JP4879053B2 - Exhaust gas analyzer - Google Patents

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Description

本発明は、排ガス分析装置の技術に関し、より詳細には、内燃機関の排ガスを排出する排気経路に取り付けられ、該排気経路中の排ガスの成分濃度を測定するセンサ部を備えた排ガス分析装置の改良技術に関する。   The present invention relates to a technology of an exhaust gas analyzer, and more particularly, to an exhaust gas analyzer equipped with a sensor unit that is attached to an exhaust path for exhausting exhaust gas from an internal combustion engine and measures the component concentration of the exhaust gas in the exhaust path. Related to improved technology.

従来、自動車等のエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中の成分濃度や温度を測定し、分析するための装置として、排気経路(配管)に、光源や検出器部等からなるセンサ部が直接に配設され、かかるセンサ部によって排気経路を流れる排ガス中を透過したレーザ光を検出する等して、排ガス中の成分濃度等をリアルタイムで測定するように構成された排ガス分析装置の構成が公知である(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a device for measuring and analyzing the concentration and temperature of exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an engine of an automobile, a sensor unit including a light source, a detector unit, and the like is provided in an exhaust path (pipe). A configuration of an exhaust gas analyzer that is directly arranged and configured to measure a component concentration in exhaust gas in real time by detecting laser light transmitted through the exhaust gas flowing through the exhaust path by such a sensor unit. It is publicly known (see, for example, Patent Document 1).

上述した特許文献1に開示される排ガス分析装置は、内燃機関より排出された排ガスが通過する排ガス通過孔に向けてレーザ光を照射し、反射鏡によりレーザ光を多重反射させた後に、排ガス中を透過したレーザ光を検出するセンサ部が設けられている。そして、このセンサ部は、センサ本体の排ガス通過孔内で対向する一対の反射鏡によってレーザ光を多重反射させて、レーザ光が排ガス中を透過する距離(測定長)をより長く確保することで、その測定精度を向上するように構成されている。
特開2006−184180号公報
The exhaust gas analyzer disclosed in Patent Document 1 described above irradiates laser light toward an exhaust gas passage hole through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine passes, and after multiple reflections of the laser light by a reflecting mirror, There is provided a sensor unit for detecting the laser beam that has passed through. And this sensor part carries out multiple reflection of a laser beam by a pair of reflecting mirrors which oppose in the exhaust gas passage hole of a sensor main part, and secures the distance (measurement length) which laser beam penetrates in exhaust gas longer. It is configured to improve its measurement accuracy.
JP 2006-184180 A

ところで、上述した特許文献1に開示される排ガス分析装置は、上述したセンサ部をエンジンのシリンダヘッドとエキゾーストマニホールドの間に配置して、エンジンから排出された直後の排ガスがエキゾーストマニホールドで合流される前の段階で排ガスの温度やガス濃度を測定する構成が開示されている。   By the way, in the exhaust gas analyzer disclosed in Patent Document 1 described above, the sensor unit described above is disposed between the cylinder head of the engine and the exhaust manifold, and the exhaust gas immediately after being exhausted from the engine is merged by the exhaust manifold. A configuration for measuring the temperature and gas concentration of exhaust gas at the previous stage is disclosed.

なるほど、エンジンの各気筒から排出される排ガスの温度やガス濃度を直接測定することで、気筒ごとに排出される排ガスを分析できるため、エンジンの燃焼状態を気筒ごとに確認することができる。特に、近年のエンジン開発においては、商品力の高い製品とするために燃費やエミッションの性能向上が課題となっているところ、瞬時燃費評価やエミッション評価を行うためにエンジン給排気ガスを精度よく測定することができるのが好ましいとされているところである。   Indeed, since the exhaust gas discharged from each cylinder can be analyzed by directly measuring the temperature and gas concentration of the exhaust gas discharged from each cylinder of the engine, the combustion state of the engine can be confirmed for each cylinder. In particular, in recent engine development, improvement of fuel efficiency and emission performance is an issue in order to make the product highly productive, and engine supply and exhaust gas are accurately measured for instantaneous fuel efficiency evaluation and emission evaluation. It is preferred to be able to do so.

しかしながら、上述した排ガス分析装置の構成では、センサ部において、排ガス通過孔に向けて照射されるレーザ光の光路長を確保するために反射鏡を用いた多重反射方式が採用されていたことから、次のような課題があった。
すなわち、センサ部がエンジンのシリンダヘッドとエキゾーストマニホールドの間に配置されることで、エンジンからの排出直後の高温排ガス(800℃〜1000℃)の影響(熱輻射や熱伝達)を受けて、センサ部に設けられた反射鏡において、比較的耐熱温度(500℃〜600℃)の低い計測用レーザ光を多重反射させるための反射コートが損傷等してしまい、排ガスの測定精度に劣るといった課題があった。
However, in the configuration of the exhaust gas analyzer described above, a multiple reflection method using a reflecting mirror has been adopted in the sensor unit in order to secure the optical path length of the laser light irradiated toward the exhaust gas passage hole. There were the following problems.
In other words, the sensor unit is arranged between the cylinder head of the engine and the exhaust manifold, so that it receives the influence (heat radiation and heat transfer) of the high-temperature exhaust gas (800 ° C to 1000 ° C) immediately after being discharged from the engine. In the reflecting mirror provided in the section, there is a problem that the reflective coating for multiple reflection of the measurement laser light having a relatively low heat-resistant temperature (500 ° C. to 600 ° C.) is damaged and the measurement accuracy of exhaust gas is inferior. there were.

また、センサ部において、エンジンからの排出直後の高温排ガスの影響を受けて、センサ本体や当該センサを構成する各部材が温度変形(熱歪みや熱変形)してしまう恐れがあった。そして、センサ本体や当該センサ部を構成する各部材が温度変形してしまうと、反射鏡の固定に緩みが生じ、照射部から照射されたレーザ光の反射角度がずれて、受光部にてレーザ光を受光できないといった計測不良の原因となっていた。   Further, in the sensor unit, there is a possibility that the sensor main body and each member constituting the sensor are subjected to temperature deformation (thermal distortion or thermal deformation) under the influence of the high-temperature exhaust gas immediately after being discharged from the engine. When the sensor body and each member constituting the sensor unit are deformed by temperature, the reflecting mirror is loosely fixed, the reflection angle of the laser beam irradiated from the irradiation unit is shifted, and the laser beam is received by the light receiving unit. It was a cause of measurement failure such as inability to receive light.

さらに、そもそも、センサ部において反射鏡が用いられることで、センサ部の構成が複雑化してメンテナンス性に劣るとともに、製造コストがかかるという課題があった。   Furthermore, in the first place, the use of a reflecting mirror in the sensor unit has a problem in that the configuration of the sensor unit is complicated and inferior in maintainability, and the manufacturing cost is high.

そこで、本発明においては、排ガス分析装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、簡易な構成で、排ガスの成分濃度を精度よく、かつ安定して測定することができる排ガス分析装置を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention relates to an exhaust gas analyzer, which solves the above-described conventional problems, and provides an exhaust gas analyzer that can accurately and stably measure the exhaust gas component concentration with a simple configuration. It is for the purpose.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

すなわち、請求項1においては、内燃機関の排ガスを排出する排気経路に取り付けられ、該排気経路中の排ガスの成分濃度を測定するセンサ部を備えた排ガス分析装置において、前記センサ部は、前記内燃機関からの排ガスが通過される排ガス通過孔が所定方向に沿って複数穿設されたセンサ本体と、前記複数の排ガス通過孔を横断する方向に向けてレーザ光を照射する照射部と、前記照射部から照射されたレーザ光を受光する受光部とを備えてなるものである。 That is, in claim 1, in the exhaust gas analyzer that includes a sensor unit that is attached to an exhaust path for exhausting exhaust gas from an internal combustion engine and that measures a component concentration of the exhaust gas in the exhaust path, the sensor unit includes the internal combustion engine. A sensor main body in which a plurality of exhaust gas passage holes through which exhaust gas from an engine passes are formed along a predetermined direction, an irradiation unit that irradiates laser light in a direction crossing the plurality of exhaust gas passage holes, and the irradiation And a light receiving unit that receives the laser light emitted from the unit.

請求項2においては、前記センサ本体は、前記照射部より照射されるレーザ光の光路に沿って、隣接する前記排ガス通過孔の間を連通する通光孔が設けられるものである。   According to a second aspect of the present invention, the sensor main body is provided with a light passage hole communicating between the adjacent exhaust gas passage holes along the optical path of the laser light emitted from the irradiation unit.

請求項3においては、前記センサ本体は、前記通光孔に、前記排ガス通過孔内の領域と前記通光孔内の領域とを区画するレーザ光透過用のレンズ部材が設けられるものである。   According to a third aspect of the present invention, the sensor main body is provided with a laser light transmitting lens member that divides a region in the exhaust gas passage hole and a region in the light passage hole in the light passage hole.

請求項4においては、前記センサ本体は、前記通光孔内の領域にイナートガスを給排するガス給排経路が設けられるものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the sensor main body is provided with a gas supply / discharge path for supplying / discharging inert gas in a region within the light transmission hole.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1に示す構成としたので、簡易な構成で、排ガスの成分濃度を精度よく、かつ安定して測定することができる。   Since it was set as the structure shown in Claim 1, it can measure the component density | concentration of waste gas accurately and stably with a simple structure.

請求項2に示す構成としたので、センサ本体に対して一対の照射部及び受光部を取り付けることで、全ての排ガス通過孔を横断するようにレーザ光を照射させることができ、センサ構造を簡易に構成することができる。   Since it is set as the structure shown in Claim 2, by attaching a pair of irradiation part and light-receiving part with respect to a sensor main body, a laser beam can be irradiated so that all the exhaust gas passage holes may be crossed, and a sensor structure is simplified. Can be configured.

請求項3に示す構成としたので、排ガス通過孔内の排ガスが通光孔内の領域に滞留するのを防止でき、本来の排ガスの濃度計測の結果に滞留ガスの成分濃度が重複し、または滞留ガスの成分濃度が変動して濃度計測の際に生じるノイズによって、測定精度が低減するのを防止できる。   Since it was set as the structure shown in Claim 3, it can prevent that the waste gas in a waste gas passage hole stays in the area | region in a light transmission hole, and the component density | concentration of a residence gas overlaps with the result of the density | concentration measurement of an original waste gas, or It is possible to prevent the measurement accuracy from being reduced due to noise generated during concentration measurement due to fluctuations in the component concentration of the staying gas.

請求項4に示す構成としたので、イナートガスによって通光孔内の滞留ガスを機外に排出することができ、本来の排ガスの濃度計測の結果に滞留ガスの成分濃度が重複し、または滞留ガスの成分濃度が変動して濃度計測の際に生じるノイズによって、排ガスの測定精度を向上できる。   Since the structure shown in claim 4 is used, the accumulated gas in the light transmission hole can be discharged out of the apparatus by the inert gas, and the component concentration of the accumulated gas overlaps with the original measurement result of the exhaust gas concentration, or the accumulated gas The measurement accuracy of exhaust gas can be improved by the noise generated when the concentration of the component fluctuates and the concentration is measured.

次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1は本発明の一実施例に係る排ガス分析装置の全体的な構成を示した側面図、図2は本実施例の排ガス分析用センサの構成を示した斜視図、図3は本実施例の排ガス分析用センサの取付状態を示した斜視図、図4は本実施例の排ガス分析用センサの正面断面図、図5は照射部の取付構造を示した拡大断面図、図6は受光部の取付構造を示した拡大断面図、図7は通光孔付近を拡大して示した断面図、図8は別実施例の排ガス分析用センサの通光孔付近を拡大して示した断面図である。
Next, the best mode for carrying out the invention will be described.
FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of an exhaust gas analyzer according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of an exhaust gas analysis sensor of the present embodiment, and FIG. FIG. 4 is a front sectional view of the sensor for exhaust gas analysis of the present embodiment, FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the mounting structure of the irradiation unit, and FIG. 6 is a light receiving unit. FIG. 7 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the light passage hole, and FIG. 8 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the light passage hole of the sensor for exhaust gas analysis of another embodiment. It is.

まず、本実施例の排ガス分析装置1の全体構成について、以下に概説する。
図1に示すように、本実施例の排ガス分析装置1は、自動車2に配置された内燃機関であるエンジン20から排出される排ガス中の成分濃度や温度を測定し分析するものである。具体的には、排ガス分析装置1は、エンジン20から延出された排ガスの排気経路3の複数箇所に、該排気経路3中の排ガスの成分濃度を測定するセンサ部としての排ガス分析用センサ4・5と、この排ガス分析用センサ4・5に接続されたレーザ発信・受光用のコントローラ10と、コントローラ10に接続されたコンピュータ装置11等とで構成されている。
First, the overall configuration of the exhaust gas analyzer 1 of the present embodiment will be outlined below.
As shown in FIG. 1, the exhaust gas analyzer 1 of the present embodiment measures and analyzes the component concentration and temperature in exhaust gas discharged from an engine 20 that is an internal combustion engine disposed in an automobile 2. Specifically, the exhaust gas analyzing apparatus 1 includes an exhaust gas analyzing sensor 4 as a sensor unit that measures the component concentration of the exhaust gas in the exhaust path 3 at a plurality of locations in the exhaust path 3 of the exhaust gas extended from the engine 20. 5, a laser transmitting / receiving controller 10 connected to the exhaust gas analysis sensors 4, 5, a computer device 11 connected to the controller 10, and the like.

自動車2には、エンジン20からの排ガスを機外に排出する排気経路3が敷設され、排気経路3は、エキゾーストマニホールド30、排気管31、第一触媒装置32、第二触媒装置33、マフラー34、排気パイプ35等とから構成されている。また、排気経路3の各構成機器は、断面円形状の配管3aによって連結されている。   The automobile 2 is provided with an exhaust path 3 for discharging exhaust gas from the engine 20 to the outside of the machine. The exhaust path 3 includes an exhaust manifold 30, an exhaust pipe 31, a first catalyst device 32, a second catalyst device 33, and a muffler 34. And the exhaust pipe 35 and the like. In addition, each component device of the exhaust path 3 is connected by a pipe 3a having a circular cross section.

排気経路3においては、エンジン20の排ガスが、まずエキゾーストマニホールド30で合流され、排気管31を通じて第一触媒装置32及び第二触媒装置33に導入され、その後マフラー34を通じて排気パイプ35から大気中に放出される。このような排気経路3が形成されることによって、エンジン20からの排ガスは、二つの触媒装置32・33によって浄化され、マフラー34によって消音・減圧されて大気中に放出される。   In the exhaust path 3, the exhaust gas of the engine 20 is first merged in the exhaust manifold 30, introduced into the first catalyst device 32 and the second catalyst device 33 through the exhaust pipe 31, and then into the atmosphere from the exhaust pipe 35 through the muffler 34. Released. By forming such an exhaust path 3, the exhaust gas from the engine 20 is purified by the two catalytic devices 32 and 33, muffled and decompressed by the muffler 34, and released into the atmosphere.

排気経路3においては、排ガス分析用センサ4が4箇所に配置されており、具体的には、第一触媒装置32の上流側の排気管31と第一触媒装置32の間、第一触媒装置32と第二触媒装置33との間、第二触媒装置33とマフラー34との間、排気パイプ35の末端部に配設されている。また、本実施例では、排ガス分析用センサ5が、エンジン20とエキゾーストマニホールド30との間に配置されている(図4参照)。   In the exhaust path 3, exhaust gas analysis sensors 4 are arranged at four locations. Specifically, the first catalyst device is provided between the exhaust pipe 31 upstream of the first catalyst device 32 and the first catalyst device 32. 32 and the second catalyst device 33, between the second catalyst device 33 and the muffler 34, and at the end of the exhaust pipe 35. In the present embodiment, the exhaust gas analysis sensor 5 is disposed between the engine 20 and the exhaust manifold 30 (see FIG. 4).

本実施例の排ガス分析装置1では、各排ガス分析用センサ4・5において、コントローラ10によって赤外線レーザ光が照射され、かつ排ガスを透過した後のレーザ光が受光されることで得られたデータが、コントローラ10からコンピュータ装置11に送られて排ガス中の成分が分析される。   In the exhaust gas analyzer 1 of the present embodiment, each of the exhaust gas analysis sensors 4 and 5 receives the infrared laser light from the controller 10 and receives the laser light after passing through the exhaust gas. The controller 10 sends the computer apparatus 11 to analyze the components in the exhaust gas.

コントローラ10は、複数の波長の赤外線レーザ光を照射する照射装置であり、レーザ光の波長は、検出する排ガスの成分に合わせて設定される。また、コントローラ10には、排ガス分析用センサ4・5に接続された図示せぬ差分型光検出器等が設けられており、排ガス分析用センサ4・5により受光された信号光が導光され、排ガス中を透過して減衰したレーザ光と排ガス中を透過していないレーザ光との信号光が接続されたコンピュータ装置11に出力される。
コンピュータ装置11では、コントローラ10からの出力信号を解析して、排ガスの成分濃度や排ガスの温度を算出する等して、排ガスの分析が行われる。
The controller 10 is an irradiation device that irradiates infrared laser light having a plurality of wavelengths, and the wavelength of the laser light is set according to the component of the exhaust gas to be detected. Further, the controller 10 is provided with a differential type photodetector (not shown) connected to the exhaust gas analysis sensors 4 and 5 so that the signal light received by the exhaust gas analysis sensors 4 and 5 is guided. Then, the signal light of the laser light transmitted through the exhaust gas and attenuated and the laser light not transmitted through the exhaust gas is output to the computer device 11 connected thereto.
The computer apparatus 11 analyzes the output signal from the controller 10 to analyze the exhaust gas by calculating the component concentration of the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas.

このように、本実施例の排ガス分析装置1では、各排ガス分析用センサ4・5による排気経路3の一断面におけるスポット的な排ガスの測定が可能となっている。特に、本実施例のように、排ガス分析用センサ4・5が排気経路3の複数箇所に設けられることで、排ガスが排気経路3の所定断面でどのように変化するかを瞬時に測定することができ、排ガスの状態をリアルタイムに連続して測定することができる。   Thus, in the exhaust gas analyzer 1 of the present embodiment, spot exhaust gas can be measured on one section of the exhaust path 3 by the exhaust gas analyzing sensors 4 and 5. In particular, as in the present embodiment, the exhaust gas analysis sensors 4 and 5 are provided at a plurality of locations in the exhaust path 3 to instantaneously measure how the exhaust gas changes in a predetermined section of the exhaust path 3. The exhaust gas state can be continuously measured in real time.

次に、排ガス分析用センサ5の構成について、以下に詳述する。
図2乃至6に示すように、本実施例の排ガス分析用センサ5は、平面視略矩形の長板状部材より形成され、排ガスが通過する円形の排ガス通過孔51・51・・・が所定方向(図2において左右方向)に沿って複数穿設されたセンサ本体50と、排ガス通過孔51・51・・・と直交する一断面に沿って、各排ガス通過孔51・51・・・を横断する方向に向けてレーザ光を照射する照射部6と、照射部6から照射されたレーザ光を受光する受光部7等とを備えてなり、エンジン20とエキゾーストマニホールド30との間に配置される。
Next, the configuration of the exhaust gas analysis sensor 5 will be described in detail below.
As shown in FIGS. 2 to 6, the exhaust gas analyzing sensor 5 of the present embodiment is formed of a long plate-like member having a substantially rectangular shape in plan view, and circular exhaust gas passage holes 51, 51. Each of the exhaust gas passage holes 51, 51,... Is formed along a cross section orthogonal to the sensor main body 50 and the exhaust gas passage holes 51, 51,. An irradiation unit 6 that irradiates laser light in a transverse direction, a light receiving unit 7 that receives laser light emitted from the irradiation unit 6, and the like are disposed between the engine 20 and the exhaust manifold 30. The

まず、センサ本体50の構成について、以下に詳述する。
図2に示すように、センサ本体50は、排ガス分析用センサ5を構成する機台として形成され、具体的には、平面視略矩形に形成された長板状の金属部材より構成され、排ガスの流れ方向と直交する対向面を貫通するようにして、円形の排ガス通過孔51・51・・・が複数箇所(本実施例では4箇所)に穿設されている。各排ガス通過孔51は、それぞれ同一平面上に開口され、隣接する排ガス通過孔51・51が所定の離間を有するようにして、センサ本体50の長手方向(図2において左右方向)に沿って平面視略同一線上に位置するように穿設されている。
First, the configuration of the sensor body 50 will be described in detail below.
As shown in FIG. 2, the sensor main body 50 is formed as a machine base that constitutes the exhaust gas analysis sensor 5, and is specifically composed of a long plate-like metal member formed in a substantially rectangular shape in plan view. The circular exhaust gas passage holes 51, 51,... Are drilled at a plurality of locations (four locations in the present embodiment) so as to penetrate through the opposing surface orthogonal to the flow direction. Each exhaust gas passage hole 51 is opened on the same plane, and the exhaust gas passage holes 51 and 51 adjacent to each other have a predetermined spacing so that the exhaust gas passage holes 51 are flat along the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 2) of the sensor body 50. It is pierced so as to be positioned substantially on the same line.

以下、センサ本体50に穿設された排ガス通過孔51は、長手方向の一端面(図2において最左側の端面)から見て順に長手方向に沿って位置P1〜P4の排ガス通過孔51として区別することとする。ただし、各位置P1〜P4の排ガス通過孔51は略同一に形成される。   Hereinafter, the exhaust gas passage hole 51 formed in the sensor body 50 is distinguished as the exhaust gas passage holes 51 at positions P1 to P4 along the longitudinal direction in order from one end surface in the longitudinal direction (the leftmost end surface in FIG. 2). I decided to. However, the exhaust gas passage holes 51 at the positions P1 to P4 are formed substantially the same.

図3に示すように、本実施例の排ガス分析用センサ5は、4気筒のエンジン20のシリンダヘッド20aとエキゾーストマニホールド30との間に取り付けられ、具体的には、センサ本体50が両面に図示せぬガスケットが当接された状態でシリンダヘッド20aとエキゾーストマニホールド30との間に挟まれて固定される。エキゾーストマニホールド30は、排気経路3の上流側端部のフランジ部30aがシリンダヘッド20aに対して図示せぬボルト等によって締結される。また、エキゾーストマニホールド30の排気経路3の下流側端部は、上述した管継手36と連結されて排気経路3が形成される。   As shown in FIG. 3, the sensor 5 for exhaust gas analysis of the present embodiment is attached between the cylinder head 20a of the four-cylinder engine 20 and the exhaust manifold 30. Specifically, the sensor body 50 is shown on both sides. It is sandwiched and fixed between the cylinder head 20a and the exhaust manifold 30 with a gasket (not shown) in contact therewith. In the exhaust manifold 30, the flange 30a at the upstream end of the exhaust path 3 is fastened to the cylinder head 20a by a bolt (not shown) or the like. Further, the downstream end portion of the exhaust passage 3 of the exhaust manifold 30 is connected to the pipe joint 36 described above to form the exhaust passage 3.

そして、本実施例の排ガス分析用センサ5は、センサ本体50において、エンジン20の気筒数、すなわちシリンダヘッド20aに設けられた4つの排気孔20bに対応する位置に、排ガス通過孔51・51・・・が穿設されている。かかる位置に排ガス通過孔51が穿設されることで、シリンダヘッド20aとエキゾーストマニホールド30との間に取り付けられた排ガス分析用センサ5によって、各排気孔20bから排出される排ガスが対応する位置に設けられた排ガス通過孔51を通過する際に成分濃度を測定することができる。   The exhaust gas analyzing sensor 5 according to the present embodiment includes the exhaust gas passage holes 51, 51, and 52 in the sensor body 50 at positions corresponding to the number of cylinders of the engine 20, that is, the four exhaust holes 20b provided in the cylinder head 20a.・ ・ Is drilled. Since the exhaust gas passage hole 51 is formed at such a position, the exhaust gas discharged from each exhaust hole 20b by the exhaust gas analyzing sensor 5 attached between the cylinder head 20a and the exhaust manifold 30 is placed at a corresponding position. The component concentration can be measured when passing through the provided exhaust gas passage hole 51.

図2及び図4に示すように、センサ本体50は、照射部6より照射されるレーザ光の光路に沿って、隣接する排ガス通過孔51を連通する複数の通光孔52・52・・・が設けられている。具体的には、通光孔52は、隣接する排ガス通過孔51の離間毎に、隣接する排ガス通過孔51の空間を連続するように貫通されている。各通光孔52は、排ガス通過孔51と直交する一断面に沿うようにして穿設される。本実施例では、各通光孔52は、照射部6より照射されるレーザ光の光路に沿って、すなわち、センサ本体50において排ガス通過孔51と直交する一断面に沿ってそれぞれが同一線上に位置するようにして設けられる。   As shown in FIGS. 2 and 4, the sensor main body 50 includes a plurality of light passage holes 52, 52, which communicate with adjacent exhaust gas passage holes 51 along the optical path of the laser light emitted from the irradiation unit 6. Is provided. Specifically, the light passage hole 52 is penetrated so as to continue the space of the adjacent exhaust gas passage hole 51 every time the adjacent exhaust gas passage holes 51 are separated. Each light passage hole 52 is formed so as to follow a cross section orthogonal to the exhaust gas passage hole 51. In the present embodiment, each light passage hole 52 is on the same line along the optical path of the laser light emitted from the irradiation unit 6, that is, along one cross section orthogonal to the exhaust gas passage hole 51 in the sensor body 50. It is provided to be located.

図4乃至図6に示すように、センサ本体50は、位置P1・P4の排ガス通過孔51を長手方向の両端面側の外部空間と連通する通光孔53が設けられており、通光孔53を介して、位置P1・P4の排ガス通過孔51がセンサ本体50の外側と連通されている。本実施例の通光孔53は、上述した通光孔52と同一線上、すなわち、センサ本体50において排ガス通過孔51と直交する一断面に沿って横断する同一線上にそれぞれ位置するようにして設けられる。   As shown in FIGS. 4 to 6, the sensor body 50 is provided with a light passage hole 53 that communicates the exhaust gas passage holes 51 at the positions P1 and P4 with the external spaces on both end surfaces in the longitudinal direction. An exhaust gas passage hole 51 at positions P 1 and P 4 is in communication with the outside of the sensor body 50 through 53. The light-transmitting holes 53 of the present embodiment are provided so as to be located on the same line as the above-described light-transmitting holes 52, that is, on the same line that crosses the sensor main body 50 along one cross section orthogonal to the exhaust gas passage hole 51. It is done.

通光孔53には、最奥部(排ガス通過孔51側の奥部)から外側方向に向けて順に、ガスケット54とレーザ光透過用のレンズ部材55とが配設されている。レンズ部材55は、通光孔53の内壁に密接されており、排ガス通過孔51と外部空間とが遮蔽されており、排ガス通過孔51内の排ガスが通光孔53を介して外部に漏出しないように構成されている。   In the light transmission hole 53, a gasket 54 and a lens member 55 for transmitting laser light are disposed in order from the innermost part (the inner part on the exhaust gas passage hole 51 side) toward the outer side. The lens member 55 is in close contact with the inner wall of the light passage hole 53, the exhaust gas passage hole 51 and the external space are shielded, and the exhaust gas in the exhaust gas passage hole 51 does not leak outside through the light passage hole 53. It is configured as follows.

ガスケット54及びレンズ部材55は、同軸ボルト56によってセンサ本体50に位置決め固定されている。また、ガスケット54及び同軸ボルト56の軸中心であってレーザ光の光軸上に位置する箇所には、レーザ光通過用の穴が穿設されている。後述する照射部6より照射されたレーザ光は、レンズ部材55を介して排ガス通過孔51内に導入されるとともに、レンズ部材55を介して排ガス通過孔51外に導出されて受光部7により受光される。   The gasket 54 and the lens member 55 are positioned and fixed to the sensor main body 50 by coaxial bolts 56. Further, a hole for passing a laser beam is formed at a position located on the optical axis of the laser beam, which is the axial center of the gasket 54 and the coaxial bolt 56. Laser light emitted from the irradiation unit 6 to be described later is introduced into the exhaust gas passage hole 51 through the lens member 55 and is led out of the exhaust gas passage hole 51 through the lens member 55 and received by the light receiving unit 7. Is done.

次に、照射部6及び受光部7の構成について、以下に詳述する。
図4及び図5に示すように、照射部6は、赤外線送信用の光ファイバ60と、光ファイバ60をセンサ本体50に位置決めして取り付ける接続ブロック61等とで構成されている。光ファイバ60は、一端が接続ブロック61に設けられた入光コリメータ61aに接続されるとともに、他端が上述したコントローラ10に接続されており、コントローラ10から射出されたレーザ光が光ファイバ60を介して入光コリメータ61aより照射される。
Next, the structure of the irradiation part 6 and the light-receiving part 7 is explained in full detail below.
As shown in FIGS. 4 and 5, the irradiation unit 6 includes an optical fiber 60 for infrared transmission, and a connection block 61 that positions and attaches the optical fiber 60 to the sensor body 50. One end of the optical fiber 60 is connected to an incident light collimator 61 a provided in the connection block 61, and the other end is connected to the controller 10 described above, and laser light emitted from the controller 10 passes through the optical fiber 60. It is irradiated from the incident light collimator 61a.

接続ブロック61は、セラミック板より形成されるアライメント調整板62及びセラミック素材より形成される断熱板63を介して、センサ本体50の一方の端面に面接された状態で、ボルト64によって締結される。接続ブロック61には、センサ本体50の一方の端面に穿設された通光孔53に取り付けられた状態で、通光孔53と直線状に接続される通光孔65が穿設されている。   The connection block 61 is fastened by a bolt 64 while being in contact with one end surface of the sensor body 50 via an alignment adjusting plate 62 formed of a ceramic plate and a heat insulating plate 63 formed of a ceramic material. The connection block 61 is provided with a light passage hole 65 that is linearly connected to the light passage hole 53 while being attached to the light passage hole 53 formed in one end surface of the sensor body 50. .

そして、本実施例の照射部6は、光ファイバ60の照射面が通光孔65・通光孔53を介して排ガス通過孔51に対向され、通光孔65・通光孔53を介してレーザ光が排ガス通過孔51と直交する一断面に向けて照射可能であって、かつ、各排ガス通過孔51・51・・・を横断する方向に向けて照射可能にセンサ本体50に取り付けられている。   In the irradiation unit 6 of this embodiment, the irradiation surface of the optical fiber 60 is opposed to the exhaust gas passage hole 51 via the light passage hole 65 and the light passage hole 53, and the light passage hole 65 and the light passage hole 53 are used. The laser beam is attached to the sensor main body 50 so as to be able to irradiate a cross section orthogonal to the exhaust gas passage hole 51 and to irradiate in a direction crossing each exhaust gas passage hole 51. Yes.

図4及び図6に示すように、受光部7は、上述した照射部6と略同一に構成され、レーザ光を検出するディテクタ70と、ディテクタ70をセンサ本体50に位置決めして取り付ける接続ブロック71等とで構成されている。ディテクタ70は、一端が接続ブロック71に設けられた受光コリメータ71aに接続されるとともに、他端が上述したコントローラ10に接続されており、排ガス中を透過したレーザ光がディテクタ70に受光されて、受光信号がコントローラ10に入力される。   As shown in FIGS. 4 and 6, the light receiving unit 7 is configured substantially the same as the irradiation unit 6 described above, and includes a detector 70 that detects laser light, and a connection block 71 that positions and attaches the detector 70 to the sensor body 50. Etc. One end of the detector 70 is connected to the light receiving collimator 71a provided in the connection block 71, and the other end is connected to the controller 10 described above, and the laser light transmitted through the exhaust gas is received by the detector 70, A light reception signal is input to the controller 10.

接続ブロック71は、セラミック板より形成されるアライメント調整板72及びセラミック素材より形成される断熱板73を介して、センサ本体50の他方の端面に面接された状態で、ボルト74によって締結される。接続ブロック71には、センサ本体50の他方の端面に穿設された通光孔53に取り付けられた状態で、通光孔53と直線状に接続される通光孔75が穿設されている。   The connection block 71 is fastened by a bolt 74 while being in contact with the other end surface of the sensor body 50 via an alignment adjusting plate 72 formed of a ceramic plate and a heat insulating plate 73 formed of a ceramic material. The connection block 71 is provided with a light passage hole 75 that is linearly connected to the light passage hole 53 while being attached to the light passage hole 53 formed in the other end surface of the sensor body 50. .

本実施例の受光部7は、ディテクタ70の受光面が通光孔75・通光孔53を介して排ガス通過孔51に対向され、上述したように、照射部6より排ガス通過孔51と直交する一断面に沿って、各排ガス通過孔51を横断する方向に照射されたレーザ光を、通光孔53・通光孔75を介して受光可能となるように、照射部6と同一線上に位置するようにしてセンサ本体50に取り付けられる。   In the light receiving unit 7 of the present embodiment, the light receiving surface of the detector 70 is opposed to the exhaust gas passage hole 51 through the light passage hole 75 and the light passage hole 53, and is orthogonal to the exhaust gas passage hole 51 from the irradiation unit 6 as described above. The laser beam irradiated in the direction crossing each exhaust gas passage hole 51 along one cross section to be received on the same line as the irradiation unit 6 so that it can be received through the light transmission hole 53 and the light transmission hole 75 It is attached to the sensor main body 50 so as to be positioned.

このように、本実施例の排ガス分析用センサ5は、照射部6及び受光部7により、排ガス通過孔51と直交する一断面に沿って、排ガス通過孔51・51・・・を横断する方向に向けてレーザ光の光路が形成されている。そして、排ガス分析用センサ5のセンサ本体50には、このレーザ光の光路に沿って、上述した通光孔52及びその他の通光孔53等が設けられている。   As described above, the sensor 5 for exhaust gas analysis according to the present embodiment crosses the exhaust gas passage holes 51, 51... Along the cross section orthogonal to the exhaust gas passage hole 51 by the irradiation unit 6 and the light receiving unit 7. An optical path of laser light is formed toward the surface. The sensor body 50 of the exhaust gas analysis sensor 5 is provided with the above-described light passage hole 52 and other light passage holes 53 along the optical path of the laser light.

本実施例の排ガス分析装置1において、排ガス分析用センサ5にて各排ガス通過孔51を通過する排ガスの成分濃度を測定する際には、まず、照射部6から排ガス通過孔51と直交する一断面に沿って、各排ガス通過孔51・51・・・を横断する方向に向けてレーザ光が照射され、通光孔53等を通って位置P1の排ガス通過孔51内に導入される。
そして、位置P1の排ガス通過孔51内に導入されたレーザ光は、排ガス中を透過しながら、各通光孔52・52・・・を介して隣接する位置P2・P3の排ガス通過孔51へと長手方向に横断し、やがて位置P4の排ガス通過孔51に到達される。
通光孔53等を通って位置P4の排ガス通過孔51内から導出されたレーザ光は、照射部6と同一線上に配置された受光部7にて受光される。
In the exhaust gas analyzer 1 of the present embodiment, when measuring the component concentration of the exhaust gas passing through each exhaust gas passage hole 51 by the exhaust gas analysis sensor 5, first, the irradiation unit 6 is orthogonal to the exhaust gas passage hole 51. A laser beam is irradiated along the cross section in a direction crossing each of the exhaust gas passage holes 51, 51... And introduced into the exhaust gas passage hole 51 at the position P1 through the light passage hole 53 and the like.
And the laser beam introduced into the exhaust gas passage hole 51 at the position P1 passes through the exhaust gas to the exhaust gas passage holes 51 at the adjacent positions P2 and P3 through the light passage holes 52, 52. And finally reach the exhaust gas passage hole 51 at the position P4.
The laser beam derived from the exhaust gas passage hole 51 at the position P4 through the light passage hole 53 and the like is received by the light receiving unit 7 arranged on the same line as the irradiation unit 6.

次に、通光孔52に設けられるレンズ部材90について、以下に説明する。
図4及び図7に示すように、本実施例の排ガス分析用センサ5は、センサ本体50の各通光孔52・52・・・に、排ガス通過孔51内の領域(排ガス領域D1)と通光孔52内の領域(センサ内部領域D2)とを区画するレーザ光透過用のレンズ部材90・90がそれぞれ設けられている。具体的には、通光孔52内の排ガス通過孔51側の両開口端に、排ガス通過孔51と通光孔52との境界を区画するようにしてレンズ部材90・90がそれぞれ配設される。
Next, the lens member 90 provided in the light transmission hole 52 will be described below.
As shown in FIGS. 4 and 7, the sensor 5 for exhaust gas analysis of the present embodiment has a region (exhaust gas region D1) in the exhaust gas passage hole 51 in each light passage hole 52, 52. Laser light transmitting lens members 90 and 90 for partitioning a region in the light passage hole 52 (sensor inner region D2) are provided. Specifically, the lens members 90 and 90 are respectively disposed at both opening ends of the light passage hole 52 on the side of the exhaust gas passage hole 51 so as to partition the boundary between the exhaust gas passage hole 51 and the light passage hole 52. The

レンズ部材90は、通光孔52の開口端であって、排ガス通過孔51側の開口端から見てセンサ本体50の内部側に、ガスケット91を介して固定ボルト92によって位置固定されている。このように、一対のレンズ部材90・90が通光孔52に取り付けられることで、センサ本体50において排ガス通過孔51と通光孔52により形成される空間が、排ガス領域D1と内部領域D2とに複数に区画される。   The lens member 90 is fixed to the inner end of the sensor main body 50 by a fixing bolt 92 via a gasket 91 as viewed from the opening end of the light passage hole 52 and viewed from the opening end on the exhaust gas passage hole 51 side. Thus, by attaching the pair of lens members 90 and 90 to the light transmission hole 52, the space formed by the exhaust gas passage hole 51 and the light transmission hole 52 in the sensor main body 50 is the exhaust gas region D 1 and the inner region D 2. It is divided into a plurality of areas.

照射部6より照射されたレーザ光は、各通光孔52を通過する際には、排ガス領域D1から一方のレンズ部材90を介して内部領域D2に導入され、内部領域D2を通過した後は、他方のレンズ部材90を介して内部領域D2から排ガス領域D1へと導出される。   When the laser light emitted from the irradiation unit 6 passes through each light passage hole 52, the laser light is introduced from the exhaust gas region D1 into the internal region D2 through the one lens member 90, and after passing through the internal region D2. Then, it is led out from the internal region D2 to the exhaust gas region D1 through the other lens member 90.

なお、各レンズ部材90は、通光孔52の内壁に密接されており、排ガス通過孔51と通光孔52内部、すなわち、排ガス領域D1と内部領域D2とを遮蔽して、排ガス通過孔51内(排ガス領域D1)の排ガスが通光孔52内(内部領域D2)に漏出することがないように構成されている。   Each lens member 90 is in close contact with the inner wall of the light passage hole 52, and shields the exhaust gas passage hole 51 and the inside of the light passage hole 52, that is, the exhaust gas region D 1 and the inner region D 2, thereby exhaust gas passage hole 51. The exhaust gas inside (exhaust gas region D1) is configured not to leak into the light transmission hole 52 (internal region D2).

以上のように、本実施例の排ガス分析装置1は、エンジン20の排ガスを排出する排気経路3に取り付けられ、排気経路3中の排ガスの成分濃度を測定する排ガス分析用センサ5を備えたガス分析装置において、排ガス分析用センサ5は、エンジン20からの排ガスが通過される排ガス通過孔51・51・・・が長手方向に沿って複数穿設されたセンサ本体50と、各排ガス通過孔51・51・・・を横断する方向に向けてレーザ光を照射する照射部6と、照射部6から照射されたレーザ光を受光する受光部7とを備えてなるため、簡易な構成で、排ガスの成分濃度を精度よく、かつ安定して測定することができる。   As described above, the exhaust gas analyzer 1 according to the present embodiment is attached to the exhaust path 3 for discharging the exhaust gas of the engine 20 and includes the exhaust gas analysis sensor 5 that measures the component concentration of the exhaust gas in the exhaust path 3. In the analyzer, the sensor 5 for exhaust gas analysis includes a sensor main body 50 in which a plurality of exhaust gas passage holes 51, 51... Through which exhaust gas from the engine 20 passes are formed along the longitudinal direction, and each exhaust gas passage hole 51. -Since it has the irradiation part 6 which irradiates a laser beam toward the direction crossing 51 ..., and the light-receiving part 7 which light-receives the laser beam irradiated from the irradiation part 6, it is exhaust gas by simple structure. Can be measured accurately and stably.

すなわち、本実施例の排ガス分析装置1は、排ガス分析用センサ5において、従来のように排ガス分析用センサ5に反射鏡を設けてレーザ光を多重反射させることで、排ガス中を透過するレーザ光の光路長を確保するような構成ではなく、反射鏡を設けることなく、照射部6より照射されたレーザ光をセンサ本体50に穿設された複数の排ガス通過孔51・51・・・を横断させることで、排ガス中を透過するレーザ光の光路長を確保するような構成とされている。   That is, in the exhaust gas analyzing apparatus 1 of the present embodiment, the exhaust gas analyzing sensor 5 is provided with a reflecting mirror in the exhaust gas analyzing sensor 5 as in the prior art, and the laser light is multiple-reflected, thereby transmitting the laser light through the exhaust gas. The optical path length of the sensor body 50 is crossed through the plurality of exhaust gas passage holes 51, 51... By doing so, the optical path length of the laser light passing through the exhaust gas is secured.

このように、本実施例の排ガス分析装置1は、排ガス分析用センサ5において、レーザ光を複数の排ガス通過孔51・51・・・を横断させることで、排ガス分析用センサ5に反射鏡を設けることなく排ガス中を透過するレーザ光の光路長を確保しつつ、反射鏡の破損等に基づく測定精度の低減を回避することができるため、排ガスの成分濃度を精度よく測定できる。また、センサ本体50の温度変形による光軸のずれを低減することができ、高温条件下であっても安定して排ガスの成分濃度を測定することができる。さらに、排ガス分析用センサ5を簡易に構成することができ、製造コストやメンテナンスコストを低減できる。   As described above, the exhaust gas analyzing apparatus 1 according to the present embodiment causes the exhaust gas analyzing sensor 5 to pass a laser beam across the plurality of exhaust gas passage holes 51, 51. Since it is possible to avoid a reduction in measurement accuracy based on breakage of the reflecting mirror and the like while ensuring the optical path length of the laser beam that passes through the exhaust gas without providing it, the component concentration of the exhaust gas can be accurately measured. Moreover, the optical axis shift due to temperature deformation of the sensor body 50 can be reduced, and the component concentration of the exhaust gas can be measured stably even under high temperature conditions. Furthermore, the exhaust gas analysis sensor 5 can be simply configured, and the manufacturing cost and the maintenance cost can be reduced.

また、本実施例の排ガス分析用センサ5を用いることで、高温条件での排ガスの成分濃度測定が可能となることから、エンジン20とエキゾーストマニホールド30との間に排ガス分析用センサ5を配置することで、例えば、エンジン20の性能評価(燃費やエミッション)や排気経路3に配設される各触媒装置32・33の触媒性能を精度よく評価することができる。特に、一対の排ガス分析用センサ5・5をシリンダヘッド20aの各吸気ポート及び排気ポートに対応する位置にそれぞれ取り付けることで、エンジン20の詳細な性能を評価することができる。   Further, by using the exhaust gas analysis sensor 5 of the present embodiment, it becomes possible to measure the component concentration of the exhaust gas under high temperature conditions. Therefore, the exhaust gas analysis sensor 5 is disposed between the engine 20 and the exhaust manifold 30. Thus, for example, the performance evaluation (fuel consumption and emission) of the engine 20 and the catalyst performance of the catalyst devices 32 and 33 disposed in the exhaust path 3 can be accurately evaluated. In particular, the detailed performance of the engine 20 can be evaluated by attaching the pair of exhaust gas analysis sensors 5 and 5 to positions corresponding to the intake ports and the exhaust ports of the cylinder head 20a.

また、本実施例の排ガス分析用センサ5において、センサ本体50は、照射部6より照射されるレーザ光の光路に沿って、隣接する排ガス通過孔51・51の間を連通する通光孔52が設けられるため、センサ本体50に対して一対の照射部6及び受光部7を取り付けることで、全ての排ガス通過孔51を横断するようにレーザ光を照射させることができ、センサ構造を簡易に構成することができる。   Further, in the exhaust gas analysis sensor 5 of the present embodiment, the sensor main body 50 has a light passage hole 52 communicating between the adjacent exhaust gas passage holes 51 and 51 along the optical path of the laser light emitted from the irradiation unit 6. Therefore, by attaching the pair of irradiation unit 6 and light receiving unit 7 to the sensor body 50, it is possible to irradiate the laser beam so as to cross all the exhaust gas passage holes 51, and the sensor structure is simplified. Can be configured.

特に、本実施例の排ガス分析装置1では、排ガス分析用センサ5において、通光孔52に、排ガス通過孔51内の領域(排ガス領域D1)と通光孔52内の領域(内部領域D2)とを区画するレンズ部材90が設けられるため、排ガス通過孔51内の排ガスが、通光孔52内の余剰空間としての内部領域D2に滞留したり、隣接する排ガス通過孔51の間で通光孔52を介して排ガスが流出したりするのを防止でき、本来の排ガスの濃度計測の結果に滞留ガスの成分濃度が重複し、または滞留ガスの成分濃度が変動して濃度計測の際に生じるノイズによって、測定精度が低減するのを防止できる。
特に、エンジン20の性能評価(燃費やエミッション)を評価する際には、通光孔52内に排ガスが滞留してエンジン20の性能が低下することを防止して、正確な実エンジンを計測することができる。
In particular, in the exhaust gas analyzing apparatus 1 of the present embodiment, in the exhaust gas analyzing sensor 5, a region in the exhaust gas passage hole 51 (exhaust gas region D 1) and a region in the light passage hole 52 (internal region D 2). Therefore, the exhaust gas in the exhaust gas passage hole 51 stays in the internal region D2 as an excess space in the light passage hole 52 or passes between adjacent exhaust gas passage holes 51. It is possible to prevent the exhaust gas from flowing out through the hole 52, and the concentration of the accumulated gas component overlaps with the original measurement result of the concentration of the exhaust gas, or the concentration of the accumulated gas component fluctuates. It is possible to prevent the measurement accuracy from being reduced due to noise.
In particular, when evaluating the performance evaluation of the engine 20 (fuel consumption and emission), it is possible to prevent the exhaust gas from staying in the light passage hole 52 and thereby reduce the performance of the engine 20, and to accurately measure the actual engine. be able to.

なお、本実施例の排ガス分析装置1の構成は、上述した実施例に限定されない。   In addition, the structure of the exhaust gas analyzer 1 of a present Example is not limited to the Example mentioned above.

すなわち、上述した実施例の排ガス分析装置1における排ガス分析用センサ5では、通光孔52にレンズ部材90・90が配設されて、排ガス領域D1と内部領域D2とを区画するように構成されているが、さらに排ガス分析用センサ5において、センサ本体50に内部領域D2に対してイナートガス(不活性ガス)を給排するガス給排経路93が設けられてもよい。   That is, in the exhaust gas analyzing sensor 5 in the exhaust gas analyzing apparatus 1 of the above-described embodiment, the lens members 90 and 90 are disposed in the light passage hole 52 so as to partition the exhaust gas region D1 and the internal region D2. However, in the exhaust gas analysis sensor 5, a gas supply / discharge path 93 for supplying / discharging inert gas (inert gas) to / from the internal region D2 may be provided in the sensor body 50.

具体的には、図8に示すように、ガス給排経路93は、センサ本体50の通光孔52に開口するように設けられ、通光孔52内の内部領域D2にイナートガスを供給する供給路93aと、通光孔52内の内部領域D2にイナートガスを機外に排出する排出路93bとが設けられている。供給路93aは、一端が通光孔52内に設けられた一方のレンズ部材90の近傍位置に開口され、他端がイナートガスのガス供給装置94と接続されている。一方、排出路93bは、一端が通光孔52内に設けられた他方のレンズ部材90の近傍位置に開口され、他端がガス回収装置95と接続されている。   Specifically, as shown in FIG. 8, the gas supply / discharge path 93 is provided so as to open to the light passage hole 52 of the sensor body 50, and the supply gas for supplying the inert gas to the internal region D <b> 2 in the light passage hole 52. A passage 93 a and a discharge passage 93 b for discharging the inert gas to the outside of the machine are provided in the inner region D <b> 2 in the light transmission hole 52. One end of the supply path 93 a is opened at a position near one lens member 90 provided in the light passage hole 52, and the other end is connected to a gas supply device 94 for inert gas. On the other hand, one end of the discharge path 93 b is opened in the vicinity of the other lens member 90 provided in the light passage hole 52, and the other end is connected to the gas recovery device 95.

ガス供給装置94から送出されたイナートガスは、供給路93aを介して通光孔52内に送り込まれる。通光孔52内に送り込まれたイナートガスは、通光孔52のレンズ部材90・90のレンズ表面を冷却しながら、やがて排出路93bからガス回収装置95へと排出される。このように、排ガス分析用センサ5のセンサ本体50にガス給排経路93が設けられることで、イナートガスが、ガス供給装置94→供給路93a→通光孔52(内部領域D2)→排出路93b→ガス回収装置95に送られる。   The inert gas sent out from the gas supply device 94 is sent into the light transmission hole 52 through the supply path 93a. The inert gas sent into the light passage hole 52 is eventually discharged from the discharge passage 93 b to the gas recovery device 95 while cooling the lens surfaces of the lens members 90 and 90 of the light passage hole 52. As described above, the gas supply / discharge path 93 is provided in the sensor main body 50 of the exhaust gas analysis sensor 5, so that the inert gas is supplied from the gas supply device 94 → the supply path 93a → the light transmission hole 52 (internal region D2) → the discharge path 93b. → Sent to gas recovery device 95.

以上のように、本実施例の排ガス分析用センサ5は、センサ本体50に、通光孔52内の領域(内部領域D2)にイナートガスを給排するガス給排経路93が設けられるため、イナートガスによって通光孔52内の滞留ガスを機外に排出することができ、本来の排ガスの濃度計測の結果に滞留ガスの成分濃度が重複し、または滞留ガスの成分濃度が変動して濃度計測の際に生じるノイズによって、排ガスの測定精度を向上できる。   As described above, the sensor 5 for exhaust gas analysis of the present embodiment is provided with the gas supply / discharge passage 93 for supplying and discharging the inert gas in the region (inner region D2) in the light passage hole 52 in the sensor body 50. The accumulated gas in the light transmission hole 52 can be discharged outside the apparatus, and the concentration of the accumulated gas overlaps with the original measurement result of the exhaust gas concentration, or the concentration of the accumulated gas component fluctuates. The measurement accuracy of the exhaust gas can be improved by noise generated at the time.

ただし、ガス給排経路93はセンサ本体50に設けられた全ての通光孔52にイナートガスを給排可能に設けられる必要はなく、例えば、一部の通光孔52にのみイナートガスが給排されるように設けられてもよい。特に、センサ本体50にはガス給排経路93が、隣接する排ガス通過孔51の離間、すなわち通光孔52の長さや径が大きい通光孔52に対してイナートガスが給排可能となるように構成されるのが好ましい。   However, the gas supply / discharge path 93 does not need to be provided so that the inert gas can be supplied to and discharged from all the light transmission holes 52 provided in the sensor body 50. For example, the inert gas is supplied to and discharged from only some of the light transmission holes 52. May be provided. In particular, a gas supply / exhaust path 93 is provided in the sensor body 50 so that the inert gas can be supplied / exhausted to the separation of the adjacent exhaust gas passage holes 51, that is, the light passage holes 52 having a large length or diameter. Preferably it is configured.

また、通光孔52に設けられるレンズ部材90やガス給排経路93は、通光孔52の長さや径に応じて必ずしも設けられなくてもよい。   Further, the lens member 90 and the gas supply / discharge path 93 provided in the light passage hole 52 may not necessarily be provided according to the length and diameter of the light passage hole 52.

また、センサ本体50において、通光孔53に設けられるレンズ部材55や通光孔52に設けられるレンズ部材90の配置近傍に、各レンズ部材55・90のレンズ面の結露を防止するためのヒータ等の加熱装置が設けられてもよい。   Further, in the sensor main body 50, a heater for preventing condensation on the lens surfaces of the lens members 55 and 90 in the vicinity of the arrangement of the lens member 55 provided in the light passage hole 53 and the lens member 90 provided in the light passage hole 52. Etc. may be provided.

本実施例の排ガス分析装置1を用いて測定可能な内燃機関としては、上述したように4気筒のエンジン20の構成だけではなく、例えば、3気筒エンジンやV型6気筒エンジン等に対しても測定可能であり、かかる場合には、排ガス分析用センサ5においてセンサ本体50に3つの排ガス通過孔51・51・・・が連設するようにして穿設される。
このように、排ガス通過孔51は、センサ本体50においてエンジン20の気筒数(又はシリンダヘッド20aの排気孔20b)に対応する個数及び位置に適宜設けることができる。
As described above, the internal combustion engine that can be measured using the exhaust gas analyzer 1 of the present embodiment is not limited to the configuration of the four-cylinder engine 20, but also, for example, a three-cylinder engine or a V-type six-cylinder engine. In such a case, the exhaust gas analyzing sensor 5 is provided with three exhaust gas passage holes 51, 51,.
As described above, the exhaust gas passage holes 51 can be appropriately provided in the sensor body 50 at the number and position corresponding to the number of cylinders of the engine 20 (or the exhaust holes 20b of the cylinder head 20a).

また、本実施例の排ガス分析装置1は、排ガス分析用センサ5をエンジン20のシリンダヘッド20aとインテークマニホールドとの間に取り付けて、上述したように排ガス中の成分濃度等を測定する場合と同様に、吸気ガスを測定する吸気ガス分析装置として用いることも可能である。具体的には、排ガス分析装置1は、内燃機関(エンジン20)への吸気ガスを供給する吸気経路に取り付けられ、吸気経路中の吸気ガスの成分濃度を測定するセンサ部を備えた吸気ガス分析装置として、センサ部が、内燃機関からの吸気ガスが通過される吸気ガス通過孔が所定方向に沿って複数穿設されたセンサ本体と、各吸気ガス通過孔を横断する方向に向けてレーザ光を照射する照射部と、照射部から照射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるように構成することが可能である。   Further, the exhaust gas analyzing apparatus 1 of the present embodiment is the same as the case where the exhaust gas analyzing sensor 5 is attached between the cylinder head 20a of the engine 20 and the intake manifold and the component concentration in the exhaust gas is measured as described above. In addition, it can be used as an intake gas analyzer for measuring intake gas. Specifically, the exhaust gas analyzer 1 is attached to an intake passage that supplies intake gas to the internal combustion engine (engine 20), and includes an air intake gas analyzer that includes a sensor unit that measures the component concentration of the intake gas in the intake passage. As a device, a sensor unit includes a sensor body in which a plurality of intake gas passage holes through which intake gas from an internal combustion engine passes are formed along a predetermined direction, and a laser beam toward a direction crossing each intake gas passage hole. It is possible to provide an irradiating unit that irradiates and a light receiving unit that receives the laser light emitted from the irradiating unit.

本発明の一実施例に係る排ガス分析装置の全体的な構成を示した側面図。The side view which showed the whole structure of the exhaust gas analyzer which concerns on one Example of this invention. 本実施例の排ガス分析用センサの構成を示した斜視図。The perspective view which showed the structure of the sensor for exhaust gas analysis of a present Example. 本実施例の排ガス分析用センサの取付状態を示した斜視図。The perspective view which showed the attachment state of the sensor for exhaust gas analysis of a present Example. 本実施例の排ガス分析用センサの正面断面図。The front sectional view of the sensor for exhaust gas analysis of this example. 照射部の取付構造を示した拡大断面図。The expanded sectional view which showed the attachment structure of the irradiation part. 受光部の取付構造を示した拡大断面図。The expanded sectional view which showed the attachment structure of the light-receiving part. 通光孔付近を拡大して示した断面図。Sectional drawing which expanded and showed the light transmission hole vicinity. 別実施例の排ガス分析用センサの通光孔付近を拡大して示した断面図。Sectional drawing which expanded and showed the light transmission hole vicinity of the sensor for exhaust gas analysis of another Example.

1 排ガス分析装置
3 排気経路
5 排ガス分析用センサ(センサ部)
6 照射部
7 受光部
20 エンジン(内燃機関)
50 センサ本体
51 排ガス通過孔
52 通光孔

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas analyzer 3 Exhaust path 5 Exhaust gas analysis sensor (sensor part)
6 Irradiation unit 7 Light receiving unit 20 Engine (internal combustion engine)
50 Sensor body 51 Exhaust gas passage hole 52 Light passage hole

Claims (4)

内燃機関の排ガスを排出する排気経路に取り付けられ、該排気経路中の排ガスの成分濃度を測定するセンサ部を備えた排ガス分析装置において、
前記センサ部は、
前記内燃機関からの排ガスが通過される排ガス通過孔が所定方向に沿って複数穿設されたセンサ本体と、
前記複数の排ガス通過孔を横断する方向に向けてレーザ光を照射する照射部と、
前記照射部から照射されたレーザ光を受光する受光部とを備えてなることを特徴とする排ガス分析装置。
In an exhaust gas analyzer equipped with a sensor unit that is attached to an exhaust path for exhausting exhaust gas from an internal combustion engine and measures the component concentration of the exhaust gas in the exhaust path,
The sensor unit is
A sensor body in which a plurality of exhaust gas passage holes through which exhaust gas from the internal combustion engine passes are formed along a predetermined direction;
An irradiation unit for irradiating a laser beam in a direction crossing the plurality of exhaust gas passage holes;
An exhaust gas analyzer, comprising: a light receiving unit that receives the laser beam emitted from the irradiation unit.
前記センサ本体は、前記照射部より照射されるレーザ光の光路に沿って、隣接する前記排ガス通過孔の間を連通する通光孔が設けられることを特徴とする請求項1に記載の排ガス分析装置。   2. The exhaust gas analysis according to claim 1, wherein the sensor main body is provided with a light passage hole that communicates between the adjacent exhaust gas passage holes along an optical path of laser light emitted from the irradiation unit. apparatus. 前記センサ本体は、前記通光孔に、前記排ガス通過孔内の領域と前記通光孔内の領域とを区画するレーザ光透過用のレンズ部材が設けられることを特徴とする請求項2に記載の排ガス分析装置。   3. The sensor body according to claim 2, wherein a lens member for transmitting laser light is provided in the light passage hole so as to partition a region in the exhaust gas passage hole and a region in the light passage hole. Exhaust gas analyzer. 前記センサ本体は、前記通光孔内の領域にイナートガスを給排するガス給排経路が設けられることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の排ガス分析装置。   The exhaust gas analyzer according to claim 2 or 3, wherein the sensor main body is provided with a gas supply / discharge path for supplying / discharging inert gas in a region within the light passage hole.
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