控制部9将具有彼此不同的临界流量的文丘里管91a~91c并联连接,在各文丘里管91a~91c的上游或下游(在本实施方式中为上游)设有开关阀92a~92c。另外,所述开关阀92a~92c是由后述的控制设备(未图示)控制的电磁阀。
另外,如果流量控制部9的文丘里管91a~91c与上游的压力无关地在上游和下游之间产生必要值以上的压力差,则通过文丘里管91a~91c的气体流量就会固定成临界流量,但是实际上,根据预定的标准压力P0和标准温度T0、以及预先在大气压的气氛下检测到的固有的文丘里管系数C计算出通过文丘里管91a~91c的气体流量(Q=C·P0·T0 -1/2)。而后,对计算出的气体流量进行累计,在超过稀释用气体取样袋M2的容量之前结束稀释用气体的取样,或者,与通过所述取样部8进行的取样结束的同时结束稀释用气体的取样。
构成所述流量控制部9的三个文丘里管91a~91c各自的临界流量,与构成所述取样部8的三个文丘里管81a~81c各自的临界流量大体相同。即,构成取样部8的三个文丘里管81a~81c的组合与构成流量控制部9的三个文丘里管91a~91c的组合相同。例如,文丘里管81a和文丘里管91a具有相同的临界流量Qa,文丘里管81b和文丘里管91b具有相同的临界流量Qb,文丘里管81c和文丘里管91c具有相同的临界流量Qc。
接着,简单说明控制所述构成的取样部8和流量控制部9的控制设备的动作。
针对构成取样部8的三个文丘里管81a~81c,控制设备根据预先设定的流向稀释排气取样袋M1的设定流量,对取样部8的开关阀82a~82c进行开关控制,以使对稀释排气进行取样的文丘里管81a~81c的组合流量成为所述设定流量。如图2所示,在具有三个文丘里管81a~81c的情况下,能够设定共7种流量。
此外,控制设备对流量控制部9的开关阀92a~92c进行开关控制,使得成为所述设定流量或所述取样部8的文丘里管81a~81c的组合流量。另外,本实施方式的流量控制部9由于与取样部8具有相同的构成,因此以与取样部8中的开关阀82a~82c的开关的组合成为相同的组合的方式对开关阀92a~92c进行开关控制。
所述控制设备通过控制取样部8和流量控制部9,使在相同的取样时间中的、导入稀释排气取样袋M1的稀释排气流量与导入稀释用气体取样袋M2的稀释用气体流量相同。
按照所述构成的本实施方式的排气取样装置100,由于取样部8将多个文丘里管81a~81c并联连接,所以通过切换或组合对稀释排气进行取样的文丘里管81a~81c,能够将各种取样流量的稀释排气导入稀释排气取样袋M1。
此外,由于稀释用气体流道DL上设置的流量控制部9,将多个文丘里管91a~91c并联连接,所以通过以与所述取样部8的稀释排气流量一致的方式切换或组合流量控制部9的文丘里管91a~91c,能够高精度地得到稀释用气体流量。
在此,由于使用多个文丘里管91a~91c构成流量控制部9,所以相比使用了针型阀构成稀释用气体流道DL的情况,能够抑制装置的大型化,此外还能够抑制成本的增加。
另外,如果将多个针型阀并联连接构成流量控制部9,则阀上游的压力降低会影响流量,但是本实施方式中的文丘里管91a~91c,只要通过抽吸泵P2降低下游的压力并与上游的压力无关地使文丘里管91a~91c的上游压力和下游压力的压差成为必要值以上,就可以得到一定的流量,从而能够高精度地得到稀释用气体流量。
另外,本发明不限于所述实施方式。
例如,在所述实施方式中,分别使用彼此的临界流量不同的文丘里管构成取样部8和流量控制部9,但是也可以使用具有相同临界流量的文丘里管构成取样部8和流量控制部9。
此外,在所述实施方式中,构成取样部8的多个文丘里管的组合与构成流量控制部9的多个文丘里管的组合相同,但是也可以使构成取样部8的多个文丘里管的组合与构成流量控制部9的多个文丘里管的组合不同。此外,还可以使构成取样部8的文丘里管的个数与构成流量控制部9的文丘里管的个数彼此不同。
另外,将所述实施方式的排气取样装置在低于大气压的低压室中使用时,构成流量控制部9的文丘里管91a~91c中会产生流量误差。这是因为,构成流量控制部9的文丘里管91a~91c,在大气压下被调整成所希望的气体流量,而在气体流量的计算中使用预定的标准温度和标准压力。因此,在流过流量控制部9的文丘里管91a~91c的气体流量的计算中,只要使用设置在取样配管5上的压力传感器PS的检测压力和温度传感器TS的检测温度来进行计算即可。由此,相比使用标准压力和标准温度的情况,能够高精度地计算出流过流量控制部9的文丘里管91a~91c的气体流量,能够防止稀释用气体取样袋M2的破裂。
此外,在所述实施方式中,稀释排气分析设备和稀释用气体分析设备是气体取样袋,此外,稀释排气分析设备和稀释用气体分析设备也可以是用于捕集气体中所含的PM的PM过滤器等。
另外,所述实施方式的排气取样装置对排气进行全量稀释,但是也可以对排气进行部分稀释。即,所述排气导入口PT1采集排气的一部分并将其导入主流道ML。
此外,本发明不限于所述实施方式,在不脱离本发明技术思想的范围内可以进行各种变形。
可以相互组合本发明的各个实施方式中所记载的技术特征形成新的技术方案。
Claims (4)
1.一种排气取样装置,其特征在于,
所述排气取样装置包括:
排气导入口,用于导入排气;
稀释用气体导入口,用于导入稀释用气体;
主流道,一端与所述排气导入口连接;
稀释用气体流道,一端与所述稀释用气体导入口连接,另一端与所述主流道连接;
取样部,设置在所述主流道和所述稀释用气体流道的连接点或该连接点的下游,对通过所述稀释用气体稀释后的稀释排气的一部分进行取样;
稀释排气试样流道,一端与所述取样部连接,另一端与稀释排气分析设备连接;
稀释用气体试样流道,一端与所述稀释用气体流道连接,另一端与稀释用气体分析设备连接;以及
流量控制部,设置在所述稀释用气体试样流道上,控制流过所述稀释用气体试样流道的所述稀释用气体的流量,
所述取样部是通过将用于控制导入所述稀释排气分析设备的所述稀释排气的流量的多个文丘里管并联连接构成的,
所述流量控制部是通过将用于控制导入所述稀释用气体分析设备的所述稀释用气体的流量的多个文丘里管并联连接构成的,
在所述排气取样装置中,按照所述取样部的文丘里管的组合流量与所述流量控制部的文丘里管的组合流量相等的方式进行控制。
2.根据权利要求1所述的排气取样装置,其特征在于,
构成所述取样部的多个文丘里管具有彼此不同的临界流量,
构成所述流量控制部的多个文丘里管具有彼此不同的临界流量,
构成所述取样部的多个文丘里管的组合与构成所述流量控制部的多个文丘里管的组合相同。
3.根据权利要求1所述的排气取样装置,其特征在于,在所述主流道上,在比所述取样部更靠下游侧设有定流量控制设备,所述定流量控制设备使流过所述主流道的所述稀释排气的流量固定。
4.根据权利要求1所述的排气取样装置,其特征在于,
所述稀释排气分析设备是用于采集所述稀释排气的稀释排气取样袋,
所述稀释用气体分析设备是用于采集所述稀释用气体的稀释用气体取样袋。
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