JP2914080B2 - 自動車用排出ガスサンプリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン等
から排出される排出ガス成分の分析に必要な自動車用排
出ガスサンプリング装置に関し、特に排出ガスサンプリ
ング装置の分割制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンから排出される排出ガ
スの成分の分析に使用され、排出ガスの一部をサンプリ
ングする排出ガスサンプリング装置として、多管式分流
希釈トンネルを備えたものが、例えば実開平５−６３４
９号公報により知られている。このサンプリング装置
は、例えば図１に示すように構成され、自動車のテール
パイプに接続され、エンジンからの排出ガスを導く排気
管１０の途中に、同一形状の多数の分流管１１ａで構成
される分流管束（分割器）１１が配設され、その分流管
束の中から一本の分流管が排出ガス導入管１２として分
流希釈トンネル１４に接続され、排出ガスの一部を希釈
トンネル１４に導びき、他の分流管は残余の排出ガスを
サージタンク１３を介して煙道に導びく。

【０００３】分流希釈トンネル１４は、排出ガス導入管
１２によって導かれた排出ガスを清浄な希釈ガス（通常
は空気）と均一に混合して希釈するもので、フィルタ１
６を通過した清浄な希釈ガスが定流量吸引装置（ＣＶＳ
装置）１７によって導かれ、排出ガスは、排出ガス導入
管１２の排出端１２ａより適宜の距離だけ下流側に配設
された混合オリフィス１８によって希釈ガスと混合され
る。希釈された排出ガスは、粒子状物質測定用フィルタ
２０ａを備えた排ガス分析装置２０等によりサンプリン
グされて排出ガス成分が分析される。

【０００４】分流希釈トンネル１４では、エンジン運転
状態が変化しても分割器１１によって分割される排出ガ
スの分割比を常に一定に保つ必要がある。このために分
割比制御装置が備えられており、排出ガス導入管１２の
出口静圧Ｐs2と分割器１１の多管出口静圧Ｐs3との差圧
ΔＰを検出し、この差圧ΔＰを０にすることによって、
分割比を一定に保つようにしている。

【０００５】従来の分割比制御装置は、フィルタ２２を
介して空気源から供給される清浄な高圧空気（圧力制御
用ガス）を制御弁２４により流量制御し、これを排出ガ
ス導入管１２の出口近傍に配設した噴射ノズル２３から
噴出させ、出口静圧Ｐs2の調整を行なっている。制御弁
２４は、排出ガス導入管１２の出口静圧Ｐs2と分割器１
１の多管出口静圧Ｐs3との差圧ΔＰが０になるようにコ
ントローラ２６からの制御信号により制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】エンジン排出ガスの成
分分析は、代表的なエンジン運転状態を何点か選択し、
エンジン運転状態を選択した運転状態に逐次変化させな
がら測定が行なわれる。エンジン運転状態が変化する
と、その都度上述した分割比の調整が必要であるが、こ
の調整において、制御弁２４が噴射ノズルから離れた位
置に配設されているために、コントローラ２６が制御弁
２４に制御信号を出力しても実際に噴射ノズル２３から
噴出する圧力制御用ガス量が変化するまでの応答速度が
遅いという問題がある。

【０００７】排出ガスの成分分析において測定条件を変
化させる場合には、通常、新たに設定したエンジン運転
状態が安定するまで待機しなければならず、この待機時
間が長ければ上述した応答速度が多少遅くても何ら問題
がないが、エンジン運転状態の移行時における排出ガス
の成分変化を逐次正確に知りたいような、トランジェン
トモード時の測定においては、分割比調整時の応答遅れ
は重要な問題になる。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、排出ガス分割比の調整時における調整遅れを
極力小にして分割制御精度の向上を図った自動車用排出
ガスサンプリング装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、排出ガスを導く排気管の途
中に多管式分割器を配設し、該分割器を通過する排気ガ
スの一部を排出ガス導入管を介して希釈トンネルに導
き、導いた排出ガスを希釈ガスで希釈し、希釈した排出
ガスの一部を成分分析器に導くことで排出ガス中の成分
のサンプリングを行なう自動車用排出ガスサンプリング
装置において、前記排出ガス導入管の排出端を、その開
口が希釈トンネル内の希釈ガスの流れ方向下流に臨むよ
うに配設し、排出ガス導入管の排出端開口近傍に配設さ
れ、圧力制御用ガスを噴出させる、少なくとも１つの噴
射ノズルと、該噴射ノズルから噴出する圧力制御用ガス
の流れを、前記排出ガス導入管から排出される排気ガス
の流れ中心に向かって偏向させる偏向板と、前記分割器
から排出ガス導入管に分割される排気ガスの分割比を一
定に保つように前記偏向板と噴射ノズルとの相対位置関
係を変化させる駆動手段とを備えて構成されることを特
徴とする自動車用排出ガスサンプリング装置が提供され
る。

【００１０】

【作用】本発明の自動車用排出ガスサンプリング装置の
場合、噴射ノズルから噴出させる圧力制御用ガスのガス
量を変化させるのではなく、圧力制御用ガスの流れ方向
を偏向させることにより排出ガス導入管の出口静圧を変
化させ、分流比を調整する。このため、本発明装置には
偏向板が備えられ、該偏向板と噴射ノズルとの相対位置
関係を変化させることにより、噴出ノズルから噴出する
圧力制御用ガスの流れ方向を偏向させる。

【００１１】相対位置関係を変化させる方法としては、
偏向板を希釈トンネルの径方向に移動させてもよいし、
噴射ノズルに対して回動させるようにしてもよい。ま
た、偏向板を希釈トンネルの中心軸方向に移動するよう
にしてもよい。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。なお、本発明に係る自動車用排出ガスサン
プリング装置は、その分割比制御装置が従来と異なり、
他は同じでよいので、図１に示す従来装置と同じ構成要
素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００１３】図２は、本発明に係る自動車用排出ガスサ
ンプリング装置の分割比制御装置の概略構成を示すもの
で、排出ガス導入管１２の排出端１２ａの外周に、導入
管１２と所定の距離だけ離間して、且つ、排出ガス導入
管１２に平行して円周上等間隔位置に４本の噴射ノズル
３０が配設されている。この噴射ノズル３０は、図示し
ない制御弁及びフィルタを介して圧力制御用ガスの供給
源である高圧空気源に接続されており、制御弁を調整し
て適宜量（一定量）の圧力制御用ガス（アシスト空気）
を、排出ガス導入管１２から噴出される排出ガスの流れ
に略平行して噴出させる。

【００１４】各噴射ノズル３０の下流、且つ、混合オリ
フィス１８の上流位置には、偏向板３２が、分流希釈ト
ンネル１４の径方向に移動可能にそれぞれ配設されてい
る。偏向板３２は、矩形の平板を噴射ノズル３０からの
噴流に対して所定の角度（例えば、４５度）傾斜させて
後述するロッド３４に取り付けられており、この偏向板
３２により噴射ノズル３０からの噴流は、排出ガス導入
管１２の排出ガス流れの中心に向かって偏向させられ
る。

【００１５】ロッド３４は、分流希釈トンネル１４の外
部に気密に延出しており、その延出端にはラックが刻設
されている。そして、このロッド３４のラックは、駆動
モータ３６のピニオン３６ａに噛合しており、ロッド３
４に接続される偏向板３２は、駆動モータ３６の作動に
より希釈トンネル１４の径方向に所定の区間を往復動可
能となる。

【００１６】各駆動モータ３６は、コントローラ３８の
出力側に接続されている。コントローラ３６の入力側に
は、排出ガス導入管１２の出口静圧Ｐs2と分割器の多管
出口静圧Ｐs3との差圧ΔＰに応じた信号が供給される。
次に、本発明の自動車用排出ガスサンプリング装置に係
る分割比制御装置の作用を説明すると、噴射ルズル３０
から噴出されるアシスト空気量は、エンジン排出ガスの
成分測定中、エンジン運転状態が変化しても略一定に保
持されている。従って、噴射ノズル３０の上流側に配設
される制御弁は、アシスト空気量が適宜量に設定される
と排出ガスの成分測定中、特に調整する必要がない。ア
シスト空気量の調整は、ロッド３４を最も引っ込めた位
置に偏向板３２を移動させたとき、排出ガス導入管１２
の出口静圧Ｐs2が分割器の多管出口静圧Ｐs3よりいずれ
のエンジン運転状態においても若干低い圧力になるよう
に設定するのがよい。

【００１７】排ガス成分の測定が開始されると、コント
ローラ３８は駆動信号を各モータ３６に出力して偏向板
３２を、差圧ΔＰが０になるような径方向位置に移動さ
せる。すなわち、排出ガス導入管１２の出口静圧Ｐs2が
分割器の多管出口静圧Ｐs3より低く、差圧ΔＰが負の場
合には、ロッド３４を押し込んで偏向板３２と噴射ノズ
ル３０との相対位置が接近する方向に偏向板３２を移動
させる。偏向板３２と噴射ノズル３０が接近すると、ア
シスト空気は、排出ガス導入管１２の出口に関してより
近い位置に向かって偏向されることになり、これに伴っ
て排出ガス導入管１２の出口静圧Ｐs2が上昇することに
なる。

【００１８】逆に、排出ガス導入管１２の出口静圧Ｐs2
が分割器の多管出口静圧Ｐs3より高く、差圧ΔＰが正の
場合には、ロッド３４を引き出して偏向板３２と噴射ノ
ズル３０との相対位置が遠ざかる方向に偏向板３２を移
動させればよい。このように、差圧ΔＰが０になるよう
に偏向板３２を移動させることにより排出ガスの分割比
を常に一定に保つことができる。なお、上述の実施例で
は、差圧ΔＰを常に０になるように偏向板を移動させた
が、差圧ΔＰを０になるように必ずしも制御する必要は
なく、種々の補正を考慮して所定値になるように制御す
るようにしてもよい。

【００１９】上述のように偏向板３２を移動させて分割
比を調整する方法は、制御弁を開閉しアシスト空気量を
調整して分割比を調整する従来の方法に比べ、噴出量を
変化させたアシスト空気が制御弁から管路を通って噴出
されるまでの無効時間を要しないだけ、応答性が早く、
エンジン運転状態の移行時においても排ガス成分分析を
正確に行なうことができる。

【００２０】なお、上述の実施例では、噴射ノズル３０
を排出ガス導入管出口の周りに４本配設するようにした
が、４本に限定する必要はなく、１本でも２本でも６本
でもよい。また、噴射ノズル３０は、排出ガス導入管１
２に対して、必ずしも平行に配設しなくてもよく、適宜
の角度をもって配設するようにしてもよい。更に、図２
及び図３に示す偏向板３２は矩形の平板を用いたが、図
４に示すように断面で見て円弧状に反り返った板３２Ａ
を用いてもよく、偏向板の形状は特に限定されない。

【００２１】更に又、上述の実施例では偏向板３２は、
ロッド３４の出し入れによって分流希釈トンネル１４の
径方向に往復動させ、偏向板と噴射ノズルの相対位置関
係を変化させるようにしたが、図５に矢印で示すよう
に、偏向板を回動させて偏向板と噴射ノズルの相対位置
関係を変化させるようにしても良いし、希釈トンネル１
４の中心軸方向に移動させて相対位置関係を変化させる
ようにしても良い。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
自動車用排出ガスサンプリング装置に依れば、排出ガス
導入管の排出端を、その開口が希釈トンネル内の希釈ガ
スの流れ方向下流に臨むように配設し、圧力制御用ガス
を噴出させる少なくとも一つの噴射ノズルを排出ガス導
入管の排出端開口近傍に配設し、該噴射ノズルから噴出
する圧力制御用ガスの流れを、排出ガス導入管から排出
される排気ガスの流れ中心に向かって偏向させる偏向板
と、分割器から排出ガス導入管に分割される排気ガスの
分割比を一定に保つように偏向板と噴射ノズルとの相対
位置関係を変化させる駆動手段とを備えて構成したの
で、排出ガス分割比の調整時における調整遅れを極力小
にすることができ、従って、分割制御精度を向上させる
ことができ、エンジン運転状態の遷移時における排出ガ
スの成分変化を正確に測定することができる等の優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の自動車用排出ガスサンプリング装置の構
成を示すシステム構成図である。

【図２】本発明の自動車用排出ガスサンプリング装置の
分割制御装置の構成を示す部分構成図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図４】本発明の自動車用排出ガスサンプリング装置に
係る偏向板の変形例を示す部分断面図である。

【図５】本発明の自動車用排出ガスサンプリング装置の
分割制御装置の別の態様を示すす部分断面図である。

【符号の説明】

１２ 排出ガス導入管 １２ａ 排出ガス導入管の排出端 １４ 分割希釈トンネル ３０ 噴射ノズル ３２ 偏向板 ３２Ａ 偏向板 ３６ 駆動モータ（駆動手段） ３８ コントローラ（駆動手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排出ガスを導く排気管の途中に多管式分
   割器を配設し、該分割器を通過する排気ガスの一部を排
   出ガス導入管を介して希釈トンネルに導き、導いた排出
   ガスを希釈ガスで希釈し、希釈した排出ガスの一部を成
   分分析器に導くことで排出ガス中の成分のサンプリング
   を行なう自動車用排出ガスサンプリング装置において、 前記排出ガス導入管の排出端を、その開口が希釈トンネ
   ル内の希釈ガスの流れ方向下流に臨むように配設し、 排出ガス導入管の排出端開口近傍に配設され、圧力制御
   用ガスを噴出させる、少なくとも１つの噴射ノズルと、 該噴射ノズルから噴出する圧力制御用ガスの流れを、前
   記排出ガス導入管から排出される排気ガスの流れ中心に
   向かって偏向させる偏向板と、 前記分割器から排出ガス導入管に分割される排気ガスの
   分割比を一定に保つように前記偏向板と噴射ノズルとの
   相対位置関係を変化させる駆動手段とを備えて構成され
   ることを特徴とする自動車用排出ガスサンプリング装
   置。