CN106066375A - 排气测量装置和排气测量方法 - Google Patents

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Abstract

为了可靠地除去附着于排气用配管(10)的内壁的附着物，在测量内燃机的排气中所含的成分的排气测量装置(100)中，具备：导入排气的排气用配管部件(10)、向排气用配管部件(10)供给吹扫气体的吹扫气体供给机构(50)、加热所述排气用配管部件(10)的加热机构(60)、以及在通过加热机构(60)将排气用配管部件(10)或者在排气用配管部件(10)中流动的排气加热到规定温度后控制吹扫气体供给机构(50)并使吹扫气体的供给开始的控制机构(70)。

Description

排气测量装置和排气测量方法
技术领域
本发明涉及测量内燃机的排气中所含的成分的排气测量装置。
背景技术
例如，作为测量排气中所含的颗粒状物质(以下，也称为PM)的质量的方法，如专利文献1所示，已知有下述的被称为过滤器质量法的方法：在排气流动的排气用配管上设置过滤器来捕集PM，并称量捕集到的PM的质量。
在使用所述的过滤器质量法等对排气成分进行测量的情况下，如果在所述排气用配管的内壁上有附着物，则存在该附着物剥离而引起测量误差的可能性，因此在测量前，通过使吹扫气体流向所述排气用配管来除去附着物。
此时，如果排气中所含的气体状成分等冷凝(凝缩)而附着于内壁，则单凭流通吹扫气体难以除去这样的附着物，因此通过边流通吹扫气体边对排气用配管加热来使冷凝后的气体状成分等从内壁剥离从而将其除去。
然而，在该方法中，由于边供给吹扫气体边对排气用配管进行加热，因此无法充分地使排气用配管成为高温，无法可靠地除去附着物。
此外，除了所述的方法之外，也可以考虑将吹扫气体加热至高温后使吹扫气体流向排气用配管的方法，不过在该方法中，需要另外设置用于加热吹扫气体的设备，会导致装置整体变大。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2012-26892号
发明内容
因此，本发明是用于解决所述的问题而做出的发明，本发明的目的在于可靠地除去附着于排气用配管的内壁的附着物。
即，本发明提供一种排气测量装置，其测量内燃机的排气中所含的成分，所述排气测量装置具备：排气用配管部件，所述排气导入该排气用配管部件；吹扫气体供给机构，向所述排气用配管部件供给吹扫气体；加热机构，加热所述排气用配管部件；以及控制机构，在通过所述加热机构将所述排气用配管部件或者在所述排气用配管部件中流动的所述排气加热到规定温度后，控制所述吹扫气体供给机构，使所述吹扫气体的供给开始。
按照这样的排气测量装置，将排气用配管部件或者在该排气用配管部件中流动的排气加热到规定温度，使附着于排气用配管部件的内壁的附着物成为容易剥离的状态后，控制机构使吹扫气体的供给开始，因此能够可靠地除去附着物。
另外，无需另外设置加热吹扫气体的设备，不会使装置整体变大。
优选的是，在所述控制机构使所述吹扫气体的供给结束之前，所述加热机构结束所述排气用配管部件的加热。
按照这样的构成，能够通过吹扫气体充分冷却排气用配管部件，能够安全地实施吹扫后的排气成分的测量和该测量的准备等。
优选的是，所述排气测量装置还具备温度传感器，所述温度传感器设置于所述排气用配管部件，所述控制机构取得来自所述温度传感器的温度检测信号，并且在所述温度检测信号表示的值成为所述规定温度后，使所述吹扫气体的供给开始。
按照这样的构成，能够在将排气用配管部件或在排气用配管部件中流动的排气的温度可靠地加热到规定温度后，供给吹扫气体，能够更可靠地除去附着物。
作为无需所述的温度传感器而使装置简化的构成，可以举出如下的构成：在从所述加热机构开始加热所述排气用配管部件起的规定时间之后，所述控制机构使所述吹扫气体的供给开始。
优选的是，在所述排气用配管部件上设置有过滤器，所述过滤器捕集所述排气中的颗粒状物质。
按照这样的构成，从内壁剥离的附着物被过滤器捕集，因此通过测量捕集到附着物的量，能够将排气用配管部件内的污染程度与例如正常时的污染程度进行比较，能够了解试验是否正常进行了。
作为具体的实施方式，可以举出下述构成：所述排气测量装置还具备稀释气体用配管部件，所述稀释气体用配管部件与所述排气用配管部件连接，并且向所述排气用配管部件导入稀释气体，所述稀释气体稀释所述排气，所述吹扫气体供给机构使所述吹扫气体流向所述稀释气体用配管部件并向所述排气用配管部件供给。
按照这样的构成，无需特意设置用于将吹扫气体向排气用配管部件供给的专用的配管部件，可以使用现有的配管部件将吹扫气体向排气用配管部件供给。
如果所述吹扫气体为所述稀释气体，则可以将稀释气体兼作为吹扫气体。
另外，本发明还提供一种排气测量方法，其是测量内燃机的排气中所含的成分的排气测量方法，在使所述排气导入的排气用配管部件或者在所述排气用配管部件中流动的所述排气被加热到规定温度之后，使向所述排气用配管部件供给吹扫气体开始。
按照这样的方法，能够实现与所述的排气测量装置相同的作用效果。
按照如上所述地构成的本发明，能够可靠地除去排气用配管的内壁的附着物而不会使装置整体变大，能够高精度地测量排气成分。
附图说明
图1为示意性地示出本实施方式的排气测量装置的构成的图。
图2为表示与图1为相同实施方式的控制机构的功能的功能框图。
图3为对与图1为相同实施方式的控制机构的动作进行说明的图。
图4为表示变形实施方式的控制机构的功能的功能框图。
图5为示意性地示出变形实施方式的排气测量装置的构成的图。
图6为示意性地示出变形实施方式的排气测量装置的构成的图。
附图标记说明
100···排气测量装置
10···排气用配管
11···稀释通道
20···稀释气体用配管
30···排气成分测量设备
50···吹扫气体供给机构
51···吹扫气体用配管
60···加热机构
70···控制机构
具体实施方式
以下，对本发明的排气测量装置的一种实施方式进行说明。
本实施方式的排气测量装置100测量未图示的内燃机的排气中所含的颗粒状物质(以下，也称为PM)，在此，排气测量装置100采集从内燃机排出的排气的一部分并将其稀释后，将稀释后的排气的全部量导向排气成分测量设备30。
具体而言，如图1所示，排气测量装置100具备：排气用配管部件10(以下，简称为排气用配管10)，内燃机的排气导入该排气用配管部件10；稀释气体用配管部件20(以下，简称为稀释气体用配管20)，向所述排气用配管10供给稀释排气用的稀释气体；排气成分测量设备30，测量通过所述排气用配管10导入的排气。
所述排气用配管10的一端设置于例如未图示的内燃机的排气管内，并且另一端与排气成分测量设备30连接，该排气用配管10分流并采集从内燃机排出的排气的一部分后将其导向排气成分测量设备30。
具体而言，排气用配管10具有微型通道等稀释通道11，所述的稀释气体用配管20与该稀释通道11连接。按照该构成，从内燃机排出的排气的一部分在稀释通道11中被稀释后流入排气成分测量设备30。
此外，排气用配管10也可以具有所谓的全通道，所述全通道将从内燃机排出的排气的全部量导入稀释通道11内。
所述稀释气体用配管20将稀释气体导入稀释通道11，其一端与未图示的稀释气体源连接，另一端与所述稀释通道11连接。
在本实施方式的稀释气体用配管20上设置有稀释气体流量控制部23，所述稀释气体流量控制部23例如具有文丘里管等流量计21和流量控制阀22等，能够控制向排气用配管10供给的稀释气体的流量。
此外，在本实施方式中，所述稀释气体为空气。
所述排气成分测量设备30设置于所述稀释通道11的下游并测量稀释后的排气中所含的各种成分，在此为捕集排气中所含的PM的捕集过滤器。
在所述捕集过滤器上连接有用于通过该捕集过滤器后的排气流动的排气用配管40，在所述排气用配管40上设置有能通过转速控制改变抽吸能力的抽吸泵P(例如罗茨风机)以及设置于该抽吸泵P的下游的文丘里管等流量计FV。
此外，在本实施方式中，通过捕集过滤器后的排气在所述排气用配管40中流动并被排出到外部。
如图1所示，本发明的排气测量装置100具备：吹扫气体供给机构50，向所述排气用配管10供给吹扫气体；加热机构60，加热所述排气用配管10；以及控制机构70，对所述吹扫气体供给机构50进行控制。
吹扫气体供给机构50具备：未图示的吹扫气体源；吹扫气体用配管部件51(以下，简称为吹扫气体用配管51)，一端与所述吹扫气体源连接，并且另一端与所述排气用配管10连接；以及吹扫气体流量控制部54，设置在所述吹扫气体用配管51上，例如具有文丘里管等流量计52和流量控制阀53等。
在此，所述吹扫气体供给机构50将所述的稀释气体亦即空气作为吹扫气体向所述排气用配管10供给，所述吹扫气体源为所述的稀释气体源，所述吹扫气体用配管51为所述的稀释气体用配管20。即，本实施方式的稀释气体源以及稀释气体用配管20分别兼作为吹扫气体源以及吹扫气体用配管51。此外，构成稀释气体流量控制部23的流量计21和流量控制阀22分别兼作为吹扫气体流量控制部54的流量计52和流量控制阀53。
所述加热机构60对排气用配管10的内壁或者在排气用配管10中流动的排气进行加热，对排气用配管10的一部分或者全部进行加热。
本实施方式的加热机构60例如使用加热器对排气用配管10的一端部到另一端部亦即排气用配管10的整体进行加热，在此，通过取得从外部输入的接通/断开信号，对加热和停止进行切换。
所述控制机构70在通过加热机构60将排气用配管10加热到规定温度后，控制吹扫气体供给机构50并使吹扫气体的供给开始。
具体而言，所述控制机构70具备CPU、存储器、A/D转换器、D/A转换器等，按照存储于所述存储器的规定区域的程序使CPU、外围设备协同动作，由此如图2所示，发挥作为加热时间计算部71、设定时间存储部72以及吹扫控制部73的功能。
以下，在对各部分说明的同时，对所述控制机构70的动作进行说明。
加热时间计算部71取得向所述的加热机构60输入的接通/断开信号，并且基于该接通/断开信号，计算加热机构60加热排气用配管10的加热时间。
设定时间存储部72形成在所述存储器的规定区域，将从加热机构60开始加热排气用配管10起到排气用配管10的温度达到规定温度(以下，也称为准备温度)为止的时间或者该时间以上的时间作为预先设定时间存储。在本实施方式中，将到排气用配管10的内壁的温度达到准备温度为止的时间以上的时间作为设定时间存储。
此外，在此所述的准备温度是指冷凝且附着于排气用配管10的内壁上的气体状成分等具有高沸点的挥发性成分涌现出的温度，具体地说为200度左右。另外，可以通过加热机构60的设定等适当变更设定时间，在此设定时间为1～2小时左右。
吹扫控制部73在从加热机构60开始加热排气用配管10起的规定时间后使吹扫气体的供给开始。
本实施方式的吹扫控制部73取得所述加热时间以及所述设定时间，并且如图3所示，在所述加热时间成为了所述设定时间的情况下，向所述吹扫气体供给机构50发送控制信号，使吹扫气体的供给开始。
具体而言，吹扫控制部73向设置于所述吹扫气体用配管51的吹扫气体流量控制部54发送控制信号，使流量控制阀53成为打开状态。
此时，为了对排气用配管10的整体进行吹扫，停止设置在排气用配管40上的抽吸泵P，使吹扫气体经由吹扫气体用配管51遍布排气用配管10的上游以及下游的两侧。
此外，如果吹扫气体的供给开始，则排气用配管10的温度如图3所示，被吹扫气体冷却，从所述准备温度下降到稳定温度。
此后，如图3所示，所述吹扫控制部73也可以从所述的加热机构60对排气用配管10的加热结束起的规定时间(以下，也称为冷却时间)经过后，结束吹扫气体的供给。即，可以在所述吹扫控制部73结束吹扫气体的供给前，使所述加热机构60结束对所述排气用配管10的加热。
具体地说，所述吹扫控制部73取得向加热机构60输入的接通/断开信号，并且在从该接通/断开信号被从接通切换至断开的时点起经过了冷却时间后，向吹扫气体流量控制部54发送控制信号，使流量控制阀53成为关闭状态。
即，本实施方式的吹扫控制部73在加热机构60进行的加热结束后，到经过了冷却时间为止，持续将吹扫气体向排气用配管10供给。
由此，排气用配管10的温度或者在排气用配管10中流动的排气的温度从所述稳定温度冷却到通常温度。
按照如此构成的本实施方式的排气测量装置100，将排气用配管10或者在该排气用配管10中流动的排气加热到准备温度，在成为冷凝并附着于排气用配管10的内壁的气体状成分涌现出的状态后，吹扫控制部73开始吹扫气体的供给，因此能够可靠地除去内壁的附着物。
另外，由于无需另外设置加热吹扫气体的设备，因此能够除去附着物而不会使装置整体变大。
此外，吹扫控制部73在从加热机构60开始加热排气用配管10起的规定时间后开始吹扫气体的供给，因此在加热中排气用配管10不会被吹扫气体冷却，能够使排气用配管10更早地达到规定温度，另外，能够用相同的热量使排气用配管10达到更高的温度，实现了节能化。
此外，吹扫控制部73在加热机构60进行的加热结束后，到经过了冷却时间为止，持续将吹扫气体向排气用配管10供给，因此能够用吹扫气体将排气用配管10冷却到通常温度，能够安全地实施吹扫后的排气测量及其准备等。
此外，在排气用配管10上设置有作为排气成分测量设备30的捕集过滤器，因此通过吹扫而从排气用配管10的内壁除去了的附着物被捕集过滤器捕集。由此，通过测量捕集到的附着物的量，能够将排气用配管10内的污染程度与例如正常时的污染程度进行比较，能够了解进行吹扫前实施的试验是否正常。
此外，将稀释气体源以及稀释气体用配管20分别兼作为吹扫气体源以及吹扫气体用配管51，因此无需特意设置用于将吹扫气体向排气用配管10供给的专用的气体源和配管，能够使用现有的气体源和配管将吹扫气体向排气用配管10供给。
此外，本发明并不局限于所述实施方式。
例如，在所述实施方式中，在从加热机构开始加热排气用配管起的规定时间以后，吹扫控制部使吹扫气体的供给开始，不过也可以在排气用配管设置温度传感器，在由该温度传感器检测到的温度成为规定的准备温度后，吹扫控制部使吹扫气体的供给开始。
在这种情况下，具体地说，如图4所示，可以举出如下的构成：所述控制机构具有取得来自所述温度传感器的温度检测信号的温度取得部74，吹扫控制部73在由所述温度取得部74取得的温度检测信号所表示的温度成为所述准备温度后，使吹扫气体的供给开始。
按照这样的构成，在排气用配管的温度或者在排气用配管中流动的排气的温度被可靠地加热到准备温度后，开始吹扫气体的供给，因此能够可靠地去除附着在排气用配管的内壁上的附着物。
另外，所述实施方式的控制机构使用排气用配管的温度来对吹扫气体的供给进行控制，不过也可以使用在排气用配管中流动的排气的温度对吹扫气体的供给进行控制。
此外，可以将检测规定成分的浓度的浓度传感器设置于排气用配管，从而在由该浓度传感器检测到的浓度成为规定浓度以上后，吹扫控制部使吹扫气体的供给开始。
另外，所述实施方式的排气成分测量设备为捕集过滤器，不过如图5所示，排气成分测量设备30也可以是不同于捕集过滤器F的、设置在该捕集过滤器F的下游的设备，具体地说，可以举出连续测量排气中的PM的连续PM计、测量排气中的碳氢化合物的THC计等。
在这种情况下，排气用配管10的另一端与所述连续PM计、所述THC计等排气成分测量设备30连接，通过加热机构60加热所述排气用配管10。即，该构成中的排气测量装置100不具有所述实施方式的排气用配管。
此外，在所述实施方式中，将稀释气体源以及稀释气体用配管分别兼作为吹扫气体源以及吹扫气体用配管，不过也可以与稀释气体源以及稀释气体用配管不同地另外设置吹扫气体源以及吹扫气体用配管。
在这种情况下，吹扫气体用配管51只要与排气用配管10连接即可，具体地说，例如如图6所示，可以举出与作为排气成分测量设备30的捕集过滤器的下游连接的构成等。
此外，所述实施方式的排气用配管具有一个稀释通道，不过也可以具有多个稀释通道，对从内燃机排出的排气进行多段稀释。
此外，当使用多段稀释的结构的情况下，在上段侧排气的温度比较高，越向下段侧，排气的温度越低，因此为了实现节能和高效率化，优选的是，使加热机构将下段的排气用配管加热成比上段的排气用配管的温度更高的温度。
另外，加热机构无需一定加热捕集过滤器，也可以仅加热排气用配管。另外，加热机构可以将吹扫气体用配管与排气用配管一起加热。
此外，当捕集过滤器使用树脂等不耐热的材料的情况下，无法使捕集过滤器成为高温，因此优选的是，使所述加热机构具备多个加热器，例如使排气用配管的稀释通道的出口以后的温度(例如50度)变得低于排气用配管的到稀释通道的出口为止的温度(例如200度)。
此外，所述实施方式的加热机构取得从外部输入的接通/断开信号，不过控制机构也可以将接通/断开信号发送给加热机构。即，控制机构可以一起对吹扫气体供给机构与加热机构进行控制。
此外，在所述实施方式中，将排气用配管的温度或者在排气用配管中流动的排气的温度达到准备温度为止的时间以上的时间设为设定时间，不过也可以将达到准备温度为止的时间设为设定时间。即，可以在排气用配管的温度或者在排气用配管中流动的排气的温度达到准备温度的同时，开始吹扫气体的供给。
另外，无需一定设置所述实施方式的冷却时间。即，可以在加热机构进行的加热结束的同时结束吹扫气体的供给。
此外，控制机构可以对设置在稀释气体用配管上的流量控制阀、设置于排气用配管上的抽吸泵进行控制，以使稀释气体用配管的流量与排气用配管的流量彼此相等。
按照这样的构成，由于可以使稀释气体用配管的流量与排气用配管的流量彼此相等，因此即使内燃机运转，来自内燃机的排气在理论上也不会流入排气用配管。由此，即使在使内燃机运转的状态下进行其它的排气分析的情况下，也能够吹扫排气用配管而不会对这些排气分析造成影响。
此外，作为排气测量装置，可以是下述的构成：具备设置在排气用配管的比稀释通道更靠上游处的开闭阀，在关闭了该开闭阀的状态下，由加热机构加热排气用配管，并且使设置于排气用配管的抽吸泵工作。
由此，排气用配管边被抽真空边被加热，因此能够更容易地剥离附着于排气用配管的内壁的附着物。
此外，在抽真空和加热结束后，为了排出剥落的附着物，优选的是，使吹扫气体流向排气用配管。
在所述实施方式中，将配管部件分别作为配管进行了说明，不过配管部件例如也可以是在内部设置有流路的块体(所谓的集成块)。
在这种情况下，通过适当地连续设置多个块体，能够形成排气等流动的流路。
另外，在所述实施方式中，由控制机构判断开始吹扫气体的供给的时机和该供给结束的时机，不过例如，也可以由操作人员边确认安装于排气用配管的温度传感器边开始或结束吹扫气体的供给。
此外，本发明并不局限于所述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内当然可以进行各种变形。
可以相互组合本发明的各个实施方式(实施例)中所记载的技术特征形成新的技术方案。

Claims (8)

1.一种排气测量装置，其测量内燃机的排气中所含的成分，所述排气测量装置的特征在于，
所述排气测量装置具备：
排气用配管部件，所述排气导入该排气用配管部件；
吹扫气体供给机构，向所述排气用配管部件供给吹扫气体；
加热机构，加热所述排气用配管部件；以及
控制机构，在通过所述加热机构将所述排气用配管部件或者在所述排气用配管部件中流动的所述排气加热到规定温度后，控制所述吹扫气体供给机构，使所述吹扫气体的供给开始。
2.根据权利要求1所述的排气测量装置，其特征在于，
在所述控制机构使所述吹扫气体的供给结束之前，所述加热机构结束所述排气用配管部件的加热。
3.根据权利要求1或2所述的排气测量装置，其特征在于，
所述排气测量装置还具备温度传感器，所述温度传感器设置于所述排气用配管部件，
所述控制机构取得来自所述温度传感器的温度检测信号，并且在所述温度检测信号表示的值成为所述规定温度后，使所述吹扫气体的供给开始。
4.根据权利要求1或2所述的排气测量装置，其特征在于，
在从所述加热机构开始加热所述排气用配管部件起的规定时间之后，所述控制机构使所述吹扫气体的供给开始。
5.根据权利要求1所述的排气测量装置，其特征在于，
在所述排气用配管部件上设置有过滤器，所述过滤器捕集所述排气中的颗粒状物质。
6.根据权利要求1所述的排气测量装置，其特征在于，
所述排气测量装置还具备稀释气体用配管部件，所述稀释气体用配管部件与所述排气用配管部件连接，并且向所述排气用配管部件导入稀释气体，所述稀释气体稀释所述排气，
所述吹扫气体供给机构使所述吹扫气体流向所述稀释气体用配管部件并向所述排气用配管部件供给。
7.根据权利要求6所述的排气测量装置，其特征在于，
所述吹扫气体为所述稀释气体。
8.一种排气测量方法，其是测量内燃机的排气中所含的成分的排气测量方法，所述排气测量方法的特征在于，
在使所述排气导入的排气用配管部件或者在所述排气用配管部件中流动的所述排气被加热到规定温度之后，使向所述排气用配管部件供给吹扫气体开始。
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