(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら、排ガス希釈装置１００の内壁に付着したガス状成分を剥離させて、排ガス測定時に内壁から放出されるガス状成分を低減する。【解決手段】希釈空気が供給され、エンジン２００の排ガスを希釈するための第１流路ＦＰを形成する内管部２と、内管部２を囲むように設けられ、内管部２との間でエンジン２００の排ガスが流れる第２流路ＳＰを形成する外管部３と、内管部２及び外管部３とエンジン２００との間に介在して設けられ、エンジン２００からの排ガスを選択的に第１流路ＦＰ又は第２流路ＳＰに供給するガス供給部４とを備え、ガス供給部４を、第１流路ＦＰに排ガスを供給する前に、第２流路ＳＰに排ガスを流すように構成している。【選択図】図１
2010107304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希釈用空気が供給され、エンジンの排ガスを希釈するための第１流路を形成する内管部と、
前記内管部を囲むように設けられ、前記内管部との間で前記エンジンの排ガスを流すための第２流路を形成する外管部と、
前記内管部及び前記外管部と前記エンジンとの間に介在して設けられ、当該エンジンからの排ガスを選択的に前記第１流路又は前記第２流路に供給するガス供給部と、を備え、
前記ガス供給部を、前記第１流路に排ガスを供給する前に、前記第２流路に排ガスを流すように構成した排ガス希釈装置。
【請求項２】
前記ガス供給部が、
一端が前記エンジンに接続され、他端が分岐してその一方が前記内管部に接続され第１流路に連通し、他方が前記外管部に接続され第２流路に連通する排ガス供給管と、
前記排ガス供給管に設けられ、前記エンジンからの排ガスを前記内管部に供給するか、前記外管部に供給するかを切り替える切り替え弁と、を備える排ガス希釈装置。
【請求項３】
前記内管部及び前記外管部が同心円状に設けられている請求項１又は２記載の排ガス希釈装置。
【請求項４】
前記第２流路に排ガスを供給する際に、前記第１流路への希釈空気の供給を停止する請求項１、２又は３記載の排ガス希釈装置。
【請求項５】
前記第１流路内に希釈ガスのみを流してバックグラウンド補正を行う際に用いるリファレンス値を取得する際に、前記第２流路に流す排ガス量を調整して、排ガス測定を行う際の第１流路内の温度と略同一となるように温度調整する請求項１、２、３又は４記載の排ガス希釈装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばディーゼルエンジンなどのエンジンから排出される排ガスを吸入空気で希釈する排ガス希釈装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにおいて、燃料の燃焼直後においては、ＰＭ（Prticulate Matter）中の炭化水素（ＨＣ）等は粒子状態にはなっておらず、ガス状成分として存在している。そして、排ガスが大気に放出・希釈されるとガス状成分は、冷却されて凝縮し、粒子に成長する。したがって、エンジンの排ガス中のＰＭ測定では、図２に示すような排ガス希釈装置を用いている。
【０００３】
この排ガス希釈装置においては、エンジンの排ガスは希釈トンネルの中央に導かれて、希釈空気と混合される。このとき、排ガスは、５２℃以下（又は４２℃〜５２℃）になるように希釈し、希釈排ガスが一定流量になるように（希釈トンネルの下流側に設けられたブロワにより）吸引している。そして、希釈排ガスの一部を一定流量で採取し、フィルタによってＰＭを捕集する。試験前後のフィルタの質量から捕集されたＰＭの質量を求め、排ガス中のＰＭの全排出量を求める。
【０００４】
ここで、最近のディーゼル自動車は、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等の排ガス後処理装置が装着され、ＰＭの排出量が格段に低減されている。一方、希釈トンネルは、ＤＰＦ等の排ガス後処理装置のないエンジンや古い排ガス規制のエンジンなども試験するため、希釈トンネルの壁面には、スート（すす）粒子に加えて凝縮したガス状成分が付着している。そうすると、排ガス測定時に内壁から放出されたスート粒子やガス状成分等の付着物が、バックグラウンドとして、エンジンから排出されるＰＭに加わるため、特にＤＰＦ装着のエンジンを試験するときには問題となる。
【０００５】
これに対して、試験前にエンジンを定格出力で運転する又は車両を高速で運転して高温の排ガスを排出させて、この高温排ガスを希釈トンネルに流すことにより、希釈トンネル内壁に付着したガス状成分を剥離させる方法が考えられている（一般に「焼き出し」と言われている。）。
【０００６】
しかしながら、この焼き出し工程においても、希釈トンネルの下流側に設けられたブロワにより吸引することから、希釈トンネル内には希釈空気が供給されて高温排ガスの温度が冷却されてしまい、希釈トンネルの内壁を十分に高温にすることができず、付着したガス状成分等を剥離することができないという問題がある。
【０００７】
また、焼き出し工程においても、希釈トンネル内に排ガスを流すことから、焼き出しにより付着したガス状成分を剥離することができたとしても、新たに焼き出し工程中に流した排ガスにより希釈トンネルの内壁に新たにガス状成分が付着してしまうという問題もある。
【０００８】
一方、希釈トンネルを加熱するために、当該希釈トンネルの外周に電気ヒータを巻き付ける等、別途加熱装置を設けることも考えられるが、希釈トンネル自体が大きいので、それを加熱する加熱装置も大きくなってしまいコストが掛ってしまい、さらに電力も大きく、得策とは言えない。
【特許文献１】特開２０００−３２９６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、簡単な構成でありながら、排ガス希釈装置の内壁に付着したガス状成分等の付着物を剥離させて、排ガス測定時に内壁から放出される付着物を低減することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明に係る排ガス希釈装置は、希釈空気が供給され、エンジンの排ガスを希釈するための第１流路を形成する内管部と、前記内管部を囲むように設けられ、前記内管部との間で前記エンジンの排ガスが流れる第２流路を形成する外管部と、前記内管部及び前記外管部とエンジンとの間に介在して設けられ、当該エンジンからの排ガスを選択的に前記第１流路又は前記第２流路に供給するガス供給部と、を備え、前記ガス供給部を、前記第１流路に排ガスを供給する前に、前記第２流路に排ガスを流すように構成したことを特徴とする。
【００１１】
このようなものであれば、内管部及び外管部の二重管構造にするという簡単な構成でありながら、第１流路に排ガスを供給する前に、第２流路に排ガスを流すことにより、内管を排ガスにより加熱することができる。その結果、内管部内壁に凝縮して付着したガス状成分を気化させて剥離させることができ、付着していたスート粒子を剥離させることができる。したがって、排ガス測定時に内壁から放出されるガス状成分を低減させ、正確かつ再現性の良いＰＭ排出量測定を可能にすることができる。
【００１２】
ガス供給部の構成及び切り替えを簡単にするためには、前記ガス供給部が、一端が前記エンジンに接続され、他端が分岐してその一方が前記内管部に接続され第１流路に連通し、他方が前記外管部に接続され第２流路に連通する排ガス供給管と、前記排ガス供給管に設けられ、エンジンからの排ガスを内管部に供給するか、外管部に供給するかを切り替える切り替え弁と、を備えることが望ましい。
【００１３】
内管を均一に加熱して、その内壁から付着物を均一に剥離させるためには、前記内管部及び前記外管部が同心円状に設けられていることが望ましい。
【００１４】
第２流路に排ガスを供給する際に、第１流路に希釈ガスを供給すると、内管の温度を上昇させることができない。このような問題を解決して、内管部内壁を十分に温度上昇させて、付着物を十分に剥離させるためには、前記第２流路に排ガスを供給する際に、前記第１流路への希釈空気の供給を停止することが望ましい。
【００１５】
バックグラウンド補正を行うためのリファレンス値を取得するリファレンス測定と、排ガス測定値を取得する排ガス測定との温度が異なると、それら温度の違いにより放出される付着物の割合が異なると考えられ、正確なバックグラウンド補正ができない。このような問題を解決するためには、前記第１流路内に希釈ガスのみを流してバックグラウンド補正を行う際に用いるリファレンス値を取得する際に、前記第２流路に流す排ガス量を調整して、排ガス測定を行う際の第１流路内の温度と略同一となるように温度調整することが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成した本発明によれば、簡単な構成でありながら、排ガス希釈装置の内壁に付着したスート粒子やガス状成分等の付着物を剥離させて、排ガス測定時に内壁から放出される付着物を低減することができる。その結果、バックグラウンドの変動による排ガス測定値の変動を低減でき、測定値の再現性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明に係る排ガス希釈装置１００について図面を参照して説明する。なお、図１は本実施形態に係る排ガス希釈装置１００の全体模式図である。
【００１８】
＜装置構成＞
本実施形態の排ガス希釈装置１００は、例えばディーゼルエンジンなどのエンジン２００から排出される排ガス中のＰＭ質量を測定するための排ガスサンプリング装置に用いられるものである。
【００１９】
この排ガス希釈装置１００は、内管部２及び外管部３の二重管構造をなす希釈トンネルを有するものであり、希釈空気が供給されて排ガスを希釈するための第１流路ＦＰを形成する内管部２と、内管部２を囲むように設けられ、内管部２との間でエンジン２００の排ガスが流すための第２流路ＳＰを形成する外管部３と、内管部２及び外管部３とエンジン２００との間に介在して設けられ、当該エンジン２００からの排ガスを選択的に内管部２又は外管部３に供給するガス供給部４と、を備えている。
【００２０】
内管部２は、例えばディーゼルエンジン等のエンジン２００から排出される排ガスの全量を希釈するものであり、概略円筒形状をなす。その上流側には、空気清浄フィルタを備えた希釈用空気の導入部５が形成され、その下流側には、ベンチュリ流量計６（例えば、臨界流量ベンチュリ方式（ＣＦＶ））及び吸引装置としてのブロア７が、この順に設けられた排気管部８が接続されている。
【００２１】
また、内管部２の上流側（導入部５の下流側近傍）には、後述するガス供給部４の分岐管が接続される接続ポートが設けられ、内管部２の下流側には、希釈された排ガスの一部を採取するガス採取管９が設けられている。このガス採取管９は、内管部２の下流側に挿入して接続され、その一端が内管部２の中央にて開口し、他端は２つに分岐され、それぞれの分岐管９１、９２にはサンプルガス中に含まれるＰＭを捕集するためのフィルタ１０、１１が設けられている。
【００２２】
一方の分岐管９１は、ＰＭ採取時（排ガス測定時）のサンプルガスを流すためのサンプルガス流路を構成し、他方の分岐管９２は、ＰＭ非採取時（レファレンス測定時）のサンプルガスを流すためのバイパス流路を構成する。また、それぞれの分岐管９１、９２の下流端には、回転数制御によって吸引能力が可変の吸引ポンプ（例えばルーツブロアポンプ）１２、１３が設けられている。
【００２３】
この吸引ポンプ１２、１３は、図示しない制御機器（ＰＩＤコントローラ）によって制御することにより、フィルタ１０を通過するガス流量を、第１流路ＦＰ内のガス流量に対して常に一定の比例関係を持って追従させるようにしている。つまり、ガス採取管９の下流側に設けられる図示しない流量計によって測定されるガス流量が、内管部２に接続される排気管部８に設けられるベンチュリ流量計６によって測定されるガス流量と一定の比例関係となるように流量制御されている。
【００２４】
外管部３は、概略円筒形状をなすものであり、内管部２の外周を囲むように略同軸上（略同心円状）に設けられている。つまり、外管部３の内側周面と、内管部２の外側周面との距離は、軸方向及び周方向のいずれの部分においても略同一である。また、外管部３の軸方向端部は、内管部２の外側周面に気密に接続されている。
【００２５】
外管部３の上流側には、排ガスを内部（第２流路ＳＰ）に導入するために、後述するガス供給部４の分岐管が接続される接続ポート（図示しない）が設けられており、その下流側には内部（第２流路ＳＰ）から排ガスを排出するための排出ポート３１が設けられている。
【００２６】
ガス供給部４は、排ガスの第１流路ＦＰへの供給及び第２流路ＳＰへの供給を切り替える供給順序切り替え機能を有するものであり、一端がエンジン２００に接続され、他端が分岐してその一方の分岐管４１ａが内管部２の接続ポートに接続されて第１流路ＦＰに連通し、他方の分岐管４１ｂが外管部３の接続ポートに接続されて第２流路ＳＰに連通する排ガス供給管４１と、この排ガス供給管４１に設けられ、エンジン２００からの排ガスを内管部２に供給するか、外管部３に供給するかを切り替える切り替え弁４２ａ、４２ｂと、を備える。
【００２７】
この切り替え弁４２ａ、４２ｂは、ユーザによるマニュアル操作により切り替える構成のものであっても良いし、図示しない制御機器による自動操作により切り替える構成のものであっても良い。
【００２８】
しかして、本実施形態のガス供給部４は、第１流路ＦＰに排ガスを供給する前に、第２流路ＳＰに排ガスを流すように切り替え弁４２ａ、４２ｂを切り替えるようにしている。
【００２９】
より詳細には、排ガス測定又はリファレンス測定前に、第２流路ＳＰに排ガスを供給して、内管部２の内壁に付着した付着物（ガス状成分など）を剥離した後に、第１流路ＦＰに排ガスを供給して、排ガス測定又はリファレンス測定を行う。このとき、第２流路ＳＰへの排ガスの供給は、例えば、エンジン２００の定格回転（駆動）における１００％負荷（最大出力）の排ガスを所定時間（例えば２０分間）供給することが考えられる。つまり、第２流路ＳＰへの排ガスの供給は、内管部２の内壁に付着しているガス状成分が剥離する程度の温度及び時間となるようにすれば良い。
【００３０】
また、第２流路ＳＰに排ガスを供給する際に、第１流路ＦＰへの希釈空気の供給を停止する。つまり、内管部２に接続された排気管部８のブロア７の駆動を停止して、第１流路ＦＰ内の吸引を停止する。これにより、内管部２内に希釈用空気が流れず、内管部２内壁が希釈用空気によって冷却されず、第２流路ＳＰに流れる排ガスにより効率よく内管部２を加熱することができる。
【００３１】
さらに、第１流路ＦＰ内に希釈用空気のみを流通させて、バックグラウンド補正を行う際に用いるリファレンス値を取得するリファレンス測定において、第２流路ＳＰに流す排ガス量を調整する。このとき、リファレンス測定における第１流路ＦＰ内の温度を、排ガス測定を行う際の第１流路ＦＰ内の温度（例えばＪＩＳ規格で定められている５２℃以下）と略同一となるように温度調整する。ここで、第２流路ＳＰに流す排ガス量を調整する方法としては、切り替え弁４２ｂの弁開度を調整することにより行う。これにより、より正確にバックグラウンド補正を行うことができる。
【００３２】
最後に、本実施形態の排ガス希釈装置１００を用いた排ガスのＰＭサンプリングの手順について説明する。
【００３３】
ガス供給管４１がエンジン２００及び内管部２及び外管部３に接続された状態において、エンジン２００を作動させる。そして、排ガス測定前及びリファレンス測定前において、分岐管４１ａに設けた切り替え弁４２ａを閉状態とし、分岐管４１ｂに設けた切り替え弁４２ｂを開状態とする。そうすると、エンジン２００からの排ガスは第２流路ＳＰを流れて内管部２の壁を加熱しながら、排出ポート３１から排出される。これにより、内管部２内壁に付着したガス状成分やスート粒子等の付着物を剥離させることができる。
【００３４】
その後、切り替え弁４２ａ、４２ｂを閉状態とすると共に、排気管部８に設けたブロア７によって希釈用空気のみを第１流路ＦＰに流し、内管部２を冷却させる。このとき、剥離された付着物は希釈用空気とともに放出される。なお、排ガス測定等までに十分時間がある場合には、剥離された付着物を希釈用空気で放出した後は、希釈用空気を流すことなく、自然冷却するようにしても良い。
【００３５】
内管部２が例えば室温に冷却された後、分岐管４１ａに設けた切り替え弁４２ａを開状態として、第１流路ＦＰに排ガスを供給する。このとき、ブロア７によって希釈用空気も吸引され、排ガスが希釈される。そして、内管部２に設けたガス採取管９により希釈された排ガスが採取され、フィルタ１０上に捕集される。
【００３６】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る排ガス希釈装置１００によれば、内管部２及び外管部３の二重管構造にして、切り替え弁４２ａ、４２ｂを切り替えるだけという簡単な構成でありながら、第１流路ＦＰに排ガスを供給する前に、第２流路ＳＰに排ガスを流すことにより、内管を排ガスにより加熱することができる。その結果、内管部内壁に凝縮して付着したガス状成分を気化させて剥離させることができ、付着していたスート粒子を剥離させることができる。したがって、排ガス測定時に内壁から放出されるガス状成分を低減させ、正確かつ再現性の良いＰＭ排出量測定を可能にすることができる。
【００３７】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【００３８】
例えば、前記実施形態では、ガス供給部が、分岐管及び切り替え弁を用いて構成されているが、そのほか、１つの単一のガス供給管を用いて、着脱することにより排ガスが供給される流路を切り替えるようにしても良い。また、内管部の導入ポートに接続されるガス供給管、外管部の導入ポートに接続されるガス供給管をそれぞれ設け、各工程において、いずれかのガス供給管をエンジン（テイルパイプ）に接続するようにしても良い。
【００３９】
また、切り替え弁としては、分岐管それぞれに設ける必要はなく、ガス供給管の分岐点において、三方切り替え弁を設けて、排ガスの供給を切り替えるようにしても良い。
【００４０】
さらに、内管部を排ガス測定の際の温度と同等又はそれ以上に加熱することによって本発明の効果を奏することができるので、第２流路に排ガスを流す際であっても、第１流路に希釈用空気を流すようにしても良い。なお、第２流路に排ガスを流す際に内管部の温度を調整するため、希釈用空気の流量を調整するようにしても良い。
【００４１】
また、前記実施形態の排ガス希釈装置は、全流希釈型であったが、分流希釈型のものであっても良い。
【００４２】
加えて、「第１流路に排ガスを供給する前に、第２流路に排ガスを流す」とは、第１流路に排ガスを流す排ガス測定終了後に、第２流路に排ガスを流して、次の排ガス測定に備えることも含む。このときの第２流路への排ガスの供給は、次の排ガス測定における第１流路への排ガスの供給前ということになる。
【００４３】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス希釈装置の構成を示す模式図。
【図２】従来の排ガス希釈装置の構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１００        ・・・排ガス希釈装置
２００        ・・・エンジン
ＦＰ          ・・・第１流路
２            ・・・内管部
ＳＰ          ・・・第２流路
３            ・・・外管部
４            ・・・ガス供給部
４１          ・・・排ガス供給管
４２ａ、４２ｂ・・・切り替え弁
【図１】
2010107304.tif 000003
【図２】
2010107304.tif 000004