专利名称：颗粒取样系统和减小瞬态过程过度取样的方法
技术领域：
本发明整体涉及一种比例废气取样系统和方法，更具体地，涉及一种用于减小特别是在功率源的瞬态操作状况中废气过度取样的策略。
背景技术：
联邦政府对机动高速路机械的废气排放进行规定，废气排放不得超过美国联邦法规的第40篇第1章子部分C第86节中所列出的特定污染水平。例如，一些政府法规对由柴油卡车发动机排出的颗粒物质的量设限。这些法规指定发动机废气流中载有的颗粒物质的可接受水平。颗粒物质例如可以包括碳颗粒、未燃烧的碳氢化合物和硫酸盐。起初的法规主要明确了当发动机在相对稳态状况下操作时的颗粒物质水平。更近颁布的法规规定了当发动机经历诸如从一个速度和负载状况加速到另一速度和负载状况的瞬态状况时颗粒物质的量。由于这些法规，已经开发了用来测试和分析机械发动机和/或其它功率源的设备，以符合政府标准。特别地，已经开发了分流废气取样系统来验证这些功率源是否符合政府排放法规。通常，这些系统通过经由定位在排气管中的测试探头抽吸功率源废气流的一小部分来操作。然后，经过滤的环境空气的调节流与抽吸部分混合，并且结合流被引导至能够捕获结合流中所含的颗粒物质的过滤器。然后，可以基于在特定测试循环过程中由过滤器捕集的颗粒物质的量来评估功率源。共同拥有的美国专利7^9690中示出和描述了近些年执行良好的一种颗粒取样系统和方法。但是，随着用于测试在瞬态状况过程中废气的颗粒物质含量的附加法规的出台，出现了之前未解决的新的问题。例如，由于包括测试探头上的固定流通面积开口在内的一些系统参数以及诸如在加速瞬态状况过程中排气管中压力上升的其它现象，现有的系统容易在排气管中压力增大的过程中过度取样，这能够导致在瞬态过程中对颗粒物质产生的评估不准确。另一种系统在授予Weaver的美国专利No. 6062092 ( ‘092专利)中被描述。，092 专利的系统利用反馈装置来改变从功率源废气流抽吸的废气相对于总的废气流的比例。虽然该系统基于功率源的废气流中的改变来改变该比例，但该系统利用了废气流和取样探头内的压力之间的压差用于反馈。因此，在确定要抽吸的废气流的量时‘092专利的系统并未考虑过滤器所遇到的结合流中的变化，这还是能够导致过度取样和不准确的结果。这些变化例如由废气流量漂移和/或其它基于系统的因素导致。本发明的系统和方法旨在克服上述一个或多个问题。

发明内容
在一个方面，一种操作废气取样系统的方法包括使废气流入定位在排气管内的测试探头中。在探头位置处的排气管和大气压之间的压差小时，不限制废气流入测试探头中， 但是，在所述压差大时，限制废气流入测试探头中。在另一方面，一种在瞬态过程中减少废气取样系统对废气过度取样的方法，包括当在测试探头位置处的压力增大时限制流入取样系统中的步骤。限制步骤通过将孔口定位在进入测试探头中的流动路径中来完成。在又一方面中，一种测试用单元，包括功率源，其流体连接到排气管线。废气取样系统包括测试探头，测试探头具有定位在排气管线中用于接收源自功率源的废气流的流动开口。流动开口基于进入废气取样系统的希望的流速和与功率源的瞬态操作状况相关的压差大小具有流通面积尺寸。


图1是根据本发明的一种示例性实施方式的测试用单元的示意图；图2是根据本发明的一种示例性实施方式的取样系统的示意图；图3是测试探头56的末端区域的放大截面图；图4是包括多个具有不同尺寸流动开口的末端的套件的示意图；图5是对于进入取样系统中的若干不同体积流速，流动开口直径尺寸与压差的曲线图；图6示出根据本发明在瞬态状况中压力场特征的曲线图，其中对希望的抽吸的取样流量、使用现有的测试探头实际抽吸的取样流量、以及包括有末端122的抽吸的取样流量进行了对比；图7是示出了针对图6中图示的瞬时事件时颗粒物质浓度与时间的曲线图；图8是类似于图6的曲线图，除了其示出考虑了图6的体积流速取样和图7中反映的颗粒物质浓度增加的相对取样量，以示出希望的取样量、根据现有技术的实际取样量、 以及利用根据本发明的末端的实际取样之间的比较；和图9是根据本发明的一种示例性实施方式的取样策略的流程图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的一种示例性实施方式的测试用单元100。测试用单元100 包括功率源10，该功率源10机械和电联接到测功计14，和/或以其它方式连接到功率计 14。空气过滤器4、温度和湿度控制装置6和流量管理装置8也可以流体连接到，例如，功率源10的进气歧管。另外，功率源10的排气歧管或其它废气释放装置可以流体连接到测试用单元100的排空系统18。排空系统18例如可以包括能够抽吸例如颗粒和/或其它有害污染物的排气扇和/或一个或多个过滤器。排空系统18例如也可以包括能够作用于来自功率源10和/或废气取样系统20的废气的真空源或其它装置。排空系统18能够将废气释放到周围环境中。如图1所示，废气取样系统20可以流体地和/或以其它方式连接到功率源10，并且废气取样系统20的抽吸部件或测试探头56能够抽吸功率源10的废气流的一部分。废气取样系统20可以包括废气取样系统控制器22，废气取样系统控制器22设置在测试用单元100中并且电连接到废气取样系统20和/或测试用单元100的部件。例如，废气取样系统控制器22能够与流量管理装置8和/或测试用单元控制器M电通信。如图1所示，功率源10也可以流体连接到能够向功率源10供应燃料的燃料系统16。虽然图1中未示出， 但可以理解，燃料系统16例如可以包括能够向功率源10供应受调节的燃料流的燃料泵、燃料箱、流量计、多个阀和/或其它传统部件。这些部件也能够测量例如供应到功率源10的燃料流的量、流速和/或其它特征。上述部件中的一个或多个可以经由流动管线沈彼此连接。例如，空气过滤器4可以经由流动管线沈连接到温度和湿度控制装置6，并且温度和湿度控制装置6可以经由流动管线沈连接到流量管理装置8。燃料系统16可以经由燃料管线30连接到功率源10，并且功率源10可以经由排出管线58连接到排空系统18。在一种示例性实施方式中，燃料管线30和排出管线58可以是流动管线26。废气取样系统20的抽吸部件或测试探头56可以连接到并且定位在排出管线58中，并且抽吸部件56能够抽吸功率源10的流过排出管线58 的废气流的一部分。废气取样系统20也可以经由流动管线沈连接到通向大气的排空系统 18，并且废气取样系统20能够在取样循环过程中和/或之后将流体流引导至排空系统18。 功率源10也可以经由机械和/或其它传统连接件观连接到功率计14。如图1所示，温度和湿度控制装置6、流量管理装置8、功率源10、功率计14、燃料系统16和/或废气取样系统控制器22可以经由控制线32电连接到测试用单元控制器M。 另外，流量管理装置8可以经由控制线32电连接到废气取样系统控制器22。控制线32可以使得上述每一个部件能够与测试用单元控制器M和/或废气取样系统控制器22通信和 /或以其它方式向其发送感测的信息、控制信号和/或其它电信号。控制线32也可以使得测试用单元控制器M和/或废气取样系统控制器22能够向每个所连接的部件发送控制信号。图1中示出的功率源10例如可以是现有技术中已知的任何火花点火发动机、柴油发动机和/或其它燃烧功率源。功率计14可以是用于测量例如每分钟转数、转矩和/或其它功率源操作特征的任何传统装置，其中，通过所述功率源操作特征能够计算出由功率源产生的输出功率。空气过滤器4可以是例如能够在灰尘和其它大气粉尘传到功率源10之前将其捕获和/或以其它方式捕捉的任何传统的过滤器装置。这些粉尘会导致例如对功率源气缸、壁、活塞和活塞环的损坏。空气过滤器4例如可以包括能够辅助对大气粉尘的捕获和/或去除的可更换的过滤器元件。废气取样系统控制器22和/或测试用单元控制器M例如可以是中央处理单元、 电子控制模块、计算机、无线电发射器或现有技术中已知的任何其它类型的控制器。控制器 22、M可以连接到诸如键盘、监视器、打印机、触摸屏、控制面板、或能够令使用者输入指令和/或从测试用单元100和/或废气取样系统20的部件接收所感测和/或计算的信息的任何其它装置的操作员界面(未示出)。在一种示例性实施方式中，控制器22、对可以控制功率源测试/验证循环的方面并且能够存储信息以便之后检索和使用。温度和湿度控制装置6能够感测和/或控制经过滤的环境空气在进入功率源10 之前的温度和/或湿度。温度和湿度控制装置例如可以包括温差电偶、湿度计、热交换器和 /或能够辅助感测和/或控制温度和湿度的其它传统部件。流量管理装置8可以是能够测量和/或调节例如流速、压力和/或流体流的其它流动特征的任何装置或装置的组合。在一种示例性实施方式中，流量管理装置8可以包括能够感测流过流量管理装置8和/或测试用单元100的其它部件的流体的流速和/或压力变化的层流元件和/或压差换能器。上述每个测试用单元部件在现有技术中是已知的，因此这些部件将不在本发明中详细讨论。此外，可以理解的是，图1中的每个虚线示出了控制线32，并且除了抽吸部件56、排出管线58和连接件观之外，图1中的每个实线表示流动管线沈。现在参照图2，根据本发明的一种示例性实施方式的废气取样系统20包括稀释侧 106和总侧108。稀释侧106的稀释装置M可以流体连接到功率源10的排出管线58 (图 1)，并且稀释侧106例如还可以包括压缩空气源38、流量处理装置40、冷却装置42、流量传感器46和多个流量控制和/或其它类型的阀。另外，稀释侧106的稀释装置M可以流体连接到总侧108的过滤器62，并且总侧108例如还可以包括流量传感器76、真空装置80和多个流量控制和/或其它类型的阀。废气取样系统控制器22和/或测试用单元控制器M (图 1)可以电连接到废气取样系统20的一个或多个部件。可以理解，图2中示出的每个虚线是控制线32，并且图2中示出的连接废气取样系统20的部件的每个实线是流动管线26。如以下将要更加详细说明的，稀释侧106的部件能够压缩、处理、冷却、测量和/或调节环境空气的稀释流36。稀释流36可以与从功率源10的废气流抽吸的废气的气流结合。另外，可以响应于感测到的稀释流36的流速和结合(稀释和抽吸)流的流速之差通过稀释侧部件快速调节稀释流36的流速。压缩空气源38例如可以包括空气压缩机或者能够压缩空气并将压缩空气输送通过流动管线26的任何其它装置。例如，在本发明的一种实施方式中，压缩空气源38可以是现有技术中已知类型的工厂用空气压缩机并且可以供应大约70至IlOpsi的压缩空气。这个范围可以根据所使用的压缩空气源38的尺寸和废气取样系统20所需的压力或容积而增大或减小。压缩空气源38能够将基本上恒量的、基本上均一的压缩空气流输送到废气取样系统20的部件。如图2所示，稀释流36可以进入压缩空气源38的进口，并且可以在其中被压缩。压缩空气源38可以经由流动管线沈流体连接到流量处理组件40。本发明的流动管线26可以是现有技术中已知的任何类型的管材、管道或软管。流动管线沈例如可以是塑料、橡胶、铝、铜、钢材料，或者是能够以受控的方式输送压缩气体的任何其它材料，并且流动管线沈可以是柔性或刚性的。流动管线沈的长度可以最小化以利于废气取样系统 22的操作，同时减小废气取样系统22的部件之间的压降。在一种示例性实施方式中，部件 26可以由不锈钢管材或PTFE管线软管制造。流量处理组件40可以是能够过滤、处理和/或以其它方式清洁稀释流36的任何组件和/或部件的集合。在一种示例性实施方式中，流量处理组件40可以包括木炭机、干燥器(dessecator)和/或颗粒过滤器(未示出)。可以理解，流量处理组件40的部件可以是设置在单个壳体中的分离装置。替代地，流量处理组件40的部件可以设置在分离的壳体中。流量处理组件40的木炭机例如能够从稀释流36中去除碳氢化合物。流量处理组件 40的干燥器例如能够从稀释流36中去除水，并且颗粒过滤器可以是现有技术中已知类型的超细颗粒过滤器。这些颗粒过滤器能够捕获和/或去除包含在稀释流36中的杂质，例如来自干燥器的脱落、来自木炭机的木炭，和/或任何其它大气杂质。流量处理组件40可以经由流动管线沈连接到冷却装置42。冷却装置42可以是能够降低流过其的流体流的温度的任何装置或装置的组合。 冷却装置42例如可以连接到冷却剂源，以辅助降低流过其的流体流的温度。冷却装置42例如可以包括诸如散热器的热交换器和/或任何其它传统的热交换装置。在本发明的一种示例性实施方式中，冷却装置42能够将稀释流36的温度降低至大约20°C。冷却装置42可以经由流动管线沈流体连接到流量传感器46，并且隔离阀44可以设置位于冷却装置42和流量传感器46之间的流动管线沈内。可以理解，在一种示例性实施方式中，压缩空气源38、 流量处理组件40和/或冷却装置42可以独立地控制，并且因此可以不被电连接到废气取样系统控制器22。隔离阀44可以是现有技术中已知的任何类型的可控流体阀，诸如提升阀、蝶形阀或球阀。隔离阀44可以被控制，以完全限制空气流从其流过，或者可以允许空气流不受限制地流过。在一种示例性实施方式中，隔离阀44可以是能够基本上完全打开和/或基本上完全关闭例如冷却装置42和流量传感器46之间的流体连通的球阀。隔离阀44可以由诸如螺线管的任何传统气动和/或电动致动器来控制。流量传感器46可以是能够感测流过其的气流的体积流速和/或其它特征的任何装置和/或装置的集合。在一种示例性实施方式中，流量传感器46可以包括能够测量稀释流36的体积流速的层流元件。层流元件例如可以包括例如成蜂窝形布置的小管阵列，并且层流元件可以是现有技术中已知的任何传统类型的层流元件。除了上述层流元件之外，流量传感器46还可以包括能够感测例如流过流量传感器46的稀释流36的压力和/或温度的一个或多个部件。这些压力和/或温度测量可以用于推导出稀释流36的密度。因此，废气取样系统控制器22可以结合这些附加部件的密度输出使用层流元件的体积输出，以确定例如稀释流36的质量流量。流量传感器46的附加部件例如可以包括压差换能器、绝对压力换能器和钼热敏电阻(platinum resistance thermistor)。虽然这些附加元件未在图2中示出，但可以理解，压差换能器可以包括设置在层流元件的上游和/或下游并且能够测量层流元件两侧的压降的一个或多个压力传感器。绝对压力换能器可以设置在层流元件的上游并且能够测量例如稀释流36的绝对压力。另外，钼热敏电阻可以紧邻层流元件的入口的上游设置，并且能够感测进入层流元件的稀释流36的温度。钼热敏电阻由于电阻中使用的钼和/或其它金属而本质上稳定，并且能够进行相对微小和/或精确的温度测量。流量传感器46可以经由流动管线沈流体连接到稀释装置，并且流量控制阀50可以设置在流动管线26中。流量控制阀50可以是现有技术中已知的能够调节流体加压流的任何类型的可控流体阀。流量控制阀50能够快速地响应例如由废气取样系统控制器22发送的控制信号。流量控制阀50例如可以是具有保持在磁场中的柱塞的电磁阀，使得在流量控制阀50使用的同时柱塞上的机械阻力基本为零。因此，流量控制阀50可以是基本瞬时可变的。流量控制阀50可以具有小于或等于75毫秒的响应时间，并且能够接收由废气取样系统控制器22发出的基本连续的流量指令并对其作出反应。流量控制阀50能够根据流量指令调节稀释流36和/或抽吸流的流速。流量指令例如可以响应于结合流37和稀释流36 之间的体积和/或质量差。流量控制阀50也能够控制从功率源10(图1)的废气流抽吸的废气流样品的比例。如这里所使用的，术语“比例”被限定为在抽吸时相对于由功率源10产生的总的废气流34，抽吸的废气流的量。在本发明的一种示例性实施方式中，废气取样系统20还可以包括文丘里管48。文丘里管48例如可以是临界流量的文丘里管和/或本领域已知的任何其它类型的文丘里管。如图2所示，文丘里管48的入口可以流体连接到流量传感器46的出口的下游和流量控制阀50的入口的上游。文丘里管48的出口也可以连接到流量控制阀50的出口的下游和阀 52的上游的流动管线26。在一种示例性实施方式中，文丘里管48的尺寸可以设定成和/ 或以其它方式构造成接收流过废气取样系统20的稀释侧106的最大流量的大约80%。在这种实施方式中，流过稀释侧106的最大流量的剩余20%可以通过流量控制阀50来控制。 文丘里管48能够感测例如流过废气取样系统20的稀释侧106的稀释流36的流速和/或其它特征。文丘里管48可以电连接到例如废气取样系统控制器22并且能够例如将感测到的流量信息传递给废气取样系统控制器22。在本发明的其它示例性实施方式中，可以理解， 文丘里管48可以被省略。在这些实施方式中，流量控制阀50可以是单个流量控制点。流量控制阀50的出口可以经由流动管线沈流体连接到阀52的入口。阀52可以是标准的二通阀、三通阀或本领域已知的任何其它类型的可控流量阀。在一种示例性实施方式中，阀52能够引导稀释流36从稀释侧106经由旁通管线66流向废气取样系统20的总侧108。另外，阀52能够在基本上完全阻止稀释流36从稀释侧106流经旁通管线66的同时将稀释流36输送到稀释装置M的入口。在一种示例性实施方式中，流动管线沈可以包含在阀52的下游且在稀释装置M的上游的热交换器(未示出)，以进一步控制进入稀释装置M的稀释空气的温度。如上所述，稀释装置M的抽吸部件或测试探头56可以设置在排出管线58中和/ 或流体连接到排出管线58。在图示的实施方式中，测试探头56定位在排出管线58中且位于颗粒过滤器19的上游，以便在颗粒过滤器19的存在在排出管线58中产生精确背压状况的同时测试发动机的颗粒物质产生，其中，精确背压状况对应于在实地可能遇到的背压状况。作为一种替代方案，颗粒过滤器19可以由能够模拟排出管线58中颗粒捕集的背压特性的一些阀替换，诸如蝶形阀，而不脱离本发明。抽吸部件56能够在操作过程中抽吸功率源10的废气流34的至少一部分。抽吸部件56可以流体连接到稀释装置M，使得废气流34 的被抽吸部分可以通过抽吸部件56输送到稀释装置M。在图2中示出的废气取样系统20 的情况下，测试探头56可以包括弯头部分120，弯头部分120终止于末端122中，末端122 包括用于捕获废气流34的一部分的流动开口。过滤器19例如可以是颗粒物质过滤器和/或现有技术中已知的任何其它类型的废气流过滤器。这些类型的过滤器例如可以包括泡沫堇青石烧结金属或碳化硅型过滤器。 过滤器19例如可以包括过滤介质，并且过滤介质可以由在去除从其通过的气体流中的污染物方面有用的任何材料制成。在本发明的一种示例性实施方式中，过滤介质可以包含能够收集例如煤烟、NOx、含硫化合物、颗粒物质和/或现有技术中已知的其它污染物的催化剂材料。这些催化剂材料例如可以包括氧化铝、钼、铑、钡、铈、和/或碱金属、碱土金属、稀土金属、或它们的组合。过滤介质可以水平地、竖直地、径向地或螺旋地定位。过滤介质也可以定位在蜂窝、筛孔或任何其它构造中，以使能够用于捕集、收集、过滤和/或去除污染物的表面积最大。稀释装置讨可以是流动通道(flow tunnel)和/或现有技术中已知的其它类型的稀释装置。例如，稀释装置M可以包括空气分配管和中心轴(未示出)。空气分配管可以是例如不锈钢或其它类似材料的细长柱形管。柱形管可以包括形成在柱形管的中央区域中的多个分配孔。稀释装置M也可以包括壳体，壳体形成周向地围绕柱形管的中心区域的环形室。稀释装置M还可以包括用于限定在柱形管内沿着中心轴的第二环形室的中心管部件。在一种示例性实施方式中，中心管部件可以由居中不锈钢或其它类似材料形成，并且多孔中心管可以包括向内通入内部通道中的多个相对小的孔。稀释装置M能够接收稀释流36并且可以将稀释流36与上述废气流34的被抽吸部分结合，由此稀释被抽吸部分。稀释装置的出口可以经由流动管线沈流体连接到过滤器保持架62的入口，并且阀60可以设置在位于稀释装置M和过滤器61之间的流动管线沈中。阀60例如可以是开/关阀，并且阀60可以机械地类似于例如上述隔离阀44。阀60能够基本上完全打开或基本上完全关闭稀释装置M和过滤器保持架62之间的流体连通。过滤器保持架组件62例如可以是现有技术中认知的压力和/或真空阻力密封装置，以容纳用于气体流的气溶胶取样的重力取样的过滤介质61。这种装置的一种示例性形式是不锈钢形式，诸如美国联邦法规第40篇的86. 1310-2007部分、ISO 8178-1等中描述的。过滤器保持架62中容纳的过滤介质61例如可以是具有针对排出的颗粒物的重力特征的规定文本中限定的特定的保持特性的取样介质。这种类型过滤器的尺寸、介质和使用可以具体地在规定文本中限定，但通常是高度工程化的以便于对气体流进行气溶胶取样。这些类型的过滤介质61可以包括但不限于膜式过滤器、具有用于阻止水溶液吸收的PTFE涂层的纤维介质过滤器、石英纤维介质及其它。在本发明的一种示例性实施方式中，一个或多个诊断或测量装置70可以靠近例如稀释装置M、过滤器61和/或废气取样系统20的其它部件的入口和/或出口设置。诊断装置70例如可以在废气取样系统20的内部或其外部，并且例如可以流体连接到废气取样系统20的一个或多个流动管线26。诊断装置70可以是现有技术中已知的任何感测装置， 例如流量计、排放计、颗粒尺寸传感器、压力换能器、无线电装置，或能够感测发动机排放的其它感测和/或取样装置。这些诊断装置70例如可以感测煤烟和/或NOx水平、温度、压力和/或其它流动特征。每个诊断装置70可以电连接到废气取样系统控制器22并且能够经由控制线32将感测到的信息发送到废气取样系统控制器22。如图2所示，在一种示例性实施方式中，与过滤器61相联的诊断装置70例如可以是能够感测过滤器61两侧的压降的压差换能器。这种示例性的诊断装置可以靠近过滤器61的入口和靠近过滤器61的出口地流体连接。在本发明的一种示例性实施方式中，废气取样系统20还可以包括热敏电阻59。热敏电阻59例如可以是电阻器、温度敏感半导体，和/或本领域已知的任何其它类型的温度传感器。热敏电阻59例如可以是快速响应热敏电阻，并且可以包括在暴露于温度变化中时电阻快速改变的材料或部件。如图2所示，热敏电阻59的部件可以流体连接到排出管线 58，并且热敏电阻59能够感测流过其的废气流34的温度变化。热敏电阻59可以电连接到例如废气取样系统控制器22，并且能够例如将感测到的温度、流量和/或其它信息传递到废气取样系统控制器22。在本发明的其它示例性实施方式中，可以理解，热敏电阻59可以省略。除了热敏电阻59之外，取样系统20可以包括用于确定测试探头56所处位置的废气流34的绝对压力的压力传感器124。压力传感器IM可以用于追踪在诸如当功率源(发动机)经历加速时的瞬态过程中在测试探头位置处发生的压力增大和最大压力大小。本领域技术人员可以理解，颗粒过滤器19的存在在功率源10上形成背压，并且该背压在瞬态操作状况过程中可以增大并到达峰值。
废气取样系统20的稀释侧106可以经由将阀52流体连接到阀64的旁通管线66 连接到总侧108。过滤器保持架62的出口也可以经由控制线沈连接到阀64。因此，在使用过程中，稀释流36可以被引导通过阀52并经由旁通管线66到达阀64，由此例如绕开稀释装置M和过滤器61。替代地，稀释流36在通过阀64之前可以被引导通过阀52到稀释装置M和过滤器保持架62，并且阀52可以阻止稀释流从稀释侧流过旁通管路66。如以上关于阀52所讨论的，阀64例如可以是二通阀、三通阀或本领域已知的任何其它类型的可控流量阀。阀64的尺寸可以被设定为和/或以其它方式构造成允许任何范围的流量从过滤器61流至废气取样系统20的总侧108的下游部件。因此，阀64的尺寸可以被设定为相对于阀52处理更大的流量(即，结合流)。阀64的出口可以经由流动管线沈流体连接到流量控制阀74的入口。流量控制阀74可以与上述相对于废气取样系统20的稀释侧106讨论的流量控制阀50在结构上相似。如图2所示，流动管线27可以流体连接在阀64和流量控制阀74之间。阀68可以流体连接到流动管线27，并且能够接收从阀64的出口离开的至少一部分流量。阀68可以是现有技术中已知的任何二通阀或三通阀。阀68能够允许环境空气流72 流过流动管线27到达流量控制阀74。替代地，阀68能够接收离开阀64的一部分流量，以进行感测。诊断装置70可以流体连接到阀68的出口，以辅助感测从阀64接收的流量。在一种示例性实施方式中，流体连接到阀68的出口的诊断装置70例如可以是流量计，该流量计的尺寸被设定为测量通过阀68的流量。通过阀68的流量例如可以在体积上类似于流过抽吸部件56的流量。在这种示例性实施方式中，阀52和阀64可以被控制以将稀释流36引至阀68，由此绕过稀释装置M和过滤器62。例如，在质量控制检查过程中， 流量传感器76、流量控制阀74、流量传感器46、文丘里管48和流量控制阀50可以串联地设置，并且最大流量可以由真空装置80和压缩空气源38形成。另外，在示例性质量控制检查过程中，通过流量传感器46的流量例如可以被设定为每分钟85升，通过流量传感器76的流量例如可以被设定为每分钟100升。这两种流量之差可以是通过阀68抽吸的环境空气的流量(由流动箭头72表示)。环境空气流的体积可以基本上等同于如果废气取样系统20 对废气取样则由抽吸部件56抽吸的废气的流量。但是，可以理解，在操作过程中的任何给定时刻，通过抽吸部件56的流量都不会同时等同于通过靠近阀68的诊断装置70的流量。可以理解，直接测量由抽吸部件56从功率源废气流抽吸的流量的体积和/或其它特征是困难的。例如，直接测量从废气流抽吸的流量可能使颗粒物质快速地污染用于直接测量流量的流量计或其它装置。另外，抽吸的流量可以具有超过600°C的温度，因此传统的流量计可能不适于测量这种高温流量。相应地，由于与利用直接插入的流量计测量抽吸的流量相关的困难，利用如上所述的诊断装置70对推断的抽吸流量阀的质量进行测试前或测试后的评估可能是有益的。流量控制阀74的出口可以经由流动管线沈流体连接到流量传感器76。流量传感器76能够例如测量流过废气取样系统20的总侧108的流量的压力、体积、质量和/或其它特征。流量传感器76可以是现有技术中已知的任何类型的流量传感器。在一种示例性实施方式中，流量传感器76可以是类似于上面关于稀释侧106讨论的流量传感器46的体积装置。因此，流量传感器76可以包括层流元件和能够辅助计算流过流量传感器76的质量流量的大量附加部件。这些部件例如可以包括钼热敏电阻和绝对压力换能器。可以理解，虽然能够测量压降的压力换能器可以与流量传感器46的层流元件相联，在本发明的一种示例性实施方式中，可以不需要相应的压力换能器来感测和/或测量例如流量传感器76上的压降。另外，如上述关于流量传感器46所讨论的，流量传感器76的部件能够辅助限定流过流量传感器76的流动密度。因此，流量传感器76能够测量流过其的质量流量。在一种示例性实施方式中，流量传感器76可以包括容积式流量计。这种流量计例如可以包括设置在啮合的齿轮(未示出)上的一组或多组凸角。这些齿轮例如可以由铝、 不锈钢、钼和/或任何其它类似金属构成，并且可以是非常精细地加工的，以便减小在啮合时相互之间的摩擦和/或阻力。在一种示例性实施方式中，随着流动被引导通过流量传感器76，内部凸角和/或齿轮可以通过与被引导通过流量传感器76的流量成正比的流动而运动和/或转动。流量传感器76的出口可以经由流动管线沈流体连接到阀78。阀78可以与上面关于稀释侧106讨论的隔离阀44在结构上类似。相应地，阀78能够基本上打开和/或基本上关闭废气取样系统20的流量传感器76和真空装置80之间的流体连通。真空装置80 可以是现有技术中已知的任何传统负压源。真空装置80例如可以包括车间真空装置、真空泵和/或能够形成负压的任何其它装置。真空装置80可以具有用于将流动抽吸通过诸如图2中示出的废气取样20的废气取样系统的任何功率或容量。在本发明的一种示例性实施方式中，真空装置80能够具有低压峰值标记。这种真空装置80能够将基本上恒定的负压引导至废气取样系统20的部件。通常，在使用取样系统20和现有测试探头56的现有测试中，在稳态测试过程中通入测试探头中的流动如期望地那样不受限制。在稳态或瞬态测试过程中排出管线58和取样系统20优选地在大气压(IOOKPa)下操作，因为取样位置在诸如过滤器、阀、消音器或催化器等可以想到的背压感应装置的下游。更近一些，当开发发动机以满足要求在诸如加速和减速的瞬态发动机操作事件过程中测试的规定时，测试探头56附近的排气管压力将由于颗粒过滤器19形成的背压感应效应而显著变化，这能够导致在确定发动机在瞬态事件中产生的颗粒物质产量时过度取样和不准确的结果。过度取样可以具有若干起作用的因素，这些因素均可追溯到压力增大，但可能以不同方式影响测试程序。例如，测试探头自身位置处的压力升高可以导致流过测试探头56中的不受限制开口的质量流量增大。另外，在瞬态事件过程中颗粒物质浓度可能大大地增加，这能够加重由于进入取样系统20的质量流量增大引起的过度取样问题。最后，压力增大也能够导致分子之间的平均自由程减小，这能够导致在排出管线中并且可能甚至在取样系统20中由于压力增大而形成额外的颗粒物质，从而进一步破坏对在瞬态事件过程中功率源10的颗粒物质产量的准确评估。为了获得在瞬态事件过程中更加准确的测试结果，本发明想到在取样系统20中包括具有适当尺寸的流动开口，该流动开口在稳态发动机操作存在时在比例取样过程中以基本不受限制的方式起作用，但在瞬态事件过程中压力增大时用作孔口或受限的流动开口。这种策略的结果导致在压力增大时流动受限，其结果是在压力可能另外导致质量流量增大的精确时间和在颗粒物质浓度更高的精确时间流入取样系统20的体积流量更小。因此，取样比例被保持在适当的比率，并且不会受到由于流过排气系统的体积流量增大而引起的排气压力扰动的影响。另外，这种策略也能够通过在取样系统20内导致低于测试探头位置附近的排气管压力的较低压力的流动限制来解决通过取样系统20中的分子平均自由程长度改变形成颗粒物的问题。这将导致取样系统20中分子之间的平均自由程减小较少， 因此，由于这种压力引起的在瞬态测试过程中取样系统20中平均自由程本身减小而致使在与大气基本上不一致的取样和稀释状况下通过非均质或均质集结自发形成的核心模式颗粒较少。此外，凝固和凝聚的速率比较成熟，但是，较小颗粒的自发形成和/或成长受平均自由程长度影响。因此，在瞬态测试过程中在取样系统20中人工高压状况的缓和可以导致使用在过滤器保持架60之前从系统20抽吸流量的分离装置来进行的颗粒尺寸分布分析得到改进。为了有效地执行这种策略并且减少在瞬态事件过程中过度取样，本发明也包括具有尺寸适于测试探头56的流动开口的策略，这能够导致在特定功率源10的特定瞬态测试过程中更加准确的结果。特别地，本发明包括针对测试探头56调整流动开口尺寸以适应与特定瞬态事件相关的特定压力增大特征，同时也考虑诸如在稳态过程中所期望的进入取样系统20的废气体积流速的策略。参照图3，根据本发明的测试探头56的端部部分示出为包括弯头区段120和附接末端122，附接末端122限定长度为L且直径为D的流动开口 125。虽然末端122可以诸如经由焊接或其它方式永久地附接到弯头区段120，但在图示的实施方式中末端122包括一组外螺纹123，该组外螺纹123与弯头区段120的端部上的一组内螺纹121配合。通过包括例如工具接口 1 有利于进行附接，工具接口 1 在图示的实施方式中为六角头开口形式，用于螺纹连接具有通向弯头区段120的不同尺寸的流动开口 125的不同末端122。工具接口 IM可以省略或采用另外的形式。在本发明的一种优选形式中，流动开口 125的L/ D比率使得其用作孔口，而不是具有毛细管式特性。因此，针对本发明，孔口意味着具有相对小的L/D比率的流动开口，其在流动开口 125两侧的压差处于诸如与测试的特定瞬态相关的水平的特定水平时形成流动限制。因此，只有在流动开口两侧的压差相对高时，流动开口 125才能够被定性为孔口。另一方面，本发明认识到在诸如功率源10的稳态操作状况过程中流动开口 125两侧的压差相对低时，流动开口 125应当相对地不限制废气流进入取样系统20。图4示出了具有不同末端122A-L的套件140，每个末端具有不同尺寸的流动开口， 末端122A-L中的一个适于改进具有特定压力增加特征以及希望的进入取样系统20的体积流速的测试瞬态的准确性。因此，对于测试可能是不同功率源10的不同瞬态，可能需要拆下末端122并且用来自套件140的涉及要测试的新的特定瞬态的不同末端122A-L来替换。虽然本发明已经在具有相对小的L/D比率以对开口两侧的较高压差产生孔口效应的流动开口的情况下示出，但本发明也想到替代的毛细管式流动开口，其具有相对大的 L/D比率，有效地导致流动开口在更高的流动开口两侧的压差下更具限制性，但当诸如在稳态操作状况下流动压差相对低时相对无限制。虽然该替代方式可以想到并且落入本发明的范围内，但毛细管状通道中流动的增加的复杂性通常比如上述具有相对小L/D比率的流动孔口中的流动限制特性更加复杂。然而，本发明可以以任何策略实施，以针对特定功率源的特定瞬态在适当的压差下产生不受限制和受限制的流动特征。现在参照图5，其示出了如何基于测试探头位置处的期望压差以及排入到取样系统20中的希望的体积流速来选择特定流通面积尺寸125的示例性曲线图。曲线图示出了针对每分钟4升、每分钟6升、每分钟8升、每分钟10升和每分钟12升的希望流速的不同曲线。标记“slm”是指这些体积流速已经以已知的方式在温度和压力方面被标准化。下方横轴显示在测试探头位置56处排气管中的绝对压力和大气压(IOOKPa)之间的期望最大压差。针对特定瞬态的这个数值能够在实际执行根据本发明的测试程序之前在颗粒过滤器19 就位的情况下通过感测在瞬态过程中的压力来确定。左侧纵轴显示流动开口直径尺寸(D) 在多大时将导致相对于在整个瞬态事件中保持不受限制的现有技术测试探头的改进的结果。图5假设流动开口具有对应于π D2/4的流通面积的圆形横截面，但本发明也想到具有对应的流通面积的非圆形流动开口。在一个特定例子中，如果期望的压差在每分钟10升的希望的体积流速下大约为40KPa，那么流动开口直径尺寸应当是大约1. 3毫米(流通面积等于1. 3mm2)，这可以导致从套件140中选取末端1221。现在参照图6、7和8，示出了取样系统20针对功率源10加速和减速的特定瞬态的准确度，其结果是在瞬态过程中测试探头位置处的压力从lOOIffa增加到大约140KPa，然后回到lOOKPa。因此，IOOKPa表示当流入测试探头56中不受限制时的低压差，但140KPa表示当流入测试探头56中受限制时的相对高压差。具体地参照图6，该曲线图示出了进入取样系统20的流速如何响应于压力增大而增大从而导致进入取样系统20的过量体积流速。 因此，图6中的另外三个曲线示出了希望的抽吸取样流速、具有图3的流动末端的实际抽吸流速，以及现有技术的测试探头的流动开口无改变时的过度取样流速。该曲线图显示通过包括具有特定可调尺寸流动开口 125的末端122，实际抽吸取样流速紧随希望的抽吸取样流速。图7的曲线图用于图示在瞬态事件过程中颗粒物质浓度极大增加，并且在当功率源 10从加速过渡到减速时附近某处达到峰值。该曲线图用于图示如果体积流速的过度取样发生，则由于颗粒物质浓度在瞬态事件过程中较高的事实而使问题复杂的事实。当图6和 7的影响结合时，图8示出了当考虑调整颗粒物质浓度(图7)和如图6中所示的进入取样系统20的体积流速时加权取样质量的比较。该曲线图用于示出根据没有特定尺寸的流动开口 125的现有技术的实际取样基本上超过希望的取样，导致不准确的结果。另一方面，通过包括本发明的流动开口 125，通过末端122的实际取样紧随希望的取样，使得在评估瞬态事件过程中功率源10的颗粒物质产生中的差错减小。工业实用性本发明的废气取样系统20可以用于任何柴油、汽油、天然气和/或其它燃烧发动机、熔炉或现有技术中已知的功率源。如上所述，废气取样系统20可以用于测试、设计、开发和/或验证这些功率源。可以理解，这些功率源可以结合任何机械、公路车辆、越野车辆、 固定式机械和/或现有技术中已知的其它废气产生装置使用。本发明的取样系统也可以应用于在瞬态事件过程中通过选择具有流动开口 125的适当尺寸的末端122来测试各种燃烧源，其中流动开口 125考虑进入取样系统20的希望的体积流速并且考虑与测试的瞬态事件相关的期望压力增大特征来进行调整。当用来选择适当的末端122A-L来进行瞬态测试时， 希望的体积流速可以从与图5的曲线图相关的规范协议推出。在执行瞬态测试之前，与瞬态相关的压力特征应当通过建模或通过在颗粒过滤器 19就位的情况下使用压力传感器124实际地收集废气流34中测试探头位置处的压力数据来确定。当完成该步骤时，与进入取样系统20的希望的体积流速结合的该信息能够结合图 5的曲线图使用，以选择用于增加在瞬态测试过程中的准确性的适当的末端122A-L。一旦选择了适当的末端122A-L，可以在执行特定瞬态事件过程中的测试取样之前将其附接到测试探头56的弯头区段120上。
现在将参照图9中示出的取样策略84讨论使用本发明的废气取样系统20来验证示例性功率源的方法。可以理解，政府规章可能根据被验证的具体功率源要求不同的测试场景。例如，一些功率源可以在稳态流动状况下验证，而其它功率源可以在瞬态流动状况下验证。如这里所使用的，术语“瞬态流动状况”意味着在测试循环过程中变化、修正和/或以其它方式改变的流动状况。本发明的废气取样系统20可以用于在瞬态和稳态流动状况中验证功率系统。但是，出于讨论的目的，将只讨论瞬态流动状况验证方法。为了开始使用图2中图示的废气取样系统20，使用者可以使系统20处于热平衡。 在热平衡中，废气取样系统20的每个部件可以处于基本上相同的温度，在一种示例性实施方式中，标称温度可以是大约30摄氏度。可以理解，例如，为了验证的目的过滤器保持架62 和/或周围的部件必须保持在大约47摄氏度(加或减大约5摄氏度)的温度。一旦达到热平衡，使用者可以保持系统在怠速下运转，直到取样开始。为了获得热平衡，使用者例如可以设定希望的结合流速和希望的稀释流速。希望的稀释流速可以对应于待经由流量控制阀50引导至稀释装置M的稀释流36的体积。希望的结合流速可以对应于待引导至废气取样系统20的总侧108的过滤器62的结合流37的体积。在系统进入热平衡的同时，稀释流36可以流过压缩空气源38、流量处理组件40、 冷却装置42、打开的隔离阀44、流量传感器46和打开的流量控制阀50。然后，阀52可以引导稀释流36通过稀释装置54，并且可以基本上流体密封旁通管线66。另外，阀60可以基本上关闭，因此，稀释流36可以被引导通过抽吸部件56以去除例如可能在废气取样系统 20处于怠速时堆积在抽吸部件56中的颗粒和/或其它外来物质。然后，稀释流36可以结合废气流34，并且可以通过测试用单元100的排空系统18移除。如图2所示，通过打开阀 68以允许环境空气流进入阀68可以形成气体流82，如流动箭头72所示。替代地，操作者能够控制阀以抽吸废气流34的样品并引导样品通过过滤器62。在加热过程中抽吸样品之后操作者可以丢弃过滤介质。一旦废气取样系统20达到热平衡，使用者可以校准系统(步骤86)。在校准过程中，使用者可以将废气取样系统的稀释侧106针对总侧108进行校准，以便推出例如在取样过程中用在控制算法中的一个或多个多项式。特别地，在校准过程中，阀44和流量控制阀 50可以保持打开并且阀52可以引导稀释流36通过旁通管线66到达阀64。然后，稀释流 36可以流至流量控制阀74，并且阀68可以完全关闭，使得稀释流36不会通过流动管线27。 在这种结构中，流量传感器46可以与流量传感器76串联设置。废气取样系统20可以经过由使用者指定的一系列流点操作。通过使用流量传感器46、流量传感器76和/或废气取样系统20的其它部件来测量在每个流点处的稀释流36，废气取样系统控制器22可以计算表示流量传感器46和流量传感器76之间的关系的多项式。该多项式可以用于在废气取样系统20的操作过程中将流量传感器46的流量测量针对传感器76的流量测量进行数学校正。在校准之后，操作者可以在过滤器保持架62中安装测试用过滤介质盒，并且可以使用测试用单元控制器M控制发动机至第一测试点。在该第一测试点处，废气取样系统20 的一个或多个诊断装置70和/或测试用单元100可以感测功率源10的一个或多个操作特征(步骤88)。这些操作特征例如可以包括到达功率源10的入口的空气流量、燃料消耗率、 功率源温度和/或废气流34的质量流量。基于上述感测到的操作特征，废气取样系统控制器22可以计算抽吸流的希望的质量流量(步骤90)。抽吸流的计算得到的希望的质量流量可以对应于待从废气流34抽吸的希望的废气流量。另外，希望的抽吸质量流量可以与废气流34的质量流量基本上成比例。然后，废气取样系统控制器22可以控制废气取样系统20的部件以抽吸计算得到的希望的废气流34的部分(步骤9 。废气取样系统控制器22也可以控制压缩机38、流量处理组件40、冷却装置42、流量传感器46和/或流量控制阀50，以将稀释流36引导至稀释装置M来稀释功率源废气流的抽吸部分(步骤94)。如这里所使用的，可以理解术语 “稀释”意味着将抽吸废气流与环境空气流混合，以模拟诸如压力和/或温度的环境条件。 可以理解，在废气取样系统20的操作过程中，废气取样系统20的部件可以在相对高的稀释率下操作(即，相对于抽吸流的流速而言，稀释流36的流速可以相对高)。这种高的稀释率是需要的，以便在结合流37达到过滤器61之前将抽吸流的温度降低至大约52°C。在使用过程中，废气取样系统20可以分别利用流量控制阀74、50来基本上连续地且基本上即时地控制结合流37和稀释流36之间的差。通过以这种方式控制结合流37和稀释流36之间的差，使用者例如可以控制从废气流34抽吸的流量，因为结合流37的体积等于稀释流36的体积加抽吸流的体积。相应地，通过控制结合流37和稀释流36之间的差，使用者可以在瞬态测试循环过程中准确地控制抽吸流的比例。这种控制策略可以是有利的，因为其在没有直接感测废气流34或抽吸流的例如质量流量和/或其它特征的情况下考虑了废气流34中的流量漂移。另外，这种控制策略避免了直接测量上述这些流的困难。本发明想到通过选择适当的流动开口 125来改进瞬态事件过程中颗粒物质取样的准确性的被动策略，该流量开口 125在瞬态事件之前的稳态操作状态过程中以不受限制的方式作用，但在瞬态事件过程中压力增大时用作孔口或流动限制。虽然已经在通过使用适当尺寸的孔口以在压力增大过程中限制流动的情况下示出本发明，但是本领域技术人员将理解通过与尺寸设定为产生相似结果的毛细管相关的几何结构可以获得相似的结果。但是，使得毛细管具有适当的尺寸比使得孔口具有适当的尺寸更有难度，因为毛细管中的流动特性相对于与简单孔口的预测特性相关的流动特征而言复杂性增大。另外，虽然以末端 122中的流动开口定位成在开口处附接到测试探头56的情况示出了本发明，但是本领域技术人员将理解流动开口 125可以位于取样系统中的其它位置，而不脱离本发明。但是，如在图示的实施方式中，重新定位至取样系统20中的不同位置的流动孔口的特定尺寸可能需要考虑该位置处的压力，而非测试探头位置处的压力。虽然这种主动控制策略可以令人信服地允许取样误差接近于零，但利用上述用于选择具有适当尺寸的孔口开口 125的被动策略能够获得可接受的准确度。可以控制废气取样系统20以确保总侧质量流和稀释侧质量流之间的瞬时差与功率源废气质量流持续地成比例。为了达到这个目的，废气取样系统控制器22能够连续地监视上面关于步骤88描述的功率源10的操作特征，并且计算产生比例取样的系统流动设定点。特别地，在功率源10的废气流速瞬时改变的瞬态验证试验中，废气取样系统20的部件能够在少于或等于500毫秒内对这些改变作出反应。结合流37可以从稀释装置M通至过滤器62，由此容纳在结合流37中的颗粒可以被抽吸并捕集在过滤介质61中。然后，经过滤的结合流37可以从过滤器62流经阀64和流量控制阀74到达流量传感器76，在流量传感器76处可以进行重量确定(步骤96)。感测的信息可以从流量传感器76的一个或多个部件传输至废气取样系统控制器22，并且废气取样系统控制器22可以存储和/或向操作者或使用者呈现感测的数据(步骤98)。然后，结合流37可以从流量传感器76流经打开的阀78到达真空装置80。结合流37可以如流动箭头82所示离开废气取样系统20。一旦废气取样系统控制器22已经收集和/或存储足够的数据量，废气取样系统控制器22出于验证的目的可以确定是否需要继续取样(步骤102)。如果需要继续取样，废气取样系统控制器22可以继续感测上述功率源10的操作特征(步骤88)。替代地，如果已经获得足够的数据量，废气取样系统控制器 22可以停止取样(步骤104)。可以理解，在瞬态验证程序中，使用者可以通过多种不同的节流和/或其它设定点来操作功率源10。在这种程序中，废气取样系统20可以连续地感测功率源10的操作特征，并且可以响应于功率源10的感测的操作特征以及流过废气取样系统20的总侧108的感测的结合流37流速来连续地改变输送到稀释装置M的稀释流36的流速。由于涉及主动控制进入取样系统的流通打开面积以考虑在瞬态状况过程中压力改变的复杂性，可以利用适用于特定瞬态循环和/或进行测试的发动机/后处理组合的适当末端122A-L每次执行与诸如图6-8中示出的瞬态的一种瞬态状况相关的测试。可以理解，在一种示例性实施方式中，在相对低输出的功率源10连接到诸如测试用单元100的一个或多个相对大体积部件的相对大体积排气系统的应用中，废气取样系统 20也可以被控制以减缓其瞬态响应。在使用过程中，热敏电阻器59可以感测废气流34的温度改变，并且可以将感测的温度信息发送到废气取样系统控制器22。废气取样系统控制器22可以例如基于从热敏电阻器59接收的温度输入和上述废气流34的质量流量来计算废气流34的体积流速。在一种示例性实施方式中，废气取样系统控制器22可以在大约 80Hz下计算体积流速，并且测试用单元操作者可以基于例如排出管线58的长度和直径输入废气系统的容积。如果颗粒在废气流34中例如在功率源10和抽吸部件56之间行进所需的时间超过废气取样系统20的已知响应时间，则废气取样系统控制器22可以例如通过控制流量控制阀50来延迟废气取样系统20的比例响应。例如，如果废气取样系统20的已知响应时间是200毫秒且颗粒在功率源10和抽吸部件56之间的计算行进时间在给定瞬间为300毫秒，则废气取样系统控制器22可以延迟废气取样系统20的瞬态响应100毫秒。通过考虑本说明书，本领域技术人员将清楚本发明的废气取样系统20的其它实施方式。例如，隔离阀44和阀78可以是三通阀，能够将流体流从流动管线沈引导至废气取样系统20中的其它位置。另外，过滤器62可以配有一个或多个凸起部，以辅助插入和/ 或移除测试用过滤介质盒。本说明书和例子仅被认为是示例性的，本发明的真正范围由所附权利要求指明。
权利要求
1.一种操作废气取样系统00)的方法，包括以下步骤使废气流入定位在排气管内的测试探头中；在探头位置处的排气管和大气压之间的压差小时，不限制废气流入所述测试探头中， 但是，在所述压差大时，限制废气流入所述测试探头中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述不限制步骤和限制步骤是通过在进入所述取样系统的废气流(34)路径中的流动开口(125)被动地实现的，所述流动开口(125)在所述压差大时用作孔口，但在所述压差小时不用作孔口。
3.根据权利要求2所述的方法，包括将所述流动开口定位在进入所述测试探头的入口处的步骤；并且基于进入所述取样系统的希望的流速设定所述流动开口(125)的尺寸。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，设定尺寸步骤包括基于预定压差设定所述流动开口(125)的尺寸；当连接到所述排气管的废气源在瞬态状况下操作时测量最大压差；并且将所述预定压差设定为所述最大压差。
5.根据权利要求1所述的方法，包括基于预定压差和进入所述取样系统中的希望的流速确定流动开口(125)尺寸的步骤；将具有所述流动开口(12 尺寸的第一末端(12 附接到所述测试探头；拆下限定第一尺寸的流动开口(125)的所述第一末端(122)；并且附接第二末端(122)，其限定具有不同于所述第一尺寸的第二尺寸的流动开口(125)。
6.一种在瞬态过程中减少废气取样系统OO)对废气过度取样的方法，包括以下步骤当测试探头位置处的压力增大时限制废气流入所述取样系统中；并且所述限制步骤包括将孔口定位在进入所述测试探头的流动路径中。
7.根据权利要求7所述的方法，包括在瞬态之前和瞬态过程中确定所述孔口的流通面积尺寸的步骤；基于进入取样系统的希望的流速和与瞬态相关的预定压差设定所述流通面积尺寸。
8.一种测试用单元，包括功率源(10)，其流体连接到排出管线(58)；废气取样系统(20)，其具有测试探头，所述测试探头具有定位在所述排气管线(58)中用于接收源自所述功率源(10)的废气流(34)的流动开口(125)；所述流动开口(125)具有基于进入所述废气取样系统00)的希望的流速和与所述功率源(10)的瞬态操作状况相关的压差大小的流通面积尺寸。
9.根据权利要求8所述的测试用单元，其中，所述测试探头包括可拆卸末端(122)，其限定所述流动开口(125)；多个可更换末端，其中每个可更换末端限定具有不同流通面积尺寸的流动开口(125)。
全文摘要
通过选择用于取样系统的测试探头的具有适当尺寸的开口能够使在瞬态过程中对发动机颗粒物质产生的测试更加准确，其中，开口位于排气管线(58)中且在颗粒捕集器上游。通过检查测试探头位置处的压力特性并且利用该信息与进入取样系统的希望的体积流速，能够选择用于测试探头的流动开口(125)，以减小否则可能由于颗粒捕集器的存在造成的排气管线(58)中背压增大引起的潜在的过度取样。进入取样系统的测试探头的流动开口(125)在测试探头位置处的压差相对低时、诸如在稳态操作状况过程中相对不受限制，但当压差相对高、诸如在瞬态事件过程中限制流入取样系统。
文档编号G01L9/00GK102197296SQ200980142326
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月20日 优先权日2008年10月24日
发明者J·K·兰达尔, L·M·雷德林格, R·R·格瑞泽 申请人:卡特彼勒公司