KR100203370B1 - 배출가스계측장치 - Google Patents

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나까무라히로까즈
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Abstract

본 발명은 엔진으로부터 방출된 배출가스배출중량을 구하는 배출가스계측장치에 관한 것으로서, 요구되는 계측정밀도에 따라서 CVS형 샘플링장치의 희석공기로서 정제공기와 대기중의 공기를 절환해서 사용하고, 저코스트와 높은 계측정밀도를 다같이 실현할 수 있는 배출가스계측장치를 제공하는 한편, 공기정제기를 유효하게 활용해서, 소수의 공기정제기로부터, 그것보다도 많은 복수의 샘플링장치에 대해 적정하게 정제희석공기를 공급할 수 있는 배출가스계측장치를 제공하는 것을 목적으로 한것이며, 그 구성에 있어서, 희석공기로서 대기중의 공기를 도입하는 대기도입장치(45)와, 대기중의 공기를 도입해서 정제된 희석공기로하는 공기정제기(1)과, 엔진의 배출가스의 일부를 희석공기로 희석하는 희석장치와, 대기도입장치와 상기공기정제기의 어느쪽이든지 상기 희석장치에 연통시키는 선택수단(46),(47)와, 희석된 배출가스를 채집하는 샘플링장치와, 채집된 배출가스의 배출가스배출중량을 구하는 계측수단(42)로 구성된 것을 특징으로 한 것이다.

Description

배출가스계측장치
본 발명은, 엔진으로부터 방출된 배출가스배출중량을 구하는 배출가스계측장치에 관한 것이다.
자동차에서는, 배출가스계측장치를 사용해서, 가감속이 포함된 배출가스테스트모드에서, 엔진으로부터 방출되는 배출가스배출중량을 계측해서 평가하는 일이 행하여지고 있다.
배출가스계측장치에는, 일본국 실개평 4-116620호 공보에도 개시되어 있는 바와 같이 샘플링장치를 사용해서, 대기중의 공기로 희석한 배출가스를 채집하는 일이 행하여지고 있다.
대부분은, CVS(콘스턴트·볼륨·샘플러)라 호칭되는 방법을 채용한 샘플링장치를 사용해서, 엔진의 배출가스를 채집하는 일이 행하여지고 있다.
구체적으로는, 제5도에 표시된 바와 같이 샘플링장치는, 벤튜리b 및 필터c가 장착개재된 대기개방의 통로d와, 이 통로에 대기중의 공기를 도입시키는 송풍기e와, 소정의 배출가스테스트모드에서 샤시다이나모미터 f위를 운전하는 시험자(자동차)g로부터의 배출가스를 통로 d내에 도입시키는 통로h를 가지고, 송풍기e의 흡입력에 의해, 통로d를 일정유량으로 흐르는 공기에, 엔진으로부터 방출된 배출가스를 혼합시키도록 하고 있다.
배출가스의 채집은, 통로h와 벤튜리b의 사이로부터, 샘플링용 벤튜리i, 통로j, 펌프(도시생략)를 개재해서 행하여지고, 테스트모드분량을, 백(도시생략)에 채집된다.
이때, 대기중의 공기도, 다른통로K, 펌프(도시생략)를 통해서, 백(도시생략)에 채집된다.
분석장치(도시생략)에 의해, 채집된 희석배출가스로부터 채집된 공기에 함유되는 HC, CO, NOx 등의 규제물질(불순물)을 차감해서 실질배출가스농도를 구한다.
그리고, 이 실질배출가스농도와, 벤튜리b의 유량계수, 통벤튜리b의 입구온도 및 입구압력에서 측정해서 얻은 표준상태에서의 희석배출가스량을 연산하므로서, 시험차로부터 배출된 배출가스배출중량이 계측되도록 하고 있다.
이러한 계측은, 높은 정밀도로 배출가스배출중량의 계측을 행할 수 있다.
그러나, 이 정밀도를 한층더, 향상시킬 필요가 나타나고 있다.
이 배경에는, 자동차에 의한 대기오염이 해마다 심감화하여, 각국이 다같이 서서 히 배출가스규제를 강화하고 있기 때문이다. 최근에서는, 유행성분의 배출을 0에 접근시키는 엄한 규제법이 제정되는 일도 있다. 미국캘리포니아주에서는, 97년 모델차부터 유해성분의 배출량을 0에 접근시키는 엄한 규제법을 제정하였다.
이 때문에, 샘플링장치에 공급되는 희석굉기의 측정에 주는 영향의 문제가 지적되게 되었다. 즉, 대기중의 공기는 배출가스배출중량을 계측하는 위에서 방해가 되는 불순물이 많고, 그대로 희석으로해서 샘플링장치에 공급하면, 대기중의 HC, CO, NOx라는 불순물이 영향을 주게되어, 높은 계측정밀도를 확보할 수 없고, 엄한 규제에 대응한 평가를 행할 수 없다고 하는 지장이 생기게 되었다.
이 대책으로서, 도 8에 표시되는 바와같이 샘플링장치a의 희석공기입구m에 공기 정제기n을 접속하는 것이 제안되어 있다. 이 공기정제기n은, 정화기기p, 송풍홴q을 가지고 구성되어 있고, 송풍홴q에 의해 대기중에서부터 도입된 공기의 HC, CO, NOx라는 불순물을 정화기기p에 의해 제거해서 정제한 희석공기를 만드는 기능을 가진다. 이 때문에, 배출가스계측장치는, 대기중의 공기대신에, 이 정제된 공기가 희석공기로서 샘플링장치a에 공급되므로서, 높은 배출가스계측정밀도를 가져오게 한다.
그러나, 공기정제기n은, 고가이고, 또한 대형의 기계이며, 정화기기p에 사용되는 필터 등의 소모품도 고가이기 때문에 유지비도 고가의 것으로 된다.
또, 규제나 시험에 따라서는 종래의 방법에 의한 계측정밀도에서도 충분히 대응할 수 있기 때문에 공기정제기n을 사용하지 않아도 되는 경우도 있다.
또, 이러한 배기가스계측장치는, 많은 시험을 행할 수 있도록, 제7도에 표시되는 바와 같이 제 1테스트벤치, 제 2테스트벤치와 같이, 복수의 테스트벤치마다 설치된다. 자동차메이커는, 통상, 수세트~10수세트의 테스트벤치를 보유하고 있다. 이 때문에, 샘플링장치a마다 공기정제기n을 설치하는 구조라면, 제법설치를 위한 코스트가 필요하게 된다. 또, 테스트벤치마다 공기정제기n을 설치하는 공간도 확보하지 않으면 안된다.
본 발명의 제 1의 목적은, 요구되는 계측정밀도에 따라서 CVS형 샘플링장치의 희석공기로서 정제공기와 대기중의 공기를 절환해서 사용하고, 저코스트와 높은 계측정밀도를 다같이 실현할 수 있는 배출가스계측장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공기정제기를 유효하게 활용해서, 소수의 공기정제기로부터, 그것보다도 많은 복수의 샘플링장치에 대해 적정하게 정제희석공기를 공급할 수 있는 배출가스계측장치를 제공하는 데 있다.
제1도는 본 발명의 제 1실시예에 관한 가스계측장치를 설명하기 위한 도면.
제2도는 공기정제기(精製機)의 상세한 구성을 표시한 도면.
제3도은 동 배출가스계측장치의 샘플링장치주변의 구조를 설명하기 위한 도면.
제4도는 공기정제기로부터 송풍된 정제된 희석공기를, 가동하는 샘플링장치에 대해서 적정하게 공급하는 제어를 설명하기 위한 순서도.
제5도는 종래의 배출가스계측장치를 설명하기 위한 도면.
제6도는 계측정밀도를 높이기 위하여 샘플링장치에 공기정제기를 접속해서 배출가스를 희석하도록 한 배출가스계측장치를 설명하기 위한 도면.
제7도는 동공기정제기가 부착된 샘플링장치가, 복수대, 설치된 설비를 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 공기정제기 1a : 본체(공기정제기)
1b : 제어기 2 : 공기도입구
3 : 공기출구 4 : 송풍홴
5 : 정화기기 6 : 접속덕트
7 : 메인덕트 7a, 7b : 센서
9, 9a : 샤시다이나모미터 10, 10a : 시험차
11, 11a : 샘플링장치 12 : 본체(샘플링장치)
13 : 도입구 14 : 배출구
15, 15a : 분기덕트 16 : 통로
17 : 필터 18 : 믹싱부
19 : 사이클론 20 : 터보블로어
21, 21a : 배기관 22 : 엔진
23, 23a : 접속관 24 : 벤튜리부
25 : 벤튜리세트부 26 : 대형벤튜리
27 : 중형벤튜리 28 : 소형벤튜리
30 : 채집부 31, 34 : 흡인펌프
32 : 샘플링벤튜리 32a : 채집관
33, 35 : 백 36 : 채집부
37 : 분석장치 38 : 통로
40 : 계측기 41 : 센서부
42 : 연산부 43 : 유량표시부
44 : 덕트 45 : 대기도입장치
46, 46a : 제 1밸브 47, 47a : 제 2밸브
48, 48a : 제어기 49, 49a : 조작부
51 : 배관 52 : 흡인홴
53 : 배관 54 : 전기히터
55 : 촉매 56 : L자형상배관
57 : 냉각기 58 : 배관
59 : 활성탄흡착층
본 발명에 의하면, 희석공기로서 대기중의 공기를 도입하는 대기도입장치와, 대기중의 공기를 도입해서 정제한 희석공기로하는 공기정제기와, 엔진의 배출가스의 일부를 희석공기로 희석하는 희석장치와, 대기도입장치와 상기 공기정제기의 어느쪽이든지 상기 희석장치에 연통시키는 선택수단과, 희석된 배출가스를 채집하는 샘플링장치와, 상기 채집한 배출가스의 배출가스배출중량을 구하는 계측수단으로 구성되는 배출가스계측장치가 제공된다.
이하, 본 발명을 제1도내지 제4도에 표시한 일실시형태에 의거해서 설명한다.
제1도은, 본 발명을 적용한 배출가스게측장치의 전체의 개략구성을 표시하고, 도면중(1)은 예를들면 건물의 기계실에 설치된 공기정제기이다.
이 공기정제기(1)의 본체(1a)는, 대기에 개방하는 공기도입구(2)와 공기출구(3)을 가지고 있다.
또 본체(1a)내부에는, 도입구(2)로부터 대기중의 공기를 도입해서 공기출구(3)에 보내는 송풍능력이 가변가능한 송풍홴(4)와, 이 도입된 공기에 함유되는 HC, CO, NOx라는 불순물을 제거하는 정화기기(5)가 설치되어 있다.
제2도를 참조해서 공기정제기의 상세한 구성에 대해서 설명한다. 제2도에 있어서, 도입구(2)에 접속되는 배관(51)은 흡인홴(4)에 접속된다. 이 흡인홴(4)에 의해 대기주으이 공기가 흡인된다. 이 흡인홴(52)의 하류쪽은 U자형상의 배관(53)을 개재해서 전기히터(54), 촉매(55)에 접속된다. 이 전기히터(54)는 흡인홴(52)에 의해 흡입된 공기를 400°C 정도까지 가열하는 기능을 가진다.
또, 촉매(55)는 산화촉매이며, HC, CO를 완전연소시켜서 CO2로 하고 있다. 또한, 이 전기히터(54)는 촉매를 활성화하기 위한 것이므로, 촉매(55)의 상류쪽에 두고 있다.
또, 촉매(55)의 하류쪽에는 L자형상배관(56)을 개재해서 냉각기(57)에 접속된다. 이 냉각기(57)에 의해 공기가 냉각된다.
이 냉각기(57)의 하류쪽은 배관(58)을 개재해서 활성탄흡착층(59)에 접속된다. 이 활성탄흡착층(59)에 의해 No가 제거된다.
공기출구(3)은, 접속덕트(6)을 개재해서, 예를들면 건물의 1층부분의 천정을 따라서 배설하고 있는 메인덕트(7)(주통로에 상당)에 접속되어 있다.
이 메인덕트(7)이 후술하는 1층부분의 바닥면에 장치된 테스트벤치마다 샘플링장치(11),(11a)에 각각 접속되고, 공기 정제기(1)에서 정제된 공기를 메인덕트(7)을 통해서, 각 샘플링장치(11),(11a)에 송풍시키도록 하고 있다.
또한, 메인덕트(7)의 예를들면 한쪽의 단부는 탈착가능한 블랭킷덮개(8)에 의해 폐색되어 있고, 메인덕트(7)을 연장가능하게 하고 있다.
또 공기정제기(1)에는, 샘플링장치(11),(11a)의 가동대수에 따른 적정한 유량의 정제공기를 송풍하기 위한 제어기(1b)(마이크로컴퓨터 및 그 주변회로로 이루어진 것이고, 유량제어부에 상당)가 설치되어 있다.
즉, 제어기(1b)는 송풍홴(4)에 접속되어 있다. 또 제어기(1b)는, 메인덕트(7)내부의 압력P1을 검출하는 센서(7a)와 대기압P2를 검출하는 센서(7b)에도 접속되어 있다.
또 제어기(1b)에는, 항상 필요공급풍량을 확보하도록, 압력 P1과 P2와의 △P차가 거의 일정하게 되도록 송풍홴(4)의 회전수를 제어하는 가능이 설정되어 있다.
이 기능에 의해, 필요한 희석공기량을 가동대수에 따라서 자동적으로 조정해서, 메인헤더(7)에 송출하도록 하고 있다.
한편, 예를 들면 1층부분의 바닥면에는, 복수의 테스트벤치, 예를들면 제 1테스트벤치, 제 2테스트벤치라고 하는 2세트의 테스트벤치 A, B가 배설되어 있다.
이들 제 1, 제 2테스트벤치 A, B는, 모두 동일한 구조가 채용되어 있다.
제3도은, 이중의 한쪽, 예를 들면 테스트벤치A를 중심으로한 구조를 표시하고 있다.
여기서, 이 테스트벤치A를 중심으로한 구조에 대해서 설명하면, (9)는 시험차(10)(자동차에 상당)을 차체를 정지시킨 채 운전시키기 위한 샤시다이나모미터이다.
이 샤시다이나모미터(9)의 가까이에는, 샘플링장치(11)이 창착되어 있다.
이 샘플링장치(11)에는, 예를들면 CVS(콘스턴트볼륨샘플라)가 채용되고 있다.
이 샘플링장치(11)에 대해서 설명하면, 샘플링장치(11)의 본체(12)는, 희석공기를 도입하는 도입구(13)과 대기에 개방하는 배출구(14)를 가지고 있다.
도입구(13)은, 메인덕트(7)로부터 샘플링장치마다 분기된 분기덕트(15)(분기통로에 상당)에 접속되고, 공기정제기(1)에서 정제된 공기를 희속공기로서 도입하도록 하고 있다.
또 본체(12)내부에는, 도입구(13)과 배출구(15)의 상호간을 연통하도록 통로(16)(제 1통로부에 상당)이 형성되어 있다.
이 통로(16)에는, 상류쪽으로부터 차례로, 믹싱부(18), 먼지제거를 위한 사이클론(19)가 배설되어 있다. 또 통로(16)의 하류쪽에는, 하류쪽으로 흡인하기위한 터보블로어(20)(흡인장치에 상당)이 배설되어 있고, 도입구(13)으로부터 희석공기를 흡인시키도록하고 있다.
믹싱부(18)로부터는, 시험차(10)의 배기관(21)(시험차(10)에 탑재되어 있는 엔진(22)로부터의 배출가스를 대기에 방출하는 것)에 착탈자재하게 접속되는 접속관(23)(제 2통로부에 상당)이 연장해 있고, 엔진(22)로부터 방출된 배출가스를, 통로(16)을 유통하는 희석공기와의 혼합에 의해 희석시키도록 하고 있다.
또 터보블로어(20)의 상류쪽이되는, 터보블로어(20)과 사이크론(19)의 사이의 통로부분에는, 적정한 희석율에 설정하기 위한 벤튜리부(24)가 형성되어 있다.
구체적으로는, 벤튜리부(24)는, 동부분에 형성된 벤튜리세트부(25)와, 이 벤튜리세트부(25)에 착탈자재한 복수종의 벤튜리, 예를들면 고유의 유량성능으로부터 나눈 대형벤튜리(26), 중형벤튜리(27), 소형벤튜리(28)이라는 3종류의 벤튜리를 가지고 구성되어 있다.
여기서, 터보블로어(20)은, 어느 벤튜리(26)~(28)을 선택하더라도, 충분히 임계흐름이 유지하게 되는 흡인력을 가지고 있어, 벤튜리(26)~(28)을 선택하면, 선택한 벤튜리에서 정해지는 일정유량에 의해 혼합기체(배출가스와 희석공기의 혼합)가 통로(16)내부를 흐르도록 되어 있다.
즉, 희석공기의 필요공급량은, 대중소벤튜리(26)~(28)중에서 선정한 벤튜리를 벤튜리세트부(25)를 세트하므로서 조정된다.
이에 의해서, 배출가스테스트모드와 엔진(22)의 크기(테스트조건)에 따라서, 3종류의 벤튜리(26)~(28)을 구분사용하므로서, 적정한 희석율이 선정되도록 하고 있다.
또 일정유량에 유지되는 벤튜리세트부(25)의 상류쪽에는, 희석배출가스량을 계측하는 계측계(40)이 설치되어 있다.
계측계(40)은, 예를들면 벤튜리의 입구온도 및 압력을 측정하는 센서부(41), 이들 온도압력의 정보, 벤튜리의 유량계수, 시간에 의거하여 표준상태의 희석배출가스량을 연산하는 연산부(42), 연산결과를 표시하는 유량표시부(43)을 가지고 구성되어 있다.
이에 의해, 배출가스배출중량을 구하는데에 필요한 희석배출가스량을 얻도록 하고 있다.
또 벤튜리세트부(25)의 상류쪽에는, 채집부(30)이 설치되어 있다.
채집부(30)에는, 통로밖으로 배설된 흡인펌프(31)의 흡인력에 의해 벤튜리세트부(25)의 상류쪽에 배설하고 있는 샘플링벤튜리(32)로부터, 희석한 배출가스(배출가스와 희석공기의 혼합기체)를 일정한 유량으로 채집해서, 백(33)에 저장하는 구조가 채용되고 있다.
이 채집구조에 의해, 배출가스테스트모드중에, 희석된 배출가스를 백(33)안에 저장해서, 배출가스테스트모드중에 있어서의 배출가스평균농도의 정보를 얻을 수 있도록 하고 있다.
또, 필터(17)과 믹싱부(18)의 사이에는, 흡인펌프(34)에 의해서 희석공기만을 통로(38)를 통해 채집해서 백(35)에 저장하도록한, 희석공기용의 채집부(36)이 설치되어 있다.
이 채집부(36)에 의해, 배출가스테스트모드중에, 정제공기(희석공기)에 잔류하고 있는 HC, CO, NOx 등의 규제물질(불순물)을 저장하도록 하고 있다.
이들 백(33),(35)내부의 기체는, 분석장치(37)(계측계(40)와 함께 계측수단을 구성하는 것)에 의해서 분석되어서, 실질의 배출가스농도를 구할 수 있도록 하고 있다.
구체적으로는, 분석장치(37)은, 예를들면 백(33)에 의해 채집된 희석배출가스로부터, 백(35)에 의해 채집된 정제공기에 함유되는 HC, CO, NOx등의 규제물질(불순물)을 차감해서 실질의 배출가스농도를 구하는 기능, 이 실질의 배출가스농도와 이전의 표준상태의 희석배출가스량을 연산해서 배출가스배출중량을 구하는 기능을 가지고 있다.
이에 의해, 시험차(10)으로부터 배출된 배출가스배출중량이 구해지도록 하고 있다.
한편, 제1도에 표시되는 바와 같이 분기덕트(15)의 출구쪽에는 기계실쪽으로 연장되는 덕트(44)(대기중의 공기를 도입하는 통로에 상당)가 연통접속되어 있다.
이 덕트(44)의 선단부는, 예를들면 건물의 옥상에 설치하고 있는 필터내장된 대기도입장치(45)에 접속되어 있다.
또, 덕트(44) 및 분기덕트(15)에는, 동덕트내부를 개폐하는 밸브장치, 예를들면 모터구동식의 제 1밸브(46), 제 2밸브(47)(절환밸브장치, 밸브장치에 상당)이 설치되어 있다.
샘플링장치(11)은, 이들 제 1밸브(46),(47)에 의해, 공기정제기(1)로부터의 정제공기 또는 대기중의 공기가 희석공기로서 선택적으로 공급되는 운전, 나아가서는 희석율에 따른 유량의 정제공기가 공급되는 운전이 행하여지도록 하고 있다.
즉, 각 제 1밸브(46),(47)은, 예를들면 샘플링장치(11)마다 설치한 제어기(48)(예를들면 마이크로컴퓨터 및 그 주변기기로 이루어진다)에 접속되어 있다.
제어기(48)마다 접속된 조작부(49)에는, 각종 조작버튼부, 예를들면 샘플링장치(11)의 가동을 ON·OFF하는 전원버튼부, 대기중의 공기를 희석공기로서 사용하는 배출가스테스트모드를 설정하는 버튼부, 정제공기를 희석공기로서 사용하는 배출가스테스트모드를 설정하는 버튼부, 어느 벤튜리를 사용하였는지를 입력하는 벤튜리선택버튼부(도시생략)등이 배설되어 있다.
또 제어기(48)에는, 다음과 같은 기능이 설정되어 있다.
전원버튼부가 OFF되면, 샘플링장치(11)의 가동을 정지시키는 동시에, 제 1밸브(46) 및 제 2밸브(47)을 완전폐쇄로 구동하는 기능.
대기중의 공기를 희석공기로서 사용하는 배출가스테스트모드의 버튼부가 ON되면, 제 1밸브(46)을 완전개방하고, 제 2밸브(47)을 완전폐쇄로 구동하는 기능.
정제공기를 희석공기로서 사용하는 배출가스테스트모드의 버튼부가 ON되면, 제 1밸브(46)을 완전 폐쇄하고, 제 2밸브(47)을 벤튜리선택버튼부에서 선택된 대·중·소형 벤튜리 26~28에 따라서 완전개방·절반개방·약간개방으로 구동하는 기능.
전원버튼부가 ON되면, 배출가스테스트모드에 따라서, 샘플링장치(11)을 가동시키는 기능.
이러한 기능에 의해, 조작부(49)를 조작하는 것만으로, 공기정제기(1)로부터의 정제공기 또는 대기중의 공기를 희석공기로서 사용하거나, 대·중·소형벤튜리(26)~(27)에 따른 일정유량의 정제공기량을 공기정제기(1)로부터 도입하도록 하고 있다.
이와 같은 구조는, 제 2테스트벤치에도 채용하고 있고, 필요최소의 대수가 되는 1대의 공기정제기(1)에서, 복수대, 여기서는 2대의 샘플링장치(11),(11a)에 필요한 정제공기를 공급할 수 있도록 하고 있다.
또한, 조작부(49)의 조작버튼이 내보내는 정보는, 샘플링장치의 조작부(도시생략)나 자동계측장치(도시생략)로부터 내보내는 조작부(49)와 동일종류의 신호가 직접, 제어기(48)과 접속되어도 된다.
공기정제기(1)은, 미리 복수대의 샘플링장치의 필요한 최대희석공기량을 정제하여 송풍할 수 있는 능력을 가지고 있는 것이다.
또한, 제1도에 있어서, 제 1테스트벤치A와 제 2테스트벤치B를 구별하기 위하여, 제 2테스트벤치B를 중심으로한 각부에 대해서 부호말미에 「a」를 붙인번호를 부여하고 있다.
다음에, 이와 같이 구성된 배출가스계측장치의 작용에 대해서 설명한다.
여기서는, 예를들면 제 1테스트벤치A 및 제 2테스트벤치B의 쌍방을 사용하여, 정제공기를 희석공기로서 사용해서, 배출가스테스트모드에 있어서의 각 시험차(10)(10a)의 배출가스배출중량을 계측하는 것으로 한다.
이를 위한 준비로서, 예를들면 제 1테스트벤치A는, 샤시다이나모미터(9)에 탑재한 시험차(10)의 배기관(21)에 접속관(23)을 접속해둔다. 또 적정한 희석비(시험차(10)으로부터 방출되는 배출가스량과 희석공기)가 되도록, 3개의 벤튜리(26)~(28)중에서, 배출가스테스트모드와 시험차(10)의 엔진(22)의 크기(테스트조건)에 따라, 적정한 벤튜리, 예를들면 소형벤튜리(28)을 선정해서, 이것을 벤튜리부(24)에 세트해둔다. 또한, 이 선정에는 배출가스 속의 수분이 응축을 야기하지 않고, 또한 계측정밀도가 낮게되지 않도록 (배출가스측정 농도가 지나치게 낮아지지 않는)하는 고려가 이루어지고 있다.
이 소형벤튜리(28)의 세트에 의해, 샘플링장치(11)의 희석공기의 필요공급량이 정해진다.
또 마찬가지로 해서, 예를들면 제 2테스트벤치B도, 샤시다이나모미터(9a)에 탑재한 시험차(10a)의 배기관(21a)에 접속관(23a)를 접속하고, 또 적정한 희석비(시험차(10a)로부터 방출되는 배출가스량과 희석공기)가 되도록, 3개의 벤튜리(26)~(28)중에서 적정한 벤튜리를 선정해서, 이것을 샘플링장치(11a)의 벤튜리부에 세트해둔다.
이어서, 각 테스트벤치마다 조작부(49),(49a)를 조작한다.
이것은, 벤튜리선택버튼에 의해서 선정된 벤튜리의 종류를 입력하고, 정제공기를 희석공기로서 사용하는 배출가스테스트모드의 버튼부를 ON, 전원버튼부를 ON하므로서 행하여진다.
이 조작을 받아서, 정제공기통풍계가 세트되고, 공기정제기(1), 각 샘플링장치(11),(11a)가 가동해간다.
제4도에는, 이 정제공기통풍계의 제어순서도가 표시되어 있다.
이 제어순서도를 사용해서, 배출가스배출중량이 얻어지기까지를 설명하면, 샘플링장치(11)의 제어기(48)은, 조작부(49)로부터 입력된 정보를 받아서, 먼저, 스텝1과 같이 조작부(490의 전원버튼부가 ON되었는지 여부에 의해서, 시험하는지 여부를 판단한다.
여기서, 조작부(49)의 전원버튼부는 ON되고 있기 때문에, 이 ON신호를 받아서, 스텝S2로 전진한다.
스텝S2에서는, 정제공기를 희석공기로서 사용하는 배출가스테스트모드의 버튼부가 ON되었는지 여부에 따라, 정제공기가 필요한 시험인지 여부를 판단하고 있다.
여기서, 정제공기를 희석공기로서 사용하는 배출가스테스트모드의 버튼부가 ON되어 있기 때문에, 이 ON신호에 의해 정제공기를 사용하는 높은 정밀도의 배출가스측정이 행하여지는 것으로 판단되어서, 스텝S3으로 전진한다.
다음의 스텝S3 및 스텝S4는, 어느벤튜리를 사용하였는질을 판정하고 있다.
여기서, 조작부(49)에는 벤튜리세트부(25)에 소형벤튜리(28)에 세트된 것을 표시한 입력이 이루어지고 있기 때문에, 제어기(48)은 스텝S3, 스텝S4를 거쳐서 스텝S5에 도달한다.
이 스텝S5에 의해, 제어기(48)은, 정제공기를 위한 통로가 확보되고, 또한 소형벤튜리(28)의 고유의 유량에 대응한 공급희석공기량이 확보되도록, 제 1밴브(46)을 완전폐쇄하고, 제 2밸브(47)을 약간 개방하여 구동해간다.
이에 의해, 제 1테스트벤치A의 정제공기통풍계는 세트된다.
또 마찬가지로, 샘플링장치(11a)의 제어기(48a)의 제어에 의해, 제 2테스트벤치B의 정제공기통풍계도 세트된다.
또한, 샘플링장치(가동하지 않은 샘플링장치)를 사용하지 않는, 즉 정지하면, 제 1, 제 2밸브(46, 47, (46a, 47a))는, 조작부(48(48a))로부터 입력되는 전원버튼부의 OFF신호에 의해서, 모두 완전폐쇄하게 된다(스텝S8).
이러한 제어에 의해, 필요한 희석공기량만을 각샘플링장치(11),(11a)에 공급하는 자세가 갖추어진다.
이후, 공기정제기(1) 및 샘플링장치(11),(11a)는, 각각 운전된다.
공기정제기(1)의 운전에 의해, 대기중의 공기는 송풍홴(4)에 의해서 도입되고, 이 공기에 함유되는 불순물이 정화기기(5)에 의해 제어되어서 정제된다. 이 정제공기가, 희석공기로서 접속더트(6)을 거쳐서 메인덕트(7)로부터 각분기덕트(15),(15a)에 송풍된다.
한편, 샘플링장치(11)은, 터보블로어(20)이 작동해서, 통로(16))내부의 공기를 대기에 배출시키도록 흡인한다.
이에 의해, 소형벤튜리(28)에 통과하는 기체유속은 입체흐름으로 유지되고, 통로(16)내부의 기체는 소형벤튜리(28)에 의해서 정해지는 일정한 유량을 유지하면서 흐른다.
이때의 흡인력에 의해, 정제된 희석공기는, 도입구(13)으로부터 도입되고, 필터(17)을 통해서, 믹싱부(18)에 도달한다.
이때, 제 1테스트벤치A의 샤시다이나모미터(9)위에서는, 시험차(11)이 배출가스테스트모드에 따라서 운전되고 있다.
이 시험차(11)로부터 방출된 배출가스는, 접속관(23)으로부터 믹싱부(18)에 도달하고, 믹싱부(18)을 흐르는 희석공기와 혼합되어서 희석된다.
이 희석된 배출가스가, 사이클론(19)를 통과할 때, 먼지가 제거된다.
이이서, 희석된 배출가스는, 소형벤튜리(28)을 거쳐서, 터보블로어(20)으로부터 대기에 배출된다.
이 일정한 유량으로 흐르고 있는 희석배출가스의 온도 및 압력은, 소형벤튜리(28)의 입구쪽에 있어서 센서부(41)에서 검지된다.
그리고 연산부(42)에서, 이들 온도·압력의 정보, 벤튜리의 유량계수, 시간에 의거하여 연산이 행하여지고, 표준상태에서의 희석배출가스량을 구하고 있다. 유량표시부(43)은, 이 배출가스테스트모드중의 희석배출가스량을 표시한다.
다른 한편, 샘플링용의 흡인펌프(31),(34)는, 모두 운전하고 있다.
이 흡인펌프(31)의 흡인력에 의해, 샘플링벤튜리(32a)는, 임계흐름으로 유지되면서 희석공기를 흡입한다.
이에 의해, 통로(16)내부를 흐르는 희석가스는, 샘플링벤튜리(32), 채집관(32)를 통해서 채집되고, 배출가스테스트모드중, 일정한 유량으로 백(33)내부에 저장된다.
또 흡인펌프(34)의 흡인력에 의해, 배출가스혼합전의 희석공기는 채집되고, 마찬가지로 배출가스테스트모드중, 백(35)에 저장된다.
분석장치(37)은, 백(33)에 의해 채집된 희석배출가스로부터, 백(35)에 의해 채집된 정제공기에 함유되는 HC, CO, NOx 등의 규제물질(불순물)을 차감해서 실질배출가스농도를 구하고 있다.
그리고, 분석장치(37)를 사용해서, 이 실질배출가스농도와, 이전의 소형벤튜리(28)에서 계량된 표준상태의 희석배출가스량을 연산하므로서, 배출가스테스트모드에 의해 주행하였을때에 시험차(10)으로부터 배출된 배출가스배출중량이 구해진다.
이러한 계측은, 제 2테스트벤치B에서도, 마찬가지로 행하여지고, 시험차(10a)로부터 배출된 배출가스배출중량이 구해진다.
한편, 이와같이 샘플링장치(11),(11a)가 가동하고 있을 때, 공기정제기(1b)의 제어기(1)는, 메인덕트(7)내부의 압력P1과 대기의 압력P2를 검출하고, 그 압력차 △P를 감시해서, 필요한 희석공기가 공급되도록, 송풍홴(4)의 회전수를 제어하고 있다.
2대의 샘플링장치(11),(11a)가 작동할때는, 송풍홴(4)는 항상 필요한 희석공기량이 확보되도록, 회전수가 증가하는 쪽으로 제어된다.
이에 의해, 1대의 공기정제기(1)을 사용하여, 2대의 샘플링장치(11),(11a)(테스트벤치 A, B)를 동시에 사용했을때의 배출가스테스트가 양호하게 행하여 지도록 된다.
또, 이중의 한쪽, 예를들면 테스트벤치를 정지시키면, 테스트벤치의 샘플링장치(11a)가 정지하고, 제 1 및 제 2밸브(46a), (47a)가 완전폐쇄하게 된다. 이와 동시에 공기저제기(1)의 제어기(1b)는, 분기덕트(15a)가 폐쇄하는데 따른 압력차 △P의 변동을 억제하도록, 송풍홴(4)의 회전수를 감소시키고, 샘플링장치(11)에만 필요하게 되는 희석공기량을 확보한다.
이에 의해, 1대의 공기정제기(1)을 사용하여, 1대의 샘플링장치(11)(테스트벤치A)을 사용했을때에도 배출가스테스트는 양호하게 행하여지도록 된다.
또 정제공기를 희석공기로서 사용하게되는 높은정밀도를 필요로하지 않고, 대기중의 공기를 그대로 희석공지로서 사용하는 배출가스테스트를 행할때는, 동테스트를 행할려고하는 테스트벤치의 조작부(49),(49a)의 존재하는 대기중의 공기를 희석공기로서 사용하는 배출가스테스트모드의 버튼부를 ON해서, 전원버튼부를 ON하면 된다.
그러자, 덕트(44)는, 테스트벤치에 있는 제 1밸브(46)의 개방, 제 2밸브(47)의 폐쇄(제4도중의 스텝SP)에 의해 개방된다.
이에 의해, 샘플링장치(11),(11a)는, 대기도입장치(45)로부터 대기중의 공기를 희석공기로서 도입하는 운전이 행하여진다.
이렇게하여, 이와 같이 공기정제기(1)로부터의 정제공기를, 메인덕트(7)을 개재해서, 각각 샘플링장치(11),(11a)에 공급하는 구조는, 소수의 공기정제기(1)(여기서는 1대)을 유효하게 활용해서, 동공기정제기(1)보다도 많은 샘플링장치(11),(12a)에 대해 정제희석공기를 적정하게 공급할 수 있다.
이것은, 복수의 샘플링장치(11),(11a)에서도, 공기정제기는 필요최소한의 수량으로 되고, 코스트적으로는 제법싼값으로 된다. 또한, 공기정제기(1)을 장치하는데에 요하는 공간도 적어서 되고, 배출가스계측장치의 소형화를 도모할 수 있다.
그위에, 메인덕트(7)을 사용하는 구조는, 메인덕트(7)의 블랭킷덮개(8)을 떼어내고, 제1도중의 2점쇄선으로 표시되는 바와 같이 메인덕트(7)을 연장하면, 용이하게 테스트벤치전체의 증설을 행할 수 있다.
또, 배출가스배출중량의 계측은, 채집한 배출가스로부터 희석공기의 불순물을 차감해서 실질배출가스농도를 구하는 한편, 희석배출가스량을 계량하고, 이들 실질배출가스농도와 희석배출가스량을 연산해서, 배출가스배출중량을 구하므로, 정제된 희석공기를 사용하므로서, 고정밀도의 배출가스배출중량을 얻을 수 있다.
또 공기정제기(1)에 대한 각 샘플링장치(11),(11a)의 송풍유량의 제어를, 대기압과 메인덕트(7)의 내부압과의 압력차를 거의 일정하게 하는 송풍홴(4)의 능력(회전수)제어에 의해 행하도록 하면, 간단한 제어로, 공기정제기(1)로부터, 가동하고 있는 샘플링장치(11),(11a)의 수량에 따른 필요한 희석공기량을 얻을 수 있다.
또 샘플링장치(11),(11a)의 작동시는 개방상태, 불작동시는 폐쇄상태로 되는 데에 제 2밸브(47),(47a)에 의해서 분기통로(15),(15a)를 개폐해서, 가동하는 샘플링장치(11),(11a)에 희석공기를 인도하는 구조로하면, 간단한 구조로 샘플링장치(11),(11a)의 작동·불작동에 따른, 확실한 분기통로(15),(15a)의 개폐를 행할 수 있다.
또 덕트(44), 제 1밸브(46),(46a)를 사용해서, 대기중의 공기를 샘플링장치(11),(11a)에 인도하는 구조를 채용하면, 지금까지의 배출가스규제에 대응하는, 대기중의 공기를 그대로 희석공기로서 사용한 배출가스의 계측도 행할 수 있도록 된다.
또 희석된 배출가스의 채집에는, 터보블로어(20)에 의해서 희석공기를 흡인해서, 이 희석공기에 엔진의 배출가스를 혼합시키고, 이 희석된 배출가스의 일부를 채집하는 구조가 채용되고 있으므로, 간단한 구조로 희석된 배출가스를 일정용량, 채집할 수 있다.
또한, 이 터보블로어(20)의 상류쪽에 배출가스의 희석율이 조정가능한 벤튜리부(24)를 형성하고, 이 희석율의 설정에 따라서 제 2밸브(47)의 개방도를, 샘플링장치(11)(11a)의 작동시, 조정하는 구조를 채용하면, 적정한 희석율로 희석시킨 배출가스로 배출가스배출중량의 계측을 행할 수 있다.
또한, 일실시형태에서는 1대의 공기정제기(1)에 대해서 2대의 샘플링장치(11),(11a)접속한 예를 들었으나, 이에 한정되지 않고, 2대이상의 샘플링장치를 접속하더라도 된다. 또 예를들면 2대의 공기정제기에 대해서, 그 이상의 대수, 즉 3대이상의 샘플링장치를, 메인덕트를 개재해서 접속하게 하는 조합해서도, 상기한 일실시형태와 마찬가지의 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 희석공기로서 대기중의 공기를 도입하는 대기도입장치와, 대기중의 공기를 도입해서 정제한 희석공기로하는 공기정제기와, 엔진의 배출가스의 일부를 희석공기로 희석하는 희석장치와, 상기 대기도입장치와 상기 공기정제기의 어느쪽이든지 상기 희석장치에 연통시키는 선택수돤과, 희석된 배출가스를 채집하는 샘플링장치와, 상기 채집한 배출가스의 배출가스배출중량을 구하는 계측수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 배출가스계측장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공기정제기는 촉매와 흡착재를 사용해서 공기를 정제하는 것을 특징으로 하는 배출가스계측장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공기정제기가 복수의 희석장치와 접속되고, 상기 선택수다의 각 희석장치마다 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배출가스계측장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공기정제기가 송풍수단과 동송풍수단의 송풍량을 제어하는 유량제어수단을 가지고, 동 유량제어수단이 상기 선택수단에 의해 상기 공기정제기와 연통된 상기 희석장치의 수에 따라서 상기 송풍량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배출가스계측장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 공기정제기가 송풍수단과 동송풍수단의 송풍량을 제어하는 유량제어수단을 가지고, 동유량제어수단이 상기 선택수단에 의해 상기 공기정제기와 연통된 상기 희석장치의 수에 따라서 변동하는 상기 공기정제기의 하류쪽압력과 대기압의 차가 일정하게 되도록 상기 송풍량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배출가스계측장치.
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