CN104075911A

CN104075911A - 排气取样装置和排气取样方法

Info

Publication number: CN104075911A
Application number: CN201410117302.7A
Authority: CN
Inventors: 宫井优
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: US9683926B2; EP2784470A1; CN104075911B; JP2014196969A; JP6116320B2; US20140290336A1

Abstract

本发明提供排气取样装置和排气取样方法，能够抑制水分的结露并且能够容易地设定能提高测量精度的稀释比。所述排气取样装置具备定容取样部，所述定容取样部采集被控制为规定流量的混合气体，所述定容取样部包括：主流道（ML），与排气流道（HL）和稀释用气体流道（DL）连接，将排气和稀释用气体混合后得到的混合气体流过该主流道（ML）；定流量机构（6），将混合气体的流量控制为规定流量，并且使所述规定流量能改变；以及水分检测部（9），设置在定流量机构（6）的上游侧，检测混合气体或稀释用气体的水分。

Description

排气取样装置和排气取样方法

技术领域

本发明涉及排气取样装置和排气取样方法。

背景技术

作为用大气等稀释用气体对采集到的排气进行稀释、并测量所述排气中所含的成分的浓度的稀释取样方式，广泛使用定容稀释取样装置（CVS）。

在所述CVS中，将构成定流量机构的临界流量文丘里管的临界流量设定为：使稀释用气体对排气的稀释比保持在排气中的水分不结露的程度，例如使稀释用气体对排气的稀释比保持在10倍～20倍。另一方面，如果加大稀释比，则稀释后的排气中所含的成分的浓度变小，会因测量误差导致测量精度变差。

因此以往，在排气中的水分不结露的范围内，以尽量减小稀释比的方式设定所述临界流量文丘里管的临界流量。具体而言，根据作为被测体的发动机（车辆）的排气量和最高车速（发动机转速）等，通过用户的直觉和经验法则设定临界流量文丘里管的临界流量。

可是，由于根据发动机（车辆）的种类和试验条件等，排气所含的水分量不同，所以如果如上所述地根据用户的直觉和经验法则来设定临界流量文丘里管的临界流量，则会产生下述问题：不能稀释到排气中的水分不结露的程度，或者排气的稀释比变得过大。

此外，当使用大气作为稀释用气体时，所述大气所含的水分量成为误差，如果如上所述地根据用户的直觉和经验法则设定临界流量文丘里管的临界流量，则会产生下述问题：不能稀释到排气中的水分不结露的程度，或者排气的稀释比变得过大。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公开公报特开平6-341950号

发明内容

本发明的目的是提供排气取样装置和排气取样方法，能够抑制水分的结露，并且能够将稀释比容易地设定为能提高测量精度的稀释比。

即，本发明提供一种排气取样装置，其具备定容取样部，所述定容取样部采集被控制为规定流量的混合气体，所述定容取样部包括：主流道，与排气流过的排气流道和稀释用气体流过的稀释用气体流道连接，将所述排气和所述稀释用气体混合后得到的混合气体流过该主流道；定流量机构，设置在所述主流道上，将流过所述主流道的混合气体的流量控制为所述规定流量，并且能改变所述规定流量；取样流道，与所述主流道连接，采集被控制为所述规定流量的混合气体；以及水分检测部，设置在所述定流量机构的上游侧，检测所述混合气体或所述稀释用气体的水分。

此外，本发明提供一种排气取样方法，其使用了本发明的排气取样装置，根据通过所述水分检测部得到的水分检测值，控制所述定流量机构，调整所述排气的稀释比。

按照所述的排气取样装置和排气取样方法，由于在定流量机构的上游侧设置水分检测部来检测混合气体的水分量，所以能够正确地把握混合气体所含的水分量，并能够根据混合气体所含的水分量设定最佳稀释比。由此，能够抑制混合气体的水分的结露，并且能够防止因把混合气体过度稀释而导致的测量精度下降，从而能够提高测量精度。

此外，在预先知道排气所含的水分量时，在稀释比的设定中重要的是稀释用气体所含的水分量。此时，由于水分检测部检测稀释用气体的水分，所以通过正确地把握稀释用气体的水分，能够正确地把握混合气体所含的水分，并且能够根据该水分量设定最佳稀释比。由此，能够抑制混合气体的水分的结露，并且能够防止因把混合气体过度稀释而导致的测量精度下降，从而能够提高测量精度。

优选的是，所述水分检测部检测所述混合气体或所述稀释用气体的相对湿度。通过检测相对湿度来作为混合气体或稀释用气体的水分量，由于相对湿度取0%～100%之间的值，所以用户容易把握水分量。另外，在水分检测部检测混合气体或稀释用气体的绝对湿度或水分浓度的情况下，难以通过一看所述绝对湿度或水分浓度的值就设定稀释比。

优选的是，所述排气取样装置具有检测结果显示部，所述检测结果显示部表示通过所述水分检测部得到的检测结果。由此，仅通过看检测结果显示部的值，就可以设定最佳稀释比。此外，能够容易地进行当前的稀释比是否是最佳的判断。

优选的是，所述定流量机构包括：多个临界流量文丘里管，所述多个临界流量文丘里管的临界流量分别不同，并且相互并联连接；以及切换机构，对所述多个临界流量文丘里管进行切换，使得混合气体流过所述多个临界流量文丘里管中的至少一个临界流量文丘里管。由此，仅仅通过由切换机构对混合气体流过的临界流量文丘里管进行切换，就能够容易地改变稀释比。

按照所述构成的本发明，由于在定流量机构的上游侧设置有水分检测部，所以能够抑制水分的结露，并且能够将稀释比容易地设定成能提高测量精度的稀释比。

附图说明

图1是表示本实施方式的排气取样装置的结构的示意图。

图2是表示变形实施方式的排气取样装置的结构的示意图。

图3是表示变形实施方式的排气取样装置的结构的示意图。

附图标记说明

100···排气取样装置

HL···排气流道

DL···稀释用气体流道

ML···主流道

6···定流量机构

61a～61d···临界流量文丘里管

8···切换机构

9···水分检测部

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在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的气体分析系统中使用，采用利用大气（稀释用空气）等稀释用气体将排气稀释数倍（例如10倍～20倍）并进行浓度测量的稀释取样方式。

具体而言，所述排气取样装置100具备定容取样部，并且如图1所示，所述排气取样装置100包括：排气流道HL，一端与用于导入排气的排气导入口PT1连接；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；以及主流道ML，与所述排气流道HL的另一端和所述稀释用气体流道DL的另一端连接，所述排气与所述稀释用气体的混合气体（稀释后的排气）流过该主流道ML。

排气流道HL由一端设有排气导入口PT1的、用于导入排气的排气导入配管2构成。主流道ML包括：混合部3，与所述排气导入配管2连接；旋风除尘器4，与所述混合部3的下游侧连接，用于除去粉尘；取样配管5，与所述旋风除尘器4的下游侧连接，如后所述地用于采集被控制为一定流量的混合气体；以及定流量机构6，与所述取样配管5连接。此外，稀释用气体流道DL由一端设有稀释用气体导入口PT2的稀释用气体导入配管7构成。另外，稀释用气体导入口PT2上设有用于除去大气中的杂物的过滤器（未图示）。

在此，混合部3与构成所述稀释用气体流道DL的稀释用气体导入配管7和所述排气导入配管2连接，例如被称为混合三通。此外，用于对混合气体定容取样的取样配管5上连接有取样流道SL，所述取样流道SL采集稀释排气并将其导入气体取样袋、PM捕集过滤器或排气分析装置等分析设备200。

定流量机构6进行流量控制，以使从所述排气导入配管2导入的排气与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流量，并且所述一定流量能改变，由此能改变排气的稀释比。本实施方式的定流量机构6包括：主文丘里管61，与所述取样配管5的下游侧连接，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的下游侧连接，例如是风机等。通过利用所述抽吸泵62使主文丘里管61的上游侧和下游侧的压差达到必要值以上，使所述总流量成为一定。另外，被抽吸泵62抽吸的稀释排气向外部放出。

具体而言，定流量机构6具有临界流量分别不同的多个临界流量文丘里管61a～61d，所述多个临界流量文丘里管61a～61d相互并联连接。即，主流道ML分支并形成多个临界流量文丘里管61a～61d的每一个，临界流量文丘里管61a～61d分别设置在各分支流道MLa～MLd上。本实施方式的多个临界流量文丘里管61a～61d为四个，其临界流量例如分别为5［m²/分钟］、9［m²/分钟］、15［m²/分钟］和20［m²/分钟］。

此外，所述定流量机构6具有切换机构8，切换机构8用于对混合气体流过的临界流量文丘里管61a～61d进行切换，从而使混合气体流过所述多个临界流量文丘里管61a～61d中的至少一个。所述切换机构8在各分支流道MLa～MLd上，由分别设置在临界流量文丘里管61a～61d下游侧的蝶形阀等开关阀8a～8d构成。本实施方式的开关阀8a～8d由用户手动进行开关操作。

此外，本实施方式的排气取样装置100在定流量机构6的上游侧，设有用于检测流过主流道ML的混合气体的水分的水分检测部9。

所述水分检测部9在主流道ML上，设置在定流量机构6的分支点的上游侧。在本实施方式中设置在比取样流道SL的取样位置更靠下游侧的位置。另外，水分检测部9只要处于能检测混合气体的水分的位置即可，具体而言，在主流道ML上，水分检测部9只要设置在混合部3的下游侧与定流量机构6的上游侧之间，则可以设置在任意的位置。

此外，水分检测部9是用于检测流过主流道ML的混合气体的相对湿度的相对湿度传感器。此外，由所述水分检测部9检测到的相对湿度，通过作为检测结果显示部的相对湿度显示部（未图示），以用户能视觉辨认的方式显示。另外，相对湿度显示部可以设置在水分检测部9自身上；也可以由排气取样装置100的控制装置的显示器构成相对湿度显示部；相对湿度显示部还可以显示在排气分析装置等分析设备200的显示器上；还可以另外准备相对湿度显示用的显示器来作为相对湿度显示部。

说明所述结构的排气取样装置100的稀释比设定方法的一个例子。

首先，通过用户操作切换机构8的开关阀8a～8d，使混合气体流过临界流量最大的临界流量文丘里管61d。在该状态下流过混合气体，并通过水分检测部9检测混合气体中的相对湿度。另外，还可以通过打开两个以上的开关阀8a～8d，组合两个以上的临界流量文丘里管61，使混合气体流过。

而后，用户观看通过所述水分检测部9得到的相对湿度，将该相对湿度与规定的基准值（例如相对湿度85%）进行比较。所述比较的结果，用户以使通过水分检测部9得到的相对湿度接近所述规定的基准值的方式操作切换机构8，逐渐减小稀释比，并使相对湿度成为不超过所述规定的基准值程度的最大值。调整所述稀释比后，开始排气取样测量。如上所述，由于以从大稀释比起使稀释比慢慢减小的方式调整稀释比，所以能边抑制水分的结露边进行稀释比的设定。另外，也可以以从小稀释比起使稀释比慢慢变大的方式来设定稀释比。

按照所述结构的本实施方式的排气取样装置100，由于在定流量机构6的上游侧设置水分检测部9以检测混合气体的水分，所以能够正确地把握混合气体所含的水分，并根据其水分量设定最佳稀释比。由此，能抑制混合气体的水分结露并能提高测量精度。

另外，本发明不限于所述实施方式。

例如，在所述实施方式中，水分检测部9设置在主流道ML上来检测混合气体的水分，但是如图2所示，也可以将水分检测部9设置在稀释用气体流道DL上来检测稀释用气体的水分。在预先知道排气所含的水分量的情况下，决定稀释比时的误差成分是稀释用气体所含的水分量，如果如上所述地检测稀释用气体的水分，就能够以考虑所述误差成分的影响的方式将排气的稀释比设定为最佳。由此，能抑制混合气体的水分的结露并且能提高测量精度。另外，在该情况下，还可以在作为排气流道HL的排气导入配管2上设置水分检测部。

此外，在所述实施方式中，在设定稀释比时流过了混合气体，但是如上所述，由于稀释用气体所含的水分量成为误差成分，所以可以通过仅流过稀释用气体来检测该稀释用气体所含的水分，并设定稀释比。

此外，作为水分检测部9，除了检测相对湿度以外，也可以检测绝对湿度，还可以检测水分浓度（体积分率）等表示水分量的其他的值。

此外，在所述实施方式中，由稀释用气体流道DL采集大气，将所述大气作为稀释用气体使用，但是排气取样装置100也可以具有稀释用空气精制装置，使用由所述稀释用空气精制装置精制得到的稀释用空气。

此外，在所述实施方式中，通过手动操作进行主文丘里管61a～61d的切换，但是排气取样装置100也可以自动地进行所述主文丘里管61a～61d的切换。具体而言，如图3所示，将切换机构8的开关阀8a～8d设为电磁阀，通过控制装置10对所述开关阀8a～8d进行开关控制。此时，控制装置10从水分检测部9取得相对湿度等表示水分量的检测信号，将所述检测信号所表示的水分量与规定的基准值进行比较。而后，控制装置10对开关阀8a～8d进行开关控制以设定稀释比，使得混合气体或稀释用气体所含的水分量成为不超过规定的基准值程度的最大值。

另外，所述实施方式的定流量机构6为多段CVF方式，具有多个临界流量文丘里管61a～61d，通过对混合气体流过的临界流量文丘里管进行切换，对混合气体的一定流量进行阶段性地切换，但是也可以采用以下的方式：例如，可以通过将文丘里管在到达临界流量之前的区域作为流量计使用，并对文丘里管下游侧的抽吸泵进行反馈控制，使其成为在文丘里管的临界流量以下的范围内进行连续性切换的文丘里管流量计方式。此外，通过机械性地改变临界流量文丘里管的喉部面积，可以成为连续性地切换气体流量的可动CFV方式。此外，除了临界流量文丘里管以外，还可以采用临界流量孔（CFO）。此外，也可以是不使用临界流量文丘里管的定容泵方式。

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

1.一种排气取样装置，其特征在于，

所述排气取样装置具备定容取样部，所述定容取样部采集被控制为规定流量的混合气体，

所述定容取样部包括：

主流道，与排气流过的排气流道和稀释用气体流过的稀释用气体流道连接，将所述排气和所述稀释用气体混合后得到的混合气体流过该主流道；

定流量机构，设置在所述主流道上，将流过所述主流道的混合气体的流量控制为所述规定流量，并且能改变所述规定流量；

取样流道，与所述主流道连接，采集被控制为所述规定流量的混合气体；以及

水分检测部，设置在所述定流量机构的上游侧，检测所述混合气体或所述稀释用气体的水分。

2.根据根据权利要求1所述的排气取样装置，其特征在于，所述水分检测部检测所述混合气体或所述稀释用气体的相对湿度。

3.根据根据权利要求1所述的排气取样装置，其特征在于，所述排气取样装置具有检测结果显示部，所述检测结果显示部表示通过所述水分检测部得到的检测结果。

4.根据根据权利要求1所述的排气取样装置，其特征在于，所述定流量机构包括：多个临界流量文丘里管，所述多个临界流量文丘里管的临界流量分别不同，并且相互并联连接；以及切换机构，对所述多个临界流量文丘里管进行切换，使得混合气体流过所述多个临界流量文丘里管中的至少一个临界流量文丘里管。

5.一种排气取样方法，其特征在于，

使用了权利要求1至4中任一项所述的排气取样装置，

根据通过所述水分检测部得到的水分检测值，控制所述定流量机构，调整所述排气的稀释比。