JP3610444B6 - エンジン排ガス流量計測システム - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン排ガス流量計測システムに関し、より詳細には、エンジンの排気ガスによる公害防止を目的として、エンジンの排気ガスの脈動圧力やエンジンの振動に影響されずに、エンジンのアイドリング時からアクセル全開時までのエンジン回転数で安定して高精度に排気ガスの流量を計測する渦流量計を用いたエンジン排ガス流量計測システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の排気ガスはCO2やNOXを始め浮遊微粒子を含み大気汚染の原因となるものである。特にディーゼルエンジンの排気ガスには、発ガン性が指摘される浮遊微粒子が多量に含まれるので排気ガス規制の対象となっている。排気ガス規制に合格するエンジンを開発するために排気ガスの流量を計測し、且つ、排ガスの化学成分を分析することが行われ、エンジンの回転数に応じて排出する排気ガス中の汚染物質の量を求めている。
【0003】
排気ガスの流量を計測する流量計としては、渦流量計が挙げられる。渦流量計は、周知のように、被測定流体が流れる測定管と、測定管内に流れと対向して両端又は一端が固定された渦発生体と、渦検出器で構成され、渦発生体から流出するカルマン渦の単位時間当りの数(以後、渦周波数と記す)が、気体・液体に関係なく所定のレイノルズ数(以後、Re数と記す)範囲では流量に比例することを利用したもので、この比例定数は、ストローハル数(以後、St数と記す)と呼ばれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、自動車用エンジンの排気ガスは、エンジンの回転数および気筒数に比例した脈動圧力を含んでいる。また、エンジンの排気ガスは通常マフラーを介して排出されるが高温状態を保持し、最高500℃の温度にも達する。更には、上記高温に加え、水分や粘着性の黒煙等の微粒子を含んでいる。
【0005】
エンジンの排気ガスは、高温・多湿で粘着性の微粒子を含む脈動圧力の多い気体であり、これを安定して高精度に流量計測することは従来の渦流量計では困難である。更には、エンジンの排気ガスの流量は、エンジンの回転数に応じて変化するのでアイドリング時からアクセル全開時までの広い流量範囲、例えば、1:100の流量レンジを持って測定されることが要求され、しかも、エンジンの特性に影響を与えない低い圧力損失で計測されなければならない。
【0006】
また、渦流量計において、上述した条件のエンジンの排気ガスの流量を計測するために、渦流量計の構成要素を耐熱部材とすることにより、高温・多湿で微粒子を含む排気ガスに好適に対応することが可能であるが、エンジンの回転数に比例して発生する排気ガスの脈動圧力が、アイドリング時の小流量における渦信号を不安定にし、更には、脈動圧力周波数と、渦周波数とが接近すると渦周波数と脈動圧力周波数が干渉し渦波形が乱れ、正確に渦を検出することができず流量の計測誤差が大きくなる。
【0007】
本発明は、上述した実情に鑑みなされたもので、渦流量計に流入するエンジンの排気ガスの脈動圧力を減衰させることにより小流量における渦信号のSN比を向上し、更には、エンジンの回転数に比例して生ずる排気ガスの脈動圧力周波数よりも、エンジンの回転数に比例して流れる排気ガスにより生ずる渦周波数を常に高くして、流量測定範囲において安定した渦を検出できるようにしたエンジン排ガス流量計測システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、エンジンの排気ガスの流量を計測するためのエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記排気ガスの脈動圧力を減衰させる脈動圧力減衰手段と、前記エンジンから発生して配管を伝達する振動を減衰させる振動減衰手段と、前記排気ガスの流れを整流する整流手段と、前記排気ガスの流量を計測するための渦発生体を有する渦流量計とを備え、前記渦発生体は、前記エンジンの脈動圧力周波数よりも常に高い周波数の渦を発生させるだけの大きなストローハル数をもつ断面形状をもち、前記エンジンの排気ガスは、前記脈動圧力減衰手段、前記振動減衰手段、前記整流手段、前記渦流量計を順次通して排出されるものである。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記脈動圧力減衰手段と前記振動減衰手段を一体構造としたものである。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記整流手段の他に、前記エンジンの排気口と前記整流手段の間に更に1つ以上の整流手段を設けたものである。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたものである。
【0012】
請求項5の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な1組の対辺をもつ台形としたものである。
【0013】
請求項6の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたものである。
【0014】
請求項7の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な辺を長辺とする矩形としたものである。
【0015】
請求項8の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもち下流側に突起を有する凸形としたものである。
【0016】
請求項9の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体を、断面形状が二等辺三角形、台形、矩形、又は凸形のうち、少なくとも2つ以上流れ方向に所定間隔を隔てて設置した複合形としたものである。
【0017】
請求項10の発明は、請求項1乃至9の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計の流路の軸方向に垂直な断面形状を矩形とし、渦発生体を前記矩形の一辺に垂直に挿入し、該渦発生体を挿入した矩形の一辺と垂直な辺を、前記矩形の長辺としたものである。
【0018】
請求項11の発明は、請求項1乃至10の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体と渦検出器を、渦流量計本体に着脱可能に支持したものである。
【0019】
請求項12の発明は、請求項1乃至10の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計本体に少なくとも一つのパージ用の孔を設けたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、請求項1乃至3の発明の実施形態を説明するためのエンジン排ガス流量計測システムの流れ方向平断面図で、図中、1は流入管、2は減衰器、3は渦流量計本体(以後、本体と記す)、4は整流器、5は渦発生体、6は渦検出器、7は変換器、8はCPU、9は渦流量計である。
【0021】
図1に示すエンジン排ガス流量計測システムは、エンジン排気口(図示せず)に接続される流入管1と、一端が流入管1に接続され、他端が渦流量計9と接続される減衰器2とからなっている。流入管1は拡大開口部1bを有して該拡大開口部1bには整流器1aが取り付けられている。減衰器2は、例えばフレキシブルチューブ等で構成され軸方向、半径方向に伸縮自在に変形する。また渦流量計9は、減衰器2と接合する側に整流器4を取り付けた拡大開口部3aを有する本体3と、渦発生体5および渦発生体5の後流側に設けられた渦検出器6とからなり、渦検出器6は変換器7に接続され、更にCPU8に接続されている。
【0022】
渦検出器6は、高温に耐え、且つ、アイドリング時の小流量で流出する渦の変動圧力を検出可能とするため、例えば、薄板の金属受圧板と該金属受圧板に接合された圧電素子等で構成される。渦検出器6は高感度のため、エンジン等の外部振動に応動してノイズを検出する危険がある。減衰器2は自らの変形によりこれらの振動を取り除く、また、減衰器2は流入管1と共に一つの容積を形成し、整流器1a、4の抵抗要素とにより、排ガスの脈動圧力に対しπ型フィルタの効果を持ち、脈動圧力を効果的に取り除く。なお、整流器は、整流器4のみでも同様の効果を得ることができる。
【0023】
図2は、図1に示す渦流量計9の分解斜視図で、図中、図1と同様の作用をする部分には、図1と同じ参照番号を付してある。
【0024】
図2において、本体3の断面形状は整流器4側を円形とし、渦発生体5、渦検出器6が取り付けられる部分は矩形となっており拡大開口部3aは円形断面から矩形断面へ連続的に絞られる絞り曲線をもっている。渦発生体5は一端側に取り付けフランジ5aを有し、本体3の流路に流れに対して垂直に挿入しボルト5b等により接合される。同様に渦検出器6は一端側に取り付けフランジ6bを有し、受圧板6aを本体3の流路に流れに対して平行に挿入しボルト等(図示せず)により接合され、フランジ6bには変換器7がフランジ7aを介して接合される。
【0025】
図3は、排気ガスの流速と渦周波数との関係を説明するための図で、渦発生体5の断面形状を、上流側の流れと直角な方向の辺を幅dの底辺、下流側に高さhの二等辺三角形とし、排気ガスの流速をVとすると渦周波数fは、
f=St(v/d) (1)
で表される。なお、幅dが一定であればSt数を定数とすると、渦周波数fは排気ガスの流速vに比例する。
【0026】
一方、エンジンの排気ガスの脈動圧力周波数Fは、4サイクルエンジンの場合、エンジンの回転数N,気筒数をMとすると、
F=(1/2)(N/60)M (2)
であらわされる。尚、排気ガスの流速vは、流入管1の断面積が一定であるからエンジンの回転数Nに比例する。渦周波数fは、排気ガスの流速vとSt数とに比例するがRe数の小さい小流量ではSt数は変化しリニアリティを保てないのでSt数の値によっては、排気ガスの脈動圧力周波数Fと渦周波数fとが接近する。
【0027】
図4は、エンジン回転数Nと排気ガスの脈動圧力周波数Fと渦周波数fとの関係を示す図であり、横軸にエンジン回転数N,縦軸に周波数を示し、エンジン回転数Nと脈動圧力周波数Fとの関係および口径Aの渦流量計の渦周波数fA,および口径B(A>B)の渦流量計の渦周波数fBとの関係を示している。
また図5は、エンジンの回転数における渦波形とトリガ波形の関係を示す図である。
【0028】
図4において、破線は流量計の最大及び最小流量測定範囲を表わすものである。渦周波数fAはエンジン回転数Noの点において排気ガスの脈動圧力周波数2Fと交差している。このN=Noの位置においては、図5(B)に示すように渦波形(1)は排気ガスの脈動圧力と干渉して乱れるため、これのトリガ波形(2)も不規則となり、パルス抜けを生じ誤差をもたらす。これに対し図5(A),(C)に示すN>No,N<Noにおいては、渦波形(1),トリガ波形(2)は極めて規則正しく出力される。これに対し、渦周波数fBは、流量測定範囲内において排気ガスの脈動圧力周波数F及び2Fよりも常に上方にあり、互いに交わることはない。
【0029】
図4に示す渦周波数fと排気ガスの脈動圧力周波数Fとの関係は、口径A,Bの相異により得られた結果であるが、圧力損失を小さくして高い渦周波数fを得るためには排気ガスの流速vを増さずにSt数を大きくすることが要求される。このため、渦発生体5の断面形状を選択することが重要である。本出願人の実験結果によれば、渦発生体5の断面形状は、流れと直角な代表長さdに対し流れ方向の長さhがSt数に変化を与えることが判明した。
【0030】
図6は、請求項1乃至3の発明に係る渦発生体の断面形状の一例を示す図で、本体3の流れと直角方向の断面積を一定とした条件で、図6(A)の渦発生体5A,図6(B)の渦発生体5B,図6(C)の渦発生体5Cは、共に、上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形で、底辺の長さが共にdで、高さがhA>hB>hCであり、図6(D)の渦発生体5D,図6(E)の渦発生体5Eは、共に底辺がdで下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形5d,5eと、該二等辺三角形5d,5eの下流側に0.15〜0.3dを隔てて下流側に突起を有する凸形の5d′,5e′を組み合わせた複合形の渦発生体である。
【0031】
図7は、図6に示した渦発生体のSt数とRe数特性の実験結果を説明するための図で、横軸にRe数、縦軸にSt数を示してある。
【0032】
図7に示す実験結果によると、二等辺三角形の渦発生体5A,5B,5Cでは、高さhの低い方、すなわち底辺角の小さい方がSt数が大きくなる。図7によればSt数は5C>5B>5Aとなる。更に、複合形の渦発生体5D,5EのSt数は、共に二等辺三角形の渦発生体5A,5B,5Cよりも大きく、高さh高い方、すなわち、底辺角度が大きい二等辺三角形5eをもった渦発生体5Eの方が渦発生体5Dよりも大きいSt数となることが判明した。
【0033】
図6、図7の結果から解るように、渦発生体5の断面形状の中からSt数の大きい渦発生体を選択することで、排気ガスが流れることにより発生する渦周波数fを、エンジンの脈動圧力周波数Fよりも常に高い周波数とすることができる。この結果、渦周波数と脈動圧力周波数とが干渉することによるパルス抜けの誤差をなくすことができる。尚、St数が増大することによりリニアリティは劣化するが、脈動圧力周波数と渦周波数が接近する小流量域、すなわちRe数の小さい領域でストローハル数が高くなるのでむしろ好都合である。この場合、CPU8により器差補正を行うことで、高精度な排気ガスの流量を安価な渦流量計9により得ることができる。
【0034】
図8は、請求項4乃至9の発明の実施形態を説明するための図で、流人方向は、矢印で示すようにすべて左から右方向であり、代表長さはすべてdとした条件で、渦発生体5の断面形状を、図8(A)が上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形、図8(B)が流れと直角な1組の対辺をもつ台形、図8(C)が下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形、図8(D)が流れと直角な辺を長辺とする矩形、図8(E)が上流側に流れと直角な底辺をもち下流側に突起を有する凸形とし、各々の断面形状においてSt数の高低別に並べたものである。
【0035】
請求項4の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(A)に示すように、上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形である。二等辺三角形(図8(A))は、図6、7で説明したように底辺角が小さくなるとSt数は大きくなるので、St数は、底辺角がθ1<θ2<θ3である図8(A)において、図8(A)1の二等辺三角形が最も大きく、図8(A)2、図8(A)3の順に小さくなる。
【0036】
請求項5の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(B)に示すように、流れと直角な1組の対辺をもつ台形である。この場合は流れ方向の長さtが小さくなるとSt数は大きくなるので、St数は、長さがt1<t2<t3である図8(B)において、図8(B)1の台形が最も大きく、図8(B)2、図8(B)3の順に小さくなる。
【0037】
請求項6の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(C)に示すように、下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形である。この場合は底辺角θが大きくなるとSt数は大きくなるので、St数は、底辺角がθ3>θ2>θ1である図8(C)において、は、図8(C)1の二等辺三角形が最も大きく、図8(C)2、図8(C)3の順に小さくなる。
【0038】
請求項7の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(D)に示すように、流れと直角な辺を長辺とする矩形である。この場合は短辺の長さtが小さくなるとSt数は大きくなるので、St数は、長さがt4<t5<t6である図8(D)において、図8(D)1の矩形が最も大きく、図8(D)2、図8(D)3の順に小さくなる。
【0039】
請求項8の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(E)に示すように、上流側に流れと直角な底辺をもち下流側に突起を有する凸形である。この場合は突起の長さhが小さくなるとSt数は大きくなるので、St数は、長さがh1<h2<h3である図8(E)において、図8(E)1の凸形で最も大きく、図8(E)2、図8(E)3の順に小さくなる。
【0040】
請求項9の発明の実施形態は、図8(A)乃至図8(E)に示した渦発生体の断面形状のうち、少なくとも2つ以上流れ方向に所定間隔を隔てて設置した複合形で、例えば図6(D)、(E)に示したように、図8(C)の二等辺三角形と図8(E)の凸形を複合した複合形や、図8(C)の二等辺三角形と図8(D)の矩形を複合した複合形の渦発生体5が形成される。この場合は、図7に示したように、二等辺三角形のみの渦発生体5よりもSt数は大きくなる。
【0041】
図8に示した渦発生体5の断面形状の中から、St数の大きい渦発生体5を選択することで、排気ガスが流れることにより発生する渦周波数fを、エンジンの脈動圧力周波数Fよりも常に高い周波数とすることにより、エンジンのアイドリング時からアクセル全開時間でのエンジン回転数Nで、パルス抜けの生じない渦信号が得られる。
【0042】
請求項11の発明の実施形態は、図2に示すように、渦発生体5は一端側に取り付けフランジ5aを有し、本体3の流路に流れ対して垂直に挿入し、ボルト5b等により着脱可能に接合する。同様に渦検出器6は一端側に取り付けフランジ6bを有し、受圧板6aを本体3の流路に流れに対して平行に挿入し、ボルト等により着脱可能に接合するものである。
【0043】
請求項12の発明の実施形態は、図2に示すように、本体3の側面に、本体3の流路内に圧縮ガスを注入するためのパージ孔10を設けたもので、パージ孔10には、バルブ等(図示せず)が接続されており、排気ガス計測時には排気ガスが外部に流出しないようにしている。
【0044】
図9は、請求項10の発明の実施形態を説明するための渦流量計本体の流路断面図で、図9(A)は本発明の本体の流路断面図、図9(B)は従来の本体の流路断面図で、図1と同様の作用をする部分には、図1と同じ参照番号を付してある。
【0045】
渦流量計において、安定した渦を放出し、かつSN比の良い渦を発生させるためには、本体3の流路幅の長さDと渦発生体5の代表長さdとの比(d/D)が重要であり、本体3の流路断面が円形の場合は(d/D)=0.28が最適とされている。本体3の流路断面が矩形の場合は(d/D)=0.2が最適である。
【0046】
一方、渦周波数fは、(1)式により定められ流速(V)が一定であれば渦発生体5の代表長さdに逆比例する。即ち、St数が一定であれば、
f∝1/d (3)
となる。従って、図9(B)に示す従来の本体3の流路断面のように、高さH、幅Wの矩形で、H<Wとするよりは、図9(A)に示す本体3の流路断面のように、H>Wとすることにより、
d1<d2 (4)
となり、図9(A)に示すH>Wである本体3の流路断面の方が高い渦周波数fを得ることができる。
【0047】
【発明の効果】
請求項1に対応する効果:エンジンの排気口から脈動圧力減衰手段、振動減衰手段、整流手段、エンジンの脈動圧力周波数よりも、常に高い渦を発生させる渦発生体を有する渦流量計を接続したので、排気ガスの脈動圧力およびエンジン等の外部振動を減衰させ、渦検出器に対する脈動圧力および外部振動影響が小さくなりSN比が増す。更に排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなるため、エンジンのアイドリング時からアクセル全開時までの流量範囲において安定した渦信号が検出される。その結果、安価なしかも高性能なエンジン排ガス計測システムを提供できる。
【0048】
請求項2に対応する効果:請求項1の発明において、前記脈動圧力減衰手段と前記振動減衰手段を一体構造の減衰器としたので、配管長さを短かくすることができる。
【0049】
請求項3に対応する効果:請求項1又は請求項2の発明において、前記エンジンの排気口と前記整流手段の間に更に1つ以上の整流手段を設けたので、整流効果をより高めることができる。
【0050】
請求項4に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたので、St数と底辺角の関係から、底辺角を排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる角度に定めたので、全流量範囲で安定した渦信号が検出できる。
【0051】
請求項5に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な1組の対辺をもつ台形としたので、St数と流れ方向の長さの関係から、流れ方向の長さを排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる長さに定めたので、請求項4と同等の効果を得ることができる。
【0052】
請求項6に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたので、St数と底辺角の関係から、底辺角を排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる角度に定めたので、請求項4と同等の効果を得ることができる。
【0053】
請求項7に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な辺を長辺とする矩形としたので、St数と短辺の長さの関係から、短辺を排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる長さに定めたので、請求項4と同等の効果を得ることができる。
【0054】
請求項8に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもち下流側に突起を有する凸形としたので、St数と突起の流れ方向の長さの関係から、突起の長さを排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる長さに定めたので、請求項4と同等の効果を得ることができる。
【0055】
請求項9に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体を、断面形状が二等辺三角形、台形、矩形、又は凸形のうち、少なくとも2つ以上流れ方向に所定間隔を隔てて設置した複合形としたので、単一形の場合よりもSt数が大きくなり請求項4の効果を更に高めることができる。
【0056】
請求項10に対応する効果:請求項1乃至9の何れかの発明において、前記渦流量計の流路の軸方向に垂直な断面形状を矩形とし、渦発生体を前記矩形の一辺に垂直に挿入し、該渦発生体を挿入した矩形の一辺と垂直な辺を、前記矩形の長辺としたので、高い渦周波数を得ることができる。
【0057】
請求項11に対応する効果:請求項1乃至10の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体と渦検出器を、渦流量計本体に着脱可能に支持したので、渦発生体と渦検出器の洗浄を容易に行うことができる。
【0058】
請求項12に対応する効果:請求項1乃至11の何れかの発明において、前記渦流量計本体に少なくとも一つのパージ用の孔を設けたので、渦流量計本体外部より渦流量計本体内部に直接エアパージを行うことにより、渦発生体と渦検出器を渦流量計本体に装着したまま、汚れを洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1乃至3の発明の実施形態を説明するためのエンジン排ガス流量計測システムの流れ方向平断面図である。
【図2】図1に示す渦流量計9の分解斜視図である。
【図3】排気ガスの流速と渦周波数との関係を説明するための図である。
【図4】エンジン回転数Nと排気ガスの脈動圧力周波数Fと渦周波数fとの関係を示す図である。
【図5】エンジンの回転数における渦波形とトリガ波形の関係を示す図である。
【図6】請求項1乃至3の発明に係る渦発生体の断面形状の一例を示す図である。
【図7】図6に示した渦発生体のSt数とRe数特性の実験結果を説明するための図である。
【図8】請求項4乃至9の発明の実施形態を説明するための図である。
【図9】請求項10の発明の実施形態を説明するための渦流量計本体の流路断面図である。
【符号の説明】
1…流入管、2…減衰器、3…渦流量計本体、4…整流器、5…渦発生体、6…渦検出器、7…変換器、8…CPU、9…渦流量計、10…パージ孔。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン排ガス流量計測システムに関し、より詳細には、エンジンの排気ガスによる公害防止を目的として、エンジンの排気ガスの脈動圧力やエンジンの振動に影響されずに、エンジンのアイドリング時からアクセル全開時までのエンジン回転数で安定して高精度に排気ガスの流量を計測する渦流量計を用いたエンジン排ガス流量計測システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の排気ガスはCO2やNOXを始め浮遊微粒子を含み大気汚染の原因となるものである。特にディーゼルエンジンの排気ガスには、発ガン性が指摘される浮遊微粒子が多量に含まれるので排気ガス規制の対象となっている。排気ガス規制に合格するエンジンを開発するために排気ガスの流量を計測し、且つ、排ガスの化学成分を分析することが行われ、エンジンの回転数に応じて排出する排気ガス中の汚染物質の量を求めている。
【0003】
排気ガスの流量を計測する流量計としては、渦流量計が挙げられる。渦流量計は、周知のように、被測定流体が流れる測定管と、測定管内に流れと対向して両端又は一端が固定された渦発生体と、渦検出器で構成され、渦発生体から流出するカルマン渦の単位時間当りの数(以後、渦周波数と記す)が、気体・液体に関係なく所定のレイノルズ数(以後、Re数と記す)範囲では流量に比例することを利用したもので、この比例定数は、ストローハル数(以後、St数と記す)と呼ばれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、自動車用エンジンの排気ガスは、エンジンの回転数および気筒数に比例した脈動圧力を含んでいる。また、エンジンの排気ガスは通常マフラーを介して排出されるが高温状態を保持し、最高500℃の温度にも達する。更には、上記高温に加え、水分や粘着性の黒煙等の微粒子を含んでいる。
【0005】
エンジンの排気ガスは、高温・多湿で粘着性の微粒子を含む脈動圧力の多い気体であり、これを安定して高精度に流量計測することは従来の渦流量計では困難である。更には、エンジンの排気ガスの流量は、エンジンの回転数に応じて変化するのでアイドリング時からアクセル全開時までの広い流量範囲、例えば、1:100の流量レンジを持って測定されることが要求され、しかも、エンジンの特性に影響を与えない低い圧力損失で計測されなければならない。
【0006】
また、渦流量計において、上述した条件のエンジンの排気ガスの流量を計測するために、渦流量計の構成要素を耐熱部材とすることにより、高温・多湿で微粒子を含む排気ガスに好適に対応することが可能であるが、エンジンの回転数に比例して発生する排気ガスの脈動圧力が、アイドリング時の小流量における渦信号を不安定にし、更には、脈動圧力周波数と、渦周波数とが接近すると渦周波数と脈動圧力周波数が干渉し渦波形が乱れ、正確に渦を検出することができず流量の計測誤差が大きくなる。
【0007】
本発明は、上述した実情に鑑みなされたもので、渦流量計に流入するエンジンの排気ガスの脈動圧力を減衰させることにより小流量における渦信号のSN比を向上し、更には、エンジンの回転数に比例して生ずる排気ガスの脈動圧力周波数よりも、エンジンの回転数に比例して流れる排気ガスにより生ずる渦周波数を常に高くして、流量測定範囲において安定した渦を検出できるようにしたエンジン排ガス流量計測システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、エンジンの排気ガスの流量を計測するためのエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記排気ガスの脈動圧力を減衰させる脈動圧力減衰手段と、前記エンジンから発生して配管を伝達する振動を減衰させる振動減衰手段と、前記排気ガスの流れを整流する整流手段と、前記排気ガスの流量を計測するための渦発生体を有する渦流量計とを備え、前記渦発生体は、前記エンジンの脈動圧力周波数よりも常に高い周波数の渦を発生させるだけの大きなストローハル数をもつ断面形状をもち、前記エンジンの排気ガスは、前記脈動圧力減衰手段、前記振動減衰手段、前記整流手段、前記渦流量計を順次通して排出されるものである。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記脈動圧力減衰手段と前記振動減衰手段を一体構造としたものである。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記整流手段の他に、前記エンジンの排気口と前記整流手段の間に更に1つ以上の整流手段を設けたものである。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたものである。
【0012】
請求項5の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な1組の対辺をもつ台形としたものである。
【0013】
請求項6の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたものである。
【0014】
請求項7の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な辺を長辺とする矩形としたものである。
【0015】
請求項8の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもち下流側に突起を有する凸形としたものである。
【0016】
請求項9の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体を、断面形状が二等辺三角形、台形、矩形、又は凸形のうち、少なくとも2つ以上流れ方向に所定間隔を隔てて設置した複合形としたものである。
【0017】
請求項10の発明は、請求項1乃至9の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計の流路の軸方向に垂直な断面形状を矩形とし、渦発生体を前記矩形の一辺に垂直に挿入し、該渦発生体を挿入した矩形の一辺と垂直な辺を、前記矩形の長辺としたものである。
【0018】
請求項11の発明は、請求項1乃至10の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計に装着する渦発生体と渦検出器を、渦流量計本体に着脱可能に支持したものである。
【0019】
請求項12の発明は、請求項1乃至10の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記渦流量計本体に少なくとも一つのパージ用の孔を設けたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、請求項1乃至3の発明の実施形態を説明するためのエンジン排ガス流量計測システムの流れ方向平断面図で、図中、1は流入管、2は減衰器、3は渦流量計本体(以後、本体と記す)、4は整流器、5は渦発生体、6は渦検出器、7は変換器、8はCPU、9は渦流量計である。
【0021】
図1に示すエンジン排ガス流量計測システムは、エンジン排気口(図示せず)に接続される流入管1と、一端が流入管1に接続され、他端が渦流量計9と接続される減衰器2とからなっている。流入管1は拡大開口部1bを有して該拡大開口部1bには整流器1aが取り付けられている。減衰器2は、例えばフレキシブルチューブ等で構成され軸方向、半径方向に伸縮自在に変形する。また渦流量計9は、減衰器2と接合する側に整流器4を取り付けた拡大開口部3aを有する本体3と、渦発生体5および渦発生体5の後流側に設けられた渦検出器6とからなり、渦検出器6は変換器7に接続され、更にCPU8に接続されている。
【0022】
渦検出器6は、高温に耐え、且つ、アイドリング時の小流量で流出する渦の変動圧力を検出可能とするため、例えば、薄板の金属受圧板と該金属受圧板に接合された圧電素子等で構成される。渦検出器6は高感度のため、エンジン等の外部振動に応動してノイズを検出する危険がある。減衰器2は自らの変形によりこれらの振動を取り除く、また、減衰器2は流入管1と共に一つの容積を形成し、整流器1a、4の抵抗要素とにより、排ガスの脈動圧力に対しπ型フィルタの効果を持ち、脈動圧力を効果的に取り除く。なお、整流器は、整流器4のみでも同様の効果を得ることができる。
【0023】
図2は、図1に示す渦流量計9の分解斜視図で、図中、図1と同様の作用をする部分には、図1と同じ参照番号を付してある。
【0024】
図2において、本体3の断面形状は整流器4側を円形とし、渦発生体5、渦検出器6が取り付けられる部分は矩形となっており拡大開口部3aは円形断面から矩形断面へ連続的に絞られる絞り曲線をもっている。渦発生体5は一端側に取り付けフランジ5aを有し、本体3の流路に流れに対して垂直に挿入しボルト5b等により接合される。同様に渦検出器6は一端側に取り付けフランジ6bを有し、受圧板6aを本体3の流路に流れに対して平行に挿入しボルト等(図示せず)により接合され、フランジ6bには変換器7がフランジ7aを介して接合される。
【0025】
図3は、排気ガスの流速と渦周波数との関係を説明するための図で、渦発生体5の断面形状を、上流側の流れと直角な方向の辺を幅dの底辺、下流側に高さhの二等辺三角形とし、排気ガスの流速をVとすると渦周波数fは、
f=St(v/d) (1)
で表される。なお、幅dが一定であればSt数を定数とすると、渦周波数fは排気ガスの流速vに比例する。
【0026】
一方、エンジンの排気ガスの脈動圧力周波数Fは、4サイクルエンジンの場合、エンジンの回転数N,気筒数をMとすると、
F=(1/2)(N/60)M (2)
であらわされる。尚、排気ガスの流速vは、流入管1の断面積が一定であるからエンジンの回転数Nに比例する。渦周波数fは、排気ガスの流速vとSt数とに比例するがRe数の小さい小流量ではSt数は変化しリニアリティを保てないのでSt数の値によっては、排気ガスの脈動圧力周波数Fと渦周波数fとが接近する。
【0027】
図4は、エンジン回転数Nと排気ガスの脈動圧力周波数Fと渦周波数fとの関係を示す図であり、横軸にエンジン回転数N,縦軸に周波数を示し、エンジン回転数Nと脈動圧力周波数Fとの関係および口径Aの渦流量計の渦周波数fA,および口径B(A>B)の渦流量計の渦周波数fBとの関係を示している。
また図5は、エンジンの回転数における渦波形とトリガ波形の関係を示す図である。
【0028】
図4において、破線は流量計の最大及び最小流量測定範囲を表わすものである。渦周波数fAはエンジン回転数Noの点において排気ガスの脈動圧力周波数2Fと交差している。このN=Noの位置においては、図5(B)に示すように渦波形(1)は排気ガスの脈動圧力と干渉して乱れるため、これのトリガ波形(2)も不規則となり、パルス抜けを生じ誤差をもたらす。これに対し図5(A),(C)に示すN>No,N<Noにおいては、渦波形(1),トリガ波形(2)は極めて規則正しく出力される。これに対し、渦周波数fBは、流量測定範囲内において排気ガスの脈動圧力周波数F及び2Fよりも常に上方にあり、互いに交わることはない。
【0029】
図4に示す渦周波数fと排気ガスの脈動圧力周波数Fとの関係は、口径A,Bの相異により得られた結果であるが、圧力損失を小さくして高い渦周波数fを得るためには排気ガスの流速vを増さずにSt数を大きくすることが要求される。このため、渦発生体5の断面形状を選択することが重要である。本出願人の実験結果によれば、渦発生体5の断面形状は、流れと直角な代表長さdに対し流れ方向の長さhがSt数に変化を与えることが判明した。
【0030】
図6は、請求項1乃至3の発明に係る渦発生体の断面形状の一例を示す図で、本体3の流れと直角方向の断面積を一定とした条件で、図6(A)の渦発生体5A,図6(B)の渦発生体5B,図6(C)の渦発生体5Cは、共に、上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形で、底辺の長さが共にdで、高さがhA>hB>hCであり、図6(D)の渦発生体5D,図6(E)の渦発生体5Eは、共に底辺がdで下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形5d,5eと、該二等辺三角形5d,5eの下流側に0.15〜0.3dを隔てて下流側に突起を有する凸形の5d′,5e′を組み合わせた複合形の渦発生体である。
【0031】
図7は、図6に示した渦発生体のSt数とRe数特性の実験結果を説明するための図で、横軸にRe数、縦軸にSt数を示してある。
【0032】
図7に示す実験結果によると、二等辺三角形の渦発生体5A,5B,5Cでは、高さhの低い方、すなわち底辺角の小さい方がSt数が大きくなる。図7によればSt数は5C>5B>5Aとなる。更に、複合形の渦発生体5D,5EのSt数は、共に二等辺三角形の渦発生体5A,5B,5Cよりも大きく、高さh高い方、すなわち、底辺角度が大きい二等辺三角形5eをもった渦発生体5Eの方が渦発生体5Dよりも大きいSt数となることが判明した。
【0033】
図6、図7の結果から解るように、渦発生体5の断面形状の中からSt数の大きい渦発生体を選択することで、排気ガスが流れることにより発生する渦周波数fを、エンジンの脈動圧力周波数Fよりも常に高い周波数とすることができる。この結果、渦周波数と脈動圧力周波数とが干渉することによるパルス抜けの誤差をなくすことができる。尚、St数が増大することによりリニアリティは劣化するが、脈動圧力周波数と渦周波数が接近する小流量域、すなわちRe数の小さい領域でストローハル数が高くなるのでむしろ好都合である。この場合、CPU8により器差補正を行うことで、高精度な排気ガスの流量を安価な渦流量計9により得ることができる。
【0034】
図8は、請求項4乃至9の発明の実施形態を説明するための図で、流人方向は、矢印で示すようにすべて左から右方向であり、代表長さはすべてdとした条件で、渦発生体5の断面形状を、図8(A)が上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形、図8(B)が流れと直角な1組の対辺をもつ台形、図8(C)が下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形、図8(D)が流れと直角な辺を長辺とする矩形、図8(E)が上流側に流れと直角な底辺をもち下流側に突起を有する凸形とし、各々の断面形状においてSt数の高低別に並べたものである。
【0035】
請求項4の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(A)に示すように、上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形である。二等辺三角形(図8(A))は、図6、7で説明したように底辺角が小さくなるとSt数は大きくなるので、St数は、底辺角がθ1<θ2<θ3である図8(A)において、図8(A)1の二等辺三角形が最も大きく、図8(A)2、図8(A)3の順に小さくなる。
【0036】
請求項5の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(B)に示すように、流れと直角な1組の対辺をもつ台形である。この場合は流れ方向の長さtが小さくなるとSt数は大きくなるので、St数は、長さがt1<t2<t3である図8(B)において、図8(B)1の台形が最も大きく、図8(B)2、図8(B)3の順に小さくなる。
【0037】
請求項6の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(C)に示すように、下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形である。この場合は底辺角θが大きくなるとSt数は大きくなるので、St数は、底辺角がθ3>θ2>θ1である図8(C)において、は、図8(C)1の二等辺三角形が最も大きく、図8(C)2、図8(C)3の順に小さくなる。
【0038】
請求項7の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(D)に示すように、流れと直角な辺を長辺とする矩形である。この場合は短辺の長さtが小さくなるとSt数は大きくなるので、St数は、長さがt4<t5<t6である図8(D)において、図8(D)1の矩形が最も大きく、図8(D)2、図8(D)3の順に小さくなる。
【0039】
請求項8の発明の実施形態は、渦発生体5の断面形状が図8(E)に示すように、上流側に流れと直角な底辺をもち下流側に突起を有する凸形である。この場合は突起の長さhが小さくなるとSt数は大きくなるので、St数は、長さがh1<h2<h3である図8(E)において、図8(E)1の凸形で最も大きく、図8(E)2、図8(E)3の順に小さくなる。
【0040】
請求項9の発明の実施形態は、図8(A)乃至図8(E)に示した渦発生体の断面形状のうち、少なくとも2つ以上流れ方向に所定間隔を隔てて設置した複合形で、例えば図6(D)、(E)に示したように、図8(C)の二等辺三角形と図8(E)の凸形を複合した複合形や、図8(C)の二等辺三角形と図8(D)の矩形を複合した複合形の渦発生体5が形成される。この場合は、図7に示したように、二等辺三角形のみの渦発生体5よりもSt数は大きくなる。
【0041】
図8に示した渦発生体5の断面形状の中から、St数の大きい渦発生体5を選択することで、排気ガスが流れることにより発生する渦周波数fを、エンジンの脈動圧力周波数Fよりも常に高い周波数とすることにより、エンジンのアイドリング時からアクセル全開時間でのエンジン回転数Nで、パルス抜けの生じない渦信号が得られる。
【0042】
請求項11の発明の実施形態は、図2に示すように、渦発生体5は一端側に取り付けフランジ5aを有し、本体3の流路に流れ対して垂直に挿入し、ボルト5b等により着脱可能に接合する。同様に渦検出器6は一端側に取り付けフランジ6bを有し、受圧板6aを本体3の流路に流れに対して平行に挿入し、ボルト等により着脱可能に接合するものである。
【0043】
請求項12の発明の実施形態は、図2に示すように、本体3の側面に、本体3の流路内に圧縮ガスを注入するためのパージ孔10を設けたもので、パージ孔10には、バルブ等(図示せず)が接続されており、排気ガス計測時には排気ガスが外部に流出しないようにしている。
【0044】
図9は、請求項10の発明の実施形態を説明するための渦流量計本体の流路断面図で、図9(A)は本発明の本体の流路断面図、図9(B)は従来の本体の流路断面図で、図1と同様の作用をする部分には、図1と同じ参照番号を付してある。
【0045】
渦流量計において、安定した渦を放出し、かつSN比の良い渦を発生させるためには、本体3の流路幅の長さDと渦発生体5の代表長さdとの比(d/D)が重要であり、本体3の流路断面が円形の場合は(d/D)=0.28が最適とされている。本体3の流路断面が矩形の場合は(d/D)=0.2が最適である。
【0046】
一方、渦周波数fは、(1)式により定められ流速(V)が一定であれば渦発生体5の代表長さdに逆比例する。即ち、St数が一定であれば、
f∝1/d (3)
となる。従って、図9(B)に示す従来の本体3の流路断面のように、高さH、幅Wの矩形で、H<Wとするよりは、図9(A)に示す本体3の流路断面のように、H>Wとすることにより、
d1<d2 (4)
となり、図9(A)に示すH>Wである本体3の流路断面の方が高い渦周波数fを得ることができる。
【0047】
【発明の効果】
請求項1に対応する効果:エンジンの排気口から脈動圧力減衰手段、振動減衰手段、整流手段、エンジンの脈動圧力周波数よりも、常に高い渦を発生させる渦発生体を有する渦流量計を接続したので、排気ガスの脈動圧力およびエンジン等の外部振動を減衰させ、渦検出器に対する脈動圧力および外部振動影響が小さくなりSN比が増す。更に排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなるため、エンジンのアイドリング時からアクセル全開時までの流量範囲において安定した渦信号が検出される。その結果、安価なしかも高性能なエンジン排ガス計測システムを提供できる。
【0048】
請求項2に対応する効果:請求項1の発明において、前記脈動圧力減衰手段と前記振動減衰手段を一体構造の減衰器としたので、配管長さを短かくすることができる。
【0049】
請求項3に対応する効果:請求項1又は請求項2の発明において、前記エンジンの排気口と前記整流手段の間に更に1つ以上の整流手段を設けたので、整流効果をより高めることができる。
【0050】
請求項4に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたので、St数と底辺角の関係から、底辺角を排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる角度に定めたので、全流量範囲で安定した渦信号が検出できる。
【0051】
請求項5に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な1組の対辺をもつ台形としたので、St数と流れ方向の長さの関係から、流れ方向の長さを排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる長さに定めたので、請求項4と同等の効果を得ることができる。
【0052】
請求項6に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたので、St数と底辺角の関係から、底辺角を排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる角度に定めたので、請求項4と同等の効果を得ることができる。
【0053】
請求項7に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な辺を長辺とする矩形としたので、St数と短辺の長さの関係から、短辺を排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる長さに定めたので、請求項4と同等の効果を得ることができる。
【0054】
請求項8に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもち下流側に突起を有する凸形としたので、St数と突起の流れ方向の長さの関係から、突起の長さを排気ガスの脈動圧力周波数よりも渦周波数が常に高くなる長さに定めたので、請求項4と同等の効果を得ることができる。
【0055】
請求項9に対応する効果:請求項1乃至3の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体を、断面形状が二等辺三角形、台形、矩形、又は凸形のうち、少なくとも2つ以上流れ方向に所定間隔を隔てて設置した複合形としたので、単一形の場合よりもSt数が大きくなり請求項4の効果を更に高めることができる。
【0056】
請求項10に対応する効果:請求項1乃至9の何れかの発明において、前記渦流量計の流路の軸方向に垂直な断面形状を矩形とし、渦発生体を前記矩形の一辺に垂直に挿入し、該渦発生体を挿入した矩形の一辺と垂直な辺を、前記矩形の長辺としたので、高い渦周波数を得ることができる。
【0057】
請求項11に対応する効果:請求項1乃至10の何れかの発明において、前記渦流量計に装着する渦発生体と渦検出器を、渦流量計本体に着脱可能に支持したので、渦発生体と渦検出器の洗浄を容易に行うことができる。
【0058】
請求項12に対応する効果:請求項1乃至11の何れかの発明において、前記渦流量計本体に少なくとも一つのパージ用の孔を設けたので、渦流量計本体外部より渦流量計本体内部に直接エアパージを行うことにより、渦発生体と渦検出器を渦流量計本体に装着したまま、汚れを洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1乃至3の発明の実施形態を説明するためのエンジン排ガス流量計測システムの流れ方向平断面図である。
【図2】図1に示す渦流量計9の分解斜視図である。
【図3】排気ガスの流速と渦周波数との関係を説明するための図である。
【図4】エンジン回転数Nと排気ガスの脈動圧力周波数Fと渦周波数fとの関係を示す図である。
【図5】エンジンの回転数における渦波形とトリガ波形の関係を示す図である。
【図6】請求項1乃至3の発明に係る渦発生体の断面形状の一例を示す図である。
【図7】図6に示した渦発生体のSt数とRe数特性の実験結果を説明するための図である。
【図8】請求項4乃至9の発明の実施形態を説明するための図である。
【図9】請求項10の発明の実施形態を説明するための渦流量計本体の流路断面図である。
【符号の説明】
1…流入管、2…減衰器、3…渦流量計本体、4…整流器、5…渦発生体、6…渦検出器、7…変換器、8…CPU、9…渦流量計、10…パージ孔。
Claims (12)
- エンジンの排気ガスの流量を計測するためのエンジン排ガス流量計測システムにおいて、前記排気ガスの脈動圧力を減衰させる脈動圧力減衰手段と、前記エンジンから発生して配管を伝達する振動を減衰させる振動減衰手段と、前記排気ガスの流れを整流する整流手段と、前記排気ガスの流量を計測するための渦発生体を有する渦流量計とを備え、前記渦発生体は、前記エンジンの脈動圧力周波数よりも常に高い周波数の渦を発生させるだけの大きなストローハル数をもつ断面形状をもち、前記エンジンの排気ガスは、前記脈動圧力減衰手段、前記振動減衰手段、前記整流手段、前記渦流量計を順次通して排出されることを特徴とするエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記脈動圧力減衰手段と前記振動減衰手段を一体構造としたことを特徴とする請求項1に記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記整流手段の他に、前記エンジンの排気口と前記整流手段の間に更に1つ以上の整流手段を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な1組の対辺をもつ台形としたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、下流側に流れと直角な底辺をもつ二等辺三角形としたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、流れと直角な辺を長辺とする矩形としたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記渦流量計に装着する渦発生体の断面形状を、上流側に流れと直角な底辺をもち下流側に突起を有する凸形としたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記渦流量計に装着する渦発生体を、断面形状が二等辺三角形、台形、矩形、又は凸形のうち、少なくとも2つ以上流れ方向に所定間隔を隔てて設置した複合形としたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記渦流量計の流路の軸方向に垂直な断面形状を矩形とし、渦発生体を前記矩形の一辺に垂直に挿入し、該渦発生体を挿入した矩形の一辺と垂直な辺を、前記矩形の長辺としたことを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記渦流量計に装着する渦発生体と渦検出器を、渦流量計本体に着脱可能に支持したことを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システム。
- 前記渦流量計において、前記渦流量計本体に少なくとも一つのパージ用の孔を設けたことを特徴とする請求項1乃至11の何れかに記載のエンジン排ガス流量計測システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1997017075A JP3610444B6 (ja) | 1997-01-30 | エンジン排ガス流量計測システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1997017075A JP3610444B6 (ja) | 1997-01-30 | エンジン排ガス流量計測システム |
Publications (3)
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JPH10213464A JPH10213464A (ja) | 1998-08-11 |
JP3610444B2 JP3610444B2 (ja) | 2005-01-12 |
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