本發(fā)明涉及用于對(duì)從內(nèi)燃機(jī)等排出的排氣進(jìn)行成分分析等目的而對(duì)所述排氣進(jìn)行稀釋的排氣稀釋裝置和使用該排氣稀釋裝置的排氣測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在對(duì)內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行成分分析的情況下，由于在排氣原狀下會(huì)發(fā)生凝聚等而使分析產(chǎn)生障礙，所以用空氣等稀釋氣體將排氣稀釋后導(dǎo)入分析設(shè)備。用于所述稀釋的裝置是利用全流通道的全流稀釋裝置或利用微通道的部分稀釋裝置。

例如以全流稀釋裝置為例，向所述通道導(dǎo)入從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣的全部的量，并且導(dǎo)入被進(jìn)行了流量控制的稀釋氣體，對(duì)所述排氣進(jìn)行稀釋。

在此重要的是在通道內(nèi)使稀釋氣體和排氣充分混合。

因此，以往，在通道的中途，設(shè)有在中央形成有節(jié)流孔32的平板狀的節(jié)流孔板33，并且在所述節(jié)流孔32的略靠上游或同一個(gè)面上設(shè)置有排氣導(dǎo)入管34的排出口a(參照專利文獻(xiàn)1的圖6、圖7)。

這樣做的原因是為了利用節(jié)流孔32使稀釋氣體集中所帶來的混合效果，使稀釋氣體和排氣可靠地混合。

通過節(jié)流孔的氣體的流速越大，所述節(jié)流孔越能強(qiáng)烈地發(fā)揮混合效果。但是，如果氣體流速過大，則盡管混合效果增大，但是節(jié)流孔處的壓力損失也變大，使排出口成為負(fù)壓，會(huì)產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒條件發(fā)生變化的問題。

因此，就自然地確定了不會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓導(dǎo)致的問題且能保證適度的混合效果的、氣體流速的范圍。此外，根據(jù)這樣確定的氣體流速的范圍，決定了以往的這種排氣稀釋裝置能稀釋的流量范圍(flowrange)，難以得到所述流量范圍以上的流量范圍。

以下說明其理由。

對(duì)所述氣體流速作出貢獻(xiàn)的參數(shù)是流量(空氣和排氣的混合氣體流量)和節(jié)流孔徑。如果增大混合氣體流量或者減小節(jié)流孔徑，則氣體流速上升。

例如，在節(jié)流孔徑大的情況下，如果混合氣體流量小，則不能保證節(jié)流孔處的氣體流速，得不到規(guī)定的混合效果，因此這樣的排氣稀釋裝置能稀釋的流量范圍向大的一方變動(dòng)。

另一方面，在節(jié)流孔徑小的情況下，如果混合氣體流量大，則由于節(jié)流孔處的壓力損失變大，所以這樣的排氣稀釋裝置能稀釋的流量范圍向小的一方變動(dòng)。

因此，如上所述，以往的這種排氣稀釋裝置能稀釋的流量范圍難以擴(kuò)大到一定范圍以上的程度。

可是，所述流量范圍越大越好。這是因?yàn)?，流量范圍越大，用一種排氣稀釋裝置就越能進(jìn)行各種各樣的模式的試驗(yàn)，并能夠應(yīng)對(duì)各種大小的排氣量的內(nèi)燃機(jī)的試驗(yàn)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開公報(bào)特開2001-249064號(hào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供能使流量范圍擴(kuò)大到以往的極限以上的排氣稀釋裝置。

即，本發(fā)明提供一種排氣稀釋裝置，其包括：稀釋管，空氣和氮?dú)獾认♂寶怏w流過該稀釋管；節(jié)流孔構(gòu)件，除了設(shè)置在中央部的節(jié)流孔以外堵塞所述稀釋管；以及排氣導(dǎo)入管，以排出口面對(duì)所述節(jié)流孔或貫穿所述節(jié)流孔并朝向下游側(cè)的方式配置，從所述排出口把排氣向所述稀釋管內(nèi)排出，在所述節(jié)流孔構(gòu)件上形成有凹部，當(dāng)從上游側(cè)觀察時(shí)，所述凹部從外周邊緣部朝向所述節(jié)流孔逐漸凹陷。

作為制造簡單且能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化的具體實(shí)施方式，可以舉出所述節(jié)流孔構(gòu)件呈中空截頭圓錐狀。

優(yōu)選的是，在沿稀釋管的軸線切斷的假想切斷面上觀察時(shí)，凹部的表面的傾斜角度被設(shè)定為相對(duì)于稀釋管的內(nèi)周面成為45°～60°。

此外，本發(fā)明還提供一種排氣測量系統(tǒng)，其包括：所述的排氣稀釋裝置；以及排氣測量裝置，采集由所述排氣稀釋裝置生成的排氣和稀釋氣體的混合氣體，并測量所述排氣所含的規(guī)定成分的濃度或量。

按照本發(fā)明的排氣稀釋裝置，由于能夠使流量范圍擴(kuò)大，所以能進(jìn)行各種各樣的試驗(yàn)，并且能應(yīng)對(duì)各種大小的排氣量的內(nèi)燃機(jī)的試驗(yàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的排氣稀釋裝置和排氣測量系統(tǒng)的整體示意圖。

圖2是將同實(shí)施方式的節(jié)流孔構(gòu)件沿軸線切斷的縱剖視圖。

圖3是表示將同實(shí)施方式的節(jié)流孔構(gòu)件沿軸線切斷的狀態(tài)的立體剖視圖。

圖4是將本發(fā)明的另一實(shí)施方式的節(jié)流孔構(gòu)件沿軸線切斷的縱剖視圖。

圖5是將本發(fā)明的又一實(shí)施方式的節(jié)流孔構(gòu)件沿軸線切斷的縱剖視圖。

圖6是本發(fā)明的又一實(shí)施方式的排氣稀釋裝置和排氣測量系統(tǒng)的整體示意圖。

圖7是將本發(fā)明的又一實(shí)施方式的節(jié)流孔構(gòu)件沿軸線切斷的縱剖視圖。

附圖標(biāo)記說明

x…排氣測量系統(tǒng)

100…排氣稀釋裝置

1…排氣導(dǎo)入管

1a…排出口

2…稀釋通道

51…節(jié)流孔構(gòu)件

5a…節(jié)流孔

s…凹部

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。

如圖1所示，本實(shí)施方式的排氣稀釋裝置100為全流稀釋方式，用作排氣測量系統(tǒng)x的一部分。

具體地說，所述排氣稀釋裝置100包括：排氣取樣管1，與內(nèi)燃機(jī)的排氣管(未圖示的)連接，導(dǎo)入全部的量的排氣；圓管狀的稀釋通道2(以下，也簡稱為通道2)，是稀釋管，該稀釋管通過所述排氣取樣管1導(dǎo)入所述排氣，并且導(dǎo)入作為稀釋氣體的空氣，將所述排氣與所述空氣混合以稀釋排氣；以及流量控制裝置(cvs)9，使流過所述通道2的混合氣體的流量成為一定。

另外，在該圖1中，附圖標(biāo)記“4”表示構(gòu)成排氣測量系統(tǒng)x的一部分的排氣測量裝置。在此，作為一個(gè)例子，圖示了過濾器捕集裝置，該過濾器捕集裝置對(duì)流過通道2的混合氣體按比例取樣，并對(duì)所述混合氣體所含的pm進(jìn)行采集。作為其它的排氣測量裝置，例如可以舉出測量排氣中的co2、thc、nox等各種成分的濃度和量的裝置。

此外，在所述實(shí)施方式中，在所述通道2上設(shè)有促進(jìn)空氣和排氣混合的氣體混合結(jié)構(gòu)5。

所述氣體混合結(jié)構(gòu)5包括節(jié)流孔構(gòu)件51，所述節(jié)流孔構(gòu)件51在中央部設(shè)有節(jié)流孔5a。

如圖2所示，所述節(jié)流孔構(gòu)件51在通道2的中間部，呈其外周邊緣與通道2的內(nèi)周面無間隙連接的中空截頭圓錐狀，從上游側(cè)觀察時(shí)，所述節(jié)流孔構(gòu)件51以中央部形成凹陷的凹部s的方式配置。如該圖2所示，在軸線上假想性地切斷的假想切斷面上，所述凹部s的表面的傾斜角度θ相對(duì)于通道2的內(nèi)周面成為45°～60°。

此外，所述排氣取樣管1的末端部，在通道2的軸線上從上游側(cè)朝向下游側(cè)延伸，所述排出口1a面對(duì)所述節(jié)流孔5a的上游側(cè)并朝向下游側(cè)。更具體而言，所述排出口1a以與節(jié)流孔5a同軸并且位于比所述節(jié)流孔5a(的上游側(cè)的面)略靠上游側(cè)的方式配置。另外，在此設(shè)定為：排氣取樣管1的外徑比節(jié)流孔5a的內(nèi)徑略小。

按照這種結(jié)構(gòu)，空氣從排氣取樣管1的末端外周邊緣與凹部s的表面的間隙向節(jié)流孔5a傾斜流入，與從所述排出口1a排出并向節(jié)流孔5a流入的排氣混合。

此時(shí)，由于節(jié)流孔構(gòu)件51的凹部s的傾斜面，空氣的通道逐漸變窄后到達(dá)節(jié)流孔5a，因此即使空氣流量增大，壓力損失也小，而且按照發(fā)明者的見解，混合效果幾乎不變。

因此，按照所述排氣稀釋裝置100，由于與以往相比，能夠使流量范圍變大，所以能進(jìn)行各種各樣的模式的試驗(yàn)，并且能夠應(yīng)對(duì)各種大小的排氣量的內(nèi)燃機(jī)的試驗(yàn)。

另外，如圖4所示，節(jié)流孔構(gòu)件51的凹部s的表面無需以固定的角度傾斜，也可以像喇叭那樣，隨著朝向下游側(cè)，角度逐漸變小或者逐漸變大。

如圖5所示，節(jié)流孔構(gòu)件51不限于薄壁的構(gòu)件，也可以通過形成厚壁來形成凹部s。在圖5的情況下，節(jié)流孔構(gòu)件51的下游側(cè)的面與軸垂直。

排氣取樣管的末端可以設(shè)在比節(jié)流孔更靠上游側(cè)，也可以與節(jié)流孔在同一個(gè)面上，或者貫穿節(jié)流孔并設(shè)置在比節(jié)流孔更靠下游側(cè)。

可以將節(jié)流孔的開口率(相對(duì)于通道的內(nèi)周截面面積的、節(jié)流孔的面積)、排氣取樣管的末端與節(jié)流孔的軸向距離、排氣取樣管的外徑和節(jié)流孔的內(nèi)徑、以及節(jié)流孔構(gòu)件的凹部的表面的傾斜角度中的至少1個(gè)以上作為參數(shù)，來決定稀釋范圍。

作為稀釋管，不僅可以采用所謂的稀釋通道，當(dāng)然也可以采用通常的配管構(gòu)件。

此外，本發(fā)明也適用于部分稀釋裝置。

圖6表示了所述部分稀釋裝置的一個(gè)例子。

在此，附圖標(biāo)記“1”表示排氣取樣管，所述排氣取樣管1對(duì)從內(nèi)燃機(jī)e排出的原始排氣的一部分進(jìn)行取樣。

附圖標(biāo)記“2”表示稀釋通道(以下，也簡稱為通道)，所述稀釋通道2通過所述排氣取樣管1導(dǎo)入原始的排氣、并且導(dǎo)入作為稀釋氣體的空氣，用空氣將所述排氣稀釋。

附圖標(biāo)記“3”表示流量控制裝置，所述流量控制裝置3以使由所述排氣取樣管1采集的排氣的流量成為從內(nèi)燃機(jī)e排出的排氣總流量的規(guī)定比例的方式進(jìn)行控制。所述流量控制裝置3包括：恒定流量維持機(jī)構(gòu)31，使從所述通道2導(dǎo)出的混合氣體的流量保持一定；以及稀釋氣體流量控制機(jī)構(gòu)32，根據(jù)排氣流量，控制向通道2導(dǎo)入的空氣流量。

恒定流量維持機(jī)構(gòu)31包括設(shè)置在過濾器捕集裝置4的下游的泵311以及混合氣體流量傳感器312，由控制電路6以使由所述混合氣體流量傳感器312測量到的混合氣體的流量成為規(guī)定流量的方式，控制泵311的轉(zhuǎn)速。

稀釋氣體流量控制機(jī)構(gòu)32包括：調(diào)整機(jī)構(gòu)321，設(shè)在與通道2的導(dǎo)入口2b連接的空氣導(dǎo)入通道上，調(diào)整向所述通道2導(dǎo)入的空氣的流量；空氣流量測量傳感器322，測量所述空氣的流量；以及排氣流量傳感器323，測量從內(nèi)燃機(jī)e排出的排氣的總流量。此外，由所述控制電路6對(duì)空氣的流量進(jìn)行控制，使得從所述混合氣體流量減去由所述空氣流量測量傳感器322測量到的空氣流量得到的取樣流量，成為由所述排氣流量傳感器323測量到的排氣總流量的規(guī)定比例。

附圖標(biāo)記“4”表示排氣分析裝置，在此，與所述實(shí)施方式同樣地，圖示了對(duì)從通道2排出的排氣和空氣的混合氣體所含的pm進(jìn)行取樣的過濾器捕集裝置。

此外，只要不違反本發(fā)明的宗旨，可以對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行各種變形和組合。

可以相互組合本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式(實(shí)施例)中所記載的技術(shù)特征形成新的技術(shù)方案。