JPH10267721A - Exhaust gas flow measuring device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas flow measuring device for internal combustion engineInfo
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- JPH10267721A JPH10267721A JP30938297A JP30938297A JPH10267721A JP H10267721 A JPH10267721 A JP H10267721A JP 30938297 A JP30938297 A JP 30938297A JP 30938297 A JP30938297 A JP 30938297A JP H10267721 A JPH10267721 A JP H10267721A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のエンジ
ンなど内燃機関から排出されるガスの流量を測定する装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a flow rate of gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関から排出されるたガス（以下、
排ガスという）の過渡的な特性化を行うには、排ガス流
量をリアルタイムで測定する必要がある。そして、この
排ガス流量を連続的に測定する手法の一つにトレース法
がある。このトレース法は、内燃機関に連なる排気流路
に対して、排ガス中の成分と反応を起こしにくい不活性
ガス、例えばヘリウムガスを導入し、このヘリウムガス
の濃度を、排気流路に接続されたガスサンプリング流路
に接続されたトレースガス分析計によって測定し、ヘリ
ウムガスの導入量をヘリウムガスの濃度で除することに
より、排ガス流量をリアルタイムに求めるようにしたも
のである。2. Description of the Related Art Gas discharged from an internal combustion engine (hereinafter referred to as "gas")
In order to perform the transient characterization of exhaust gas, it is necessary to measure the exhaust gas flow rate in real time. A trace method is one of the techniques for continuously measuring the exhaust gas flow rate. In this tracing method, an inert gas such as helium gas, which hardly reacts with components in exhaust gas, is introduced into an exhaust passage connected to an internal combustion engine, and the concentration of this helium gas is connected to the exhaust passage. The exhaust gas flow rate is determined in real time by measuring with a trace gas analyzer connected to the gas sampling flow path and dividing the introduced amount of helium gas by the concentration of helium gas.
【０００３】上述の測定原理で排ガスの流量を測定する
装置として、例えば特開平８−１５２５３号公報に開示
されるものがある。図７は、この公報に開示されたエン
ジン排ガス流量測定装置を概略的に示すもので、この図
において、４１はエンジン、４２はこのエンジン４１に
対して不活性ガスとしてのヘリウムガスを導入するため
の圧縮ガスシリンダ、４３は減圧弁である。４４はエン
ジン４１に連なる排気流路である。４５はその上流側が
排気流路４４に分岐接続されるガスサンプリング流路
で、フィルタ４６と吸引ポンプ４７が設けられ、その下
流側は排気流路４４に合流接続されている。４８は接続
部材４９を介してガスサンプリング流路４５に接続され
たトレースガス分析計である。As an apparatus for measuring the flow rate of exhaust gas based on the above-described measurement principle, there is an apparatus disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-15253. FIG. 7 schematically shows an engine exhaust gas flow rate measuring device disclosed in this publication. In FIG. 7, reference numeral 41 denotes an engine, and 42 denotes a helium gas as an inert gas introduced into the engine 41. Reference numeral 43 denotes a pressure reducing valve. Reference numeral 44 denotes an exhaust passage connected to the engine 41. Reference numeral 45 denotes a gas sampling flow passage whose upstream side is branched and connected to the exhaust flow passage 44. A filter 46 and a suction pump 47 are provided, and its downstream side is connected to the exhaust flow passage 44. Reference numeral 48 denotes a trace gas analyzer connected to the gas sampling channel 45 via a connection member 49.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記トレー
スガス分析計４８としては、四重極子形質量分析計やセ
クターフィールド質量分析計などが用いられるが、これ
らの分析計は、その内部が高真空であるため、フィルタ
４６や吸引ポンプ４７などが設けられるガスサンプリン
グ流路４５と接続する際、前記接続部材４９として、微
小漏洩オリフィスやＶＬＶ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅａ
ｋ Ｖａｌｖｅ）が用いられる。As the trace gas analyzer 48, a quadrupole mass spectrometer, a sector field mass spectrometer, or the like is used, and these analyzers have a high vacuum inside. Therefore, when connecting to the gas sampling channel 45 provided with the filter 46, the suction pump 47, and the like, the connecting member 49 is used as a micro leaking orifice or a VLV (Variable Lea).
k Valve) is used.
【０００５】しかしながら、上記構成では以下の
（１）、（２）に示す問題点があった。However, the above configuration has the following problems (1) and (2).
【０００６】（１）上記微小漏洩オリフィスやＶＬＶ
は、内部のデッドボリュームが大きく、したがって、ガ
スサンプリング流路４５に他のガス分析計を複数台接続
し、これらのガス分析計でＣＯ、ＣＯ2 、ＮＯX やＨＣ
などの排ガス成分を分析するような場合、トレースガス
分析計４８と前記ガス分析計とにおいてタイムラグが生
じ、両分析計における出力のタイミングを調整する必要
があった。(1) The micro leak orifice or VLV
Has a large internal dead volume. Therefore, a plurality of other gas analyzers are connected to the gas sampling flow path 45, and CO, CO 2 , NO X and HC
When analyzing exhaust gas components such as the above, a time lag occurs between the trace gas analyzer 48 and the gas analyzer, and it is necessary to adjust the output timing in both analyzers.
【０００７】（２）前記トレースガス分析計４８の内部
が本来高真空であるため、排ガス中におけるガス成分比
によって感度が変化する。すなわち、一定温度に温調さ
れた前記トレースガス分析計４８には前記接続部材４９
を介して一定濃度のヘリウムガスが排ガス中に混合した
状態で導入される。ところで、自動車のエンジンなど内
燃機関から排出される排ガスの連続測定は測定する排ガ
ス成分が急激に変化するものであり、この排ガス成分に
よっては粘性の差からトレースガス分析計４８内部にお
ける圧力に差が生じる。ここで、トレースガス分析計４
８内部の圧力、体積および温度を、それぞれＰ、Ｖ（＝
一定）およびＴ（＝一定）とすると、ヘリウムガスにつ
いて式ＰＶ＝ｎＲＴ（ｎはヘリウムガスの分子数、Ｒは
定数）が成り立つ訳であるが、圧力変動分ΔＰが例えば
大であれば上記式においてＰがｎに比例することから、
ヘリウムガスの導入量が大きくなって排ガス中のヘリウ
ムガスの指示値は実際より高くなってしまい、排ガス流
量としては低めに出てしまったり、これとは反対に、前
記圧力変動が小であればこの変動分に比例してヘリウム
ガスの導入量が小さくなって排ガス中のヘリウムガスの
指示値は実際より低くなってしまい、排ガス流量として
は高めに出てしまうといった問題が生じていた。(2) Since the interior of the trace gas analyzer 48 is originally under a high vacuum, the sensitivity varies depending on the gas component ratio in the exhaust gas. That is, the connection member 49 is connected to the trace gas analyzer 48 whose temperature has been adjusted to a constant temperature.
A helium gas of a certain concentration is introduced in a state mixed with the exhaust gas. By the way, in the continuous measurement of exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine, the exhaust gas component to be measured changes rapidly, and depending on the exhaust gas component, the difference in viscosity causes a difference in pressure inside the trace gas analyzer 48. Occurs. Here, the trace gas analyzer 4
8, the internal pressure, volume, and temperature are P, V (=
If constant (constant) and T (= constant), the equation PV = nRT (n is the number of molecules of helium gas, R is a constant) holds for helium gas. Since P is proportional to n at
The indicated value of the helium gas in the exhaust gas becomes larger than the actual value because the introduced amount of the helium gas is increased, and the exhaust gas flow rate becomes lower, or conversely, if the pressure fluctuation is small, The amount of helium gas introduced becomes smaller in proportion to this variation, and the indicated value of helium gas in the exhaust gas becomes lower than the actual value, resulting in a problem that the exhaust gas flow rate becomes higher.
【０００８】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的の一つは、他のガス分析計との間に
タイムラグを生ずることなく所望の排ガス流量を測定す
ることができる内燃機関の排ガス流量測定装置を提供す
ることである。The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and one of the objects is to measure a desired exhaust gas flow rate without causing a time lag with another gas analyzer. An object of the present invention is to provide an exhaust gas flow rate measuring device for an internal combustion engine.
【０００９】また、この発明のもう一つの目的は、感度
変化を可及的に少なくすることができる内燃機関の排ガ
ス流量測定装置を提供することである。Another object of the present invention is to provide an exhaust gas flow rate measuring device for an internal combustion engine which can minimize a change in sensitivity.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記（１）に示す問題点
を解決するため、この発明では、内燃機関に連なる排気
流路に、ガス分析計に対してサンプルガスを供給するた
めのガスサンプリング流路を接続し、このガスサンプリ
ング流路にトレースガス分析計を設け、前記排気流路に
対してガスサンプリング流路の接続点より上流側におい
てトレースガスを導入したときのトレースガスの濃度を
前記トレースガス分析計によって測定し、このトレース
ガス濃度とトレースガスの導入量とに基づいて内燃機関
の排ガスの流量を測定するようにした装置において、前
記ガスサンプリング流路とトレースガス分析計とを適宜
の内径を有する細管によって接続している。In order to solve the above-mentioned problem (1), the present invention provides a gas sampling system for supplying a sample gas to a gas analyzer in an exhaust passage connected to an internal combustion engine. A flow path is connected, and a trace gas analyzer is provided in this gas sampling flow path, and the concentration of the trace gas when the trace gas is introduced into the exhaust flow path at an upstream side from a connection point of the gas sampling flow path is measured. In a device that is measured by a trace gas analyzer and measures the flow rate of the exhaust gas of the internal combustion engine based on the trace gas concentration and the introduced amount of the trace gas, the gas sampling flow path and the trace gas analyzer are appropriately used. Are connected by a thin tube having an inner diameter of
【００１１】また、別の観点から、内燃機関に連なる排
気流路に、ガス分析計に対してサンプルガスを供給する
ためのガスサンプリング流路を接続し、このガスサンプ
リング流路にトレースガス分析計を設け、前記内燃機関
の上流側においてトレースガスを導入したときのトレー
スガスの濃度を前記トレースガス分析計によって測定
し、このトレースガス濃度とトレースガスの導入量とに
基づいて内燃機関の排ガスの流量を測定するようにした
装置において、前記ガスサンプリング流路とトレースガ
ス分析計とを適宜の内径を有する細管によって接続した
ことを特徴とする内燃機関の排ガス流量測定装置を提供
する。From another viewpoint, a gas sampling passage for supplying a sample gas to a gas analyzer is connected to an exhaust passage connected to the internal combustion engine, and the trace gas analyzer is connected to the gas sampling passage. The trace gas concentration when the trace gas is introduced on the upstream side of the internal combustion engine is measured by the trace gas analyzer, and the exhaust gas of the internal combustion engine is measured based on the trace gas concentration and the introduced amount of the trace gas. In a device for measuring a flow rate, there is provided an exhaust gas flow rate measuring device for an internal combustion engine, wherein the gas sampling flow path and the trace gas analyzer are connected by a thin tube having an appropriate inner diameter.
【００１２】上記構成の内燃機関の排ガス流量測定装置
においては、ガスサンプリング流路とトレースガス分析
計とを接続する部材としてキャピラリなど適宜内径を有
する細管を用いているので、トレースガス分析計に対し
て一定流量のサンプルガスを供給することができるとと
もに、接続部分におけるデッドボリュームが可及的に低
減され、デッドボリュームに起因する応答の遅れが低減
される。したがって、ガスサンプリング流路に接続され
た他のガス分析計とのタイムラグがなくなる。In the exhaust gas flow rate measuring device for an internal combustion engine having the above configuration, a thin tube having an appropriate inner diameter such as a capillary is used as a member connecting the gas sampling flow path and the trace gas analyzer. Thus, the sample gas can be supplied at a constant flow rate, the dead volume at the connection portion is reduced as much as possible, and the delay in response due to the dead volume is reduced. Therefore, there is no time lag with another gas analyzer connected to the gas sampling flow path.
【００１３】一方、上記（２）に示す問題点を解決する
ため、この発明では、内燃機関に連なる排気流路に、ガ
ス分析計に対してサンプルガスを供給するためのガスサ
ンプリング流路を接続し、このガスサンプリング流路に
トレースガス分析計を設け、前記排気流路に対してガス
サンプリング流路の接続点より上流側においてトレース
ガスを導入したときのトレースガスの濃度を前記トレー
スガス分析計によって測定し、このトレースガス濃度と
トレースガスの導入量とに基づいて内燃機関の排ガスの
流量を測定するようにした装置において、前記トレース
ガスとしてヘリウムガスを用い、前記ガスサンプリング
流路とトレースガス分析計とをヘリウムガスのみを実質
的に透過する多孔質薄膜を介して接続している。On the other hand, in order to solve the problem (2), in the present invention, a gas sampling flow path for supplying a sample gas to a gas analyzer is connected to an exhaust flow path connected to an internal combustion engine. A trace gas analyzer is provided in the gas sampling flow path, and the concentration of the trace gas when the trace gas is introduced upstream from a connection point of the gas sampling flow path with respect to the exhaust flow path is determined by the trace gas analyzer. And measuring the flow rate of the exhaust gas of the internal combustion engine based on the trace gas concentration and the introduced amount of the trace gas, using a helium gas as the trace gas, the gas sampling flow path and the trace gas The analyzer is connected to the analyzer via a porous thin film substantially transmitting only helium gas.
【００１４】更に、別の観点から、内燃機関に連なる排
気流路に、ガス分析計に対してサンプルガスを供給する
ためのガスサンプリング流路を接続し、このガスサンプ
リング流路にトレースガス分析計を設け、前記内燃機関
の上流側においてトレースガスを導入したときのトレー
スガスの濃度を前記トレースガス分析計によって測定
し、このトレースガス濃度とトレースガスの導入量とに
基づいて内燃機関の排ガスの流量を測定するようにした
装置において、前記トレースガスとしてヘリウムガスを
用い、前記ガスサンプリング流路とトレースガス分析計
とをヘリウムガスのみを実質的に透過する多孔質薄膜を
介して接続したことを特徴とする内燃機関の排ガス流量
測定装置を提供する。Further, from another viewpoint, a gas sampling flow path for supplying a sample gas to the gas analyzer is connected to an exhaust flow path connected to the internal combustion engine, and the trace gas analyzer is connected to the gas sampling flow path. The trace gas concentration when the trace gas is introduced on the upstream side of the internal combustion engine is measured by the trace gas analyzer, and the exhaust gas of the internal combustion engine is measured based on the trace gas concentration and the introduced amount of the trace gas. In an apparatus configured to measure a flow rate, helium gas is used as the trace gas, and the gas sampling flow path and the trace gas analyzer are connected via a porous thin film substantially transmitting only helium gas. An exhaust gas flow rate measuring device for an internal combustion engine is provided.
【００１５】この場合、前記トレースガスとしてヘリウ
ムガスのみを実質的に透過する多孔質薄膜を介してガス
サンプリング流路とトレースガス分析計とを接続してお
り、ヘリウムの原子量が排ガス中に存在する物質の原子
量と掛け離れているから、不要な排ガス成分の導入を防
止して、ヘリウムガスのみをトレースガス分析計に対し
て実質的に供給することができる。そのため、高真空状
態のトレースガス分析計内部が排ガスの粘性によって圧
力変動を起こし、この変動分に比例してヘリウムガスの
導入量が変動するといった事態を防止できる。よって、
排ガス中におけるガス成分比によって感度が変化すると
いう問題点を解消できる。In this case, the gas sampling flow path and the trace gas analyzer are connected via a porous thin film substantially transmitting only helium gas as the trace gas, and the atomic weight of helium is present in the exhaust gas. Since it is far from the atomic weight of the substance, introduction of unnecessary exhaust gas components can be prevented, and only helium gas can be substantially supplied to the trace gas analyzer. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the pressure inside the trace gas analyzer in a high vacuum state fluctuates due to the viscosity of the exhaust gas, and the amount of helium gas introduced fluctuates in proportion to the fluctuation. Therefore,
The problem that the sensitivity changes depending on the gas component ratio in the exhaust gas can be solved.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施例
を、図を参照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１７】図１および図２は、この発明の第１の実施
例を示す。まず、図１において、１は自動車、２はその
エンジンである。３はエンジン２に連なるテールパイプ
に連結される排気流路である。４は排気流路３に接続さ
れるトレースガス供給路で、このトレースガス供給路４
の上流側にはトレースガスとしての純粋なヘリウムガス
を収容したガスボンベ５が設けられ、その下流側には、
ガスの流量を測定する機能と制御する機能とを兼ね備え
たマスフローコントローラ６が設けられている。なお、
トレースガスとしてヘリウムガスを用いた理由は、ヘリ
ウムの原子量がアルゴンなど他の不活性ガスに比して排
ガス中に存在する物質の原子量と掛け離れているからで
ある。FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. First, in FIG. 1, 1 is an automobile, and 2 is its engine. Reference numeral 3 denotes an exhaust passage connected to a tail pipe connected to the engine 2. Reference numeral 4 denotes a trace gas supply path connected to the exhaust passage 3.
A gas cylinder 5 containing pure helium gas as a trace gas is provided on the upstream side, and on the downstream side,
A mass flow controller 6 having both a function of measuring gas flow and a function of controlling gas flow is provided. In addition,
The reason for using helium gas as the trace gas is that the atomic weight of helium is far apart from the atomic weight of the substances present in the exhaust gas as compared with other inert gases such as argon.
【００１８】７は排気流路３に接続されるガスサンプリ
ング流路で、空気など希釈用ガスで希釈しない状態の排
ガスをダイレクトにサンプリングするもので、このガス
サンプリング流路７には、例えば次のような機器や装置
が接続されている。すなわち、８はフィルタ、９は電子
冷却器などの除湿装置、１０は吸引ポンプである。そし
て、この吸引ポンプ１０の下流側のガスサンプリング流
路７には、複数のガス分析計１１が互いに並列な分岐流
路１２を介して設けられており、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯX
やＨＣなど排ガス中に含まれる成分を適宜測定できるよ
うに構成されているとともに、トレースガス分析計１３
が適宜の内径を有する細管１４を介してガスサンプリン
グ流路７に接続されている。ここで用いる細管１４とし
ては、例えばガラスよりなるキャピラリがあり、その内
径は例えば０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。ま
た、トレースガス分析計１３は、例えばセクターフィー
ルド質量分析計が用いられ、トレースガスであるヘリウ
ムガスの濃度を測定するものである。なお、Ｅx は、サ
ンプルガスＳとしてガスサンプリング流路７に取り込ま
れない排ガスである。Reference numeral 7 denotes a gas sampling flow passage connected to the exhaust flow passage 3 for directly sampling exhaust gas not diluted with a diluting gas such as air. Such devices and devices are connected. That is, 8 is a filter, 9 is a dehumidifier such as an electronic cooler, and 10 is a suction pump. A plurality of gas analyzers 11 are provided in the gas sampling flow path 7 on the downstream side of the suction pump 10 via branch flow paths 12 which are parallel to each other, and CO, CO 2 , NO X
It is configured so that the components contained in the exhaust gas, such as HC and HC, can be appropriately measured.
Is connected to the gas sampling channel 7 via a thin tube 14 having an appropriate inner diameter. The capillary 14 used here is, for example, a capillary made of glass, and its inner diameter is, for example, about 0.03 mm to 0.5 mm. The trace gas analyzer 13 uses, for example, a sector field mass spectrometer to measure the concentration of helium gas as a trace gas. Incidentally, E x is the exhaust gas is not taken into the gas sampling flow path 7 as a sample gas S.
【００１９】図２は、トレースガス分析計１３の一例を
概略的に示すもので、この図において、１５はイオン源
で、高真空に保持された容器１６内には、キャピラリ１
４に連なるガス導入口１７側に、フィラメント１８と、
このフィラメント１８を加熱したときに生ずる電子１９
を集める集電子極２０とを対向配置するとともに、イオ
ン押し出し電極２１、引き出し電極２２などを設けてな
り、イオン２３を発生する。なお、２４は容器１６内を
高真空に引くための排気ポンプ、２５は圧力計である。FIG. 2 schematically shows an example of the trace gas analyzer 13. In FIG. 2, reference numeral 15 denotes an ion source, and a capillary 1 is placed in a container 16 maintained at a high vacuum.
On the side of the gas introduction port 17 connected to 4, a filament 18 and
Electrons 19 generated when this filament 18 is heated
And a collector electrode 20 for collecting ions, and an ion push-out electrode 21, an extraction electrode 22, and the like are provided to generate ions 23. In addition, 24 is an exhaust pump for evacuating the inside of the container 16 to high vacuum, and 25 is a pressure gauge.
【００２０】２６は前記イオン源１５に連なる分析部
で、磁場を発生するマグネット２７が設けられており、
ヘリウムイオンのみを通過させるように構成されてい
る。２８は分析部２６を経てきたイオン２３を集めるイ
オンコレクタである。このイオンコレクタ２８で得られ
るイオン電流は、図示してないが、プリアンプ、メイン
アンプを経て、電磁オシログラフやペン記録計などの記
録計にデータとして表示される。Reference numeral 26 denotes an analyzer connected to the ion source 15 and provided with a magnet 27 for generating a magnetic field.
It is configured to pass only helium ions. Reference numeral 28 denotes an ion collector that collects ions 23 that have passed through the analysis unit 26. Although not shown, the ion current obtained by the ion collector 28 is displayed as data on a recorder such as an electromagnetic oscillograph or a pen recorder through a preamplifier and a main amplifier.
【００２１】なお、マスフローコントローラ６、ガス分
析計１１、トレースガス分析計１３からの出力信号は、
図示してないマイクロコンピュータなどの演算制御部に
入力されるようにしてある。The output signals from the mass flow controller 6, the gas analyzer 11, and the trace gas analyzer 13 are as follows:
The data is input to an arithmetic control unit such as a microcomputer (not shown).
【００２２】上記構成の排ガス分析装置においては、自
動車１のエンジン２からの排ガスは排気流路３に至る。
そして、この排ガスに対して、排気流路３の上流側にお
いて、マスフローコントローラ６によって流量調整され
たヘリウムガスがトレースガスとして導入される。な
お、このときの導入量は、演算制御部に入力される。In the exhaust gas analyzer having the above configuration, the exhaust gas from the engine 2 of the automobile 1 reaches the exhaust passage 3.
Helium gas whose flow rate has been adjusted by the mass flow controller 6 is introduced as a trace gas into the exhaust gas on the upstream side of the exhaust passage 3. The introduction amount at this time is input to the arithmetic control unit.
【００２３】そして、ヘリウムガスが混入した排ガスの
一部は、サンプルガスＳとしてガスサンプリング流路７
に取り込まれる。ガスサンプリング流路７に取り込まれ
たサンプルガスＳは、フィルタ８を経て除湿装置９に至
り、適宜除湿される。この除湿処理後のサンプルガスＳ
は、吸引ポンプ１０を経て互いに並列な分岐流路１２に
それぞれ設けられたガス分析計１１に供給されるととも
に、キャピラリ１４を経てトレースガス分析計１３に供
給される。A part of the exhaust gas mixed with the helium gas is used as a sample gas S as a gas sampling channel 7.
It is taken in. The sample gas S taken into the gas sampling channel 7 reaches the dehumidifier 9 via the filter 8 and is appropriately dehumidified. Sample gas S after this dehumidification process
Is supplied to a gas analyzer 11 provided in a branch flow path 12 parallel to each other via a suction pump 10 and is supplied to a trace gas analyzer 13 via a capillary 14.
【００２４】そして、ガス分析計１１においては、サン
プルガスＳ中に含まれる各種の成分がそれぞれ分析さ
れ、その結果は演算制御部に送られる。また、トレース
ガス分析計１３においては、ヘリウムガスの濃度が求め
られ、この濃度値も演算制御部に送られる。In the gas analyzer 11, various components contained in the sample gas S are analyzed, and the results are sent to the arithmetic and control unit. In the trace gas analyzer 13, the concentration of helium gas is obtained, and this concentration value is also sent to the arithmetic and control unit.
【００２５】一方、マスフローコントローラ６において
は、トレースガスとしてのヘリウムガスの導入量が得ら
れ、これが演算制御部に送られているので、このヘリウ
ムガス導入量をヘリウムガス濃度で除することにより排
ガス流量をリアルタイムで得ることができる。On the other hand, in the mass flow controller 6, the amount of helium gas introduced as a trace gas is obtained and sent to the arithmetic and control unit. The helium gas introduction amount is divided by the helium gas concentration to obtain the exhaust gas. The flow rate can be obtained in real time.
【００２６】上述したように、上記実施例における内燃
機関の排ガス流量測定装置は、エンジン２からの排ガス
をダイレクトにサンプリングするガスサンプリング流路
７とトレースガス分析計１３とを接続する部材としてキ
ャピラリ１４を用いているので、トレースガス分析計１
３に対して一定流量のサンプルガスＳを供給することが
できるとともに、デッドリュームが可及的に低減され、
これに起因する応答の遅れが低減される。したがって、
ガスサンプリング流路７に接続された他のガス分析計１
１における測定結果とのタイムラグがなくなる。As described above, the apparatus for measuring the exhaust gas flow rate of the internal combustion engine in the above embodiment is configured such that the capillary 14 serves as a member for connecting the gas sampling flow path 7 for directly sampling the exhaust gas from the engine 2 and the trace gas analyzer 13. Trace gas analyzer 1
3 and a constant flow rate of the sample gas S can be supplied, and the dead volume is reduced as much as possible.
The response delay caused by this is reduced. Therefore,
Another gas analyzer 1 connected to the gas sampling flow path 7
The time lag with the measurement result in 1 is eliminated.
【００２７】そして、この発明の発明者によれば、キャ
ピラリ１４の内径が細くなればなるほどトレースガス分
析計１３における応答速度が速くなるということを見出
し、内径が０．０３〜０．０７５ｍｍでは他の内径のも
のより良好であった。According to the inventor of the present invention, it has been found that as the inner diameter of the capillary 14 becomes smaller, the response speed in the trace gas analyzer 13 becomes faster. Was better than that of the inner diameter.
【００２８】図３は、トレースガス分析計１３へのサン
プルガスＳの他の取り込み態様を示すこの発明の第２の
実施例で、この図において、２９は質量分析計で、これ
にはターボ分子／ドラッグポンプ３０とロータリポンプ
３１を直列に接続した状態で接続されている。そして、
３２はキャピラリ１４に連なるサンプリングポートであ
る。３３，３４，３５はサンプリングポート３２とター
ボ分子／ドラッグポンプ３０の真ん中の位置との間、サ
ンプリングポート３２とターボ分子／ドラッグポンプ３
０の底部との間、サンプリングポート３２と、ターボ分
子／ドラッグポンプ３０とロータリポンプ３１との間に
それぞれ介装される開閉弁である。FIG. 3 is a second embodiment of the present invention showing another mode of taking the sample gas S into the trace gas analyzer 13. In this figure, reference numeral 29 denotes a mass spectrometer, which includes a turbo molecule. / Drag pump 30 and rotary pump 31 are connected in series. And
Reference numeral 32 denotes a sampling port connected to the capillary 14. 33, 34, 35 are between the sampling port 32 and the middle position of the turbo-molecule / drag pump 30;
0, an on-off valve interposed between the sampling port 32 and the turbo molecular / drag pump 30 and the rotary pump 31.
【００２９】このように構成されたものにおいては、上
述した実施例のものの効果に加えて以下のような効果を
奏する。すなわち、サンプリングポート３２の圧力は高
い負圧状態から大気圧までの範囲で可変であり、質量分
析計２９は前記圧力に応じてそのチャンバに至る取り入
れ口の開閉弁３３〜３５を切り換える。それぞれヘリウ
ムガスは拡散係数が高いので、ヘリウム分子はターボ分
子／ドラッグポンプ３０ないで逆方向に移動できるとと
もに、他のガス成分が質量分析計２９内に侵入するのを
防ぐ。さらに、前述のように、圧力の可変範囲が広いの
で、任意の長さのキャピラリ１４を用いても、トレース
ガス分析計１３の測定値に誤差が生じることがなく、排
ガスの試料採集に好適である。With the above-described structure, the following effects can be obtained in addition to the effects of the above-described embodiment. That is, the pressure of the sampling port 32 is variable in a range from a high negative pressure state to the atmospheric pressure, and the mass spectrometer 29 switches the opening / closing valves 33 to 35 to the chamber according to the pressure. Since each helium gas has a high diffusion coefficient, helium molecules can move in the opposite direction without the turbo molecule / drag pump 30 and also prevent other gas components from entering the mass spectrometer 29. Further, as described above, since the variable range of the pressure is wide, even if the capillary 14 having an arbitrary length is used, no error occurs in the measurement value of the trace gas analyzer 13, which is suitable for sampling the exhaust gas. is there.
【００３０】上述した実施例においては、トレースガス
としてのヘリウムガスをエンジン２の下流側の排気流路
３を流れる排ガスに混入するようにしているが、トレー
スガス供給路４を、図１において仮想線４’で示すよう
に、エンジン２に接続してもよい。この場合、上述した
実施例に比べて、エンジン２からテールパイプまでの容
積がデッドボリュームとなり、タイムラグが大きくな
る。In the above-described embodiment, the helium gas as the trace gas is mixed with the exhaust gas flowing through the exhaust passage 3 on the downstream side of the engine 2. It may be connected to the engine 2 as shown by line 4 '. In this case, the volume from the engine 2 to the tail pipe becomes a dead volume, and the time lag increases as compared with the above-described embodiment.
【００３１】なお、上記２つの実施例では、例えば、ト
レースガスとしては、ヘリウムガス以外の他の不活性ガ
スを用いてもよく、トレースガス分析計１３としてはセ
クターフィールド質量分析計以外に、四重極子形質量分
析計など種々の質量分析計を用いることができる。In the above two embodiments, for example, an inert gas other than helium gas may be used as the trace gas, and the trace gas analyzer 13 is not limited to the sector field mass spectrometer. Various mass spectrometers such as a dipole mass spectrometer can be used.
【００３２】図４および図５は、トレースガスとして不
活性ガスであるヘリウムガスのみを実質的に透過する多
孔質薄膜４０を介してガスサンプリング流路７とトレー
スガス分析計１３とを接続したこの発明の第３の実施例
を示す。なお、図４および図５において、上記図１およ
び図２で用いた符号と同一のものは、同一または相当物
である。FIGS. 4 and 5 show the gas sampling channel 7 and the trace gas analyzer 13 connected through a porous thin film 40 which substantially transmits only helium gas, which is an inert gas, as a trace gas. 3 shows a third embodiment of the invention. In FIGS. 4 and 5, the same reference numerals as those used in FIGS. 1 and 2 are the same or equivalent.
【００３３】前記多孔質薄膜４０は、その材質がポリテ
トラフルオロエチレンであり、この多孔質薄膜４０を用
いると、多数の他の材質の多孔質薄膜を用いた場合に比
して、排ガス中のヘリウムガスの指示値は実際より高く
（低く）なってしまい、排ガス流量としては低め（高
め）に出てしまうといった事態が起こらなくなったこと
をこの発明の発明者は確認した。これは、ポリテトラフ
ルオロエチレンからなる多孔質薄膜４０が不要な排ガス
成分の導入を防止して、ヘリウムガスのみをトレースガ
ス分析計１３に対して供給したためであると考えられ
る。The material of the porous thin film 40 is polytetrafluoroethylene. When the porous thin film 40 is used, compared with the case where a porous thin film of a large number of other materials is used, the porous thin film 40 is made of polytetrafluoroethylene. The inventor of the present invention has confirmed that the indicated value of the helium gas becomes higher (lower) than the actual value, and the situation that the exhaust gas flow rate becomes lower (higher) does not occur. This is considered to be because the porous thin film 40 made of polytetrafluoroethylene prevented the introduction of unnecessary exhaust gas components and supplied only helium gas to the trace gas analyzer 13.
【００３４】図６は、前記多孔質薄膜４０用いた場合の
トレースガス分析計１３へのサンプルガスＳの他の取り
込み態様を示すこの発明の第４の実施例を示す。なお、
図６において、上記図１〜図５で用いた符号と同一のも
のは、同一または相当物である。FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention showing another mode of taking the sample gas S into the trace gas analyzer 13 when the porous thin film 40 is used. In addition,
In FIG. 6, the same components as those used in FIGS. 1 to 5 are the same or equivalent.
【００３５】[0035]
【発明の効果】この発明は、以上のような形態で実施さ
れ、以下のような効果を奏する。The present invention is embodied in the above-described embodiment and has the following effects.
【００３６】この発明の内燃機関の排ガス流量測定装置
においては、ガスサンプリング流路とトレースガス分析
計とを接続する部材として適宜の内径を有する細管を用
いているので、接続部分におけるデッドボリュームが可
及的に低減され、デッドボリュームに起因する応答の遅
れが低減される。したがって、ガスサンプリング流路に
接続された他のガス分析計とのタイムラグがなくなり、
排ガス分析を精度よく行うことができる。In the exhaust gas flow rate measuring device for an internal combustion engine according to the present invention, since a thin tube having an appropriate inner diameter is used as a member for connecting the gas sampling flow path and the trace gas analyzer, a dead volume at the connecting portion is small. As a result, the response delay caused by the dead volume is reduced. Therefore, there is no time lag with other gas analyzers connected to the gas sampling flow path,
Exhaust gas analysis can be performed accurately.
【００３７】また、トレースガスとしてヘリウムガスの
みを実質的に透過する多孔質薄膜を介してガスサンプリ
ング流路とトレースガス分析計とを接続したことから、
排ガス中におけるガス成分比によって感度が変化すると
いう問題点を解消できる。Further, since the gas sampling flow path and the trace gas analyzer are connected via a porous thin film substantially transmitting only helium gas as a trace gas,
The problem that the sensitivity changes depending on the gas component ratio in the exhaust gas can be solved.
【図１】この発明の第１の実施例の内燃機関の排ガス流
量測定装置を組み込んだ排ガス分析装置の一例を概略的
に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an exhaust gas analyzer incorporating an exhaust gas flow measuring device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
【図２】前記測定装置で用いられるトレースガス分析計
の一例を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a trace gas analyzer used in the measurement device.
【図３】この発明の第２の実施例の要部を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a main part of a second embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第３の実施例の内燃機関の排ガス流
量測定装置を組み込んだ排ガス分析装置の一例を概略的
に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of an exhaust gas analyzer incorporating an exhaust gas flow measurement device for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
【図５】前記第３の実施例の測定装置で用いられるトレ
ースガス分析計の一例を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a trace gas analyzer used in the measuring device of the third embodiment.
【図６】この発明の第４の実施例の要部を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a main part of a fourth embodiment of the present invention.
【図７】従来技術を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional technique.
２…内燃機関、３…排気流路、７…ガスサンプリング流
路、１１…ガス分析計、１３…トレースガス分析計、１
４…細管、４０…多孔質薄膜、Ｓ…サンプルガス。2 ... internal combustion engine, 3 ... exhaust passage, 7 ... gas sampling passage, 11 ... gas analyzer, 13 ... trace gas analyzer, 1
4 ... capillary, 40 ... porous thin film, S ... sample gas.
Claims (5)
計に対してサンプルガスを供給するためのガスサンプリ
ング流路を接続し、このガスサンプリング流路にトレー
スガス分析計を設け、前記排気流路に対してガスサンプ
リング流路の接続点より上流側においてトレースガスを
導入したときのトレースガスの濃度を前記トレースガス
分析計によって測定し、このトレースガス濃度とトレー
スガスの導入量とに基づいて内燃機関の排ガスの流量を
測定するようにした装置において、前記ガスサンプリン
グ流路とトレースガス分析計とを適宜の内径を有する細
管によって接続したことを特徴とする内燃機関の排ガス
流量測定装置。1. A gas sampling channel for supplying a sample gas to a gas analyzer is connected to an exhaust channel connected to an internal combustion engine, and a trace gas analyzer is provided in the gas sampling channel. The trace gas concentration when the trace gas was introduced upstream of the connection point of the gas sampling flow path with respect to the flow path was measured by the trace gas analyzer, and based on the trace gas concentration and the introduced amount of the trace gas. An apparatus for measuring the flow rate of exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the gas sampling flow path and the trace gas analyzer are connected by a thin tube having an appropriate inner diameter.
計に対してサンプルガスを供給するためのガスサンプリ
ング流路を接続し、このガスサンプリング流路にトレー
スガス分析計を設け、前記内燃機関の上流側においてト
レースガスを導入したときのトレースガスの濃度を前記
トレースガス分析計によって測定し、このトレースガス
濃度とトレースガスの導入量とに基づいて内燃機関の排
ガスの流量を測定するようにした装置において、前記ガ
スサンプリング流路とトレースガス分析計とを適宜の内
径を有する細管によって接続したことを特徴とする内燃
機関の排ガス流量測定装置。2. A gas sampling flow path for supplying a sample gas to a gas analyzer is connected to an exhaust flow path connected to an internal combustion engine, and a trace gas analyzer is provided in the gas sampling flow path. The trace gas concentration when the trace gas is introduced on the upstream side of the engine is measured by the trace gas analyzer, and the flow rate of the exhaust gas of the internal combustion engine is measured based on the trace gas concentration and the introduced amount of the trace gas. An exhaust gas flow measuring device for an internal combustion engine, wherein the gas sampling flow path and the trace gas analyzer are connected by a thin tube having an appropriate inner diameter.
計に対してサンプルガスを供給するためのガスサンプリ
ング流路を接続し、このガスサンプリング流路にトレー
スガス分析計を設け、前記排気流路に対してガスサンプ
リング流路の接続点より上流側においてトレースガスを
導入したときのトレースガスの濃度を前記トレースガス
分析計によって測定し、このトレースガス濃度とトレー
スガスの導入量とに基づいて内燃機関の排ガスの流量を
測定するようにした装置において、前記トレースガスと
してヘリウムガスを用い、前記ガスサンプリング流路と
トレースガス分析計とをヘリウムガスのみを実質的に透
過する多孔質薄膜を介して接続したことを特徴とする内
燃機関の排ガス流量測定装置。3. A gas sampling channel for supplying a sample gas to a gas analyzer is connected to an exhaust channel connected to the internal combustion engine, and a trace gas analyzer is provided in the gas sampling channel. The trace gas concentration when the trace gas was introduced upstream of the connection point of the gas sampling flow path with respect to the flow path was measured by the trace gas analyzer, and based on the trace gas concentration and the introduced amount of the trace gas. In a device configured to measure the flow rate of exhaust gas from an internal combustion engine, a helium gas is used as the trace gas, and the gas sampling flow path and the trace gas analyzer are used to form a porous thin film substantially transmitting only helium gas. An exhaust gas flow rate measuring device for an internal combustion engine, wherein the measuring device is connected through a connection.
計に対してサンプルガスを供給するためのガスサンプリ
ング流路を接続し、このガスサンプリング流路にトレー
スガス分析計を設け、前記内燃機関の上流側においてト
レースガスを導入したときのトレースガスの濃度を前記
トレースガス分析計によって測定し、このトレースガス
濃度とトレースガスの導入量とに基づいて内燃機関の排
ガスの流量を測定するようにした装置において、前記ト
レースガスとしてヘリウムガスを用い、前記ガスサンプ
リング流路とトレースガス分析計とをヘリウムガスのみ
を実質的に透過する多孔質薄膜を介して接続したことを
特徴とする内燃機関の排ガス流量測定装置。4. A gas sampling flow path for supplying a sample gas to a gas analyzer is connected to an exhaust flow path connected to the internal combustion engine, and a trace gas analyzer is provided in the gas sampling flow path. The trace gas concentration when the trace gas is introduced on the upstream side of the engine is measured by the trace gas analyzer, and the flow rate of the exhaust gas of the internal combustion engine is measured based on the trace gas concentration and the introduced amount of the trace gas. An internal combustion engine, wherein helium gas is used as the trace gas, and the gas sampling flow path and the trace gas analyzer are connected via a porous thin film substantially transmitting only helium gas. Exhaust gas flow measurement device.
オロエチレンである請求項４または請求項５に記載の内
燃機関の排ガス流量測定装置。5. The exhaust gas flow measuring device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the material of the porous thin film is polytetrafluoroethylene.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30938297A JPH10267721A (en) | 1997-01-25 | 1997-10-23 | Exhaust gas flow measuring device for internal combustion engine |
| US09/012,746 US6176125B1 (en) | 1997-01-25 | 1998-01-23 | Exhaust gas flow measuring equipment for internal combustion engines and processes for calibrating sensitivity of trace gas flow meters |
| EP98101181A EP0855578A3 (en) | 1997-01-25 | 1998-01-23 | Exhaust gas flow measuring equipment of internal combustion engine and process for calibrating sensitivity of trace gas flow meter |
| US09/027,610 US6112574A (en) | 1997-01-25 | 1998-02-23 | Exhaust gas analyzer and modal mass analysis method by gas trace process using the analyzer thereof |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2595497 | 1997-01-25 | ||
| JP9-25954 | 1997-01-25 | ||
| JP30938297A JPH10267721A (en) | 1997-01-25 | 1997-10-23 | Exhaust gas flow measuring device for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10267721A true JPH10267721A (en) | 1998-10-09 |
Family
ID=26363660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30938297A Withdrawn JPH10267721A (en) | 1997-01-25 | 1997-10-23 | Exhaust gas flow measuring device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10267721A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002214082A (en) * | 2001-01-24 | 2002-07-31 | Tsukasa Sokken Co Ltd | Simultaneity correction apparatus for ensuring simultaneity in measurement of mass emission or fuel consumption quantity by high speed continuous measurement of flow rate and composition of exhaust gas |
| JP2003106961A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Nohmi Bosai Ltd | Environmental condition measuring device |
| JP2003532066A (en) * | 2000-04-27 | 2003-10-28 | ラティス インテレクチュアル プロパティー リミテッド | Flow measurement method and device |
| JP2009103723A (en) * | 1998-01-05 | 2009-05-14 | United States Environmental Protection Agency | Flowmeter module |
-
1997
- 1997-10-23 JP JP30938297A patent/JPH10267721A/en not_active Withdrawn
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| JP4505033B2 (en) * | 1998-01-05 | 2010-07-14 | ユナイテッド ステイツ エンバイロメンタル プロテクション エージェンシー | Flow meter module |
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| JP4594571B2 (en) * | 2001-09-28 | 2010-12-08 | 能美防災株式会社 | Environmental condition measuring device |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A761 | Written withdrawal of application |
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