排气稀释装置和使用其的排气测量系统的制作方法

本发明涉及用于对从内燃机等排出的排气进行成分分析等目的而对所述排气进行稀释的排气稀释装置和使用该排气稀释装置的排气测量系统。

背景技术：

在对内燃机的排气进行成分分析的情况下，由于在排气原状下会发生凝聚等而使分析产生障碍，所以用空气等稀释气体将排气稀释后导入分析设备。用于所述稀释的装置是利用全流通道的全流稀释装置或利用微通道的部分稀释装置。

例如以全流稀释装置为例，向所述通道导入从内燃机排出的排气的全部的量，并且导入被进行了流量控制的稀释气体，对所述排气进行稀释。

在此重要的是在通道内使稀释气体和排气充分混合。

因此，以往，在通道的中途，设有在中央形成有节流孔32的平板状的节流孔板33，并且在所述节流孔32的略靠上游或同一个面上设置有排气导入管34的排出口a(参照专利文献1的图6、图7)。

这样做的原因是为了利用节流孔32使稀释气体集中所带来的混合效果，使稀释气体和排气可靠地混合。

通过节流孔的气体的流速越大，所述节流孔越能强烈地发挥混合效果。但是，如果气体流速过大，则尽管混合效果增大，但是节流孔处的压力损失也变大，使排出口成为负压，会产生发动机的燃烧条件发生变化的问题。

因此，就自然地确定了不会出现负压导致的问题且能保证适度的混合效果的、气体流速的范围。此外，根据这样确定的气体流速的范围，决定了以往的这种排气稀释装置能稀释的流量范围(flowrange)，难以得到所述流量范围以上的流量范围。

以下说明其理由。

对所述气体流速作出贡献的参数是流量(空气和排气的混合气体流量)和节流孔径。如果增大混合气体流量或者减小节流孔径，则气体流速上升。

例如，在节流孔径大的情况下，如果混合气体流量小，则不能保证节流孔处的气体流速，得不到规定的混合效果，因此这样的排气稀释装置能稀释的流量范围向大的一方变动。

另一方面，在节流孔径小的情况下，如果混合气体流量大，则由于节流孔处的压力损失变大，所以这样的排气稀释装置能稀释的流量范围向小的一方变动。

因此，如上所述，以往的这种排气稀释装置能稀释的流量范围难以扩大到一定范围以上的程度。

可是，所述流量范围越大越好。这是因为，流量范围越大，用一种排气稀释装置就越能进行各种各样的模式的试验，并能够应对各种大小的排气量的内燃机的试验。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2001-249064号。

技术实现要素：

本发明的目的是提供能使流量范围扩大到以往的极限以上的排气稀释装置。

即，本发明提供一种排气稀释装置，其包括：稀释管，空气和氮气等稀释气体流过该稀释管；节流孔构件，除了设置在中央部的节流孔以外堵塞所述稀释管；以及排气导入管，以排出口面对所述节流孔或贯穿所述节流孔并朝向下游侧的方式配置，从所述排出口把排气向所述稀释管内排出，在所述节流孔构件上形成有凹部，当从上游侧观察时，所述凹部从外周边缘部朝向所述节流孔逐渐凹陷。

作为制造简单且能够实现轻量化的具体实施方式，可以举出所述节流孔构件呈中空截头圆锥状。

优选的是，在沿稀释管的轴线切断的假想切断面上观察时，凹部的表面的倾斜角度被设定为相对于稀释管的内周面成为45°～60°。

此外，本发明还提供一种排气测量系统，其包括：所述的排气稀释装置；以及排气测量装置，采集由所述排气稀释装置生成的排气和稀释气体的混合气体，并测量所述排气所含的规定成分的浓度或量。

按照本发明的排气稀释装置，由于能够使流量范围扩大，所以能进行各种各样的试验，并且能应对各种大小的排气量的内燃机的试验。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的排气稀释装置和排气测量系统的整体示意图。

图2是将同实施方式的节流孔构件沿轴线切断的纵剖视图。

图3是表示将同实施方式的节流孔构件沿轴线切断的状态的立体剖视图。

图4是将本发明的另一实施方式的节流孔构件沿轴线切断的纵剖视图。

图5是将本发明的又一实施方式的节流孔构件沿轴线切断的纵剖视图。

图6是本发明的又一实施方式的排气稀释装置和排气测量系统的整体示意图。

图7是将本发明的又一实施方式的节流孔构件沿轴线切断的纵剖视图。

附图标记说明

x…排气测量系统

100…排气稀释装置

1…排气导入管

1a…排出口

2…稀释通道

51…节流孔构件

5a…节流孔

s…凹部

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。

如图1所示，本实施方式的排气稀释装置100为全流稀释方式，用作排气测量系统x的一部分。

具体地说，所述排气稀释装置100包括：排气取样管1，与内燃机的排气管(未图示的)连接，导入全部的量的排气；圆管状的稀释通道2(以下，也简称为通道2)，是稀释管，该稀释管通过所述排气取样管1导入所述排气，并且导入作为稀释气体的空气，将所述排气与所述空气混合以稀释排气；以及流量控制装置(cvs)9，使流过所述通道2的混合气体的流量成为一定。

另外，在该图1中，附图标记“4”表示构成排气测量系统x的一部分的排气测量装置。在此，作为一个例子，图示了过滤器捕集装置，该过滤器捕集装置对流过通道2的混合气体按比例取样，并对所述混合气体所含的pm进行采集。作为其它的排气测量装置，例如可以举出测量排气中的co2、thc、nox等各种成分的浓度和量的装置。

此外，在所述实施方式中，在所述通道2上设有促进空气和排气混合的气体混合结构5。

所述气体混合结构5包括节流孔构件51，所述节流孔构件51在中央部设有节流孔5a。

如图2所示，所述节流孔构件51在通道2的中间部，呈其外周边缘与通道2的内周面无间隙连接的中空截头圆锥状，从上游侧观察时，所述节流孔构件51以中央部形成凹陷的凹部s的方式配置。如该图2所示，在轴线上假想性地切断的假想切断面上，所述凹部s的表面的倾斜角度θ相对于通道2的内周面成为45°～60°。

此外，所述排气取样管1的末端部，在通道2的轴线上从上游侧朝向下游侧延伸，所述排出口1a面对所述节流孔5a的上游侧并朝向下游侧。更具体而言，所述排出口1a以与节流孔5a同轴并且位于比所述节流孔5a(的上游侧的面)略靠上游侧的方式配置。另外，在此设定为：排气取样管1的外径比节流孔5a的内径略小。

按照这种结构，空气从排气取样管1的末端外周边缘与凹部s的表面的间隙向节流孔5a倾斜流入，与从所述排出口1a排出并向节流孔5a流入的排气混合。

此时，由于节流孔构件51的凹部s的倾斜面，空气的通道逐渐变窄后到达节流孔5a，因此即使空气流量增大，压力损失也小，而且按照发明者的见解，混合效果几乎不变。

因此，按照所述排气稀释装置100，由于与以往相比，能够使流量范围变大，所以能进行各种各样的模式的试验，并且能够应对各种大小的排气量的内燃机的试验。

另外，如图4所示，节流孔构件51的凹部s的表面无需以固定的角度倾斜，也可以像喇叭那样，随着朝向下游侧，角度逐渐变小或者逐渐变大。

如图5所示，节流孔构件51不限于薄壁的构件，也可以通过形成厚壁来形成凹部s。在图5的情况下，节流孔构件51的下游侧的面与轴垂直。

排气取样管的末端可以设在比节流孔更靠上游侧，也可以与节流孔在同一个面上，或者贯穿节流孔并设置在比节流孔更靠下游侧。

可以将节流孔的开口率(相对于通道的内周截面面积的、节流孔的面积)、排气取样管的末端与节流孔的轴向距离、排气取样管的外径和节流孔的内径、以及节流孔构件的凹部的表面的倾斜角度中的至少1个以上作为参数，来决定稀释范围。

作为稀释管，不仅可以采用所谓的稀释通道，当然也可以采用通常的配管构件。

此外，本发明也适用于部分稀释装置。

图6表示了所述部分稀释装置的一个例子。

在此，附图标记“1”表示排气取样管，所述排气取样管1对从内燃机e排出的原始排气的一部分进行取样。

附图标记“2”表示稀释通道(以下，也简称为通道)，所述稀释通道2通过所述排气取样管1导入原始的排气、并且导入作为稀释气体的空气，用空气将所述排气稀释。

附图标记“3”表示流量控制装置，所述流量控制装置3以使由所述排气取样管1采集的排气的流量成为从内燃机e排出的排气总流量的规定比例的方式进行控制。所述流量控制装置3包括：恒定流量维持机构31，使从所述通道2导出的混合气体的流量保持一定；以及稀释气体流量控制机构32，根据排气流量，控制向通道2导入的空气流量。

恒定流量维持机构31包括设置在过滤器捕集装置4的下游的泵311以及混合气体流量传感器312，由控制电路6以使由所述混合气体流量传感器312测量到的混合气体的流量成为规定流量的方式，控制泵311的转速。

稀释气体流量控制机构32包括：调整机构321，设在与通道2的导入口2b连接的空气导入通道上，调整向所述通道2导入的空气的流量；空气流量测量传感器322，测量所述空气的流量；以及排气流量传感器323，测量从内燃机e排出的排气的总流量。此外，由所述控制电路6对空气的流量进行控制，使得从所述混合气体流量减去由所述空气流量测量传感器322测量到的空气流量得到的取样流量，成为由所述排气流量传感器323测量到的排气总流量的规定比例。

附图标记“4”表示排气分析装置，在此，与所述实施方式同样地，图示了对从通道2排出的排气和空气的混合气体所含的pm进行取样的过滤器捕集装置。

此外，只要不违反本发明的宗旨，可以对实施方式进行各种变形和组合。

可以相互组合本发明的各个实施方式(实施例)中所记载的技术特征形成新的技术方案。