JPH08278237A

JPH08278237A - 分流希釈トンネル装置

Info

Publication number: JPH08278237A
Application number: JP7786095A
Authority: JP
Inventors: Satoru Yamazaki; 哲山崎; Osamu Miyata; 治宮田; Akiyoshi Kakoi; 陽厳囲
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-04-03
Filing date: 1995-04-03
Publication date: 1996-10-22
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: JP3011046B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被検ガスの一部を導入管を介し分流被検ガス
として希釈トンネル内に導き、被検ガスの成分分析を行
う分流希釈トンネル装置において、被検ガスが高出力域
にまで出力変動する内燃機関からの排出ガスであって
も、容易にして分流被検ガスの分割比を適正にし、成分
分析を正確に実施可能に図る。【構成】導入管(12)の中心線に対し９０°より小さい
第１の所定角度をもって中心線周りに等間隔に放射状に
設けられた複数の下流向噴射ノズル(40)と、中心線に対
し９０°より大きい第２の所定角度をもって中心線周り
に等間隔に放射状に設けられた複数の上流向噴射ノズル
(50)とからそれぞれ噴出される第１及び第２の高圧ガス
は、調量手段(58,100)によって噴出流量が調節され、こ
れにより全被検ガスに対する分流被検ガスの分割比が制
御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分流希釈トンネル装置
に係り、詳しくは分流被検ガスの分割比を好適に制御し
て被検ガスの分析精度を向上させる多管式分流希釈トン
ネル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のエンジン等の内燃機関からの排
出ガス中には、大気に悪影響を及ぼす微粒子や成分が含
まれている。そこで、排出ガスを被検ガスとして採取
し、その成分分析等を行うことにより内燃機関を改良
し、排出ガス中の微粒子や大気汚染成分を低減する研究
が進められている。

【０００３】通常、排出ガスの成分分析では、排出ガス
の一部を分割排出ガス（分流被検ガス）として希釈トン
ネル内に導き、これを空気等の希釈ガスで希釈した後、
この希釈済ガスをサンプルとして採取する分流希釈トン
ネル装置が用いられている。この分流希釈トンネル装置
では、束状にされた同一径で同一長さの複数の分流管か
らなる多管式の分割器を備えており、内燃機関からの排
出ガスが被検ガスとしてこの分割器内の各分流管内を均
等に分割されて通過するようになっている。そして、こ
れらの分流管の一つが導入管になっており、これによ
り、排出ガスの一部が分割排出ガス（分流被検ガス）と
して希釈トンネル内に導入されるようになっている。

【０００４】このとき、分割器の各分流管と導入管と
は、内径と長さが同じにされていることから、その本数
比によって分割排出ガス流量の全排出ガス流量に対する
比率、つまり分割比が決定されている。従って、導入管
によって希釈トンネル内に導かれた分割排出ガスでの分
析結果をこの分割比に基づいて換算することにより、全
排出ガス中の微粒子量や成分濃度を正確に求めることが
できる。

【０００５】ところで、排出ガスが管内を流れると、排
出ガスは内壁との摩擦等によって圧力損失を伴う。この
圧力損失は、分流管内と導入管内とでは差があり、従っ
て、分流管出口での排出ガスの静圧と導入管吐出口での
分割排出ガスの静圧とに差を生じさせ、排出ガス流量に
差を生じさせる。この差は内燃機関の出力変動に応じて
その大きさは異なったものとなる。

【０００６】このように、排出ガス流量に差が生じる
と、分割排出ガスの分割比は変動し、必ずしも上記本数
比に等しくならないことになる。従って、分析結果の正
確な換算を行うことができず、全排出ガス中の成分把握
ができないことになってしまう。そこで、希釈トンネル
内の導入管の先端部、つまり分割排出ガスの吐出口の下
流直後に、導入管の中心線に対し所定の傾きをもって放
射状に延びる複数の高圧ガス噴射ノズルを設け、これら
噴射ノズルから導入管の中心線延長位置に向けて内燃機
関の出力変動に応じた噴出流量の高圧ガスを噴出し、こ
れにより分割排出ガスの希釈トンネル内への導入流量を
一定の分割比となるよう制御する装置が特開平４−７２
５４２号公報等に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、過給
機を備えた内燃機関が一般的になっており、このような
内燃機関では出力は高出力域にまで達する。このよう
に、高出力域にまで出力変動する内燃機関にあっては、
排出ガスの流量の増加に伴い分割排出ガスの流量も多く
なり、従って、導入管吐出口での分割排出ガスの静圧も
高くなる。そして、このような高い静圧状態にある分割
排出ガスの流量を変化させて分割比の変動を充分に制御
しようとすると、上述の公報に開示された装置では、極
めて高い圧力の高圧ガスを噴射ノズルから噴射しなけれ
ばならないことになる。

【０００８】しかしながら、このような極めて高圧の高
圧ガスは、通常は簡単に得られるようなものではない。
そこで、成分分析用に高圧ガス供給設備を別途導入する
ことも考えられるが、このような高圧ガス供給設備は高
価なものであり、新たに導入することは現実的ではな
い。本発明は、上述した事情に基づいてなされたもの
で、その目的とするところは、被検ガスが高出力域にま
で出力変動する内燃機関からの排出ガスであっても、容
易にして正確に成分分析を実施可能な分流希釈トンネル
装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、複数の分流管を束ねた多管式分
割器内に被検ガスを流し、この被検ガスを前記分流管の
一つの分流管を導入管として希釈トンネル内に導き、前
記導入管から吐出される分流被検ガスを前記希釈トンネ
ル内を流れる希釈ガスにより希釈して希釈済ガスとし、
この希釈済ガスを分析の対象とする分流希釈トンネル装
置において、前記導入管の中心線周りに等間隔に放射状
に設けられ、前記導入管の吐出口下流直後の前記中心線
の延長位置を挟み且つ前記中心線に対し９０°より小さ
い第１の所定角度をもって前記希釈トンネルの下流方向
に向けて第１の高圧ガスを噴出する複数の下流向噴射ノ
ズルと、前記導入管の中心線周りに等間隔に放射状に設
けられ、前記導入管の吐出口下流直後の前記中心線の延
長位置を挟み且つ前記中心線に対し９０°より大きい第
２の所定角度をもって前記希釈トンネルの上流方向に向
けて第２の高圧ガスを噴出する複数の上流向噴射ノズル
と、前記第１及び第２の高圧ガスの噴出流量を調節する
調量手段とを備えることを特徴とする。

【００１０】また、請求項２の発明では、前記調量手段
は、前記多管式分割器内に流入する被検ガスの全流量と
前記導入管から吐出される分流被検ガスの流量との分割
比が前記多管式分割器の分流管の個数分の１に一致する
よう前記第１及び第２の高圧ガスの噴出流量を調節する
ことを特徴とする。また、請求項３の発明では、前記導
入管の吐出口での第１の静圧を検出する第１の静圧検出
手段と、前記多管式分割器の出口での第２の静圧を検出
する第２の静圧検出手段とをさらに備え、前記調量手段
は、前記第１の静圧と、前記第２の静圧とが一致するよ
う前記第１及び第２の高圧ガスの噴出流量を調節するこ
とを特徴とする。

【００１１】また、請求項４の発明では、調量手段は、
前記第１及び第２の高圧ガスの噴出流量をそれぞれ独立
に調節可能であることを特徴とする。また、請求項５の
発明では、前記第１の所定角度は４５°に、また前記第
２の所定角度は１３５°に設定されていることを特徴と
する。

【００１２】

【作用】請求項１の分流希釈トンネル装置によれば、希
釈トンネル内の中央に下流方向に向けて導入管を介して
分流被検ガスが導かれ、この分流被検ガスは、導入管の
中心線周りに等間隔に放射状に且つ導入管の出口下流直
後の中心線の延長位置に中心線に対し９０°より小さい
第１の所定角度をもって下流方向に向けて設けられる複
数の下流向噴射ノズルから噴出される第１の高圧ガス
と、導入管の中心線周りに等間隔に放射状に且つ導入管
の出口下流直後の中心線の延長位置に中心線に対し９０
°より大きい第２の所定角度をもって上流方向に向けて
設けられる複数の上流向噴射ノズルから噴出される第２
の高圧ガスによって導入管吐出口での静圧が決定され、
これに応じて流量が決まる。そして、調量手段によっ
て、これら第１及び第２の高圧ガスの噴出流量が調節さ
れると、分流被検ガスの流量は変化し、希釈トンネル内
に導入される分流被検ガスの全被検ガスに対する分割比
が好適に変更され、この分割比に基づいて被検ガスの成
分分析が良好に実施される。

【００１３】また、請求項２の分流希釈トンネル装置に
よれば、分割比は複数の分流管と導入管との本数比に常
に一致することになり、被検ガスの成分分析が正確に実
施される。また、請求項３の分流希釈トンネル装置によ
れば、多管式分割器内の流量を支配する多管式分割器出
口の静圧と導入管内の流量を支配する導入管出口の静圧
とが一致するように制御され、容易にして分割比は本数
比に一致する。

【００１４】また、請求項４の分流希釈トンネル装置に
よれば、第１及び第２の高圧ガスの噴出流量はそれぞれ
独立に調節され、最適な高圧ガスの噴出流量の組合せの
もとに分割比が好適に変更される。また、請求項５の分
流希釈トンネル装置によれば、第１及び第２の高圧ガス
の噴出方向が最適となり、分流被検ガスの導入管吐出口
での静圧が良好に変化し、分割比がより好適に変更され
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１には、分流希釈トンネル装置の概略構成図を示
してある。同図に示すように、車両等のエンジン（図示
せず）から排出された排出ガス（被検ガス）の流入する
排気通路２には、複数の分流管からなる多管式分割器４
が接続されている。この多管式分割器４は、同一長さで
同一内径（例えば、１０mm）の分流管を束ねて構成され
ており、排気通路２からの排出ガスが各分流管に同量ず
つ等分されて流入するようになっている。

【００１６】多管式分割器４の下流にはサージタンク６
が接続されており、このサージタンク６は排出ガスの流
れを安定させる働きをしている。サージタンク６の下流
には、開閉弁を有した排出ガス回収器８が設けられ、こ
の排出ガス回収器８の下流には不要な排出ガスを処理す
る排出ガスダクト１０が接続されている。多管式分割器
４の複数の分流管のうちの一本は排出ガス導入管１２で
あり、この排出ガス導入管１２は、途中から分岐して他
の分流管とは異なった方向に折れ曲がり、管状の希釈ト
ンネル１４内の中心部に延びている。排出ガス導入管１
２の吐出口１６は、希釈トンネル１４の下流方向に向け
て開口しており、排出ガス導入管１２を経て希釈トンネ
ル１４内に導入される排出ガスの一部、つまり分割排出
ガス（分流被検ガス）は、希釈トンネル１４に沿って流
れ出すようになっている。

【００１７】ところで、多管式分割器４内の分流管と排
出ガス導入管１２とは内径と長さとが等しいため、これ
らの本数比から排出ガスの流量の分割比が予め決定され
ている。つまり、基本的に分割比は全分流管の個数分の
１になっている。この分割比は、後述するように、希釈
トンネル１４内に分流させた分割排出ガスで成分分析を
実施し、その分析結果を全排出ガスの場合に換算する際
に重要な値となっている。

【００１８】希釈トンネル１４は、分割排出ガスを希釈
するためのものである。希釈トンネル１４の下流端には
定容量サンプル装置（ＣＶＳ）３２が設けられており、
この定容量サンプル装置３２は、希釈ガス雰囲気（例え
ば、大気）に向け開口する希釈トンネル１４の上流端か
ら希釈ガス（例えば、空気）を吸入するようになってい
る。これにより分割排出ガスが希釈される。また、希釈
トンネル１４の上流端には開閉弁２０が設けられてお
り、この開閉弁２０は希釈ガスの流入量を調節可能にな
っている。

【００１９】定容量サンプル装置３２の手前には、希釈
トンネル１４内の希釈済排出ガスを採取するための補集
管２２が設けられている。この補集管２２は、希釈トン
ネル１４の外部から希釈トンネル１４内に挿入されてお
り、その先端は希釈トンネル１４の上流側に向いて開口
している。一方、後端には排出ガス分析計２４が接続さ
れており、この排出ガス分析計２４は、補集管２２によ
り採取された希釈済排出ガスが供給されると、希釈済排
出ガス中のＣＯ，ＣＯ₂，ＮＯｘ等の含有成分濃度を測
定するようになっている。

【００２０】また、補集管２２と同様にして、補集管２
６が希釈トンネル１４の外部から希釈トンネル１４内に
挿入されており、その先端は希釈トンネル１４の上流側
に向いて開口している。この補集管２６には、希釈済排
出ガス中のパティキュレート等の微粒子を収集するフィ
ルタ２８が介在されており、微粒子を捕捉可能になって
いる。補集管２６の後端には希釈済排出ガスを吸引する
サンプル装置（ＰＭＳ）３０が設けられており、これに
より、微粒子がフィルタ２８に安定的に吸着される。

【００２１】同図に示すように、高圧ガス噴射ノズルユ
ニット（下流向噴射ノズル）４０と高圧ガス噴射ノズル
ユニット（上流向噴射ノズル）５０とが、排出ガス導入
管１２の吐出口１６のすぐ下流位置に向けてそれぞれ異
なる方向にノズル先端を開口するようにして設けられて
いる。これらの噴射ノズルユニット４０，５０は、高圧
ガス（例えば、圧搾空気）をノズル先端から噴出し、そ
の噴出力に応じて排出ガス導入管１２の吐出口１６での
分割排出ガスの静圧ＰS2を変化させ、これにより分割排
出ガスの希釈トンネル１４内への流出流量を好適に調節
するものであり、詳細については後述する。

【００２２】噴射ノズルユニット４０は高圧通路４２に
接続されており、この高圧通路４２には手動の開閉弁４
４が介在されている。一方、噴射ノズルユニット５０は
高圧通路５２に接続されており、この高圧通路５２には
手動の開閉弁５４が介在されている。これら高圧通路４
２，５２は、合流して、電磁式の主開閉弁５８とフィル
タ６０とを介在する主高圧通路５６に接続されており、
主高圧通路５６は所定圧Ｐ0 （例えば、５kgf/cm²）に
設定された高圧ガス源（図示せず）に接続されている。
従って、高圧ガス源から供給される高圧ガス（例えば、
圧搾空気）は、先ず主開閉弁５８で絞られた後、開閉弁
４４、開閉弁５４の各開度に応じた比率で高圧通路４２
と高圧通路５２とに振り分けられ、この比率でもって噴
射ノズルユニット４０及び噴射ノズルユニット５０の各
ノズルからそれぞれ噴出される。

【００２３】電磁式の主開閉弁５８は、電子制御装置１
００の出力側に電気的に接続されており、電子制御装置
１００の入力側には、差圧検出器１０２が接続されてい
る。この差圧検出器１０２は、多管式分割器４の一つの
分流管の出口５手前に取付けられた静圧センサ１０４と
排出ガス導入管１２の吐出口１６手前に設けられた静圧
センサ１０６に電気的に接続されている。差圧検出器１
０２は、静圧センサ１０４，１０６からの圧力信号値を
比較し、その差圧に応じた出力信号を電子制御装置１０
０に出力するようになっている。そして、この出力信号
に応じた駆動信号が、電子制御装置１００から主開閉弁
５８のソレノイド部に出力され、これにより主開閉弁５
８の開閉が行われる（調量手段）。

【００２４】図中の符号７０は、排気通路２を通過する
排出ガスを採取し、排出ガス中のＣＯ，ＣＯ₂，ＮＯｘ
等の含有成分濃度を測定する排出ガス分析計であり、こ
の排出ガス分析計７０により、前述の排出ガス分析計２
４とは別にしてエンジンからの排出ガス中の成分を直接
的に分析することが可能となっている。図２乃至図４に
は、上述した噴射ノズルユニット４０と噴射ノズルユニ
ット５０の詳細図を示してある。以下、図２乃至図４に
基づき噴射ノズルユニット４０と噴射ノズルユニット５
０の構成について詳しく説明する。

【００２５】図２には、図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図
を示してあり、同図には、希釈トンネル１４の上流側と
下流側の双方向を見た図を一つにまとめて示してある。
同図に示すように、噴射ノズルユニット（下流向噴射ノ
ズル）４０には、高圧管路４２に接続された環状管４１
が、希釈トンネル１４の外周壁１８を一定の間隔を存し
て取り巻くように設けられている。この環状管４１に
は、ノズル４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの４本の噴
射ノズルのそれぞれの一端が、環状管４１の中心、つま
り排出ガス導入管１２の中心線Ｘから放射状にして角度
θ1 （ここでは９０°）の等間隔をもって環状管４１に
垂直に接続されている。これらのノズル４０ａ，４０
ｂ，４０ｃ，４０ｄは外周壁１８に穿設された貫通孔を
貫通しており、貫通孔とノズル４０ａ，４０ｂ，４０
ｃ，４０ｄ間の隙間はシールされ、希釈トンネル１４内
の希釈ガスが外部に漏れないようになっている。

【００２６】また、噴射ノズルユニット（上流向噴射ノ
ズル）５０についても噴射ノズルユニット４０の場合と
同様に、高圧管路５２に接続された環状管５１が、希釈
トンネル１４の外周壁１８を一定の間隔を存して取り巻
くように設けられている。そして、この環状管５１に
は、ノズル５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄの４本の噴
射ノズルのそれぞれの一端が、中心線Ｘから放射状にし
て角度θ2 （ここでは９０°）の等間隔をもって環状管
４１に垂直に接続されている。尚、噴射ノズルユニット
４０と同様に、ノズル５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ
と外周壁１８の貫通孔間に生じた隙間はシールされ、希
釈トンネル１４内のガスが外部に漏れないようになって
いる。

【００２７】よって、主高圧通路５６を経て供給される
高圧ガス（白抜き矢印で示す）は、高圧通路４２，５２
に分岐して流入した後、開閉弁４４、開閉弁５４の各開
度に応じて環状管４１，５１に供給され、各ノズルに等
分に分配されて中心線Ｘに向け噴出される。尚、各ノズ
ルの内径は、排出ガス導入管１２の内径（例えば、１０
mm）の１／５の大きさ（例えば、２mm）であり、噴出さ
れる高圧ガスは細流となっている。

【００２８】図３には、図１中のＢ−Ｂ線に沿う断面図
を示してある。同図に示すように、噴射ノズルユニット
４０のノズル４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと噴射ノ
ズルユニット５０のノズル５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５
０ｄとは、共に中心線Ｘ周りに、角度θ3 ( ここでは４
５°）の一定の間隔をもって互い違いになるよう配され
ている。尚、各ノズルの先端は、中心線Ｘから一定距
離、すなわち中心線Ｘから排出ガス導入管１２の外周壁
１８の外周面までの半径と同一距離を存するようにして
位置されている。

【００２９】図４は、図１中の噴射ノズルユニット４
０，５０周りを拡大して示した図である。同図には噴射
ノズルユニット４０のノズル４０ａとノズル４０ｂ及び
噴射ノズルユニット５０のノズル５０ａとノズル５０ｃ
のみを各噴射ノズルユニットの代表として示してある。
他のノズル４０ｃ，４０ｄについてはノズル４０ａ，４
０ｂと同様に、また他のノズル５０ｂ，５０ｄについて
はノズル５０ａ，５０ｃと同様に位置されている。

【００３０】同図に示すように、ノズル４０ａに代表さ
れる噴射ノズルユニット４０の各ノズルは、排出ガス導
入管１２の中心線Ｘに対して角度θ4 （例えば、４５
°）の傾きをなすように取付けられている。一方、ノズ
ル５０ａに代表される噴射ノズルユニット５０の各ノズ
ルは、排出ガス導入管１２の中心線Ｘに対して角度θ5
（例えば、１３５°）の傾きをなすように取付けられて
いる。そして、噴射ノズルユニット４０の各ノズルの中
心線は、中心線Ｘ上の点Ｙで、また噴射ノズルユニット
５０の各ノズルの中心線は、排出ガス導入管１２の吐出
口１６の開口位置に略等しい中心線Ｘ上の点Ｚで交わっ
ている。

【００３１】これにより、噴射ノズルユニット４０に送
られる高圧ガス（白抜き矢印で示す）は、分割排出ガス
と同一方向の方向成分を有して各ノズルから排出ガス導
入管１２のすぐ下流位置に斜めに噴出され、一方、噴射
ノズルユニット５０に送られる高圧ガス（白抜き矢印で
示す）は、分割排出ガスと相反する上流方向の方向成分
を有して各ノズルから排出ガス導入管１２のすぐ下流位
置に斜めに噴出される。

【００３２】噴射ノズルユニット４０の各ノズルから高
圧ガスが分割排出ガスと同一方向の方向成分をもって噴
出されると、排出ガス導入管１２の吐出口１６には一定
圧の負圧が発生することになる。これにより、吐出口１
６での分割排出ガスの静圧ＰS2はこの負圧を相殺するよ
うに増加する。そして、分割排出ガスは、この増加した
静圧ＰS2に応じた一定の流量でもって希釈トンネル１４
内に流れ出ることになる。

【００３３】また同時に、噴射ノズルユニット５０の各
ノズルから高圧ガスが分割排出ガスと相反する方向成分
をもって噴出しているため、吐出口１６には分割排出ガ
スの流出を規制するような一定圧の正圧も働いている。
従って、分割排出ガスの流量が多く、もとの静圧ＰS2が
大きいような場合であれば、加圧によりその静圧ＰS2は
抑えられ、このとき、吐出口１６での分割排出ガスの静
圧ＰS2は、少なくともこの正圧に等しいものとなる。そ
して、分割排出ガスは、この静圧ＰS2に応じた流量でも
って希釈トンネル１４内に流れ出ることになる。

【００３４】実際には、噴射ノズルユニット４０から噴
出される高圧ガスによる負圧と噴射ノズルユニット５０
から噴出される高圧ガスによる正圧とが好適に合成され
ており、静圧ＰS2はこの合成された圧力に応じたものと
なる。尚、図中の符号１９は外周壁１８の内面に立設さ
れたオリフィスであり、このオリフィス１９は、希釈ト
ンネル１４内のガスを整流する働きをしている。

【００３５】次に、上記のように構成された分流希釈ト
ンネル装置の作用について説明する。排出ガス導入管１
２を介して分割排出ガスが希釈トンネル１４内に導かれ
ると、この分割排出ガスは、希釈トンネル１４上流から
流入する希釈ガスによって希釈される。そして、希釈済
排出ガスの一部がサンプル管２２やサンプル管２６を介
して採取され、排出ガス分析計２４によって希釈済排出
ガス中のＣＯ，ＣＯ₂，ＮＯｘ等の含有成分濃度が測定
されるとともにフィルタ２８で微粒子が捕捉される。そ
して、この測定結果は、上述した分割比、つまり分流管
と排出ガス導入管１２との本数比に基づいて全排出ガス
の場合に換算される。

【００３６】ところで、排出ガスのような圧縮流体で
は、多管式分割器４内や排出ガス導入管１２内において
摩擦等による圧力損失を伴う。この圧力損失は、排出ガ
スの流量に影響を及ぼすものであり、管内での圧力損失
が大きいほど排出ガス流量は低下する。また、圧力損失
は、管形状等によってその大きさが異なるため、多管式
分割器４内と排出ガス導入管１２内とでは、管の内径や
長さが同一であっても管形状等が異なることから、発生
する圧力損失の量は異なったものとなっている。

【００３７】このように、多管式分割器４内と排出ガス
導入管１２内とでの圧力損失が異なると、多管式分割器
４の一つの分流管の出口５での排出ガスの静圧ＰS3と排
出ガス導入管１２の吐出口１６での分割排出ガスの静圧
ＰS2との間に差が生じることになる。よって、この場合
には、排出ガス導入管１２から希釈トンネル１４内に導
かれる分割排出ガスの流量が多管式分割器４の各分流管
から排出される流量と異なることになり、前述したよう
な正確な排出ガスの分割比を得られないことになる。そ
して、正確な分割比が得られなくなると、排出ガス分析
計２４での分析結果やフィルタ２８で捕捉される微粒子
の量を全排出ガスの場合に換算しても正確な値を得られ
ないことになる。

【００３８】そこで、上述した噴射ノズルユニット４
０，５０を用いることにより、正確な分割比を得るよう
にしている。以下、これら噴射ノズルユニット４０，５
０の作用について説明する。静圧センサ１０４と静圧セ
ンサ１０６から差圧検出器１０２に各圧力信号が供給さ
れると、差圧検出器１０２はそれらの差圧に応じた差圧
信号を電子制御装置１００に供給する。分流管の出口５
での排出ガスの静圧ＰS3と排出ガス導入管１２の吐出口
１６での分割排出ガスの静圧ＰS2とに差圧がある場合に
は、電子制御装置１００は、差圧信号に応じた駆動信号
を主開閉弁５８に供給する。これにより、噴射ノズルユ
ニット４０，５０の各ノズルから噴出される高圧ガスの
噴出流量が調節され、前述したように、静圧ＰS2が変化
させられる。そして、最終的に静圧ＰS2と静圧ＰS3間の
差圧はゼロ（ＰS2＝ＰS3）に収束させられ、分割比が分
流管と排出ガス導入管１２との本数比に一致する。

【００３９】図５のグラフには、噴射ノズルユニット４
０と噴射ノズルユニット５０とから噴出する高圧ガスの
噴出流量に対応する高圧ガスの噴出圧Ｐ4 （主開閉弁５
８での圧力）と排出ガス導入管１２の吐出口１６での分
割排出ガスの静圧ＰS2及び分流管の出口５での排出ガス
の静圧ＰS3との関係を示してある。同図に実線で示した
静圧ＰS2の変化線が、上記のように噴射ノズルユニット
４０と噴射ノズルユニット５０との２つの噴射ノズルユ
ニットを配した場合の噴出圧Ｐ4 に対する分割排出ガス
の静圧ＰS2の変化を示しており、その変化は噴出圧Ｐ4
に対して直線的に増加するようなものとなっている。一
方、静圧ＰS3の変化線は噴出圧Ｐ4 に依存しないため一
定値の直線で示されている。但し、この静圧ＰS3はエン
ジンの出力に応じて増減するものであって、同図に実線
で示す静圧ＰS3は、例えば中出力時の場合のものであ
り、破線で示す静圧ＰS3は、例えば過給機を用いた場合
のような高出力を発生している場合のものである。

【００４０】同図に示すように、静圧ＰS3の変化線と静
圧ＰS2の変化線との交点、つまり分割排出ガスの静圧Ｐ
S2と分流管の出口５での排出ガスの静圧ＰS3とが一致
（ＰS2＝ＰS3）するところが、分割排出ガスの流量と各
分流管内を流れる排出ガスの流量とが等しく、上述した
ように、排出ガス流量の分割比が分流管の本数比と一致
する点である。

【００４１】図６には、噴射ノズルユニット４０のみを
配した従来の分流希釈トンネル装置（タイプａ）を参考
に示してあるが、この装置を上記実施例と同様に制御す
ると図５中の破線で示した静圧ＰS2の変化線が得られ
る。図５中に示すように、このタイプａの場合には、静
圧ＰS2の変化線の変化勾配は高圧ガスの噴出圧Ｐ4 の変
化に対してなだらかなものとなっている。従って、この
タイプａの場合には、過給機を用いた場合のようにエン
ジンが高出力を発生し、排出ガス流量が多量になったと
き、つまり静圧ＰS3が破線で示した値あるいはそれ以上
になったようなときには、高圧ガスの噴出圧Ｐ4 を高圧
ガス源の所定圧Ｐ0 （例えば、５kgf/cm²）を越えて極
めて高圧にしなければ静圧ＰS2を静圧ＰS3に一致させる
ことができないことになる。

【００４２】また、図７には、噴射ノズルユニット５０
のみを配した分流希釈トンネル装置（タイプｂ）を参考
に示してあるが、この装置を上記実施例と同様に制御す
ると図５中の一点鎖線で示した静圧ＰS2の変化線が得ら
れる。図５中に示すように、このタイプｂの場合には、
噴出圧Ｐ4 は低い値でよいが、静圧ＰS2の変化線の変化
勾配は高圧ガスの噴出圧Ｐ4 の変化に対して非常に急な
ものとなっている。従って、このタイプｂの場合には、
噴出圧Ｐ4 を少し変化させただけで静圧ＰS2が急変して
しまうため、静圧ＰS2と静圧ＰS3とを一致させることが
非常に困難である。

【００４３】しかしながら、これらタイプａ及びタイプ
ｂと比較し、当該実施例のように噴射ノズルユニット４
０と噴射ノズルユニット５０とを組み合わせて使用する
と、エンジンが極めて高出力を発生させる場合であって
も、図５中の実線で示すように、所定圧Ｐ0 の範囲（例
えば、０〜５kgf/cm²）内の噴出圧Ｐ4 でもって静圧Ｐ
S2を好適に制御することができ、良好に静圧ＰS2と静圧
ＰS3とを一致させることが可能となっている。

【００４４】ところで、噴射ノズルユニット４０と噴射
ノズルユニット５０とから噴出する高圧ガスの各噴出流
量は、それぞれ手動式の開閉弁４４，５４によって予め
最適な噴出流量の組合せとなるように設定されている。
通常は、噴射ノズルユニット４０からの噴出流量が多く
なるのが好ましいことから、噴射ノズルユニット４０の
噴出流量の方が多く設定されているが、必要に応じてこ
れらの開閉弁４４，５４の開度を適宜調節することもで
きる。このように、開閉弁４４，５４の開度の組合せを
変えると、図５中の静圧ＰS2の変化線の傾きが変わるこ
とになり、分割比の制御性を好適に変化させることがで
きる。

【００４５】以上、詳細に説明したように、排出ガス導
入管１２の吐出口１６のすぐ下流に向けて共にノズル先
端が開口し、その噴出方向が互いに異なる噴射ノズルユ
ニット４０と噴射ノズルユニット５０との２つの噴射ノ
ズルユニットを設けることにより、噴出圧Ｐ4 をそれほ
ど高くすることなく、所定圧Ｐ0 の範囲（例えば、０〜
５kgf/cm²）内で、排出ガス導入管１２の吐出口１６で
の分割排出ガスの静圧ＰS2を好適に制御し、常に静圧Ｐ
S2を分流管の出口５での排出ガスの静圧ＰS3に高い精度
で一致させるようにできる。これにより、エンジンの出
力変動にかかわらず、常時排出ガスの分割比を分流管の
本数比に等しく一定に保持し、正確な排出ガスの成分分
析を実施することができる。

【００４６】また、噴射ノズルユニット４０，５０の各
噴出量は開閉弁４４及び開閉弁５４で個々に必要に応じ
て調節することもできるため、噴出圧Ｐ4 の変化に対す
る静圧ＰS2の変化量、つまり図５中に示す静圧ＰS2の変
化勾配を、良好な分割比の制御ができるよう任意に設定
することができる。尚、上記実施例では、噴射ノズルユ
ニット４０，５０の各噴射ノズルをそれぞれ４本ずつと
したが、これらの数は特に制限されるものではない。

【００４７】

【発明の効果】上述のように、請求項１の分流希釈トン
ネル装置によれば、複数の分流管を束ねた多管式分割器
内に被検ガスを流し、この被検ガスを分流管の一つの分
流管を導入管として希釈トンネル内に導き、導入管から
吐出される分流被検ガスを希釈トンネル内を流れる希釈
ガスにより希釈して希釈済ガスとし、この希釈済ガスを
分析の対象とする分流希釈トンネル装置において、導入
管の中心線周りに等間隔に放射状に設けられ、導入管の
吐出口下流直後の中心線の延長位置を挟み且つ中心線に
対し９０°より小さい第１の所定角度をもって希釈トン
ネルの下流方向に向けて第１の高圧ガスを噴出する複数
の下流向噴射ノズルと、導入管の中心線周りに等間隔に
放射状に設けられ、導入管の吐出口下流直後の中心線の
延長位置を挟み且つ中心線に対し９０°より大きい第２
の所定角度をもって希釈トンネルの上流方向に向けて第
２の高圧ガスを噴出する複数の上流向噴射ノズルと、第
１及び第２の高圧ガスの噴出流量を調節する調量手段と
を備えるようにしたので、全被検ガスに対する分流被検
ガスの分割比を好適に変更でき、この分割比に基づいて
被検ガスの成分分析を良好に実施することができる。

【００４８】また、請求項２の分流希釈トンネル装置に
よれば、調量手段は、多管式分割器内に流入する被検ガ
スの全流量と導入管から吐出される分流被検ガスの流量
との分割比が多管式分割器の分流管の個数分の１に一致
するよう第１及び第２の高圧ガスの噴出流量を調節する
ようにしたので、分割比を適正にでき、被検ガスの成分
分析をより正確に実施することができる。

【００４９】また、請求項３の分流希釈トンネル装置に
よれば、導入管の吐出口での第１の静圧を検出する第１
の静圧検出手段と、多管式分割器の出口での第２の静圧
を検出する第２の静圧検出手段とをさらに備え、調量手
段は、第１の静圧と、第２の静圧とが一致するよう第１
及び第２の高圧ガスの噴出流量を調節するようにしたの
で、多管式分割器出口の静圧と導入管吐出口の静圧とを
一致させることで、容易にして分割比を適正にできる。

【００５０】また、請求項４の分流希釈トンネル装置に
よれば、調量手段は、第１及び第２の高圧ガスの噴出流
量をそれぞれ独立に調節可能であるので、最適な高圧ガ
ス流量の組合せにでき、分割比の制御性をより良くする
ことができる。また、請求項５の分流希釈トンネル装置
によれば、第１の所定角度は４５°に、また第２の所定
角度は１３５°に設定されているので、分割比の制御性
を極めて良好なものにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分流希釈トンネル装置を示す概略構成
図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿い、上流向と下流向の各
噴射ノズルユニットを示す断面図である。

【図３】図１中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】図１中の噴射ノズルユニット周りを示す詳細図
である。

【図５】高圧ガスの噴出圧Ｐ4 と排出ガス導入管出口で
の分割排出ガスの静圧ＰS2及び分流管出口での排出ガス
の静圧ＰS3との関係を示すグラフである。

【図６】下流向噴射ノズルユニットのみを有した従来の
分流希釈トンネル装置の噴射ノズルユニット周りを示す
図である。

【図７】上流向噴射ノズルユニットのみを有した分流希
釈トンネル装置の噴射ノズルユニット周りを示す図であ
る。

【符号の説明】

４多管式分割器１２排出ガス導入管１４希釈トンネル１８外周壁４０噴射ノズルユニット（下流向噴射ノズル）４０ａノズル４０ｂノズル４０ｃノズル４０ｄノズル４１環状管４４開閉弁５０噴射ノズルユニット（上流向噴射ノズル）５０ａノズル５０ｂノズル５０ｃノズル５０ｄノズル５１環状管５４開閉弁５８主開閉弁１００電子制御装置１０２差圧検出器１０４静圧センサ１０６静圧センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の分流管を束ねた多管式分割器内に
被検ガスを流し、この被検ガスを前記分流管の一つの分
流管を導入管として希釈トンネル内に導き、前記導入管
から吐出される分流被検ガスを前記希釈トンネル内を流
れる希釈ガスにより希釈して希釈済ガスとし、この希釈
済ガスを分析の対象とする分流希釈トンネル装置におい
て、前記導入管の中心線周りに等間隔に放射状に設けられ、
前記導入管の吐出口下流直後の前記中心線の延長位置を
挟み且つ前記中心線に対し９０°より小さい第１の所定
角度をもって前記希釈トンネルの下流方向に向けて第１
の高圧ガスを噴出する複数の下流向噴射ノズルと、前記導入管の中心線周りに等間隔に放射状に設けられ、
前記導入管の吐出口下流直後の前記中心線の延長位置を
挟み且つ前記中心線に対し９０°より大きい第２の所定
角度をもって前記希釈トンネルの上流方向に向けて第２
の高圧ガスを噴出する複数の上流向噴射ノズルと、前記第１及び第２の高圧ガスの噴出流量を調節する調量
手段と、を備えることを特徴とする分流希釈トンネル装
置。
【請求項２】前記調量手段は、前記多管式分割器内に
流入する被検ガスの全流量と前記導入管から吐出される
分流被検ガスの流量との分割比が前記多管式分割器の分
流管の個数分の１に一致するよう前記第１及び第２の高
圧ガスの噴出流量を調節することを特徴とする、請求項
１記載の分流希釈トンネル装置。
【請求項３】前記導入管の吐出口での第１の静圧を検
出する第１の静圧検出手段と、前記多管式分割器の出口
での第２の静圧を検出する第２の静圧検出手段とをさら
に備え、前記調量手段は、前記第１の静圧と、前記第２
の静圧とが一致するよう前記第１及び第２の高圧ガスの
噴出流量を調節することを特徴とする、請求項２記載の
分流希釈トンネル装置。
【請求項４】前記調量手段は、前記第１及び第２の高
圧ガスの噴出流量をそれぞれ独立に調節可能であること
を特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の分流希
釈トンネル装置。
【請求項５】前記第１の所定角度は４５°に、また前
記第２の所定角度は１３５°に設定されていることを特
徴とする、請求項１乃至４のいずれか記載の分流希釈ト
ンネル装置。