本发明专利技术提供一种排气取样装置，根据各种排气条件和取样管道的使用条件等，把在取样管道中流动的取样得到的排气温度加热或冷却到所希望的温度而与在排气管中流动的排气的温度无关。排气取样装置包括：取样管道（2），对排气进行取样并将取样得到的排气导入分析设备（3）；多个加热部（41）～（43），沿上游到下游设置在所述取样管道（2）上，对在所述取样管道（2）中流动的排气进行加热；温度控制部（5），将所述排气管（H）中的排气温度以及位于最下游的加热部（43）的出口侧的排气目标温度（TA）作为参数，分别对所述多个加热部（41）～（43）的设定温度（T1）～（T3）进行设定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及从排气流动的排气管对排气进行取样，然后将取样得到的排气导入分析设备的排气取样装置。
技术介绍
以往，作为用于减少从柴油发动机排出的发动机排气中含有的NOx的系统，有尿素SCR系统。所述尿素SCR系统在排气管内配置有SCR催化剂，在该SCR催化剂的上游注入尿素((NH2)2COX注入到排气管内的尿素因(NH2) 2C0 + H2O — 2NH3 + CO2的热分解反应，生成NH3。然后，所述NH3在SCR催化剂中与NOx反应，NOx被还原成N2,由此减少了 N0X。具体地说，在SCR 催化剂中，发生 4NH3 + 4N0 + O2 — 4N2 + 6H20、4NH3 + 2N02 + O2 — 3N2 + 6H20 的还原反应。在所述系统中，如果注入到排气管中的尿素量过剩，则会导致向SCR催化剂的下游排出NH3。此外，如果注入到排气管中的尿素量过少，则排气中含有的NOx在SCR催化剂中没有被充分还原，向SCR催 化剂的下游排出含有NOx的排气。因此，需要使在SCR催化剂中注入的尿素量成为最合适的量。此外，为了检查尿素SCR的尿素量是否最合适，需要对通过SCR催化剂后的排气进行取样，检测该排气中含有的尿素量或氨量。以往的排气测量系统包括:取样管道，从SCR催化剂的下游对排气进行取样；以及NH3检测仪，测量通过所述取样管道取样得到的排气中的氨浓度，根据通过所述NH3检测仪得到的氨浓度，来判断尿素的注入量是否最合适。可是，在排气管中流动的排气温度因发动机的工作状态不同会成为各种温度(例如100°C 500°C)，有时注入到排气管中的尿素没有充分热分解和水解就通过SCR催化剂。因此存在下述问题:取样得到的排气中虽然含有尿素，但如果在取样管道中不能使尿素充分热分解和水解从而生成氨，则不能判断尿素注入量是否是合适的量。在此，如专利文献I所示，为了使氨不吸附在取样管道上，或为了使排气中的规定成分不冷凝，有时把取样管道加热或冷却到规定的温度。可是，对于为了防止吸附或冷凝等而把取样管道加热到一定温度的方案而言，存在下述问题:因与取样管道连接的分析设备的使用温度、或设在取样管道中的过滤器和节流孔等的设定温度等的限制，不能把取样管道加热或冷却到使排气中含有的尿素等规定成分热分解和水解的温度。例如，在与取样管道连接的NH3检测仪的使用温度为113°C的情况下，如果要想使在取样管道中流动的排气中的尿素热分解或水解后导入NH3检测仪，则在取样得到的排气温度为500°C的情况下，在从500°C冷却到113°C的阶段，所述尿素会发生热分解等。另一方面，在取样得到的排气温度比113°C低的情况下，存在的问题是:仅通过把该排气加热到113°C，不能使排气的规定成分发生热分解等。现有技术文献专利文献1:日本专利公开公报特开2010 - 236877号
技术实现思路
本专利技术的主要目的是能根据各种排气条件和取样管道的使用条件等，把在取样管道中流动的取样得到的排气的温度加热或冷却到所希望的温度而与在排气管中流动的排气的温度无关。S卩，本专利技术提供一种排气取样装置，其包括:取样管道，对在排气管中流动的排气进行取样并将取样得到的排气导入到分析设备；多个加热部，沿上游到下游设置在所述取样管道上，对在所述取样管道中流动的排气进行加热；以及温度控制部，将所述排气管中的排气温度以及所述多个加热部中位于最下游的加热部的出口侧的排气目标温度作为参数，分别对所述多个加热部的设定温度进行设定。按照所述的排气取样装置，由于在取样管道上设置有多个加热部，并将排气管中的排气温度以及位于最下游的加热部的出口侧的排气目标温度作为参数，分别对多个加热部的设定温度进行设定，所以可以与排气管中的排气温度无关地把在取样管道中流动的取样得到的排气的温度加热或冷却到所希望的温度。例如通过多个加热部，可以沿从上游到下游在取样管道上形成各种温度梯度。此外，即使因各种排气条件使得排气温度具有宽的范围，通过用多个加热部把取样得到的排气加热或冷却到所希望的温度来控制排气温度，使排气温度成为位于最下游的加热部的出口侧的排气目标温度，也可以使排气温度符合取样管道的使用条件等。此外，在取样管道上设置一个加热部对排气进行加热或冷却的结构，通过把设定温度设定为排气目标温度，可以把排气温度加热或冷却到排气目标温度。可是，在把排气温度加热或冷却到规定的温度(第一温度) 后，不能将排气温度加热或冷却到所述排气目标温度(第二温度)。此外，也可以考虑通过控制线圈缠绕密度等，用一个加热部形成单一的温度梯度，把排气加热或冷却到目标温度，但是如果温度梯度是单一的，则按照流入加热部的排气温度就决定了在加热部中能加热或冷却到的温度，往往难以使排气温度成为所希望的温度。在排气温度比排气目标温度低的情况下，仅把该排气温度加热到排气目标温度，存在排气中含有的规定成分的分解反应不能充分进行的问题。因此，优选的是，当所述排气温度比所述排气目标温度低时，所述温度控制部把位于最上游的加热部的设定温度设定成比所述排气目标温度高的温度。按照该方案，由于把位于最上游的加热部的设定温度设定成比排气目标温度高的温度，所以可以使排气温度暂时成为比排气目标温度高的温度，能使排气中含有的规定成分的分解反应充分进行，然后导入到分析设备等中。具体地说，使用本专利技术的排气取样装置，在对例如尿素SCR系统的尿素注入的最优性进行检查等的情况下，优选的是，所述排气含有尿素和/或来源于尿素的分解成分，位于最上游的加热部的设定温度是因所述尿素的热分解生成的异氰酸(、y 了 >酸)的水解温度以上的温度。按照该方案，由于可以使因尿素的热分解生成的异氰酸(HNCO)在取样管道中水解，所以可以提高从尿素生成的氨(NH3)的测量精度。因此，例如可以对尿素SCR系统的尿素注入的最优性进行高精度的检查。此外，根据尿素的升温条件，因尿素的热分解生成氰尿酸(I &酸)。把所述氰尿酸分解成异氰酸，如前所述，为了使异氰酸水解，优选的是，所述位于最上游的加热部的设定温度是将因所述尿素的热分解生成的氰尿酸分解成异氰酸的分解温度以上的温度。优选的是，在所述取样管道上设置有绝热膨胀部，所述绝热膨胀部使在所述取样管道中流动的排气绝热膨胀，所述多个加热部设置在比所述绝热膨胀部靠上游的位置，所述绝热膨胀部具有:节流部，使在所述取样管道中流动的排气减压；以及温度调节部，对通过所述节流部后的排气进行温度调节，所述温度控制部将所述排气温度和所述节流部的所述排气目标温度作为参数，分别对所述多个加热部的设定温度进行设定。通过用节流部和温度调节部使排气减压并加热排气，可以防止通过节流部的排气中含有的规定成分(例如碳氢化合物)冷凝。此外，由于将排气目标温度作为节流部的温度，所以在通过节流部连接多个分析设备等的情况下，通过使节流部的排气目标温度成为多个分析设备中例如使用温度最高的分析设备的温度，可以把本专利技术的排气取样装置用于多个分析设备。此外，此时由于通过节流部和温度调节部进行减压加热，所以能以使排气温度成为比节流部的排气目标温度低的温度的方式把排气导入规定的分析设备。具体地说，在用于碳氢化合物的测量系统的情况下，存在所述碳氢化合物冷凝以及氨吸附于所述碳氢化合物的问题。因此，优选的是，所述节本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种排气取样装置，其特征在于包括：取样管道，对在排气管中流动的排气进行取样并将取样得到的排气导入到分析设备；多个加热部，沿上游到下游设置在所述取样管道上，对在所述取样管道中流动的排气进行加热；以及温度控制部，将所述排气管中的排气温度以及所述多个加热部中位于最下游的加热部的出口侧的排气目标温度作为参数，分别对所述多个加热部的设定温度进行设定。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉曼·蒙特吉鲁，中根正博，原健児，中谷茂，
申请(专利权)人：株式会社堀场制作所，
类型：发明
国别省市：
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