用于对车辆尾气中出现的成分进行量化的系统和方法

用于对车辆尾气中出现的成分进行量化的系统和方法
【专利摘要】一种用于对车辆尾气中出现的一种或多种成分进行量化的系统和/或方法，尤其涉及一种用于对在实际工作条件下在较高的高度排放尾气的商用和/或重型车辆的尾气排放物中出现的一种或多种成分进行量化的无接触式采样系统和方法。
【专利说明】用于对车辆尾气中出现的成分进行量化的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2011年6月3日提交的美国专利申请序列号13/153,151的权益，其是于2011年3月21日提交的美国专利申请序列号13/052，815的部分继续申请案，美国专利申请序列号13/052，815是于2008年5月2日提交的美国专利申请序列号12/114，189(其在2011年4月26日被授予美国专利号7，930，931)的继续申请案，上述申请均通过引用全文结合于此。
【技术领域】
[0003]本发明总体上涉及对车辆尾气中出现的一种或多种成分进行量化，尤其涉及一种用于对在实际工作条件下在较高的高度排放尾气的商用和/或重型车辆的尾气排放物中出现的一种或多种成分进行量化的无接触式采样系统和方法。
【背景技术】
[0004]用于监视各种类型的车辆的尾气气体成分和尾气排放物的微细颗粒成分的系统和方法是已知的。例如，就汽车而言，常见到排放检查站(或修车设施)出于尾气排放物测量的目的而利用测功机进行受控发动机负载测试。然而，与测功机测试相关联的一个缺陷在于，所需的测量经常并不代表汽车在道路或其它驾驶表面上运动时的实际工作条件下的排放。
[0005]为了解决与测功机测试相关联的这些和其它缺陷，已经研发了远程排放感应系统以对驶过沿街道或公路部署的“测试点”的汽车的尾气气体成分进行远程监视。远程排放感应(或“跨道路”)系统的示例在例如在美国专利号5210702、5319199、5401967、5591975、5726450,5797682,5831267和5877862中有所描述，它们均通过引用全文结合于此。
[0006]然而，被配置为远程测试排放的现有系统趋于将注意力关注于具有相对接近地面排放尾气的尾气系统的客车。与之相比，许多商用和/或重型车辆，诸如拖拉机拖车、巴士、商用卡车和/或其它车辆具有在地面上方相对高的点(或多个点)排放尾气的尾气系统。例如，商用柴油车可能包括从车辆竖直向上延伸并且将尾气向上排入空气的排气管组。
[0007]应当意识到的，离开移动的商用和/或重型车辆的(多个)排气管(例如，经由半挂车的排气“管组”)的尾气被携带在车辆的湍流尾流中并且随着车辆走远而消散。尽管出现湍流，但是尾气的消散将具有指向性，该指向性与尾气排放物的位置和/或在排放时动量所推进的方向相关联。例如，商用和/或重型车辆通常在较高位置排放尾气和/或向上或向侧方推进所排放的尾气。因此，被设计为对低排放位置车辆(例如，一般的客车)的排放进行检测的远程排放感应系统可能无法对商用和/或其它重型车辆的尾气中出现的成分进行准确量化。
[0008]常规的远程感应系统还可能产生不显示商用或重型车辆排放物的结果，这是因为根据远程感应系统的设置和/或商用或重型车辆的操作，可能在车辆正以非典型方式操作的同时对来自车辆的排放进行测量。例如，可能在车辆换挡时测量排放。在非典型操作的短时间内所进行的测量会不准确地指示较高高度的车辆排放。
[0009]这些和其它问题会降低远程排放感应系统的益处。

【发明内容】

[0010]为了解决现有技术中这些和其它缺陷，本发明总体上涉及对车辆尾气中出现的一种或多种成分进行量化，尤其涉及一种用于对在实际工作条件下在较高的高度(例如，从管组排气系统)排放尾气的商用和/或重型车辆的尾气排放物中出现的一种或多种成分进行量化的无接触式采样系统和方法。
[0011]根据本发明的各种实施方式，为了对在较高高度排放尾气的商用和/或重型车辆的尾气排放物中出现的一种或多种成分进行量化，采集结构和收集器(或提取管)可以直接位于车辆的路线上和/或与之相邻，以使得该采集结构将车辆在道路上方较高的高度所排放的尾气引至收集器。该收集器能够将至少一部分由采集结构引至该收集器的尾气接收到该收集器中所形成的一个或多个开口(或提取孔)中。与该收集器流体连通的气流生成器能够生成气流，使采集结构引至收集器的尾气抽到收集器的一个或多个开口中。由气流生成器所生成的气流可以将接收到一个或多个开口中的尾气送至成分检测系统。通常，成分检测系统可以对尾气中出现的主要气体尾气种类(例如，C02或H20的浓度)，以及出现的一种或多少次要尾气气体(例如，一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)等)和/或尾气中出现的微小颗粒物(例如，量化为烟雾、不透明度、颗粒物质量、颗粒物散播等)进行量化，以得出表示地面上方尾气中的污染物总量的次要尾气气体和/或微小颗粒物的排放指数。
[0012]在某些实施方式中，该采集结构可以设置在道路上或其附近，并且可以具有至少一个表面使得车辆在较高的高度(例如，从管组尾气系统)所排放的尾气聚集在收集器周围。该道路可以是实际道路车道和/或可以是单独的测试车道。在一些实施方式中，该采集结构可以包括横跨在道路中车辆路线的顶部，并且该收集器可以被设置为使得收集器开口位于该顶部的下表面或其附近。在这样的实施方式中，车辆所排出的尾气可以被采集并且被该顶部的下表面收集和聚集在收集器开口的周围，这有利于将尾气接收到收集器开口中。在一些情况下，该采集结构可以是对水和/或尾气气体不可渗透的。在这些情况下，该采集结构可以进一步为收集器开口和/或排放尾气提供遮盖以免沉积物。由于进入收集器开口的沉积物可能对收集器、成分检测系统和/或生成从收集器开口到成分检测系统的气流的气流生成器的操作造成干扰，所以由采集结构提供遮盖可以进一步加强对车辆在较高的高度所排放的尾气的收集和分析。
[0013]根据各种实施方式，该采集结构可以包括类似帐篷的结构。可以形成该采集结构的顶部以将总体上以垂直方向所排放的尾气向收集器进行引导。例如，该采集结构的顶部可以为“A形框架”顶部，其中收集器在该“A形框架”的两个斜面之间的对接处沿顶部的下侧延伸。该收集器可以由穿孔的管道形成，该管道在某个位置沿顶部下侧延伸，采集结构将所排放的尾气以基本竖直的方向引导至该位置。
[0014]在一些实施方式中，收集器包括一个或多个收集器开口，该收集器可以沿车辆路线进行设置以使得一个或多个收集器开口可以接收车辆在较高的高度(例如，从管组尾气系统)所排放的尾气。该收集器可以包括将所接收的尾气从一个或多个收集器开口输送至成分检测系统的管路，该成分检测系统对所接收尾气中出现的一种或多种成分进行量化。
[0015]在一些实施方式中，该收集器包括设置在车辆沿其行驶的道路的表面上方的多个收集器开口以便接收在较高的高度(例如，从高的管组)所排出的车辆排放。例如，该收集器可以包括形成开口的穿孔管道。在某些实施方式中，该收集器可以被设置为使得收集器开口沿着路线在第一位置和第二位置之间进行布置，其对应于第一位置和第二位置之间的车辆路线。例如，收集器开口可以在第一位置和第二位置之间的车辆路线上方以阵列进行设置以接收车辆向上排放的尾气。这有利于收集器开口对尾气的收集，因为在车辆沿道路行驶时从车辆排放的尾气将被动量、湍流和/或其它现象引至收集器开口。
[0016]根据一些实施方式，该气流生成器可以被配置为生成能够以预定流速对接收到收集器开口之中的空气进行连续或定期采样的气流。当车辆路过收集器开口并且来自车辆的尾气朝着成分检测系统而被抽入收集器开口时，由收集器所形成的管路中的压力会从收集器开口处或其附近的大气压力下降至与成分检测系统相关联的测量空间或测量室处的预定压力水平，尾气内出现的一种或多种成分在该成分检测系统内得以量化。
[0017]收集器和/或收集器开口的特性(例如，开口的布置、长度、直径、截面等)和/或气流发生器的操作参数在必要时可调节以在收集器内实现所期望的流速和压降。针对系统的这些和其它组件的这种调节可以确保用于对送至成分检测系统的尾气样本中出现的一种或多种成分进行量化的最优条件的存在。最优条件可以根据例如对哪种感兴趣的分子种类进行测量以及实施何种类型的成分检测系统而有所变化。
[0018]在各种实施方式中，该收集器可以被配置为使得要通过收集器被送至成分检测系统的由车辆所排出的尾气排放物的收集时间随着沿道路的位置的变化而变化。收集时间对于更接近于第一位置的位置可以较长，而对于更接近于第二位置的位置则较短。由于尾气排放物首先在第一位置排出并且随后(例如，随着车辆沿道路行进)朝向第二位置，收集时间的不同可能导致沿道路所收集的尾气排放物被汇聚为由收集器传送至成分检测系统的尾气的凝结体。为了提供使尾气排放物产生汇聚的收集时间，可以对收集器开口的大小和/或形状、内腔横截面的大小和/或形状、内腔长度、气流生成器参数和/或其它要素进行调节或配置。这些要素中的一个或多个可以动态控制(例如，基于车辆速度)以确保尾气排放物的汇聚。尾气排放物的汇聚会增强尾气排放物的浓度，这会提高由成分检测系统所执行的分析的精确度和/或准确性。
[0019]根据本发明的一个实施方式，成分检测系统可以包括能够对尾气中出现的一种或多种成分进行量化的任意系统。例如，成分检测系统可以包括示踪气体检测系统，其包括质谱仪、可见光/紫外线吸收分光仪、红外线吸收分光仪和/或其它成分检测仪器或系统中的一个或多个。在一些情况下，该成分检测系统可以包括微小颗粒测量系统，其包括一个或多个气雾质谱仪、凝结颗粒计数器、光线散射检测器、激光白炽颗粒检测器、静电颗粒电荷检测器和/或其它微小颗粒仪器或系统。
[0020]如这里所公开的本发明的系统和方法可以被用来对根据预定采样速率获得的多个尾气样本中出现的一种或多种成分进行量化。在一些情况下，针对多个样本而对尾气中的一种或多种成分进行的量化可以被汇总以便提供车辆所排放的尾气中的一种或多种成分的汇总量化。该汇总的量化可以在确定车辆排放的数量和/或性质时提供有所提高的准确性和/或精确度。例如，即使车辆正沿道路以一些非典型方式(例如，换挡)进行操作时，量化的汇总可以降低由该瞬时的非典型操作所导致的不准确性。在一些情况下，汇总的量化可以通过对多个尾气样本中出现的一种或多种成分的量化进行平均而确定。
[0021]根据一种或多种实施方式，在给定的测试周期内(例如，车辆通过收集器开口和/或采集结构的过程)，计算机(或处理器)可以将车辆尾气中的一种或多种成分的量化记录(或数据文件)与和该车辆相关的身份记录或其它信息(例如，注册信息等)进行相互关联。
[0022]该记录和车辆身份证明/信息可以存储在与计算机相关联或可由计算机访问的存储器中。与通过收集器开口和/或采集结构的那些车辆的身份证明相关的数据可以通过与计算机有效通信(例如，经由无线或硬线连接)的成像单元或其它已知识别设备所获取。可以实施其它的车辆识别系统。
[0023]通过此处对本发明的详细描述以及附图，本发明各种其它的目标、特征和优势将是显而易见的。所要理解的是，以上的总体描述和以下的详细描述都是示例性的而并非对本发明范围的限制。
【专利附图】

【附图说明】
[0024]图1图示了根据本发明一种或多种实施方式，用于对在道路上行驶的车辆的尾气尾流(plume)进行分析的系统。
[0025]图2图示了根据本发明一种或多种实施方式，用于对在道路上行驶的车辆的尾气尾流进行分析的系统。
[0026]图3图示了根据本发明一种或多种实施方式，用于对道路上行驶的车辆的尾气尾流中出现的一种或多种成分进行量化的方法。
[0027]图4图示了根据本发明一种或多种实施方式，分析尾气以对尾气中出现的一种或多种成分进行量化的方法。
[0028]图5图示了根据本发明一种或多种实施方式，用于对在道路上行驶的车辆的尾气尾流进行分析的系统。
【具体实施方式】
[0029]图1图示了根据本发明一种或多种实施方式的用于对在实际操作条件下在道路16上行驶的车辆14的尾气尾流12进行分析的系统10。应当意识到的是，离开移动的车辆14的(多个)排气管(例如，经由半挂车或巴士的排气“管组”)的尾气被携带在车辆的湍流尾流中并且随着车辆14走远而继续消散。尽管出现湍流，但是尾气的消散将具有与尾气排放物的位置和/或在排放时由动量所推进的方向相关联的指向性。例如，商用和/或重型车辆通常在较高的高度排放尾气和/或向上或向侧方推进所排放的尾气。因此，被设计为对低排放位置车辆(例如，一般的客车)的排放进行检测的远程排放感应系统无法对商用和/或其它重型车辆的尾气中出现的成分进行准确量化。
[0030]道路16可以包括适于车辆14安全通过的各种驾驶表面，并且可以进一步包括单条车辆行驶车道或者多个车辆行驶车道。道路16可以包括公路，车辆14在公路上行驶至其目的地，或者道路16可以包括独立于其它交通的单独测试车道(或多条车道)，车辆14从其路线绕道至单独测试车道(或多条车道)对其排放进行测试。系统10可以尤其适于在车辆14是在较高的高度(与低排放的客车相比)，诸如通过管组尾气排放系统，排放气体的半挂卡车、自动倾卸卡车、拖拉机、巴士等的情况下对尾气进行分析。
[0031]在一些实施方式中，系统10可以包括收集器18 (或提取管)、采集结构20、气流生成器22、成分检测系统24、计算机26、车辆通信系统28、位置追踪系统30、车辆识别系统32和/或其它组件中的一个或多个。如以下将进一步讨论的，来自尾气尾流16的尾气可以被收集器18周围的采集结构20所采集，并且经由气流生成器22所产生的吸力而通过收集器18被吸取或提取到成分检测系统24，成分检测系统24可以对尾气内出现的一种或多种成分进行量化。在对通过收集器18提供至成分检测系统24的空气进行分析时，经分析的空气可以经由排气管从系统10排出。
[0032]根据各种实施方式，采集结构20可以具有一个或多个表面，使得车辆14所排放的尾气在收集器18中所形成的一个或多个收集器开口 36 (或提取孔)周围被采集。收集器18可以设置在采集结构20的这样的表面处或其附近。这可以促进尾气被接收到收集器开口 36之中，因为由采集结构20所采集的尾气在相对有所延长的时间段内被在收集器开口36周围保持集中，其间所采集的尾气可以经由收集器开口 36而被抽入收集器18中。在一些情况下，收集器18可以包括与采集结构20整体形成的一个或多个管路。在这样的情况下，收集器开口 36可以形成为采集结构20的表面中的开口，该开口与和采集结构20整体形成的一个或多个管路相连通。
[0033]在一些实施方式中，使车辆14所排放的尾气在一个或多个收集器开口 36的周围被采集的采集结构20的一个或多个表面针对车辆14所排放的尾气和/或水而言可以是不可渗透的(或基本上如此)。在这样的实施方式中，采集结构20可以使收集器开口 36免于沉积。这可以促进对收集器开口所接收的尾气进行分析，因为周围沉积的水进入到尾气中会使得收集器18对尾气的输送和/或对所收集尾气的分析之一或二者复杂化。
[0034]在一些实例中，采集结构20可以包括顶部。该顶部可以位于道路16的部分或全部上方。该顶部可以提供在收集器开口 36周围采集车辆14所排放的尾气的一个或多个表面。该顶部可以是“A形框架”顶部，其中收集器18沿形成该“A形框架”顶部的两个平面之间的对接处(或者顶部的“顶端”)或者在其附近进行延伸。该顶部可以由多个架构(未示出)所支撑。该架构可以基本上垂直于采集结构20的总体方向进行延伸。该顶部可以在道路16的上方由一个或多个承载负荷的支撑体38支撑。支撑体38可以包括一个或多个具有间隔的竖直结构。
[0035]在一些实施方案中，采集结构20可以进一步包括平行于道路16上的行驶方向进行延伸的一个或多个固态竖直平面(例如，墙壁)。墙壁的高度可以有所变化以使得该墙壁可以始终从顶部向下延伸至地面表面，或者部分向下延伸至地面表面。此外，墙壁的长度可以有所变化以使得墙壁可以在采集结构20的整个长度上延伸，或者仅沿采集结构20的部分长度进行延伸。该固态竖直平面(或墙壁)可以是刚性的，或者可替换地由柔性的塑料材料(诸如柔性板，塑料板(或墙围))形成。如果墙壁是刚性且承载负荷的，则支撑体38可以是不必要的。相反，如果墙壁由柔性板，塑料板(或墙围)形成，则可以提供一个或多个承载负荷的支撑体38 (或者用于采集结构20的顶部的其它类型的支撑体)。
[0036]在一些实施方式中，包括采集结构20的墙壁的柔性板，塑料板(或墙围)中的任一者或二者可以是透明的，从而不会对车辆14的驾驶员的可视性造成不利影响。例如，如果道路16包括单独测试车道(或多条车道)，车辆14从其路线绕道至单独测试车道(或多条车道)上以便独立于其它交通对其排放进行测试的，则使用透明塑料板(或墙围)会是有利的，因为例如在离开采集结构20并重新融入交通时车辆14的驾驶员将能够更好地看到/监视交通状况。
[0037]在各种实施方式中，可以在采集结构(20)的任一侧或其两侧提供(如以上所描述的)墙壁。在一些情况下，可以不提供墙壁并且如以上所描述的，可以由一个或多个承载负荷的支撑体38在道路16的上方支撑采集结构的顶部，该支撑体38包括间隔的竖直结构(例如，标杆、柱体等)。对采集结构20的配置以包括一面、两面平行于道路16上的行驶方向进行延伸的墙壁或者不包括墙壁，可以取决于各种因素，例如包括所测试车辆的类型。例如，如果对具有以向上(竖直)的方向排放尾气的尾气“管组”的商用/重型车辆进行测试，则可以不必包括墙壁，因为采集结构20的顶部可以将尾气排放物指向收集器18的一个或多个开口 36 (或者将尾气排放物聚集在其附近)。然而，一些“高管组”车辆具有在较高位置将排放引向车外(侧面)的尾气管组。一个示例包括小型的运石卡车，其具有位置较低并且在指向右侧的排气管组。在采集结构20上与车辆14排放尾气气体相同的一侧具有墙壁将有助于将车辆尾气排放物包含在采集结构20内和/或将这样的排放指向收集器18的一个或多个开口 36。
[0038]道路16的配置也可能将是否在采集结构20的任一侧或两侧提供墙壁的决定作为因素考虑。例如，如果道路16包括单独测试车道(或多条车道)，车辆14从其路线绕道至单独测试车道(或多条车道)以便独立于其它交通对其排放进行测试，则采集结构20可以不在其左侧包括墙壁，特别是在车辆14向其右侧排放尾气并且必须在其左侧重新融入交通(以便改善驾驶员的可视性)的情况下。可替换地，采集结构20可以不在其右侧包括墙壁，特别是车辆14向其左侧排放尾气并且在其右侧重新融入交通(以便改善驾驶员的可视性)的情况下。在图1-2的示例性且非限制性的图示中，采集结构20被描绘为仅在一侧(在右侧)具有平行于道路16上的行驶方向进行延伸的墙壁45。
[0039]如果可能在测试过程期间遇到包括竖直地、向左侧和/或向右侧排放尾气的那些在内的各种高管组排气管，那么使得采集结构20的两侧都具有墙壁是理想的，则如以上所提到的，采集结构20可以包括两面墙壁，它们包括透明的柔性板，塑料板(或墙围)从而不会对车辆14的驾驶员的可视性造成不利影响。可替换地，如果道路16包括足够长的单独测试车道(或多条车道)而使得车辆14在离开采集结构20之后具有充足的路程重新融入交通之中，则采集结构20的任一面墙壁或两面墙壁可以是刚性或塑料的(但并不必是透明的)。可以实施许多不同的配置。
[0040]在本发明的一些实施方式中，收集器18从道路16表面上方的一个或多个收集器位置接收空气。收集器18可以通过用于将收集器18适当固定的各种不同技术中的一种或多种而被固定在采集结构20处或其附近的适当位置。这些技术可以包括例如利用粘合剂和/或紧固件之一(例如，一个或多个U型螺栓)和/或其它技术将收集器18固定至采集结构20。收集器18可以包括一条或多条管路，该一条或多条管路具有形成于其中的一个或多个收集器开口 36。例如，收集器18可以由一个或多个穿孔管形成。空气可以经由收集器开口 36而从周边大气抽入收集器18中。每个收集器开口 36可以形成以上所提到的收集器位置之一。
[0041 ] 收集器开口 36相对于道路16的位置可以促进收集器开口 36接收来自车辆14的尾气，其中车辆14是商用或重型车辆。例如，收集器18在图1中进行图示并且在这里被讨论为在道路16上方提供收集器开口 36以接收车辆14在较高的高度和/或利用向上的速度所排放的尾气(例如，从半挂拖拉机上的“管组”等)。这并非意在作为限制。例如，在一些实施方式中，收集器18可以沿一侧的道路16在道路16的表面上方提供收集器开口(例如，用于收集由向侧面排出尾气的车辆所排放的尾气)。在某些实施方式中，收集器18可以包括单条管路，沿该单条管路形成收集器开口 36 (如图1所示)。在某些实施方式中，收集器18可以包括多个单独管路和/或管路分支，其中每条管路和/或管路分支形成一个或多个收集器开口 36。
[0042]在本发明的一些实施方式中，收集器开口 36可以设置在道路上的第一位置和第二位置之间。第一位置和第二位置之间的路线可以对应于在车辆14沿道路16行驶时的路线(例如，由道路16针对车辆14所限定的路线)。例如，如图1中可以看到的，在一些实施方式中，收集器开口 36可以沿道路设置在车辆14的路线上方以接收车辆14所排放的尾气。
[0043]在本发明的一些实施方式中，收集器18和/或采集结构20可以在多个地点之间是便携式的。例如，收集器18可以从采集结构20移除以使得收集器18能够在具有采集结构的多个不同站点处选择性实施。作为另一个示例，采集结构20可以包括类似帐篷的结构，或者使得采集结构20能够随收集器18在站点之间进行输送的一些其它便携式结构。
[0044]气流生成器22可以与收集器18连通，并且可以被配置为在收集器18内生成气流，其将出现在收集器位置处的周边空气抽入收集器开口 36，并且穿过由收集器18所形成的(多条)管路。这样，气流生成器22可以在收集器18的(多条)管路上与收集器开口 36相对的一端生成负压以产生将周边空气抽入收集器开口 36的吸力。气流生成器22可以包括真空泵、叶轮(或涡轮)和/或能够生成从收集器开口 36向下到收集器18的(多条)管路之中的气流的其它气流生成器。
[0045]在一些实施方式中，气流生成器22可以被配置为以预定流速(例如，每分钟50标准公升)从收集器开口 36向收集器18中连续抽入空气。当车辆14经过收集器18时，包括尾气尾流的样本的空气塞(或多个空气塞)可以通过收集器开口 36并且抽入收集器18所形成的(多条)管路。由此所接收的空气可以从收集器18送至成分检测系统(收集器18的(多条)管路与该成分检测系统流体连通)以便进行如以下所讨论的分析。包括尾气样本的(多个)空气塞在其通过收集器18行驶时以最小扩散率而基本上保持原样。收集器开口 36和成分检测系统24之间的(多条)管路的长度可以在各种配置中随着道路16和成分检测系统24之间的距离、收集器开口 36距道路16表面的高度和/或其它系统参数的变化而不同。
[0046]在收集器的开口 36处，空气基本上可以处于大气压力下。如以上所提到的，为了在收集器18内产生将空气抽入收集器开口 36中的气流，气流生成器22可以在收集器18内生成有所减小的压力，其在与成分检测系统24相关联的测量室40处或其附近下降至预定压力水平，从收集器开口 36所接收的空气中出现的一种或多种成分可以在该压力水平下量化。例如，在一些情况下，测量室40中的压力可以下降至大约50托(torr)。在一种实施方式中并且如图1所图示的，例如，气流生成器22可以位于包括成分检测系统24的测量仪器的下游。在这样的配置中，(成分检测系统24的)检测器可以在微真空条件下进行采样。可替换地，气流生成器22可以位于包括成分检测系统24的测量仪器(未示出)的上游。在这种情况下，(成分检测系统24的)检测器可以在大气压力下进行采样，然而，气流生成器22的涡轮的叶片会破坏一些颗粒。
[0047]在各种实施方式中以及如以下关于图2更为详细描述的，收集器18的特性(例如，开口的布置、长度、直径、横截面等)和/或气流生成器22的操作参数可以按照需要进行调节以在收集器18内实现所期望的流速和压降。对于系统10的这些和其它组件的这样的调节可以确保存在用于对尾气尾流14中出现的一种或多种成分进行量化的最优条件。最优条件可以根据对哪种成分进行分析(例如，哪种气体成分、何种大小的颗粒物等)以及实施何种类型的成分检测系统以对出现的感兴趣成分进行最佳量化而变化。
[0048]根据本发明的实施方式，成分检测系统24可以包括能够对(经由收集器18和气流生成器22)进入测量空间或测量室40中的尾气样本中出现的一种或多种成分进行量化的任意系统。这样，成分检测系统24可以包括能够确定尾气样本中出现的一种或多种气体成分的浓度的检测器，能够测量尾气样本中出现的特定物质的密度(例如，不透明度、烟雾等)的检测器和/或其它检测器。例如，成分检测系统24可以包括质谱仪、可见光/紫外线吸收分光仪、红外线吸收分光仪和/或其它已知或后续研发的示踪气体检测仪器或系统。类似地，成分检测系统24可以包括气雾质谱仪、凝结颗粒计数器、光线散射检测器、激光白炽颗粒检测器、静电颗粒电荷检测器或者其它已知或后续研发的快速响应的精细颗粒仪器或系统。
[0049]类似于大多数(如果不是全部)非接触的远程排放感应(或“跨路”)系统，包括以上所提到(并通过引用结合于此)的美国专利中所描述的那些系统，在一种实施方式中，成分检测系统24可以被配置为以已知方式确定个体污染物(例如，CO、HC、NO等)与C02或总碳量之比，从而确定个体污染物在尾气气体样本中的浓度。在与相对C02的比率相结合之前，在稀释尾气中污染物的个体浓度本身可能并非是有用的，能够从所述比率以在对重型柴油发动机已知的合理的每制动马力小时的燃料消耗范围内对每制动马力小时排放(新发动机认证的当前政府标准单位)的良好近似而确定每千克燃料或每加仑燃料的排放。由于使用比率，例如(成分检测系统24的)一个提取物测量仪器比其它提取物测量仪器响应更慢的情况下，或者在报告浓度之前相对于时间具有更大的延时，是没关系的。会出现这种情况是因为针对每个仪器，在知悉尾气尾流的出现时会有数秒钟(例如，从C02数据会在每侧增加一些额外时间)并且对在该时间帧期间的其它仪器中的污染物读数进行整合，并且随后计算整体与所观察的C02整体的比率。在说明性(和非限制性)示例中，C02检测器可能具有比CO检测器更慢的响应时间，并且所测量的车辆尾气可以包括CO和C02 (在“背景”以上的水平)。另外，在该示例中，两秒钟长的良好混合的尾气的尾流到达(成分检测系统24的)检测器歧管。(具有更快响应时间的)CO检测器正确测量到两秒钟长的峰值，该峰值在背景读数上测量和整合，而较慢的C02检测器则会在其返回至背景读数之前测量到四秒钟的峰值。然而，无论记录测量的确切时间如何每个峰值都可以被整合，并且两个整合的比率可以用作平均尾气C0/C02比率，根据其计算每千克燃料、每加仑燃料等的排放。
[0050]在一种实施方式中，如其它远程感应应用中那样，背景尾气气体浓度可以在记录从经过采集结构20的车辆14所观察的C02尾流之前和/或之后根据(成分检测系统24的)仪器读数来确定。
[0051]另外，可以通过将一股具有已知比率的适当合成尾气气体引入一个或多个收集器开口 36或者成分检测系统24上游的单独校准气体入口(未示出)，以保证适当混合，来提供成分检测系统24的校准。烟雾参数的校准可以使用已知校准过程来实现(例如，提取仪器制造商的校准过程)。
[0052]根据本发明的一个方面，计算机26可以与成分检测系统24、气流生成器26、车辆通信系统26、位置追踪系统30、车辆识别系统32和/或其它组件中的一个或多个组件进行操作通信和/或对其进行控制。例如，计算机26可以控制数据获取(或采样)会话，以及处理并存储来自成分检测系统该4的数据。计算机26可以包括个人计算机、便携式计算机(例如，笔记本计算机)、处理器或其它设备。在一些实施方式中，计算机26可以包括经由总线电耦合的一个或多个处理器、用户接口、存储器、一个或多个存储设备和/或其它计算机中的一个或多个。存储器可以包括随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它存储器。存储器可以存储由一个或多个处理器所执行的计算机可执行指令，以及可以由一个或多个处理器进行操控的数据。一个或多个存储设备可以包括软盘、硬盘、光盘、磁带或用于存储计算机可执行指令和/或数据的其它存储设备。用户接口可以包括针对各种外部设备(例如，键盘、鼠标、麦克风、外部存储设备、监视器、打印机或者本领域技术人员将会注意到的其它输入和/或输出设备)以及如这里所描述的其它组件的接口。
[0053]根据本发明的一个方面，计算机26可以通过有线或无线连接至网络(例如，互联网、企业内部网等)以便车辆所有人或操作人员、管理部门(例如，机动车部门)或其它实体可以经由网站或其它应用访问排放数据或其它信息，或传输预定的间隔。
[0054]在一些实施方式中，在车辆14接近采集结构20(或者例如通过采集结构20或在采集结构20下方驾驶)时成分检测系统24取得车辆14所排放的多个尾气“样本”。这可以包括对收集器18在一段时间内以米样速率定期收集的空气中出现的一种或多种成分(例如，气体成分、颗粒物等)进行量化，在所述时间段内车辆14在采集结构20附近进行操作时对所排放的尾气进行分析。例如，该时间段可以包括车辆14在从处于采集结构20的第一端(或入口)或其附近的第一位置42行驶到采集结构20的相对(或第二)端(或出口)或其附近的第二位置44的同时，成分检测系统24对所排放的尾气进行分析的时间段。在一些情况下，成分检测系统24 (或一些后续处理器，诸如计算机26)对该时间段期间所取得的样本进行汇总以确定车辆14的尾气中出现的一种或多种成分的汇总量化。即使车辆在该时间段期间以一些非典型方式(例如，换挡)进行操作，量化的汇总也能够抑制由该瞬时的非典型操作所导致的不准确性，并且可以更好地表示车辆14在常规远程感应测量的正常驾驶条件下的排放。例如，针对每个样本所确定的数值可以进行平均或者以其它方式进行汇总以确定车辆14的尾气中出现的一种或多种成分的汇总量化。
[0055]在一些情况下，成分检测系统24的读数可以作为“触发器”来实施，其引起收集器18内的空气中出现的尾气成分的测量的汇总。例如，(如成分检测系统24所确定的)收集器18内的空气中的C02和/或一些其它尾气成分上升至高于一些预定阈值会触发成分检测系统24所取得的样本的汇总。该汇总可以继续进行直到在初始触发之后的预定时间段内、在C02的水平下降至低于阈值之后的预定时间段内和/或一些其它时间量内收集器18中的空气内的C02下降至低于预定阈值为止。
[0056]如从收集器18和采集结构20关于道路16的配置应当显而易见的，系统10被配置为检测车辆14在其正常操作期间的尾气中出现的成分。通常，车辆所排放的尾气的数量和构成在某种程度上是车辆所操作的条件的函数。例如，车辆14在平坡上以高速公路速度进行巡航时所排放的尾气预计在数量和/或构成上与车辆14在从停止位置进行加速时所排放的尾气有所不同。
[0057]这样，可以提供车辆通信系统28以向车辆14的驾驶员告知车辆14在沿临近收集器开口 35的道路16的路线(例如，在第一位置42和第二位置44之间的收集器开口 36下方)行驶时所应当进行的操作方式。例如，车辆通信系统28可以向车辆14的驾驶员传输指明车辆14应当进行的操作方式的指令。在一种实施方式中，该指令可以包括:(1)使得车辆14在采集结构20的一端的第一位置停车或者处于预定低速的指令；和(2)在沿临近采集结构20的道路向第二位置44行驶时从停车(或低速)进行加速的指令。加速的指令可以包括车辆14在离开临近采集结构20的路段(例如，在第二位置44)之前所应当达到的预定上限速度、加速速率和/或规定车辆14应当加速多少的其它指令。在一种实施方式中，该指令可以包括车辆14应当在处于道路16上的第一位置42和第二位置44之间的整个时间所应当驾驶的速度。存在有车辆通信系统28向车辆14的驾驶员传输其它操作条件的其它实施方式。
[0058]为了与车辆14的驾驶员进行通信，车辆通信系统28可以包括一个或多个显示器、一个或多个扬声器和/或向车辆14的驾驶员传输信息的其它接口。在一些实施方式中，一个或多个显示器可以包括一个或多个动态电子显示器(例如，监视器、屏幕、投影仪、灯光等)，其能够被控制以向车辆14的驾驶员提供信息。在一些实施方式中，一个或多个显示器可以包括一个或多个静态的固定显示(例如，在道路16上形成的标志、文字/图形，在采集结构20上形成的文字/图形等)和/或其它显示。
[0059]虽然车辆通信系统28可以被定位以接近采集结构20和/或收集器18，但是在一些实施方式中，车辆通信系统28可以在距采集结构20和/或收集器18的某个预定距离向车辆14的驾驶员提供通信。例如，在距采集结构20和/或收集器18的某个预定距离，车辆通信系统28可以向车辆14的驾驶员告知即将到达将对车辆14的排放进行测试的测试区，以及车辆14应当在接近采集结构和/或收集器18时达到和/或保持在某个预定速度。
[0060]在本发明的一些实施方式中，位置追踪系统30可以在车辆14在第一位置42和第二位置44之间沿道路16行驶时对其位置、速度、加速度、加速度时间跳跃等进行追踪。位置追踪系统30可以包括红外运动传感器、压力传感器、雷达、激光雷达、声纳定位仪和/或能够检测车辆14的出现、速度、加速度等的其它传感器中的一个或多个。
[0061]位置追踪系统30所确定的信息可以传输至计算机26，并且可以由计算机26进行处理以确定车辆14对车辆通信系统28所提供的指令的依从性。这可以使得计算机26“标记”车辆14还没有依据车辆通信系统28所指示的操作条件进行操作的情况(例如，标记为无效、有问题的准确性和/或精确度，等等)。
[0062]在一些情况下，位置追踪系统30所确定的信息可以被实施以确定车辆14所排放的尾气何时由成分检测系统24进行分析(与周边空气相对)。例如，如以上所提到的，在收集器开口 36的接收和所接收尾气引入成分检测系统24 (例如，测量室40内)之间通常存在延迟。车辆14沿道路16的位置的检测连同与该延迟相关联的已知时间量可以实现确定车辆14所排放并且在收集器开口所接收的尾气到达成分检测系统24的时间的确定。
[0063]在一些实施方式中，与由位置追踪系统30得出的与车辆14的位置相关的信息可以被实施以“触发”气流生成器22和/或成分检测系统24的操作。例如，位置追踪系统30所确定的车辆14处于或接近采集结构20 (或者处于或接近第一位置42)可以触发气流生成器22开始生成从收集器开口 36到成分检测系统24的气流。在这样的情况下，气流生成器22可以开始通过打开阀门(例如，以与具有降压腔室的收集器18相关联的(多条)管路连通)，开启泵(例如，开始吸气)而生成气流，和/或以其它方式生成从收集器开口 36到成分检测系统24的气流。类似地，气流生成器可以在位置追踪系统30确定车辆14正在或已经离开采集结构20时停止从收集器开口 36到成分检测系统的气流的生成。
[0064]与经过采集结构20的附近以对其尾气进行测试的那些车辆14的识别相关的数据可以由车辆识别系统32或者与计算机26 (例如，经由无线或硬线连接)进行操作通信的其它已知识别设备或系统(未示出)所获取。车辆标识(ID)系统32可以包括例如胶片相机、视频相机或数码相机。也可以使用其它成像设备。优选地，与车辆识别系统32相关联的成像单元可以记录车辆14的识别标签(例如，牌照)的图像。标签信息可以由计算机26进行处理以提供与车辆24相关的附加信息。例如，可以访问机动车部门的数据库以获取车主信息、驾驶员信息、许可证信息、牌子、型号、型号年份或其它信息。
[0065]根据本发明的一种实施方式，车辆14上的识别标签可以由车辆识别系统32进行读取以识别该车辆，并且计算机26可以将特定的所感应车辆排放信息与所识别车辆相关联。在一些实施方式中，(以上被定义为牌照的)识别标签可以包括位于车辆14上或内部的转发器(例如，从后视镜垂下、置于仪表板上，等等)，或者转发器整合在车辆内部(例如，位于车辆发动机内或者置于或安装在其它地方的全球定位系统(GPS)的一部分)。该转发器可以传送与车辆14相关的信息，包括车辆14的牌子和型号、发动机特性、燃料类型、车辆14的车主，或者可能相关的其它信息。由转发器所传送的信息可以被车辆识别系统32接收。根据本发明的实施方式，转发器可以结合其它功能使用。作为示例，转发器还可以结合收费通行证使用，由此驾驶员能够经由转发器电子支付过路费而无需停车。
[0066]识别标签还可以包括需要与车辆识别系统32相关的读取器的标签或贴签。作为示例，识别标签可以包括具有包含与车辆14相关的信息的识别标记(例如，条形码、红外标记等)的贴签。该贴签可以位于车辆14外部，诸如在前方或后方保险杠上，或者处于车辆14下侧，或者车辆14上能够适当读取该贴签的任意其它位置。读取器可以观察该贴签并且因此获得与车辆14相关的信息。
[0067]计算机26可以从与车辆识别系统相关联的读取器和/或接收器接收与车辆14相关的信息。可以存储车辆信息以及通过感应车辆排放所获得的信息。计算机26可以将从识别标签所接收的车辆信息与来自车辆尾气感应的结果相关联。计算机26可以更新车辆记录以包括通过处理车辆排放数据所获得的结果，诸如关于车辆是否通过或未通过预定排放标准相关的信息。可以实施其它车辆识别系统。
[0068]图2图示了系统10的示例性(非限制性)实施方式。如所示出的，收集器18可以包括提取部分18a、输送部分18b和/或其它部分。提取部分18a可以包括收集器18中形成收集器开口 36的部分，并且可以被配置为提取已经由采集结构20采集(或引导)到开口36之中的车辆排放物。输送部分18b可以被配置为将(已经被提取部分18a所提取的)车辆排放物输送至成分检测系统24。
[0069]由提取部分18a、输送部分18b、收集器开口 36和气流生成器22所形成的排放提取子系统可以被配置为使得在给定的一个收集器开口 36处所提取的车辆排放到达输送部分18b和/或成分检测系统24所用的时间是给定收集器开口 36在第一位置42和第二位置44之间的位置的函数。在一些实施方式中，通过更接近于第一位置42的一个或多个收集器开口 36所提取的车辆排放比通过更接近于第二位置44的一个或多个收集器开口 36所提取的车辆排放用更长时间到达输送部分18b。为了方便，车辆尾气排放物的样本从提取部分18a的入口点(例如，经由一个或多个收集器开口 36的入口)行进至成分检测系统24所用的时间将在这里被称作该样本的“收集时间”。
[0070]当车辆14以从第一位置42朝向第二位置44的方向在(如图1_2所示的)道路16上行驶时，在来自车辆14的尾气排放物到达第二位置44附近的一个或多个收集器开口 36之前，来自车辆14的尾气排放物到达第一位置42附近的一个或多个收集器开口 36。这样，通过对提取部分18a、输送部分18b、收集器开口 36和/或气流生成器22中的一个或多个进行配置而使得在位于第一位置42附近的一个或多个收集器开口 36处所提取的车辆排放的(第一)样本的收集时间长于在位于第二位置44附近的一个或多个收集器开口 36处所提取的车辆排放的(第二)样本的收集时间，车辆14在第一位置42和第二位置44 (沿道路16)所排放的尾气排放物得以被汇总和/或凝结以便由成分检测系统24进行分析。
[0071]换句话说，由车辆14相对接近第一位置42所排放的尾气排放物的样本可以基本上与车辆14在较晚时间相对接近第二位置44时所排放的尾气排放物的样本同时进入收集器18的输送系统18b。车辆排放的这种汇总的结果是更大且更易于测量的所整合(或汇总)的排放尾流(或样本)，由此提高了成分检测系统24所执行的分析的准确性和/或精确度(例如，对整合样本中的气体成分的浓度的确定)。
[0072]在一种实施方式中，沿收集器18的提取部分18a的收集时间的延迟可以进行操控和/或控制以基本上与车辆14沿道路16的行驶时间匹配。例如，如果(例如，由车辆通信系统28)提供给车辆14的操作人员的指令导致第一位置42和第二位置44之间的行程具有一定的行程持续时间，则提取部分18a、输送部分18b、收集器开口 36和/或气流生成器22中的一个或多个可以被配置为使得通过位于第一位置42或其附近的一个或多个收集器开口 36处所收集的车辆尾气排放物的(第一)样本的收集时间长于通过位于第二位置44或其附近的一个或多个收集器开口 36处所收集的车辆尾气排放物的(第二)样本的收集时间，其中第一和第二样本的收集时间的差异基本上等于行程持续时间。收集时间的这一差异例如可以基于预测的行程持续时间来确定(例如，在遵循经由车辆通信系统28所传达的指示的情况下的行程持续时间)。这样的指示可以包括保持给定速度、加速和/或减速的指令。收集时间的差异还可以基于车辆位置和/或速度(例如，由位置追踪系统30所进行)的测量来确定和/或以其它方式来确定。
[0073]收集时间的差异可能以各种方式中的一种或多种来产生。例如，通过将提取部分18a和输送部分18b之间的接口相对接近于第二部分44 (例如，处于第二位置44或在其附近)进行定位，在第一位置42或其附近进入提取部分18a的车辆尾气排放物的样本将经过提取部分18a的整个长度以到达输送部分18b，而在第二位置44或其附近收集的车辆尾气排放物的样本在到达输送部分18b之前在提取部分18a内将具有明显更短的路线。
[0074]作为另一个示例，收集器开口 36的大小和/或形状可以在提取部分18a的长度上有所变化以提高或降低尾气排放物通过单个收集器开口 36而被收集到提取部分18a中的速率。例如，在一种实施方式中，处于第一位置42或其附近的收集器开口 36的大小(直径)和/或形状可以大于处于第二位置44或其附近的收集器开口 36的大小(直径)和/或形状。
[0075]在一个非限制性示例中，一个或多个收集器36的大小和/或形状可以是静态或动态的(例如，由具有可变开口大小和/或形状的可控阀门所形成)。
[0076]作为又另一个非限制性示例，气流生成器22通过输送部分18b吸取尾气气体的速率可以进行调节以调节更接近于第一位置42收集的车辆排放和更接近于第二位置44收集的车辆排放的收集时间的差异。用于对收集时间进行控制的其它机械结构可以结合或独立于这里所给出的那些机械结构而使用。
[0077]被图示为包括作为提取部分18a的单条路线以及作为输送部分18b的单条路线的收集器18不应当被示为限制。在一些实施方式中，收集器18可以包括作为提取部分18a进行操作的多个单独内腔或其它结构和/或作为输送部分18b进行操作的多个单独内腔或其它结构。在一些实施方式中，包括多个单独的提取部分18a和/或输送部分18b可以提升动态调节在第一位置42和第二位置44之间的不同位置(经由收集器18)所采集和/或收集的车辆尾气排放物的收集时间的能力。这有利于对收集时间的主动调节以适应车辆14沿道路16的不同行程持续时间。
[0078]考虑到以上描述，参考图2提供了一种示例性且非限制性的示例。特别地，在该示例中，收集器18的提取部分18a的长度可以大约为50英尺，并且第一位置42附近的收集器开口 36可以大于第二位置44附近(输送部分18b附近)的收集器开口 36。如果车辆14在第一位置42处或其附近进入采集结构并且在到达第二位置44前用了大约8秒钟通过采集结构20，则在位于第二位置44附近的收集器开口 36处所提取的车辆排放的第二样本将大约在与之前在第一位置42附近提取的车辆排放的第一样本到达提取部分18a内部(就在第二位置44附近的相同收集器开口 36内)的同时进入收集器开口 36。该配置假设气流生成器22被配置为以大约8秒钟通过50英尺的提取部分18a抽取(在第一位置42附近所提取的)车辆排放的第一样本。因此，当来自车辆14的相当于8秒钟的尾气样本到达第二位置44 (输送部分18b附近)时，它们利用比对气流所用的8秒钟明显更短的时间剖面被整合到稀释尾气(即，在位于第二位置44附近的收集器开口 36处所提取的车辆排放的第二样本)之中。该整合(其中尾气样本的8秒钟被置入空气所值的大约2秒钟之中)符合要由包括成分检测系统24的仪器套件所执行的整合。
[0079]输送部分18b的位置可以有所变化以改变来自车辆14的尾气的稀释，从而实现最适合包括成分检测系统24的仪器套件的读数，并且确保充分的尾气稀释以避免水分凝结、不适当的颗粒形成或者可能对测试准确性有负面影响的其它现象。例如，可以在输送部分18b基本上位于第一位置42附近的采集结构20的入口附近时实现最大稀释。作为比较，例如可以在输送部分18b基本上位于第二位置44 (如图2所示)附近的采集结构20的出口附近时实现最小稀释。在各种实施方式中，根据测试目标和要求，输送部分18b可以位于在第一位置42和第二位置44之间沿采集结构20的任意点。
[0080]根据本发明的一个方面，如果用来监视车辆尾气排放物的仪器套件(包括成分检测系统24)对于特定测试应用过于敏感，或者如果车辆尾气排放物的稀释过小而无法确保水蒸气并不凝结或者不形成过大颗粒，或者如果遇到其它困难，可以实施多种修改。例如，可以通过更大的涡轮来增加(气流生成器22所生成的)提取气流，并且如果期望保持相同的线性流速，可以使用更大直径的收集器18 (或提取管)，和/或可以将输送部分18b的位置移动至更接近于采集结构20的上游端(例如，更接近于第一位置42)。以这种配置，利用相同的车辆(并且参考以上所讨论的非限制性示例)，例如之前可能占据两秒的尾气尾流现在可占据16秒，这是由于(第一位置42处的)第一尾气样本或多或少地立即到达成分检测系统24，而(在第二位置44或其附近排放的)最后的尾气样本大约在8秒之后出现并且大约再用8秒向下回到提取部分18a，再到输送部分18b并且最终到成分检测系统24。
[0081]图3图示了依据本发明的一种或多种实施方式的对道路上行驶的车辆的尾气尾流中出现的一种或多种成分进行量化的方法46。虽然以下关于以上所描述并且在图1-2中进行图示的系统10的组件的方法46的一些操作进行讨论，但是应当意识到的是，这仅是出于说明性的目的，并且方法46可以利用可替换的组件和/或系统来实施而并不背离本公开的范围。另外，图3所示以及随后描述的操作的特定排列并非意在作为限制。如应当意识到的，在一些实施方式中，各个操作可以以不同于所给出的顺序来执行，各个操作可以互相组合执行和/或被一起省略，和/或可以增加各种附加操作而并不背离本公开的范围。
[0082]在操作48，收集器和/或采集结构的一个或多个开口可以被定位在道路表面上方以使得采集结构的一个或多个表面可以导致车辆在道路上行驶时所排放的尾气被聚集在收集器的一个或多个开口周围。在一些实施方式中，收集器和/或采集结构可以与图1-2所示并且在以上所描述的收集器18和/或采集结构20相似或相同。
[0083]在操作50，确定与车辆位置相关的信息。与车辆位置相关的信息可以包括车辆的位置、速度、加速度和/或加速度时间导数中的一个或多个。在操作50所确定的信息可以包括关于在操作48所定位的采集结构和/或收集器开口的与车辆的位置相关的信息和/或车辆在其接近采集结构和/或收集器开口时所进行操作的操作条件。在一些实施方式中，操作50可以由位置追踪系统执行，其与图1-2所示并且在以上所描述的位置追踪系统30相同或相似。
[0084]在操作52，车辆所排放的尾气可以被接收到多个收集器开口中。将尾气接收到多个收集器开口中可以包括生成从收集器开口到收集器的气流，该气流利用收集器开口将尾气抽入收集器之中。该气流可以经由收集器内的吸力来创建。在一些情况下，气流的生成可以由在操作50确定车辆的位置而触发(例如，确定车辆处于或接近采集结构和/或收集器开口)。在一些实施方式中，该气流可以由气流生成器所生成，其与图1-2所示并且在以上所描述的气流生成器22相似或相同。
[0085]在操作54，可以对在操作52接收到收集器开口中的尾气进行分析以对所接收尾气中出现的一种或多种成分进行量化。该尾气可以由操作52所生成的气流从收集器开口送至成分检测系统，并且该成分检测系统可以在操作54对所接收的尾气执行分析。在一些情况下，对在操作52接收到收集器开口中的空气中出现的成分进行分析可以由在操作50车辆位置的确定而触发(例如，确定车辆处于或接近采集结构和/或收集器开口)。在一些实施方式中，该成分检测系统可以包括与图1-2所示并且在以上所描述的成分检测系统24相似或相同的成分检测系统。
[0086]在操作56，可以向车辆提供指示车辆在接近操作48所定位的采集结构和/或收集器开口时应当进行的操作方式的指令。在一些情况下，该指令可以是动态的(例如，经由电子显示器和/或扬声器进行输送)。在一些情况下，该指令可以是静态的(例如，经由符号输送)。在一些实施方式中，操作56可以由车辆通信系统来执行，其与图1-2所示并且在以上所描述的车辆通信系统28相似或相同。
[0087]在操作58，车辆对在操作56提供给车辆的指令的依从性。车辆对所提供的指令的依从性可以基于与在操作50所确定的与车辆的位置、速度、加速度和/或加速度时间导数相关的信息。在一些实施方式中，操作58可以由计算机来执行，其与图1-2所示并且在以上所描述的计算机26相似或相同。
[0088]在操作60，可以识别车辆和/或与车辆相关的车辆信息(例如，车主信息、驾驶员信息、许可证信息、牌子、型号类型、型号年份等)。在一些实施方式中，操作60可以由车辆识别系统来实施，其与图1-2所示并且在以上所描述的车辆识别系统32相似或相同。
[0089]在操作62，在操作54所执行的分析的结果可以与在操作58所确定的依从性信息和/或在操作60所识别的车辆信息相关联。这可以产生将分析结果与适当车辆(和/或车辆种类)相关联的记录，和/或指定以其进行测试的至少一些参数(例如，车辆在测试期间是否依从在操作58所提供的指令)。
[0090]图4图示了根据本发明的一种或多种实施方式的分析尾气以对尾气中出现的一种或多种成分进行量化的方法64。在以下对方法64及其一个或多个操作的描述中，具体参考图1-2所示出并且在以上所描述的各个组件和/或图3所示出以及在以上所描述的各个操作。然而，这并不应当被示为限制。相反，应当意识到方法64可随各种不同的系统和方法来使用。另外，图4中所图示以及随后描述的方法64的操作的特定排列并非意在作为限制。如应当意识到的，在一些实施方式中，各个操作可以以不同于所给出的顺序来执行，各个操作可以互相组合执行和/或被一起省略，和/或可以增加各种附加操作而并不背离本公开的范围。
[0091]在操作66，可以确定是否应当开始(或者已经开始了)执行尾气分析。操作66可以包括确定被接收到临近车辆沿其行驶的道路的收集器开口中的尾气是否到达执行分析的成分检测系统。例如，操作66可以包括确定在图3所示并且在以上描述的方法46的操作52所接收的尾气是否已经到达成分检测系统。在操作66所进行的确定可以基于车辆的位置(例如，在方法46的操作50)和/或将尾气接收到收集器开口之中与所接收尾气到达成分检测系统之间的延迟时间。在一些实施方式中，操作66可以由计算机来执行，其与图1-2所示并且在以上所描述的计算机26相似或相同。
[0092]如果在操作66确定了尾气的分析不应当(或还没有)开始，则方法64再次执行操作66。如果在操作66确定了尾气分析应当开始，则方法64进入操作68，其中对尾气进行采样以量化出现的一种或多种成分。在一些情况下，这可以包括对一种或多种成分进行单次测量并且进入操作70。在一些情况下，这可以包括在预定采样间隔取得一系列样本并且随后进入操作70。在一些实施方式中，操作68可以由成分检测系统来执行，其与图1-2所示并且在以上所描述的成分检测系统24相似或相同。
[0093]在操作70，可以确定尾气分析是否应当停止(或已经停止了)。操作70可以包括确定接收到与车辆沿其行驶的道路相邻的收集器开口中的尾气是否不再到达执行分析的成分检测系统(例如，由于车辆已经通过了收集器开口)。例如，操作70可以包括确定在如图3所示并且以上所描述的方法46的操作52所接收的全部尾气是否都已经被成分检测系统采样并用尽。在操作70进行的确定可以基于车辆的位置(例如，在方法46的操作50)和/或将尾气接收到收集器开口之中与所接收尾气到达成分检测系统之间的延迟时间。在一些实施方式中，操作70可以由计算机来执行，其与图1-2所示并且在以上所描述的计算机26相似或相同。
[0094]如果在操作70确定了尾气分析不应当停止(或者还未停止)，则方法64可以返回至操作68。如果在操作70确定了尾气分析应当停止(或已经停止了)，则方法64可以进入步骤72。
[0095]在操作72，对操作68所取得的尾气中出现的一种或多种成分进行量化的样本通过若干可能的数学技术中的一种或多种进行汇总以提供车辆尾气中出现的一种或多种成分的汇总量化。在一些情况下，操作72可以包括对样本进行平均。在一些实施方式中，操作72可以由计算机来执行，其与图1-2所示并且在以上所描述的计算机26相似或相同。
[0096]虽然已经基于当前所认为的最为实际且优选的实施例出于说明的目的对本发明进行了描述，但是所要理解的是，这样的细节仅是出于该目的而本发明并不局限于所公开的实施方式，而是与之相反，其意在覆盖在所附权利要求的精神和范围之内的修改和等同设置形式。例如，所要理解的是，本发明预见到在可能范围内，任意实施方式的一个或多个特征可以与任意其它实施方式的一个或多个特征进行组合。
[0097]在一种可替换实施方式中，并且参考图5，系统10可以进一步包括远程排放感应(RES)系统，其可以替代以上详细描述的提取采样系统使用或者在以上详细描述的提取采样系统之外使用。
[0098]该RES系统可以被配置为在以基本上平行于收集器18的提取部分18a的方向(或者换句话说，在基本上平行于车辆14在道路16上的行驶的方向)延伸的光学测量路线500中测量(车辆14的)尾气尾流12中的排放物。就此而言，车辆14所排放的尾气可以由采集结构引导至道路16上方的较高位置以使得该尾气出现在光学测量路线500中。
[0099]在一种实施方式中，该RES系统可以包括源/检测器单兀510,其位于第一位置42处或附近(例如，处于采集结构20的第一端或入口处)。可以在道路16上方较高的高度提供源/检测器单元510 (例如，从采集结构20的顶部垂下)。
[0100]源/检测器单元510可以包括一个或多个电磁辐射(ER)源，其可以在以已知方式对车辆尾气排放物的各种成分进行吸收光谱测量时使用。该源可以包括红外(IR)辐射源。在可替换的实施方式中，可以使用其它类型的辐射源，例如包括紫外线(UV)源、可见光源或者本领域技术人员已知并理解的其它适当的源。在一些实施方式中，可以使用辐射源的组
口 ο
[0101]源/检测器单元510可以进一步包括用于以已知方式检测辐射的一个或多个检测器或检测器阵列。可以选择检测器阵列以允许对源所发射的电磁辐射进行检测。例如，检测器阵列可以包括光电检测器(例如，光电二极管)、光电倍增管(PMT)、分光仪或者任意其它适当辐射检测器。在一种实施方式中，可以使用汞-镉-碲(Hg-Cd-Te)光电检测器来检测IR辐射。也可以使用其它适当检测器或检测器阵列或者其组合。在一种实施方式中，可以使用具有多个滤波器的单个检测器而不是采用多个检测器的阵列。多个滤波器可以是可移动的，诸如旋转滤波器，以允许对多种成分进行检测。就此而言，可以采用单个检测器来检测多种不同的尾气成分，因为每个可移动滤波器被设计为仅允许特定尾气成分的感兴趣波长带通过检测器。根据又另一种实施方式，该RES系统可以包括分光仪或可以用来检测多于一种的成分的其它检测设备。
[0102]在一种实施方式中，该RES系统可以包括传输光学器件520,其安装方式使得允许来自源/检测器单元510的源的辐射沿测量路线500被反射回源/检测器单元510的检测器阵列以便进行分析。传输光学器件520可以位于第二位置44处或其附近(例如，处于采集结构20的第二端或出口处)。传输光学器件520可以提供在道路16上方较高的高度(例如，从采集结构20的顶部垂下)并且与源/检测器单元510对准。传输光学器件520可以包括镜面、平面镜、横向传输镜面(LTM)、竖直传输镜面(VIM)、回射器或其它设备。在一种实施方式中，传输光学器件520可以包括横向传输镜面以根据方位沿与横向或竖直设置的路线从入射方向反射来自源的辐射。可以实施其它配置。
[0103]在一些实施方式中，源/检测器单元510和传输光学器件520可以被颠倒以使得源/检测器单元510可以位于第二位置44处或其附近(例如，处于采集结构20的第二端或出口处)，而传输光学器件520则位于第一位置42处(例如，处于采集结构20的第一端或入口处)。
[0104]此外，在其它实施方式中(未示出)，源/检测器单元510可以被替换为包括源的单元，而传输光学器件520可以被替换为包括(与源对准的)检测器的单元。在该实施方式中，辐射束沿测量路线500 (即从源到检测器)形成一条通路而不是沿如图5所示的测量路线的两条通路(从源/检测器单元510到传输光学器件520并且随后返回源/检测器单元510)。显然，在一些实施方式中，传输光学器件520可以被替换为包括源的单元，并且源/检测器单元510可以被替换为包括(与源对准的)检测器的单元。可以实施其它配置。
[0105]根据本发明的一个方面，源/检测器单元510、传输光学器件520和/或RES的其它组件可以与(以上详细描述的)系统10的其它组件中的一个或多个进行操作通信，所述组件包括例如计算机26、车辆通信系统28、位置追踪系统30、车辆识别系统32和/或其它组件。
[0106]计算机26可以执行一个或多个软件应用以计算各种尾气气体成分的相对量、各种尾气气体成分(例如，HC、C02、NOx, CO等)的浓度、尾气成分的衰减速率(例如，随时间消散)、尾气尾流的不透明性、温度、车辆的速度和加速度，并且还确定其它所需信息。
[0107]在一种实施方式中，计算机26可以通过计算特定尾气气体成分相对C02气体成分的吸收率来计算各种尾气气体成分的相对量。例如，在一种实施方式中，(源/检测器单元510)的源可以被配置为在车辆14通过采集结构20时使EM辐射束穿过(出现在光学测量路线500中的)车辆14的尾气尾流12。该束可以由传输光学器件520引导回到源/检测器单元510的检测器(或检测器阵列)。一个或多个滤波器(未示出)可以与检测器阵列相关联以使得该检测器阵列能够确定具有特定波长或波长范围的EM辐射的强度。该波长可以被选择为对应于被尾气尾流中的感兴趣分子种类(例如，碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)和诸如NO和N02的氮氧化物(NOx))所吸收的波长。一个或多个检测器输出电压表示由该检测器所测量的EM辐射的强度。
[0108]这些电压随后被输入到计算机26。计算机26可以计算源的已知强度和检测器所检测的强度之间的差异以确定被特定分子种类所吸收的总量(基于与该种类相关联的预定波长)。基于所测量的(多种)吸收，可以以已知方式来确定排放物中的一种或多种分子种类在测量路线中的分子数量。[0109]如本领域已知的，通过校准单元(未示出)或者通过喷气校准(经由校准气体罐)能够进行RES系统的校准。
[0110]如以上所提到的，该RES系统可以单独使用，或者在以上详细描述的提取采样系统(例如，收集器18、采集结构20、气流生成器22、成分检测系统24等)之外使用。
[0111]例如，在一种实施方式中，可以(经由RES系统)对车辆尾气排放物中的气体污染物进行光学监视，同时诸如黑碳的含量或大小分布之类的各种烟雾参数则可以使用提取采样系统来监视。显然，在一种实施方式中可以经由例如在通过引用全文结合于此的美国专利号6701056中所描述的RES系统对烟雾进行光学监视。
[0112]在可替换实施方式中，出于数据验证或比较的目的，可以由RES系统和提取采样系统来进行类似测量。
[0113]通过考虑这里所公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实施方式、使用和优势对于本领域技术人员将是显而易见的。说明书应当被理解为仅是说明性的，并且本发明的范围因此意在仅由以下权利要求所限定。
【权利要求】
1.一种系统，该系统被配置为沿着道路被定位在一定地点处，并且该系统被配置为确定在所述道路上从道路上的第一位置行驶到道路上的第二位置的车辆所排放的尾气排放物的样本中出现的一种或多种组分的浓度，该系统包括: 成分检测系统，其被配置为确定车辆尾气排放物中出现的一种或多种组分的浓度； 收集器，其操作性地联接至所述成分检测系统，其中所述收集器位于所述道路的表面上方并且具有一个或多个开口，以用于接收所述车辆尾气排放物以便由所述成分检测系统进行分析； 采集结构，其具有一个或多个表面，所述表面被定位为在所述成分检测系统进行测量之前将要由所述成分检测系统进行分析的车辆尾气排放物指引到所述收集器的一个或多个所述开口； 其中所述成分检测系统被配置为经由所述收集器接收车辆的尾气排放物的样本，并且确定所述尾气排放物的样本中出现的一个或多个所述组分的浓度；并且 其中所述收集器被配置为使得要通过所述收集器传送至所述成分检测系统的车辆所排放的尾气排放物的收集时间随着所述收集器的一个或多个开口在所述第一位置和所述第二位置之间沿所述道路的位置的变化而进行变化，从而对尾气排放物进行汇总以便在所述成分检测系统内进行检测。
2.根据权利要求1的系统，其中所述道路包括测试车道。
3.根据权利要求1的系统，其中所述采集结构包括顶部，该顶部由一个或多个支撑体支撑在道路表面上方以使得车辆能够在沿道路行驶时在所述顶部下方通过。
4.根据权利要求1的系统，其中所述道路包括单条车辆行驶车道，并且其中所述采集结构的所述顶部覆盖所述单条·车辆行驶车道。
5.根据权利要求1的系统，其中所述收集器包括: 提取部分，其平行于道路的行驶方向延伸，一个或多个所述开口形成于所述提取部分中；和 输送部分，其被配置为将所述提取部分所提取的尾气排放物通过一个或多个所述开口朝向所述成分检测系统进行输送，其中所述输送部分与所述提取部分对接的位置促进了尾气排放物在对接处进行汇总。
6.根据权利要求5的系统，其中所述提取部分在所述提取部分最接近所述第二位置的一端或其附近与所述传输部分进行对接。
7.根据权利要求5的系统，其中所述提取部分包括穿孔内腔。
8.根据权利要求7的系统，其中对于更接近于所述第一位置的位置，穿孔的大小、形状或分布中的一个或多个允许更自由地流入所述收集器的所述提取部分之中。
9.根据权利要求1的系统，其中所述收集器被固定在所述采集结构的顶部下侧以使得所述收集器的一个或多个开口面向所述道路的表面。
10.根据权利要求1的系统，其中所述采集结构进一步包括: 顶部，其由一个或多个支撑体支撑在道路表面上方以使得车辆能够在沿道路行驶时在所述顶部下方通过；和 墙围，其从所述顶部在所述道路的第一侧朝着道路表面延伸，并且进一步平行于道路上的行驶方向进行延伸，其中所述墙围被配置为将车辆以朝道路第一侧的方向向外排放的尾气排放物朝所述收集器的一个或多个开口进行引导。
11.一种确定在道路上从第一位置行驶到第二位置的车辆所排放的尾气排放物样本中出现的一种或多种组分的浓度的方法，该方法包括: 在被成分检测系统测量之前，将要由所述成分检测系统进行分析的车辆的尾气排放物经由采集结构的一个或多个表面指引到收集器的一个或多个开口，其中所述收集器位于道路表面的上方； 通过吸力将在所述收集器的一个或多个所述开口中接收的尾气排放物抽取到所述成分检测系统中，其中所述收集器被配置为使得通过所述收集器的一个或多个所述开口抽取至所述成分检测系统的尾气排放物的收集时间随着所述收集器的一个或多个所述开口的位置沿道路在第一位置和第二位置之间的变化而进行变化，从而对尾气排放物进行汇总以便在所述成分检测系统内进行检测。
12.根据权利要求11的方法，其中所述道路包括测试车道。
13.根据权利要求11的方法，其中所述采集结构包括顶部，其由一个或多个支撑体支撑在道路表面上方，以使得车辆能够在沿道路行驶时在所述顶部下方通过。
14.根据权利要求11的方法，其中所述道路包括单条车辆行驶车道，并且其中所述采集结构的顶部覆盖所述单条车辆行驶车道。
15.根据权利要求11的方法，其中所述收集器包括: 提取部分，其平行于道路的行驶方向延伸，一个或多个开口形成于所述提取部分中；和 输送部分，其被配置为将所述提取部分所提取的尾气排放物通过一个或多个所述开口朝向所述成分检测系统进行输送，其中所述输送部分与所述提取部分对接的位置促进了尾气排放物在对接处进行汇总。
16.根据权利要求15的方法，其中所述提取部分在所述提取部分最接近所述第二位置的一端或其附近与所述传输部分进行对接。
17.根据权利要求15的方法，其中所述提取部分包括穿孔内腔。
18.根据权利要求17的方法，其中对于更接近于第一位置的位置，穿孔的大小、形状或分布中的一个或多个允许更自由地流入所述收集器的所述提取部分之中。
19.根据权利要求11的方法，其中所述收集器被固定在所述采集结构的顶部的下侧以使得所述收集器的一个或多个所述开口面向所述道路的表面。
20.根据权利要求11的方法，其中所述采集结构进一步包括:顶部，其由一个或多个支撑体支撑在道路表面上方以使得车辆能够在沿道路行驶时在所述顶部下方通过；和墙围，其从所述顶部在道路第一侧向道路表面延伸，并且进一步平行于道路上的行驶方向进行延伸，其中所述墙围被配置为将车辆以朝道路第一侧的方向向外排放的尾气排放物朝所述收集器的一个或多个所述开口进行引导。
21.一种系统，其被配置为沿着道路定位在一定地点处，并且该系统被配置为确定在道路上行驶的车辆所排放的尾气排放物样本中出现的一种或多种组分的浓度，该系统包括: 采集结构，其具有第一端、第二端以及顶部，所述顶部在基本上平行于道路行驶方向的方向上具有从所述采集结构的第一端延伸至所述采集结构的第二端的长度，其中所述采集结构的顶部由一个或多个支撑体支撑在道路表面上方，以使得车辆在沿道路行驶时在所述顶部下方通过的同时聚集由车轮所排放的尾气排放物；至少一个辐射源，该辐射源设置在所述采集结构的顶部的下侧并接近于所述采集结构的第一端，所述辐射源被配置为沿光学测量路线发射辐射束，其中该光学测量路线基本上平行于道路行驶方向的方向并且沿着该顶部的下侧延伸，从而穿过了由所述采集结构所聚集的车辆的尾气排放物； 至少一个辐射检测器，其被配置为接收所述辐射束并且生成指示第一和第二波长带中第一车辆尾气组分和第二车辆尾气组分的辐射吸收的至少一个信号；和 计算机，其被配置为接收所述至少一个信号并且计算第一车辆尾气组分的辐射吸收与第二车辆尾气组分的辐射吸收的比率。
22.根据权利要求21的系统，其中所述至少一个辐射检测器设置在接近于所述采集结构的第二端的所述采集结构的顶部的下侧，以使得所述辐射束形成沿从所述至少一个辐射源通过所述采集结构所聚集的车辆尾气排放物到所述至少一个辐射检测器的单条通路。
23.根据权利要求21的系统，其中所述至少一个辐射检测器接近于所述采集结构的第一端并且临近所述至少一个辐射源而被设置在所述采集结构的顶部的下侧，所述系统进一步包括: 光学器件，其接近于所述采集结构的第二端而被设置在所述采集结构的顶部的下侧，所述光学器件被配置为沿所述光学测量路线将所述至少一个辐射源所发射的辐射束反射回所述至少一个辐射检测器，以使得所述辐射束形成至少两条穿过所述采集结构所聚集的车辆尾气排放物的通路。
24.根据权利要求21的系统，其中所述第一车辆尾气组分包括一氧化碳、碳氢化物或一氧化氮中的一个。
25.根据权利要求21的系统，`其中所述第二车辆尾气组分包括二氧化碳(C02)。
【文档编号】G01M15/00GK103827652SQ201280038240
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年6月1日 优先权日:2011年6月3日
【发明者】唐纳德·H·斯特德曼 申请人:环境测试系统控股公司