本发明涉及一种排气分析装置，该排气分析装置用于分析例如从车辆等的发动机等内燃机或蒸汽涡轮等外燃机排出的排气。
背景技术：
如专利文献1所示，以往的排气分析装置在导入从设置在测试室内的发动机排出的排气的导入通道内设置有除尘过滤器，用于除去包含在该排气中的灰尘和煤等。由于上述除尘过滤器附着有灰尘和煤等而被堵塞，所以需要定期(例如每隔8小时等)更换。
但是，除尘过滤器大多配置在测试室内，使用者需要特意进入测试室更换除尘过滤器。在此，不仅测试室因车辆等的发动机的启动而成为高温，而且除尘过滤器配置在成为高温的发动机或排气管附近，需要在高温环境下进行除尘过滤器的更换作业，使用者的负担较大。此外，除尘过滤器的更换作业是在成为高温的发动机或排气管附近进行的作业，所以比较危险。另外，虽然可以考虑在发动机或排气管的温度下降后再进行除尘过滤器的更换作业，但是由此会导致开始下一次排气测量的时间变长。
另一方面，近年来，要求对车辆等的发动机进行连续测量(例如24小时连续测量或48小时连续测量等)。因此，如上所述，为了更换除尘过滤器，需要暂时停止连续测量，因此导致难以进行所希望的连续测量。
专利文献1：日本专利公开公报特开2006-153746号。
技术实现要素：
为了一举解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种排气分析装置，几乎不需要进行移动到例如设置有发动机的测试室等过滤器设置场所来更换过滤器的作业，并且能够连续测量从该发动机排出的排气。
即，本发明提供一种对发动机排出的排气进行分析的排气分析装置，其特征在于包括：第一过滤器流道，设置有所述排气导通的第一过滤器和用于检测所述第一过滤器堵塞的第一传感器；第二过滤器流道，设置有所述排气导通的第二过滤器和用于检测所述第二过滤器堵塞的第二传感器；排气分析部，用于分析通过所述第一过滤器或所述第二过滤器的排气；流道切换机构，使所述排气选择性地流向所述第一过滤器流道或所述第二过滤器流道；以及脉冲式吹扫机构，设置在各所述过滤器流道内，以脉冲方式多次向各所述过滤器提供吹扫气体，且根据所述发动机种类的不同使脉冲提供的次数不同，当设置在利用所述流道切换机构使排气正流动的一个过滤器流道内的传感器的输出值达到规定范围外时，利用所述流道切换机构将所述排气流动的过滤器流道切换至另一个过滤器流道，并且利用所述脉冲式吹扫机构以脉冲方式向设置在所述一个过滤器流道内的过滤器提供所述吹扫气体。
按照上述排气分析装置，当设置在排气流动的一个过滤器流道内的过滤器因堵塞等使传感器的输出值达到规定范围外时，将排气流动的过滤器流道切换至另一个过滤器流道，所以能够连续测量排气。此外，由于在切换至另一个过滤器之后，以脉冲方式向产生堵塞等而需要进行清洗的一个过滤器提供吹扫气体，所以可以不更换上述一个过滤器，进行清洗而使其再利用。由此，通过依次切换第一过滤器和第二过滤器，不需要为了更换过滤器而停止测量，从而能够进行连续测量。此外，通过脉冲式吹扫机构以脉冲方式提供吹扫气体，不会使脉冲式吹扫机构的压缩机的容量变大，可以有效地向过滤器提供高压气体。
在此，作为设置在过滤器流道(第一过滤器流道、第二过滤器流道)内的传感器(第一传感器、第二传感器)例如可以考虑：(1)检测过滤器上游侧和下游侧的压力差的压力传感器；(2)检测过滤器上游侧或下游侧一方压力的压力传感器；(3)检测流过过滤器的流量的流量传感器；或(4)组合检测过滤器上游侧或下游侧一方压力的压力传感器和检测流过过滤器的流量的流量传感器等。此时，传感器的输出值达到规定范围外是指：在上述(1)的情况下，由压力传感器得到的压力差达到规定值以上；在上述(2)的情况下，例如由压力传感器得到的过滤器上游侧的压力达到规定值以上、或由压力传感器得到的过滤器下游侧的压力达到规定值以下；在上述(3)的情况下，由流量传感器得到的流量达到规定值以下；在上述(4)的情况下，例如相对于由压力传感器得到的压力，由流量传感器得到的流量达到规定值以下。
当利用流道切换机构在第一过滤器流道和第二过滤器流道之间切换流道时，由于在切换对象的过滤器内部残留有吹扫气体，所以排气被上述吹扫气体稀释，导致排气分析部测量出的排气中的成分浓度等暂时下降。因此，如果关注成分浓度等的经时变化时自动切换流道，则反而导致使用便利性变差。为了解决上述问题，优选的是，利用流道切换机构进行的切换，能够在由所述传感器检测出的输出值达到规定范围外的情况下自动进行切换的自动模式，以及由使用者手动进行切换的手动模式之间进行选择。因此，由于能够选择自动模式和手动模式，所以如果关注成分浓度等的经时变化时选择手动模式，则可以防止自动切换流道而使成分浓度暂时下降。
当从一个过滤器流道切换至另一个过滤器流道时，如果切换对象的另一个过滤器为低温，则导致排气中的测量成分凝聚在过滤器而对测量结果造成不良影响。因此，优选的是，在利用所述流道切换机构将所述排气流动的过滤器流道切换至另一个过滤器流道之前，预先对设置在所述另一个过滤器流道内的过滤器进行加热。
此外，优选的是，当利用所述脉冲式吹扫机构以脉冲方式提供所述吹扫气体时，对被以脉冲方式提供所述吹扫气体的过滤器进行加热。由此，通过在对过滤器进行加热的状态下提供吹扫气体，可以容易地除去附着在过滤器上的过滤物。
按照以上述方式构成的本发明，几乎不需要进行移动到例如设置有发动机的测试室等过滤器设置场所来更换过滤器的作业，并且能够连续测量从该发动机排出的排气。
附图说明
图1是示意性表示本实施方式的排气分析装置构成的图。
图2是表示排气在第一过滤器流道中流动状态的图。
图3是表示刚从第一过滤器流道切换至第二过滤器流道的状态的图。
图4是表示由脉冲式吹扫产生的过滤器上游侧和下游侧压差变化的图。
附图标记说明
1排气分析装置
2导入口
3排气分析部
4导入通道
41第一过滤器流道
42第二过滤器流道
5第一过滤器
6第一压力传感器(第一传感器)
7第二过滤器
8第二压力传感器(第二传感器)
9流道切换机构
10脉冲式吹扫机构
具体实施方式
下面参照附图，对本发明排气分析装置的一种实施方式进行说明。
本实施方式的排气分析装置1设置在设置有未图示的车辆等的发动机的测试室内，用于分析从该发动机排出的排气。另外，排气分析装置1和位于与所述测试室划分开的测量室内的中央管理装置之间，通过例如lan(局域网)收发分析数据和进度数据等各种数据。
具体地说，如图1所示，排气分析装置1包括：导入口2，导入从发动机排出的排气；排气分析部3，分析从该导入口2导入的排气；以及导入通道4，连接所述导入口2和所述排气分析部3并将从所述导入口2导入的排气向所述排气分析部3引导。另外，排气分析部例如安装有测量原理不同的多个气体分析仪，可以分别测量包含在排气中的hc、nox、co、co2等各成分。
并且，所述导入通道4包括：第一过滤器流道41，设置有排气导通的第一过滤器5和检测该第一过滤器5上游侧和下游侧的压力差的第一压力传感器6；以及第二过滤器流道42，设置有排气导通的第二过滤器7和检测该第二过滤器7上游侧和下游侧的压力差的第二压力传感器8。另外，第一过滤器5和第二过滤器7可以考虑采用由例如玻璃棉构成的纤维状物质，或者是将薄片体卷成圆筒状而构成的表面过滤器，上述薄片体编织由不锈钢等金属构成的线状体而成。当采用表面过滤器时，在利用后述的脉冲式吹扫机构10从下游侧以脉冲方式提供吹扫气体的情况下，容易进行清洗。
上述第一过滤器流道41和第二过滤器流道42并列设置在导入通道4上游侧的分路点4a和导入通道4下游侧的合流点4b之间。另外，在导入通道4中、且直到排气分析部3的中途安装有保温软管和流量控制部(调节器等)，用于将排气保温为130℃左右。
此外，在导入通道4内设置有：流道切换机构9，使排气选择性地流向第一过滤器流道41或第二过滤器流道42；以及脉冲式吹扫机构10，设置在各过滤器流道41、42中，从下游侧以脉冲方式向各过滤器5、6提供吹扫气体。所述脉冲式吹扫机构10构成用于对各过滤器5、6进行清洗的过滤器清洗机构。
如图1所示，流道切换机构9具有：第一上游侧开关阀v1，设置在第一过滤器流道41的第一过滤器5的上游侧；第二上游侧开关阀v2，设置在第二过滤器流道42的第二过滤器7的上游侧；以及切换控制部91，控制该第一、第二上游侧开关阀v1、v2。另外，第一上游侧开关阀v1和第二上游侧开关阀v2例如是电磁阀。并且，所述切换控制部91将第一上游侧开关阀v1和第二上游侧开关阀v2开关控制成“第一上游侧开关阀v1：打开，第二上游侧开关阀v2：关闭”或“第一上游侧开关阀v1：关闭，第二上游侧开关阀v2：打开”，从而使排气选择性地流向第一过滤器流道41或第二过滤器流道42中的任意一个。具体地说，切换控制部91从排气流动的过滤器流道41、42的压力传感器6、8取得压力数据，并将该压力数据表示的测量值(压差)和预先输入的规定的阈值进行比较，当测量值大于规定的阈值时，对上游侧开关阀v1、v2进行控制，以便切换排气流动的过滤器流道41、42。另外，规定的阈值是指用于切换过滤器流道41、42的标准压差，具体地说，是能够判断过滤器5、7堵塞的压差。
另外，在本实施方式中，如后所述，由于设置有脉冲式吹扫机构10，所以在第一过滤器5的下游侧、第二过滤器7的下游侧也设置有第一、第二下游侧开关阀v3、v4。另外，第一、第二下游侧开关阀v3、v4例如是电磁阀。并且，所述切换控制部91使第一下游侧开关阀v3的动作与第一上游侧开关阀v1的动作相同，并且使第二下游侧开关阀v4的动作与第二上游侧开关阀v2的动作相同。即，第一过滤器流道41通过关闭第一上游侧开关阀v1和第一下游侧开关阀v3而被密闭。同样，第二过滤器流道42通过关闭第二上游侧开关阀v2和第二下游侧开关阀v4而被密闭。
如图1所示，设置在各过滤器流道41、42内的脉冲式吹扫机构10包括：吹扫气体导入通道101，与各过滤器流道41、42的过滤器5、7的下游侧连接；吹扫气体导出通道102，与过滤器5、7的上游侧连接；吹扫气体供给部103，向所述吹扫气体导入通道101提供吹扫气体；以及气体供给控制部104，控制该吹扫气体供给部103的动作，以脉冲方式提供吹扫气体。吹扫气体导入通道101与第一、第二下游侧开关阀v3、v4的上游侧连接，并且设置有开关阀v5。此外，吹扫气体导出通道102与第一、第二上游侧开关阀v1、v2的下游侧连接，并且设置有开关阀v6。此外，上述开关阀v5、v6例如是电磁阀，由阀控制部105进行开关控制。此外，吹扫气体供给部103具有压缩机，该压缩机压缩吹扫气体而使其成为高压气体。
并且，当清洗过滤器5、7时，通过阀控制部105使设置在吹扫气体导入通道101和吹扫气体导出通道102的开关阀v5、v6打开，并且气体供给控制部104对吹扫气体供给部103进行控制，从过滤器5、7的下游侧、即朝向与排气导通方向相反的方向以脉冲方式提供一股或多股高压吹扫气体。以脉冲方式提供是指数秒(例如1秒)提供吹扫气体。另外，以脉冲方式提供的次数因发动机的种类(排气的种类)不同而不同。此时，由于使提供吹扫气体的过滤器流道(41或42)的上游侧开关阀(v1或v2)和下游侧开关阀(v3或v4)都关闭，所以吹扫气体不会流入排气流动的过滤器流道而稀释排气。即，例如向第一过滤器流道41的第一过滤器5提供吹扫气体时，该吹扫气体不会流向第二过滤器流道42。
另外，流道切换机构9的切换控制部91、脉冲式吹扫机构10的气体供给控制部104和阀控制部105等控制设备可以通过一个计算机(例如由cpu、存储器、输入输出接口、ad转换器和显示器等构成)构成，也可以通过物理分离的多个计算机构成。
接着，对以上述方式构成的排气分析装置1的动作进行说明。
如图2所示，当使排气流过第一过滤器流道41，并且排气分析部3分析出流过该第一过滤器流道41的排气时，第一压力传感器6检测出第一过滤器5上游侧和下游侧的压差，并将该压力数据输入流道切换机构9的切换控制部91。
并且，当压力数据表示的压差为规定范围外、即达到规定值以上时，流道切换机构9的切换控制部91判断第一过滤器5堵塞，从而使第一上游侧开关阀v1和第一下游侧开关阀v3关闭，并使第二上游侧开关阀v2和第二下游侧开关阀v4打开。由此，如图3所示，排气流动的过滤器流道从第一过滤器流道41切换至第二过滤器流道42。另外，优选的是，分别在第一过滤器5和第二过滤器7上设置过滤器加热部(未图示)，并在切换前预先将切换对象的第二过滤器7加热到所希望的温度(例如191℃)。
在上述切换之后，脉冲式吹扫机构10的阀控制部105从切换控制部91取得表示进行了切换的切换信号，从而使吹扫气体导入通道101的开关阀v5和吹扫气体导出通道102的开关阀v6打开，并且气体供给控制部104控制吹扫气体供给部103，以脉冲方式向第一过滤器5提供吹扫气体。由此，可以对第一过滤器5进行清洗而使其再利用。在此，图4表示脉冲供给的次数和过滤器上游侧和下游侧的压差之间的关系。图4的情况下，通过以脉冲方式提供四次吹扫气体就能恢复成测量开始时的状态，进行再利用。另外，在本实施方式中，由于第一过滤器5和第二过滤器7始终被过滤器加热部(未图示)加热，所以即使当利用所述脉冲式吹扫机构10以脉冲方式提供吹扫气体时，也对第一过滤器5进行加热。由此，容易除去附着在第一过滤器5上的过滤物。此外，由于始终对第一过滤器5和第二过滤器7进行加热，所以即使当利用流道切换机构9不定期地在第一过滤器5和第二过滤器7之间进行切换时，也可以切换至加热后的状态的过滤器。
通过反复进行上述动作，在排气的连续测量中，依次进行“第一过滤器流道41的排气流通”→“第一过滤器5的脏污检测”→“流道切换”→“第二过滤器流道42的排气流通+第一过滤器5的脉冲式吹扫”→“第二过滤器7的脏污检测”→“流道切换”→“第一过滤器流道41的排气流通+第二过滤器7的脉冲式吹扫”→······。
按照以上述方式构成的本实施方式的排气分析装置1，当设置在排气流动的一个过滤器流道(例如第一过滤器流道41)内的过滤器(第一过滤器5)因堵塞等其上游侧和下游侧的压力差达到规定值以上时，将排气流动的过滤器流道切换至另一个过滤器流道(第二过滤器流道42)，所以能够连续测量排气。此外，由于在切换至另一个过滤器(第二过滤器7)之后，以脉冲方式向产生堵塞等而需要进行清洗的一个过滤器(第一过滤器5)提供吹扫气体，所以可以不更换上述一个过滤器(第一过滤器5)，进行清洗而使其再利用。由此，通过依次切换第一过滤器5和第二过滤器7，不需要为了更换过滤器而停止测量，从而能够进行连续测量。此外，通过脉冲式吹扫机构10以脉冲方式提供吹扫气体，不会使脉冲式吹扫机构10的压缩机103的容量变大，可以有效地向过滤器5、7提供高压气体。
另外，本发明并不限于所述实施方式。
例如，在所述实施方式中，当由压力传感器得到的压差达到规定值以上时，利用流道切换机构自动切换排气流动的过滤器流道，但是也可以由使用者选择该自动切换的自动模式和使用者手动切换的手动模式。在这种情况下，可以考虑使控制设备具有模式选择信号接收部，用于接收来自使用者的模式选择信号，使用者能够通过对控制设备的输入装置进行操作来选择模式。因此，由于能够选择自动模式和手动模式，所以当关注成分浓度等的变化时选择手动模式，则可以防止自动切换流道而导致成分浓度暂时下降。另外，即使选择手动模式时，为了在压力传感器得到的压差达到规定值以上时通知使用者，也可以考虑例如在显示器上显示警报等。由此，即使是手动模式，也可以提醒使用者切换过滤器。
此外，在所述实施方式中，是利用脉冲供给的脉冲次数对脉冲式吹扫机构所进行的过滤器的脉冲式吹扫进行控制，但是也可以利用进行脉冲供给的时间来进行控制。此外，也可以检测过滤器上游侧和下游侧的压差，当上述压差达到规定值以下时，使过滤器的脉冲式吹扫结束。
此外，在所述实施方式中，在进行过滤器的脉冲式吹扫时使用过滤器加热部对过滤器进行加热，但是也可以使吹扫气体自身为高温(例如191℃)，并以脉冲方式向过滤器提供该高温的吹扫气体。由此，对脉冲式吹扫中的过滤器进行加热，可以容易地除去过滤物。此外，可以利用吹扫气体，预先对切换对象的过滤器进行加热。
并且，在所述实施方式中，始终对第一过滤器和第二过滤器进行加热，但是可以不是始终进行加热，而是对排气导通的过滤器进行加热，也可以在切换之前对切换对象的过滤器预先进行加热，也可以对以脉冲方式提供吹扫气体的过滤器进行加热。
此外，作为用于检测过滤器堵塞的传感器，除了检测过滤器上游侧和下游侧的压力差的压力传感器以外，也可以是检测过滤器上游侧或下游侧一方压力的压力传感器，还可以是检测流过过滤器的流量的流量传感器。
此外，在所述实施方式中，分析发动机的排气，但是除此之外，也可以分析从蒸汽涡轮等外燃机排出的排气。
此外，本发明并不限于所述实施方式，只要在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变形。