JP2973157B2 - 粒子状物質測定装置 - Google Patents

粒子状物質測定装置

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JP2973157B2
JP2973157B2 JP5345011A JP34501193A JP2973157B2 JP 2973157 B2 JP2973157 B2 JP 2973157B2 JP 5345011 A JP5345011 A JP 5345011A JP 34501193 A JP34501193 A JP 34501193A JP 2973157 B2 JP2973157 B2 JP 2973157B2
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陽志 石井
哲 山崎
哲朗 加藤
治 宮田
和彦 奈良
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン等の排出ガス
中に含まれた粒子状物質、いわゆるパティキュレート
を、周知の希釈トンネルを利用してフィルタにより捕集
し、測定するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】希釈トンネルを利用して排出ガス中のパ
ティキュレートを計測する従来の装置は、図3に概略示
されているように、希釈トンネルにおいて希釈された排
出ガスが導かれる計測測用路1及び安定化用流路2と、
両流路1、2を集束する排出流路3とをそなえ、計測用
流路1には計測用フィルタ4、圧力計5及び電磁開閉弁
6が設けられると共に、安定化用流路2にはダミーフィ
ルタ7、圧力計8及び電磁開閉弁9が設けられ、また、
排出流路3には圧力計10、ポンプ11及び流量計12
が設けられていて、コントローラ13により電磁開閉弁
6及び電磁開閉弁9が逆に開閉制御され、かつ、流量計
12により計測される希釈排出ガスの流量が一定となる
ように、コントローラ13がポンプ11の回転数を制御
するように構成されていた。
【0003】一方、エンジンにおける各運転モードは、
図4に例示されているように、時間に対してエンジン回
転数及びエンジントルクが変化する移行部Aと、それら
が一定に安定するための安定部Bと、排出ガス中のパテ
ィキュレートを捕集するための測定部Cとからなり、移
行部A及び安定部Bにおいては、コントローラ13によ
り電磁開閉弁6が閉じられて電磁開閉弁9が開かれ、希
釈トンネルからの希釈排出ガスは安定化用流路2に導か
れるが、測定部Cにおいては、コントローラ13により
電磁開閉弁6が開かれて電磁開閉弁9が閉じられ、希釈
トンネルからの希釈排出ガスは計測用流路1に導かれ
て、希釈排出ガス中のパティキュレートが計測用フィル
タ4により捕集されるようになっている。
【0004】しかしながら、計測用流路1と安定化用流
路2との流通抵抗が等しくないため、計測用流路1及び
安定化用流路2にそれぞれ選択的に希釈排出ガスが導か
れるときの流量調整は、コントローラ13によるポンプ
11の回転数制御によってそれぞれ行われ、この場合、
希釈排出ガスの流量は測定部Cの開始時点から終了時点
まで同一でなければならないが、電磁開閉弁6及び電磁
開閉弁9の開閉切り換えにより計測用流路1に流れる希
釈排出ガスの流量には図5のように大きな初期変動が起
こることは避けられず、2点鎖線で表される正規流量と
の差である斜線部分の差異によって計測誤差が生ずる結
果となっていた。
【0005】このような不具合を解消するため、図6に
示されているように、上流側から順次計測用フィルタ
4、圧力計5及び電磁開閉弁6が設けられている計測用
流路1に電動弁20を設置すると共に、上流側から順次
ダミーフィルタ7、圧力計8及び電磁開閉弁9が設けら
れている安定化用流路2に電動弁21を設置し、排出流
路3に順次圧力計10及びポンプ11を設けて、エンジ
ンの各運転モードにおけるポンプ11の回転数を一定に
保ち、コントローラ13により電磁開閉弁6が閉じられ
て電磁開閉弁9が開かれ、希釈トンネルからの希釈排出
ガスが安定化用流路2に導かれる前記移行部A及び安定
部Bにおいては、コントローラ13による電動弁21の
開度調整により安定化用流路2の流通抵抗が調節され、
また、コントローラ13により電磁開閉弁6が開かれて
電磁開閉弁9が閉じられ、希釈トンネルからの希釈排出
ガスが計測用流路1に導かれる前記測定部Cにおいて
は、コントローラ13による電動弁20の開度調整によ
り計測用流路1の流通抵抗が調節されて、計測用流路1
及び安定化用流路2の流通抵抗を均等化し、これにより
両流路1、2の流量が一定となるようにして、電磁開閉
弁6及び電磁開閉弁9の開閉切り換えの際計測用流路1
における希釈排出ガスの流量が変動しないようにするこ
とも考えられるが、電動弁20、21の開度とそれらの
流量とが厳密には比例しないため、電動弁20、21の
開度により希釈排出ガスの流量制御を高精度に行うこと
は比較的困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エン
ジン等の排出ガス中に含まれるパティキュレートをフィ
ルタにより捕集して測定する場合、フィルタに導かれる
希釈排出ガスの流量が、エンジン運転モードのとくに測
定部初期に変動することを抑制し、上記測定部中一定と
なるようにしようとすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、本発明にかか
る粒子状物質測定装置は、並列的に配置されてそれぞれ
希釈排出ガスが選択的に導かれる計測用流路と安定化用
流路、上記計測用流路と安定化用流路とを集束する排出
流路、上記計測用流路に設けられた計測用フィルタ、上
記計測用流路において上記計測用フィルタの下流側に設
けられた開閉弁、上記安定化用流路に設けられたダミー
フィルタ、上記安定化用流路において上記ダミーフィル
タの下流側に設けられた開閉弁、上記排出流路に設置さ
れたポンプ、上記安定化用流路のダミーフィルタと開閉
弁との間に設けられた圧力調整手段、及び上記計測用流
路の開閉弁と上記安定化用流路の開閉弁と上記ポンプと
上記圧力調整手段とを制御する制御手段を有している。
【0008】
【作用】すなわち、安定化用流路のダミーフィルタと開
閉弁との間に圧力調整手段が設けられて、制御手段がこ
の圧力調整手段を制御するように構成されているため、
計測用流路と安定化用流路との間に流量の相違があって
も、圧力調整手段の制御により安定化用流路の流量を計
測用流路の流量と容易かつ正確に一致させることができ
るので、計測用流路の開閉弁及び安定化用流路の開閉弁
の開閉切り換えにより安定化用流路が閉じられて計測用
流路が開かれるとき、排出流路における流量は運転モー
ドの測定部初期から安定していて、流量の変動が効果的
に抑制され、測定部における流量を一定に保持すること
ができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について、前記従来装
置と同等部分には同一符号を付けて説明する。図1にお
いて、エンジンの排出ガス中に含まれるパティキュレー
トを測定する装置は、希釈トンネルにおいて希釈された
排出ガスが選択的に導かれる計測用流路1及び安定化用
流路2と、両流路1、2を集束する排出流路3とをそな
え、計測用流路1には上流側から計測用フィルタ4、圧
力計5及び電磁開閉弁6が設けられると共に、計測用フ
ィルタ4と圧力計5との間に大気からの外気導入路30
が接続され、外気導入路30に制御弁31が設置されて
いる。
【0010】また、安定化用流路2にはダミーフィルタ
7、圧力計8及び電磁開閉弁9が設けられ、排出流路3
には順次圧力計10、ポンプ11及び流量計12が設け
られていて、圧力計5、8、10及び流量計12の出力
がコントローラ32に投入され、電磁開閉弁6及び電磁
開閉弁9がコントローラ32により逆に開閉制御され
て、計測用流路1または安定化用流路2に希釈排出ガス
が選択的に導かれる一方、流量計12の出力により排出
流路3におけるガス流量が計測され、コントローラ32
によってポンプ11の回転数が制御される。
【0011】さらに、電磁開閉弁6が閉じて電磁開閉弁
9が開くことにより安定化用流路2に希釈排出ガスが導
かれるとき、制御弁31の開度がコントローラ32によ
り細かく制御され、適量の外気が安定化用流路2に吸入
されて、排出流路3における圧力が一定の適正値に調整
されると共に、電磁開閉弁6が開いて電磁開閉弁9が閉
じることにより計測用流路1に希釈排出ガスが導かれる
とき、希釈排出ガス中に含まれたパティキュレートが計
測用フィルタ4に捕集され、このパティキュレート捕集
量から排出ガス中のパティキュレートが測定される。
【0012】上記測定装置の作用を図2に基づいて説明
すると、エンジン排出ガス中のパティキュレートを測定
するため、エンジンの最初の運転モードが開始されると
き、コントローラ32は前回運転モードの測定部におけ
る圧力計10の出力及びポンプ11の回転数を記憶して
おり、電磁開閉弁6、9の開閉により計測用流路1が閉
じて安定化用流路2が開かれた最初の移行部A1及び安
定部B1においては、コントローラ32によりポンプ1
1の回転数が前回運転モードの測定部のときと同じ一定
の大きさに保持され、安定化用流路2及び排出流路3に
おける希釈排出ガスの流量、すなわち、ポンプ流量は急
速に立ち上がるが、このとき、コントローラ32により
制御弁31の開度が制御されて、適量の外気が外気導入
路30から安定化用流路2へ吸入されることにより、排
出流路3のポンプ11上流側における圧力が前回運転モ
ードの測定部のときと同じ大きさとなるように調整さ
れ、ポンプ流量がそのまま一定となるように制御され
る。
【0013】上記安定部B1に続く測定部C1では、電
磁開閉弁6、9の逆開閉により安定化用流路2が閉じて
計測用流路1が開かれ、希釈排出ガスが計測用流路1を
流れる際、計測用フィルタ4により希釈排出ガス中のパ
ティキュレートが捕集されるが、測定部C1が開始され
た時から1〜数秒程度の短時間t1は、コントローラ3
2によってポンプ11の回転数が安定部B1のときの大
きさのまま維持され、その後は、計測用フィルタ4によ
るパティキュレート捕集量等に応じて変動する流路抵抗
に対し、コントローラ32によるポンプ11の回転数制
御によって、計測用流路1及び排出流路3における希釈
排出ガスの流量、すなわち、ポンプ流量が一定に保持さ
れ、また、制御弁31の開度は上記安定部B1のときの
大きさに保持されている。
【0014】この場合、安定部B1から測定部C1に入
るときにおける排出流路3のポンプ11上流側圧力が、
制御弁31の開度制御により前回運転モードの測定部の
ときと同じ大きさに調整されているため、測定部C1に
切り換えられても排出流路3における希釈排出ガスの流
量が変動することは抑制され、しかも、測定部C1の初
期には、ポンプ11の回転数が安定部B1における大き
さのまま短時間t1の間維持されていて、測定部C1の
初期にポンプ流量のハンチングが起きることは一層確実
に防止されており、さらに、ポンプ11の回転数とその
流量とがほぼ比例関係にあるため、ポンプ11の回転数
制御によってその流量調整を容易に高精度で行うことが
できるので、測定部C1における希釈排出ガスの流量は
その開始時点から終了時点まで正確に一定に保持され
て、計測誤差を従来よりも格段に低減させることができ
る。
【0015】次に、後続の運転モードが開始されるとき
には、コントローラ32は前回運転モードの測定部C1
における圧力計10の出力及びポンプ11の回転数を記
憶しており、電磁開閉弁6、9の開閉により計測用流路
1が閉じて安定化用流路2が開かれた移行部A2及び安
定部B2においては、コントローラ32によりポンプ1
1の回転数が測定部C1の終了時と同じ一定の大きさに
保持され、かつ、移行部A2の開始時から1〜数秒程度
の短時間t2は、コントローラ32によって制御弁31
の開度が測定部C1の終了時の大きさに維持されてか
ら、排出流路3のポンプ11上流側圧力が測定部C1の
ときの圧力と等しくなるように、コントローラ32によ
って制御弁31の開度が微調整され、安定化用流路2及
び排出流路3における希釈排出ガスの流量、すなわち、
ポンプ流量が一定に保持される。
【0016】この場合も、移行部A2の初期にポンプ1
1の回転数及び制御弁31の開度が、その前の測定部C
1終了時と同一に維持されているため、排出流路3にお
ける希釈排出ガスの流量にハンチングが起こることは防
止されて、その流量制御が容易となる。さらに、次の測
定部C2においては、前記測定部C1の場合と同様の操
作が繰り返されて、同等の作用効果が得られ、また、そ
の後の運転モードに対しても順次同様に操作されて、同
等の作用効果が得られるものである。
【0017】なお、上記実施例における排出流路の流量
計はポンプの上流側に配置してもよいことはいうまでも
なく、また、排出流路の流量は排出流路に設けられた圧
力計や温度計等の出力から計測して、上記流量計を省略
することも可能であり、さらに、前記外気導入路に加圧
空気源を連結し、制御弁により流量制御された空気が外
気導入路から安定化用流路に流入するようにし、あるい
は、上記各外気導入路に代えて、負圧源に連結された抽
気路を安定化用流路に接続し、安定化用流路から抽気路
へ希釈排出ガスの一部を抽出するようにして、排出流路
における圧力を所定値に制御することもできるものであ
る。
【0018】
【発明の効果】本発明の粒子状物質測定装置において
は、安定化用流路のダミーフィルタと開閉弁との間に圧
力調整手段が設けられて、制御手段がこの圧力調整手段
を制御することにより、安定化用流路の流量を計測用流
路の流量と容易かつ正確に一致させることができるの
で、計測用流路の開閉弁及び安定化用流路の開閉弁の開
閉切り換えにより安定化用流路が閉じられて計測用流路
が開かれるとき、排出流路における流量は運転モードの
測定部初期から安定していて、流量の変動を効果的に抑
制することができ、計測誤差を従来よりも格段に低減さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における概略配置図。
【図2】上記実施例の作用説明図。
【図3】従来装置の概略配置図。
【図4】エンジンの運転モード説明図。
【図5】上記従来装置の作用説明図。
【図6】他の従来装置の概略配置図。
【符号の説明】
1 計測流路 2 安定化流路 3 排出流路 4 計測フィルタ 6 電磁開閉弁 9 電磁開閉弁 11 ポンプ 30 外気導入路 31 制御弁 32 コントローラ A 移行部 B 安定部 C 測定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 哲 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 加藤 哲朗 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 宮田 治 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 奈良 和彦 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 1/22 G01N 1/02 G01N 15/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列的に配置されてそれぞれ希釈排出ガ
    スが選択的に導かれる計測用流路と安定化用流路、上記
    計測用流路と安定化用流路とを集束する排出流路、上記
    計測用流路に設けられた計測用フィルタ、上記計測用流
    路において上記計測用フィルタの下流側に設けられた開
    閉弁、上記安定化用流路に設けられたダミーフィルタ、
    上記安定化用流路において上記ダミーフィルタの下流側
    に設けられた開閉弁、上記排出流路に設置されたポン
    プ、上記安定化用流路のダミーフィルタと開閉弁との間
    に設けられた圧力調整手段、及び上記計測用流路の開閉
    弁と上記安定化用流路の開閉弁と上記ポンプと上記圧力
    調整手段とを制御する制御手段を有する粒子状物質測定
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記圧力調整手段が
    外気導入路または抽気路とその制御弁とから構成されて
    いる粒子状物質測定装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、上記
    排出流路に設置された流量検出手段を有し、同流量検出
    手段の出力に応じて上記制御手段が上記ポンプを制御す
    る粒子状物質測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかにおい
    て、上記計測用流路の開閉弁及び上記安定化用流路の開
    閉弁の開閉制御により上記安定化用流路が閉じられて上
    記計測用流路が開かれた時から短時間、上記制御手段が
    上記ポンプの回転数を一定に保持する粒子状物質測定装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれかにおい
    て、上記排出流路における上記ポンプの上流側に設置さ
    れた圧力検出手段を有し、上記計測用流路の開閉弁及び
    上記安定化用流路の開閉弁の開閉制御により上記安定化
    用流路が閉じられて上記計測用流路が開かれているとき
    の上記圧力検出手段の出力が記憶され、上記計測用流路
    の開閉弁及び上記安定化用流路の開閉弁の開閉制御によ
    り上記計測用流路が閉じられて上記安定化用流路が開か
    れているときに、上記圧力検出手段の出力が上記記憶出
    力と等しくなるように上記制御手段が上記圧力調整手段
    を制御する粒子状物質測定装置。
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