(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともエンジン運転時におけるエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、ＣＯ排出量、ＨＣ排出量及びスモーク濃度を検出する手段を有し、少なくとも燃料流量、吸気流量及びスモーク濃度からＩＳＦ量を算出し、少なくともエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、ＣＯ排出量及びＨＣ排出量からＳＯＦ量を算出し、ＩＳＦ量とＳＯＦ量の和をパティキュレート量と算出する演算手段を設けたことを特徴とする連続パティキュレート測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるパティキュレート（粒子状物質）の排出量（ＰＭ量）を測定するための連続パティキュレート測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンの排ガス中のＰＭ量を測定するため希釈トンネル装置が用いられている。これはトンネル内で排ガスを希釈し、希釈後のガスにフィルタを通過させ、測定対象となる粒子状物質を直接フィルタ上に捕集し、フィルタの測定前後の重量差からＰＭ量を算出するものである。トンネルにはフルトンネルとミニトンネルとがあり、フルトンネルは排ガスの全量を、ミニトンネルは排ガスの一部をそれぞれ希釈するようになっている。
【０００３】
排ガス規制に対する試験（タイプテスト）はフルトンネルで受けなければならないが、フルトンネルの場合、排ガス中の微粒子を空気で均一に混合させるためにある程度長い区間が必要である。ちなみに米国では内径の１０倍以上のトンネル長が必要とされており、設備的に大きくなりがちである。このため、通常の開発業務においては比較的小型の設備で済むミニトンネル装置が多用されている。
【０００４】
なお、パティキュレートの成分は大きくＳＯＦ（可溶性有機物質）とＩＳＦ（非溶性有機物質）とに分けられる。ＳＯＦは未燃の燃料分やオイル分（燃えかす等）を含み、ＩＳＦはすす（スート）や硫黄分（サルフェート）を含むものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のＰＭ量の測定方法はエンジンを一定時間、定常状態で運転させておき、粒子状物質を直接捕集する方法であるため、定常状態での測定しかできず、逆にいえばエンジン回転数が変化するときなどの過渡状態での測定ができない。特にトランジェントモード試験等ではエンジンの運転状態が時々刻々と変化するため、過渡状態でのＰＭ量を測定することは重要である。従来の測定方法だとモード試験全体としてのトータル値しか分からず、モード中のどの状態でどれだけの量のパティキュレートが排出されたかが分からない。なお、パティキュレートの大部分をすすが占めるため、ＰＨＳメータ（光の減衰量からＳＭ濃度を検知する装置）等により定性的にはパティキュレートの排出傾向を知ることができるが、その定量的な測定には供し得ない。
【０００６】
一方、従来の測定方法だと、重量差により捕集量を求めるものであるため、１回当たりの捕集時間がかかるうえ、測定誤差が生じてしまうこともある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る連続パティキュレート測定装置は、少なくともエンジン運転時におけるエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、ＣＯ排出量、ＨＣ排出量及びスモーク濃度を検出する手段を有し、少なくとも燃料流量、吸気流量及びスモーク濃度からＩＳＦ量を算出し、少なくともエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、ＣＯ排出量及びＨＣ排出量からＳＯＦ量を算出し、ＩＳＦ量とＳＯＦ量の和をパティキュレート量と算出する演算手段を設けたものである。
【０００８】
本発明者は、実際の試験結果を基に、上記エンジン回転数等とパティキュレート排出量との間に一定の相関があることを見出だした。よって検出手段により上記エンジン回転数等を検出し、演算手段によりこれら検出値に対し所定の演算を行うことで、時々刻々と変化するＰＭ量を定量的に知ることができるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１は本発明に係るパティキュレート測定装置を示し、その構成は周知の排ガス試験装置と大略同様である。即ち、ディーゼルエンジン１からは排気管２が延出され、排気管２には矢示方向に排ガスが流される。排気管２の下流側には排気ブロワ（図示せず）が配設され、これによって排ガスが外部に排出される。排気管２には排ガス分析計６とＳＭメータ７とが設けられる。排ガス分析計６は、排気管２から排ガスのサンプルを取り出し、これより排ガス中に含まれるＣＯ及びＨＣの排出量を計測する。またＳＭメータ７も同様に、排ガスのサンプルに基づいて排ガス中に含まれるスモークの濃度を計測する。さらにエンジン１には空気流量計９、燃料流量計１０及びエンジン回転数センサ１１が設けられ、空気流量計９はエンジン１の吸気流量を、燃料流量計１０はエンジン１に供給される燃料の流量を、エンジン回転数センサ１１はエンジン１の回転数を、それぞれ計測する。なお１２は動力計である。
【００１１】
このように、これら計測器及びセンサは、エンジン運転時におけるＣＯ排出量、ＨＣ排出量、スモーク濃度、吸気流量、燃料流量及びエンジン回転数をそれぞれ検出している。またこれら計測器及びセンサはそれぞれ演算装置１３に電気的に接続され、各検出値に相当する出力信号を演算装置１３に送出する。ここで演算装置１３は、上述の検出値から吸気流量と燃料流量との和を求め、これを排ガス流量としている。このように、上述の計測器、センサ及び演算装置１３が本発明の検出手段を構成している。検出は連続的に行われ、つまり各計測器、センサ及び演算装置１３は各瞬間毎に、各流量、排出量、濃度を計測するようになっている。
【００１２】
さらに、演算装置１３は、これら検出値に基づきパティキュレート排出量を算出する。つまり演算装置１３が本発明の演算手段を構成している。このように、ここではＰＭ量が間接的に測定される。以下これについて詳しく説明する。
【００１３】
図２及び図３は、通常のミニトンネル装置による排ガス試験の結果を示す表である。各モード（ＭＯＤＥ）１〜８において、エンジン１は一定回転数で一定時間、定常に運転される。なおこれら各モードは米国のトランジェント規制に対応した代用モードである。各モードのエンジン回転数ＮＥ  （ｒｐｍ）  は、モード１では６００（ｒｐｍ）、モード２では７６０（ｒｐｍ）、モード３では９６２（ｒｐｍ）、モード４では１１９６（ｒｐｍ）  、モード５では２６００（ｒｐｍ）  、モード６では２４７０（ｒｐｍ）  、モード７では２４７０（ｒｐｍ）  、モード８では２３４０（ｒｐｍ）  である。図２中、ＵＨＣ、ＵＣＯ、ＵＳＭ、ＵＦＵＥＬ、ＵＥＸＴ  、ＵＡＩＲ  、ＵＰＭはそれぞれＨＣ排出量、ＣＯ排出量、スモーク濃度、燃料流量、排ガス流量、吸気流量、パティキュレート排出量の実測値を示す。ＵＳＭを除き単位はｇ／ｈ  で、ＵＳＭは  ０から１０までの低濃度ＳＭメータへの換算値を示す。
【００１４】
一方、ＵＩＳＦ  （ｇ／ｈ）  をＩＳＦ流量、ＵＳＯＦ  （ｇ／ｈ）  をＳＯＦ流量とすると、ＵＰＭは
ＵＰＭ＝ＵＩＳＦ  ＋ＵＳＯＦ  
で表される。図３には、実際に捕集したパティキュレートを分析した結果を示す。
【００１５】
これらの実測値から、本発明者は各値とパティキュレート排出量との間に一定の相関があることを見出だした。即ち、以下式  （１）〜（５）  に基づき計算を行うと、パティキュレートを実際に捕集することなく、パティキュレート排出量を間接的に知ることができる。ここでＫＩＳＦ  、ＫＳＯＦ  はそれぞれＩＳＦ係数、ＳＯＦ係数とする。
【００１６】
0003617261.tif 000002
図４及び図５は、実測値と計算値との比較を示す表であり、かっこ書が計算値を示している。これから分かるように実測値と計算値とは大略近似している。従ってこのような計算を演算装置１３で行わせることにより、パティキュレートを実際に捕集することなくパティキュレート排出量を知ることができる。特に上述の計測器等が瞬間毎の流量等を計測するため、計算も順次行わせることで、パティキュレート排出量を各瞬間毎に連続的に測定できるようになる。こうして、モード試験等でエンジンの運転状態が時々刻々と変化する場合でも、過渡状態でのＰＭ量を定量的に測定することが可能となる。また測定時間が大幅に短縮され、近似値ではあるもののＰＭ量の大まかな傾向が把握でき、迅速なエンジン開発等が可能となる。さらにＰＭ量の測定が通常の排ガス試験装置で行え、大掛かりなトンネル装置が不要となる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１８】
（１）  エンジン過渡状態でのＰＭ量を定量的に測定できる。
【００１９】
（２）  測定時間が大幅に短縮され、迅速なエンジン開発等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパティキュレート測定装置を示す構成図である。
【図２】排ガス試験の結果を示す表である。
【図３】パティキュレートの分析結果を示す表である。
【図４】ＩＳＦ流量とＳＯＦ流量との実測値と計算値とを示す表である。
【図５】パティキュレート排出量の実測値と計算値とを示す表である。
【符号の説明】
１  エンジン
６  排ガス分析計
７  ＳＭメータ
９  空気流量計
１０  燃料流量計
１１  エンジン回転数センサ
１３  演算装置
ＮＥ    エンジン回転数
ＵＡＩＲ    吸気流量
ＵＣＯ  ＣＯ排出量
ＵＥＸＴ    排ガス流量
ＵＦＵＥＬ  燃料流量
ＵＨＣ  ＨＣ排出量
ＵＰＭ  パティキュレート排出量
ＵＳＭ  スモーク濃度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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