JPS60213846A - 内燃機関の排気物含有量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般的には内燃機関の排気物を測定する装置に
係り、特に臨界流れベンチュリ計量装置を利用して排気
物中の微粒子又は気体の含有量を測定する装置に関する
。

〔従来技術〕

現在の米国連邦政府規則では、自動車輛からの排気物は
、いくつかの汚染物については規定値をこえることが許
されない。１９７１年７月２日、金曜日付の連邦政府規
則簿、第６６巻第１２８号の１２６５２ページ以下に掲
載された第４５類の連邦政府規則、第Ｘ…章、第１２０
１節（Ｅｌｅｃｔｉｏｎ　’１　２　０　１　、Ｃｈａ
ｐｔｅｒ　ＸＩ　、Ｔｉｔｌｅ　Ａ　５　ｏｆ　ｔｈｅ
　Ｃｏｄｅｏｆ　Ｆｅｄｅｒａｌ　Ｆｌｅｇｕｌａｔｌ
ＯｎＥｌｓａ８　ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅＦ
ｅｄｅｒａｌ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ　、ＶＯｌ、３６　、
ｓ　１２８　＊Ｆｒ１ｄａｙ　、　Ｊｕｌｙ　２　、　
１９７１．ａｔ、　ｐａｇｅｓ　１２６５２ａｔ　５６
ｑ　）を参照されたい。またカウフマン（Ｋａｕｆｍａ
ｎ　）に与えられた米国特許第３，６９９，８１４号も
参照されたい。

このような標準が存在するので、自動車輛からの排気物
を試験し分析してその中の不純物の相対的な量を決定す
ることが絶対的に必要となった。

この排気物サンプリングの分野で使用する機器を開発す
るのに多大の努力が払われてきた。現在では、不純物の
相対的な量を決定し分析するための試験装置によって正
確に制御された流量で内燃機関から排気ガスを排出させ
ることが知られている。

そのような試験の一般的な方法は、排気ガスに希薄用空
気を注意深く制御された量だけ加えることである。希薄
用空気を混入すると、サンプルは冷ｍｆるので、サンプ
ルについての作業を容易にする。希薄にされたサンプル
は、その後種々のサンプル貯蔵装置に分配されてその後
の化学分析をうける。もちろん、試験結果が反覆可能で
意義あるものであるためには、希薄用空気の混入は、注
意深く制御された量でなければならない。

これらの一般的要件を満足する装置は、連邦政府登録簿
のさきに引用した部分に記載されである。

しかしたが゛ら、連邦政府登録簿に記載されている装置
は、多くの難点と欠点があり、これらについては、１９
７２年１０月２４日付でカウフマンに与えられた米国特
許第３．６９９，８１４号、名称゛６ガスナンゾル装置
”に述べられている。この特許は現在本発明の譲受人に
譲渡されている。カウフマンの特許は、その開示なこ〜
に引用して記載に組入れるが、一定容積の流れにおいて
希薄にされた排気物を計量する臨界流れベンチュリな使
用する従来装置で故障しやすい一定変位ボンゾを非常に
改良した気体状排気物す・ンゾル装置に取替えることを
教示している。

当初、自動車輛排気物の分析は、−酸化炭素や窒素酸化
物のような気体成分に焦点があてられた。

しかしながら、ディーゼルエンジンの使用が増大した現
在では、排気物分析装置としては、排気物の炭化水素微
粒子の測定も可能なものでなければならない。通常、こ
の分析は、微粒子を含むサンプルをろ紙のようなフィル
タ装置を所定長さの時間中通過させた後、ろ紙を秤量す
ることによって蓄積した微粒子物体の含有量を測定して
行う。

使用度の低いディーゼルエンジンでは、微粒子を含むサ
ンゾルは、主な流れ（Ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ　）を希薄
圧した排気の流れから直接抽出してフィルタ装置に蓄積
させることができる。しかしながらこの方法は使用度の
高いディーゼルエンジンでは、比較的高い排出温度（通
常１７７℃（３５０’Ｆ）又坊それ以上）のため、そう
簡単なものではない。

そこで現在の排気物測定装置は、混合ダクトを使用し、
このダクトで試験中の内燃機関からの排気物をフィルタ
を通した希薄用空気と混合させる。

この方法は希薄にしたサンプルの温度を低下させる。希
薄にしたサンプルはそれから熱交換器を通すが熱交換器
はサンゾルをさら忙冷却し、また温度の変動を平滑化す
る。平滑圧しないと温度の変動がサンプルの容積の流れ
を変化させて測定確度をそこなう。高い使用度のディー
ゼルエンジンとそのようなエンジンによって発生する高
い排気温度に適用可能とするためには、前述した装置は
、十分な舞の希薄用空気を取入れるためにかなり大型に
しなければならず、また極めて大きい熱交換器とその熱
交換器を冷却するための大容量チラーＣ冷却器）を必要
とする。例えば、８，１９４ｃＷＬ３（５００立方イン
チ）のディーゼルエンジンで、１分ｎＪ１８５ｍ！ｓ（
３，０００里方７４−）　）流ｉ１ノ主な流れの排気を
分析するだめの現在の代表的測置と考えられるものは、
直径約４６儒（約１８インチ）で長さ約１．５２ｍ（約
５フイート）の３トンの熱交換器を必要とする。このは
かに、連邦登録簿の仕様書による温度要件を維持するた
め忙は、熱交換器は５０トン程度の冷凍水チラーを必要
とする。もちろん、このような装置は極めて高価でかつ
保守がむずかしい。

高温度のディーゼルエンジン排気に関する問題を克服す
る一つの方法は、二重希薄方式を使用することである。

二重希薄方式として知られているものは、試験中の内燃
機関からの排気は、−次室すなわち一次トンネルの中で
希薄用空気と混合されたのち、−次トンネルからのサン
プルが抽出すれて二次トンネルに導かれて、その中で別
の希薄用空気を加えられる。二重希薄方式によって、冷
却され２回希薄にされたサンプルが得られるが、そのサ
ンプルを汚染物について分析することができる。もちろ
ん、希薄用空気の２回の取り入れは注意深く計量して、
汚染物含有量測定な反徨可能でかつ有意義なものとしな
ければならない。

希薄用空気の取り入れを計量する通常の方法は、−次ト
ンネル内の主な流れ及び二次トンネル内のサンプルの流
れの双方の流量を正確な奸容範囲内圧維持する一定の流
れ装置を使用する方法である。

一定の流れ状態を維持することは、その達成が必ずしも
容易ではない。温良の変動が、装置内の気体成分の圧力
と容積との積に直接影響することは、物理学気体法則に
定められている通りである。従って、温度の変動はまた
、気体成分その他の浮遊微粒子の質量流量にも影蕃する
。従って、質量流量を一定に維持するためには、熱交換
器を使用して、装置内の気体及び微粒子の成分の一定温
度を維持することが必要となった。前述したように、こ
れらの熱交換器は極めて大きくまた適正な動作のために
は、大容量のＣかつ高価な）チラーな必要とする。従っ
て、高温度の排気ガスを発生する高使用度のディーゼル
エンジンは、大容量の熱交換器及びチラーな必要とする
ので、希薄にした排気試＠寸ンゾルを計量するための一
定流量技術は、極めて高価になるか、さもなければ試験
装置として好ましくないものとなる。

上述した一定の流れ技術に代るものとして、比例すンプ
リング技術を使用することによって、大容量の熱交換器
とチラーは大部分省略できることが認められた。比例サ
ンプリング技術を使用するときは、装置内の流れを監視
して流れの制御を実行して流れを調整するか、又は、汚
染物の百分率が算出できるように少くも測定を行う。高
価な熱交換器及びチラー装置を省略できるというかなり
の利点はあるが、従来技術の比例制御装置は、高価なポ
ンプを必要とし、比較的高い動作圧力を必要とするため
、空気の洩れが問題であり、また１０秒より短い時間内
の流量変動に対して比較的反応が乏しいか又は反応しな
い。

従来技術の一つの比例ナンゾリング装置はサンプルの流
れを発生させるために可変速度ポンプを使用する。−ン
プの速度は、流量測定から得られるアナログ電子信号に
従って制御される。従来技術の別の装置では、装置内の
流れを調整するために組込２Ｌ型質量流量計と共に制御
弁を使用する。

そのような流れ制御弁は流れに対して抵抗を与えるので
、所望の流量を得るためには比較的高い圧力で動作させ
る必要がある。そのように比較的高い圧力では、市販さ
れているポンプは極めて洩れを生じ易い。さらに比較的
高い圧力での動作が必要なとき、ポンプは真空を発生す
る構成では使用できない。真空動作は、大気ＥＥに対し
て’ｉ、ｏ５ｈ／ｍ”　（１５ｐｓｉ　）以下の真空圧
力に限定されるからである。必要とされる流量では、１
．０５　ｋＪ？／ｃｍ２（１５ｐｓｉ　）の真空圧力は
不十分である。従って、測定装置の確度に影響を及ぼさ
ない流体回路内に、洩れやすいポンプを配置する方法は
なかった。

〔発明の目的と要約〕

本発明は、排気源からの微粒子及び気体の含有量を測定
する装置で、低使用度及び高使用度のディーゼルエンジ
ンを含む内燃機関からの排気物を評価するために使用で
きる装置を提供する。本発明は、また、従来技術による
測定装置の問題を克服するもので、最適動作範囲の近く
で、通常は大気圧の近くで動作する流体回路内に配置す
る１個又は数個の質量流量計を使用する装置を提供する
。

質量流量計は、電子補償回路及び差動増幅回路によって
処理される電気信号を供給し、離れている流れ制御弁を
制御する。質量流量計を流れ制御弁から分離することに
よって、各構成部分の動作を最適にするととができ、ま
た補償回路が速い応答時間で動作するように容易に同調
ができるので、従来技術の流れ調整デバイスを使用して
も、より高い確度を得ることができる。さらに本発明に
よって得られる流体回路では、質量流量計と制御弁より
下流の流体回路内に配置するポンプによって流体回路内
にサンプルの流れが発生される。ポンプの洩れがあって
も質量流量計の確度に影肴を与えない回路内の位置にポ
ンプは配置される。ポンプの洩れが確度に影響を及ぼさ
ないので、費用のかからないポンプを、装置の性能を低
下させることなく本発明に使用することができる。

本発明は、また試験用丈ンゾルを希薄にするための清浄
乾燥空気の取り入れを行う。乾燥空気を使用するとサン
プルの露点を低下させて、質量流量測定変換器の湿気に
関する問題を除くことができる利点がある。

さらに本発明によると、流体回路を通るサンプルの流れ
は、少くとも２つの代替機構のうちの１つによって設定
される設定点において発生される。

設定点は、アナログ基準電圧源を使用して定めることが
でき、アナログ基準電圧源は、差動増幅回路に結合され
て、測定した流量（質量流量計によって測定した）は所
望の設定点と比較される。その比較によって誤差信号を
発生して、流体回路内の流れ制御弁を制御する。この機
構によって温度安定化のために熱交換器を使用したのと
同様な、固定した、すなわち一定の希薄流量を発生する
。

これに代る別の機構として、本発明では、チンデル比に
線形希薄を与えるための可変割合すなわち比例割合にも
とすく設定点流量を発生する第２機構も提供する。比例
装置では大部の流れ（ｂｕｌｋｓｔｒｅａｍ　）の流量
は測定するか、又は、測定した大部の流れの温度及び前
に校正した臨界流レヘンチｚ　＋３に関する校正係数を
基礎にして計算する。その計算は、差動増幅回路忙適当
に結合したディジタル又はアナログのコンピュータを使
用して行い、測定したすンゾルの流量と比較して誤差信
号を発生して流れ制御弁を制御する。大部の流れの流量
は装置の動作中に測定するか又は計算するかして、サン
プルの流量の計量を制御するのに使用される。大部の流
れは、綿密に温度制御する必要はないので、熱交換器及
びチラーは省略することができる。本発明には、また、
一定流量機構か比例流量機構かのいずれかを選択するた
めの　′切替装置を含む。これら２つの機構を容易に切
替えられる能力は、既存設備が熱交換器をもっているが
、比例サンプリング能力を備えるように改良しようとす
る場合の適用には、４１有利である。

要約すると、本発明は、微粒子を含むサンプルを得やた
めのサンプリング装置を備える装置に使用するだめの排
出源の微粒子及び気体の含有量を測定する装置を提供す
る。その装置はサンプリング装置を含む流れ限定通路す
なわち流体回路を画定する装置を含み、また流れ限定通
路に流れを発生させる装置も含む。特に、流れ制御機構
及び流れ測定機構の下流に配置するポンプを使用して、
流れを発生する。本発明では、さらに、流れ限定通路に
配置する流れ制御装置を備えて、制御された圧力降下を
得ることによって、第１圧力側と比較的低い第２圧力側
とを画定する。質量流量測定装置は、第２圧力側に応答
するように結合されて、流れ制御装置を制御する信号を
発生する。

本発明は、また微粒子を含むサンプ〃を得るたメツサン
プリング装置及び前ＷＰ、９Ｆンゾルの流レヲ生じさせ
るためにサンシリング装置と連絡する流体回路を備える
位置で使用する排出源の微粒子含有量を測定する装置を
提供する。本発明は、また流体回路に結合された流れ制
御装置を備えて、流体回路内のサンプルの流れを制御す
る。流体回路に結合するセンナ装置は、流体回路内のサ
ンプルの流れを表わす第１電気信号を発生する。変換器
は、第１電気信号に応答して、流れ制御装置を制御する
ための流体信号を供給する。流体回路には、サンプリン
グ装置から流出する少くとも一部を導く第１脚部とサン
シリング装置に流入する少くも一部を導く第２脚部とを
備える。各脚部には本発明による流れ制御装置が取付け
である。特に、第１流れ制御装置は第１脚部に結合し、
第１脚部に結合している第１センナ装置に応答して第１
脚部内のサンプルの流れを表わす信号を発生する。第２
脚部には第２流れ制御装置が取付けてあり、第２流れ制
御装置は、第２１１部に結合している第２センナ装置に
応答して、第２脚部内の流れを表ゎす信号を発生する。

第２脚部は清浄乾燥希薄用空気を導いて、サンプリング
装置内に放出することが好ましく、一方第１脚部はろ紙
のようなサンプリング装置を通してサンプルを導いて、
測定すべき微粒子を抽出する。

さらに本発明によって、サンプリング装置に結合し、サ
ンプルな受け取ってその微粒子含有量を測定する微粒子
測定装置が得られる。微粒子測定装置に結合する流れ制
御装置は、微粒子測定装置によってサンプルの受け取り
を制（２）する。ポンプが流れ制御装置に結合され′Ｃ
＋）ンゾリング装置からのサンプルの流れを発生する。

サンプリング装置、微粒子測定装置、流れ制御装置、及
びポンプが流体回路の少くも一部を構成する。流れ制御
装置はサンプリング装置とポンプとの間の流体回路内に
配置される。

本発明、本発明の目的及び利点をさらに詳しく理解する
には、以下の詳細な説明及び祭付図面を参照されたい。

〔実施例〕

第１図に、排出源からの微粒子含有量を測定する装置全
体を参照符号１０で示した。この装置は、内燃機関の排
気尾部気筒１４に結合する尾部気筒結合装置１２を具備
する。尾部気筒１４からの排気は排気吸入パイプ１６を
通って混合ダクト１８に導かれる。混合ダクト１Ｂは、
フィルタ２２を通して周囲空気を吸入する気筒２０に連
結する。

フィルタ２２は、前置フィルタ２４、木炭フィルタ２６
及び絶対フィルタ２８のような一連の積み車ねフィルタ
を使用して構成できる。フィルタ２２は全体で比較的汚
染物の無い吸込み空気を供給するものであって、吸込ま
れた空気は、排気吸入パイプ１６に結合する排気源から
の排気と混合ダクト１８で混合される。

混合ダクト１Ｂは、全体を参照符号３０で示した一次流
体回路に連結する。この−次流体回路３０を通って排気
／希薄空気混合物の主な流れが流れる。遠心送風機３２
は一次流体回路に結合して、真空圧力を発生して、主な
流れを発生させる。

送風機３２は、吐出し口３４を通して大気に通じる。

流体回路３０に連結して、微粒子を含む大部の流れをサ
ンプリングする装置があり、それをここではサンプリン
グダクト４０と呼ぶ。サンプリングダクト４０は一次流
体回路３０からサンプルを抽出する気体サンプルデロー
デ（探触子）として動作し、またそのサンプルを二次流
体回路４２に供給する。以下に詳細説明するが、二次流
体回路４２もまた吐出し口４４で大気に通じる。サンプ
リングダクト４０には、また、温度及び静圧ゾローゾ（
示してない）を含む。

臨界流れベンチュリ４６は一次回路３０を流れる大部の
流れの一次計量を行う。前述したカウフマンの特許に詳
細説明されているように、臨界流れベンチュリ４６は、
流体回路３０を流れる大部の流れを制御し安定化するた
めに使用し、またそ関係に流体回路３０内の流れを制限
する。音波すなわち臨界流れは、遠心送風機３２によっ
て、ベンチュリ出口に十分な真空を発生することによっ
て維持される。ベンチュリ４６を通って流れる気体の温
度が既知であるときは、臨界流れベンチュリは既知流量
を発生させるために使用できる。温度ゾローゾ４８は、
臨界流れベンチュリ４６に入る直前の気体の温度な測定
するために胞付けである。ほかに、チラー５２に結合し
た熱交換器５０によって臨界流れベンチュリに入る気体
の温度の調整、すなわち気体の温度を一定範囲内に維持
することができる。臨界流れベンチュリは、一定の温度
における臨界流量を測定することによって、校正するこ
とができる。この測定した流量から他の流量を校正し、
外挿によりめ、又は温度プロ　“−プ４Ｂにおける気体
温度によって索引表から導くことができる。コンピュー
タ５４のようなディジタル又はアナログのコンぎユータ
を使用して、臨界流れベンチュリ校正係数及び測定温度
を基礎にして大部の流れの流量を決定することができる
。

臨界流れベンチュリは、こ〜では、連続してよく調整さ
れた大部の流れを得るのに好適ではあるが、本発明は必
ずしも臨界流れベンチュリ装置に限定されるものではな
く、他の型式の制御される流れ装置を使用する装置にも
同じく利用可能である。

サンプリングダクト４０によって得られる微粒子を含む
サンプルは、二次流体回路４２を経由して、二次トンネ
ル５６の第１人口５５に送られる。

二次トンネル５６の第２・入口５７には希薄用空気が供
給される。一度希薄にされたサンプルが、サンプリング
ダクト４０によって抽出され、二次トンネル５６の中で
、第２人口５７から取り入れられる清浄、乾燥空気によ
って二回目の希薄を受ける。従って、第１図は二重希薄
方式を示す。しかしながら、本発明は単一希薄方式にも
使用可能であって、二次希薄用空気を取り入れる二次ト
ンネルを使用することは、本発明の範囲に対する制限と
考えてはならない。二次トンネル５６には、また、流体
回路４２の一部であるフィルタ装置６０に連結する出口
５８が設けである。フィルタ装置６０はろ紙を使用して
構成でき、所定の試験期間中に微粒子を捕獲し、後で秤
量して微粒子含有量を決定する。別の方法として、リア
ルタイ台微粒子測定装置を使用して二次流体回路を通過
する微粒子含有量を、より即刻又は直接に表示すること
ができる。ほかに、気体成分は適当な導管を通過させて
、袋又は容器に収集して、後の研究室分析用とする。

本発明によると、希薄用空気は、希薄用空気計量装置６
２によって、第２人口５７から導入される。希薄用空気
計量装置６２は、清浄乾燥空気源６４からの清浄乾燥空
気を取り入れる。また、本発明によって、サンプル計量
装置６６をフィルタ装置６０に連結させて、出口５８か
ら吐出口４４まで希薄になったサンプルの流れを発生さ
せかつ計量を行う。計量装置６２及び６６は、ともに電
子微粒子制御装置６８との間で電気信号の供給及び電気
信号の受信を行う。電子微粒子制御装置６８は、コンぎ
ユータ５４を利用するときは、コンぎユータ５４からの
電気信号も受信する。計量装置６２及び６６のより詳細
を第２図に示し、また電子微粒子制御装置６８のより詳
細を第６図に示した。

第２図を参照して、希薄用空気計量装置６２及びサンプ
ル計量装置６６について説明する。

第２図には、二次流体回路４２、二次トンネル５６、フ
ィルタ装置６０、電子機、粒子制御装置６８及び清浄乾
燥空気源６４を示した。希薄用空気計量装置６２は、参
照符号６２の破線区画内に全体を示し、また、サンプル
計量装置６６は、参照符号６６の破線区画内に全体を示
した。先ず希薄用空気計量装置６２を、二次流体回路４
２０入ロ脚部７０をたどりながら説明する。入口脚部７
０は、その一端が清浄乾燥空気源６４に連結し、その他
端が二次トンネル５６の入口５７に連結する。入口脚部
ＴＯは清浄乾燥空気源６４かも始まって、はめ合い７２
を経て第１電磁弁７４に進む。

第１電磁弁７４は本発明の装置を使用しないときに、入
口脚部７０をしゃ断して清浄乾燥空気を保存するのに使
用する。本発明の装置を使用するとき、第１電磁弁７４
は開放になる。次に入力脚部回路に流れ制御弁７６があ
って、この弁は入口脚部７０を通過する清浄乾燥空気の
流れを調整又は計量するために制御される。流れ制御弁
７６は、その入口側７７とその出力側７８との間に圧力
差を発生させる。一般に、出口側は入口側よりも低い圧
力となるので、流れは入口脚部７０に矢印で示したよう
に清浄乾燥空気源６４から二次トンネル５６へと進む。

流れ制御弁７６は、電流圧力変換器８０によって動作さ
れる。電流圧力変換器８０は、微粒子制御装置６８から
電気導体８２を経由して電気信号を受信し、また流体信
号、すなわち、圧力信号を発生して流れ制御弁を制御す
る。

電流圧力変換器８０は圧力調整器８４かも制御空気を受
け取る。圧力調整器８４は、流れ制御弁Ｔ６の上流側す
なわち入口側で入口脚部７０に結合される。圧力調整器
８４は清浄乾燥空気を受け入れて、調整したのち、電流
圧力変換器８０に供給するが、それが電流圧力変換器８
０で電気的に変調されて流れ制御弁Ｔ６を制御する。圧
力調整器８４Ｊ家、また、装置内の他の電流圧力変換器
に対する制御空気源でもあるがこれについては後で説明
する。

流れ制御弁の下流に、質量流量計装置８６がある。この
質量流量計は、流体回路４２の脚部７０を通過する質量
流量を測定して、導体８８に電気信号な発生して電子微
粒子制御装置６８に加える。

導体８８に加わる電気信号は、脚部７０を通過する質量
流量を表わすものであって、電子微粒子制御装置６８に
対する帰還信号として供給される。

電子微粒子制御装置６Ｂでは、前記信号が処理されて、
導体８２を経由して流れ制御弁７６を制御するために供
給される。後で詳細説明するが、電子微粒子制御装置６
８は、流体／電気複合装置の応答時間を非常に改善する
だめの補償信号ン供給することができる。′ 流体回路は次に入口脚部７０内の流れを可視表示する流
れ表示器９０を経由して進む。その後入口脚部７０は、
はめ合い９２を経由して、二次トンネル５６の入口５７
に連結する。

実際的には、流れ制御弁７６は、通常２．１ｋｆ？／ａ
ｎ”　（３０ポンド毎平方インチ）の圧力の、毎分０．
１１？Ｆ＄３（４立方フィート毎分）の流量で、−３４
，４℃（マイナス３０°Ｆ＋）の露点をもつ清浄乾燥空
気を受け入れる。流れ制御弁７６は、その出口側すなわ
ち下流側７８の圧力を約０．０７から０．１５ｋｇ／ｃ
ｒｎ２（１ｐｓｉカラ２ｐｓｉ）マチ降下すせる。従っ
て、質量流量計８６は、大気圧よりもわずか高い圧力で
流体回路に結合される。これは質量流量計の確度を非常
に向上させることになる。市販の質量流量計は大気圧付
近で最も確度が高（、圧力が増加するに従って、確度は
低下するからである。また、質量流量計を使用するので
、流れの測定は、圧力及び温度に比較的無関係となる。

大気圧状態又は大気圧に近い状態で動作させると、圧力
と温度に対する感度は無視してもよ〜１゜ 流体回路４２は、二次トンネル５６の出口５８と吐出し
口４４との間の全体を連結する出口脚部９４を含む。出
口脚部９４は、二次トンネル５６から始まって、前述し
たフィルタ装置６０を経て、迅速結合はめ合い９６を経
て、電磁弁９８に進む。

場合によっては、温度センサ１００を出口５８の近くに
結合して希薄にした排気ナンゾルの温度を測定する。温
度１９０．５℃（６７５°Ｆ’）で入口５５を通して微
粒子り゛ンゾルを吸入し、また清浄乾燥空気なナンゾル
との比が３対１の割合の清浄空気を吸入する装置では、
出口の希薄になった寸νゾルの温度は通常５１．７°Ｃ
（１２５°Ｆ）以下である。流体回路はＴ型はめ合い１
０２から予防フィルタ１０４に進む。予防フィルタ１０
４は、装置のオペレータが万一フィルタ装置６０を取付
けるるのを忘れたときでも、敏感な下流の装置が破損さ
れないように保護する。Ｔ型はめ合い１０２に連結して
、通常開放しておく電磁弁１０６があるが、これは迅速
結合はめ合い１０Ｂを経由して、第１図に示した一次流
体回路３００気筒２０のような室内空気源に結合される
。電磁弁１０６は、排出源ナンゾルな希薄にするために
使用する室内空気′の汚染物含有量を測定するための校
正試験中に動作することができる。このようにし′て周
囲の空気中に存在する汚染物質を一定し、勘定すること
によって微粒子測定の確度を向上している。

流体回路４２の出口脚部９４には、予防フィルタ１０４
の次に、質量流量計１１０が設けである。

質量流量計１１０は通常、質量流量計８６と同じ型式の
ものである。゛質量流量計１１０は二次トンネル５６に
結合されているのでおおむね大気圧に極めて近いか、又
□はわずかに大気圧より低い圧力で動作する。従って、
質量流量計１１０は圧力及び温度の変化に比較的影響さ
れないので、゛極めて正確である。質量流量計１１０は
、電気導体１１２を経由して電子微粒子制御装置６Ｂに
結合されており、電気信号を電”子機粒子制御装置６８
に送り、こ〜で電気信号は処理されて導体１１４に送出
されて流れ制御弁１１６を制御する。特に導体１１４は
、電流′圧力変換器′１１８に結合され、電流圧力変換
器１１８が電子微粒子制御装置６８！ｌ−らの電気信号
を流体信号に変換して、流れ制御弁１１６を制御する。

出□口脚部９４は奢後にボンデ１２０に連結されるが、
このボン７’ｌ？０は真空圧力を生じて、出口脚部９４
を通過する流れを発生させる。？ンゾ１２０は流れを可
視表示″させる流量計１２２に連結する。流量計１２２
は、流体回路４２の出口脚部９４を完成する吐出し口４
４に結合する。伏ンゾ１２０は質量流量計１１０、流れ
制御弁１１６及びフィルタ装置６０の下流に取付けてあ
・ることに留意されたい。そのため、ポンプ１２０から
洩れがあっても出口脚部９４を通過する流量又は質量流
量計１１０による測定又はフィルタ装置６０に影響を与
えない。これにより比較的低価格の圧力により洩れを生
じるポンプでも使用可能となるので、これは決定的な利
点である。

ポンプ１２０は、流れ制御弁１１６が適正に調整された
流れを維持できるように、十分な真空圧力を供給するこ
とだけが必要である。ダンプ１２０は十分な真空圧力を
供給することが可能であれば、Ｉンゾの確度は問題でな
い。１．０５　ｕ／ａｒｒ”　（１５ｐｓｉ　）真空が
適当である。入口脚部７０及び出口脚部９４のいずれに
おいても、質量流量計８６及び１１０は、それぞれの制
御弁７６及び１１６によって、それぞれの流れ発生圧力
源から分離されるようＫそれぞれの流体回路内に配置さ
れ℃いることにも留意ありたい。例えば人口脚部７０に
あっては、清浄乾燥空気源６４は流れを発生するために
加圧されるので、質量流量計８６は流れ制御弁７６の下
流に配置しである。従って、質量流量計８６は流れ制御
弁７６によって加圧空気源６４から分離されている。同
様に、出口脚部９４にあっては、ポンプ１２０が真空圧
力原動力を与えるので、質量流量計１１０は流孔制御井
１１６によってポンプ１２０から分離される。

次に第３図を参照して、電子微粒子側（２）装置６８を
詳細説明する。制御装置６８は第１差動増幅器１２４及
び第２差動増幅器１２６を備える。

第１差動増幅器１２４は、電流圧力変換器１１Ｂを制御
するための電気信号を発生し、一方第２差動増幅器１２
６は電流圧力変換器８０を制御するための電気信号を発
生する。従って差動増幅器１２４は出口脚部９４におけ
る流れを調整するための帰還信号を発生し、また差動増
幅器１２６は入口脚部７０における流れを調整するため
に同様な帰還信号を発生する。差動増幅器１２４には第
１人力１２８と第２人力１３０とがある。第１人力１２
Ｂは以下に説明する基準信号源に結合され、また第２人
力１３０は質量流量計１１０に結合される。質量流量計
１１０は測定した質量の流れを表わす電気信号を発生す
る。差動増幅器１２４−は第１人力１２Ｂに加わる基準
信号と第２人力１３０に加わる測定した流れ信号とを比
較して、実際に測定した流量と基準流量すなわち設定点
流量との偏差すなわち差異を表わす誤差信号を発生する
。

この誤差信号は電流圧力変換器１１Ｂに加えられる。

同様に、差動増幅器１２６は一対の入力端子１３２及び
１３４を備える。端子１３２は後で述べる基準源からの
基準信号を受信するように結合され、また端子１３４は
、測定した質量流量を表わす信号を発生する質量流量計
８６に結合される。

差動増幅器１２６は、入力端子１３２と１３４とに加わ
る信号を比較して、二つの入力信号の偏差すなわち差異
を表わす誤差信号を発生する。この誤差信号は電流圧力
変換器８０に加えられ、この電流圧力変換器８０が流れ
制御弁７６を制御する。

入力端子の１２８と１３２とに結合される基準信号は、
電圧分割ポテンシオメータの１３６及び１３８から導か
れるアナログ信号である。ポテンシオメータの１３６と
１３８とは１０回巻きポテンシオメータが好ましい。ポ
テンシオメータ１３６は基準信号を差動増幅器１２４に
加え、またポテンシオメータ１３８は基準信号を差動増
幅器１２６にカロえる。？テンジオメータの１３６と１
３８とは共に、第１端子の１４０と１４１とをそれぞれ
接地線に接続し、また、第２端子の１４２と１４３−と
をそれぞれ、単極双投スイッチ１４４又はそれと同様な
電子スイッチに接続するのが好ましい。

スイッチ１４４の第１端子１４６は、アナログ基準電圧
源１４８に接続される。基準電圧源１４Ｂは、電池又は
直流電源を使用して構成できる。スイッチ１４４の第２
端子１５０は適当な結合回路によってコンピュータ５４
に接続される。コンピュータ５４は一次回路の温度に応
答して、大部の流れの質量流量を表わす信号を発生する
。スイツチ１４４がＡ位置（第６図に示したような）ｋ
あるとき、両方の差動増幅器１２４及び１２６に一定の
アナログ基準電圧が加えられる。従ってこれら増幅器の
出力誤差信号によって二次回路に一定の流量を発生する
。スイッチ１４４をＢ位置に切替えるときは、差動増幅
器１２４及び１２６は、コンピュータ５４から比例基準
信号を受信する。

このようにして、これらの増幅器によって発生される誤
差信号が二次′回路に比例的な流れを発生させる。比例
的な流れ動作の一つの利点は、装置が温度変化を自動的
に補償することを可能とするので、熱交換器の必要をな
く丁ことである。従ってスイッチ１４４は一定流量構成
から比例的流量構成に切替えるのに便利な装置である。

この極めて好ましい特徴があるために、既に熱交換器を
備えている現存装置で、これらの熱交換器をある種の測
定には使用を継続することを欲している装置に本発明の
装置を取付けることが可能である。

こ＼に開示した本発明の好適実施例は前述した目的を達
成するために、よく計算されたものではあるが特許請求
の範囲に示したような、本発明の適正な範囲又は公正な
意義を逸脱することなく、本発明は修正、変形変化を受
けるものであることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を利用する排気中ンゾリング装置を示す
線図、第２図は本発明を示す流れ系統略図及び第３図は
本発明の電気制御装置の詳細を示す電気系統略図である
。 〔符号の説明〕 １０・・・・・・・・・・・・・・・・旧・・内燃機関
の排気物含有量測定装置 １２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・尾部
気筒結合装置１４・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・尾部気筒１６・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・排気吸入パイプ１８・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・混合ダクト２０・・・・・・・
・・・・・・旧・・・・・気筒２２・・・・・・・・・
川・・・・・・・・・フィルタ３４．４４・・・・・・
・・・・・・吐出し口４０・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・ナンゾリングダクト４６・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・臨界流れベンチュリ４
８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・温度ゾ
ローゾ５０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・熱交換器５２・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・チラー５４・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・コンピュータ５５・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・二次トンネル第１人口５６・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・二次トンネル５７・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・二次トンネ
ル°の第２人口５８・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・二次トンネルの出口６０・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・フィルタ装置６２・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・希薄用空気計量装置
６４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・清浄
乾燥空気源６６・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・ナンゾル計量装置６８・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・電子微粒子制御装置７０・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・入口脚部７２．９２
・・・・・・・・・・・・はめ合い７４．９８・・・・
・・・・・・・・電磁弁７６．１１６・・・・・・・・
・流れ制御弁８０．１１８・・・・・・・・・電流圧力
変換器８４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・圧力調整器８６　、１１０・・・・・・・・・質量計
量計１２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・ポン
プ１２４．１２６・・・・・・差動増幅器１３６．１３
８・・・・・・電圧分割Ｉテンジオメータ１４４・・・
・・・・・・・・・・・・・・・単極双投スイッチ１４
Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・基準電圧源代
理人　浅　村　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）放出物を含むサンプルを得るために、サンプリン
   グ装置を備える装置に使用基るための放出源の放出物含
   有量を測定する装置において、前記サンプリング装置を
   含む、流れ限定通路を画定する装置、 前記流れ限定通路に結合して、前記流れ限定通路内に流
   れを発生させる装置、 前記流れ限定通路内に配置して、制御された圧力降下を
   発生させることによって、第１圧力側と比較的に低い第
   ２圧力側とを画定する流れ制御装置、及び 前記流れ制御装置を制御するために、前記第２圧力側の
   流れに応答する質量流量測定装置を備える放出物含有量
   測定装置。 （２、特許請求の範囲第１項に１おいて、流れ限定通路
   を画定する前記装置が前記すンゾリング装置から出る前
   記の流れを導く第１脚部を画定し、また前記第１脚部に
   配電される測定装置が前言已サンプルの放出物含有量を
   測定する、放出物含有量測定装置。 （３）特許請求の範囲第１項において、流れ限定通路を
   画定する前記装置が前記サンプリング装置から出る前記
   の流れを導く第１脚部を画定し、また前記流れ制御装置
   が前記第１脚部内に配置される、放出物含有量測定装置
   。 （４）特許請求の範囲第２項において、前記流れ制御装
   置が前記第１脚部内に配置される、放出物含有量測定装
   置。 （５）特許請求の範囲第１項において、流れ限定通路を
   画定する前記装置が前記サンプリング装置へ向う前記流
   れを導く第２脚部を画定し、また前記流れ制御装置が前
   記第２脚部内に配置される、放出物含有量測定装置。 １６）放出物を含むサンプルを得るためのせンゾリング
   装置及び前記サンプルの流れを発生するため前記サンプ
   リング装置と連絡する流体回路を備える装置に使用する
   ための放出源の放出物含有量を測定する装置において、 前記流体回路に結合して前記流体回路内のサンプルの流
   れを制御する流れ制御装置、 前記流体回路に結合して前記流体回路内のサンプルの流
   れを表わす第１電気信号を供給するセンナ装置、及び 前記第１電気信号に応答して前記流れ制御装置を制御す
   るための流体信号を供給する変換装置を備える放出物含
   有量測定装置。 （７）特許請求の範囲第６項において、前記第１電気信
   号に応答して前記変換装置へ電気制御信号を供給する電
   気制御回路を備え、また前記制御回路には基準信号を受
   信しかつ前記第１電気信号に応答して前記電気制御信号
   を発生する装置を含む放出物含有量測定装置。 ；８）特許請求の範囲第７項において、前記電気制御回
   路が、前記基準信号と前記第１電気信号との偏差を表わ
   す電気制御信号を発生する放出物含有量測定装置。 （９）特許請求の範囲第７項において、前記電気制御回
   路に、前記第１電気信号に対する前記変換装置の応答を
   変更するための電気補償装置を含む、放出物含有量測定
   装置。 １１１　微粒子を含むすンゾルを得るためのナンゾリニ
   グ装置を備える装置に使用するための微粒子源の微粒子
   含有量を測定する装置において、前記サンプリング装置
   に結合し、前記サンプルを受け取って、その微粒子含有
   量を測定する微粒子測定装置、 前記微粒子測定装置に結合し、前記微粒子測定装置によ
   る前記サンプルの受け取りを制御する流れ制御装置、 前記流れ制御装置に結合して、前記サンプリング装置か
   らの前記サンプルの流れを発生させるボンゾ装置、を備
   え、また、 前記ナンゾリング装置、前記微粒子測定装置、前記流れ
   制御装置及び前記ポンプ装置によって、前記サンプリン
   グ装置と前記ポンプ装置との間の前記流体回路内の前記
   流れ制御装置に結合する流体回路の少くも一部を画定す
   る、 前記の微粒子含有量測定装置。 ａυ　特許請求の範囲第１０項において、前記流体回路
   が直列流体回路である微粒子含有量測定装置。 ａａ　％許請求の範囲第１０項において、前記ポンプ装
   置を大気に結合するための通気装置を備える微粒子含有
   量測定装置。 ａ３　特許請求の範囲第１０項において、前記微粒子測
   定装置にフィルタ装置を備えて、前記サンプルから前記
   微粒子を分離する微粒子含有量測定装置。 ｕ４　特許請求の範囲第１０項において、前記流れ制御
   装置を制御するために前記流体回路忙結合した質量流量
   測定装置を備える微粒子含有量測定装置。 ａ９　特許請求の範囲第１０項において、前記サンプル
   の前記流れを検出して前記流れ制御装置を制御するため
   の電気帰還装置を備える微粒子含有量測定装置。 ＋１６）　４！ｉ−許請求の範囲第１０項において、前
   記サンプリング装置に結合して、前記サンプルに希薄用
   流体を加える装置を備える微粒子含有量測定装置。 面　特許請求の範囲第１６項において、前記希薄用流体
   には実質的に清浄乾燥空気を用いる微粒子含有量測定装
   置。