[发明专利]排气分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分析例如由机动车辆内燃机排放的排气中所含成分的排气分析装置。具体地，本发明涉及一种能够同时测量气道横截面中的排气的多种成分的浓度的排气分析装置。

背景技术

作为前述类型的排气分析装置的传统示例，专利文件1公开了一种车载HC测量设备。这种车载HC测量设备使得以下装置安装在车辆上：用于连续测量在与发动机连接的排气管道中流动的排气中的HC(碳氢化合物)浓度的NDIR(非分光红外)气体分析装置；用于连续测量在排气管道中流动的排气流量的排气流量计；以及用于通过计算NDIR气体分析装置和排气流量计的输出而连续计算排气中的THC(总碳氢化合物)量的运行处理电路。

有很多其它的排气测量设备和分析装置采用了NDIR(非分光红外)方法、FID(火焰离子检测器)方法或CLD(化学发光检测器)方法。所有这些测量方法的测量原理都需要使用参比气体。

专利文件1：日本专利公开说明书(Kokai)No.2004-117259A

专利文件1中披露的排气分析装置利用红外吸收或一些其它分析技术通过对在实际道路上行驶的车辆内燃机排放的排气通道中的排气进行采样来测量排气中的例如THC成分的浓度。

然而，在这种排气分析装置中，在对排气采样时扰动了排气通道中的排气流，从而阻止了对排气在排气通道中流动时的排气状态的实时分析。结果，不可能测量在排气从内燃机排放之后在排气通道中流动时的各个成分的浓度。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够在排气于排气通道中流动时精确测量由机动车辆内燃机等排出的排气成分的浓度的排气分析装置。

为了实现前述目的，本发明提供了一种排气分析装置，其包括设置在排气通道中的传感器单元，排气经由所述排气通道从内燃机排出，所述传感器单元包括使用激光照射所述排气的照射单元和用于接收由所述照射单元发出的透射穿过所述排气的激光的受光单元。基于所述受光单元接收到的激光来测量排气成分的浓度、温度等以对所述排气进行分析。所述传感器单元包括允许所述排气通过的通孔，所述通孔形成为与所述排气通道的横截面形状匹配的形状。所述激光由所述照射单元照射到所述通孔内并且横穿所述排气通道由所述受光单元接收。所述排气通道指的是发动机排出的排气经由其流动的通道；其可从发动机主体的排气孔延伸到末端的消音器或延伸到从消音器突出的排气管，这取决于特定的实施方式。本发明的排气分析装置用于测量流过所述排气通道或经由所述排气通道排出的排气中的排气成分的浓度或温度。

因而，根据本发明的排气分析装置，用于测量排气成分浓度、温度等的激光照射到排气通过的通孔中，透射穿过排气并且由受光单元接收。因而，该装置能够测量排气通道横截面中的排气的浓度、温度等。另外，排气通过的通孔的形状与排气通道的横截面形状匹配，因此不会在排气流中产生扰动并且不会导致排气损失，从而实现了精确测量。优选地，激光垂直地横穿排气通道；然而，它可以一定角度与排气通道相交。通过如此地将激光发射到排气中并且测量其穿过排气时的衰减，可检测到特定波长的吸收并且可计算出排气成分的浓度。

传感器单元可容易地安装在例如机动车辆的排气通道中。激光发射到通孔内的排气中，透射穿过排气并被其衰减，然后被接收。基于接收到的激光，可测量出排气成分的浓度或温度。这样，实时测量成为可能，因此可测量刚从内燃机排出之后的高温排气。此外，不需要参比气体等用于测量，因此可减小成本并且容易地和即刻地进行测量。

传感器单元安装成使板状的传感器主体夹置在构成排气通道的构件之间。排气通道具有圆形的横截面形状；优选地，传感器主体具有形成在其中的通孔，所述通孔具有基本圆形的形状并且具有与排气通道的圆形横截面相同的直径。这样，带有相同直径的基本圆形形状的通孔的传感器单元安装在具有圆形横截面形状的排气通道中。结果，可减小由传感器单元在排气流中导致的扰动，并且不会导致排气损失，从而防止了内燃机的性能受到影响，并且能够有效地排出气体和精确地测量。另外，方便了传感器单元在排气通道中的安装。

优选地，通孔具有形成在其内周面上的反射部分，其中照射单元发出的激光在被受光单元接收之前通过反射部分反射。在排气分析装置的该配置中，照射到通孔中的激光被形成在通孔内周面上的反射部分反射，因此激光在排气中行进了长的距离。结果，激光在其透射穿过排气时的衰减得以增加，这允许对排气成分的浓度或温度进行精确的测量。