CN105987831B - 排气取样装置、排气分析***和排气稀释方法 - Google Patents

排气取样装置、排气分析***和排气稀释方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105987831B
CN105987831B CN201610143187.XA CN201610143187A CN105987831B CN 105987831 B CN105987831 B CN 105987831B CN 201610143187 A CN201610143187 A CN 201610143187A CN 105987831 B CN105987831 B CN 105987831B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dilution
exhaust gas
flow rate
stage
diluted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610143187.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105987831A (zh
Inventor
大槻喜则
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horiba Ltd filed Critical Horiba Ltd
Publication of CN105987831A publication Critical patent/CN105987831A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105987831B publication Critical patent/CN105987831B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/05—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of air, e.g. by mixing exhaust with air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2202—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
    • G01N1/2205—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling with filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/14—Systems for adding secondary air into exhaust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
    • G01N2001/2255—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust with dilution of the sample
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N2001/2264—Sampling from a flowing stream of gas with dilution
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明提供一种进行多级稀释的排气取样装置，能采用可变流量域较小的结构单纯的流量控制机构使***整体简单化，并且相比以往可以提高排气的稀释率的精度，所述排气取样装置中在作为最终级的第n级的稀释流道中的第n稀释器中的稀释率为R时，在作为最终级的第n级以外的各稀释流道中的各稀释器中的稀释率分别实质上成为R+1。

Description

排气取样装置、排气分析***和排气稀释方法
技术领域
本发明涉及具备多级稀释流道的通过多级稀释来稀释排气的排气取样装置。
背景技术
例如测定排气所含的具有规定的粒径的颗粒状物质(以下也称PM)的量时，以较大的稀释率稀释排气，并使稀释排气以规定的流量通过过滤器。
稀释率越大，则流入稀释器的稀释空气的流量误差和在稀释器取得的排气的流量误差的影响越容易表现在稀释率的精度中。因此，只具备1级稀释流道的排气取样装置，在稀释率变大时，难以按期望的精度稀释排气。
为解决这种问题，公开有专利文献1所示的具备2级稀释流道的排气取样装置。所述装置在第1级稀释流道中以稀释率R1稀释排气，在第2级稀释流道中取得在第1级稀释流道稀释后的稀释排气的一部分，进一步以稀释率R2进行稀释。各稀释流道分别具备用以控制流入的稀释空气的流量的稀释空气流量控制器，以及控制流出的稀释排气的流量的稀释排气流量控制器，通过用合计四个流量控制器分别控制四个流量，以期望的稀释率R对排气进行稀释。
可是，按照专利文献1所述的排气取样装置，变更最终的稀释率R时，为高精度地进行排气的稀释，变更全部四个流量控制器的控制流量。而后，为了能对应各种稀释率，考虑不得不加大设定各流量控制器的可变流量域，因此会招致***的大型化和复杂化。
此外，本申请发明者认真探讨的结果，首次发现多级稀释的排气取样装置能简化***的结构，并且相比以往能进一步提高最终级中的稀释率的精度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公报专利3054514号
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种排气取样装置，能采用可变流量域较小的、结构单纯的流量控制机构来简化***整体，并且相比以往可以提高排气的稀释率的精度。
即，本发明的排气取样装置是具备n级(n是2以上的自然数)稀释流道的排气取样装置，第k级(k是1以上、n以下的自然数)稀释流道包括：第k取样管，取得排气或在第(k－1)级稀释流道中稀释后的稀释排气；第k稀释器，利用稀释空气稀释由所述第k取样管取得的排气或稀释排气；第k稀释空气流量控制机构，控制流入第k稀释器的稀释空气的流量；以及第k稀释排气流量控制机构，控制从第k稀释器流出的稀释排气的流量，利用作为最终级的第n级的稀释空气流量控制机构，与流入第n稀释器的稀释空气的流量联动控制在各级稀释流道中由各取样管取得的排气或稀释排气的流量，在作为最终级的第n级以外的各稀释流道中流入各稀释器的稀释空气的流量，与在全部各稀释流道中从各稀释器经由各稀释排气流量控制机构流出的稀释排气的流量分别成为实质上相同流量。
此外，本发明的排气稀释方法是采用具备n级(n是2以上的自然数)稀释流道的排气取样装置的排气稀释方法，所述排气取样装置的第k级(k是1以上、n以下的自然数)稀释流道包括：第k取样管，取得排气或在第(k－1)级稀释流道中稀释后的稀释排气；第k稀释器，利用稀释空气稀释由所述第k取样管取得的排气或稀释排气；第k稀释空气流量控制机构，控制流入第k稀释器的稀释空气的流量；以及第k稀释排气流量控制机构，控制从第k稀释器流出的稀释排气的流量，所述排气稀释方法的特征在于，具备如下工序：通过利用作为最终级的第n级的稀释空气流量控制机构变更流入第n稀释器的稀释空气的流量，控制在各级稀释流道中由各取样管取得的排气或稀释排气的流量；以及在作为最终级的第n级以外的各稀释流道中流入各稀释器的稀释空气的流量，与在全部各稀释流道中从各稀释器经由各稀释排气流量控制机构流出的稀释排气的流量分别成为实质上相同流量。
按照上述构成，例如变更稀释率时，利用作为最终级的第n级的稀释空气流量控制机构仅变更流入第n稀释器的稀释空气的量，就可以联动控制在各级稀释流道取得的排气或稀释排气的流量，因此仅用第n级稀释流道中的一个变更作业或调节作业就可以一齐变更各级稀释流道中的稀释率。因此，省略了以往需要的用于调整在各级稀释流道中取得的排气或稀释排气的量的机构等，能简化***整体。
此外，仅控制第n级稀释空气流量控制机构就能使例如在各级取得的排气或稀释排气的流量一致，因而也易于均等分配各级稀释流道中的稀释率。因此，防止了特定的稀释流道中的稀释率过大，能够使各稀释流道中的流量误差的影响不易表现在稀释率中，在希望整体上达到较大稀释率的情况下，相比以往也能提高精度。
为了使各级稀释流道中的稀释率容易一致、使流量误差的影响不易表现在稀释率中、并且整体上能高精度达成较大的稀释率，优选以使在各级稀释流道中由各取样管取得的排气或稀释排气的流量全部成为实质上相同流量的方式进行控制。
为了使在各稀释流道中取得的排气或稀释排气的流量成为准确相同值、使各流道中的稀释率成为实质上相同值，优选在作为最终级的第n级的稀释流道中的第n稀释器中的稀释率为R时，作为最终级的第n级以外的各稀释流道中的各稀释器中的稀释率分别实质上成为(R+1)。
这里，“作为最终级的第n级以外的各稀释流道中的各稀释器中的稀释率分别实质上成为(R+1)”是如下概念：不仅是第n级以外的各稀释流道中的稀释率准确一致于(R+1)的情况，还包含在规定的容许差的范围内一致的情况。例如，第n级以外的稀释流道中的稀释率只要进入相对于(R+1)的正负20％的范围内即可。
按照上述构成特别是在稀释率R大时，作为最终级的第n级以外的稀释流道的稀释率全部一致于R+1，或者在规定的容许差内一致，并且与作为最终级的第n级的稀释流道的稀释率R成为大体相等的值，所以能使全部稀释流道的稀释率大体一致。
因此，能够使流入各稀释流道的稀释空气的流量和流入各稀释流道的排气或稀释排气的流量成为大体相同流量，因此能够仅通过某一稀释流道，在不进行大幅稀释的情况下，能使流量误差对稀释率的影响达到最小。因此，能使排气取样装置整体的稀释率的精度达到最高。
为了在作为最终级的第n级的稀释流道中的稀释率为R时，使第n级以外的稀释流道中的稀释率更准确地一致于R+1，并且作为排气取样装置整体能高精度达成较大的稀释率，优选在作为最终级的第n级以外的各稀释流道中流入各稀释器的稀释空气的流量，与在全部各稀释流道中从各稀释器经由各稀释排气流量控制机构流出的稀释排气的流量分别成为实质上相同流量。
这里的“实质上”的用词包含规定的容许范围，意味着第n级以外的各稀释空气的流量、全级中的稀释排气的流量一致于相对某基准流量的正负20％的范围。
按照上述构成，注意第n级以外的稀释流道的一个时，由于稀释空气和稀释排气的流量平衡，所以从前1级的稀释流道流入的稀释排气的流量与向后1级的稀释流道流出的流量相等。即，在作为最终级的第n级中从第n取样管取得的流量，与在第n以外的稀释流道中经由取样管取得的排气或稀释排气的流量大体相等。在作为最终级的第n级的稀释流道中从第n－1级取得的稀释排气的流量，由用第n稀释排气流量控制机构实现的稀释排气的流量、与用第n稀释空气流量控制机构实现的稀释空气的流量的差决定。
因此，通过仅变更一个用第n稀释空气流量控制机构实现的稀释空气的流量，就能使从第n级以外的稀释流道取得的稀释排气的流量变化一致，进而使稀释率变化一致。
即，即使排气取样装置具备多个流量控制机构，通过仅调整用第n级的第n稀释空气流量控制机构实现的稀释空气的流量，就能使各级的稀释率一致成为大体相同值，并变更为另一稀释率。因此，本发明的排气取样装置尽管调整的流量仅为一个，但也能将原始的排气以任意的稀释率高精度稀释。
为了使排气取样装置的结构简单、并且使第n级以外的各稀释流道中流入的稀释空气的流量及其精度容易一致以提高各稀释流道中的稀释率的精度，优选在作为最终级的第n级以外的各稀释流道中，各稀释空气流量控制机构使流入各稀释器的稀释空气的流量分别成为实质上相同流量。
这里，“各稀释空气流量控制机构使流入各稀释器的稀释空气的流量分别成为实质上相同流量”是如下概念：不仅是使流入各稀释器的稀释空气的流量准确一致于相同值的情况，也包含相对于基准的稀释空气流量、在正负20％的范围内一致的情况。
为了使在各稀释流道中由各取样管取得的排气或稀释排气的流量能够一致，实现使构成排气取样装置的部件的共通化，从而能进一步简化结构，优选在作为最终级的第n级以外的各稀释流道中，各稀释排气流量控制机构使从各稀释器经由各稀释排气流量控制机构流出的稀释排气的流量分别成为实质上相同流量。
这里，“各稀释排气流量控制机构使从各稀释器经由各稀释排气流量控制机构流出的稀释排气的流量分别成为实质上相同流量”是如下概念：不仅是使从各稀释器流出的稀释排气的流量准确一致于相同值的情况，还包含相对于基准的稀释排气流量、在正负20％的范围内一致的情况。
为了使用以较大的稀释率稀释后的稀释排气高精度地进行例如PM的测定等测定，优选作为最终级的第n级的稀释流道还具备过滤器，在第n稀释器稀释后的稀释排气通过所述过滤器。
为了利用即使作为最终级的第n级以外不取较大的流量的可变区域也能变更为任意的稀释率，使第n级以外的稀释流道的结构非常简单化，优选作为最终级的第n级以外的各稀释空气流量控制机构和稀释排气流量控制机构，由临界流量节流孔或临界流量文丘里构成。
作为排气取样装置为了在实现简单的结构的同时，各级稀释率在大体一致的情况下能变更为任意的值，优选只有作为最终级的第n级的第n稀释空气流量控制机构能变更所控制的流量，作为最终级的第n级以外的各稀释空气流量控制机构和全级的各稀释排气流量控制机构控制的流量固定为一个流量。
为了使分析器的输出不饱和且能准确测定例如排气所含的PM等颗粒状物质的量和浓度，优选采用排气分析***，所述排气分析***具备本发明的排气取样装置和分析器，所述分析器导入由作为所述最终级的第n级的稀释空气流量控制机构稀释后的稀释排气，并分析稀释排气。
按照本发明的排气取样装置，可以使各级稀释流道中的稀释率一致为大体相等，各稀释流道中设置的流量控制机构导致的流量误差的影响不易表现在稀释率中。因此，即使在以较大的稀释率稀释排气时，在作为最终级的第n级中也能够容易得到以期望的精度稀释后的稀释排气。而且，由于各级稀释率一致，所以各稀释流道上设置的流量控制机构不必具有非常大的可变流量域，能够仅仅共同使用例如只能进行固定流量的控制的临界流量节流孔和临界流量文丘里等结构简单的装置，从而可以使排气取样装置整体的结构非常简单。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的排气取样装置和排气分析***的示意图。
图2是具体表示同实施方式中的排气取样装置的示意图。
图3是表示本发明的另一实施方式的排气取样装置的控制部的结构的功能框图。
附图标记说明
200 排气分析***
100 排气取样装置
D(k) 稀释空气流量控制机构
S(k) 取样管
T(k) 稀释器(稀释通道)
E(k) 稀释排气流量控制机构
C 控制部
C1 整体稀释率接收部
C2 设定流量计算部
C3 流量设定部
具体实施方式
参照图1和图2说明本发明一个实施方式的排气分析***200和排气取样装置100。
如图1所示，本实施方式的排气取样装置100构成测定排气所含的具有规定的粒径的颗粒状物质(以下也称PM)的量的排气分析***200的一部分。更具体而言，例如针对在底盘测功机101上试验行驶的车辆V的排气管上安装的安装管，所述排气取样装置100的取样管S从所述安装管的侧面向内部***。而后，用所述取样管S对从车辆V排出的原始排气的一部分取样，并由所述排气取样装置100稀释到规定的浓度。由所述排气取样装置100稀释后的稀释排气被导入分析器102进行排气的分析。本实施方式的分析器102测定颗粒状物质的量，其他的分析器102也可以测定NOx、CO、CO2、THC等的量和浓度。
所述排气取样装置100如图2所示将排气多级稀释为适于测定排气所含的PM的量的浓度。即，所述排气取样装置100具有n级(n是2以上的自然数)稀释流道DL，通过在各稀释流道DL中重复排气或稀释排气的稀释、稀释排气的分流，阶段性地稀释排气。
各稀释流道DL具有基本大体相同结构。即，第k级(k是1以上、n以下的自然数)稀释流道DL具备：取得排气或稀释排气的第k取样管S；由稀释空气稀释从所述第k取样管S取得的排气或稀释排气的第k稀释器T；控制流入第k稀释器T的稀释空气的流量的第k稀释空气流量控制机构D；以及控制从第k稀释器T流出的稀释排气的流量的第k稀释排气流量控制机构E。另外，在以下的说明中区别说明各级结构要素才能容易理解时，如DL(k)、D(k)、S(k)、T(k)所述，对第k级的结构要素的附图标记分别标注表示级数的序号。
第1级稀释流道DL中的第一取样管S(1)用于取得排气，第1级以外的第k级稀释流道DL(k)中的第k取样管S(k)，取得在第(k－1)级稀释流道DL(k－1)中稀释后的稀释排气。
所述稀释器T是呈筒状的稀释通道，从上游端流入通过了所述稀释空气流量控制机构D的稀释空气，下游端与所述稀释排气流量控制机构E连接。所述取样管S的下游端在所述稀释器T内的上游侧开口，使排气或从前一级稀释流道DL取得的稀释后的稀释排气流入。另一方面，在最终级的第n级以外的稀释流道DL中，构成下一级稀释流道DL的取样管S的上游端，在所述稀释器T内的下游侧开口，使稀释后的稀释排气的一部分分流到下一稀释流道DL。未分流到下一稀释流道DL的稀释排气通过所述稀释排气流量控制机构E向稀释器T的外部排出。
第n级以外的稀释流道DL的稀释空气流量控制机构D，分别是流过实质上相同流量的临界流量节流孔或临界流量文丘里。此外，第n级稀释流道DL(n)的稀释空气流量控制机构D(n)，能够适当变更稀释空气的流量。
此外，全部稀释流道DL的稀释排气流量控制机构E，在本实施方式中分别是流过实质上相同流量的临界流量节流孔或临界流量文丘里。另外，各稀释排气流量控制机构E的下游与泵等未图示的抽取源连接。
进而，最终级的第n级稀释流道DL(n)在稀释器T(n)的下游端和稀释排气流量控制机构E(n)之间，设置使稀释排气通过的过滤器F，并由所述过滤器F捕集排气所含的PM，通过测定其黑色度等来测定PM的含有量。
接着对于流过各稀释流道DL的气体的流量，在对最终级的第n级稀释流道DL中的各气体的流量进行说明之后，对第n级以外的稀释流道DL中的各气体的流量进行说明。
在第n级稀释流道DL(n)中，稀释排气不被分流、而全部经由第n稀释排气流量控制机构E(n)从第n稀释器T(n)向外部排出，所以由第n稀释排气流量控制机构E(n)控制的稀释排气的流出的流量QE(n)，与由第n稀释空气流量控制机构D(n)控制的稀释空气的流入的流量QD(n)的流量差，成为由第n取样管S(n)从第(n－1)稀释流道DL(n－1)取得的稀释排气的流量QS(n)。
即，可以表示为：QS(n)＝QE(n)－QD(n)···(1)
此外，第n稀释流道DL中的稀释率R从其定义可以表示为：
R＝(QS(n)+QD(n))/QS(n)＝QE(n)/QS(n)···(2)
这里，通过第n稀释排气流量控制机构E(n)的稀释排气的流量QE(n)，以例如满足美国制定的排气测定规程等的方式来设定。在本实施方式中被设定为，作为为了测定PM而应通过所述过滤器F的流量而规定的流量。
接着说明第n级以外的第k级的稀释流道DL(k)中的各气体的流量。
设由第k稀释空气流量控制机构D控制的稀释空气的流量为QD(k)，由第k取样管S(k)从第(k－1)稀释流道DL(k－1)取得的排气或稀释排气的流量为QS(k)，由第k取样管S分流的稀释排气的流量为QS(k+1)，经由第k稀释排气流量控制机构E(k)向外部排出的稀释排气的流量为QE(k)时，流入第k稀释器T(k)的流量和流出的流量相等，所以可以表示如下。
QD(k)+QS(k)＝QS(k+1)+QE(k)···(3)
此外，第k稀释流道DL(k)中的稀释率为X(k)时，从稀释率的定义可以表示如下。
X(k)＝(QS(k)+QD(k))/QS(k)···(4)
这里，本实施方式中，将在第n级以外的第k稀释空气流量控制机构D(k)控制下流入的稀释空气的流量QD(k)与全部的经由稀释排气流量控制机构E(k)流出的稀释排气的流量QE(k)，设定为和从第n级稀释排气流量控制机构E(n)流出的稀释排气的流量QE(n)相同流量。
即，在第n级以外的稀释流道DL(k)中，由于稀释空气的流量QD(k)与稀释排气通过第k稀释排气流量控制机构E(k)向外部流出的流量QE(k)等于QE(n)，因此公式(3)可变形如下。
QS(k)＝QS(k+1)···(5)
即，由全部取样管S取得的排气或稀释排气的流量相等，且成为在第n级稀释流道DL(n)中取得的稀释排气的流量QS(n)。这里，在第n级中取得的稀释排气的流量QS(n)，可以通过变更由第n稀释空气流量控制机构D(n)实现的流入的稀释空气的流量QD(n)来进行调节。而后，从公式(5)可知，仅变更流入第n级的稀释空气的流量QD(n)，在各级取得的排气或稀释排气的流量QS(k)也可以被联动控制为和在第n级取得的稀释排气的流量QS(n)相同。如果换种说法，本实施方式通过将除了第n级稀释空气的流量QD(n)的各级稀释空气的流量QD(k)和全级中的流出的稀释排气的流量QE(k)设定为相同流量，可以与从第n稀释空气流量控制机构D(n)流入第n稀释器T(n)的稀释空气的流量QD(n)联动控制在各级稀释流道DL(k)中由各取样管S(k)取得的排气或稀释排气的流量QS(k)。
如上所述，由于第k级稀释空气的流量QD(k)被控制为和第n级稀释排气的流量QE(n)相同流量，流量式(4)所示的第n级以外的第k级稀释流道DL中的稀释率X改写如下。
X(k)＝(QS(n)+QE(n))/QS(n)···(6)
进而从公式(2)和公式(6)可以导出：
X(k)＝R+1···(7)
这样，本实施方式通过使由第n级稀释空气流量控制机构D(n)以外的全部流量控制机构控制的流量一致成为QE(n)，可以使第n级以外的各稀释流道DL中的稀释率一致成为R+1。
此外，从公式(1)、(2)可知，如果从第n级稀释空气流量控制机构D(n)流入的稀释空气的流量QD(n)设为比QE(n)略小的流量，则第n级稀释流道DL(n)中的稀释率成为足够大的值，从而可以使第n级稀释流道DL的稀释率R和第n级以外的各稀释流道DL的稀释率R+1一致成为大体相同值。
如上所述，本实施方式的排气取样装置100使由第n级稀释空气流量控制机构D(n)以外的流量控制机构控制的流量一致成为通过过滤器F的稀释排气流量QE(n)，所以可以使各稀释流道DL中的稀释率一致成为大体相同值，可以阶段性地进行稀释。
而且，在各稀释流道DL中，排气或稀释排气以低稀释率一点一点被稀释，所以即使流过各稀释流道DL的流体的流量产生误差，其影响也难以表现在各稀释流道DL中的各稀释率R+1或R中。
因此，即使在希望将排气取样装置100整体的稀释率Y设为较大的值时，也能高精度进行稀释。
此外，希望将排气取样装置100整体的稀释率Y变更为另一值时，通过仅变更由第n稀释空气流量控制机构D(n)控制的稀释空气的流量QD(n)，就可以自动均等分配各稀释流道DL(k)中的稀释率。因此，相对于以往希望变更稀释率时分别对各稀释流道DL中设置的流量控制机构变更流量设定，本实施方式的排气取样装置100通过仅变更一个流量控制机构的流量设定，就可以使各稀释流道DL的稀释率一致，并且整体上高精度实现高稀释率下的稀释。
进而，本实施方式的排气取样装置100中，具有较大可变流量域的流量控制机构仅仅是第n级稀释空气流量控制机构D(n)，其他的流量控制机构可以采用固定流量的相同形式的流量控制机构。因此，排气取样装置100采用的多个流量控制机构可以结构相同，可以在保证稀释率精度的情况下实现***的简单化。
接着说明其他实施方式。
上述实施方式说明了具备n级稀释流道DL的排气取样装置100，本发明还可以构成为具备2级以上的稀释流道DL的排气取样装置100。此外，虽然仅在最终级的第n级中进行排气的测定，但是也可以在中间级的稀释流道DL中设置排气测定器进行排气测定。各流量控制机构不限于临界流量节流孔和临界流量文丘里，可以采用组合质量流控制器和流量控制阀控制器的机构。此外，在第n级以外的稀释流道DL中，由稀释空气流量控制机构D实现的稀释空气的流量QD(k)、由稀释排气流量控制机构E实现的稀释排气的流量QE(k)可以设定为不同的值，并且第n级稀释流道DL(n)中的稀释率为R时，可以使第n级以外的稀释流道中的稀释率一致成为R+1。
上述实施方式说明了第n级以外的各稀释流道DL中的稀释率一致成为R+1的情况，各稀释流道DL中的稀释率也可以一致成为实质上相同值。例如即使以稀释率R+1作为基准、在正负20％以内一致，也能够以高稀释率、高精度对排气进行稀释。另外，更优选以稀释率R+1作为基准、在正负10％或5％以内一致。
此外，由第n级以外的各稀释空气流量控制机构D控制的稀释空气的流量，可以相对某基准流量QDR在正负20％以内的范围一致。更优选由第n级以外的各稀释空气流量控制机构D实现的流量只要相对基准流量QDR在正负10％或5％以内一致即可。
进而，第n级以外的稀释空气的流量QD(k)、经由稀释排气流量控制机构E排出的稀释排气的流量QE(k)可以不是严格的相同值。
由各稀释排气流量控制机构E控制的稀释排气的流量可以相对基准的流量QER在规定的范围内一致。例如可以相对基准的流量QER在正负20％的范围内一致，更优选相对流量QER在正负10％或5％以内一致。
此外，如图3所示所述排气取样装置100还可以具备控制部C，所述控制部C接收作为整体达成的稀释率Y，为实现所述稀释率Y变更第n级稀释空气流量控制机构D(n)的流量设定。
所述控制部C由具备CPU、存储器、A/D、D/A转换器、输入输出装置等的计算机实现，至少发挥整体稀释率接收部C1、设定流量计算部C2、流量设定部C3的功能。
所述整体稀释率接收部C1从用户的输入等接收排气取样装置100整体应达成的稀释率Y，并将该值向所述设定流量计算部C2输出。
所述设定流量计算部C2根据接收的整体的稀释率Y，计算第n稀释空气流量控制机构D(n)应设定的设定流量。如上述实施方式所述，第n级稀释流道DL中的稀释率为R时，第n级以外的稀释流道DL的稀释率是R+1，因此排气取样装置100整体的排气的稀释率Y为Y＝R(R+1)n－1，或R如果足够大则作为近似值可以是Y≒Rn。所述设定流量计算部C2根据上式中的某一个，计算第n级的稀释率R。而且，由于应流过过滤器F的流量QE(n)由试验规程预先决定，所以所述设定流量计算部C2从算出的稀释率R和流量QE(n)计算必要的第n级的稀释空气的流量QD(n)，并将所述值作为设定流量。
所述流量设定部C3把所述设定流量计算部C2计算出的QD(n)在第n级稀释空气流量控制机构D中作为目标值设定。这里，流量设定部C3仅变更多个流量控制机构中第n级稀释空气流量控制机构D的设定流量。
按照上述构成，根据用户输入的整体的稀释率Y，可以使排气取样装置100自动以最高精度进行稀释的方式工作。
另外，本发明不限于上述实施方式，可以实施各种实施方式的变形和组合。

Claims (8)

1.一种排气取样装置，是具备n级稀释流道的排气取样装置，n是2以上的自然数，所述排气取样装置的特征在于，
第k级稀释流道包括：
第k取样管，取得排气或在第k－1级稀释流道中稀释后的稀释排气；
第k稀释器，利用稀释空气稀释由所述第k取样管取得的排气或稀释排气；
第k稀释空气流量控制机构，控制流入第k稀释器的稀释空气的流量；以及
第k稀释排气流量控制机构，控制从第k稀释器流出的稀释排气的流量，
其中的k是1以上、n以下的自然数，
利用作为最终级的第n级的稀释空气流量控制机构，与流入第n稀释器的稀释空气的流量联动控制在各级稀释流道中由各取样管取得的排气或稀释排气的流量，
在作为最终级的第n级以外的各稀释流道中流入各稀释器的稀释空气的流量，与在全部各稀释流道中从各稀释器经由各稀释排气流量控制机构流出的稀释排气的流量分别成为实质上相同流量。
2.根据权利要求1所述的排气取样装置，其特征在于，以使在各级稀释流道中由各取样管取得的排气或稀释排气的流量全部成为实质上相同流量的方式进行控制。
3.根据权利要求1所述的排气取样装置，其特征在于，在作为最终级的第n级的稀释流道中的第n稀释器中的稀释率为R时，作为最终级的第n级以外的各稀释流道中的各稀释器中的稀释率分别实质上成为R+1。
4.根据权利要求1所述的排气取样装置，其特征在于，作为最终级的第n级的稀释流道还具备过滤器，在第n稀释器稀释后的稀释排气通过所述过滤器。
5.根据权利要求1所述的排气取样装置，其特征在于，作为最终级的第n级以外的各稀释空气流量控制机构和稀释排气流量控制机构，由临界流量节流孔或临界流量文丘里构成。
6.根据权利要求1所述的排气取样装置，其特征在于，
只有作为最终级的第n级的第n稀释空气流量控制机构能变更所控制的流量，
作为最终级的第n级以外的各稀释空气流量控制机构和全级的各稀释排气流量控制机构控制的流量固定为一个流量。
7.一种排气分析***，其特征在于包括：
权利要求1所述的排气取样装置；以及
分析器，导入由作为所述最终级的第n级的稀释空气流量控制机构稀释后的稀释排气，并分析稀释排气。
8.一种排气稀释方法，是采用具备n级稀释流道的排气取样装置的排气稀释方法，n是2以上的自然数，所述排气取样装置的第k级稀释流道包括：第k取样管，取得排气或在第k－1级稀释流道中稀释后的稀释排气；第k稀释器，利用稀释空气稀释由所述第k取样管取得的排气或稀释排气；第k稀释空气流量控制机构，控制流入第k稀释器的稀释空气的流量；以及第k稀释排气流量控制机构，控制从第k稀释器流出的稀释排气的流量，其中的k是1以上、n以下的自然数，
所述排气稀释方法的特征在于，
具备如下工序：
通过利用作为最终级的第n级的稀释空气流量控制机构变更流入第n稀释器的稀释空气的流量，控制在各级稀释流道中由各取样管取得的排气或稀释排气的流量；以及
在作为最终级的第n级以外的各稀释流道中流入各稀释器的稀释空气的流量，与在全部各稀释流道中从各稀释器经由各稀释排气流量控制机构流出的稀释排气的流量分别成为实质上相同流量。
CN201610143187.XA 2015-03-20 2016-03-14 排气取样装置、排气分析***和排气稀释方法 Expired - Fee Related CN105987831B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015058695A JP6530208B2 (ja) 2015-03-20 2015-03-20 排ガスサンプリング装置
JP2015-058695 2015-03-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105987831A CN105987831A (zh) 2016-10-05
CN105987831B true CN105987831B (zh) 2020-05-15

Family

ID=55587141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610143187.XA Expired - Fee Related CN105987831B (zh) 2015-03-20 2016-03-14 排气取样装置、排气分析***和排气稀释方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10161286B2 (zh)
EP (1) EP3076151B1 (zh)
JP (1) JP6530208B2 (zh)
CN (1) CN105987831B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107063773A (zh) * 2015-12-10 2017-08-18 株式会社堀场制作所 排气测量装置和排气测量装置的控制方法
US11300487B2 (en) * 2018-11-05 2022-04-12 Avl Test Systems, Inc. System and method for controlling the flow rate of dilution air through a porous wall in an exhaust sampling system
FI128288B (en) 2019-02-18 2020-02-28 Dekati Oy Dilution device for aerosol measurements
GB201915285D0 (en) * 2019-10-22 2019-12-04 Johnson Matthey Catalysts Germany Gmbh System and method for monitoring exhaust gas

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997012221A1 (en) * 1995-09-29 1997-04-03 Horiba Instruments, Inc. Method and apparatus for providing diluent gas to exhaust emission analyzer
JP2000028499A (ja) * 1998-07-15 2000-01-28 Farm Tec:Kk 排気ガス中の混合物質捕集装置
JP3054514B2 (ja) * 1993-06-17 2000-06-19 株式会社ファームテック 排気ガスの混合物質捕集方法
CN104034561A (zh) * 2013-03-07 2014-09-10 株式会社堀场制作所 排气取样装置
CN104364630A (zh) * 2012-06-01 2015-02-18 株式会社堀场制作所 排气稀释装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4015628A (en) * 1975-12-12 1977-04-05 Randolph Ellwood A Dilution device
JPS58206285A (ja) 1982-05-26 1983-12-01 Toshiba Corp 位相同期回路
US6200819B1 (en) * 1995-09-29 2001-03-13 Horiba Instruments, Inc. Method and apparatus for providing diluent gas to exhaust emission analyzer
US5907108A (en) * 1996-08-26 1999-05-25 University Of South Florida Continuous sampling and dilution system and method
US6729195B2 (en) * 2001-05-10 2004-05-04 Caterpillar Inc Serial multistage aerosol diluter and control system
US6823268B2 (en) * 2002-02-04 2004-11-23 Avl North America Inc. Engine exhaust emissions measurement correction
JP5889583B2 (ja) * 2011-09-12 2016-03-22 株式会社豊田中央研究所 低濃度ガス供給装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3054514B2 (ja) * 1993-06-17 2000-06-19 株式会社ファームテック 排気ガスの混合物質捕集方法
WO1997012221A1 (en) * 1995-09-29 1997-04-03 Horiba Instruments, Inc. Method and apparatus for providing diluent gas to exhaust emission analyzer
JP2000028499A (ja) * 1998-07-15 2000-01-28 Farm Tec:Kk 排気ガス中の混合物質捕集装置
CN104364630A (zh) * 2012-06-01 2015-02-18 株式会社堀场制作所 排气稀释装置
CN104034561A (zh) * 2013-03-07 2014-09-10 株式会社堀场制作所 排气取样装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3076151B1 (en) 2021-11-17
US10161286B2 (en) 2018-12-25
CN105987831A (zh) 2016-10-05
EP3076151A1 (en) 2016-10-05
JP2016176870A (ja) 2016-10-06
JP6530208B2 (ja) 2019-06-12
US20160273438A1 (en) 2016-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105987831B (zh) 排气取样装置、排气分析***和排气稀释方法
JP6173309B2 (ja) 排ガス希釈装置
JP4246867B2 (ja) 排ガス分析システム
US9389152B2 (en) Exhaust gas sampling apparatus
WO2011074382A1 (ja) 排ガスサンプリング装置
KR101797637B1 (ko) 교정장치 및 이를 구비한 가스성분 분석장치
CN106092839B (zh) 排气测量装置以及排气测量方法
JP6297161B2 (ja) 同位体比の測定方法
US9140631B2 (en) Method of measuring characteristics of critical orifice type constant flow rate instrument for use in multistage dilution mechanism
CN109975079B (zh) 排气取样装置、排气分析***和排气取样方法
JP6446322B2 (ja) 検証用システム
EP3333564B1 (en) Fluid analysis apparatus and fluid analysis method
JP3668088B2 (ja) ガス分析計の校正方法及び校正装置
CN108426848B (zh) 基于红外气体分析器的标准气体稀释装置的稀释误差检测装置及其检测方法
JP2001159587A (ja) ガス分析装置
KR101985207B1 (ko) 매니폴드 일체형 밸브모듈 및 이를 구비한 가스성분 분석장치
JP6513276B1 (ja) ガス分析装置
US20230204553A1 (en) Creating Mass Flow Parity in a Variant Multi-Channel Sampling System
JP2023144425A (ja) ガス分析装置及び校正ガス供給方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200515