排氣取樣裝置和排氣取樣方法
【專利摘要】本發(fā)明提供排氣取樣裝置和排氣取樣方法，能夠抑制水分的結(jié)露并且能夠容易地設(shè)定能提高測(cè)量精度的稀釋比。所述排氣取樣裝置具備定容取樣部，所述定容取樣部采集被控制為規(guī)定流量的混合氣體，所述定容取樣部包括：主流道（ML），與排氣流道（HL）和稀釋用氣體流道（DL）連接，將排氣和稀釋用氣體混合后得到的混合氣體流過(guò)該主流道（ML）；定流量機(jī)構(gòu)（6），將混合氣體的流量控制為規(guī)定流量，并且使所述規(guī)定流量能改變；以及水分檢測(cè)部（9），設(shè)置在定流量機(jī)構(gòu)（6）的上游側(cè)，檢測(cè)混合氣體或稀釋用氣體的水分。
【專利說(shuō)明】排氣取樣裝置和排氣取樣方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及排氣取樣裝置和排氣取樣方法。

【背景技術(shù)】
[0002]作為用大氣等稀釋用氣體對(duì)采集到的排氣進(jìn)行稀釋、并測(cè)量所述排氣中所含的成分的濃度的稀釋取樣方式，廣泛使用定容稀釋取樣裝置(CVS)。
[0003]在所述CVS中，將構(gòu)成定流量機(jī)構(gòu)的臨界流量文丘里管的臨界流量設(shè)定為:使稀釋用氣體對(duì)排氣的稀釋比保持在排氣中的水分不結(jié)露的程度，例如使稀釋用氣體對(duì)排氣的稀釋比保持在10倍?20倍。另一方面，如果加大稀釋比，則稀釋后的排氣中所含的成分的濃度變小，會(huì)因測(cè)量誤差導(dǎo)致測(cè)量精度變差。
[0004]因此以往，在排氣中的水分不結(jié)露的范圍內(nèi)，以盡量減小稀釋比的方式設(shè)定所述臨界流量文丘里管的臨界流量。具體而言，根據(jù)作為被測(cè)體的發(fā)動(dòng)機(jī)(車輛)的排氣量和最高車速(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)等，通過(guò)用戶的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)法則設(shè)定臨界流量文丘里管的臨界流量。
[0005]可是，由于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)(車輛)的種類和試驗(yàn)條件等，排氣所含的水分量不同，所以如果如上所述地根據(jù)用戶的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)法則來(lái)設(shè)定臨界流量文丘里管的臨界流量，則會(huì)產(chǎn)生下述問(wèn)題:不能稀釋到排氣中的水分不結(jié)露的程度，或者排氣的稀釋比變得過(guò)大。
[0006]此外，當(dāng)使用大氣作為稀釋用氣體時(shí)，所述大氣所含的水分量成為誤差，如果如上所述地根據(jù)用戶的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)法則設(shè)定臨界流量文丘里管的臨界流量，則會(huì)產(chǎn)生下述問(wèn)題:不能稀釋到排氣中的水分不結(jié)露的程度，或者排氣的稀釋比變得過(guò)大。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平6-341950號(hào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供排氣取樣裝置和排氣取樣方法，能夠抑制水分的結(jié)露，并且能夠?qū)⑾♂尡热菀椎卦O(shè)定為能提高測(cè)量精度的稀釋比。
[0010]即，本發(fā)明提供一種排氣取樣裝置，其具備定容取樣部，所述定容取樣部采集被控制為規(guī)定流量的混合氣體，所述定容取樣部包括:主流道，與排氣流過(guò)的排氣流道和稀釋用氣體流過(guò)的稀釋用氣體流道連接，將所述排氣和所述稀釋用氣體混合后得到的混合氣體流過(guò)該主流道；定流量機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述主流道上，將流過(guò)所述主流道的混合氣體的流量控制為所述規(guī)定流量，并且能改變所述規(guī)定流量；取樣流道，與所述主流道連接，采集被控制為所述規(guī)定流量的混合氣體；以及水分檢測(cè)部，設(shè)置在所述定流量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)，檢測(cè)所述混合氣體或所述稀釋用氣體的水分。
[0011]此外，本發(fā)明提供一種排氣取樣方法，其使用了本發(fā)明的排氣取樣裝置，根據(jù)通過(guò)所述水分檢測(cè)部得到的水分檢測(cè)值，控制所述定流量機(jī)構(gòu)，調(diào)整所述排氣的稀釋比。
[0012]按照所述的排氣取樣裝置和排氣取樣方法，由于在定流量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)設(shè)置水分檢測(cè)部來(lái)檢測(cè)混合氣體的水分量,所以能夠正確地把握混合氣體所含的水分量,并能夠根據(jù)混合氣體所含的水分量設(shè)定最佳稀釋比。由此，能夠抑制混合氣體的水分的結(jié)露，并且能夠防止因把混合氣體過(guò)度稀釋而導(dǎo)致的測(cè)量精度下降，從而能夠提高測(cè)量精度。
[0013]此外，在預(yù)先知道排氣所含的水分量時(shí)，在稀釋比的設(shè)定中重要的是稀釋用氣體所含的水分量。此時(shí)，由于水分檢測(cè)部檢測(cè)稀釋用氣體的水分，所以通過(guò)正確地把握稀釋用氣體的水分，能夠正確地把握混合氣體所含的水分，并且能夠根據(jù)該水分量設(shè)定最佳稀釋t匕。由此，能夠抑制混合氣體的水分的結(jié)露，并且能夠防止因把混合氣體過(guò)度稀釋而導(dǎo)致的測(cè)量精度下降，從而能夠提高測(cè)量精度。
[0014]優(yōu)選的是，所述水分檢測(cè)部檢測(cè)所述混合氣體或所述稀釋用氣體的相對(duì)濕度。通過(guò)檢測(cè)相對(duì)濕度來(lái)作為混合氣體或稀釋用氣體的水分量，由于相對(duì)濕度取0%~100%之間的值，所以用戶容易把握水分量。另外，在水分檢測(cè)部檢測(cè)混合氣體或稀釋用氣體的絕對(duì)濕度或水分濃度的情況下，難以通過(guò)一看所述絕對(duì)濕度或水分濃度的值就設(shè)定稀釋比。
[0015]優(yōu)選的是，所述排氣取樣裝置具有檢測(cè)結(jié)果顯示部，所述檢測(cè)結(jié)果顯示部表示通過(guò)所述水分檢測(cè)部得到的檢測(cè)結(jié)果。由此，僅通過(guò)看檢測(cè)結(jié)果顯示部的值，就可以設(shè)定最佳稀釋比。此外，能夠容易地進(jìn)行當(dāng)前的稀釋比是否是最佳的判斷。
[0016]優(yōu)選的是，所述定流量機(jī)構(gòu)包括:多個(gè)臨界流量文丘里管，所述多個(gè)臨界流量文丘里管的臨界流量分別不同，并且相互并聯(lián)連接；以及切換機(jī)構(gòu)，對(duì)所述多個(gè)臨界流量文丘里管進(jìn)行切換，使得混合氣體流過(guò)所述多個(gè)臨界流量文丘里管中的至少一個(gè)臨界流量文丘里管。由此，僅僅通過(guò)由切換機(jī)構(gòu)對(duì)混合氣體流過(guò)的臨界流量文丘里管進(jìn)行切換，就能夠容易地改變稀釋比。
[0017]按照所述構(gòu)成的本發(fā)明，由于在定流量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)設(shè)置有水分檢測(cè)部，所以能夠抑制水分的結(jié)露，并且能夠?qū)⑾♂尡热菀椎卦O(shè)定成能提高測(cè)量精度的稀釋比。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是表示本實(shí)施方式的排氣取樣裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖2是表示變形實(shí)施方式的排氣取樣裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]圖3是表示變形實(shí)施方式的排氣取樣裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0022]100...排氣取樣裝置
[0023]HL...排氣流道
[0024]DL...稀釋用氣體流道
[0025]ML...主流道
[0026]6...定流量機(jī)構(gòu)
[0027]61a~61d..?臨界流量文丘里管
[0028]8...切換機(jī)構(gòu)
[0029]9...水分檢測(cè)部

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的排氣取樣裝置。
[0031]本實(shí)施方式的排氣取樣裝置100在用于對(duì)從例如發(fā)動(dòng)機(jī)等排出的排氣中所含的成分進(jìn)行分析的氣體分析系統(tǒng)中使用，采用利用大氣(稀釋用空氣)等稀釋用氣體將排氣稀釋數(shù)倍(例如10倍?20倍)并進(jìn)行濃度測(cè)量的稀釋取樣方式。
[0032]具體而言，所述排氣取樣裝置100具備定容取樣部，并且如圖1所示，所述排氣取樣裝置100包括:排氣流道HL，一端與用于導(dǎo)入排氣的排氣導(dǎo)入口 PTl連接；稀釋用氣體流道DL，一端與用于導(dǎo)入稀釋用氣體的稀釋用氣體導(dǎo)入口 PT2連接；以及主流道ML，與所述排氣流道HL的另一端和所述稀釋用氣體流道DL的另一端連接，所述排氣與所述稀釋用氣體的混合氣體(稀釋后的排氣)流過(guò)該主流道ML。
[0033]排氣流道HL由一端設(shè)有排氣導(dǎo)入口 PTl的、用于導(dǎo)入排氣的排氣導(dǎo)入配管2構(gòu)成。主流道ML包括:混合部3，與所述排氣導(dǎo)入配管2連接；旋風(fēng)除塵器4，與所述混合部3的下游側(cè)連接，用于除去粉塵；取樣配管5，與所述旋風(fēng)除塵器4的下游側(cè)連接，如后所述地用于采集被控制為一定流量的混合氣體；以及定流量機(jī)構(gòu)6，與所述取樣配管5連接。此夕卜，稀釋用氣體流道DL由一端設(shè)有稀釋用氣體導(dǎo)入口 PT2的稀釋用氣體導(dǎo)入配管7構(gòu)成。另外，稀釋用氣體導(dǎo)入口 PT2上設(shè)有用于除去大氣中的雜物的過(guò)濾器(未圖示)。
[0034]在此，混合部3與構(gòu)成所述稀釋用氣體流道DL的稀釋用氣體導(dǎo)入配管7和所述排氣導(dǎo)入配管2連接，例如被稱為混合三通。此外，用于對(duì)混合氣體定容取樣的取樣配管5上連接有取樣流道SL，所述取樣流道SL采集稀釋排氣并將其導(dǎo)入氣體取樣袋、PM捕集過(guò)濾器或排氣分析裝置等分析設(shè)備200。
[0035]定流量機(jī)構(gòu)6進(jìn)行流量控制，以使從所述排氣導(dǎo)入配管2導(dǎo)入的排氣與從稀釋用氣體導(dǎo)入配管7導(dǎo)入的稀釋用氣體的總流量成為一定流量，并且所述一定流量能改變，由此能改變排氣的稀釋比。本實(shí)施方式的定流量機(jī)構(gòu)6包括:主文丘里管61，與所述取樣配管5的下游側(cè)連接，由臨界流量文丘里管(CFV)構(gòu)成；以及抽吸泵62，與所述主文丘里管61的下游側(cè)連接，例如是風(fēng)機(jī)等。通過(guò)利用所述抽吸泵62使主文丘里管61的上游側(cè)和下游側(cè)的壓差達(dá)到必要值以上，使所述總流量成為一定。另外，被抽吸泵62抽吸的稀釋排氣向外部放出。
[0036]具體而言，定流量機(jī)構(gòu)6具有臨界流量分別不同的多個(gè)臨界流量文丘里管61a?61d，所述多個(gè)臨界流量文丘里管61a?61d相互并聯(lián)連接。即，主流道ML分支并形成多個(gè)臨界流量文丘里管61a?61d的每一個(gè)，臨界流量文丘里管61a?61d分別設(shè)置在各分支流道MLa?MLd上。本實(shí)施方式的多個(gè)臨界流量文丘里管61a?61d為四個(gè)，其臨界流量例如分別為5 [m2/分鐘]、9 [m2/分鐘]、15 [m2/分鐘]和20 [m2/分鐘]。
[0037]此外，所述定流量機(jī)構(gòu)6具有切換機(jī)構(gòu)8，切換機(jī)構(gòu)8用于對(duì)混合氣體流過(guò)的臨界流量文丘里管61a?61d進(jìn)行切換，從而使混合氣體流過(guò)所述多個(gè)臨界流量文丘里管61a?61d中的至少一個(gè)。所述切換機(jī)構(gòu)8在各分支流道MLa?MLd上，由分別設(shè)置在臨界流量文丘里管61a?61d下游側(cè)的蝶形閥等開(kāi)關(guān)閥8a?8d構(gòu)成。本實(shí)施方式的開(kāi)關(guān)閥8a?8d由用戶手動(dòng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。
[0038]此外，本實(shí)施方式的排氣取樣裝置100在定流量機(jī)構(gòu)6的上游側(cè)，設(shè)有用于檢測(cè)流過(guò)主流道ML的混合氣體的水分的水分檢測(cè)部9。
[0039]所述水分檢測(cè)部9在主流道ML上，設(shè)置在定流量機(jī)構(gòu)6的分支點(diǎn)的上游側(cè)。在本實(shí)施方式中設(shè)置在比取樣流道SL的取樣位置更靠下游側(cè)的位置。另外，水分檢測(cè)部9只要處于能檢測(cè)混合氣體的水分的位置即可，具體而言，在主流道ML上，水分檢測(cè)部9只要設(shè)置在混合部3的下游側(cè)與定流量機(jī)構(gòu)6的上游側(cè)之間，則可以設(shè)置在任意的位置。
[0040]此外，水分檢測(cè)部9是用于檢測(cè)流過(guò)主流道ML的混合氣體的相對(duì)濕度的相對(duì)濕度傳感器。此外，由所述水分檢測(cè)部9檢測(cè)到的相對(duì)濕度，通過(guò)作為檢測(cè)結(jié)果顯示部的相對(duì)濕度顯示部(未圖示)，以用戶能視覺(jué)辨認(rèn)的方式顯示。另外，相對(duì)濕度顯示部可以設(shè)置在水分檢測(cè)部9自身上；也可以由排氣取樣裝置100的控制裝置的顯示器構(gòu)成相對(duì)濕度顯示部；相對(duì)濕度顯示部還可以顯示在排氣分析裝置等分析設(shè)備200的顯示器上；還可以另外準(zhǔn)備相對(duì)濕度顯示用的顯示器來(lái)作為相對(duì)濕度顯示部。
[0041]說(shuō)明所述結(jié)構(gòu)的排氣取樣裝置100的稀釋比設(shè)定方法的一個(gè)例子。
[0042]首先，通過(guò)用戶操作切換機(jī)構(gòu)8的開(kāi)關(guān)閥8a?8d，使混合氣體流過(guò)臨界流量最大的臨界流量文丘里管61d。在該狀態(tài)下流過(guò)混合氣體，并通過(guò)水分檢測(cè)部9檢測(cè)混合氣體中的相對(duì)濕度。另外，還可以通過(guò)打開(kāi)兩個(gè)以上的開(kāi)關(guān)閥8a?8d，組合兩個(gè)以上的臨界流量文丘里管61，使混合氣體流過(guò)。
[0043]而后，用戶觀看通過(guò)所述水分檢測(cè)部9得到的相對(duì)濕度，將該相對(duì)濕度與規(guī)定的基準(zhǔn)值(例如相對(duì)濕度85%)進(jìn)行比較。所述比較的結(jié)果，用戶以使通過(guò)水分檢測(cè)部9得到的相對(duì)濕度接近所述規(guī)定的基準(zhǔn)值的方式操作切換機(jī)構(gòu)8，逐漸減小稀釋比，并使相對(duì)濕度成為不超過(guò)所述規(guī)定的基準(zhǔn)值程度的最大值。調(diào)整所述稀釋比后，開(kāi)始排氣取樣測(cè)量。如上所述，由于以從大稀釋比起使稀釋比慢慢減小的方式調(diào)整稀釋比，所以能邊抑制水分的結(jié)露邊進(jìn)行稀釋比的設(shè)定。另外，也可以以從小稀釋比起使稀釋比慢慢變大的方式來(lái)設(shè)定稀釋比。
[0044]按照所述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的排氣取樣裝置100，由于在定流量機(jī)構(gòu)6的上游側(cè)設(shè)置水分檢測(cè)部9以檢測(cè)混合氣體的水分，所以能夠正確地把握混合氣體所含的水分，并根據(jù)其水分量設(shè)定最佳稀釋比。由此，能抑制混合氣體的水分結(jié)露并能提高測(cè)量精度。
[0045]另外，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式。
[0046]例如，在所述實(shí)施方式中，水分檢測(cè)部9設(shè)置在主流道ML上來(lái)檢測(cè)混合氣體的水分，但是如圖2所示，也可以將水分檢測(cè)部9設(shè)置在稀釋用氣體流道DL上來(lái)檢測(cè)稀釋用氣體的水分。在預(yù)先知道排氣所含的水分量的情況下，決定稀釋比時(shí)的誤差成分是稀釋用氣體所含的水分量，如果如上所述地檢測(cè)稀釋用氣體的水分，就能夠以考慮所述誤差成分的影響的方式將排氣的稀釋比設(shè)定為最佳。由此，能抑制混合氣體的水分的結(jié)露并且能提高測(cè)量精度。另外，在該情況下，還可以在作為排氣流道HL的排氣導(dǎo)入配管2上設(shè)置水分檢測(cè)部。
[0047]此外，在所述實(shí)施方式中，在設(shè)定稀釋比時(shí)流過(guò)了混合氣體，但是如上所述，由于稀釋用氣體所含的水分量成為誤差成分，所以可以通過(guò)僅流過(guò)稀釋用氣體來(lái)檢測(cè)該稀釋用氣體所含的水分，并設(shè)定稀釋比。
[0048]此外，作為水分檢測(cè)部9，除了檢測(cè)相對(duì)濕度以外，也可以檢測(cè)絕對(duì)濕度，還可以檢測(cè)水分濃度(體積分率)等表示水分量的其他的值。
[0049]此外，在所述實(shí)施方式中，由稀釋用氣體流道DL采集大氣，將所述大氣作為稀釋用氣體使用，但是排氣取樣裝置100也可以具有稀釋用空氣精制裝置，使用由所述稀釋用空氣精制裝置精制得到的稀釋用空氣。
[0050]此外，在所述實(shí)施方式中，通過(guò)手動(dòng)操作進(jìn)行主文丘里管61a?61d的切換，但是排氣取樣裝置100也可以自動(dòng)地進(jìn)行所述主文丘里管61a?61d的切換。具體而言，如圖3所示，將切換機(jī)構(gòu)8的開(kāi)關(guān)閥8a?8d設(shè)為電磁閥，通過(guò)控制裝置10對(duì)所述開(kāi)關(guān)閥8a?Sd進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。此時(shí)，控制裝置10從水分檢測(cè)部9取得相對(duì)濕度等表示水分量的檢測(cè)信號(hào)，將所述檢測(cè)信號(hào)所表示的水分量與規(guī)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。而后，控制裝置10對(duì)開(kāi)關(guān)閥8a?8d進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制以設(shè)定稀釋比，使得混合氣體或稀釋用氣體所含的水分量成為不超過(guò)規(guī)定的基準(zhǔn)值程度的最大值。
[0051]另外，所述實(shí)施方式的定流量機(jī)構(gòu)6為多段CVF方式，具有多個(gè)臨界流量文丘里管61a?61d，通過(guò)對(duì)混合氣體流過(guò)的臨界流量文丘里管進(jìn)行切換，對(duì)混合氣體的一定流量進(jìn)行階段性地切換，但是也可以采用以下的方式:例如，可以通過(guò)將文丘里管在到達(dá)臨界流量之前的區(qū)域作為流量計(jì)使用，并對(duì)文丘里管下游側(cè)的抽吸泵進(jìn)行反饋控制，使其成為在文丘里管的臨界流量以下的范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)性切換的文丘里管流量計(jì)方式。此外，通過(guò)機(jī)械性地改變臨界流量文丘里管的喉部面積，可以成為連續(xù)性地切換氣體流量的可動(dòng)CFV方式。此外，除了臨界流量文丘里管以外，還可以采用臨界流量孔(CF0)。此外，也可以是不使用臨界流量文丘里管的定容泵方式。
[0052]此外，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形。
[0053]可以相互組合本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式中所記載的技術(shù)特征形成新的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種排氣取樣裝置，其特征在于， 所述排氣取樣裝置具備定容取樣部，所述定容取樣部采集被控制為規(guī)定流量的混合氣體， 所述定容取樣部包括: 主流道，與排氣流過(guò)的排氣流道和稀釋用氣體流過(guò)的稀釋用氣體流道連接，將所述排氣和所述稀釋用氣體混合后得到的混合氣體流過(guò)該主流道； 定流量機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述主流道上，將流過(guò)所述主流道的混合氣體的流量控制為所述規(guī)定流量，并且能改變所述規(guī)定流量； 取樣流道，與所述主流道連接，采集被控制為所述規(guī)定流量的混合氣體；以及水分檢測(cè)部，設(shè)置在所述定流量機(jī)構(gòu)的上游側(cè)，檢測(cè)所述混合氣體或所述稀釋用氣體的水分。
2.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，所述水分檢測(cè)部檢測(cè)所述混合氣體或所述稀釋用氣體的相對(duì)濕度。
3.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，所述排氣取樣裝置具有檢測(cè)結(jié)果顯示部，所述檢測(cè)結(jié)果顯示部表示通過(guò)所述水分檢測(cè)部得到的檢測(cè)結(jié)果。
4.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，所述定流量機(jī)構(gòu)包括:多個(gè)臨界流量文丘里管，所述多個(gè)臨界流量文丘里管的臨界流量分別不同，并且相互并聯(lián)連接；以及切換機(jī)構(gòu)，對(duì)所述多個(gè)臨界流量文丘里管進(jìn)行切換，使得混合氣體流過(guò)所述多個(gè)臨界流量文丘里管中的至少一個(gè)臨界流量文丘里管。
5.一種排氣取樣方法，其特征在于， 使用了權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的排氣取樣裝置， 根據(jù)通過(guò)所述水分檢測(cè)部得到的水分檢測(cè)值，控制所述定流量機(jī)構(gòu)，調(diào)整所述排氣的稀釋比。
【文檔編號(hào)】G01N1/24GK104075911SQ201410117302
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】宮井優(yōu) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社堀場(chǎng)制作所