JP2979694B2 - 排気ガス測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排気ガス測定装置に係
り、とくにエンジンの排気ガスを排気管内を流動させ、
この排気管内の排気ガスの一部を抽出管を通して抽出し
てミニダイリューショントンネルに導き、ミニダイリュ
ーショントンネル内で排気ガスを大気で希釈するように
した排気ガス測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン、とくにディーゼルエンジンの
排気ガスの測定のために、ミニダイリューショントンネ
ルが用いられている。ミニダイリューショントンネルを
用いた排気ガスの測定装置は、排気ガスの一部をサンプ
リング用の抽出管によってサンプリング抽出し、抽出さ
れた一部の排気ガスをミニダイリューショントンネルで
大気によって希釈し、大気中に排気ガスが放出された場
合と同じような状態を現出して窒素酸化物等の測定を行
なうようにしたものである。

【０００３】このようなミニダイリューショントンネル
方式によれば、排気ガスの全量を希釈するのではなく、
一部を希釈することになるために、ダイリューショント
ンネルが小型になり、これによって排気ガス測定装置の
全体の大きさもコンパクトに構成できるようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ミニダイリューション
トンネルを用いた排気ガス測定装置は、各種の容量のエ
ンジンの排気ガスの測定に用いられる。例えばある装置
はエンジンの排気量が４０００〜２２０００ｃｃまでの
測定に対応するようになっている。このような排気量の
変化に対応するために、ミニダイリューショントンネル
を流れる大気の量を吸引側のブロアによって流量制御す
ることによって対応するようにしている。従って抽出さ
れてミニダイリューショントンネルに導入された排気ガ
スを希釈するための空気の流量も、エンジン毎に変更す
る必要がある。

【０００５】そこで従来は、ミニダイリューショントン
ネルの排気ガスの導入位置よりも上流側において、その
外周部に円形の開口部をあけるとともに、この開口部を
摺動式のバルブによって開閉し、これによって希釈する
空気の流量を調整するようにしていた。すなわちこのよ
うな調整によって、エンジンの排気量に応じた設定流量
に希釈空気の量を合わせるようにしていた。なおここで
エンジンの負荷にかかわらず希釈空気量は一定の値に保
持される。

【０００６】このような構造の希釈空気調整装置によれ
ば、外部の圧力よりもミニダイリューショントンネル内
の圧力が低い場合には、その外周部の開口部の有効面積
を変化させて外部から導入される空気の量を調整するこ
とができる。ところがこの場合にはミニダイリューショ
ントンネル内の希釈空気の一部を外周部の開口部を通し
て外部に排出することができない。またミニダイリュー
ショントンネル内の圧力が外部の圧力よりも高い場合に
は、外周部の開口部を通して外部から空気を導入するこ
とができない。この場合にミニダイリューショントンネ
ル内の空気の一部を外部に排出することは可能であって
も、排出される空気量のコントロールが事実上不可能で
ある。

【０００７】また排気ガスが抽出される排気管の下流側
端部を大気開放状態にすると、排気管内の圧力はほぼ大
気圧に等しくしかも安定になる。これに対してミニダイ
リューショントンネル内の圧力、とくに抽出管の下流側
端部が開放されている部分のミニダイリューショントン
ネルの圧力は、抽出管によって抽出される排気ガスの量
が少なくなると、圧力が低くなるとともに圧力が不安定
になる。そしてミニダイリューショントンネル内の圧力
であって抽出管の下流側端部の部分の圧力が不安定にな
ると、排気ガスの分割比が目標値よりもずれるとともに
不安定になる。従ってとくにエンジンが低負荷時であっ
てその排気ガスの量の少ない状態においては、図４に示
すように分割比が不安定になる欠点がある。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、ミニダイリューショントンネル内にお
いて排気ガスを希釈する空気の流量を自由に調整できる
ようにするとともに、とくに低負荷時であって排気ガス
の量の少ない状態での分割比の精度を高めるようにした
排気ガス測定装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
の排気ガスを排気管内を流動させ、該排気管内の排気ガ
スの一部を抽出管を通して抽出してミニダイリューショ
ントンネルに導き、該ミニダイリューショントンネルで
前記排気ガスを大気で希釈するようにした排気ガス測定
装置において、前記ミニダイリューショントンネルの入
口側と出口側とにそれぞれブロアを設け、しかも入口側
のブロアの流量を出口側のブロアの流量よりも大きな値
に設定し、前記ミニダイリューショントンネルの抽出さ
れた排気ガスが導入される位置よりも上流側であって前
記入口側のブロアよりも下流側に希釈空気調整バルブを
設けるとともに、前記ミニダイリューショントンネルの
前記希釈空気調整バルブが設けられている部分の近傍で
あってしかもその上流側に外部と連通する分岐部を設
け、前記希釈空気調整バルブが閉じられるように調整さ
れると希釈空気の一部が前記分岐部を通して外部に排出
されるようにしたものである。

【００１０】また第２の発明は、上記第１の発明におい
て前記排気管の前記排気ガスの抽出位置よりも下流側に
第１のオリフィスを設けるとともに、前記抽出管には第
２のオリフィスを設け、前記第１のオリフィスと前記第
２のオリフィスとにそれぞれ第１の差圧計と第２の差圧
計とを設けるようにし、前記第１の差圧計によって検出
される前記第１のオリフィスの差圧と前記第２の差圧計
によって検出される前記第２のオリフィスの差圧とが互
いに等しくなるように前記希釈空気調整バルブを制御す
るようにしたものである。

【００１１】

【作用】第１の発明によれば、希釈空気調整バルブの開
度を調整することによって、ミニダイリューショントン
ネル内を通過する希釈空気の流量が調整されるようにな
る。

【００１２】第２の発明によれば、第１のオリフィスの
差圧計と第２のオリフィスの差圧計がそれぞれ指示する
差圧が互いに等しくなるように希釈空気調整バルブが制
御されるために、分割比の自動調整が行なわれるように
なる。

【００１３】

【実施例】図２は本発明の一実施例に係る排気ガス測定
装置の全体の概略を示すものであって、排気ガスの測定
が行なわれるエンジン１０は台車によって移動されて測
定装置に接続される。エンジン１０の側面側には排気マ
ニホールド１１が取付けられるとともに、この排気マニ
ホールド１１の先端側には排気管１２が接続されてい
る。

【００１４】そして排気管１２がジョイント１３を介し
て測定装置の排気管１４に接続されるようになってい
る。排気管１４にはマフラ１５が接続されるようになっ
ている。また排気管１４の上端は大気開放されるととも
に、煙道１６によって排出された排気ガスが吸引される
ようになっている。すなわち煙道１６は測定装置を収納
した建屋の上部の開口１７を通って上部に引出されると
ともに、ブロア１８に接続されるようになっており、こ
のブロア１８によって排気ガスの吸引を行なうようにし
ている。

【００１５】上記測定装置側の直立する排気管１４に対
してほぼ直角に交差するようにミニダイリューショント
ンネル２１が配されている。ミニダイリューショントン
ネル２１の空気導入側にはブロア２２が接続されてい
る。またこのブロア２２の下流側には希釈空気調整バル
ブ２３が設けられている。バルブ２３はケーシング２４
内に回動可能に支持されるようになっており、しかもケ
ーシング２４は大気を排出する分岐部２５を備えてい
る。またミニダイリューショントンネル２１の下流側に
は吸引ブロア２６が接続されるようになっている。また
測定装置の排気管１４とミニダイリューショントンネル
２１とは抽出管２７によって互いに連通されるようにな
っている。

【００１６】ミニダイリューショントンネル２１のブロ
ア２６の上流側の位置には細管を通してサンプリングポ
ンプ３０が接続されるとともに、このサンプリングポン
プ３０の下流側にＮＯｘ計３１が接続されている。また
このミニダイリューショントンネル２１のブロア２６の
上流側に挿入されている別の細管にはパティキュレート
フィルタ３２とサンプリングポンプ３３と流量計３４と
がそれぞれ接続されるようになっている。

【００１７】つぎに上記希釈空気調整バルブ２３の制御
装置について図１によって説明する。直立する排気管１
４の途中であって抽出管２７の接続位置よりも上側には
第１のオリフィス３８が取付けられている。そしてこの
オリフィス３８の両側の圧力が圧力計３９、４０によっ
て検出されるようになっている。一対の圧力計３９、４
０は差圧計４１に接続されている。抽出管２７には第２
のオリフィス４２が設けられるとともに、このオリフィ
ス４２の両側には圧力計４３、４４が接続されている。
そして圧力計４３、４４の差圧は差圧計４５によって検
出されるようになっている。一対の差圧計４１、４５の
圧力は分割比自動調整装置４６に供給されるようになっ
ている。調整装置４６は制御盤４７と接続されるように
なっている。

【００１８】上記希釈空気調整バルブ２３は図１に示す
支軸４９に固着されている。そして支軸４９の上端であ
ってケーシング２４の外側にはセグメントギヤ５０が固
着されており、このセグメントギヤ５０がウオーム５１
と噛合うようになっている。ウオーム５１はモータ５２
の出力軸に固着されている。そしてモータ５２が上記分
割比自動調整装置４６によって制御されるようになって
いる。

【００１９】以上のような構成において、エンジン１０
の運転によって生ずる排気ガスは排気マニホールド１１
および排気管１２を通して装置側の排気管１４に導かれ
る。そして大部分の排気ガスは排気管１４の上端から煙
道１６を通って排出されるようになっており、ブロア１
８によって吸引され、大気中に排気される。

【００２０】排気管１４中の排気ガスの一部が抽出管２
７によって抽出されるとともに、抽出された排気ガスが
ミニダイリューショントンネル２１に導かれる。ミニダ
イリューショントンネル２１へは、ブロア２２によっ
て、希釈用の空気が導入されており、この空気によって
抽出管２７を通して供給された排気ガスが希釈される。
希釈された排気ガスはサンプリングポンプ３０によって
吸引され、ＮＯｘ計３１によって窒素酸化物の量の測定
が行なわれる。さらにサンプリングポンプ３３によって
希釈された排気ガスがパティキュレートフィルタ３２を
通過し、このときにフィルタ３２に捕捉された量からパ
ティキュレートの測定が行なわれる。ブロア２６は希釈
された排気ガスをミニダイリューショントンネル２１か
ら排出する役割を果している。

【００２１】このようにして測定を行なうミニダイリュ
ーショントンネル方式の排気ガス測定装置において、エ
ンジン１０はその排気量が例えば４０００〜２２０００
ｃｃ位までの各種のものが測定に供される。従ってブロ
ア２６の流量を１〜３ｍ³ まで変化させることによって
対応している。これに応じてミニダイリューショントン
ネル２１に導入される希釈空気の流量をもエンジン１０
毎に設定を変えなければならない。また設定流量に正確
に一致するように、微調整を行なう必要がある。

【００２２】このような条件を満たすために、ミニダイ
リューショントンネル２１には希釈空気調整バルブ２３
が設けられている。ブロア２２は一定流量で４〜５ｍ³
の値の流量を有しているので、出口側のブロア２６の流
量と合わせるために、希釈空気調整バルブ２３で調整を
行なう。排出側のブロア２６が最大流量の場合において
も、希釈空気調整バルブ２３は全開にはならず、余分な
空気は分岐部２５を通して大気に放出される。従ってブ
ロア２２の流動変動を受け難くなる。また希釈空気調整
バルブ２３を全閉側に回動させると、ほとんどの空気が
分岐部２５の大気開放部から外へ逃げるために、ブロア
２２の負担が軽減されることになる。

【００２３】希釈空気調整バルブ２３の開閉制御はモー
タ５２とウオーム５１とセグメントギヤ５０とによって
行なうようにしているために、細かな調整が可能にな
る。通常調整バルブ２３に対して上流側にブロア２２が
設けられている場合には、調整バルブ２３を全閉状態に
すると、ミニダイリューショントンネル２１の内圧が上
昇し、調整が難しくなる。ところがこの装置は分岐部２
５によって大気開放しているために、調整バルブ２３を
半開状態にして充填された希釈空気の一部を大気中に逃
がすことにより、ミニダイリューショントンネル２１内
の圧力が変動することなく一定に保たれ、これによって
調整が行ない易くなる。このような希釈空気調整バルブ
２３を設けることによって、希釈空気の調整が短時間で
簡単に行なえるようになっている。とくに加圧側のみな
らず減圧側においてもコントロールを行なうことが可能
になる。

【００２４】しかも本実施例に係る装置は、エンジン１
０の低負荷時の分割比の安定性を希釈空気調整バルブ２
３によって高めるようにしており、これによって測定デ
ータの再現性および信頼性を向上させるようにしてい
る。

【００２５】ミニダイリューショントンネル方式の排気
ガス測定装置において、分割比の安定性をよくするため
には、排気管１４側の第１のオリフィス３８と抽出管２
７側のオリフィス４２の差圧を同じ値に設定すればよ
い。

【００２６】そこで第１のオリフィス３８の両側の圧力
を圧力計３９、４０によって検出し、差圧計４１によっ
て両者の差圧を測定するようにしている。また抽出管２
７側の第２のオリフィス４２の両側の圧力を圧力計４
３、４４によって検出するようにしており、差圧計４５
によって差圧を測定している。そして２つの差圧計４
１、４５の出力を分割比自動調整装置４６に供給すると
ともに、この調整装置４６によってモータ５２、ウオー
ム５１、セグメントギヤ５０、支軸４９を介して希釈空
気調整バルブ２３の調整を行なうようにしている。

【００２７】差圧計４１、４５の差圧が一致していない
場合には、分割比自動調整装置４６によって差圧計４５
の差圧が差圧計４１の差圧に等しくなるように調整す
る。これによってとくにエンジン１０の低負荷時の分割
比が絶えずフィードバック制御されるようになり、自動
調整によって安定した分割比が得られることになる。

【００２８】低負荷時の運転が終ると、分割比自動調整
装置４６は制御盤４７から信号を受け、希釈空気調整バ
ルブ２３から成る空気調整装置は調整前の状態に戻る。

【００２９】このようなシステムによれば、エンジン１
０が低負荷であって排気ガスの全量が少ない場合にも分
割比が安定化する。すなわち排気管１４内を通過する排
気ガスの量が少なくなると、抽出管２７によって抽出さ
れる排気ガスの量が少なくなり、ミニダイリューション
トンネル２１内の抽出管２７の出口部分の圧力が負圧に
なり易く、分割比が不安定になる。ところがこのような
場合に、分割比自動調整装置４６が作動し、希釈空気調
整バルブ２３の開度が調整され、分割比を目標値に一致
させるように制御される。よって図３に示すように、エ
ンジン１０の低負荷時運転においても、ほぼ一定の分割
比が得られ、ばらつきを５％以内に抑えることが可能に
なる。すなわち従来分割性の悪い低負荷時においても、
希釈空気調整バルブ２３によってミニダイリューション
トンネル２１の圧力制御を行なうことによって、安定し
た分割比が得られることになる。

【００３０】

【発明の効果】第１の発明は、ミニダイリューショント
ンネルの入口側と出口側とにそれぞれブロアを設け、し
かも入口側のブロアの流量を出口側のブロアの流量より
も大きな値に設定し、ミニダイリューショントンネルの
抽出された排気ガスが導入される位置よりも上流側であ
って入口側のブロアよりも下流側に希釈空気調整バルブ
を設けるようにしたものである。従ってこの調整バルブ
によって、ミニダイリューショントンネル内において排
気ガスを希釈する空気の流量を自由に調整することが可
能になる。またミニダイリューショントンネルの希釈空
気調整バルブが設けられている部分の近傍であってしか
もその上流側に外部に連通する分岐部を設け、希釈空気
調整バルブが大気開放の方向に調整されると希釈空気の
一部が上記分岐部を通して外部に排出されるようになっ
ているために、希釈空気調整バルブの開度の調整にかか
わらずミニダイリューショントンネル内の圧力の変動を
少なくし、さらに入口側のブロアの流量の変動による圧
力への影響をなくすことが可能になり、希釈空気調整バ
ルブによる差圧調整が容易になる。

【００３１】また第２の発明は、排気管側の第１のオリ
フィスの部分の差圧と抽出管側の第２のオリフィスの差
圧が等しくなるように希釈空気調整バルブを用いて制御
するようにしたものである。従ってとくに排気ガスの量
が少ない状態での分割比の安定性を高めることが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気ガス測定装置の要部断面図である。

【図２】排気ガス測定装置の全体の構造を示すブロック
図である。

【図３】排気ガス測定装置の分割比の変化を示すグラフ
である。

【図４】従来の排気ガス測定装置の分割比の変化を示す
グラフである。

【符号の説明】

１０ エンジン １１ 排気マニホールド １２ 排気管 １４ 排気管 １５ マフラ １６ 煙道 ２１ ミニダイリューショントンネル ２２ ブロア ２３ 希釈空気調整バルブ ２４ ケーシング ２５ 分岐部 ２６ 吸引ブロア ２７ 抽出管 ３０ サンプリングポンプ ３１ ＮＯｘ計 ３２ パティキュレートフィルタ ３３ サンプリングポンプ ３４ 流量計 ３８ 第１のオリフィス ３９ 圧力計 ４０ 圧力計 ４１ 差圧計 ４２ 第２のオリフィス ４３ 圧力計 ４４ 圧力計 ４５ 差圧計 ４６ 分割比自動調整装置 ４９ 支軸 ５０ セグメントギヤ ５１ ウオーム ５２ モータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気ガスを排気管内を流動さ
   せ、該排気管内の排気ガスの一部を抽出管を通して抽出
   してミニダイリューショントンネルに導き、該ミニダイ
   リューショントンネルで前記排気ガスを大気で希釈する
   ようにした排気ガス測定装置において、 前記ミニダイリューショントンネルの入口側と出口側と
   にそれぞれブロアを設け、しかも入口側のブロアの流量
   を出口側のブロアの流量よりも大きな値に設定し、 前記ミニダイリューショントンネルの抽出された排気ガ
   スが導入される位置よりも上流側であって前記入口側の
   ブロアよりも下流側に希釈空気調整バルブを設けるとと
   もに、 前記ミニダイリューショントンネルの前記希釈空気調整
   バルブが設けられている部分の近傍であってしかもその
   上流側に外部と連通する分岐部を設け、前記希釈空気調
   整バルブが閉じられるように調整されると希釈空気の一
   部が前記分岐部を通して外部に排出されるようにしたこ
   とを特徴とする排気ガス測定装置。
2. 【請求項２】前記排気管の前記排気ガスの抽出位置より
   も下流側に第１のオリフィスを設けるとともに、前記抽
   出管には第２のオリフィスを設け、 前記第１のオリフィスと前記第２のオリフィスとにそれ
   ぞれ第１の差圧計と第２の差圧計とを設けるようにし、 前記第１の差圧計によって検出される前記第１のオリフ
   ィスの差圧と前記第２の差圧計によって検出される前記
   第２のオリフィスの差圧とが互いに等しくなるように前
   記希釈空気調整バルブを制御するようにしたことを特徴
   とする請求項１に記載の排気ガス測定装置。