JPH109909A - 可変断面積オリフィスによる排気ガス分流制御装置 - Google Patents

可変断面積オリフィスによる排気ガス分流制御装置

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JPH109909A
JPH109909A JP8179996A JP17999696A JPH109909A JP H109909 A JPH109909 A JP H109909A JP 8179996 A JP8179996 A JP 8179996A JP 17999696 A JP17999696 A JP 17999696A JP H109909 A JPH109909 A JP H109909A
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JP
Japan
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orifice
sectional area
flow
exhaust gas
flow rate
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JP8179996A
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English (en)
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Shigeru Yanagihara
茂 柳原
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Tsukasa Sokken KK
Original Assignee
Tsukasa Sokken KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガスの流量範囲が1:10以上になって
も、差圧をほぼ一定または許容範囲に抑制して測定また
は制御できるような排気ガス分流器を構成する。 【解決手段】 内燃機関排気ガスの流れを一定の比率ま
たは指定した比率の2つ以上の流れに分流する装置にお
いて、分流したそれぞれの流路の中に適当な最大断面積
を有するオリフィス部材7a,7bを配置して、かつ、
そのオリフィス部材7a,7bの中心部に円錐状のコァ
ー8a,8bを中心部の軸方向に移動可能に設置して可
変断面積オリフィス6a,6bを構成し、それぞれの流
路の流量を測定または制御できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス分流制御
装置に関するものである。このような可変断面積オリフ
ィスによる排気ガス分流制御装置は自動車排気ガスの環
境対策等、公害防止技術の産業分野に使用される。
【0002】
【従来の技術】自動車排気ガスの測定装置等に用いる排
気ガスサンプリング装置においては排気ガスの分流器と
して固定断面積のオリフィス等が用いられてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】固定断面積のオリフィ
スでは排気ガス流量が一桁以上大幅に変化したとき差圧
は100倍以上の変化となる。最小差圧はその測定精度
を確保するために通常3mmAq程度以上にする必要が
あり、その場合には最大差圧が300mmAq以上とな
り、多くの場合許容範囲を超えることになる。したがっ
て固定断面積のオリフィスでは適応する流量範囲が1:
5以内に限定される。本発明は流量範囲が1:10以上
になっても、差圧をほぼ一定または許容範囲に抑制して
測定または制御できるような分流器を構成することが課
題である。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明では、排気ガス
の流量の変化に対応してオリフィスの流路断面積を自動
的に変化させることを可能にする可変断面積のオリフィ
スを利用して、オリフィスの前後の差圧を一定またはあ
る範囲以内に制御するような機構を用いる手段を採用し
た。この場合、流量の多い流路側ではオリフィスによる
圧力損失を小さく或いは一定に制御することが望まれる
ことが多い。このために、オリフィス直前の静圧P1
直後の静圧P2 との差圧を一定にするようにオリフィス
の中心部に配置した円錐状のコァーの位置を軸方向に移
動させて、オリフィスの流路断面積を変化させる手段を
講じた。また流量の少ない流路側では、指定された流量
に常に制御されるように温度の測定値と共にオリフィス
の差圧と流路断面積を求め、流量の計算値が指定された
流量に一致するようにオリフィスの中心部に配置した円
錐状のコァーの位置を軸方向に移動させて、オリフィス
の流路断面積を変化させる手段を採用する。
【0005】即ち、この発明の可変断面積オリフィスに
よる排気ガス分流制御装置は、内燃機関排気ガスの流れ
を一定の比率または指定した比率の2つ以上の流れに分
流する装置において、分流したそれぞれの流路の中に適
当な最大断面積を有するオリフィス部材を配置して、か
つ、そのオリフィス部材の中心部に円錐状のコァーを中
心部の軸方向に移動可能に設置して可変断面積オリフィ
スを構成し、それぞれの流路の流量を測定または制御可
能であることを特徴としている。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1及び図2に示す
構成図によって説明する。図1は、自動車排気ガスを大
きな流量のバイパス流と小さな流量のサンプル流に分流
する可変断面積オリフィスによる排気ガス分流制御装置
1の構成の例である。図2は、この発明の可変断面積オ
リフィスによる排気ガス分流制御装置を分流希釈装置に
適用してCVS装置を用いた定流量のサンプリング装置
を構成した例を示している。
【0007】図1において、1は可変断面積オリフィス
による排気ガス分流制御装置である。可変断面積オリフ
ィスによる排気ガス分流制御装置1は排気ガス分流器2
を有し、排気ガス分流器2はバイパス管3と分流管4と
を有する。バイパス管3にはバイパス流量制御管5を有
し、バイパス流量制御管5内には可変断面積オリフィス
6aが設けられている。可変断面積オリフィス6aはオ
リフィス部材7aと、その中心部には円錐状コァー8a
が中心軸方向に移動可能に設置されている。
【0008】円錐状コァー8aの円錐面は軸方向の移動
距離に対してオリフィスの環状の絞り流路25aの断面
積が比例的に変化する2次曲線の回転面とすることが普
通である。円錐状コァー8aは摺動ガイド12aに保持
され、ロッド13aによってリニァーアクチュエーター
14aと連結されている。摺動ガイド12aは支持柱1
5aと取付け筒16aによって軸中心に固定されてい
る。ロッド13aは軸シール17aによって気密性を保
ち、リニァーアクチュエーター14aに連結されてい
る。
【0009】一方、分流管4には分流流量制御管18を
有し、分流流量制御管18内にも可変断面積オリフィス
6bが設けられている。可変断面積オリフィス6bの構
造は可変断面積オリフィス6aの構造と同じである。即
ち、可変断面積オリフィス6bは、オリフィス部材7b
と、その中心部には円錐状コァー8bが中心軸方向に移
動可能に設置されている。円錐状コァー8bの円錐面は
軸方向の移動距離に対してオリフィスの環状の絞り流路
25bの断面積が比例的に変化する2次曲線の回転面と
することが普通である。円錐状コァー8bは摺動ガイド
12bに保持され、ロッド13bによってリニァーアク
チュエーター14bと連結されている。摺動ガイド12
bは支持柱15bと取付け筒16bによって軸中心に固
定されている。ロッド13bは軸シール17bによって
気密性を保ち、リニァーアクチュエーター14bに連結
されている。
【0010】このように構成された可変断面積オリフィ
スによる排気ガス分流制御装置1における分流作用は次
の通りである。
【0011】排気ガス分流器2の入り口21から入った
排気ガスの一部は分流管4の入り口22から取り出さ
れ、分流流量制御管18において流量制御され、サンプ
ル出口9から吸引される。排気ガス分流器2のバイパス
流量制御管5の内部には可変断面積オリフィス6aが配
置され、その中心部には円錐状コァー8aが中心軸方向
に移動可能に設置され、バイパス流は絞り流路25aで
絞られた後に圧力を回復して、バイパス出口23から吸
引される。可変断面積オリフィス6aの直前の静圧P1
と直後の静圧P2 は別に測定され、温度センサー26a
の出力信号T1 と併せて流量計算に利用されると共に、
差圧(P1 −P2 )が一定になるように円錐状コァー8
aの位置がリニァーアクチュエーター14aによって移
動される。
【0012】サンプル流は分流流量制御管18において
可変断面積オリフィス6bによって流量の測定と制御が
行われる。可変断面積オリフィス6bの中心部には円錐
状コァー8bが中心軸方向に移動可能に設置され、サン
プル流は絞り流路25bで絞られた後に圧力を回復し
て、サンプル出口9から吸引される。このとき、絞り流
路25bの前後の静圧P3 とP4 及び温度センサー26
bで温度T2 が測定され、流量計算に利用される。
【0013】バイパス流の流量は可変断面積オリフィス
6aの入り口温度T1 、圧力P1 ,P2 との差圧(P1
−P2 )と、絞り流路25aのそのときの断面積と流量
係数で定まるが、その断面積は中心部の円錐状コァー8
aの軸方向位置から求める。この位置はリニァーアクチ
ュエーター14aによって制御されるが、正確な位置は
エンコーダ28aの出力信号から発信される。これらの
信号に基づいて流量演算器27a(図2参照)で排気ガ
スの流量を常に測定すると共に、差圧を一定またはある
範囲内になるようにリニァーアクチュエーター14aで
円錐状コァー8aの位置を制御する。
【0014】サンプル流の流量は可変断面積オリフィス
6bの入り口温度T2 、圧力P3 ,P4 との差圧(P3
−P4 )と絞り流路25bの断面積と流量係数で定まる
が、ここではバイパス流の流量の指定された比率になる
ように円錐状コァー8bの位置を制御する。流量演算器
27b(図2参照)ではサンプル流の排気ガス流量を常
に測定しているが、指定された流量に比較して差がある
場合はサーボ系を利用して円錐状コァー8bの位置を動
かして絞り流路25bの断面積を変えて指定された流量
に一致するように制御する。
【0015】可変断面積オリフィス6aの流路断面積と
流量係数は、エンコーダ28aの出力信号に基づいて等
価流路断面積として求めることができる。この等価流路
断面積と温度・圧力の変換器29a(図2参照)からの
信号とを利用して流量演算器27a(図2参照)におい
て流量がリアルタイムで計算される。同様に、可変断面
積オリフィス6bの流量はエンコーダ28bの出力信
号、温度・圧力の変換器29b(図2参照)からの信号
を利用して流量演算器27b(図2参照)によって計算
される。
【0016】可変断面積オリフィス6aと可変断面積オ
リフィス6bとの流量値は制御計算機31において比較
され、指定された流量比と差圧が(P1 −P2 )になる
ようにドライバー32a(図2参照)とドライバー32
b(図2参照)に指令を出す。基本的には差圧(P1
2 )は流量演算器27aからの信号でドライバー32
bを経由してリニァーアクチュエーター14aによって
可変断面積オリフィス6aの流路断面積を制御し、サン
プル流の流量即ちバイパス流に対する比は、制御計算機
31(図2参照)からの信号によってドライバー32b
を経由してリニァーアクチュエーター14bにより可変
断面積オリフィス6bの流路断面積を制御する。
【0017】図2で示した例では、可変断面積オリフィ
スを使用して分流希釈装置に適用してCVS装置を用い
た定流量のサンプリング装置を構成したもので、トレー
サガスとして例えばCO2 の濃度を基準に希釈比を求め
る場合、排気ガスのCO2 濃度を分析計45で測定し、
希釈排気ガスのCO2 濃度を分析計44で測定して、希
釈比を計算する。このとき希釈排気ガスの流量をCVS
装置42の流量演算器43で算出して、エンジン41の
吸入空気流量と燃料消費流量等と合わせて計算し、分流
比をトレーサガス基準で求めることが行われる。これに
基づく分流比の制御が必要に応じて制御計算機31で実
行され、その指令によってドライバー32aを経由して
リニァーアクチュエーター14aにより可変断面積オリ
フィス6aの流路断面積の制御をすることもできる。
【0018】図1及び図2に示した例は、大きな流量の
バイパス流と小さな流量のサンプル流に分流する場合で
あったが、小さな流量の分流は必要に応じて二つ以上の
流路とすることもでき、流量比もそれぞれ任意に独立し
て選ぶことができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、可変断面積オリフィス
を利用することによって排気ガスの分流において主な流
量となるバイパス流について広い流量範囲にわたって圧
力損失を小さく一定に抑制しながら正確な分流比に制御
したサンプル流を得ることができる。特にオリフィスに
おいてはその前後の差圧の検出が容易であり、断面積を
可変とした場合も圧力検出部を移動させる必要がなく
て、比較的簡単な構造とすることが可能である。
【0020】また、本発明によれば装置の構造上の制約
が殆どなく、大幅な分流比の選択ができると共に、同じ
ハードウェアで分流比を任意の時期に設定変更すること
もできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】可変断面積オリフィスによる排気ガス分流制御
装置の構成説明図である。
【図2】定流量サンプリング装置の構成説明図である。
【符号の説明】
1 可変断面積オリフィスによる排気ガス分流制御装置 2 排気ガス分流器 3 バイパス管 4 分流管 5 バイパス流量制御管 6a,6b 可変断面積オリフィス 7a,7b オリフィス部材 8a,8b 円錐状コァー 9 サンプル出口 12a,12b 摺動ガイド 13a,13b ロッド 14a,14b リニァーアクチュエーター 15a,15b 支持柱 16a,16b 取付け筒 17a,17b 軸シール 18 分流流量制御管 21 入り口 22 入り口 23 バイパス出口 25a,25b 絞り流路 26a,26b 温度センサー 27a,27b 流量演算器 28a,28b エンコーダ 29a,29b 温度・圧力の変換器 31 制御計算機 32a,32b トライバー 41 エンジン 42 CUS装置 43 流量演算器 44 分析計 45 分析計

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関排気ガスの流れを一定の比率ま
    たは指定した比率の2つ以上の流れに分流する装置にお
    いて、分流したそれぞれの流路の中に適当な最大断面積
    を有するオリフィス部材を配置して、かつ、そのオリフ
    ィス部材の中心部に円錐状のコァーを中心部の軸方向に
    移動可能に設置して可変断面積オリフィスを構成し、そ
    れぞれの流路の流量を測定または制御できるようにした
    可変断面積オリフィスによる排気ガス分流制御装置。
  2. 【請求項2】 前記可変断面積オリフィスによる排気ガ
    ス分流制御装置において、一つの流路のオリフィスにつ
    いて入り口圧力と出口圧力との差圧を一定またはある範
    囲内になるようにオリフィス断面積を制御して温度測定
    と差圧、断面積、流量係数等から流量を求め、他のオリ
    フィスの流量を一つのオリフィスの流量のある関数とし
    て制御するようにした請求項1記載の可変断面積オリフ
    ィスによる排気ガス分流制御装置。
JP8179996A 1996-06-20 1996-06-20 可変断面積オリフィスによる排気ガス分流制御装置 Pending JPH109909A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008224466A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Tsukasa Sokken Co Ltd 可変断面積オリフィスを備えた流量計

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008224466A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Tsukasa Sokken Co Ltd 可変断面積オリフィスを備えた流量計

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