JPH0755485Y2 - 排気ガス分割装置付きミニダイリューショントンネル装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジン本体からの排気ガスを採取するサン
プリング手段に対して、所定比率で希釈された排気ガス
サンプルを送りこむ排気ガス分割装置付きミニダイリュ
ーショントンネル装置に関する。

（従来の技術） 一般に、エンジン本体から排出される排気ガスの成分を
分析する手段として、排気ガス全体を流通管に導き分析
するようにしたものが知られているが、これは装置の大
型化を招く。そこで、例えば、実開昭60−127420号公報
や実願昭62−23819号実開昭63−132340号の明細書及び
図面に開示されるような排気ガス分割装置付きミニダイ
リューショントンネル装置が知られている。

この種の装置は例えば、第８図に示すように構成されて
いる。ここで、エンジン本体１より伸びる排気管２には
排気ディフューザ３が連結され、この排気ディフューザ
３の他端に比例分割器４が連結されている。

比例分割器４の他端はサージタンク５に対設され、これ
には吸入ブロア６が連結されている。

排気ディフューザ３は長手方向に沿って次第に拡径した
ほぼ筒型の形状をなし、比例分割器４に排気ガスを導
く。比例分割器４は円筒状のケース７と、その中に束ね
て収容されると共に流路抵抗がほぼ等しい複数の細管８
とにより形成されている。

更に、比例分析器４内の細管８の内の１本はその流出口
側をケース７より突出させ、排気ガス希釈用の流通管
（ダイリューショントンネル）９の内部に挿入され、取
り出し管10を構成している。

ここで、各細管８および取り出し管10の入口圧力P0に対
して、取り出し管10の流出口101の背圧P1と比例分割器
４の各細管８の背圧P2との差圧（P0−P1,P0−P2）は所
定運転域でほぼ一定値となるように構成されている。

流通管９には拡散オリフィス11及び臨界流速ベンチュリ
12がそれぞれ設けられている。このベンチュリ12には吸
入ブロア13が連結されており、この吸入ブロア13により
エアフィルタ14を介して流通管９内に空気が吸入される
ようになっている。

ここで、流通管９内における拡散オリフィス11よりも上
流側であるエアフィルタ14側空間に取り出し管10の流出
口101が配設され、同空間は取り出し管10から吐出され
る排気ガスとエアフィルタ14を介して導入されたエアと
の混合室15として形成されている。しかも、この混合室
で希釈された排気ガスは拡散オリフィス11を介してベン
チュリ12側に流下するように構成されている。

この流通管９の拡散オリフィス11とベンチュリ12の間に
は、サンプル管17の一端が挿入され、同管の他端部はサ
ンプリング手段としてのバッグ20および排気ガス分析計
21に連結されており、この排気ガス分析計が排気ガスの
成分分析をするように構成されている。

第８図の従来装置において、排気ガスはほぼ均一に拡散
された状態で比例分割器４の各細管８及び取り出し管10
内に流入される。この時、エンジン回転数が変化したと
しても、取り出し管10内にはエンジン本体１から排出さ
れる排気ガスの流量に比例した流量の排気ガスサンプル
が流入する。そして、所要比率で希釈された排気ガスサ
ンプルはサンプル管17に続くバッグ20および排気ガス分
析計21に採取される。これによって、エンジン本体１の
排気ガス量に比例した排気ガスサンプルを取り出すこと
ができ、エンジン本体の回転数の変化に対応させた排気
ガス分析を行なえる。

ところで、エンジン回転により、比例分割器４の流入口
側の入口圧力P0は変化する。これに対して、流出口の背
圧P2も入口圧力P0に応じて多少変化するが取り出し管10
の背圧P1はほぼ変化しない。このため、細管８と取り出
し管10の各流出口の背圧と流入口の入口圧力との差圧は
異なり、厳密には、取り出し管10により取り出された排
気ガスは比例分割されないものとなる。

そこで、比例分割器４の流入口側の入口圧力P0と流出口
の背圧P2の差圧P0−P2及び入口圧力P0と取り出し管10の
流出口の背圧P1の差圧P0−P1が共に比較的大きな値とな
るような測定条件にあれば、背圧P1とP2の間に多少のば
らつきがあっても、比例分割比率に大きなずれは生じな
いと見做される。

（考案が解決しようとする課題） しかし、上述のように差圧P0−P2及び差圧P0−P1を大き
く設定した場合、エンジンの排気圧が高まり、エンジン
の定常駆動に悪影響を与えることと成り、排気ガスの排
出特性も定常時とは異なったものと成り易く問題となっ
ている。

本考案の目的は、エンジンの排気圧を高めることが無い
状態で、操作性良く排気ガスサンプルを採取できる排気
ガス分割装置付きミニダイリューショントンネル装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために、本考案は流入空間と流出
空間との間に複数の分割用細管を束ねて配した排気ガス
分割装置を備え、流入口側が上記分割用細管の流入口側
に並設されると共に流出口がミニダイリューショントン
ネル内の拡散オリフィスの上流側に配設される取り出し
管を備え、上記ミニダイリューショントンネル内の拡散
オリフィスの下流側に希釈されたサンプルガスを吸入す
るサンプル管の吸入口が配設され、上記サンプル管の途
中に取り付けられたサンプリング手段により上記希釈さ
れたサンプルガスを採取するように構成されたものであ
って、特に、上記ミニダイリューショントンネルの筒状
壁の一部がトンネルの中心線方向に変動可能な可動壁で
形成されると共に同可動壁の内周面に上記拡散オリフィ
スが取付けられ、上記拡散オリフィスを上記取り出し管
の流出口に対して接離作動させるアクチュエータが上記
可動壁の外部に配備され、上記取り出し管の流出口と対
向する流出空間の圧力と上記分割用細管の流出口が対向
する流出空間の圧力とが一致するようにコントローラが
上記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする。

（作用） ミニダイリューショントンネルの中心線方向に移動可能
に支持されている可動壁の外部にアクチュエータが配設
され、取り出し管の流出口が対向する流出空間の圧力に
対して、分割用細管の流出口が対向する流出空間の圧力
が一致するようにコントローラがアクチュエータを駆動
制御するので、取り出し管への排気ガスの比例分割が的
確なものとなる。

（実施例） 第１図の排気ガス分割装置付きミニダイリューショント
ンネル装置は、エンジン本体31より伸びる排気管32に排
気ディフューザ33を連結し、この排気ディフューザ33の
他端に比例分割器34を連結している。

比例分割器34の他端はサージタンク35に対設され、これ
には吸入ブロア36が連結されている。

排気ディフューザ33は長手方向に沿って次第に拡径した
ほぼ筒型の形状をなし、比例分割器34に排気ガスを導
く。比例分割器34は円筒状のケース37と、その中に束ね
て収容されると共に流路抵抗がほぼ等しい複数の細管38
とにより形成されている。

更に、比例分析器34内の細管38の内の１本はその流出口
側をケース37より突出させ、排気ガス希釈用の流通管
（ダイリューショントンネル）39の内部に挿入され、取
り出し管40を構成している。

流通管39の上流側前端には吸入ポンプ52が取付けられ、
それに続いて熱交換器53及びエアフィルタ44が配設され
る。これらの下流には混合室45が配設され、同位置は蛇
腹状の合成樹脂よりなる可動壁47により形成され、特
に、その可動壁47の長手方向中央位置には拡散オリフィ
ス41が一体的に取り付けられている。更に、拡散オリフ
ィス41の下流側にはサージタンク70、と吸入ブロア71お
よび流量制御弁51が連結されている。

ここで、取り出し管40の流出口401は、拡散オリフィス4
1とエアフィルタ44間の混合室45に開口する。特に、流
出口401およびその下流側に対設される拡散オリフィス4
1の開口部分は混合室45の中心線ｌ上に共に配備され
る。

このため、取り出し管40から吐出される排気ガスはエア
フィルタ44を介して流入したエアと混合して希釈され、
ここで希釈された排気ガスは拡散オリフィス41を介して
サージタンク70側に流下する様になっている。

なお、流出口401と対向する混合室45内の所定流出空間
には同位置の背圧P1情報を出力するP1用圧力センサ54
（第２図参照）が配設されている。

この流通管39の拡散オリフィス41とサージタンク70の間
の希釈排気ガスの流路空間には、サンプル管66の一端が
挿入され、同管の他端部はサンプル手段としてのバッグ
67および排気ガス分析計68に連結されており、この排気
ガス分析計によって排気ガスの成分分析等が行なわれる
ようになっている。なお、符号69は吸入ポンプを示して
いる。

ここで、可動壁47は流通管39の固定部の外周壁に支持さ
れたアクチュエータとしてのオリフィス駆動装置72によ
り拡散オリフィス41と共にミニダイリューショントンネ
ルの中心線方向に移動操作される。

ここでオリフィス駆動装置72は、可動壁47の外周部分よ
り上下方向に伸びる可動突部48,49を摺動自在に支持す
る上下レール42,46と、コントローラ50に駆動制御され
るモータ56と、モータ56に回転される一対の送りねじ4
3,43とで構成されている。

即ち、第３図に明記されるように、上レール42はその中
央下面に突部を有する断面形状を成し、その下面に可動
突部48より伸びる一対の螺合部481,481を摺接してい
る。一対の螺合部481,481は一対の送りねじ43,43に螺合
されている。下レール46はガイド穴をレール長手方向に
連続形成され、同部分に可動突部49の下端を摺動自在に
嵌挿している。

モータ56はステップモータでありそのコントローラ50の
出力に応じた量だけ正逆回転して可動壁47および拡散オ
リフィス41を取り出し管40の流出口401に対して接離作
動させる。

第２図（ａ），（ｂ）に示すように、拡散オリフィス41
は、第２図（ａ）に実線で示すように、最も取り出し管
40の流出口401より離れた離れ位置S1と最も流出口401に
接近する接近位置S2との間のストロークL1間で摺動す
る。特に、離れ位置S1に拡散オリフィス41があると、流
出口401の対向空間の背圧P1は低圧化せず、比較的高く
成る。これに対して、接近位置S2に拡散オリフィス41が
あると、これは取り出し管40の開口部401の対向空間
（ここは流速が高いことより、負圧化している）に十分
近く、その背圧P1は比較的低くなる。

コントローラ50は周知の電子制御装置であり、背圧P1情
報を出力するP1用圧力センサ54と、排気ディフューザ33
内の背圧、即ち、比例分割器34の細管38の流入口が対向
する流入空間の圧力P0情報を出力するP0用圧力センサ59
と、比例分割器34の細管38の流出口が対向する流出空間
の圧力P2情報を出力するP2用圧力センサ60と、流通管39
内のエアの温度情報を出力する温度センサ61とより出力
信号を受けるよう構成される。

更に、流通管39の下流位置の流量制御弁51はその開閉駆
動回路62を介してコントローラ50に接続され、吸入ポン
プ52はそのポンプ駆動回路63を介してコントローラ50に
接続される。更に、熱交換器53の媒体循環系64は制御手
段65を備える。制御手段65はコントローラ50よりの支持
温度に応じて媒体としての水の温度調整を行ない、水を
循環させるように構成されている。

以下、第１図の排気ガス分割装置付きミニダイリューシ
ョントンネル装置の作動を、第７図のオリフィス駆動ル
ーチンと共に説明する。

コントローラ50はまず図示しないメインルーチンに沿っ
て駆動し、所定時点にオリフィス駆動ルーチンを実行す
る。

メインルーチンにおいて、コントローラ50は各アクチュ
エータに初期設定値を出力し、各センサの情報を取り込
み、所定エリアのデータを順次書き換える。

そして、予め設定してあるデータマップ（第５図
（ａ），（ｂ），（ｃ）参照）に基づき、流量制御弁51
を所定の初期開度θ０に保持し、吸入ポンプ52を所定の
初期回転数PN0に保持し、循環水温度を所定の定常温度T
0に保持する。なお、これら初期開度θ０、初期回転数P
N0、定常温度T0は図示しない各開度制御ルーチン、回転
数制御ルーチン温度制御ルーチンの実行により修正制御
され、これにより希釈用の空気の流量を一定化すること
ができる。

更に、オリフィス駆動ルーチンに達すると、まず、流出
口401と対向する流出空間の背圧P1情報と、細管38の流
出口の流出空間の圧力P2情報とが取り込まれ、その差圧
ΔＰが演算され、所定エリアに取り込まれる。

その後、差圧ΔＰは許容幅±α内か否か判定される。こ
こでの許容幅±αは第６図に示すように、この範囲では
拡散オリフィス41の移動を行なわないことにしている。

ステップa3に達すると、差圧ΔＰが０を上回っているか
否か判定される。

流出口401と対向する流出空間の背圧P1がP2を上回って
いると、ステップa4に進み、ここでは第６図のマップに
基づき接近側の所定回転出力naが算出され、同出力に応
じた正回転量だけモータ56が駆動される。これにより、
拡散オリフィス41は接近移動して、開口部401の背圧P1
を低下させ、ステップa1にリターンする。

他方、流出口401と対向する流出空間の背圧P1がP2を下
回り、即ち、差圧ΔＰが０を下回っているとしてステッ
プa3よりa5に達すると、ここでは、第６図のマップに基
づき離れ側の所定回転出力−naが算出され、同出力−na
に応じた逆回転量だけモータが駆動される。これによ
り、拡散オリフィス41は開口部401より離れて、開口部4
01の背圧P1を上昇させ、ステップa1にリターンする。

この様な操作がなされている間の所定時限に、排気ガス
分析計68に所定の分割比率で薄められているサンプル排
気ガスが採取される。これにより、排気ガス分析計68に
よって排気ガスの成分分析等が行なわれる。

この様に、第１図の排気ガス分割装置付きミニダイリュ
ーショントンネル装置は、コントローラ50が自動的に流
出口401の背圧P1と細管38の流出口の背圧P2とが等しく
なるように制御でき、取り出し管への排気ガスの比例分
割を的確に、操作性良く行なうことができ、エンジンの
排気圧を高めること無く、操作性良く排気ガスサンプル
を採取できる。特に、オリフィス駆動装置72の主要部分
が流通管39の外部に配設さるので同装置の組み付け性が
良い。

（考案の効果） 以上のように、本考案は、コントローラが拡散オリフィ
スを取り出し管の流出口に対して接離作動させて、同流
出口の圧力と比例分割器の流出口の圧力とを合わせるよ
うに調整するので、取り出し管への排気ガスの比例分割
を的確に行なえ、エンジンの排気圧を高めることも無く
排気ガスサンプルを採取でき、特に、オリフィス駆動装
置72の組み付け性が良いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての排気ガス分割装置付
きミニダイリューショントンネル装置の全体構成図、第
２図（ａ），（ｂ）は同上装置内の拡散オリフィスのオ
リフィス駆動装置の作動説明図、第３図は第２図（ａ）
中のＡ−Ａ線断面図、第４図は取り出し管の開口部の対
向空間の背圧の特性線図、第５図（ａ），（ｂ），
（ｃ）は同上装置のコントローラに取り込まれている弁
開度θ、ポンプ回転数PN、循環水温度Ｔの各算出マップ
の特性線図、第６図は同上装置のコントローラに取り込
まれているΔＰ−naマップの特性線図、第７図は同上コ
ントローラの行なう制御の流れを示すオリフィス駆動ル
ーチンのフローチャート、第８図は従来装置の概略構成
図である。 34……比例分割器、38……細管、39……流通管、40……
取り出し管、41……拡散オリフィス、45……混合室、47
……可動壁、48……エア供給系、50……コントローラ、
54,59,60……圧力センサ、66……サンプル管、68……排
気ガス分析計、70……サージタンク、72……オリフィス
駆動装置、P1……取り出し管の流出口の背圧、P2……比
例分割器の流出口の背圧。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流入空間と流出空間との間に複数の分割用
   細管を束ねて配した排気ガス分割装置を備え、流入口側
   が上記分割用細管の流入口側に並設されると共に流出口
   がミニダイリューショントンネル内の拡散オリフィスの
   上流側に配設される取り出し管を備え、上記ミニダイリ
   ューショントンネル内の拡散オリフィスの下流側に希釈
   されたサンプルガスを吸入するサンプル管の吸入口が配
   設され、上記サンプル管の途中に取り付けられたサンプ
   リング手段により上記希釈されたサンプルガスを採取す
   るように構成された排気ガス分割装置付きミニダイリュ
   ーショントンネル装置において、上記ミニダイリューシ
   ョントンネルの筒状壁の一部がトンネルの中心線方向に
   変動可能な可動壁で形成されると共に同可動壁の内周面
   に上記拡散オリフィスが取付けられ、上記拡散オリフィ
   スを上記取り出し管の流出口に対して接離作動させるア
   クチュエータが上記可動壁の外部に配備され、上記取り
   出し管の流出口と対向する流出空間の圧力と上記分割用
   細管の流出口が対向する流出空間の圧力とが一致するよ
   うにコントローラが上記アクチュエータを駆動制御する
   ことを特徴とした排気ガス分割装置付きミニダイリュー
   ショントンネル装置。