排气稀释装置和PM测量系统
阅读：5发布：2022-05-06
专利汇可以提供排气稀释装置和PM测量系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供排气稀释装置和PM测量系统，排气稀释装置包括：稀释通道，提供稀释用空气，对来自 发动机 的排气进行稀释；第一排气导入通道，向稀释通道导入从第一发动机排出的第一排气；以及第二稀释排气导入通道，向稀释通道导入从第二发动机排出的第二排气被稀释后的第二稀释排气，稀释通道具有气体混合部，将从第一排气导入通道导入的第一排气和稀释用空气混合，第一排气导入通道向比稀释通道中的气体混合部更上游的一侧导入第一排气，第二稀释排气导入通道向比稀释通道中的气体混合部更上游的一侧且比第一排气导入通道的气体导入口更上游的一侧导入第二稀释排气，气体混合部包括节流部，节流部对稀释用空气的流动进行节流。，下面是排气稀释装置和PM测量系统专利的具体信息内容。
1.一种排气稀释装置，其特征在于，包括：
稀释通道，提供稀释用空气，对来自发动机的排气进行稀释；
第一排气导入通道，向所述稀释通道导入从第一发动机排出的第一排气；以及第二稀释排气导入通道，向所述稀释通道导入从第二发动机排出的第二排气被稀释后的第二稀释排气，
所述稀释通道具有气体混合部，将从所述第一排气导入通道导入的第一排气和所述稀释用空气混合，
所述第一排气导入通道向比所述稀释通道中的所述气体混合部更上游的一侧导入所述第一排气，所述第二稀释排气导入通道向比所述稀释通道中的所述气体混合部更上游的一侧且比所述第一排气导入通道的气体导入口更上游的一侧导入所述第二稀释排气，所述气体混合部包括节流部，所述节流部对所述稀释用空气的流动进行节流。
2.根据权利要求1所述的排气稀释装置，其特征在于，所述节流部由节流孔配置在所述第一排气导入通道的气体导入口附近的节流孔板构成。
3.根据权利要求1或2所述的排气稀释装置，其特征在于，所述第一排气导入通道在所述稀释通道内朝向下游侧开口。
4.根据权利要求1或2所述的排气稀释装置，其特征在于，所述第一发动机是柴油发动机，所述第二发动机是汽油发动机。
5.一种PM测量系统，其特征在于，包括：
稀释通道，提供稀释用空气，对来自发动机的排气进行稀释；
第一排气导入通道，向所述稀释通道导入从第一发动机排出的第一排气；
第二稀释排气导入通道，向所述稀释通道导入从第二发动机排出的第二排气被稀释后的第二稀释排气；以及
稀释排气取样通道，设置在所述稀释通道的下游侧，向PM测量设备导入被稀释后的排气，
所述稀释通道具有气体混合部，将从所述第一排气导入通道导入的第一排气和所述稀释用空气混合，
所述第一排气导入通道向比所述稀释通道中的所述气体混合部更上游的一侧导入所述第一排气，所述第二稀释排气导入通道向比所述稀释通道中的所述气体混合部更上游的一侧且比所述第一排气导入通道的气体导入口更上游的一侧导入所述第二稀释排气，所述气体混合部包括节流部，所述节流部对所述稀释用空气的流动进行节流。
排气稀释装置和PM测量系统
技术领域
背景技术
[0003] 如专利文献1所述，这种排气稀释装置，作为测量从发动机排出的排气中含有的颗粒状物质(PM)的装置，包括：稀释通道、用于向该稀释通道导入排气的排气导入管、以及在该排气导入管的导入口附近形成有节流孔的节流孔板。
[0004] 在此，如专利文献2所述，在同一个稀释通道上，设置导入第一排气的第一排气导入管和导入第二排气的第二排气导入管，并利用切换阀切换这些排气导入管，由此能够选择性地稀释和测量来自各发动机的排气。而且，在该排气稀释装置中，第二排气导入管连接在对第一排气和稀释用空气进行混合的节流孔的下游侧。
[0005] 但是，由于第二排气导入管连接在节流孔的下游侧，因此在进行第一排气的PM测量时，利用节流孔稀释的第一排气停留在第二排气导入管的开口空间或附着在形成该开口空间的内壁上，导致第一排气的PM测量产生测量误差。即，在比混合第一排气和稀释气体的混合部更下游的地方，排气因为稀释气体而冷却，并且生成PM。如果在比所述混合部更下游的一侧设置无效空间，则PM会附着在该无效空间上，从而产生测量误差。另外，在第一排气的PM测量结束之后，在进行第二排气的PM测量时，残留或附着在该第二排气导入管的开口空间上的、来自第一排气的PM，可能被测量成第二排气所含有的PM，导致第二排气的PM测量产生测量误差。
[0006] 专利文献1：日本专利公开公报特开2000-329661号
[0007] 专利文献2：国际专利公开公报WO2010/112286号
发明内容
[0008] 为了一举解决所述问题，本发明的主要目的在于，在对多个发动机排出的排气进行的排气测量中，降低因共用稀释通道而产生的例如PM测量等排气测量的误差。
[0009] 即，本发明的排气稀释装置，其特征在于，包括：稀释通道，提供稀释用空气，对来自发动机的排气进行稀释；第一排气导入通道，向所述稀释通道导入从第一发动机排出的第一排气；以及第二稀释排气导入通道，向所述稀释通道导入从第二发动机排出的第二排气被稀释后的第二稀释排气，所述稀释通道具有气体混合部，将从所述第一排气导入通道导入的第一排气和所述稀释用空气混合，所述第一排气导入通道向比所述稀释通道中的所述气体混合部更上游的一侧导入所述第一排气，所述第二稀释排气导入通道向比所述稀释通道中的所述气体混合部更上游的一侧且比所述第一排气导入通道的气体导入口更上游的一侧导入所述第二稀释排气，所述气体混合部包括节流部，所述节流部对所述稀释用空气的流动进行节流。
[0010] 按照所述构成，能够使用同一个稀释通道对从第一发动机和第二发动机排出的排气进行测量。由此，例如在测量第一排气和第二稀释排气中含有的例如PM等的排气测量时，无需分别准备对应的且专用的稀释通道，因此可实现降低成本和系统的小型化。另外，由于第二稀释排气导入通道向稀释通道中的气体混合部的上游侧导入第二稀释排气，因此在第一排气测量中，能够降低在第二稀释排气导入通道在气体混合部的下游侧开口的情况下产生的PM测量误差。例如，在第一排气的PM测量中，能够降低由于第一排气的PM等测量成分停留或附着在第二稀释排气导入通道的开口空间上而产生的测量误差。另外，在第二稀释排气的例如PM测量等排气测量中，能够防止残留或附着在第二稀释排气导入通道的开口空间上的来自第一排气的PM等测量成分被测量成第二稀释排气中含有的PM等测量成分，从而降低排气测量中的误差。
[0011] 近年，加强了关于直接喷射式发动机等汽油发动机排出的汽油排气中含有的PM的规章制度，要求对汽油排气中含有的PM进行测量。为了利用本发明恰当应对该要求，优选所述第一发动机为柴油发动机、第二发动机为汽油发动机。如此，无需分别准备稀释从柴油发动机排出的柴油排气的排气稀释装置和稀释从汽油发动机排出的汽油排气的排气稀释装置，能够实现降低成本和系统的小型化。并且，在由第二稀释排气导入通道的开口空间生成的无效空间中停留或附着有PM等的问题，在从柴油发动机排出的排气中表现得更加显著，因此在柴油发动机的稀释排气混合部下游侧不设置无效空间效果会显著。
[0012] 也可以考虑使第二稀释排气导入通道在稀释通道的侧壁上开口，向气体混合部的上游侧导入第二稀释排气，但是这样会导致第二稀释排气中含有的PM等测量成分附着在稀释通道的内壁面上，成为在PM测量等排气测量中造成误差的主要原因。因此，优选使所述第一排气导入通道和所述第二稀释排气导入通道在所述稀释通道内合流。
[0013] 这里，在以往的排气的PM测量中，作为技术常识在排气导入通道的导入口和气体混合部之间不设置PM可附着的构造物。因此，通过使第一排气导入通道和第二稀释排气导入通道合流、并共用导入口，可以构成在第二稀释排气导入通道的导入口和气体混合部之间不设置PM可附着的构造物的结构。因而，能够防止第二稀释排气中含有的PM附着在稀释通道内的内壁上，从而降低测量误差。
[0014] 在使第一排气导入通道和第二稀释排气导入通道合流的情况下，当从一个导入通道向稀释通道内导入排气时，附着在另一个导入通道上的PM等测量成分会卷进并混入其中，成为测量误差的主要原因。为了解决这个问题，优选所述第一排气导入通道和所述第二稀释排气导入通道在其合流部朝向同一方向流畅地合流。
[0015] 为了尽可能简化稀释通道内的结构，防止各排气中含有的PM等测量成分的附着，优选所述气体混合部由节流孔板构成，在所述节流孔板上、在所述第一排气导入通道的气体导入口附近配置有节流孔。
[0016] 此外，本发明的PM测量系统，其特征在于，包括：稀释通道，提供稀释用空气，对来自发动机的排气进行稀释；第一排气导入通道，向所述稀释通道导入从第一发动机排出的第一排气；第二稀释排气导入通道，向所述稀释通道导入从第二发动机排出的第二排气被稀释后的第二稀释排气；以及稀释排气取样通道，设置在所述稀释通道的下游侧，向PM测量设备导入被稀释后的排气，所述稀释通道具有气体混合部，将从所述第一排气导入通道导入的第一排气和所述稀释用空气混合，所述第一排气导入通道向比所述稀释通道中的所述气体混合部更上游的一侧导入所述第一排气，所述第二稀释排气导入通道向比所述稀释通道中的所述气体混合部更上游的一侧且比所述第一排气导入通道的气体导入口更上游的一侧导入所述第二稀释排气，所述气体混合部包括节流部，所述节流部对所述稀释用空气的流动进行节流。
[0017] 根据上述构成的本发明，能够使用同一个稀释通道对从第一发动机和第二发动机排出的排气进行测量，并且使第二稀释排气不会向气体混合部的下游侧导入，因此能够减少第二稀释排气导入通道对第一排气的PM测量等排气测量造成的影响。附图说明
[0018] 图1是使用本实施方式的排气稀释装置的PM测量系统的示意图。
[0019] 图2是表示同一实施方式的各排气导入通道的合流处附近的结构的示意图。
[0020] 图3是使用变形实施方式的排气稀释装置的PM测量系统的示意图。
[0021] 附图标记说明
[0022] 100 PM测量系统
[0023] DE 柴油发动机(第一发动机)
[0024] GE 汽油发动机(第二发动机)
[0025] 2 稀释通道
[0026] 21 气体混合部
[0027] 3 柴油排气导入通道(第一排气导入通道)
[0028] 4 汽油排气导入通道(第二稀释排气导入通道)
[0029] MP 合流处
[0030] 5 稀释排气取样通道
[0031] 6 PM测量设备
具体实施方式
[0032] 下面参照附图对使用本发明的排气稀释装置的PM测量系统进行说明。
[0033] 本实施方式的PM测量系统100用于测量柴油发动机DE排出的柴油排气或汽油发动机GE排出的汽油排气中含有的颗粒状物质(PM)。
[0034] 具体如图1所示，PM测量系统100包括：稀释通道2，提供稀释用空气，对来自各种发动机的排气进行稀释；第一排气导入通道3(以下称为柴油排气导入通道3)，向所述稀释通道2导入来自作为第一发动机的柴油发动机DE的柴油排气(第一排气)；第二稀释排气导入通道4(以下称为汽油排气导入通道4)，对来自作为第二发动机的汽油发动机GE的汽油排气进行稀释，并向所述稀释通道2导入该稀释后的汽油排气(第二稀释排气)；以及稀释排气取样通道5，设置在所述稀释通道2的下游侧，向PM测量设备6导入被稀释后的排气。
[0035] 稀释通道2呈大约圆筒形状。而且，在稀释通道2的上游侧，连接有稀释用空气导入通道7，所述稀释用空气导入通道7借助空气净化过滤器F导入稀释用空气。此外，在稀释通道2的下游侧，连接有恒定流量取样装置(CVS)8，所述恒定流量取样装置(CVS)8由文丘里流量计(例如临界流量文丘里方式(CFV))和吸引泵构成。另外，在所述稀释用空气导入通道7上，设有对该稀释用空气导入通道7进行开关的电磁阀等开关阀71。
[0036] 此外，在稀释通道2的内部，设有气体混合部21，使通过柴油排气导入通道3导入的柴油排气和稀释用空气混合。如图2所示，该气体混合部21由断面为圆形的节流孔板200形成，在所述节流孔板200上形成有用于集中从稀释用空气导入通道7导入的稀释用空气的节流孔201。即，气体混合部21由所述节流孔201和其下游侧区域构成。该节流孔板200以将稀释通道2的内部分成两部分的方式设置。而且，利用该节流孔201使从稀释用空气导入通道7导入的稀释用空气成为乱流，进而使该稀释用空气和通过柴油排气导入通道3导入的柴油排气或通过汽油排气导入通道4导入的稀释汽油排气混合。
[0037] 柴油排气导入通道3向稀释通道2导入来自与柴油发动机DE连接的排气管的柴油排气，并且在一端具有柴油排气导入口31，所述柴油排气导入口31用于导入从所述柴油发动机DE的排气管排出的柴油排气。此外，在柴油排气导入通道3的下游侧，设有对该柴油排气导入通道3进行开关的电磁阀等开关阀32。
[0038] 此外，如图2所示，柴油排气导入通道3的另一端开口(柴油气体的导入口33)在稀释通道2内构成所述气体混合部21的节流孔201的附近开口。即，节流孔201设置在柴油排气导入通道3的导入口33附近的位置。具体而言，可以考虑将节流孔201和导入口33同軸配置，并且考虑在节流孔201的上游侧附近配置导入口33的情况、在节流孔201的下游侧附近配置导入口33的情况、或者在节流孔201内配置导入口33的情况。
[0039] 汽油排气导入通道4向稀释通道2导入来自与汽油发动机GE连接的排气管的汽油排气，并且在一端具有汽油排气导入口41，所述汽油排气导入口41用于导入从所述汽油发动机GE的排气管排出的汽油排气。
[0040] 另外，在汽油排气导入通道4上连接有稀释用空气导入通道9，用于稀释从所述汽油排气导入口41导入的汽油排气。这样，通过在汽油排气导入通道4上对导入汽油排气导入口41的汽油排气进行稀释，防止该汽油排气中包含的水分在汽油排气导入通道4上凝聚。并且，在汽油排气导入通道4的下游侧，设有对该汽油排气导入通道4进行开关的电磁阀等开关阀42。另外，在所述稀释用空气导入通道9上，设有对该稀释用空气导入通道9进行开关的电磁阀等开关阀91。另外，所述稀释用空气导入通道7和所述稀释用空气导入通道9在开关阀71和开关阀91的上游侧合流，通过对开关阀71和开关阀91的开关进行切换，能够选择向稀释通道2导入稀释用空气和向汽油排气导入通道4导入稀释用空气。
[0041] 并且，汽油排气导入通道4的另一端开口(汽油气体的导入口43)在稀释通道2内的气体混合部21的上游侧开口，向比稀释通道2中的气体混合部21更上游的一侧导入被稀释后的汽油排气。
[0042] 而且，通过对柴油排气导入通道3上设置的开关阀32和汽油排气导入通道4上设置的开关阀42的开关进行切换，能够以二选一的方式测量柴油排气中的PM或稀释后的汽油排气中的PM。
[0043] 稀释排气取样通道5将在稀释通道2稀释的柴油排气或汽油排气引导至PM测量设备6。本实施方式的稀释排气取样通道5在一端具有取样口51，所述取样口51在稀释通道2中的气体混合部21的下游侧开口，而另一端被分支成两个分支通道，并且在各分支通道52、53上设有用于收集被稀释后的排气中含有的PM的过滤器61、62(PM测量设备6)。一个分支通道52构成样品气体流道，在PM取样时(排气测量时)使样品气体(利用取样口51取样的气体)流过，而另一个分支通道53构成旁路流道，在PM非取样时(基准测量时)使样品气体流过。另外，在各分支通道52、53的下游端设有可通过控制转速改变吸引力的吸引泵(例如罗茨风机泵)54、55。
[0044] 利用未图示的控制设备(PID控制器)对所述吸引泵54、55进行控制，使通过过滤器61的气体流量随着稀释通道2内的气体流量变化并且总是保持一定的比例关系。即，通过流量控制使利用在稀释排气取样通道5的下游侧设置的未图示的流量计测量的气体流量和利用恒定流量取样装置(CVS)8测量的气体流量成为一定的比例关系。
[0045] 然后，如图2所示，柴油排气导入通道3和汽油排气导入通道4在稀释通道2内合流，柴油排气导入通道3的导入口33和汽油排气导入通道4的导入口43成为共用的开口。
[0046] 具体而言，在比各排气导入通道3、4的合流处MP更下游的一侧，构成直线状的共用流道。另外，在比各排气导入通道3、4的合流处MP更上游的一侧，大约垂直地贯通稀释通道2的侧壁，从稀释通道2的侧壁到所述合流处MP构成曲线形状。而且，两个排气导入通道3、4朝向合流处MP向同一方向流畅地合流。具体而言，两个排气导入通道中的一个排气导入通道向另一个排气导入通道的切线方向合流。因此，在使柴油排气导入通道3和汽油排气导入通道4合流的情况下，当从一个导入通道向稀释通道2内导入排气时，可以防止附着在另一个导入通道内壁上的PM被卷进并混入排气中。
[0047] 另外，在本实施方式中，两个排气导入通道3、4在稀释通道2内构成对称形状，具体而言，两个排气导入通道3、4以稀释通道2的中心轴(通过节流孔201的开口中心的轴线)对称。因此，柴油排气导入通道3和汽油排气导入通道4连接在稀释通道2上的互相相对的侧壁上，容易在稀释通道2的外部配管。
[0048] 根据如上述构成的本实施方式的PM测量系统100，能够使用同一个稀释通道2对从柴油发动机DE和汽油发动机GE排出的排气进行测量。由此，例如在测量汽油排气中含有的PM和柴油排气中含有的PM时，无需分别准备对应的且专用的稀释通道，因此可实现降低成本和系统的小型化。
[0049] 另外，由于汽油排气导入通道4向稀释通道2中的气体混合部21的上游侧导入被稀释后的汽油排气，因此在柴油排气测量中，能够降低在汽油排气导入通道4在气体混合部21的下游侧开口的情况下产生的PM测量误差。例如，在柴油排气的PM测量中，能够降低由于柴油排气的PM停留或附着在汽油排气导入通道4的开口空间上而产生的测量误差。另外，在对稀释后的汽油排气进行的PM测量中，能够防止残留或附着在汽油排气导入通道4的开口空间上的来自柴油排气的PM被测量成被稀释后的汽油排气中含有的PM，从而降低测量误差。
[0050] 所述柴油排气导入通道3和所述汽油排气导入通道4在所述稀释通道2内合流，因此可以使汽油排气导入通道4的导入口43和柴油排气导入通道3的导入口33共用。由此，可以防止稀释后的汽油排气中含有的PM附着在稀释通道2内部的气体混合部21的上游侧的内壁上，从而能够降低测量误差。另外，通过使两个排气导入通道3、4在稀释通道2内合流，能够尽可能的缩短共用流道部分，能够防止各种气体中含有的PM相互干扰。
[0051] 此外，本发明不限于所述实施方式。
[0052] 在所述实施方式中，以两个排气导入通道3、4在稀释通道2内合流的情况为例，但也可以使汽油排气导入通道4在稀释通道2内的、和柴油排气导入通道3不同的位置开口，如图3所示，可以在稀释通道2的侧壁上开口。另外，也可以使两个排气导入通道3、4在稀释通道2的外部合流，再将该合流通道导入至稀释通道内。
[0053] 此外，在所述实施方式中，在一个稀释通道2上设有两个排气导入通道3、4，但也可以设置三个以上的排气导入通道。例如，可以具有两个柴油排气导入通道3和一个汽油排气导入通道4。即，在利用一个稀释通道稀释来自多个第一发动机的第一排气时，可以设置分别与多个第一发动机对应的多个第一排气导入通道，并将多个第一排气导入通道与稀释通道连接。或者，在利用一个稀释通道稀释来自多个第二发动机的第二稀释排气时，可以设置分别与多个第二发动机对应的多个第二稀释排气导入通道，并将多个第二稀释排气导入通道与稀释通道连接。
[0054] 另外，在所述实施方式中，表示了第一发动机为柴油发动机、第二发动机为汽油发动机的情况，但也可以使第一发动机和第二发动机均为柴油发动机，还可以使第一发动机和第二发动机均为汽油发动机。
[0055] 而且，在所述实施方式中，柴油排气导入通道3和汽油排气导入通道4以互相相对的方式连接在稀释通道2上，但也可以从同一方向连接在稀释通道2上。这样，由于两个排气导入通道朝着同一方向合流，因此当从一个导入通道向稀释通道2内导入排气时，能进一步防止附着在另一个导入通道内壁上的PM被卷进并混入排气中。
[0056] 而且，所述实施方式的汽油排气导入通道(第二稀释排气导入通道)上连接有用于稀释汽油排气的稀释用空气导入通道，在该第二稀释排气导入通道上对汽油排气进行稀释，但此外，也可以利用另外设置的稀释装置接收稀释后的汽油排气，再将稀释后的排气导入至稀释通道内。
[0057] 此外，本发明不限于所述实施方式，在不脱离其宗旨的范围内，当然可以进行各种变形。
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