JPH0843275A - 排気ガス中の成分測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン等より排出される排気ガス中の粒子
状物質の測定装置において、排気ガス流の分割器の分流
通路の抵抗を低減することによりエンジン背圧を低減す
るとともに希釈ガス通路を主体とする測定装置各要素の
設置に自由度を持たせ得るようにして、測定装置全体の
コンパクト化及び設置コストの低減を実現する。 【構成】 希釈ガス通路内に抽出管を経て排気ガスの一
部を導き、希釈排気ガス中の成分を測定するように構成
された排気ガスの成分測定装置において、排気ガス通路
中の排気ガスの濃度と希釈ガス通路中の希釈排気ガスの
濃度とを排気濃度検出手段により検出し、この検出信号
に基づき抽出管内を流れる排気ガスの流量を制御する抽
出ガス流量制御手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガスを所定比率で
分割し、その分流ガスを希釈した後、希釈済みガスのサ
ンプリング及び成分測定を行う排気ガス中の成分測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両においては、排気ガスに
よる空気汚染防止のため、排気ガスを採取してそこに含
まれる粒子状物質の低減研究や、その他の含有成分を分
析研究する必要がある。

【０００３】しかしながら、排気ガスの全量を希釈する
全量希釈トンネルは大がかりな設備で、多大な経費を必
要とするため、排気ガスの一部を分流した小型の希釈ト
ンネルを使用する分流希釈トンネル装置が用いられてい
る。

【０００４】図３に前記分流希釈トンネル装置を用いた
排気ガス中の成分測定装置の従来の１例を示す。図にお
いて、自動車の排気ガスは、同径同長の複数の分流細管
１より成る多管式の分割器２を経て、サージタンク３へ
導入され、その後、煙道１７を経て外部に排出せしめら
れる。

【０００５】前記分流細管１のうちの１本の下流端は薄
抽出管４として希釈トンネル５内に接続される。該希釈
トンネル５の下流端には定容量吸引装置６が設けられ、
希釈トンネル５の上流端からの外気を流量調節用のバタ
フライバルブ２４を介して吸い込み、混合オリフィス７
の直前で抽出管４から導入された分岐分流排気ガスを希
釈ガスである空気で希釈している。その希釈済排気ガス
は捕集フィルタ３０及び定容量サンプリング装置３１に
よりその中の微粒子がサンプリングされ、あるいは、排
気ガス分析計３２に採取される。

【０００６】このような分流希釈トンネル装置を用いた
排気ガス中の成分測定装置によれば、分流細管の作用に
より、一応分流細管の本数比で、分流された分岐分流排
ガスを希釈トンネルに導入することができ、この分岐分
流排ガスを希釈ガスで希釈した上でその希釈済ガスのサ
ンプリング及び成分テストを行なうことができる。

【０００７】図４に前記分割器２の構造を示す。該分割
器２は外管２０内に多数の断面円形の分流細管１を並設
し、該細管１内を排気ガスの全量が流過するように、各
細管１の間に生じる隙間を耐熱性樹脂材等で埋めてい
る。また前記分流細管１の長さＬ2 及び内径は抽出管４
の長さ及び内径と同一としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の分流希釈トンネル装置を用いた排気ガス中の成分測定
装置にあっては、図４に示されるように、排気ガス管路
２０中に、内径に比し大幅に長さが長く、かつ同一長さ
で同一形状の排気ガス抽出用の分流細管１を外管２０内
に多数並設して分割器２を構成するとともに、各分流細
管１の間には耐熱性樹脂１ａ等で埋めているため、排気
ガス通路の抵抗が大きくなる。

【０００９】このため、前記測定装置を使用してエンジ
ンからの排気ガスの粒子状物質等の成分測定を行う際、
エンジンの背圧が該エンジンの所定試験条件における背
圧よりも高くなる場合がある。かかる不具合を排除し
て、正確な排気ガス中成分測定試験を行うためには、測
定装置の排気流の下流側から分流細管２を含む排気ガス
通路中の排気ガスを吸引し排出する必要を生ずる。

【００１０】また、前記のように分流細管２内の抵抗が
大きいため、分流細管２と抽出管４の長さ及び曲り等の
量の選択に制限が加えられることから、希釈トンネル５
の設置位置が制約され測定装置のコンパクトネス化が阻
害される。

【００１１】本発明の目的は、エンジン等より排出され
る排気ガス中の粒子状物質の測定装置において、排気ガ
ス流の分割器の分流通路の抵抗を低減することによりエ
ンジン背圧を低減するとともに、希釈ガス通路を主体と
する測定装置各要素の設置に自由度を持たせ得るように
して、測定装置全体のコンパクト化及び設置コストの低
減を実現することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点に
鑑み、エンジン等からの排気ガスが流過する排気ガス通
路中の排気ガスの濃度を検出する第１の排気濃度検出手
段と、前記希釈ガス通路中の希釈排気ガスの濃度を検出
する第２の排気ガス濃度検出手段と、前記各検出手段か
らの排気ガス濃度の検出信号が入力され、該濃度検出信
号に基づき前記抽出管内を流れる排気ガスの流量を制御
する抽出ガス流量制御手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１３】そしてさらに、前記分割器２の分流通路
を、その断面形状が多角形状にして、且つ該多角形の各
壁辺が隣接する他の通路と共通する壁辺で構成するか、
又は隣接する他の通路の壁辺と間隙なく重合するように
構成した点、言換えれば図５に示すように、前記分割器
の分流通路を、その断面形状が三角形、４角形、六角
形、八角形等多角形状に構成され、各通路の角部が集合
する位置において隣接する通路内角αが３６０°になる
ように、いわゆるハニカム構造にした点にある。

【００１４】また本発明の第２の特徴とするところは、
前記構成において、前記抽出ガス流量制御手段が、前記
抽出管内への調整空気管路の開度を調節する制御弁と、
前記第１，第２の排気濃度検出手段からの検出信号に基
づき前記制御弁の開度を算出して該制御弁に出力する制
御装置とを備えたことである。

【００１５】

【作用】排気ガス流路内の圧力制御により排気ガスを分
割器にて正確に分割し分流せしめるには、分割器の分流
細管群と抽出管とは全て同一の形状即ち同一の長さと内
径であることが必須である。この場合において、分流細
管群と抽出管との流路抵抗が同一である必要がある。

【００１６】本発明はかかる課題を解決するもので、エ
ンジン等の排気ガス流路に設けられた多数の分流通路か
らなる分割器と抽出管の排気ガス入口形状のみを同一と
し、排気ガス通路内の排気ガスの濃度及び希釈ガス通路
内の希釈排気ガスの濃度を検出して制御装置に入力し、
該制御装置により抽出管への調整空気を導入するための
空気管路を開閉制御する制御弁の開度を変化せしめるこ
とにより、抽出管の排気ガス流量を制御する。

【００１７】従って、分割器の分流通路と抽出管の排気
入口の形状のみを同一に構成すれば、前記のようにして
抽出管内を流れる排気ガス量を自在に制御できることと
なり、分割器の分流通路の長さを抽出管の長さと同一と
することを要することなく、分割器における排気ガスの
分割比をエンジンの全運転条件において一定に制御する
ことができる。

【００１８】また、前記のように分割器の分流通路と抽
出管との長さを同一とする必要がないため、分割器の全
長を大幅に短縮できるとともに、希釈トンネルの設置位
置に自由度を持たせることができる。これにより、測定
装置を著しく小型コンパクトに構成できるとともに、装
置の設置コストも低減される。

【００１９】

【実施例】以下図１乃至図２を参照して本発明の実施例
につき詳細に説明する。但し、この実施例に記載されて
いる構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は
特に特定的な記載がないかぎり、この発明の範囲をそれ
に限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【００２０】図１において１はエンジン（図示せず）の
排気出口に連通される排気管２０ａは排気ガスを後述す
る分割器２に均等に導くためのディフューザ、２は該排
気管路２０中に設けられた分割器である。前記分割器２
は、図２に示すように、外管４２内に正三角形状の分流
通路４１が設けられており、排気ガスはこれら多数の分
流通路４１内を分流１その一部が抽出管４に流入するよ
うに構成されている。

【００２１】尚前記分割器２内の分流通路４１は、図２
に示される正三角形状の他に六角形状、八角形状等細管
方式を除いて種々の構造を採ることができる。例えば図
５（Ａ）（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、前記分割器２の
分流通路４１を、その断面形状が多角形状にして、且つ
該多角形の各壁辺４１ａが隣接する他の通路４１と共通
する壁辺４１ａで構成するか、又は隣接する他の通路の
壁辺と間隙なく重合するように構成した点、言換えれば
前記分割器の分流通路４１を、その断面形状が（Ａ）に
示すように三角形、（Ｂ）に示すように四角形、（Ｃ）
に示すように六角形、又は八角形若しくはこれらの組合
せの多角形状に構成され、各通路の角部が集合する位置
において隣接する通路内角αが３６０°になる、いわゆ
るハニカム構造にする。又は、個々の通路を独立の多角
形の細管で構成し、この細管の壁辺の隣接する他の壁辺
との間に間隙が生じないように束ねて分割器２を構成し
ても良い。

【００２２】５は希釈トンネルであり、空気供給機（図
示せず）からの希釈用空気が導入されるとともに、その
内部に前記抽出管４の一端が開口されている。該希釈ト
ンネル５の構造は図３に示す従来のものと同様である。

【００２３】３はサージタンク、１８は一端が該サージ
タンク３内に開口する排気導入管である。１１は該排気
導入管１８の他端に接続された排気管内排気分析計であ
り、前記排気導入管１８を経て導入されるサージタンク
３内における排気ガスの濃度を検出する。

【００２４】１９は一端が前記希釈トンネル５内に開口
する希釈ガス導入管、１２は該希釈ガス導入管１９の他
端に接続される希釈トンネル排気分析計である。該希釈
トンネル排気分析計１２は、前記希釈ガス導入管１９を
経て導入される希釈トンネル５内の希釈排気ガスの濃度
を検出するものである。

【００２５】４３は排気ガスのサンプリング管、５１，
５２は前記サンプリング管４３を経て導入される排気ガ
ス（希釈排気ガス）中から粒子状物質を捕集するための
ＰＭ用フィルタ、４４は希釈排気ガス吸引用のルーツブ
ロワ、４５，４６は前記ＰＭ用フィルタ、４１，４２下
流側の吸引管路４７中に設けられた開閉弁、である。

【００２６】１７は前記抽出管４の途中に接続される調
整空気管、１４は該調整空気管４に混合用空気を送給す
るための空気ポンプ、１５は該空気ポンプ１４からの圧
縮空気を蓄圧するための蓄圧器である。

【００２７】１６は前記調整空気管路１７を開閉制御す
る制御弁である。該制御弁１６は回線４８を介して制御
装置１３に接続される。該制御装置は、回線４９を介し
て排気管内排気分析計１１に、回線５０を介して希釈ト
ンネル排気分析計１２に夫々接続されており、前記夫々
の分析計１１，１２により検出された排気ガス濃度の検
出信号が入力される。そして該制御装置１３は、前記２
つの濃度の検出信号に基づき制御弁１６の開度を演算
し、該制御弁１６に伝送する。

【００２８】前記のように構成された排気ガス中の成分
測定装置の使用時において、エンジンからの排気ガスは
排気管２０を経てディフューザ２０ａに入り、ここで流
れを均一化せしめられた後、分割器２内のハニカム状分
流通路４１内に流入する。

【００２９】該分流通路４１内を均等に流れた排気ガス
の一部は抽出管４に入り、残部はサージタンク３を経て
外部に送出される。一方前記希釈トンネル５内には図示
しない空気供給機から希釈用の空気が導入されている。

【００３０】前記希釈トンネル５内においては、前記希
釈用空気中に前記抽出管４から導入された排気ガスを押
し込み混合、希釈せしめる。

【００３１】また、前記空気ポンプ１４により加圧され
蓄圧器１５に蓄圧された調整用空気は、制御弁１６が開
かれると、調整空気管１７から抽出管４内に流入し、分
流通路４１からの排気ガスに混入される。従って、前記
希釈トンネル５内に抽出管４から導かれる排気ガスは、
前記のようにして調整用空気が混入された排気ガスであ
る。

【００３２】前記抽出管４から希釈トンネル５内に導か
れる排気ガスの量は、分割器２から抽出管４内に導入さ
れている排気ガス中に、制御弁１６の開度を変化せしめ
ることにより調整空気管１７を経て混入せしめる空気の
量を制御して調整する。

【００３３】次に前記制御装置１３における抽出管４の
排気ガス流量の制御動作につき説明する。排気管内排気
分析計１１においては、排気導入管１８から導入される
サージタンク３内つまり分割器２出口の排気ガスの濃度
（α）を検出して制御装置１３に入力する。

【００３４】また希釈トンネル排気分析計１２において
は、希釈ガス導入管１９から導入される希釈トンネル出
口の希釈ガスつまり、希釈用空気に抽出管４からの排気
ガスが混入されたガスの濃度（β）を検出して制御装置
１３に入力する。

【００３５】そして前記制御装置１３においては、前記
排気ガスの濃度（α）と希釈ガスの濃度（β）との比が
次の１）式を満足する値になるような制御弁１６の開度
信号を算出して制御弁１６に送る。

【００３６】ｍ／（ｌ＋ｍ ）＝Ｑβ／γα …数１ ここで、ｌ＝分流通路の数 ｍ＝抽出管４の本数 γ＝エンジンからの排気ガス流量 Ｑ＝希釈トンネル出口の希釈ガス流量

【００３７】即ち、制御弁１６においては、排気管内排
気分析計１１の排気ガス濃度（α）と希釈トンネル排気
分析計１２の希釈ガス濃度（β）との比が前記〔数１〕
に示す如く一定になるように抽出管４から希釈トンネル
５内に流入する排気ガス量を制御する。

【００３８】従って、分流通路１と抽出管４の排気ガス
入口の形状のみを同一とすれば、前記のように排ガス濃
度（α）と希釈ガス濃度（β）との検出値に基づき抽出
管４内を流れる排気ガス量を自在に制御できるので、分
割器２における排気ガスの分割比をエンジンの全運転条
件において一定に制御することが可能となる。

【００３９】また、図３，４に示されるような従来の装
置のように分流通路（分流細管）１の長さを抽出管４の
長さと同一にする必要が無いため、分流通路１の長さ即
ち分割器２の長さＬ1 （図２参照）を大幅に短縮でき
る。

【００４０】これにより、前記のように分流通路４１が
ハニカム状に形成されていることと相まって、エンジン
の背圧も低減せしめられる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、希釈ガス通路内に抽出
管を経て排気ガスの一部を導き、希釈排気ガス中の成分
を測定するように構成された排気ガス中の成分測定装置
において、排気ガス通路中の排気ガスの濃度と希釈ガス
通路中の希釈排気ガスの濃度とを排気濃度検出手段によ
り検出し、この検出信号に基づき抽出管内を流れる排気
ガスの流量を制御する抽出ガス流量制御手段を設けたの
で、分割器の分流通路と抽出管の排気入口の形状のみを
同一に構成すれば、抽出管内を流れる排気ガス量を自在
に制御できることとなり、分割器の分流通路の長さを抽
出管の長さと同一とすることを要することなく、分割器
における排気ガスの分割比をエンジンの全運転条件にお
いて一定に制御することができる。

【００４２】また、前記のように分割器の分流通路と抽
出管との長さを同一とする必要がないため、分割器の全
長を大幅に短縮できるとともに、希釈トンネルの設置位
置に自由度を持たせることができる。これにより、測定
装置を著しく小型コンパクトに構成できるとともに、装
置の設置コストも低減される。

【００４３】さらに、分割器の分流通路が多角形状に構
成されている為に、従来の細管式分流通路に較べて流路
抵抗が大幅に低減され、エンジンの背圧を減少せしめる
ことがでる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る自動車の排気ガス中の粒
子状物質測定装置の系統図。

【図２】図１における分割器の斜視図。

【図３】従来例を示す図１応当図。

【図４】従来例を示す図２応当図。

【図５】分割器の分流通路を示す拡大図で、（Ａ）は分
流通路が断面三角形のもの、（Ｂ）は分流通路が断面四
角形のもの（Ｃ）は分流通路が断面六角形のものを夫々
示す。

【符号の説明】

４ 抽出管 ５ 希釈トンネル １１ 排気管内排気分析計 １２ 希釈トンネル排気分析計 １３ 制御装置 １６ 制御弁 １７ 調整空気管 ２０ 排気管 ４１ 分流通路 ４２ 分割器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガス通路中に設けられ多数の平行な
   排気ガスの分流通路が並設された分割器と、希釈用空気
   が導入される希釈ガス通路と、一端が前記分流通路のう
   ちの所定数の出口に接続され他端が前記希釈ガス通路に
   開口される抽出管路とを備え、 前記希釈ガス通路出口近傍の希釈排気ガスの一部をサン
   プリングして排気ガス中の粒子状物質を検知する排気ガ
   ス中の成分測定装置において、 前記排気ガス通路中の排気ガスの濃度を検出する第１の
   排気濃度検出手段と、 前記希釈ガス通路中の希釈排気ガスの濃度を検出する第
   ２の排気ガス濃度検出手段と、 前記各検出手段からの排気ガス濃度の検出信号が入力さ
   れ、該濃度検出信号に基づき前記抽出管内を流れる排気
   ガスの流量を制御する抽出ガス流量制御手段とを備え、 前記分割器の分流通路を、その断面形状が多角形状にし
   て、且つ該多角形の各壁辺が隣接する他の通路と共通す
   る壁辺で構成するか、又は隣接する他の通路の壁辺と間
   隙なく重合するように構成してなることを特徴とする排
   気ガスの成分測定装置。
2. 【請求項２】 前記抽出ガス流量制御手段が、 前記抽出管内への調整空気管路の開度を調節する制御弁
   と、 前記第１，第２の排気濃度検出手段からの検出信号に基
   づき前記制御弁の開度を算出して該制御弁に出力する制
   御装置とを備えた請求項１記載の排気ガス中の成分測定
   装置。