本發(fā)明涉及對從內(nèi)燃機排出的排氣進行取樣并測量其成分等的排氣測量系統(tǒng)等。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機的排氣測量裝置的響應(yīng)延遲主要由起因于其結(jié)構(gòu)和電路的一次延遲或多次延遲要素以及包含轉(zhuǎn)移時間的無效時間要素構(gòu)成，該轉(zhuǎn)移時間由從內(nèi)燃機排出的排氣到達排氣測量裝置的時間產(chǎn)生。

由于優(yōu)選上述響應(yīng)延遲盡量小，所以利用例如專利文獻1公開的延遲修正計算，對所述一次延遲或多次延遲要素進行改善。

此外，對于無效時間要素，不僅使排氣測量裝置內(nèi)的排氣通道盡量變短，而且使從內(nèi)燃機對排氣進行取樣并向排氣測量裝置引導(dǎo)的取樣管盡量變短，從而對其進行改善。

另外，例如在使用多種排氣測量裝置的綜合性排氣測量系統(tǒng)的情況等中，因到達各排氣測量裝置的取樣管的長度不同，特別是與無效時間要素相關(guān)的響應(yīng)不均勻，因此以這種狀態(tài)，有時難以對各測量結(jié)果進行對比。

因此，以往使標準氣體從所述取樣管的導(dǎo)入口流入，分別測量從其開始流入的時刻到各排氣測量裝置檢測到標準氣體的時刻(具體地說例如測量結(jié)果上升至50％的時刻)的時間。并且，將上述各時間分別預(yù)先確定為各排氣測量裝置的固有的響應(yīng)延遲時間(無效時間)，并且基于各響應(yīng)延遲時間，對各排氣測量裝置的測量結(jié)果進行修正而使其同步，從而有助于測量結(jié)果的對比和排氣分析。

具體地說，與響應(yīng)最遲的排氣測量裝置配合，實施使其他排氣測量裝置的測量結(jié)果輸出延遲的修正，從而使各排氣測量裝置的測量結(jié)果同步。

然而，為了進一步提高測量精度而進行詳細調(diào)查的結(jié)果，本發(fā)明發(fā)明者最先發(fā)現(xiàn)，各排氣測量裝置的測量結(jié)果有時產(chǎn)生偏差，并且其原因在于，在確定所述響應(yīng)時間時，使取樣管的導(dǎo)入口成為例如一個氣壓的定壓并使標準氣體流入。

即，在實際的排氣測量中，根據(jù)排氣排出量的變動等，取樣管內(nèi)的壓力也變動。由此，根據(jù)上述壓力的變動，取樣管內(nèi)的排氣壓縮、膨脹，因此所述無效時間要素和一次延遲要素在各排氣測量裝置發(fā)生變化。其結(jié)果，本發(fā)明發(fā)明者查明其原因在于，與原本固定的所述響應(yīng)延遲時間產(chǎn)生偏差。

有時即使排氣測量裝置為一個，上述響應(yīng)延遲時間的變動也會產(chǎn)生不良現(xiàn)象。例如，在分流稀釋系統(tǒng)中，對排氣的一部分進行取樣來測量特定成分的濃度，但是在測量該特定成分的量時，需要將由排氣測量裝置測量的測量濃度與同時期排出的排氣的流量相乘。此時，在使排氣測量裝置的響應(yīng)延遲時間固定的以往的系統(tǒng)中，不能取得與測量流量的同步，有可能在測量的特定成分的量中產(chǎn)生誤差。

專利文獻1：日本專利公開公報特開2004-361241號

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要課題在于提供一種排氣測量系統(tǒng)，該排氣測量系統(tǒng)能夠更高精度地修正起因于排氣測量裝置的響應(yīng)延遲的測量結(jié)果的誤差。

即，本發(fā)明提供一種排氣測量系統(tǒng)，其具有：取樣管，具有導(dǎo)入口和導(dǎo)出口，從所述導(dǎo)出口導(dǎo)出從所述導(dǎo)入口導(dǎo)入的排氣；一種或多種排氣測量裝置，與所述導(dǎo)出口連接，測量在所述取樣管內(nèi)流動的排氣的規(guī)定的物理量；修正裝置，對由所述排氣測量裝置測量的測量結(jié)果進行修正。

并且，所述排氣測量系統(tǒng)的特征在于，所述排氣測量系統(tǒng)還具有測量所述取樣管內(nèi)的壓力的壓力傳感器，所述修正裝置將由所述壓力傳感器測量的測量壓力作為參數(shù)，對起因于響應(yīng)延遲而產(chǎn)生的所述測量結(jié)果的誤差進行修正。

更具體地說，可以例舉的是，所述修正裝置對起因于所述響應(yīng)延遲中的無效時間要素而產(chǎn)生的測量結(jié)果的誤差進行修正。

在具有多個排氣測量裝置的所述排氣測量系統(tǒng)中，因響應(yīng)延遲使保持各排氣測量裝置的測量結(jié)果的同步成為較大的問題。為了解決上述問題，優(yōu)選的是，所述修正裝置將所述測量壓力作為參數(shù)分別計算各排氣測量裝置的響應(yīng)延遲，對各排氣測量裝置的測量結(jié)果進行修正并使它們同步。其結(jié)果，能夠高精度地計算時時刻刻變動的排氣中的各成分的濃度比和由此得出的燃料消耗等。

所述排氣測量系統(tǒng)還具有調(diào)壓機構(gòu)，所述調(diào)壓機構(gòu)設(shè)置在所述取樣管上，將比設(shè)置位置靠向下游的壓力保持為一定，所述壓力傳感器可以設(shè)置在所述導(dǎo)入口和所述調(diào)壓機構(gòu)之間的任意位置上。

為了提高精度，優(yōu)選的是，所述壓力傳感器設(shè)置在所述導(dǎo)入口的附近。

為了使壓力變動區(qū)間盡可能地變小、減輕原始的響應(yīng)延遲的變動、進而提高修正后的測量結(jié)果的精度，優(yōu)選的是，所述排氣測量系統(tǒng)還具有設(shè)置在所述取樣管的中途的加熱式過濾機構(gòu)，所述調(diào)壓機構(gòu)附帶設(shè)置在所述加熱式過濾機構(gòu)的下游側(cè)。

此外，本發(fā)明還提供一種適用于排氣測量系統(tǒng)的修正方法，所述排氣測量系統(tǒng)具有：取樣管，具有導(dǎo)入口和導(dǎo)出口，從所述導(dǎo)出口導(dǎo)出從所述導(dǎo)入口導(dǎo)入的排氣；一種或多種排氣測量裝置，與所述導(dǎo)出口連接，測量在所述取樣管內(nèi)流動的排氣的規(guī)定的物理量，所述適用于排氣測量系統(tǒng)的修正方法的特征在于，測量所述取樣管內(nèi)的壓力，并且將所述測量壓力作為參數(shù)，對起因于響應(yīng)延遲而產(chǎn)生的由所述排氣測量裝置測量的測量結(jié)果的誤差進行修正。

按照上述結(jié)構(gòu)，即使排氣的壓力變動，也能夠使測量結(jié)果的誤差比以往小，并且能夠提高測量精度。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明一種實施方式的排氣測量系統(tǒng)整體的示意圖。

圖2是表示在同一實施方式中因壓力而使響應(yīng)延遲變動的曲線圖。

圖3是表示本發(fā)明其他實施方式的排氣測量系統(tǒng)整體的示意圖。

圖4是表示在同一實施方式中因壓力而使響應(yīng)延遲變動的曲線圖。

附圖標記說明

100排氣測量系統(tǒng)

1a導(dǎo)入口

1b導(dǎo)出口

1取樣管

2排氣測量裝置

3修正裝置

4壓力傳感器

6調(diào)壓機構(gòu)(調(diào)節(jié)器)

5加熱式過濾單元

具體實施方式

下面，參照附圖，對本發(fā)明的一種實施方式進行說明。

本實施方式的排氣測量系統(tǒng)100測量從汽車的內(nèi)燃機排出的排氣中包含的各種成分的濃度和量，如圖1所示，其包括：取樣管1，對所述排氣進行部分取樣并使其流通；多種排氣測量裝置2，與所述取樣管1連接，并且測量該取樣管1內(nèi)流動的排氣的規(guī)定的物理量；以及修正裝置3，對各排氣測量裝置2的測量結(jié)果分別實施規(guī)定的計算來進行修正，使各測量結(jié)果同步。

對各部分進行說明。

所述取樣管1由作為單一管的主管11和從上述主管11的末端分路的多個分路管12構(gòu)成。該取樣管1的始端即主管11的始端插入例如內(nèi)燃機的排氣管內(nèi)，從設(shè)置在上述始端上的導(dǎo)入口1a導(dǎo)入排氣。并且，該取樣管1的末端即設(shè)置在各分路管12末端上的各導(dǎo)出口1b分別與各排氣測量裝置2連接。

為了防止在內(nèi)部的冷凝和thc凝結(jié)等，所述主管11被未圖示的加熱器加熱而保持為規(guī)定溫度。

在上述主管11的導(dǎo)入口1a的下游側(cè)附近設(shè)置有用于測量該導(dǎo)入口1a中的排氣壓力的壓力傳感器4，并且在該主管11的中途設(shè)置有除去在該主管11內(nèi)流動的排氣的粉塵等的加熱式過濾單元5。

上述加熱式過濾單元5具有未圖示的殼體、收容在該殼體內(nèi)的第一過濾器51以及未圖示的加熱器，該加熱器對該第一過濾器51進行加熱而將其保持為規(guī)定溫度。

在上述加熱式過濾單元5的出口以附帶方式設(shè)置有調(diào)壓機構(gòu)6(以下也稱為調(diào)節(jié)器6)，在所述取樣管1中，將比上述調(diào)節(jié)器6的設(shè)置位置靠向下游側(cè)的壓力保持為一定。

作為排氣測量裝置2使用多種裝置，用于分別測量包含在排氣中的各種成分(例如co、co2、nox、thc、h2o等)的濃度。在上述實施方式中，上述排氣測量裝置2大體分為兩類。即，收容在加熱槽的內(nèi)部在高溫環(huán)境下測量排氣成分的以及在常溫下測量排氣成分的兩組。各組分別匯總而形成排氣測量單元2a、2b。

另外，圖1中，附圖標記7是用于吸引排氣的泵，附圖標記8是設(shè)置在排氣測量單元2a入口上的第二過濾器，附圖標記9是捕獲油分的濾油器。

所述修正裝置3具有cpu、存儲器和通信口等，通過按照存儲在所述存儲器內(nèi)的規(guī)定的程序使cpu及其周邊設(shè)備協(xié)作，從而發(fā)揮作為數(shù)據(jù)接收部31、響應(yīng)延遲存儲部32、同步部33和數(shù)據(jù)輸出部34等的功能。

接著，與所述各部分的說明一起對上述修正裝置3的動作進行詳細說明。

所述數(shù)據(jù)接收部31將從各排氣測量裝置2逐次發(fā)送來的測量結(jié)果和從所述壓力傳感器4逐次發(fā)送來的測量壓力，與各自的接收時刻一起取得。

在所述響應(yīng)延遲存儲部32內(nèi)將各壓力下的各排氣測量裝置2的響應(yīng)延遲存儲為例如表1所示。上述實施方式中的響應(yīng)延遲是指無效時間要素，而排氣從排氣導(dǎo)入口1a到達各排氣測量裝置2的轉(zhuǎn)移時間占據(jù)其主要原因。該表預(yù)先通過實驗等得出。

表1

表1是由實驗得出的一例，表示在作為排氣測量裝置2的一個的co2濃度測量裝置(例如ndir)中的由實驗得出的各壓力和無效時間td的關(guān)系。

在上述實驗中，取得作為標準氣體的規(guī)定濃度的成分氣體的co2進入導(dǎo)入口1a后的測量結(jié)果的階躍響應(yīng)波形，由此得出各壓力下的無效時間(以下也稱為轉(zhuǎn)移時間)td。轉(zhuǎn)移時間td理論上是指從成分氣體導(dǎo)入導(dǎo)入口1a到作為所述測量結(jié)果最初成為超過0的值的時間，但是在此將截止到測量結(jié)果最初超過相對于所述規(guī)定濃度的一定比例濃度(例如5％或50％等)的時間作為轉(zhuǎn)移時間td?？梢钥闯鰤毫υ礁邿o效時間越長。

另外，圖2表示上述實驗中的測量結(jié)果的時間變化的曲線圖。

所述同步部33基于所述測量壓力分別計算各排氣測量裝置2的響應(yīng)延遲，并且基于上述響應(yīng)延遲，逐次實時地對各排氣測量裝置2的測量結(jié)果進行修正并使它們同步。

著眼于某一排氣測量裝置2更具體地對上述同步部33的動作的一例進行說明。該同步部33逐次取得測量壓力，并根據(jù)該取得的測量壓力參照所述響應(yīng)延遲存儲部32的表，計算該排氣測量裝置2的響應(yīng)延遲(在此為轉(zhuǎn)移時間)td。

此時，所述同步部33可以代替所述表而利用存儲在所述響應(yīng)延遲存儲部32內(nèi)的以下式(1)，計算響應(yīng)延遲td。

td＝td1+td2···式(1)

其中，td1是從導(dǎo)入口1a到調(diào)節(jié)器6的轉(zhuǎn)移時間，td2是從調(diào)節(jié)器6到排氣測量裝置2的轉(zhuǎn)移時間。

相對于td2是不受壓力變動影響的一定值，td1因壓力變動而變動，所以能夠表示為以下的式(2)。

td1＝f(p)·ts···式(2)

其中，p是由所述壓力傳感器4測量的導(dǎo)入口1a中的測量壓力，f(p)是由該測量壓力p的函數(shù)表示的轉(zhuǎn)移時間變動系數(shù)。ts是基準壓力ps下的轉(zhuǎn)移時間。上述基準壓力ps可以是例如由調(diào)節(jié)器6調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)壓力。

所述同步部33例如對存在于從所述導(dǎo)入口1a到調(diào)節(jié)器6之間的氣體的摩爾數(shù)和由所述泵7從所述主管11送入所述排氣測量裝置的氣體的摩爾數(shù)進行比較來計算所述td1，所述的存在于從所述導(dǎo)入口1a到調(diào)節(jié)器6之間的氣體的摩爾數(shù)，根據(jù)由所述壓力傳感器4測量的導(dǎo)入口1a中的測量壓力、由設(shè)置在所述排氣測量系統(tǒng)100內(nèi)的未圖示的溫度傳感器測量出的溫度、以及預(yù)先存儲在所述修正裝置3的存儲器內(nèi)的從所述導(dǎo)入口1a到調(diào)節(jié)器6的所述主管11內(nèi)部的體積得出。

在這種情況下，所述f(p)例如可以表示為以下的式(3)。

f(p)＝p/ps···式(3)

在上述式(3)中，p是由所述壓力傳感器4測量出的導(dǎo)入口1a中的測量壓力，ps是所述基準壓力。

所述f(p)可以是數(shù)式，也可以是由實驗得出的表形式，例如預(yù)先存儲在所述響應(yīng)延遲存儲部32內(nèi)，在所述同步部33計算td1時被參照。

所述同步部33利用以上述方式計算出的td1和例如預(yù)先存儲在所述響應(yīng)延遲存儲部內(nèi)的td2，由所述式(1)計算響應(yīng)延遲td。

如上所述，在計算響應(yīng)延遲td之后，所述同步部33得出在取得所述測量壓力的壓力測量時刻上加上所述無效時間td的延遲時刻，并且將在上述延遲時刻接收的排氣測量裝置2的測量結(jié)果作為實際上在所述壓力測量時刻測量的測量結(jié)果，根據(jù)所述接收時刻對該排氣測量裝置2的測量結(jié)果的測量時刻進行修正。換句話說，如果在相同的測量時刻進行比較，則測量結(jié)果的值在修正前和修正后發(fā)生改變。

在此，存儲在表內(nèi)的壓力是不連續(xù)的值，測量壓力是其中間值時，所述同步部33利用插補計算來得出響應(yīng)延遲。

如上所述，所述同步部33分別對全部排氣測量裝置2的起因于測量結(jié)果的響應(yīng)延遲的誤差進行修正，并且使各測量結(jié)果同步。

另外，所述時刻可以不是絕對時刻，例如可以是將響應(yīng)延遲最大的排氣測量裝置2作為基準的相對時刻。在這種情況下，所述同步部33使其他排氣測量裝置2的測量結(jié)果與最遲的排氣測量裝置2的測量結(jié)果同步。

數(shù)據(jù)輸出部34根據(jù)來自操作者的請求，將以上述方式同步的各測量結(jié)果的一部分或全部例如以橫軸為時間的曲線圖顯示輸出在顯示器或打印機上。

于是按照上述方式，雖然排氣的壓力變動，但是能夠以與以往相比小的誤差保持各測量結(jié)果的同步，所以能夠高精度地計算時時刻刻變動的排氣中的各成分的濃度比和由此得出的燃料消耗等。

此外，在上述實施方式中，盡量在取樣管1的上游側(cè)即緊挨著加熱式過濾單元5的下游側(cè)設(shè)置調(diào)節(jié)器6，盡可能地使產(chǎn)生壓力變動的區(qū)間短，所以起因于上述壓力變動的響應(yīng)延遲的變化幅度變小。因此，能夠起到與其對應(yīng)地使由所述修正裝置3產(chǎn)生的同步誤差也變小的效果。

另外，本發(fā)明并不限于所述實施方式。

例如，在所述實施方式中，僅考慮根據(jù)壓力而變動的無效時間要素(轉(zhuǎn)移時間)來對測量結(jié)果(更嚴密地說測量時刻)進行修正，但是也可以進一步考慮一次延遲要素、多次延遲要素。具體地說，例如，如表1所示，可以看出與一次延遲要素/多次延遲要素相關(guān)的上升時間(t0.5-90、t10-90、t0.5-99(數(shù)字是相對于飽和值的％))也根據(jù)壓力而變動。因此，也可以考慮該上升時間的變動來對測量結(jié)果進行修正。

在測量結(jié)果的修正中參照表，但是也可以利用例如將壓力作為參數(shù)的修正式。

壓力傳感器4只要設(shè)置在壓力變動的區(qū)間即可。在所述實施方式中，設(shè)置在導(dǎo)入口1a，但是可以設(shè)置在其中途，也可以設(shè)置在多個位置并將壓力梯度也作為修正參數(shù)。

在所述實施方式中，基于由一個壓力傳感器測量出的測量壓力來計算所述f(p)，但是為了將壓力梯度用作修正參數(shù)來更準確地計算所述f(p)，可以基于由設(shè)置在從所述導(dǎo)入口1a到調(diào)節(jié)器6之間的多個壓力傳感器測量出的壓力值來計算所述f(p)。

調(diào)節(jié)器6并不是必須設(shè)置在加熱式過濾單元5的出口。例如，如圖3所示，可以分別設(shè)置在分路管12上。此時，優(yōu)選的是，從分路點到各調(diào)節(jié)器6的距離相等。

但是，在該結(jié)構(gòu)中，由于與所述實施方式相比壓力變動區(qū)間變長，所以響應(yīng)延遲的變動幅度變大，因此需要進行用于同步的修正，另外，有可能稍許殘留誤差。為了進行參考，將圖3的結(jié)構(gòu)的響應(yīng)延遲的實驗數(shù)據(jù)記載在表2、圖4中(分別與表1、圖2對應(yīng))?？梢钥闯鲰憫?yīng)延遲的變動幅度變大。

表2

排氣測量裝置2可以是一個。

另外，只要不違反本發(fā)明的宗旨，可以對本發(fā)明進行各種變形和組合。