(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に導入される吸気中のＣＯ２濃度及び燃焼室から排出される排気中のＣＯ２濃度に基づいて当該内燃機関のＥＧＲ率を測定するものであって、
水分影響補正機能を有し、水分を含んだガスのＣＯ２濃度を測定可能な一対の非分散型赤外線ガス分析計と、
内燃機関の吸気管に接続されて、水分を除去することなく、吸気の一部を一方の非分散型赤外線ガス分析計に導く吸気導入ラインと、
内燃機関の排気管に接続されて、水分を除去することなく、排気の一部を他方の非分散型赤外線ガス分析計に導く排気導入ラインとを具備し、
前記導入ラインがフィルタを有し、
前記導入ラインの全部及び非分散型赤外線ガス分析計の温度を結露が生じず、かつ非分散型赤外線ガス分析計の温度の方が前記フィルタの温度よりも高くなるように保つ温度調整機構をさらに具備していることを特徴とするＥＧＲ率測定装置。
【請求項２】
前記吸気導入ライン及び排気導入ラインの流路長を含む構成を等しく設定したことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲ率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気再循環システム（ＥＧＲシステム）を有した内燃機関におけるＥＧＲ率、すなわち、排気管からのガス再循環量と再循環量も含めた吸気量との比率を測定するＥＧＲ率測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ装置は、図４に示すように、内燃機関ＥＧの排気管ＥＸＴと吸気管ＩＮＴとを繋ぐ還流路Ｒを設けて、排気を吸気に還流することにより燃焼温度を下げ、ＮＯｘを低減するものである。そして、特許文献１に示すように、その還流量をＥＧＲバルブＶによって制御し、内燃機関ＥＧの燃焼最適化を図るためのパラメータとしてＥＧＲ率と呼ばれるものが知られている。
【０００３】
このＥＧＲ率とは、排気管ＥＸＴからのガス再循環量と再循環量も含めた吸気量との比率であり、吸気側ＣＯ２濃度及び排気側ＣＯ２濃度を測定し、その測定値から次式（１）によって算出することができる。
EGR=([CO2]int-[CO2]amb)/([CO2]ext-[CO2]amb)・・・（１）
EGR：ＥＧＲ率
[CO2]int：吸気側のＣＯ２濃度
[CO2]ext：排気側のＣＯ２濃度
[CO2]amb：吸入新気（大気）中のＣＯ２濃度
ここで、[CO2]ambを無視すれば、簡易には次式（２）でもＥＧＲ率を算出できる。
EGR=[CO2]int/[CO2]ext・・・（２）
【０００４】
このとき、ＣＯ２濃度の水分による干渉影響を排除するため、サンプリングラインからＣＯ２分析計に至るまでの途中に除湿器を設け、サンプルガスを除湿するようにしている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６９６９０
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】エンジンエミッション計測ハンドブック（山海堂）１３２頁〜１３３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、除湿のためのクーラやそのための配管が必要となるため、装置が大型化するだけでなく、サンプルポイントから分析計までの配管長が長くなって測定の応答性が悪くなる。そのため、吸気側のＣＯ２測定値と排気側のＣＯ２測定値との間でトランジェント誤差がでやすくなり、測定精度に悪影響を及ぼす。また、除湿の際に排出される水分中にガス中のＣＯ２が溶け込んで測定誤差を引きおこすこともある。
本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであって、その主たる目的はＥＧＲ率の測定精度を向上させるとともに、装置の小型化や省力化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明に係るＥＧＲ率測定装置は、内燃機関の燃焼室に導入される吸気中のＣＯ２濃度及び燃焼室から排出される排気中のＣＯ２濃度に基づいて当該内燃機関のＥＧＲ率を測定するものであって、
水分影響補正機能を有し、水分を含んだガスのＣＯ２濃度を測定可能な一対の非分散型赤外線ガス分析計と、内燃機関の吸気管に接続されて、水分を除去することなく、吸気の一部を一方の非分散型赤外線ガス分析計に導く吸気導入ラインと、内燃機関の排気管に接続されて、水分を除去することなく、排気の一部を他方の非分散型赤外線ガス分析計に導く排気導入ラインとを具備し、前記導入ラインがフィルタを有し、前記導入ラインの全部及び非分散型赤外線ガス分析計の温度を結露が生じず、かつ非分散型赤外線ガス分析計の温度の方が前記フィルタの温度よりも高くなるように保つ温度調整機構をさらに具備していることを特徴とする。
【０００９】
また、トランジェント測定時であっても応答速度補正などすることなく、ダイレクトに正確な測定値を出力できるようにするには、前記吸気導入ライン及び排気導入ラインの流路長を含む構成を等しく設定したものが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
かかる構成の本発明によれば、サンプルポイントから分析計までの全てを保温して結露を防止しているので、結露によるＣＯ２濃度の測定誤差が生じ得ない。また、吸気管あるいは排気管のサンプルポイントからＣＯ２濃度計測器である赤外線ガス分析計に至るまでの吸気導入ライン及び排気導入ライン上に除湿器やドレンなどの水分除去機構が一切無いため、その流路長を可及的に短くでき、応答性を向上できる。
その結果、同時期の排気及び吸気のＣＯ２濃度をトランジェント誤差なく取得でき、ＥＧＲ率の測定精度を向上させることが可能になる。また、流路長を短くできることは、コンパクト化や軽量化に寄与するうえ、サンプル流量を小さくできることからポンプ容量を小さくできるなど、コストダウンも促進できる。
さらに、単純に温度を上げただけでは、分析計において種々の成分の顕出等による汚れが生じ得るが、本発明では、分析計の温度のみを他の部分よりも高く設定しているので、その問題を回避して測定精度を担保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態におけるＥＧＲ率測定装置の全体模式図。
【図２】同実施形態における装置筐体の外観図。
【図３】同実施形態における筐体内の流体回路図。
【図４】ＥＧＲ率測定方法を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態に係るＥＧＲ率測定装置１００は、図１に示すように、内燃機関ＥＧの燃焼室Ｆに導入される吸気中のＣＯ２濃度及び該燃焼室Ｆから排出される排気中のＣＯ２濃度に基づいて、当該内燃機関ＥＧのＥＧＲ率を測定するものである。
【００１４】
具体的にこのものは、前記吸気中のＣＯ２濃度を測定する第１分析計１１及び排気中のＣＯ２濃度を測定する第２分析計１２と、内燃機関ＥＧの吸気管ＩＮＴに接続されてその吸気の一部を前記第１分析計１１に導く吸気導入ラインＬ１と、内燃機関ＥＧの排気管ＥＸＴに接続されてその排気の一部を前記第２分析計１２に導く排気導入ラインＬ２と、各導入ラインＬ１、Ｌ２及び各分析計１１、１２の温度を一定以上に保つ温度調整機構８１ａ〜８１ｃ、８２ａ〜８２ｃとを具備したものである。
各部を説明する。
【００１５】
第１分析計１１及び第２分析計１２は、図１、図２、図３に示すように、直方体状をなす中空の筐体９に収容されている。そして、特開２００３−１７２７００に示すように、例えば、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏそれぞれの特性吸収帯域での光吸収度を測定し、その結果に水分干渉並びに水分共存影響補正を施してＣＯ及びＣＯ２濃度を算出する非分散型赤外線ガス分析計である。かかる分析計１１、１２は、水分を含んだガス（ＷＥＴガス）でも精度よくＣＯ濃度やＣＯ２濃度を算出することができる特徴を有する。
【００１６】
前記吸気導入ラインＬ１は、前記吸気管ＩＮＴにおける循環路Ｒとの合流点よりも下流に設定したサンプルポイントＳ１から第１分析計１１までの間を接続する配管Ｐ１と、その配管Ｐ１上に設けた種々の流体機器とからなるものである。
【００１７】
前記配管Ｐ１は、前記サンプルポイントＳ１と筐体９に設けた吸気導入ポート９１との間を接続する外部配管Ｐ１ａと、該吸気導入ポート９１と第１分析計１１との間を接続する内部配管Ｐ１ｂとから構成されている。
【００１８】
流体機器は、前記内部配管Ｐ１ｂ上に設けられて筐体９内に収容されており、ここでは、図３に示すように、上流から順に、開閉弁２１、ガス内のオイルを除去するオイル除去フィルタ３１、レギュレータ４１、吸入ポンプ５１、フィルタ６１及び流量計７１を設けている。なお、前記レギュレータ４１はポンプ５１の負荷を安定させて一定流量が保持されるようにするためのものである。
【００１９】
排気導入ラインＬ２は、前記吸気導入ラインＬ１と同様の構成を有したものであり、排気管ＥＸＴにおける循環路Ｒとの合流点よりも上流に設定したサンプルポイントＳ２から第２分析計１２までの間を接続する配管Ｐ２と、その配管Ｐ２上に設けた種々の流体機器とからなるものである。
【００２０】
配管Ｐ２は、吸気導入ラインＬ１と同様、前記サンプルポイントＳ２と筐体９に設けた排気導入ポート９２との間を接続する外部配管Ｐ２ａと、前記排気導入ポート９２と第２分析計１２との間を接続する内部配管Ｐ２ｂとから構成されている。
【００２１】
流体機器も、吸気導入ラインＬ１と同様、前記内部配管上に設けられて筐体９内に収容されている。具体的には、上流から順に、上流から順に、開閉弁２２、オイル除去フィルタ３２、レギュレータ４２、吸入ポンプ５２、フィルタ６２及び流量計７２である。
【００２２】
しかして、この実施形態では、吸気導入ラインＬ１及び排気導入ラインＬ２における内外の配管長や配管径を互いに等しく設定し、また、各流体機器も均等にして各分析計１１、１２に導入される吸気及び排気の流量が互いに略等しくなるように構成している。
【００２３】
さらに、前記配管Ｐ１、Ｐ２の全長及び流体機器２１〜７１、２２〜７２を、すべてヒータなどを有した温度調節機構８１ｂ、８１ｃ、８２ｂ、８２ｃによって、水分の結露が生じない約９０℃の温度に保つとともに、分析計１１、１２も同様に、温度調節機構８１ａ、８２ａによって結露が生じない温度に保っている。なお、その温度は、前記配管等の温度と異なってそれよりも若干高い約１２０℃である。
【００２４】
このように構成したＥＧＲ測定装置によれば、吸気管ＩＮＴあるいは排気管ＥＸＴのサンプルポイントＳ１、Ｓ２からＣＯ２分析計１１、１２に至るまでの吸気導入ラインＬ１及び排気導入ラインＬ２上に、除湿器やドレンなどの水分除去機構が一切無いため、その流路長を可及的に短くでき、応答性を良好にして特にトランジェントでのＥＧＲ測定精度を向上させることが可能になる。また、このことは、コンパクト化や軽量化、コストダウンにも寄与し得る。
さらに吸気導入ライン及び排気導入ラインにおける配管長や配管径を略等しく設定しているので、トランジェント測定時であっても応答速度補正などすることなく、ダイレクトに正確な測定値を出力できる。
【００２５】
また、前記導入ラインＬ１、Ｌ２の途中で不測の結露が生じると、そこでＣＯ２濃度が変動して正確な測定が難しくなるところ、この構成では、該導入ラインＬ１、Ｌ２の全行程に亘って結露が生じないように温調されているので、その不具合も生じ得ない。
【００２６】
また、分析計１１、１２での温度を他よりも若干高く設定しているので、分析計１１、１２の汚れ防止等も確実に図ることができる。
【００２７】
なお本発明は前記実施形態に限られるものではなく、その他、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
ＥＧ・・・内燃機関
Ｆ・・・燃焼室
ＩＮＴ・・・吸気管
ＥＸＴ・・・排気管
１００・・・ＥＧＲ率測定装置
１１、１２・・・非分散型赤外線ガス分析計
Ｌ１・・・吸気導入ライン
Ｌ２・・・排気導入ライン
８１ａ〜８１ｃ、８２ａ〜８２ｃ・・・温度調整機構
【図１】
0005506376.tif 000002
【図２】
0005506376.tif 000003
【図３】
0005506376.tif 000004
【図４】
0005506376.tif 000005