JP3322380B2 - 排気ガス測定装置 - Google Patents

排気ガス測定装置

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JP3322380B2 JP08490095A JP8490095A JP3322380B2 JP 3322380 B2 JP3322380 B2 JP 3322380B2 JP 08490095 A JP08490095 A JP 08490095A JP 8490095 A JP8490095 A JP 8490095A JP 3322380 B2 JP3322380 B2 JP 3322380B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は排気ガス測定装置に係
り、とくにエンジンの排気ガスの一部を排気管から抽出
してミニダイリューショントンネルに導き、このミニダ
イリューショントンネルで排気ガスを空気で希釈して窒
素酸化物等の測定を行なう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
用いた排気ガス測定装置は、排気ガスの一部をサンプリ
ング管によって抽出し、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空気によって希釈し、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
出させ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
方式の排気ガス測定装置は、排気ガスの全量を希釈する
必要がなくなるために、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
さをもコンパクトに構成することが可能になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなミニダイリ
ューショントンネル方式の排気ガス測定装置において、
サンプリングされた排気ガスの分割比は、ミニダイリュ
ーショントンネルに導かれる排気ガスの量と排気ガスの
全量の比率によって決定される。そしてこのような分割
比を安定させるために、従来はミニダイリューショント
ンネルの入口であって希釈用空気導入口の部分に手動操
作型のバルブを設け、このようなバルブをオペレータが
調整するようにしていた。
【0005】ところがエンジンの状態がアイドリング状
態等のように排気ガスの流量が少ない条件においては、
上記のような方法では安定した分割比が得られなかっ
た。エンジンの運転条件や外乱等によって分割比が安定
しない場合には、さらにオペレータが希釈空気の調整バ
ルブの開閉を行なうようにしていたが、調整が微妙であ
るとともに、運転中においてはこの調整がさらに困難に
なる等の問題があった。
【0006】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に導か
れる空気の量を自動調整することによって分割比をより
安定化させ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。
【0007】本発明は、エンジンの排気ガスの一部を排
気管から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排気ガスを空気
で希釈して窒素酸化物等の測定を行なうようにした排気
ガス測定装置において、排気ガス内の窒素酸化物の濃度
と前記ミニダイリューショントンネル内の窒素酸化物の
濃度とをそれぞれ検出するNOx計と、前記NOx計に
よって検出される窒素酸化物の濃度を基に求められるミ
ニダイリューショントンネル内の窒素酸化物の量に対す
る前記排気ガス中の窒素酸化物の量によって排気ガスの
分割比を計算する計算手段と、前記ミニダイリューショ
ントンネルに導入される空気の量を前記計算に基く前記
排気ガスの分割比が一定になるように自動調整する自動
調整手段とを設けたことを特徴とする排気ガス測定装置
に関するものである。
【0008】
【作用】自動調整手段によってミニダイリューショント
ンネルに導入される希釈空気の量が調整され、排気ガス
の分割比が安定化する。
【0009】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る排気ガス測定
装置の全体の構成を示すものであって、ディーゼルエン
ジン10の側面側に取付けられている排気マニホールド
11には排気管12が接続されている。そしてこの排気
管12には排圧調整用バタフライバルブ13とマフラ1
4とが接続されるようになっている。
【0010】マフラ14の出口側は別の排気管15に接
続されるようになっている。そしてこの排気管15に脈
動防止用のレゾネータ16が分岐するように接続されて
いる。また排気管15はその上端側が大気開放されると
ともに、大気開放された部分が煙道17の入口部分に臨
んでいる。なおこの煙道17の先端側には排気ブロア1
8が接続されるようになっている。
【0011】上記エンジン10の反対側の部分には吸気
マニホールドが取付けられるとともに、この吸気マニホ
ールドの先端側に吸気管19が接続されている。そして
吸気管19にはさらに流量計20が接続されるようにな
っている。
【0012】またこの排気ガス測定装置はミニダイリュ
ーショントンネル22を備えている。このミニダイリュ
ーショントンネル22はその入口側の部分が空気導入管
23に接続されている。そして空気導入管23の先端側
には希釈空気を導入するための空気ポンプ24が設けら
れている。このような空気ポンプ24が設けられている
空気導入管23の先端側は希釈空気供給管25の端部に
開放状態で対向している。
【0013】これに対してミニダイリューショントンネ
ル22の下流側には熱交換器27が接続されるととも
に、熱交換器27の下流側にはブロア28が接続される
ようになっている。なおブロア28は一定の回転数で回
転するブロアである。
【0014】マフラ14の下流側に接続されている排気
管15の直立する部分にはバイパスオリフィス29が取
付けられるとともに、このオリフィス29よりも下側の
部分にはサンプリング管30が挿入され、このサンプリ
ング管30によって排気ガスを抽出し、ミニダイリュー
ショントンネル22に導入するようにしている。そして
サンプリング管30にはサンプリングオリフィス31が
取付けられている。
【0015】排気管15のオリフィス29とサンプリン
グ管30のオリフィス31はそれぞれ絞りの役割をして
おり、これら2つのオリフィス29、31の空気抵抗の
比率に応じて各々へ流れる排気ガスの流量が分配され
る。各オリフィス29、31の入力圧力はサンプル点が
同じで一定なので、出力圧力を制御することにより、排
気ガスの分配率が変化することになる。
【0016】ミニダイリューショントンネル22で希釈
された排気ガスの一部をサンプリングするためのサンプ
リングポンプ32を有する小径の細管がミニダイリュー
ショントンネル22に挿入されている。そしてこのサン
プリングポンプ32の下流側にはNOx計33が接続さ
れている。
【0017】さらにミニダイリューショントンネル22
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34とサンプリングポンプ35と、そして流量計36
とがそれぞれ接続されている。
【0018】上記マフラ14の出口側であって直立する
排気管15よりも下側の部分に挿入されている細管には
前処理装置37が接続されるようになっている。そして
この前処理装置37の下流側にはNOx計38が接続さ
れている。
【0019】以上のような構成において、図1に示すエ
ンジン10の運転によって生じた排気ガスは排気マニホ
ールド11および排気管12を通して取出される。なお
このときに排圧が排圧調整用バタフライバルブ13によ
って調整されるとともに、マフラ14によって排気脈動
が低減される。そして排気管15を通過する排気ガスの
一部がサンプリング管30によって抽出されるととも
に、ミニダイリューショントンネル22に導かれる。
【0020】ミニダイリューショントンネル22内にお
いて、空気導入管23を通して導入された大気によって
排気ガスの希釈がなされる。このような希釈のための大
気は希釈空気供給管25によって供給され、この供給管
25から供給される空気を空気ポンプ24によって空気
導入管23で吸込むようにしている。
【0021】希釈された排気ガスはサンプリングポンプ
32によってサンプリングされてNOx計33に導か
れ、ここで窒素酸化物の量の測定が行なわれる。さらに
希釈された排気ガスはサンプリングポンプ35によって
吸引されてパティキュレートフィルタ34内を通過し、
このときにフィルタ34によって捕捉されたパティキュ
レートの量が計測される。
【0022】また希釈される前のエンジン10の排気ガ
スの状態は、マフラ14の出口側において排気管15か
ら直接抽出されるとともに、この排気ガスを前処理装置
37によって前処理した後に、NOx計38によって測
定するようにしている。
【0023】次に空気導入管23を通してミニダイリュ
ーショントンネル22に吸引される空気の量を調整する
ための構成について説明すると、図2に示すように空気
導入管23に接続されている空気ポンプ24がモータ4
2によって回転駆動されるようになっている。そしてこ
のモータ42がインバータ43によって回転数制御され
るようになっている。しかもインバータ43はコンピュ
ータ44からの信号に基いて調整されるようになってい
る。
【0024】コンピュータ44にはミニダイリューショ
ントンネル22内の流量、排気ガスの流量、ミニダイリ
ューショントンネル22内のNOx濃度、希釈する前の
排気ガスのNOx濃度がそれぞれ入力されるようになっ
ている。なおミニダイリューショントンネル22内の流
量はダイリューショントンネルの流量測定法に準拠した
方法によって測定される。排気ガスの流量は吸収空気量
と燃料流量の和として測定される。ミニダイリューショ
ントンネル22内のNOxの濃度はNOx計33によっ
て測定される。また希釈する前の排気ガス中のNOx濃
度はNOx計38によって測定される。
【0025】図1に示す排気ガス測定装置のミニダイリ
ューショントンネル22内における排気ガスの分割比は
エンジン10の排気ガス中の窒素酸化物の量とミニダイ
リューショントンネル22内の窒素酸化物の量の比で計
算され、次の式で表わされる。
【数1】 上記の式中の各量はそれぞれ図2に示すコンピュータ4
4に入力されているために、これらの情報に基いて分割
比が自動的に計算される。そして計算された分割比が基
準となる分割比と比較されるとともに、基準分割比に対
してずれている場合にはコンピュータ44がインバータ
43を介してモータ42の回転数を調整する。従ってモ
ータ42が適切な回転数でポンプ24を駆動するように
なり、ミニダイリューショントンネル22へ導入する希
釈空気の量が最適な値に自動調整されることになる。
【0026】従ってミニダイリューショントンネル22
で希釈された排気ガス中の窒素酸化物およびパティキュ
レートの量の測定において、ミニダイリューショントン
ネル22へ導入する排気ガスの分割比が自動的に安定化
することになる。
【0027】図3は変形例を示している。この変形例に
おいては、ミニダイリューショントンネル22の入口側
の部分の空気導入管23にポンプ24とともに手動調整
バルブ47を接続している。そして手動調整バルブ47
に対して並列になるようにバイパス管路48を設けると
ともに、このバイパス管路48に微調整バルブ49を設
け、微調整バルブ49をモータ50によって制御するよ
うにしている。なおモータ50はサーボ回路51によっ
てその回転数が制御されるようになっている。そしてサ
ーボ回路51をコンピュータ44によって制御するよう
にしている。
【0028】上記手動調整バルブ47は手動によって適
当な値に固定されるようになっており、これに対して微
調整バルブ49はミニダイリューショントンネル22内
における排気ガスの分割比が一定になるようにコンピュ
ータ44が演算を行なうとともに、基準の分割比に対し
てずれている場合にはサーボ回路51を介してモータ5
0を回転させ、これによって微調整バルブ49の開度の
調整を行なうようにしている。
【0029】従ってこのような構成においても、空気導
入管23を通してミニダイリューショントンネル22に
導かれる空気の量が、排気ガスの分割比が一定になるよ
うに制御されることになり、ミニダイリューショントン
ネル22に導入される排気ガスの分割比が自動的に安定
化するようになる。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明は、NOx計によっ
て排気ガス内の窒素酸化物の濃度とミニダイリューショ
ントンネル内の窒素酸化物の濃度とをそれぞれ検出する
とともに、上記NOx計によって検出される窒素酸化物
の濃度を基にして計算手段によってミニダイリューショ
ントンネル内の窒素酸化物の量に対する排気ガス中の窒
素酸化物の量によって排気ガスの分割比を計算し、ミニ
ダイリューショントンネルに導入される空気の量を排気
ガスの分割比が一定になるように自動調整手段によって
調整するようにしたものである。
【0031】従ってエンジンから排出された排気ガスが
一定の安定な分割比で抽出されてミニダイリューション
トンネル内において希釈されるようになり、より正確な
窒素酸化物等の測定が行なわれることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】排気ガス測定装置の全体の構成を示す配管図で
ある。
【図2】希釈用空気の量を一定に制御するための構成を
示すブロック図である。
【図3】変形例の希釈空気の量を自動調整するための構
成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 エンジン 11 排気マニホールド 12 排気管 13 排圧調整用バタフライバルブ 14 マフラ 15 排気管 16 レゾネータ 17 煙道 18 排気ブロア 19 吸気管 20 流量計 22 ミニダイリューショントンネル 23 空気導入管 24 空気ポンプ 25 希釈空気供給管 27 熱交換器 28 ブロア 29 バイパスオリフィス 30 サンプリング管 31 サンプリングオリフィス 32 サンプリングポンプ 33 NOx計 34 パティキュレートフィルタ 35 サンプリングポンプ 36 流量計 37 前処理装置 38 NOx計 42 モータ 43 インバータ 44 コンピュータ 47 手動調整バルブ 48 バイパス管路 49 微調整バルブ 50 モータ 51 サーボ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 1/22 G01N 31/00 JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排気ガスの一部を排気管から抽
    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排気ガスを空気で希釈して窒
    素酸化物等の測定を行なうようにした排気ガス測定装置
    において、 排気ガス内の窒素酸化物の濃度と前記ミニダイリューシ
    ョントンネル内の窒素酸化物の濃度とをそれぞれ検出す
    るNOx計と、 前記NOx計によって検出される窒素酸化物の濃度を基
    に求められるミニダイリューショントンネル内の窒素酸
    化物の量に対する前記排気ガス中の窒素酸化物の量によ
    って排気ガスの分割比を計算する計算手段と、 前記ミニダイリューショントンネルに導入される空気の
    量を前記計算に基く前記排気ガスの分割比が一定になる
    ように自動調整する自動調整手段とを設けたことを特徴
    とする排気ガス測定装置。
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US8505395B2 (en) * 2009-08-25 2013-08-13 Caterpillar Inc. Dilution system test apparatus with added capability and method of operating same
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JP6295095B2 (ja) * 2014-02-06 2018-03-14 四国化工機株式会社 過酸化水素ガス殺菌システムのガス濃度モニタリング装置

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