專利名稱：排氣渾濁度測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于感測(cè)機(jī)動(dòng)車排氣排放物的遠(yuǎn)程排放物感測(cè)系統(tǒng)和方法，其中該系統(tǒng)確定一個(gè)排氣卷流(plume)的渾濁度。
背景技術(shù)：
遠(yuǎn)程排放物感測(cè)(RES)系統(tǒng)是人們所熟悉的系統(tǒng)。專利號(hào)為5,210,702的美國(guó)專利中披露了一個(gè)這樣的系統(tǒng)，其包括一個(gè)電磁(EM)輻射源，這一輻射源被配置以在機(jī)動(dòng)車路經(jīng)該系統(tǒng)時(shí)，令一束EM輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車的排氣卷流。該系統(tǒng)還包括一或多個(gè)探測(cè)器，探測(cè)器被配置以在輻射穿過(guò)車輛的排氣卷流后，接收輻射?？砂岩换蚨鄠€(gè)濾波器與一或多個(gè)探測(cè)器相關(guān)聯(lián)，以使探測(cè)器能夠確定具有特定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的EM輻射的強(qiáng)度。可以方便地對(duì)波長(zhǎng)加以選擇，以對(duì)應(yīng)于排氣卷流中(例如碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氧化氮(NOX)所關(guān)注的分子物質(zhì)(spicies)(例如NO和NO2)所吸收的波長(zhǎng)。一或多個(gè)探測(cè)器輸出電壓代表由該探測(cè)器所測(cè)量到的EM輻射的強(qiáng)度。
然后，把這些電壓輸入到一個(gè)處理器。這一處理器計(jì)算光源的已知強(qiáng)度和由探測(cè)器所探測(cè)的強(qiáng)度之間的強(qiáng)度差，以確定由特定分子物質(zhì)所吸收的量(基于預(yù)定的與該些物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng))。根據(jù)所測(cè)量到的吸收量，可以按一種已知的方式，對(duì)排放物中的一或多種分子物質(zhì)的濃度加以確定。
Chen，G.等人在美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)(1996)所發(fā)表的“遠(yuǎn)程感測(cè)重型車輛粒子排放物的可行性(Feasibility of RemoteSensing of Particulate Emissions From Heavy-Duty Vehicles)”一文中披露了一個(gè)用于遠(yuǎn)程感測(cè)排氣渾濁度的系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，以710nm的波長(zhǎng)測(cè)量渾濁度，并與CO2測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)。
現(xiàn)存的RES系統(tǒng)存在著諸多缺陷，并受到了多方面的限制。這些因素可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的讀數(shù)、相對(duì)高的丟棄數(shù)據(jù)的發(fā)生率、或相對(duì)高的“標(biāo)記的(flagged)”測(cè)試結(jié)果的發(fā)生率。這些以及其它的問(wèn)題都可能影響RES系統(tǒng)的工作。
至少某些RES系統(tǒng)部分地通過(guò)確定穿過(guò)排氣卷流的光的吸收(或透射比)而進(jìn)行工作。通過(guò)確定在特定波長(zhǎng)(相應(yīng)于一個(gè)排氣卷流中的各分子物質(zhì)吸收EM輻射所在的波長(zhǎng))的吸收/透射比，可確定排放物中的那些分子物質(zhì)的濃度。一個(gè)問(wèn)題是，各種外界因素可能影響所測(cè)量的強(qiáng)度，并導(dǎo)致誤差。例如，如果所測(cè)量的強(qiáng)度因排氣卷流中粒子的光散射，而不是由所關(guān)注的分子物質(zhì)對(duì)輻射的吸收而減弱，那么這可能導(dǎo)致誤差。這些和其它缺點(diǎn)確定是存在的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是克服現(xiàn)有設(shè)備中這些及其它的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠遠(yuǎn)程監(jiān)視車輛排氣渾濁度的遠(yuǎn)程排放物感測(cè)系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是，通過(guò)測(cè)量排氣渾濁度和利用所測(cè)量的排氣渾濁度以確保其它測(cè)量結(jié)果的精度，提高遠(yuǎn)程排放物感測(cè)系統(tǒng)與方法的精確度。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是，向現(xiàn)有的排放物監(jiān)視設(shè)備提供排氣渾濁度監(jiān)視能力。
本發(fā)明的這些及其它目的可以根據(jù)本發(fā)明的不同的實(shí)施例得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)一實(shí)施例，一種RES系統(tǒng)和方法包括一個(gè)輻射源，這一輻射源被配置以使在機(jī)動(dòng)車路經(jīng)該系統(tǒng)時(shí)令一束輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車的排氣卷流。一或多個(gè)探測(cè)器被配置以在輻射穿過(guò)車輛的排氣卷流后接收該輻射。
一或多個(gè)探測(cè)器輸出一電壓，該電壓對(duì)應(yīng)于該探測(cè)器所接收的輻射的強(qiáng)度。然后，把這些電壓輸入到一個(gè)處理器，這一處理器計(jì)算光源的已知強(qiáng)度和探測(cè)器所探測(cè)到的強(qiáng)度之間的強(qiáng)度差，以確定特定分子物質(zhì)所吸收的量(基于與該分子物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的預(yù)定的波長(zhǎng))。根據(jù)所測(cè)量的吸收量，可確定排放物中的一或多種分子物質(zhì)的濃度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一個(gè)參考探測(cè)器的輸出被提供給一個(gè)處理器，并由這一處理器加以監(jiān)視，以確定每一排氣卷流的渾濁度。根據(jù)所測(cè)量的渾濁度，可采取一個(gè)預(yù)定的動(dòng)作。例如，如果排氣渾濁度超過(guò)一個(gè)預(yù)定的水平，那么可對(duì)排放物數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果(按一種已知的方式)，而且還可以把測(cè)試結(jié)果“標(biāo)記”成懷疑的或丟棄的。
對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)以上的概述及以下的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一個(gè)遠(yuǎn)程排放物感測(cè)設(shè)備(RES)。
圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一個(gè)數(shù)據(jù)分析方法。
圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一個(gè)處理系統(tǒng)。
圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一個(gè)方法的流程圖。
可以很方便地對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行選擇，以對(duì)應(yīng)于由一個(gè)排氣卷流中所關(guān)注的分子物質(zhì)(例如HC、CO、CO2、NO、NO2(以下稱NOX)、或其它分子物質(zhì))所吸收的波長(zhǎng)。獲得代表由該探測(cè)器14所測(cè)量的輻射22的強(qiáng)度的一或多個(gè)探測(cè)器輸出電壓。把這些探測(cè)器輸出電壓輸入到一個(gè)處理器100。探測(cè)器14可以是任何合適的探測(cè)器，例如一個(gè)分光計(jì)、銻化銦或其它已知的光電探測(cè)器。
較佳的做法是，把源12維持在一個(gè)大體穩(wěn)定的溫度上，例如可采用這樣的方法把源12封閉在一個(gè)殼體內(nèi)，以把其與大氣條件(例如太陽(yáng)、風(fēng)、以及雨)相隔離。在源12處的溫度變化可能導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果中的附加的誤差。
處理器100可以計(jì)算輻射20的初始強(qiáng)度與由探測(cè)器14所探測(cè)到的輻射22的強(qiáng)度之間的強(qiáng)度差，以確定由特定的分子物質(zhì)在與該分子物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的預(yù)定的波長(zhǎng)上對(duì)輻射的吸收量。根據(jù)所測(cè)量的吸收量，可以按一種已知的方式對(duì)排放物中的一或多種分子物質(zhì)的濃度加以確定。通常這些系統(tǒng)在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間周期(例如，0.5秒)上取多個(gè)(例如，50個(gè))測(cè)量結(jié)果，然后把這些數(shù)據(jù)點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，并對(duì)它們進(jìn)行分析，以確定目標(biāo)排放物物質(zhì)的濃度。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，處理系統(tǒng)100可以執(zhí)行各種不同的功能，包括確定各排放物成分的濃度。如以上所討論的，圖1中的設(shè)備監(jiān)視多個(gè)通道，每一個(gè)通道用于一種獨(dú)立的排放物成分。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，RES可用于柴油車，特別是重型柴油車，例如卡車和公共汽車。本發(fā)明還可用于測(cè)量柴油車排氣中的各種排放物成分的濃度以及特定排放物的量。氣體和粒子排放物共同對(duì)環(huán)境造成了顯著的污染。特別是，重型柴油車產(chǎn)生了大量的NOX以及粒子排放物。由于柴油粒子排放物的可能的致癌性，通常對(duì)這種排放物嚴(yán)格加以控制。
排氣渾濁度是對(duì)車輛粒子排放物的一個(gè)測(cè)量值。
在測(cè)量車輛排放物渾濁度的過(guò)程中，可進(jìn)行渾濁度測(cè)量、CO測(cè)量和CO2測(cè)量，以獲得對(duì)渾濁度的一個(gè)可靠的和精確的測(cè)量值。對(duì)渾濁度的任何測(cè)量固有地包含某一誤差因子，原因在于周圍空氣把排氣卷流沖淡。在測(cè)量渾濁度的同時(shí)對(duì)CO2濃度進(jìn)行的一個(gè)相應(yīng)測(cè)量，將反映周圍空氣對(duì)排氣卷流的同樣的沖淡。根據(jù)一個(gè)預(yù)定的排氣卷流中的CO2的期望水平，取渾濁度測(cè)量值和一個(gè)CO2測(cè)量值的一個(gè)比率，減小了沖淡因子，因而導(dǎo)致對(duì)渾濁度的一個(gè)精確測(cè)量。
對(duì)于以柴油為動(dòng)力的車輛，通過(guò)把渾濁度測(cè)量結(jié)果與一個(gè)在大體相同的時(shí)間取自同樣的排氣卷流中的CO的測(cè)量結(jié)果相比較，渾濁度測(cè)量結(jié)果可以進(jìn)一步得以驗(yàn)證。卷流中的CO量與卷流中的渾濁度的值成比例。因此，如果渾濁度的值高，那么CO量也應(yīng)該是高的。如果CO量低，而所測(cè)的渾濁度的值是高的，那么這可作為渾濁度測(cè)量中一個(gè)可能的誤差指示或因其它因素對(duì)測(cè)量的可能的干擾的一個(gè)指示。
在一個(gè)更佳的實(shí)施例中，使用了一個(gè)確定渾濁度的獨(dú)立的渾濁度通道。較佳的做法是令這一獨(dú)立的通道使用大約0.30～1.50微米波長(zhǎng)的輻射。這一波長(zhǎng)范圍可望提供更精確的渾濁度測(cè)量。這樣的一個(gè)系統(tǒng)還可至少包括一個(gè)CO2、CO、以及參考通道。在這一情況中，參考通道用于監(jiān)視周圍的噪音與/或校正出現(xiàn)在排氣卷流中的低水平的粒子物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，可以參考圖2對(duì)一個(gè)用于分析排放物的方法加以描述。在步驟300中，提供了某些標(biāo)準(zhǔn)。這些用于分析測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)可能不盡相同，取決于所涉及的特定的排放物。在步驟302中，如果這些標(biāo)準(zhǔn)得以滿足，那么在步驟310中，這一過(guò)程返回到步驟300，以確定是否還有更多的標(biāo)準(zhǔn)需要加以分析。該過(guò)程繼續(xù)，直至在步驟310中沒(méi)有更多的標(biāo)準(zhǔn)需要加以分析。
在步驟302中，如果這些標(biāo)準(zhǔn)未得以滿足，那么在步驟304中，這一過(guò)程確定對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)是否未被滿足到這樣一種程度準(zhǔn)備在步驟306中把它們丟棄，或者是否準(zhǔn)備在步驟308中簡(jiǎn)單地對(duì)它們加以標(biāo)記。
在這些標(biāo)準(zhǔn)已得以滿足之后，在步驟320中，可針對(duì)周圍條件對(duì)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。在步驟322中，系統(tǒng)針對(duì)系統(tǒng)條件進(jìn)行補(bǔ)償且在步驟324中，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步加以分析。參考本發(fā)明的下一個(gè)實(shí)施例，將可對(duì)整個(gè)這一方法更好地加以理解。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，標(biāo)準(zhǔn)可以包括對(duì)渾濁度的驗(yàn)證。根據(jù)這一實(shí)施例，把RES系統(tǒng)的一個(gè)或者多個(gè)探測(cè)器的輸出輸入到處理器100，如在圖3中所描述的。處理器100可以包括一個(gè)排氣渾濁度確定單元102。處理器100可執(zhí)行各種已知的功能，包括確定各種氣體排放物的濃度。另外，處理器100還可根據(jù)所進(jìn)行的測(cè)量，通過(guò)排氣渾濁度確定單元102確定排氣渾濁度。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，通過(guò)以大約3.9um的波長(zhǎng)對(duì)渾濁度進(jìn)行測(cè)量，排氣渾濁度確定單元102可以使用RES系統(tǒng)的參考通道確定排氣渾濁度。排氣渾濁度確定單元102從參考通道和至少另外一個(gè)所關(guān)注的通道接收測(cè)量結(jié)果。根據(jù)一實(shí)施例，所關(guān)注的通道可以是CO2通道。
對(duì)于每一所測(cè)量的特定的時(shí)間間隔，如果參考通道的強(qiáng)度小于由輻射源12所正常生成的輻射20的輸入強(qiáng)度，那么處理器100把參考通道強(qiáng)度的減弱與CO2通道上的強(qiáng)度的減弱進(jìn)行比較，如果所探測(cè)的參考通道的強(qiáng)度下降，那么可斷定排氣卷流中的粒子正堵塞或偏轉(zhuǎn)輻射20的一部分，于是這一部分不作為返回輻射22返回到探測(cè)器14。渾濁度起因于由出現(xiàn)在排氣卷流中的粒子物質(zhì)對(duì)輻射的散射和吸收。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，可以把一或多個(gè)探測(cè)器的輸出用于確定發(fā)自被探測(cè)車輛的排氣卷流的渾濁度。探測(cè)器的輸出(電壓電平)可由處理器100加以監(jiān)視?？砂褏⒖纪ǖ乐械碾妷航涤糜谥甘竞痛_定排氣的渾濁度。因此，可對(duì)參考通道所探測(cè)的波長(zhǎng)或波段專門(mén)加以選擇，以致于排放物的成分(包括CO2、CO、HC、以及NOX)不干擾渾濁度讀數(shù)。
對(duì)于排氣卷流中的渾濁度的確定，可包括對(duì)來(lái)自重型柴油車的排氣卷流中的渾濁度的確定，這種車輛的排氣可能包括干碳黑等微粒。通常情況下，大多數(shù)柴油粒子的大小可在0.02～0.5微米的范圍之間。根據(jù)本發(fā)明，可以把一或多個(gè)探測(cè)器的輸出用于計(jì)算一個(gè)被探測(cè)的重型柴油車的排氣卷流的渾濁度。探測(cè)器的輸出可由處理器100加以監(jiān)視，即監(jiān)視因柴油排氣卷流的粒子(例如碳黑)引起的輻射強(qiáng)度的變化。然后，把所探測(cè)到的輻射強(qiáng)度的變化程度用于測(cè)量柴油排氣排放物的渾濁度。
可把所測(cè)量到的參考通道強(qiáng)度的減少用來(lái)校正用于周圍噪音、渾濁度、以及其它因素的氣體測(cè)量波長(zhǎng)，因?yàn)樵趨⒖疾ㄩL(zhǎng)上污染物氣體不吸收。然后，可把所測(cè)量到的污染物的波長(zhǎng)吸收轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)的濃度值。如果至少這些可見(jiàn)的濃度值之一超過(guò)一個(gè)預(yù)定的最小值，則可以把污染物的濃度與所測(cè)量到的CO2關(guān)聯(lián)起來(lái)。斜率為所測(cè)量到的污染物與所測(cè)量到的CO2的比率。這些斜率可用于進(jìn)行其它的計(jì)算，如本文其它地方所描述的。
在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施例中，渾濁度測(cè)量用于驗(yàn)證排氣卷流中的其它成分的測(cè)量結(jié)果。高渾濁度值表示排氣卷流中存在有大量粒子物質(zhì)，存在大量粒子物質(zhì)可能導(dǎo)致在用于排氣卷流的各種成分的一或多個(gè)特征波長(zhǎng)上輻射的散射或吸收。
在這樣的情況中，當(dāng)高渾濁度出現(xiàn)時(shí)，RES可以把所取的讀數(shù)標(biāo)記成懷疑的或無(wú)效的。更佳的做法是，延遲一段時(shí)間之后再讀取這些被標(biāo)記成無(wú)效的讀數(shù)和附加讀數(shù)，以允許相當(dāng)大的一部分粒子物質(zhì)從排氣煙中柱沉淀出來(lái)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，RES可監(jiān)視渾濁度與/或CO讀數(shù)，直至對(duì)于取各種排氣成分(例如CO、CO2、HC、NO、以及NO2)的讀數(shù)來(lái)說(shuō)，渾濁度與/或CO濃度已降到一個(gè)認(rèn)為是可接受的預(yù)定的水平之下。在該時(shí)間延遲之后，可使用CO2讀數(shù)對(duì)足以用于測(cè)量的卷流的存在加以驗(yàn)證，因?yàn)榭筛鶕?jù)諸如車輛類型、燃料類型、以及周圍條件等因素，對(duì)一個(gè)具體車輛排氣排卷流的所期望的CO2濃度加以估算。在這一方式中，RES可以提供排氣成分的精確測(cè)量結(jié)果，甚至當(dāng)最初的排氣卷流具有一個(gè)通常將會(huì)把一個(gè)相當(dāng)大的誤差引入這樣的測(cè)量結(jié)果的高渾濁度時(shí)。
受各種因素的影響，例如受空氣、風(fēng)、以及車輛后部湍流的影響，百分比渾濁度很容易迅速稀釋。由于可把CO2讀數(shù)用作為排氣卷流被看到的地方的一個(gè)追蹤符(tracer)，所以如果與CO2的關(guān)聯(lián)不精確(即在斜率方面存在大的誤差)，那么可以認(rèn)為從那時(shí)候起，渾濁度測(cè)量結(jié)果來(lái)自另一個(gè)源，例如，來(lái)自輪胎的塵土，并且拋棄這一讀數(shù)。如果關(guān)聯(lián)是精確的(即在斜率方面存在小的誤差)，那么把所測(cè)量到的斜率乘以一個(gè)關(guān)聯(lián)因子，例如乘以1000，取決于所使用的測(cè)量的刻度與單位，其導(dǎo)致了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的渾濁度。
圖4描述了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于探測(cè)排氣渾濁度的一個(gè)方法的流程圖。在步驟200中，一個(gè)參考通道以及一或多個(gè)排放物通道(例如CO2通道)的輸出，可由處理器100加以接收?？蓪?duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行各種驗(yàn)證、誤差防止、或信號(hào)處理例程，以確保卷流足夠用于進(jìn)行渾濁度確定。在步驟202中，如果這些驗(yàn)證例程確定卷流是不充足的，那么卷流可能被標(biāo)記成懷疑的或丟棄的，以防止錯(cuò)誤的渾濁度測(cè)量。
然而，如果測(cè)量結(jié)果得以驗(yàn)證，那么在步驟204中，處理器100可以根據(jù)其余測(cè)量結(jié)果確定百分比渾濁度。具體地，通過(guò)計(jì)算參考通道輸出的斜率與CO2通道輸出的斜率之比，可以確定百分比渾濁度，可以把這些結(jié)果加以轉(zhuǎn)換，以提供一個(gè)林格爾曼標(biāo)度等價(jià)結(jié)果。簡(jiǎn)而言之，一個(gè)林格爾曼標(biāo)度等價(jià)結(jié)果是通過(guò)使百分比渾濁度等于0～5之間的一個(gè)數(shù)而加以確定的。林格爾曼標(biāo)度與渾濁度對(duì)照如下

在百分比渾濁度得以確定之后，人們可能希望通過(guò)一或多個(gè)驗(yàn)證例程驗(yàn)證渾濁度測(cè)量結(jié)果。具體地，根據(jù)一實(shí)施例，應(yīng)把低于一個(gè)預(yù)定的量的所有百分比渾濁度標(biāo)記成懷疑的。在一實(shí)施例中，預(yù)定的量可以為-5.0％，盡管也可以使用其它值。
另外，在使用最小平方確定參考斜率的過(guò)程中，也可以根據(jù)已知的一些方法對(duì)一個(gè)斜率誤差值加以確定。根據(jù)該斜率誤差，通過(guò)把一個(gè)渾濁度誤差值乘以一個(gè)預(yù)定的值來(lái)確定這一渾濁度誤差值。例如，根據(jù)一實(shí)施例，預(yù)定的因子可以為1000。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，這一因子可以為100。如果這一渾濁度誤差值超過(guò)一個(gè)預(yù)定的值，那么把百分比渾濁度測(cè)量結(jié)果標(biāo)記為懷疑的。例如用于渾濁度誤差的預(yù)定的值可以為2％。
另外，可把在某一渾濁度水平之上的百分比渾濁度測(cè)量結(jié)果標(biāo)記成懷疑的或丟棄的。例如，可以確定一個(gè)大于大約50％渾濁度的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該被丟棄，因?yàn)槿绱烁吡康臏啙岫群芸赡懿荒芫_讀出，反而可能表明是光阻塞或另一種不反映排氣卷流的渾濁度的暫時(shí)的問(wèn)題。其它預(yù)定的值，例如70％、80％、90％、或100％，也可加以使用。
在柴油動(dòng)力的車輛的情況中，最優(yōu)選的驗(yàn)證方法是，把在同一時(shí)刻所取的渾濁度測(cè)量結(jié)果與所取的CO的一個(gè)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，因?yàn)榇嬖谥鳦O排放物和柴油車的排氣渾濁度之間的一個(gè)關(guān)聯(lián)。使用這一方法，CO和渾濁度測(cè)量結(jié)果之間的預(yù)定的關(guān)聯(lián)可用于確定是否應(yīng)把一個(gè)具體的渾濁度測(cè)量結(jié)果視為有效的、懷疑的、或無(wú)效的。
因此，一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以在一個(gè)簡(jiǎn)短的時(shí)間間隔上遠(yuǎn)程地確定一個(gè)移動(dòng)中的車輛的排氣渾濁度。另外，由于許多現(xiàn)存的排放物監(jiān)視設(shè)備把一個(gè)參考通道用于其它目的，所以一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以與現(xiàn)有的系統(tǒng)一起使用，以提供渾濁度測(cè)量。根據(jù)一實(shí)施例，把數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100與現(xiàn)存的系統(tǒng)一起使用，允許一個(gè)現(xiàn)有的排放物監(jiān)視系統(tǒng)還監(jiān)視渾濁度，因此替代開(kāi)銷能夠最小化。
對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員，通過(guò)考察此處所公開(kāi)的本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)并予實(shí)踐，本發(fā)明的其它實(shí)施例和使用將變得十分明顯。僅應(yīng)把說(shuō)明書(shū)和例子示為示范性的。本發(fā)明的范圍僅由此處所附的權(quán)利要求加以限制。
權(quán)利要求
1.一種用于遠(yuǎn)程確定車輛排氣卷流渾濁度的遠(yuǎn)程感測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)輻射源，被配置以使輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車的排氣卷流；一或多個(gè)探測(cè)器，被配置以在輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車的排氣卷流之后接收該輻射，并至少生成一個(gè)信號(hào)，這一信號(hào)指示在一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的至少兩個(gè)不同的探測(cè)波段中的輻射的強(qiáng)度；上述探測(cè)波段中的第一探測(cè)波段被選擇以包括一個(gè)波長(zhǎng)，在這一波長(zhǎng)上，車輛排氣卷流的一氣體成分對(duì)輻射有顯著的吸收；以及上述探測(cè)波段中的第二探測(cè)波段被選擇以包括一個(gè)波長(zhǎng)，在這一波長(zhǎng)上，車輛排氣卷流的一氣體成分對(duì)輻射基本上沒(méi)有吸收；以及一個(gè)處理器，其被編程以根據(jù)由一或多個(gè)探測(cè)器所生成的至少一個(gè)信號(hào)，確定在至少兩個(gè)不同的探測(cè)波段中由該輻射源提供的輻射的強(qiáng)度與由在至少兩個(gè)探測(cè)波段中由該一或多個(gè)探測(cè)器接收到的輻射的強(qiáng)度之間的強(qiáng)度差，并至少部分地基于所確定的第二探測(cè)波段中的強(qiáng)度差，忽略至少對(duì)于期望出現(xiàn)在車輛排氣卷流中的一成分的在上述探測(cè)波段的第一探測(cè)波段中的輻射強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，該處理器把第二探測(cè)波段中的強(qiáng)度差與第一探測(cè)波段中的強(qiáng)度差進(jìn)行比較，以確定排氣渾濁度。
3.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，當(dāng)排氣渾濁度超過(guò)一個(gè)第一預(yù)定水平時(shí)，用于車輛排氣卷流的一或多種氣體成分的強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果標(biāo)記成懷疑的，以及當(dāng)排氣渾濁度超過(guò)一個(gè)第二預(yù)定水平時(shí)，把用于車輛排氣卷流的一或多種氣體成分的強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果標(biāo)記成丟棄的。
4.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，百分比渾濁度是自第二探測(cè)波段中的強(qiáng)度差與第一探測(cè)波段中的強(qiáng)度差的一個(gè)比率所確定的。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，第二探測(cè)波段包括有大約0.3微米至大約1.5微米的范圍中的一個(gè)波長(zhǎng)。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，還包括用于把輻射源與周圍環(huán)境條件相隔離，以使輻射源中溫度變化最小化的裝置。
7.一種用于遠(yuǎn)程確定以柴油為動(dòng)力的車輛的排氣卷流渾濁度的遠(yuǎn)程感測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)輻射源，被配置以使輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車的排氣卷流；一或多個(gè)探測(cè)器，被配置以在輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車的排氣卷流之后接收該輻射，并至少生成一個(gè)信號(hào)，這一信號(hào)指示在一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的至少兩個(gè)不同的探測(cè)波段中的輻射的強(qiáng)度；上述探測(cè)波段中的第一探測(cè)波段被選擇以包括一個(gè)輻射波長(zhǎng)，在這一輻射波長(zhǎng)上，一氧化碳對(duì)輻射有顯著的吸收；以及上述探測(cè)波段中的第二探測(cè)波段被選擇以包括一個(gè)輻射波長(zhǎng)，在這一輻射波長(zhǎng)上，車輛排氣卷流的一氣體成分對(duì)輻射基本上沒(méi)有吸收；以及一個(gè)處理器，其被編程以根據(jù)由一或多個(gè)探測(cè)器所生成的至少一個(gè)信號(hào)，確定在至少兩個(gè)不同的探測(cè)波段中由輻射源提供的輻射的強(qiáng)度與在該至少兩個(gè)探測(cè)波段中由該一或多個(gè)探測(cè)器接收到的輻射的強(qiáng)度之間的強(qiáng)度差，并至少部分地基于所確定的第一探測(cè)波段中的強(qiáng)度差，忽略用于車輛排氣渾濁度的上述探測(cè)波段的第二探測(cè)波段中的輻射強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，根據(jù)所確定的第一探測(cè)波段中的強(qiáng)度差與所確定的第二探測(cè)波段中的強(qiáng)度差之間的一個(gè)預(yù)定的關(guān)聯(lián)的變化，丟棄該排氣渾濁度測(cè)量結(jié)果。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中，該一或多個(gè)探測(cè)器至少生成一個(gè)信號(hào)，這一信號(hào)指示在一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的至少三個(gè)不同的探測(cè)波段中的輻射的強(qiáng)度；該第三個(gè)探測(cè)波段包括由二氧化碳所吸收的輻射的一個(gè)波長(zhǎng)；以及其中，該處理器把第三探測(cè)波段中的強(qiáng)度差與第二探測(cè)波段中的強(qiáng)度差進(jìn)行比較，以確定排氣渾濁度。
10.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，當(dāng)排氣渾濁度超過(guò)一個(gè)第一預(yù)定水平時(shí)，把用于車輛排氣卷流的一或多種氣體成分的強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果標(biāo)記成懷疑的，以及當(dāng)排氣渾濁度超過(guò)一個(gè)第二預(yù)定水平時(shí)，把用于車輛排氣卷流的一或多種氣體成分的強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果標(biāo)記成丟棄的。
11.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，百分比渾濁度是自第三探測(cè)波段中的強(qiáng)度差與第二探測(cè)波段中的強(qiáng)度差的一個(gè)比率所確定的。
12.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中，第二探測(cè)波段包括大約0.3微米至大約1.5微米范圍中的一個(gè)波長(zhǎng)。
13.權(quán)利要求12的系統(tǒng)還包括用于把輻射源與周圍環(huán)境條件相隔離，以使輻射源溫度變化最小化的裝置。
14.一種用于遠(yuǎn)程感測(cè)排氣排放物，以確定機(jī)動(dòng)車排氣卷流渾濁度的方法，包括如下步驟a)使來(lái)自一個(gè)輻射源的輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車的排氣卷流；b)在輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車的排氣卷流之后，在一或多個(gè)探測(cè)器處接收輻射；c)至少生成一個(gè)第一信號(hào)，這一信號(hào)指示在第一探測(cè)波段中在一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的輻射的強(qiáng)度，該第一探測(cè)波段包括一個(gè)波長(zhǎng)，在這一波長(zhǎng)上，排氣卷流的一氣體成分對(duì)輻射有顯著的吸收；以及生成一個(gè)第二信號(hào)，這一信號(hào)指示在第二探測(cè)波段中在該一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的輻射的強(qiáng)度，這一第二探測(cè)波段包括一個(gè)波長(zhǎng)，在這一波長(zhǎng)上，車輛排氣卷流的一氣體成分對(duì)輻射基本上沒(méi)有吸收；d)自所生成的第一和第二信號(hào)，確定輻射源的強(qiáng)度與在第一和第二探測(cè)波段中的該一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的輻射的強(qiáng)度之間的強(qiáng)度差；e)把上述確定的第一和第二探測(cè)波段中的強(qiáng)度差進(jìn)行比較，以獲得排氣渾濁度的一個(gè)測(cè)量結(jié)果；以及f)如果排氣渾濁度超過(guò)一個(gè)預(yù)定的閾值水平，那么丟棄上述的第一探測(cè)波段中的輻射強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果；
15.權(quán)利要求14的方法，還包括如下步驟g)重復(fù)步驟a～f，直至排氣渾濁度不再超過(guò)預(yù)定的閾值水平。
16.權(quán)利要求15的方法，還包括如下步驟h)自在至少一個(gè)探測(cè)波段中所確定的強(qiáng)度差，確定車輛排氣卷流的至少一氣體成分的濃度，這一探測(cè)波段包括一個(gè)波長(zhǎng)，在這一波長(zhǎng)上，排氣卷流的該氣體成分對(duì)輻射有顯著的吸收；
17.權(quán)利要求16的方法，其中，第一探測(cè)波段包括一個(gè)波長(zhǎng)，在這一波長(zhǎng)上，二氧化碳對(duì)輻射有顯著的吸收；
18.權(quán)利要求17的方法，用于確定一個(gè)以柴油為動(dòng)力的車輛的排氣渾濁度，還包括如下步驟生成一個(gè)第三信號(hào)，這一信號(hào)指示在第三探測(cè)波段中在該一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的輻射的強(qiáng)度；該第三探測(cè)波段包括一個(gè)波長(zhǎng)，在這一波長(zhǎng)上，一氧化碳對(duì)輻射有顯著的吸收；自所生成的第三信號(hào)，確定源輻射的強(qiáng)度和在第三探測(cè)波段中在該一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的輻射的強(qiáng)度之間的強(qiáng)度差；通過(guò)把在第三探測(cè)波段中所確定的強(qiáng)度差與排氣渾濁度和一氧化碳濃度之間的一個(gè)預(yù)定的關(guān)聯(lián)相比較，驗(yàn)證排氣渾濁度。
19.權(quán)利要求17的方法，其中，第二探測(cè)波段包括自大約0.3微米至大約1.5微米范圍中的一個(gè)波長(zhǎng)。
20.一種用于遠(yuǎn)程感測(cè)排氣排放物，以確定以柴油為動(dòng)力的車輛的排氣卷流渾濁度的方法，包括如下步驟a)使來(lái)自一個(gè)輻射源的輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車的排氣卷流；b)在輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車排氣卷流之后，在一或多個(gè)探測(cè)器處接收該輻射；c)至少生成一個(gè)第一信號(hào)，這一信號(hào)指示在第一探測(cè)波段中在該一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的輻射的強(qiáng)度，該第一探測(cè)波段包括一個(gè)波長(zhǎng)，在這一波長(zhǎng)上，一氧化碳對(duì)輻射有顯著的吸收；以及生成一個(gè)第二信號(hào)，這一信號(hào)指示在第二探測(cè)波段中在一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的輻射的強(qiáng)度，該第二探測(cè)波段包括一個(gè)波長(zhǎng)，在這一波長(zhǎng)上，車輛排氣卷流的一氣體成分對(duì)輻射基本上沒(méi)有吸收；d)自所生成的第一和第二信號(hào)，確定輻射源的強(qiáng)度與在第一和第二探測(cè)波段中的該一或多個(gè)探測(cè)器處接收到的輻射的強(qiáng)度之間的強(qiáng)度差；e)自上述的第二探測(cè)波段中的上述的強(qiáng)度差，確定排氣渾濁度；f)如果第一探測(cè)波段中的強(qiáng)度差未落入一個(gè)與排氣渾濁度的預(yù)定的關(guān)聯(lián)中，丟棄所確定的排氣渾濁度；
21.權(quán)利要求20的方法，其中，第二探測(cè)波段包括自大約0.3微米至大約1.5微米的范圍中的一個(gè)波長(zhǎng)。
全文摘要
提供了一種用于感測(cè)機(jī)動(dòng)車(10)的排氣排放物的遠(yuǎn)程排放物感測(cè)系統(tǒng)和方法。其中,該系統(tǒng)確定排氣卷流(16)的渾濁度。該系統(tǒng)包括一個(gè)發(fā)射輻射(20)的輻射源(12),令輻射穿過(guò)機(jī)動(dòng)車(10)的排氣卷流(16),傳送到一或多個(gè)探測(cè)器(14),探測(cè)器(14)被配置以接收輻射(22)。一個(gè)處理器(100)計(jì)算源輻射(20)的強(qiáng)度與在第一和第二探測(cè)波段中由探測(cè)器(14)所接收的輻射(22)的強(qiáng)度之間的強(qiáng)度差。第二探測(cè)波段中的強(qiáng)度差測(cè)量排氣渾濁度。如果排氣渾濁度超過(guò)一個(gè)預(yù)定的程度,那么可以把來(lái)自其它探測(cè)波段的排放物數(shù)據(jù)標(biāo)記成懷疑的或丟棄的。另外,對(duì)于一個(gè)以柴油為動(dòng)力的車輛,排氣渾濁度的確定也可以通過(guò)排氣卷流(16)中的一氧化碳的一個(gè)測(cè)量結(jié)果加以驗(yàn)證(104)。
文檔編號(hào)G01N21/00GK1338044SQ99816128
公開(kāi)日2002年2月27日 申請(qǐng)日期1999年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月11日
發(fā)明者約翰·D·迪多梅尼科, 克雷格·S·倫德?tīng)? 詹姆斯·A·約翰遜, 唐納德·H·斯特德曼, 加里·A·畢曉普 申請(qǐng)人:環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)公司