JP2005062056A - 排ガス流量計測装置およびこれを用いた排ガス計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンから排出される排ガスの流量を、脈動等が発生した場合にもリアルタイムで精度良く、しかも測定場を変化させることなく計測することができ、ひいては容易に小型化を図ることが可能な排ガス流量計測装置およびこれを用いた排ガス計測システムを提供する。
【解決手段】 エンジンから排出された排ガスＧが流れる流路２にそれぞれ設けられる全圧検出部１８および静圧検出部１９と、全圧検出部１８および静圧検出部１９が接続される差圧センサ２３とを備え、前記差圧センサ２３が、排ガスＧの脈動周波数以上の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出して差圧信号を出力し、この差圧信号より排ガス流量を演算するように構成してある。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば、自動車のエンジンから排出される排ガスの流量を計測するための排ガス流量計測装置およびこれを用いた排ガス計測システムに関する。

自動車のエンジンから排出され、排気管などの管内を流れる排ガスの流量を連続測定することができる差圧式流量計の一つとして、ピトー管（Ｐｉｔｏｔ ｔｕｂｅ）式流量計がある。このピトー管式流量計においては、標準状態換算した排ガス流量Ｑ（ｔ）〔ｍ³ ／ｍｉｎ〕は、下記（１）式によって与えられる。

ここで、
α：比例定数
ΔＰ（ｔ）：ピトー管の差圧〔ｋＰａ〕
Ｐ（ｔ）：排ガス圧力〔ｋＰａ〕
Ｔ（ｔ）：排ガス温度〔°Ｋ〕
ρ：標準状態における排ガス密度〔ｇ／ｍ³ 〕

すなわち、比例係数αを予め求めておけば、管内を流れる排ガスの温度、圧力、ピトー管の差圧の測定値から、排ガスの流量を得ることができる。

しかし、ピトー管式流量計は、排ガスの脈動時にその影響を受け、差圧から排ガス流量を演算する際に生じるいわゆる平方根誤差により、排ガス流量の測定誤差が大きくなることが指摘されている。

そこで、特許文献１に示されているように、バッファタンクで排ガスの脈動を抑えつつ、流量計（アニューバ流量計）の差圧センサを用いて排ガス流量を測定する装置が考案されている。

また、特許文献２に示されているように、配管に加工を施し、空間フィルタを構成し脈動周波数を求める装置や、特許文献３に示されているように、超音波流量計を用いて脈動周波数を求める装置が考案されている。
特開平１０−３１８８１０号公報 特開２０００−４６６１２号公報 特開２００１−２０８５８４号公報

しかし、特許文献１に示される排ガス流量測定装置では、排ガスの脈動をバッファタンクで吸収することにより測定場を変化させてしまい、ありのまま（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で測定することができない。これは、脈動そのものの解明やトランジェント計測が求められる現状及び今後の方向性にそぐわない。しかも、バッファタンクによって排ガスの脈動を完全に取り除くことは困難であることに加えて、可変容量のバッファタンクを形成したり、エンジン回転数にあわせてバッファタンクの容量を変える機構を設ける必要があるなど、装置自体が大掛かりで複雑なものにならざるを得ない。また、特許文献２に示されるガス流の測定装置および特許文献３に示される流量測定装置でも、装置自体が大掛かりで複雑なものになるといった不都合がある。

ところで、ピトー管式流量計では、上記（１）式に示すように、排ガス流量と差圧の平方根とが比例関係にあることを利用して排ガス流量を算出するので、差圧と排ガス流量とは、図７のグラフで示される関係を有することとなる。なお、図７において、横軸には差圧〔ｋＰａ〕、縦軸には流量〔Ｌ／ｍｉｎ〕がとられている。そして、本発明者らは、排ガスの脈動に伴って、差圧が経時的に変化し、例えば、図７においてａで示すように脈動したときに、ピトー管の差圧を検出する差圧センサの応答周波数が低いと、差圧の測定値は平均化され、この平均化された差圧の測定値（例えば図７では約１．４〔ｋＰａ〕）に対応する排ガス流量（図７では約１３００〔Ｌ／ｍｉｎ〕）が得られ、このようにして得られた排ガス流量は、差圧を排ガス流量に変換した後に平均化して得られる正確な排ガス流量（図７では約１１５０〔Ｌ／ｍｉｎ〕）と比べて、高い値となるということを発見した。

この発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、エンジンから排出される排ガスの流量を、脈動等が発生した場合にもリアルタイムで精度良く、しかも測定場を変化させることなく計測することができ、ひいては容易に小型化を図ることが可能な排ガス流量計測装置およびこれを用いた排ガス計測システムを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の排ガス流量計測装置は、エンジンから排出された排ガスが流れる流路にそれぞれ設けられる全圧検出部および静圧検出部と、全圧検出部および静圧検出部が接続される差圧センサとを備え、前記差圧センサが、排ガスの脈動周波数以上の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出して差圧信号を出力し、この差圧信号より排ガス流量を演算するように構成してある（請求項１）。

また、この発明の排ガス流量計測装置は、エンジンから排出された排ガスが流れる流路にそれぞれ設けられる全圧検出部および静圧検出部と、全圧検出部および静圧検出部が接続される差圧センサとを備え、前記差圧センサが、エンジンがアイドル状態のときの排ガスの脈動周波数以上の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出して差圧信号を出力し、この差圧信号より排ガス流量を演算するように構成してある（請求項２）。

差圧センサが、半導体差圧センサであるのが好ましい（請求項３）。

全圧検出部と差圧センサとの間および／または静圧検出部と差圧センサとの間に、応答差調整機構を設けてもよい（請求項４）。

応答差調整機構が、バッファタンクまたはキャピラリまたは絞り弁であるとしてもよい（請求項５）。

全圧検出部と差圧センサとの間および／または静圧検出部と差圧センサとの間に連通部が設けられており、この連通部が、２０ｍ以下の長さを有し、１．０〜５０ｍｍの内径を有する配管により構成されていてもよい（請求項６）。

差圧信号が示す差圧の平方根と排ガス流量とが比例することに基づいて排ガス流量を演算し、差圧信号が示す差圧が負であるときには、差圧信号が示す差圧の絶対値の平方根に−１を乗じた値と排ガス流量とが比例することに基づいて排ガス流量を演算するように構成されているのが好ましい（請求項７）。
すなわち、式（１）において、ΔＰ＜０のときは、式（１）を下記の式（２）に代える。

ここで、
α’：比例定数
｜ΔＰ（ｔ）｜：ピトー管の差圧の絶対値〔ｋＰａ〕

差圧信号が示す差圧を、流量に変換した後、平均化することにより排ガスの平均流量を求めるように構成されているのが好ましい（請求項８）。

車載タイプとしてもよい（請求項９）。

そして、上記目的を達成するために、この発明の排ガス計測システムは、請求項１〜９のいずれかに記載の排ガス流量計測装置を備えた（請求項１０）。

請求項１および２に係る発明によれば、エンジンから排出される排ガスの流量を、脈動等が発生した場合にもリアルタイムで精度良く、しかも測定場を変化させることなく計測することができ、ひいては容易に小型化を図ることが可能な排ガス流量計測装置が得られる。

詳しくは、例えば、排ガスの脈動時に差圧を検出する差圧センサの応答周波数が脈動周波数よりも低い場合には、上述したように、検出される差圧が平均化されて測定誤差が大きくなるが、請求項１および２に係る発明では、排ガスの脈動周波数以上の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出するように構成してあるので、検出される差圧の平均化が抑えられ、従って、排ガスの流量が精度良く計測されることとなる。

また、請求項１および２に係る発明では、バッファタンクなどを用いて排ガスの脈動を抑えず、測定場を変化させることなくありのままで排ガス流量を計測することができる。

さらに、請求項１および２に係る発明は、例えば、一般的に用いられているピトー管と、応答周波数が脈動周波数以上である差圧センサとで主要な部分を構成することができ、ピトー管は小型かつコンパクトであり、また、差圧センサもエッチキャビティなどによって小型化したものを用いることができるので、装置全体の小型化を容易に図ることが可能である。

請求項３に記載したように、差圧センサを半導体差圧センサとした場合には、より容易に小型化を図ることが可能となる。

請求項４に記載のように、応答差調整機構を設けた場合には、差圧センサが検出する全圧と静圧との応答時間が異なることによって生じる誤差を無くすことができる。

請求項５に記載したように、応答差調整機構をバッファタンクまたはキャピラリまたは絞り弁とした場合には、応答差調整機構がシンプルな構成を有し、かつ安価なものとなる。

請求項６に記載したように、連通部を、２０ｍ以下で、１．０〜５０ｍｍの内径を有する配管により構成した場合には、連通部によって脈動による差圧が緩衝されることを確実に防止することができる。

請求項７に記載したように、差圧信号が示す差圧が負であるときには、差圧信号が示す差圧の絶対値の平方根に−１を乗じた値と排ガス流量とが比例することに基づいて排ガス流量を演算する場合には、排ガスの流路内において発生した逆流を正確に排ガス流量として導出することができ、排ガス流量の測定の信頼性が向上することとなる。

請求項８に記載したように、差圧信号が示す差圧を、流量に変換した後、平均化することにより排ガスの平均流量を求めれば、排ガス流量の測定値がより精度の高いものとなる。

請求項９に記載したように、この発明の排ガス流量計測装置を車載タイプとした場合には、例えば、シャシダイナモ上で模擬的に走行させる自動車からの排ガス流量のみならず、実際の走行時の自動車からの排ガス流量をも測定することができ、排ガス流量についてより有用なデータを採取することが可能となる。

請求項１０に係る発明では、ミニダイリュータ法を利用して排ガスの一部を高精度で再現性良くサンプリングすることができ、しかも排ガスの各成分の濃度だけではなく質量をも精度良く算出することができる排ガス計測システムを提供することができる。すなわち、請求項１０に係る排ガス計測システムは、請求項１〜９に係る排ガス流量計測装置を備えているので、排ガス流量計測装置によって精度の高い排ガス流量の測定値がリアルタイムで得られ、この排ガス流量の測定値は、例えば、リアルタイムの正確な排ガス流量の測定値を必要とするミニダイリュータ法や、排ガスの濃度から質量を導出する際にリアルタイムの正確な排ガス流量の測定値を必要とするガス分析計などに効果的に利用することができる。

図１および図２は、この発明の一実施例を示す。

図１に示すように、この実施例の排ガス計測システムＳは、自動車１のエンジン（図示していない）から排出された排ガスＧの流路２中に設けられ、前記排ガスＧの流量を計測する排ガス流量計測装置Ｄ（詳細は後述する）と、サンプルバッグ３と、流路２を流れる排ガスＧの一部を一定比率で希釈し、これを前記排ガス流量計測装置Ｄにより計測された排ガスＧの流量に比例した流量でサンプルバッグ３に採取させるためのミニダイリュータ４と、このミニダイリュータ４に排ガスＧを希釈する希釈ガス（この実施例ではＮ₂ ）Ｋを供給するための希釈ガス供給源５と、サンプルバッグ３に接続され、サンプルバッグ３に捕集された排ガスＧ中の所定成分（例えば、ＨＣ，ＣＯ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ_X など）を分析するガス分析計Ａとを有する。

なお、希釈ガス供給源５は、例えば、希釈ガスを収容した高圧ボンベからなる。また、ガス分析計Ａは、例えば、非分散型赤外分光法（ＮＤＩＲ）型ガス分析計である。

以下、ミニダイリュータ４について説明する。

ミニダイリュータ４は、流路２に上流端が接続され、途中にポンプ６を有するサンプルガス流路７と、上流端が希釈ガス供給源５に接続され、下流端がサンプルガス流路７に接続される希釈ガス流路８と、上流端がサンプルガス流路７における希釈ガス流路８の接続点よりも下流側の位置に接続され、下流端がサンプルバッグ３に接続されるサンプルガス採取ライン９とを備えている。

サンプルガス流路７は、流路２内に挿入され、流路２内を流れる排ガスＧの一部を採取するためのサンプリングプローブ（図示していない）を上流端に有している。また、サンプルガス流路７における希釈ガス流路８の接続点よりも上流側の位置には、臨界流量ベンチュリ（ＣＦＶ）１０が設けられている。

なお、詳細は後述するが、この実施例の流路２は、図２に示すように、排気管１４とテールパイプアタッチメント１５とによって構成され、上述したサンプルガス流路７のサンプリングプローブは、テールパイプアタッチメント１５内に挿入されるが、図２では省略している。

希釈ガス流路８には、上流側から順に、レギュレータ１１と、臨界流量ベンチュリ（ＣＦＶ）１２とが設けられている。そして、レギュレータ１１によって、サンプルガス流路７を流れる排ガスＧの流量と希釈ガス流路８を流れる希釈ガスＫの流量との比が常に一定となるように調整され、希釈ガス流路８からサンプルガス流路７に流れ込む希釈ガスＫによって、サンプルガス流路７を流れる排ガスＧは一定比率で希釈される。

サンプルガス採取ライン９は、サンプルガス流路７において希釈ガスＫによって一定比率で希釈された排ガスＧの一部を、サンプルバッグ３に採取させるためのものである。このサンプルガス採取ライン９には、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１３が設けられており、ＭＦＣ１３には、流路２を流れる排ガスＧの流量の計測値が、排ガス流量計測装置Ｄから出力信号ｇとしてフィードバックされる。そして、希釈ガスＫによって一定比率で希釈された排ガスＧのサンプルバッグ３への採取流量は、ＭＦＣ１３により、流路２を流れる排ガスＧの流量の計測値に比例するように制御される。

以下、排ガス流量計測装置Ｄについて説明する。

図２に示すように、排ガス流量計測装置Ｄは、車載タイプとして構成されており、詳しくは、自動車１の排気管１４の下流端部に着脱自在に接続され、流路２を構成するテールパイプアタッチメント１５と、このテールパイプアタッチメント１５内を流れる排ガスＧの流量を計測するための差圧式流量計１６と、この差圧式流量計１６からの出力信号が入力される演算処理装置（例えばパソコン）１７とを備え、差圧式流量計１６および演算処理装置１７はユニット構成された状態でテールパイプアタッチメント１５に取り付けられる。

テールパイプアタッチメント１５は、排気管１４と同等の内径を有するほぼ筒状（円筒状）の部材であり、その一端側には、排気管１４の下流端部に着脱自在に外嵌される接続部１５ａが形成され、他端側は開放されている。

差圧式流量計１６は、排ガスＧが流れるテールパイプアタッチメント１５の全圧（静圧＋動圧）と静圧との差圧をピトー管２０（詳細は後述する）によって検出するピトー管式流量計である。詳しくは、差圧式流量計１６は、テールパイプアタッチメント１５にそれぞれ設けられる全圧検出部１８および静圧検出部１９を有するピトー管２０と、全圧検出部１８が第１連通部２１を介して接続され、静圧検出部１９が第２連通部２２を介して接続される差圧センサ２３と、テールパイプアタッチメント１５に設けられ、テールパイプアタッチメント１５内を流れる排ガスＧの温度および圧力を測定するための温度センサ２４および圧力センサ２５とを備えている。

ピトー管２０は、全圧検出部１８としての全圧検出用ピトー管の外側に静圧検出部１９としての静圧検出用ピトー管を配置した二重管構造をしている。また、ピトー管２０は、ほぼＬ字型形状に屈曲しており、テールパイプアタッチメント１５内においてその軸方向とほぼ平行に配置される平行部分２０ａと、この平行部分２０ａに対して垂直に連設され、テールパイプアタッチメント１５の側壁を貫通するように配置される垂直部分２０ｂとを先端側からこの順で有している。

全圧検出用ピトー管１８の平行部分２０ａは、テールパイプアタッチメント１５内を流れる排ガスＧの上流側（図２では左側）に向けて設けられており、その先端には開口１８ａが形成されている。

静圧検出用ピトー管１９の平行部分２０ａの側壁には、テールパイプアタッチメント１５内における排ガスＧの流れ方向と垂直となるように貫通孔１９ａが形成されている。また、静圧検出用ピトー管１９の平行部分２０ａの先端と全圧検出用ピトー管１８の平行部分２０ａの先端との間は閉塞してある。

第１連通部２１および第２連通部２２はそれぞれ、１０ｍ以下の長さを有し、２．０〜５０ｍｍの内径を有する配管により構成されている。また、第１連通部２１および第２連通部２２にはそれぞれ、差圧センサ２３における全圧と静圧との応答差をなくすための応答差調整機構２６としての絞り弁（ニードル弁）が設けられている。

差圧センサ２３は、例えば、半導体差圧センサであり、この実施例の差圧センサ２３は、自動車１のエンジンがアイドル状態のときの排ガスＧの脈動周波数（例えば約２０〔Ｈｚ〕）以上（好ましくは４〜５倍以上）の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出して差圧信号を演算処理装置１７に出力するように構成された高速応答型差圧センサである。

詳しくは、差圧センサ２３は、第１連通部２１を介して全圧検出部１８に連通する全圧導入部２７と、第２連通部２２を介して静圧検出部１９に連通する静圧導入部２８と、全圧導入部２７および静圧導入部２８の間に配置されるダイヤフラム２９と、このダイヤフラム２９の近傍に配置される歪検出センサ３０とを備えている。

全圧導入部２７は、シリコン基板３１を貫通するようにその厚さ方向に設けられており、静圧導入部２８は、シリコン基板３２を貫通するようにその厚さ方向に設けられている。また、ダイヤフラム２９は、２つのシリコン基板３１，３２に挟まれるシリコン層３３に対してエッチングによって形成した例えば厚さが５０μｍ程度の薄膜化した部分からなる。すなわち、この実施例の差圧センサ２３は、エッチキャビティによりダイヤフラム２９を小型化することによって高い応答周波数をもつようにした拡散型歪みゲージ式差圧計でもある。なお、ダイヤフラム２９の径は適宜に設定される。

上記の構成からなる差圧センサ２３では、全圧検出部１８によって検出された全圧と静圧検出部１９によって検出された静圧との圧力差（差圧）に応じてダイヤフラム２９が歪み、この歪み量が歪検出センサ３０によって電気的に検出され、圧力差を示す差圧信号が歪検出センサ３０から演算処理装置１７へと送られることとなる。

温度センサ２４、圧力センサ２５は、流路２を流れる排ガスＧの温度、圧力の測定値を温度信号および圧力信号としてそれぞれ演算処理装置１７へと送る。

演算処理装置１７は、差圧式流量計１６とともにケース３４内に収容された状態でテールパイプアタッチメント１５に着脱自在に取り付けられ、差圧センサ２３、温度センサ２４および圧力センサ２５の出力信号が入力され、これらの信号を用いて上記（１）式に示す演算を行って排ガス流量の測定値を算出し、この測定値を出力信号ｇとしてミニダイリュータ４のＭＦＣ１３に送る。

また、演算処理装置１７において求められた排ガス流量の測定値をガス分析計Ａに送り、ガス分析計Ａにおいて測定された排ガスＧ中のＨＣ，ＣＯ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ_X などの各成分の濃度に掛け合わせることにより、各成分の排出量を求めることができる。

上記の構成からなる排ガス流量計測装置Ｄでは、流路２を流れる排ガスＧが脈動し、瞬間的にダイナミックに変化しても、排ガスＧの差圧を正確に計測することができ、正確な排ガス流量の測定値を導出することができる。

すなわち、排ガスＧの脈動に伴って生じる排ガス流量の測定誤差の主な原因としては、差圧センサ２３の応答周波数が低く、正確な差圧の測定値ではなく、平均化された差圧の測定値が流量演算に用いられてしまうこと（振幅誤差）と、差圧センサ２３が検出する全圧と静圧との応答時間が異なること（位相誤差）とが挙げられる。

そして、この実施例の排ガス流量計測装置Ｄでは、排ガスＧの脈動周波数以上の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出するように構成してあるので、検出される差圧の平均化が抑えられ、従って、上述した振幅誤差を非常に小さくするあるいは無くすことができる。例えば、サンプリング（標本化）定理により、差圧の原波形は、差圧センサ２３の応答周波数が脈動周波数の２倍以上であれば再現される。

上記のことを確認するためにコンピュータを用いてシミュレーションを行った。このシミュレーションは、応答周波数が２０００〔Ｈｚ〕の差圧センサ２３を用いて、脈動周波数が２２〔Ｈｚ〕である排ガスＧを実測して得られた排ガス流量を基準にして、差圧センサ２３の応答周波数を段階的に低くし、得られる排ガス流量の測定値について調べた。その結果を図３のグラフに示す。なお、図３において、横軸には差圧センサ２３の応答周波数〔Ｈｚ〕、縦軸には排ガス流量の測定値〔Ｌ／ｍｉｎ〕をとっている。

図３から明らかなように、差圧センサ２３の応答周波数が脈動周波数よりも低くなればなるほど排ガス流量の測定値が大きくなる傾向が顕著にあらわれているとともに、差圧センサ２３の応答周波数が脈動周波数と同じ程度であれば、誤差は僅かであり、また、差圧センサ２３の応答周波数を脈動周波数の４〜５倍以上とした場合には、その誤差はほとんど無くなることがわかる。

従って、排ガス流量計測装置Ｄでは、演算処理装置１７において、差圧センサ２３の差圧信号が示す差圧の瞬時値を、排ガスＧの流量に変換した後、平均化することにより排ガスＧの平均流量を求めるように構成することで、非常に精度良く排ガス流量を導出することができる。

また、この実施例の排ガス流量計測装置Ｄでは、全圧検出部１８と差圧センサ２３との間および静圧検出部１９と差圧センサ２３との間に応答差調整機構２６を設けてあるので、上述した位相誤差を非常に小さくするあるいは無くすことができる。

詳しくは、図４に示すように、例えば、全圧検出部１８により検出される全圧（図４（Ａ）参照）と静圧検出部１９により検出される静圧（図４（Ｃ）参照）との間に応答時間の差τがある場合、従来は、図５に示すように、応答時間の差τを調整することなく、全圧（図５（Ａ）参照、図４（Ａ）のものと同じ）と静圧（図５（Ｂ）参照、図４（Ｃ）のものと同じ）との差（図５（Ｃ）参照）を差圧信号として出力していたので、位相誤差が生じることとなっていた。

しかし、この実施例の排ガス流量計測装置Ｄでは、応答差調整機構２６によって応答時間の差τを調整するのであり、例えば、図４（Ｂ）に示すように、全圧が時間軸方向にτだけ平行移動するように調整し、図６に示すように、調整後の全圧（図６（Ａ）参照、図４（Ｂ）のものと同じ）と静圧（図６（Ｂ）参照、図４（Ｃ）のものと同じ）との差（図６（Ｃ）参照）を差圧信号として出力するので、位相誤差を無くすことができる。

さらに、従来は、図５に示すように、差圧信号を用いて排ガス流量を導出する演算の周期Ｔ₀ が、脈動の周期よりも長かったので、これによっても正確な排ガス流量の導出が困難であったが、この実施例の排ガス流量計測装置Ｄでは、差圧センサ２３の応答周波数を脈動周波数以上とするとともに、図６に示すように、差圧信号を用いて排ガス流量を導出する演算の周期Ｔ₁ が、脈動の周期よりも短くしてあるので、正確な排ガス流量が確実に導出される。なお、周期Ｔ₁ を、脈動の周期とほぼ同じ程度としてもよい。

ここで、脈動時の排ガスＧが流路２において瞬間的に逆流することが知られている。そのため、この実施例の排ガス流量計測装置Ｄでは、差圧センサ２３の差圧信号が示す差圧の平方根と排ガス流量とが比例することに基づいて排ガス流量を演算しているが、排ガスＧが逆流することにより、差圧センサ２３の差圧信号が示す差圧が負となったときには、差圧信号が示す差圧の絶対値の平方根に−１を乗じた値と排ガス流量とが比例することに基づいて排ガス流量を演算するように構成してある。

詳しくは、差圧センサ２３の差圧信号が示す差圧が正であるときには、上記（１）式に基づいた演算を行い、負であるときには、標準状態換算の排ガス流量Ｑ（ｔ）〔ｍ³ ／ｍｉｎ〕を、上記（２）式に基づいた演算を行うことによって導出する。

すなわち、排ガスＧが逆流した場合にも、比例係数α’を予め求めておけば、管内を流れる排ガスの温度、圧力、ピトー管の差圧の測定値から、排ガスの流量を得ることができる。

なお、この実施例は、種々に変形することができる。例えば、前記希釈ガスＫは、Ｎ₂ に限られず、Ｎ₂ 以外の不活性ガスや精製空気などでもよい。

また、差圧センサ２３は、自動車１のエンジンがアイドル状態のときの排ガスＧの脈動周波数以上の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出するものに限られず、例えば、エンジンがアイドル状態からアクセル全開状態までの全ての状態における排ガスＧの脈動周波数（例えば、１００〔Ｈｚ〕）以上の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出するように構成してあってもよい。

テールパイプアタッチメント１５を設けず、差圧式流量計１６および演算処理装置１７を自動車の排気管１４に直接取り付けてもよい。この場合には、排気管１４のみによって流路２が構成されることとなる。

差圧式流量計１６は、ピトー管式流量計に限られず、例えば、オリフィス式流量計や、ベンチュリ式差圧流量計であってもよい。

ピトー管２０は、二重管構造のものに限られず、例えば、全圧検出用ピトー管１８と静圧検出用ピトー管１９とを別々に有するものでもよい。

第１連通部２１および第２連通部２２は両方設けるものに限られず、例えば、一方のみを設けるようにしてもよい。また、応答差調整機構２６を、第１連通部２１および第２連通部２２の両方に設けず、いずれか一方のみに設けてもよい。

応答差調整機構２６は、絞り弁に限られず、例えば、バッファタンクまたはキャピラリでもよく、また、第１連通部２１を構成する配管の長さおよび／または第２連通部２２を構成する配管の長さを調整することにより応答差調整機構２６の機能を発揮させてもよい。さらに、応答差調整機構２６を設けず、例えば、全圧と静圧とを別々に測定し、各測定値を用いて信号処理によって差圧を導出するようにし、このとき、全圧と静圧との応答時間の差を、信号処理によって調整することにより無くすようにしてもよい。

演算処理装置１７を、差圧式流量計１６とともにテールパイプアタッチメント１５に取り付けず、テールパイプアタッチメント１５および差圧式流量計１６から離した位置（例えば、自動車１の座席上）などに配置してもよい。

この発明の一実施例に係る排ガス計測システムの構成を概略的に示す説明図である。 上記実施例における排ガス流量計測装置の構成を概略的に示す説明図である。 シミュレーションによって得られた差圧センサの応答周波数と排ガス流量の測定値との関係を概略的に示すグラフである。 （Ａ）は、全圧検出部により検出される全圧の経時変化を概略的に示すグラフ、（Ｂ）は、（Ａ）に示すグラフを平行移動させて得られたグラフ、（Ｃ）は、静圧検出部により検出される静圧の経時変化を概略的に示すグラフである。 （Ａ）は、図４（Ａ）に示すグラフ、（Ｂ）は、図４（Ｃ）に示すグラフ、（Ｃ）は、（Ａ）と（Ｂ）の差をとって示すグラフである。 （Ａ）は、図４（Ｂ）に示すグラフ、（Ｂ）は、図４（Ｃ）に示すグラフ、（Ｃ）は、（Ａ）と（Ｂ）の差をとって示すグラフである。 ピトー管式流量計における差圧と流量との関係を概略的に示すグラフである。

符号の説明

２ 流路
１８ 全圧検出部
１９ 静圧検出部
２３ 差圧センサ
Ｄ 排ガス流量計測装置
Ｇ 排ガス

Claims (10)

1. エンジンから排出された排ガスが流れる流路にそれぞれ設けられる全圧検出部および静圧検出部と、全圧検出部および静圧検出部が接続される差圧センサとを備え、前記差圧センサが、排ガスの脈動周波数以上の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出して差圧信号を出力し、この差圧信号より排ガス流量を演算するように構成してあることを特徴とする排ガス流量計測装置。
2. エンジンから排出された排ガスが流れる流路にそれぞれ設けられる全圧検出部および静圧検出部と、全圧検出部および静圧検出部が接続される差圧センサとを備え、前記差圧センサが、エンジンがアイドル状態のときの排ガスの脈動周波数以上の応答周波数で静圧と全圧との差圧を検出して差圧信号を出力し、この差圧信号より排ガス流量を演算するように構成してあることを特徴とする排ガス流量計測装置。
3. 差圧センサが、半導体差圧センサである請求項１または２に記載の排ガス流量計測装置。
4. 全圧検出部と差圧センサとの間および／または静圧検出部と差圧センサとの間に、応答差調整機構が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス流量計測装置。
5. 応答差調整機構が、バッファタンクまたはキャピラリまたは絞り弁である請求項４に記載の排ガス流量計測装置。
6. 全圧検出部と差圧センサとの間および／または静圧検出部と差圧センサとの間に連通部が設けられており、この連通部が、２０ｍ以下の長さを有し、１．０〜５０ｍｍの内径を有する配管により構成されている請求項１〜５のいずれかに記載の排ガス流量計測装置。
7. 差圧信号が示す差圧の平方根と排ガス流量とが比例することに基づいて排ガス流量を演算し、差圧信号が示す差圧が負であるときには、差圧信号が示す差圧の絶対値の平方根に−１を乗じた値と排ガス流量とが比例することに基づいて排ガス流量を演算するように構成された請求項１〜６のいずれかに記載の排ガス流量計測装置。
8. 差圧信号が示す差圧を、流量に変換した後、平均化することにより排ガスの平均流量を求めるように構成された請求項１〜７のいずれかに記載の排ガス流量計測装置。
9. 車載タイプとした請求項１〜８のいずれかに記載の排ガス流量計測装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の排ガス流量計測装置を備えた排ガス計測システム。

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