JPS6136611B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両の排気ガス中に含まれる微粒子
（以下パテイキユレートと呼ぶ）の排出量を測定
する排出量測定装置に関するものである。

近年、燃費性能の良いことからデイーゼル機関
を搭載した車両が増加する傾向に有するが、デイ
ーゼル機関はガソリン機関に比べ多量のパテイキ
ユレートを排出するという問題が有るため、環境
への悪影響が懸念されており、米国等においては
デイーゼル車から排出されるパテイキユレートの
重量を測定し車両のパテイキユレート排出量を規
制しようとする動きが有る。このような状況か
ら、高精度のパテイキユレート排出量測定装置が
必要となつて来ているが、本発明はパテイキユレ
ート排出量測定装置の特にサンプリング装置部に
サンプリング流量の安定化機能を付加することに
より、全体として高精度の排出量測定装置を提供
可能とするものである。

デイーゼル機関の排気ガス中に含まれているパ
テイキユレートの主な成分は、周囲に未燃焼炭化
水素、燃焼成生有機化合物、サルフエート等を吸
着したカーボン粒子である。このように温度的に
不安定な有機化合物成分を含んでいると共に、大
気中に放出された状態に近い状態でのパテイキユ
レート排出量を測定し、サンプリング時のサンプ
リングガス中の水分の凝縮を回避するために、パ
テイキユレート排出量測定には排気ガスを多量の
清浄な空気と混合希釈した後、その一部をサンプ
リングしサンプリングガス中のパテイキユレート
をフイルターで捕集し、捕集したパテイキユレー
トの重量から排出量を求める希釈サンプリングと
いう手法が用いられる。

以下従来用いられているパテイキユレート排出
量測定装置の作動及び欠点を第１図に従つて説明
する。図中４は希釈トンネルと呼ばれるもので、
２で示す排気ガス導入管より供給される車両排気
ガスと、１で示すフイルターを通過して清浄にな
つた希釈空気とを均一に混合する。３はオリフイ
スで混合ガスに適度の乱れを与え混合を促進させ
るものである。６はルーツプロアーで希釈ガスを
吸引、排出する役を担い、７はその駆動モーター
を示す。８及び９はルーツブロアー入口圧力、及
びルーツブロアー出入口差圧を計測する圧力計、
１０はルーツブロアー入口温度を計測する温度計
で希釈ガスの正確な流量を算出する用に供せられ
る。５は希釈ガスの温度を一定に保つための熱交
換器である。均一に混合された希釈ガスの一部は
サンプリングプローブ１１によりトンネル外に導
き出され、パテイキユレート捕集フイルター１４
を通過する。この際希釈ガス中のパテイキユレー
トは、このフイルター１２上に捕集される（捕集
されたパテイキユレートの重量は捕集前後のフイ
ルターの重量差より求められる）。２０はサンプ
リングガスの流量を計測するガスメーター、１６
はサンプリングガスを吸引する吸引ポンプ、１５
はサンプリングガス流量を調整するニードルバル
ブを示す。１２及び１３はサンプリング動作中の
み開放するバルブで、サンプリング動作以外の時
に無用の圧力変動等がフイルター１４に加わるの
を防止する役を担う。このバルブ１２，１３は加
圧空気等で開閉され、１２ａはその制御バルブを
示す。１８及び１９は各々、ガスメーター入口圧
力、ガスメーター内ガス温度を計測するマノメー
ター及び温度計で正確なサンプリングガス流量の
算出の用に供せられる。

以上の構成部分のうち、１１〜２０を以後サン
プリング装置と呼ぶことにする。車両のパテイキ
ユレート排出量の測定は車両が定められた走行モ
ードを走行開始すると同時にサンプリング動作を
開始し、走行終了と同時にサンプリング動作を停
止し、この間に捕集されたパテイキユレート重量
よりパテイキユレート排出量が算出される。した
がつてサンプリング流量はサンプリング動作中一
定の流量に維持される必要が有る。さもなけれ
ば、走行モードの各部分にサンプリング流量の変
動に対応する重み付けがなされてしまい、真の排
出量の算出が不可能となる。ところが上記の構成
から成る従来の排出量測定装置においては、パテ
イキユレート捕集フイルター１４にパテイキユレ
ートが堆積するにつれてフイルター１４の通気抵
抗が増大するために、サンプリング流量がしだい
に低下する特性を持つている。従来はこの流量低
下を回避するための手段として、小流量でサンプ
リングを行ない捕集フイルター１４上へのパテイ
キユレートの付着を少なくし、通気抵抗の増大を
押える手法か、又は大面積のフイルターを用い面
積当りのサンプリング流量を低下させ通気抵抗を
小さくして使用するかのいずれかの方法が用いら
れて来た。しかしながら、これ等の方法ではパテ
イキユレートの堆積に伴ない若干のサンプリング
流量の低下が生ずることが避けられない事と、フ
イルター単位面積当りのパテイキユレート捕集量
が少なくなるため、フイルター重量に対する捕集
パテイキユレート重量割合が小さくなり、パテイ
キユレート重量の測定精度が悪化するという重大
な欠点を持つている。

本発明は従来の方法の持つているこれ等の欠点
に鑑み、サンプリング装置のサンプリング流量を
制御するサンプリング流量制御装置を設けること
により、比較的小径のフイルターにてサンプリン
グ流量の低下を来たすこと無く多量のパテイキユ
レートを捕集することを可能にし、正確なパテイ
キユレート排出量の測定を可能ならしめるパテイ
キユレート排出量測定装置を提供することを目的
としている。

以下第２図、第３図に示す実施例に従つて本発
明の構成および作動を説明する。第２図は本発明
になる測定装置の１実施例を示す構成図で、第１
図と同一符号は各々同一構成部分を示す。図中２
１〜２９は本発明のサンプリング流量制御装置の
主要部を構成し、特に２１，２２，２３，２４は
サンプリング流量の制御機構に関する部分を示
す。２８ａ，２８ｂは吸引ポンプ１６の脈動を軽
減するバツフアタンクであり、２２は吸引ポンプ
１６の下流側に設けた流量測定用のオリフイスで
ほぼ大気圧状態でのサンプリングガス流量を測定
する。このオリフイス２２の前後差圧は２３に示
す差圧変換器で電気信号に変換され、この信号は
制御回路２４に送られる。２１は小型モーターで
開閉される流量調整弁で一端を吸引ポンプ１６の
吸入口１６ａに、他の一端を吐出口１６ｂに接続
してあり、バイパス流路を形成している。したが
つてこの流量調整弁２１が開けばサンプリング流
量は減少し、逆に閉じると流量は増大する。なお
２９は吸引ポンプが動作中の間閉回路を形成する
リレー装置である。２４ａは流量設定器であり、
ポテンシヨンメーターにより設定流量に相当する
電圧信号を流量制御回路２４に供給する。流量制
御回路２４は、信号線２４ｂにて供給される流量
設定器の出力電圧と信号線２４ｃにて供給される
差圧変換器２３の出力電圧とを比較し、差圧変換
器２３の出力電圧が設定電圧より低い場合、すな
わちサンプリング流量が設定流量より少ない場合
は流量を増加させる側に流量調整弁２１を駆動
し、逆の場合は流量を減少させる側に弁を駆動
し、結果として設定信号電圧に相当するサンプリ
ング流量となる様にコントロールを行うことが出
来る。パテイキユレート捕集フイルター１４にパ
テイキユレートが堆積するにつれてフイルター部
圧力損失が増大し吸引ポンプ上流の圧力はしだい
に低下するが、流量測定は吸引ポンプ１６下流の
ほぼ大気圧状態となつている流路で行なつている
ために、フイルター圧力損失の多少にかかわらず
正確な流量制御を行なうことが出来る。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、流
量調整弁２１を吸引ポンプ入口側に直列に挿入し
た点が前記の構成と異なる。この場合は流量調整
弁２１が閉じればサンプリング流量が低下する方
向に作用するため、流量制御回路２４の出力電圧
特性は第２図に示すものと逆極性にすれば良い。

さて、流量調整弁２１はサンプリング動作中パ
テイキユレート捕集フイルター１４の圧損増加に
伴ない徐々に弁開度を変化させ、サンプリング終
了時にはパテイキユレートが付着したため圧損が
大きくなつたフイルターに対して適正なサンプリ
ング流量を与えるが、パテイキユレートの付着し
ないフイルターに対しては、過大な流量となる様
な位置まで弁開度が変化して来ている。この状態
のままパテイキユレート捕集フイルター１４を新
たなものに交換し、再度のサンプリング動作を行
なうと、サンプリング開始時に一時的に過大な流
量のサンプリングガスが流れる恐れが有る。

そこでこれを防止するサンプリング動作終了後
の流量調整弁２１の自動復帰機構について説明す
る。２５はパテイキユレート捕集フイルター１４
と同一種のフイルター、あるいは、同一の通気抵
抗特性を持つ素子で、電磁バルブ２６を介してパ
テイキユレート捕集フイルター１４の下流に接続
されている。この素子２５を以後模擬フイルター
と称する。２７はサンプリング装置の動きをコン
トロールする制御装置で、サンプリング動作終了
と同時に制御バルブ１２ａを介してバルブ１２，
１３を閉じ、逆に電磁バルブ２６を一定時間開放
するとともに同一時間吸引ポンプ１６を駆動し続
ける。２７ａ，２７ｂ，２７ｃは各々バルブ１２
ａ，２６及び吸引ポンプ１６を駆動する電源線を
示す。この様な作動を行なわせることにより、流
量調整弁２１の開度は、設定流量および模擬フイ
ルター２５の通気抵抗に対して適切なバルブ開度
となるまで変化したのち安定する。ここで前述の
ごとく模擬フイルター２５はパテイキユレート捕
集フイルター１４と同一の通気抵抗特性を持つて
いるのであるから、結局流量調整弁開度は初期の
状態に復帰することになる。なお一定時間後、電
磁バルブ２６が閉じるとともに吸引ポンプ１６も
停止しリレー２９が開かれることにより、流量調
整弁２１の弁開度が固定され復帰動作が完了す
る。また別の方法として流量調整弁２１の弁開度
をポテンシヨメーター等で検知することにより、
初期の弁開度まで復帰させることも可能である
が、設定流量が異なると初期の弁開度が異なつて
来ること、同一設定流量であつてもフイルター１
４に通気抵抗の異なつたものを使用すると初期弁
開度が異なつて来ることなどから、かなり複雑な
構成になつてしまう。これに対して前述の流量調
整弁復帰機構によれば、模擬フイルター２５にフ
イルター１４と同一種のフイルターあるいは同一
の通気抵抗特性をもつ素子を使用することによ
り、簡単な動作でいかなる設定流量に対しても弁
開度の復帰が可能である。

なお、上記２つの実施例においてはサンプリン
グ流量を測定するためにオリフイスを用いたが、
ノズル、ベンチユリ、層流型流量計、あるいは熱
量式質量流量計等を用いても良い。

以上詳細に説明したように本発明は、サンプリ
ング装置にサンプリング流量制御装置を付加した
ことにより、比較的小径のパテイキユレート捕集
フイルターでサンプリング流量の低下を来たすこ
となく多量のパテイキユレートを捕集することが
でき、その結果正確なパテイキユレート排出量の
測定が可能であり、また、パテイキユレート捕集
フイルターと同等の通気抵抗特性を有する素子を
利用して自動的に流量調整弁の弁開度をサンプリ
ング前の弁開度に復帰させているから、いかなる
設定流量に対しても正確な弁開度復帰が可能とな
り、サンプリング動作開始時のサンプリング流量
を適正に制御できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパテイキユレート排出量測定装
置の構成図、第２図は本発明の１実施例の要部構
成図、第３図は本発明の他の実施例の要部構成図
である。 ２……排気ガス導入管、４……希釈トンネル、
１４……パテイキユレート捕集フイルター、１６
……吸引ポンプ、１６ａ，１６ｂ……それぞれ吸
引ポンプの入口、出口、２１……流量制御弁、２
２……オリフイス、２３……差圧変換器、２４…
…流量制御回路、２５……模擬フイルター、２７
……制御装置、２９……リレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車両の排気ガスを多量の清浄空気により希釈
   した後この排気ガスの一部を吸引ポンプにより吸
   引しサンプリングするサンプリング装置を備え、
   微粒子捕集フイルターによりこのサンプリングし
   た排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する微粒子
   排出量測定装置において、前記微粒子捕集フイル
   ターの圧損増加に伴なうサンプリング流量の低下
   を修正するサンプリング流量制御装置に設け、該
   サンプリング流量制御装置は、サンプリング流量
   を前記吸引ポンプ下流側に設けた流量計測手段に
   よつて計測し、この計測信号に基づき前記吸引ポ
   ンプの出入口間または前記吸引ポンプ入口と前記
   微粒子捕集フイルターとの間に設けた流量調整弁
   によりサンプリング流量を制御することを特徴と
   する微粒子排出量測定装置。 ２ 前記サンプリング流量制御装置は、サンプリ
   ング中に変化した前記流量調整弁の弁開度をサン
   プリング終了後自動的にサンプリング前の弁開度
   に復帰させる特許請求の範囲第１項記載の微粒子
   排出量測定装置。 ３ 前記流量調整弁は前記微粒子捕集フイルター
   と同等の通気抵抗特性を有する素子の通気抵抗に
   基づきその弁開度を自動的にサンプリング前の弁
   開度に復帰させる特許請求の範囲第１項もしくは
   第２項記載の微粒子排出量測定装置。