FR2703460A1 - Device for directly measuring the opacity of gases - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif opacimètre destiné à réaliser la mesure directe de l'opacité des gaz, et notamment des gaz d'échappement de véhicules à moteurs thermiques. The present invention relates to an opacimeter device intended for direct measurement of the opacity of gases, and in particular of exhaust gases from vehicles with internal combustion engines.
On connaît des opacimètres qui sont constitués d'une veine de mesure tubulaire, de longueur déterminée, dans laquelle on admet les gaz dont on souhaite mesurer l'opacité et qui comporte, à ses extrémités respectives, des moyens d'éclairage et des moyens capteurs de la lumière transmise au travers de ces gaz. Opacimeters are known which consist of a tubular measuring vein, of determined length, in which the gases are admitted whose opacity is to be measured and which comprises, at their respective ends, lighting means and sensor means of the light transmitted through these gases.
Les appareils de ce type présentent l'inconvénient de ne pas présenter une veine de mesure dont la longueur soit déterminée de façon précise, puisque ses extrémités sont ouvertes à l'air libre, si bien que cette longueur est fonction des paramètres d'écoulement des gaz. On a proposé de remédier à cet inconvénient en disposant, aux extrémités de la veine de mesure de ces appareils, des parois transparentes aux rayons lumineux de façon que la longueur de cette veine soit constante ce qui améliore la précision de la mesure. Apparatuses of this type have the disadvantage of not having a measuring vein whose length is precisely determined, since its ends are open to the air, so that this length is a function of the flow parameters of the gas. It has been proposed to remedy this drawback by arranging, at the ends of the measurement stream of these devices, walls transparent to light rays so that the length of this stream is constant, which improves the accuracy of the measurement.
Par ailleurs, on a également constaté, dans les opacimètres à extrémités ouvertes, que les moyens d'éclairage et les moyens capteurs se recouvraient, lors de l'analyse, de résidus plus ou moins opaques, ce qui avait pour effet de fausser les résultats de la mesure. Pour éviter ce dernier inconvénient on a disposé des ventilateurs aux sorties respectives de la veine de mesure, de façon à chasser les gaz et empêcher ainsi les impuretés qu'ils contiennent de venir se déposer sur les moyens d'éclairage et les mayens capteurs. Furthermore, it has also been found, in opacimeters with open ends, that the lighting means and the sensor means overlapped, during the analysis, with more or less opaque residues, which had the effect of distorting the results. of measure. To avoid this latter drawback, fans have been placed at the respective outlets of the measurement stream, so as to expel the gases and thus prevent the impurities which they contain from coming to settle on the lighting means and the sensor means.
Dans les opacimètres dont les extrémités sont fermées par des parois transparentes on a proposé d'utiliser des moyens de nettoyage de la face interne de ces parois transparentes.In opacimeters whose ends are closed by transparent walls, it has been proposed to use means for cleaning the internal face of these transparent walls.
Cependant, l'un des inconvénients majeurs des dispositifs opacimètres de ce type provient de ce que le débit du gaz à analyser qui traverse l'enceinte de mesure est une fonction non contrôlée du débit de gaz fourni, par exemple celui sortant de la tubulure d'échappement d'un véhicule. Or, lorsque l'on effectue une mesure de l'opacité des gaz d'échappement produits par un moteur à combustion interne fonctionnant dans des domaines de régimes transitoires, un tel débit a une influence sur la mesure de l'opacité effectuée
Par ailleurs, la mesure d'opacité est effectuée à la température à laquelle se trouvent les gaz d'échappement si bien qu'un calcul correctif est ensuite nécessaire pour ramener la valeur mesurée à une valeur correspondant à la température dite température de référence.Or on sait qu'une telle correction, notamment en essais sous régimes transitoires, est particulièrement difficile à obtenir.However, one of the major drawbacks of opacimeter devices of this type comes from the fact that the flow rate of the gas to be analyzed which passes through the measurement enclosure is an uncontrolled function of the flow rate of gas supplied, for example that leaving the tubing d vehicle exhaust. However, when a measurement is made of the opacity of the exhaust gases produced by an internal combustion engine operating in transient regime domains, such a flow has an influence on the measurement of the opacity carried out.
Furthermore, the opacity measurement is carried out at the temperature at which the exhaust gases are located, so that a corrective calculation is then necessary to bring the measured value back to a value corresponding to the temperature known as the reference temperature. we know that such a correction, especially in tests under transient conditions, is particularly difficult to obtain.
Les dispositifs opacimètres de l'état antérieur de la technique ne sont donc pas en mesure de constituer des appareils de référence, c'est à dire des appareils fournissant de façon directe, sans nécessiter de calculs correcteurs ultérieurs à la mesure, la valeur de l'opacité des gaz analysés. The opacimeter devices of the prior art are therefore not able to constitute reference apparatuses, that is to say apparatuses supplying directly, without requiring corrective calculations subsequent to the measurement, the value of l opacity of the gases analyzed.
La présente invention a ainsi pour but de proposer un dispositif de mesure de l'opacité des gaz, notamment en état de régime transitoire, qui soit en mesure d'intégrer l'ensemble des paramètres nécessaires, de façon à fournir une mesure directe de l'opacité, et qui puisse ainsi constituer un appareil de référence permettant de réaliser le réglage des autres dispositifs opacimètres. The object of the present invention is therefore to propose a device for measuring the opacity of gases, in particular in a transient state, which is able to integrate all the necessary parameters, so as to provide a direct measurement of the opacity, and which can thus constitute a reference device allowing the adjustment of other opacimeter devices to be carried out.
Suivant l'invention on assure le contrôle de chaque paramètre influant sur la valeur du coefficient d'opacité, à savoir la longueur et le volume de la veine de mesure, la température, la pression et le débit des gaz prélevés. According to the invention, control is taken of each parameter influencing the value of the opacity coefficient, namely the length and the volume of the measurement stream, the temperature, the pressure and the flow rate of the gases sampled.
La présente invention a ainsi pour objet un dispositif destiné à mesurer l'opacité de gaz, et notamment des gaz d'échappement produits par des moteurs thermiques de véhicules, comportant:
un dispositif destiné à mesurer l'opacité de gaz, et notamment des gaz d'échappement produits par des moteurs thermiques de véhicules, comportant::
- une enceinte de mesure s'étendant sur une longueur déterminée et qui comporte, à chacune de ses extrémités, une ouverture fermée de façon étanche, par un élément de paroi transparent aux rayons lumineux1
- des moyens de prélèvement des gaz, en communication avec au moins une canalisation d'amenée de gaz débouchant dans l'enceinte de mesure,
- au moins une canalisation de sortie de gaz de l'enceinte de mesure,
- des moyens d'éclairage, et des moyens capteurs de la lumière transmise par les moyens d'éclairage au travers de l'enceinte de mesure, qui sont respectivement disposés aux extrémités de celle-ci,
- des moyens de mesure et de traitement des informations fournies par les moyens capteurs
caractérisé en ce qu'il comporte
- des moyens échangeurs de chaleur, qui sont interposés entre les moyens de prélèvement et la veine de mesure, et qui sont destinés à porter les gaz à une température voisine d'une température de référence de mesure donnée,
- des moyens d'aspiration à contrôle volumétrique, disposés en aval de l'enceinte de mesure, par lesquels on contrôle le débit de gaz qui traverse cette L'C7 re. The present invention thus relates to a device intended to measure the opacity of gases, and in particular exhaust gases produced by thermal engines of vehicles, comprising:
a device for measuring the opacity of gases, and in particular exhaust gases produced by vehicle heat engines, comprising:
- a measurement enclosure extending over a determined length and which comprises, at each of its ends, an opening closed in a sealed manner, by a wall element transparent to light rays1
gas sampling means, in communication with at least one gas supply pipe opening into the measurement enclosure,
- at least one gas outlet pipe from the measurement enclosure,
- lighting means, and means for capturing the light transmitted by the lighting means through the measurement enclosure, which are respectively arranged at the ends thereof,
means for measuring and processing the information supplied by the sensor means
characterized in that it comprises
- heat exchanger means, which are interposed between the sampling means and the measurement stream, and which are intended to bring the gases to a temperature close to a given measurement reference temperature,
- suction means with volumetric control, arranged downstream of the measurement enclosure, by which the flow of gas which passes through this L'C7 re is controlled.
Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention le dispositif comporte des moyens de mesure de la température des gaz contenus dans l'enceinte, qui sont constitués d'un circuit de mesure pourvu d'un capteur de température disposé à l'intérieur de l'enceinte. De préférence, ces moyens de mesure de la température sont asservis, par l'intermédiaire de moyens correcteurs, aux moyens de traitement des signaux issus des moyens capteurs afin de corriger ceux-ci des effets de température. In one embodiment of the invention, the device comprises means for measuring the temperature of the gases contained in the enclosure, which consist of a measurement circuit provided with a temperature sensor placed inside of the enclosure. Preferably, these temperature measurement means are controlled, by means of correcting means, with the means for processing the signals coming from the sensor means in order to correct these for temperature effects.
Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, l'enceinte de mesure a une forme telle que sa face d'entrée a une section droite de forme circulaire de surface donnée et sa section médiane, ou veine de mesure, a une section droite de forme rectangulaire sensiblement de même surface. In another embodiment of the invention, the measurement enclosure has a shape such that its inlet face has a cross section of circular shape with a given surface and its median section, or measurement vein, has a straight section of rectangular shape substantially the same area.
Dans une variante de ce mode de mise en oeuvre de l'invention, l'enceinte de mesure a une section droite de surface sensiblement constante sur toute sa longueur. In a variant of this embodiment of the invention, the measurement enclosure has a cross section of substantially constant surface over its entire length.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel
La figure 1 est une vue schématique d'un mode de mise en oeuvre du dispositif opacimètre objet de la présente invention.An embodiment of the present invention will be described below, by way of non-limiting example, with reference to the attached drawing in which
Figure 1 is a schematic view of an embodiment of the opacimeter device object of the present invention.
Les figures 2a et 2b sont des vues schématiques respectivement en élévation et en vue de dessus d'une variante de mise en oeuvre du dispositif suivant l'invention. Figures 2a and 2b are schematic views respectively in elevation and in top view of an alternative embodiment of the device according to the invention.
Sur la figure 1 le dispositif suivant l'invention comporte une enceinte de mesure 1, constituée d'un tube circulaire qui est fermé, de façon étanche, à chacune de ses extrémités par une paroi transparente 3, par exemple en verre. In FIG. 1, the device according to the invention comprises a measurement enclosure 1, constituted by a circular tube which is closed, in leaktight manner, at each of its ends by a transparent wall 3, for example made of glass.
L'enceinte 1 possède une longueur L qui définit la longueur de la veine de mesure, c'est à dire la longueur de la colonne de gaz qui sera traversée par les rayons lumineux et dont on mesurera l'opacité. Une canalisation 5, destinée à assurer l'alimentation de l'enceinte 1, débouche sensiblement au milieu de cette dernière. Cette canalisation 5 est réunie, par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur 7, à une tubulure collectrice 9, assurant le prélèvement des gaz dont on souhaite mesurer l'opacité. Ainsi, dans le cas où l'on souhaite mesurer l'opacité des gaz d'échappement d'un véhicule, on dispose, ainsi que représenté sur la figure 1, la tubulure collectrice 9 sensiblement au centre du tuyau d'échappement 11 du véhicule.The enclosure 1 has a length L which defines the length of the measurement stream, that is to say the length of the column of gas which will be traversed by the light rays and the opacity of which will be measured. A pipe 5, intended to supply the enclosure 1, opens out substantially in the middle of the latter. This pipe 5 is joined, via a heat exchanger 7, to a manifold 9, ensuring the sampling of the gases whose opacity is to be measured. Thus, in the case where it is desired to measure the opacity of the exhaust gases of a vehicle, there is, as shown in FIG. 1, the manifold 9 substantially at the center of the exhaust pipe 11 of the vehicle .
L'enceinte 1 est également pourvue de deux canalisations de sortie de gaz 17 qui débouchent à proximité de ses extrémités respectives. Chacune de ces canalisations 17 est pourvue d'une pompe d'aspiration de type volumétrique 19, c'est-à-dire d'une pompe du type dont on peut régler le débit à une valeur donnée connue. La sortie des pompes 19 est en communication avec l'extérieur par des canalisations 20. The enclosure 1 is also provided with two gas outlet pipes 17 which open close to its respective ends. Each of these pipes 17 is provided with a volumetric type suction pump 19, that is to say a pump of the type whose flow rate can be adjusted to a given given value. The output of the pumps 19 is in communication with the outside via pipes 20.
A l'extérieur de l'enceinte 1 et en regard de ses extrémités respectives, le dispositif comprend une source lumineuse 13 apte à fournir un faisceau de lumière sensiblement parallèle et un capteur photosensible 15 destiné à capter les rayons lumineux émis par la source lumineuse 13 et transmis au travers de l'enceinte de mesure 1. Le capteur 15 est relié à un circuit 16 de traitement et d'affichage. Outside the enclosure 1 and facing its respective ends, the device comprises a light source 13 capable of providing a substantially parallel light beam and a photosensitive sensor 15 intended to capture the light rays emitted by the light source 13 and transmitted through the measurement enclosure 1. The sensor 15 is connected to a processing and display circuit 16.
Ainsi, suivant 1 invention, lorsque l'on souhaite effectuer une mesure d'opacité, par exemple des gaz produits par un moteur thermique d'un véhicule, l'on introduit tout d'abord la tubulure collectrice 9 dans le tuyau d'échappement 11 de ce véhicule et l'on impose, par une vitesse de rotation connue appropriée des pompes volumétriques 19, une aspiration des gaz d'échappement sous un débit de référence Qr déterminé donné. Ce débit peut également etre un débit variable selon une loi de variation déterminée connue. Ce débit Qr sera fonction, pour un appareil donné, du tto . de réponse souhaité.Les gaz aspirés traversent ainsi l'échangeur 7, où ils sont portés à une température égale à la température T r choisie comme température de référence de la mesure, et pénètrent dans l'enceinte de mesure 1 qu'ils remplissent, et où leur opacité est mesurée par le capteur 15 associé au circuit de traitement et d'affichage 16, pour être évacués vers l'extérieur par les canalisations 20. Thus, according to 1 invention, when it is desired to carry out a measurement of opacity, for example gases produced by a heat engine of a vehicle, the manifold 9 is first introduced into the exhaust pipe 11 of this vehicle and it imposes, by an appropriate known rotation speed of the positive displacement pumps 19, a suction of the exhaust gases under a given given reference flow rate Qr. This flow can also be a variable flow according to a known determined law of variation. This flow Qr will be a function, for a given device, of tto. response desired. The aspirated gases thus pass through the exchanger 7, where they are brought to a temperature equal to the temperature T r chosen as the reference temperature for the measurement, and penetrate into the measurement enclosure 1 which they fill, and where their opacity is measured by the sensor 15 associated with the processing and display circuit 16, to be evacuated to the outside by the pipes 20.
Dans une variante du présent mode de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif opacimètre comporte des moyens de mesure de la température des gaz contenus dans l'enceinte 1, qui sont constitués d'un circuit de mesure de température 21 pourvu d'un capteur de température 23 disposé à l'intérieur de l'enceinte de mesure 1. Ces moyens de mesure de la température permettent d'effectuer une correction de l'opacité mesurée, afin de compenser l'écart éventuel existant entre la température de référence T r et la température réelle existant dans l'enceinte 1. In a variant of the present embodiment of the invention, the opacimeter device comprises means for measuring the temperature of the gases contained in the enclosure 1, which consist of a temperature measurement circuit 21 provided with a temperature sensor 23 disposed inside the measurement enclosure 1. These temperature measurement means make it possible to correct the measured opacity, in order to compensate for the possible difference existing between the reference temperature T r and the actual temperature existing in enclosure 1.
Comme représenté sur la figure 1, le circuit de mesure de température 21 peut etre relié électriqut-L :n circuit 16 de traitement et d'affichage de l'opacité par l'intermédiaire d'un circuit correcteur 24, qui compense automatiquement le décalage éventuel de température ci-dessus mentionné. As shown in FIG. 1, the temperature measurement circuit 21 can be electrically connected: L: n circuit 16 for processing and display of the opacity via a corrector circuit 24, which automatically compensates for the offset any temperature mentioned above.
Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, représenté sur les figures 2a et 2b, l'enceinte de mesure 1' a une section droite de surface S sensiblement constante sur toute sa longueur et possède une forme telle que ses sections d'entrée 28 et de sortie 30 sont de forme circulaire et que sa section médiane xx', est de forme rectangulaire. Cette section médiane constitue la veine de mesure de longueur L' et, à cet effet, on disposera des parois transparentes 3' à chacune des extrémités transversales de l'enceinte 1' auxquelles sont respectivement associés une source lumineuse 13' et un capteur photosensible 15'. On donnera avantageusement à la dimension transversale de cette enceinte 1' une largeur L' suffisamment importante afin que la veine de mesure ait une dimension suffisante pour permettre d'obtenir une mesure d'opacité précise. In another embodiment of the invention, shown in FIGS. 2a and 2b, the measurement enclosure 1 ′ has a cross section of surface S substantially constant over its entire length and has a shape such that its sections d 'inlet 28 and outlet 30 are circular in shape and its median section xx' is rectangular. This middle section constitutes the length measuring vein L ′ and, for this purpose, there will be transparent walls 3 ′ at each of the transverse ends of the enclosure 1 ′ to which are respectively associated a light source 13 ′ and a photosensitive sensor 15 '. Advantageously, the transverse dimension of this enclosure 1 ′ will be given a width L ′ which is sufficiently large so that the measurement stream has a dimension sufficient to allow a precise opacity measurement to be obtained.
Une enceinte de mesure de ce type présente l'avantage, par rapport aux enceintes de l'état antérieur de la technique, de ne pas apporter à l'écoulement gazeux de perturbations importantes dues à des changements de directions brusques des veines d'écoulement des gaz, puisque celles-ci conservent une direction variant faiblement et progressivement tout au long de l'écoulement. A measurement enclosure of this type has the advantage, compared with the prior art enclosures, of not bringing significant disturbances to the gas flow due to sudden changes in direction of the flow streams of the gas, since these maintain a direction varying weakly and gradually throughout the flow.
Claims (5)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR9303844A FR2703460A1 (en) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | Device for directly measuring the opacity of gases |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR2703460A1 true FR2703460A1 (en) | 1994-10-07 |
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| FR (1) | FR2703460A1 (en) |
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