(57)【要約】【課題】エンジンから排出されるＰＭ（粒子状物質）粒子数を簡易に且つ精度良く計測する。【解決手段】エンジンの排ガスを通す排ガス流通管３から排ガス導入管４によって排ガスの一部を取り出して希釈器５により空気と混合して希釈し、該排ガス中のＰＭ粒子数を計測するに当たり、排ガス導入管４の排ガス導入口１２Ａ〜１２Ｃを排ガス流通管３における排ガス流れの下流側に向かって開口させるとともに、該排ガス流通管３内の中心部からその管壁近傍にわたって開口させる。【選択図】    図１
2006194726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの粒子状物質を含む排ガスを通す排ガス流通管と、
上記排ガス流通管の管壁を貫通してその管内に突出し上記排ガスの一部を取り出す排ガス導入管と、
上記排ガス導入管によって上記排ガスが導入され該排ガスを希釈用ガスで希釈する希釈器と、
上記希釈用ガスで希釈された排ガス中の粒子状物質の粒子数を計測する粒子数計測器とを備え、
上記排ガス導入管は、排ガス導入口が上記排ガス流通管における排ガス流れの下流側に向かって開口しているとともに、該排ガス流通管内の少なくとも中心部からその管壁近傍にわたって開口していることを特徴とするＰＭ粒子数計測装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記排ガス導入口は、上記排ガス導入管の管長方向に間隔をおいて形成された複数の孔によって構成されていることを特徴とするＰＭ粒子数計測装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記排ガス導入口は、上記排ガス導入管の管長方向に延びる長孔によって構成されていることを特徴とするＰＭ粒子数計測装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記排ガス流通管における上記排ガス導入管よりも排ガス流れの上流側の部位に、排ガスを攪拌する攪拌手段が配設されていることを特徴とするＰＭ粒子数計測装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
上記排ガス流通管には、その排ガス入口側の端部から上記排ガス導入管よりも排ガス流れの下流側にわたる部分を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とするＰＭ粒子数計測装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
上記排ガス導入管又は希釈器を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とするＰＭ粒子数計測装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、
上記加熱手段は、加熱対象物を１２０℃以上の温度に加熱することを特徴とするＰＭ粒子数計測装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、さらに、
上記排ガス流通管を流れる排ガス流量を計測する流量計測手段と、
上記粒子数計測器によって計測された粒子数と、上記流量計測手段によって計測された排ガス流量とに基いて、上記エンジンから単位時間当たりに排出される上記粒子状物質の粒子数を求める排出粒子数算出手段とを備えていることを特徴とするＰＭ粒子数計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンより排出されるＰＭ（Particulate Matter；粒子状物質)の粒子数計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンより排出されるＰＭ、特に浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）は環境に影響を与えることからその排出量が規制され、近年ではＰＭをトラップするとともに、トラップしたＰＭを燃焼除去するＤＰＦ装置を装着した車両が増加している。ＰＭ排出量の規制は、所定の試験条件下で排出されるＰＭの重量を所定値以下に制限することでなされているが、ＰＭ粒子には大小様々のサイズがあり、エンジンからはそれらが混合した状態で排出されるのが一般的である。そして、最近はＰＭ粒子の数が環境に影響を与える因子として注目されてきている。
【０００３】
ところで、エンジンから排出されるＰＭ重量、並びにＰＭ粒子数の計測法としてはダイリューショントンネル法が知られている。これは、排ガスの全量を長さ５ｍ以上の大型トンネル内に導入して定流量で吸引しながら空気で希釈し、希釈された排ガスを一定量吸引してＰＭ重量やＰＭ粒子数を計測するというものである。ＰＭ粒子数はＥＬＰＩ（エレクトリカル低圧インパクター）によって計測されている。ＰＭ重量やＰＭ粒子数、ＰＭ粒子サイズの分布状態はエンジンの制御の仕方によって異なってくることから、大型のダイリューショントンネル装置をシャシーローラ試験装置と組み合わせて、計測がなされているのが現状である。
【０００４】
一方、排ガスの一部をサンプリングしてＰＭ重量を連続的に求める方法は例えば特許文献１に記載されているように知られている。それは、排ガスの一部をミニダイリューショントンネルに導入して空気で希釈し、さらに希釈された排ガスの一部を該トンネルから取り出して該排ガス中のＰＭをフィルタに捕捉し、フィルタ前後の差圧からＰＭ重量を求めるというものである。
【特許文献１】特開平９−３１１１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記ダイリューショントンネル法ではＰＭ粒子数を計測することができるものの、計測装置全体が大型になることから、エンジンベンチテストには用いることが難しく、また、計測装置自体が高価なものになる。さらに、エンジンの運転状態に応じて変化するＰＭ粒子数やＰＭ粒子サイズの分布を連続的に計測することもできない。一方、上記特許文献に記載の方法によれば、ＰＭ重量の変化を連続的に計測することが可能になるものの、ＰＭ粒子数やＰＭ粒子サイズの分布状態の計測はできない。
【０００６】
そこで、本発明は、ダイリューショントンネル法と同等の計測精度を有し、また、必要に応じて連続計測を行なうこともできる、小型で低コストなＰＭ粒子数計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような課題に対して、排ガスの一部を取り出してＰＭ粒子数を計測するとともに、その取り出し手段に工夫を加えて計測精度を高めるようにした。
【０００８】
請求項１に係る発明は、エンジンの粒子状物質を含む排ガスを通す排ガス流通管と、
上記排ガス流通管の管壁を貫通してその管内に突出し上記排ガスの一部を取り出す排ガス導入管と、
上記排ガス導入管によって上記排ガスが導入され該排ガスを希釈用ガスで希釈する希釈器と、
上記希釈用ガスで希釈された排ガス中の粒子状物質の粒子数を計測する粒子数計測器とを備え、
上記排ガス導入管は、排ガス導入口が上記排ガス流通管における排ガス流れの下流側に向かって開口しているとともに、該排ガス流通管内の少なくとも中心部からその管壁近傍にわたって開口していることを特徴とするＰＭ粒子数計測装置である。
【０００９】
すなわち、エンジンから排出されるＰＭ粒子のサイズとその数との関係は、エンジンの運転状態によって異なり、正規分布に近い状態になるケースや、ピークがＰＭ粒子のサイズの異なる２箇所に現れ、小径のＰＭ粒子が多いケースやその逆のケースなど様々である。
【００１０】
これに対して、排ガス導入管の導入口が排ガス流通管の排ガス流れの上流側に向かって開口していると、例えば大きなＰＭ粒子が少ない場合でも、大きなＰＭ粒子が流れてきたときに、それが排ガス導入口より導入管内にダイレクトに入って管壁内面に衝突することになる。その場合、この大きなＰＭ粒子に対して後から導入される小さなＰＭ粒子が衝突して付着し、一つの大きなＰＭ粒子に成長し易く、その結果、ＰＭ粒子数が実際よりも少なく計測されてしまう。或いは、大きなＰＭ粒子が排ガス導入管の導入口の周縁や管壁内面に衝突して付着しこれに後からくるＰＭ粒子が衝突して付着することで、導入口や導入管が狭くなり、ひいては閉塞されるおそれもある。
【００１１】
そこで、本発明では、上記導入口を排ガス流通管の排ガス流れの下流側に向かって開口させたものである。これにより、大きなＰＭ粒子が排ガス導入管の導入口周縁や管壁内面に衝突することが避けられ、その結果、ＰＭ粒子同士が衝突して大きな粒子になること、或いは排ガス導入管や導入口が狭くなっていくことが防止され、計測精度の向上に有利になる。
【００１２】
また、上記排ガス導入口は排ガス流通管の中心部からその管壁近傍にわたって開口しているから、排ガス流通管を流れるＰＭ粒子の分布が管中心部と管壁近傍とで異なる場合でも、管中心部から管壁近傍にわたって排ガスを略均等に採取することが可能になり、計測精度の向上に有利になる。特にエンジンの運転状態が変化すると、排ガス流通管内のＰＭ粒子の分布が変化し易いが、そのような変化にも対応することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記排ガス導入口は、上記排ガス導入管の管長方向に間隔をおいて形成された複数の孔によって構成されていることを特徴とする。
【００１４】
従って、ＰＭ粒子数の計測精度の向上に有利になる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１において、
上記排ガス導入口は、上記排ガス導入管の管長方向に延びる長孔によって構成されていることを特徴とする。
【００１６】
従って、ＰＭ粒子数の計測精度の向上に有利になるとともに、排ガス導入口の閉塞防止にも有利になる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記排ガス流通管における上記排ガス導入管よりも排ガス流れの上流側の部位に、排ガスを攪拌する攪拌手段が配設されていることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、排ガス流通管内では、一般には管中心部の流速が高く、管壁近傍は流速が低いというように径方向での流速分布が異なり、この分布に対応するようにＰＭ粒子の分布も異なる。そこで、本発明では、排ガス導入管よりも上流側で排ガスを攪拌することにより、排ガス流通管内でのＰＭ粒子の均一分散を図るようにした。これにより、ＰＭ粒子数の計測値のバラツキが少なくなり、計測回数を少なくしても精度良い計測値が得られるようになる。
【００１９】
攪拌手段としては、排ガス流通管内で回転駆動される回転板によって排ガスを攪拌するものであっても、或いは排ガスの流れで自然回転する回転板によって排ガスを攪拌するものであっても、或いは、排ガスの流れを部分的に遮り、その下流側に乱流を生じさせて排ガスを攪拌するものであってもよい。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
上記排ガス流通管には、その排ガス入口側の端部から上記排ガス導入管よりも排ガス流れの下流側にわたる部分を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、ＰＭ粒子、特に液体状ＰＭ粒子が排ガス流通管の内壁面や排ガス導入管の排ガス流通管内に差し込まれた部分の外壁面、或いは排ガス導入口周縁等に付着することが避けられ、ＰＭ粒子数の計測値が実際よりも低くなることが防止される。また、排ガス流通管をその排ガス入口側の端部から加熱するようにしているから、ＰＭ粒子が排ガス流通管の内壁面に付着することを効果的に防止することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
上記排ガス導入管又は希釈器を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
これにより、ＰＭ粒子、特に液体状ＰＭ粒子が排ガス導入管内又は希釈器内で凝縮して大きな粒子になること、或いは排ガス導入管又は希釈器の内壁面に付着することが避けられ、ＰＭ粒子数の計測値が実際よりも低くなることが防止される。
【００２４】
請求項７に係る発明は、請求項５又は請求項６において、
上記加熱手段は、加熱対象物を１２０℃以上の温度に加熱することを特徴とする。
【００２５】
これにより、上記液体状ＰＭ粒子の付着を防止する上で有利になる。加熱対象物は１５０℃以上に加熱することがさらに好ましい。加熱温度の上限は省エネルギーの観点から例えば３００℃程度とすることが好ましい。
【００２６】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一において、さらに、
上記排ガス流通管を流れる排ガス流量を計測する流量計測手段と、
上記粒子数計測器によって計測された粒子数と、上記流量計測手段によって計測された排ガス流量とに基いて、上記エンジンから単位時間当たりに排出される上記粒子状物質の粒子数を求める排出粒子数算出手段とを備えていることを特徴とする。
【００２７】
従って、エンジン運転状態の変化に伴って排ガス流量が変化する過渡時であっても、エンジンから排出されるＰＭ粒子数を精度良く計測することができ、エンジンの開発ないしはエンジン制御の改善に有利になる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように本発明によれば、排ガスの一部を取出して希釈し、該排ガス中のＰＭ粒子数を計測するにあたり、排ガス導入管の導入口を排ガス流通管における排ガス流れの下流側に向かって開口させるとともに、該排ガス流通管内の中心部からその管壁近傍にわたって開口させたから、ＰＭ粒子が大きくなって計測誤差がでること、或いは排ガス導入管や導入口が狭くなっていくことが防止され、しかも、ＰＭ粒子数の計測に最適な偏りのない排ガスを採取することができ、計測精度の向上に有利になる。
【００２９】
また、排ガス導入管よりも上流側に排ガスの攪拌手段を配設したものによれば、排ガス流通管内でのＰＭ粒子の均一分散が図れ、計測精度の向上に有利になる。
【００３０】
また、排ガス流通管、排ガス導入管又は希釈器を加熱する加熱手段を設けたものによれば、ＰＭ粒子数計測手段に至るまでに凝縮して大きな粒子になること、或いは排ガス流通管、排ガス導入管又は希釈器に付着することが避けられ、計測精度の向上に有利になる。
【００３１】
また、排ガス流通管を流れる排ガス流量と、排ガスの一部によって計測された粒子数とに基いて、エンジンから単位時間当たりに排出されるＰＭ粒子数を求めるようにしたものによれば、過渡時のＰＭ粒子排出数を精度良く計測することができ、エンジンの開発ないしはエンジン制御の改善に有利になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
図１において、１はディーゼルエンジン、２は該エンジン１の排気管の端部に設けられたテールパイプであり、本発明に係るＰＭ粒子数計測装置は、テールパイプ２に着脱自在になされた円筒状の排ガス流通管３を備え、この排ガス流通管３にエンジンの排ガスを取り入れるようになっている。
【００３４】
排ガス流通管３内には、その管壁を貫通して排ガス導入管４の一端が側方より差し込まれ、排ガス導入管４の他端は希釈器５に接続されている。これにより、排ガス流通管３より排ガスの一部を取り出して希釈器５に導入するようになっている。希釈器５には、該希釈器５で空気により希釈された排ガスを導入し該排ガス中のＰＭ粒子数を粒径別に計測する粒子数計測手段（ＥＬＰＩ）６が接続されている。また、希釈器５には希釈用空気を導入するための空気導入管７が接続されている。粒子数計測手段６にはバキュームポンプ６ａが設けられている。このポンプ６ａによって排ガス流通管３から排ガス導入管４及び希釈器５を介して排ガスの一部を粒子数計測手段６に導くようになっている。
【００３５】
排ガス流通管３、排ガス導入管４及び希釈器５にはこれらを１２０℃以上の所定温度に加熱保持するためのヒータ（加熱手段）８が設けられている。すなわち、ヒータ８は、排ガス流通管３をその排ガス入口側（テールパイプ２側）の端部から排ガス導入管４よりも排ガス流れの下流側部分にわたって加熱するヒータ部と、排ガス導入管４を排ガス流通管３から希釈器５にわたって加熱するヒータ部と、希釈器５の全体を加熱するヒータ部とを備えてなる。排ガス導入管４は、排ガス流通管３のヒータ８によって加熱される部分より排ガスを導入するように設けられている。
【００３６】
さらに、排ガス流通管３には、排ガス導入管４よりも排ガス流れの下流側において該排ガス流通管３を流れる排ガス流量を計測する排ガス流量計９が接続されている。そうして、排ガス流量計９によって計測される排ガス流量値と、粒子数計測手段６によって計測されるＰＭ粒子数とに基いて、マイクロコンピュータを利用した排出粒子数算出手段１０によりエンジン１から単位時間当たりに排出されるＰＭ粒子数を算出するようになっている。また、排ガス流通管３における排ガス導入管４よりも排ガス流れの上流側には排ガスを攪拌する攪拌手段１１が設けられている。
【００３７】
図２に示すように、排ガス導入管４の一端部は排ガス流通管３内において排ガスの流れ方向に交差するように設けられており、その排ガス導入口は排ガス流れの下流側に向かって開口しているとともに、排ガス流通管３内の中心部から管壁近傍にわたって開口している。すなわち、排ガス導入口は、排ガス流れの下流側に向かって開口した３つの導入孔１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃによって構成されており（図３参照）、導入孔１２Ａは排ガス流通管３の管壁近傍において開口し、導入孔１２Ｃは排ガス流通管３の中心部において開口し、導入孔１２Ｂは導入孔１２Ａ及び１２Ｃの中間位置において開口している。また、攪拌手段１１は、排ガス流れ方向と直交し且つ排ガス導入管４と直交する支軸によって回転自在に支持された回転板によって構成されている。なお、図２ではヒータ８の図示を省略している。
【００３８】
排ガス導入口は図２及び図３の構成に限らず、例えば図４や図５に示す構成を採用してもよい。図４は、排ガス導入管４を排ガス流通管３内の中心部よりもさらに希釈器５とは反対側の管壁近傍まで延ばし、排ガス導入孔１２Ａ〜１２Ｅを希釈器５側の管壁近傍から反対側の管壁近傍にわたって管長方向に間隔をおいて配設したものである。排ガス導入孔１２Ｃは図２の場合と同じく管中心部に配置している。なお、図４ではヒータ８の図示を省略している。
【００３９】
図５は、排ガス流通管３内の中心部から管壁近傍にわたって排ガス導入管４の管長方向に延びる長孔（スロット）１４によって排ガス導入口を構成した例を示す。この場合も、長孔１４は排ガス流れの下流側に向かって開口させる。
【００４０】
粒子数計測手段（ＥＬＰＩ）６を簡単に説明すると、これは、多段多孔式カスケードインパクターの原理を応用したものであり、低圧条件下で帯電粒子を捕集プレートに衝突させることにより、小さい粒子の分級捕集を可能にしている。すなわち、インパクターは、ノズル径とその数が異なる多孔ノズルを有するステージを多段に且つノズル径が段階的に小さくなるように配置し、各ステージのノズルの前方に捕集プレートを配置したものである。
【００４１】
計測にあたっては、希釈器５より導入した試料ガスのＰＭ粒子をプラズマ放電により帯電させ、該試料ガスをインパクターに導入する。上流側ステージではノズル径が大きいため試料ガスの流速は遅く、慣性により粒径の大きなＰＭ粒子が捕集プレートに衝突して捕集される。粒径の小さなＰＭ粒子は次のステージに流れるが、下流側ステージのノズル径は小さいことから、試料ガスの流速が速くなり、小さなＰＭ粒子も慣性で捕集プレートに衝突して捕集される。
【００４２】
そうして、帯電したＰＭ粒子が各ステージの補修プレートに捕集されたときに放出する電流を検出することにより、その粒子数を算出する。従って、試料ガスのＰＭ粒子の粒子数がその粒径別に求められることになる。
【００４３】
＜ＰＭ粒子数の計測＞
排ガス流通管３をテールパイプ２に接続し、エンジン１の排ガスを排ガス流通管３に通す。バキュームポンプ６ａを作動させて排ガスの一部を排ガス流通管３から排ガス導入管４によって希釈器５に導入する。
【００４４】
排ガス流通管３における排ガスの流速分布が不均一であると、攪拌手段１１の回転板が回転し、或いは揺動することによって排ガスを攪拌する。これにより、その下流側に配置されている排ガス導入管３まわりの排ガスの流動、換言すれば排ガス中のＰＭ粒子の分布が均一になる、若しくはＰＭ粒子の偏在が少なくなる。
【００４５】
図２の排ガス導入管４の排ガス導入口、すなわち、導入孔１２Ａ〜１２Ｃは排ガス流れの下流側に向かって開口しているから、排ガス中のＰＭ粒子は排ガス導入管４の下流側からバキュームポンプ６ａの吸引力のみによって該排ガス導入管４内に吸い込まれる。従って、排ガス中のＰＭ粒子が排ガス流れの勢いに乗って導入孔１２Ａ〜１２Ｃの周縁部に衝突して付着すること、或いは導入孔１２Ａ〜１２Ｃより排ガス導入管４内にダイレクトに飛び込んでその内壁面に付着すること、或いは排ガス導入管４に大きなＰＭ粒子が飛び込みこれに小さなＰＭ粒子が付着して粒子が大きくなることが避けられる。
【００４６】
また、導入孔１２Ａ〜１２Ｃは、排ガス流通管３内の中心部から管壁近傍にわたって開口しているから、当該管中心部から管壁近傍にわたる範囲でＰＭ粒子の分布に偏在があっても、ＰＭ粒子が多い部位からも少ない部位からもほぼ均等に排ガスが排ガス導入管４に吸引されることになる。よって、希釈器５にはＰＭ粒子の分布に偏在のない平均的な排ガスが導入されることになる。排ガス導入口として図４に示す導入孔１２Ａ〜１２Ｅを採用した場合、並びに図５に示す長孔１４を採用した場合も、導入孔１２Ａ〜１２Ｃを採用した場合と同様の効果が得られる。図４に示す構成ではＰＭ粒子の分布に偏在のない平均的な排ガスを希釈器５に導入する上でさらに有利になる。
【００４７】
排ガス流通管３の排ガス導入管４まわりはヒータ８によって１２０℃以上の温度に加熱されているから、ＰＭ粒子、特に液体状ＰＭ粒子が排ガス流通管３の内壁面や排ガス導入管４の外壁面、或いは排ガス導入孔１２Ａ〜１２Ｃの周縁に付着することが避けられる。特に、排ガス流通管３をその排ガス入口側の端部から加熱するようにしているから、ＰＭ粒子が排ガス流通管３の内壁面に付着することを効果的に防止することができる。
【００４８】
また、排ガス導入管４の排ガス流通管３から希釈器５に至る部分及び希釈器５もヒータ８によって加熱されているから、この排ガス導入管４及び希釈器５を通って粒子数計測手段６に至るまでにＰＭ粒子が凝縮して大きな粒子になること、或いは排ガス導入管４や希釈器５の内壁面に付着することが避けられる。
【００４９】
希釈器５に導入された排ガスは空気導入管７により導入される空気と混合されて希釈され、粒子数計測手段６に導かれる。粒子数計測手段６では、ＰＭ粒子が帯電させられて多段式インパクターによって粒径別に分級され、各粒径級のＰＭ粒子数が算出される。
【００５０】
以上により、粒子数計測手段６によるＰＭ粒子数の計測値が実際の排ガスに即応するものになる。
【００５１】
また、粒子数計測手段６では各粒径級のＰＭ粒子数が連続的に（刻々と）求められていくから、エンジン運転状態に応じて大きなＰＭ粒子が多くなるか、小さなＰＭ粒子が多くなるかがわかるだけでなく、エンジン運転状態を変化させた過渡期にどのようなＰＭ粒子が多くなるかもわかる。
【００５２】
粒子数計測手段６でのＰＭ粒子数の計測値は排出粒子数算出手段１０に与えられ、排ガス流量計９によって計測される排ガス流量が乗算されることにより、エンジンから単位時間あたりに排出される各粒径級のＰＭ粒子数が求められる。従って、各エンジン運転状態でのＰＭ粒子の総排出数、並びに各粒径級別のＰＭ粒子排出数にわかるだけでなく、エンジンの運転状態が変化する過渡期でのそれら排出数の変化を知ることができる。
【００５３】
＜排ガス導入口及びガス攪拌手段の効果＞
図６の比較例は、攪拌手段無しにおいて図２に示す導入孔１２Ａ〜１２Ｃのうちのいずれか一つのみから排ガスを導入した場合のＰＭ粒子数の計測値である。「孔Ａ」は導入孔１２Ａ、「孔Ｂ」は導入孔１２Ｂ、「孔Ｃ」は導入孔１２Ｃを表す。ＰＭ粒子数は、排ガス流通管３内の管壁近傍に開口した「孔Ａ」が最も少なく、「孔Ｂ」、「孔Ｃ」と管中心部にいくほど多くなっている。これから、排ガス流通管３内ではＰＭ粒子が管径方向において偏在していることがわかる。この偏在は管内の排ガスの流速分布に対応している。
【００５４】
これに対して、図６の実施例中、「孔Ａ+Ｂ+Ｃ」の２本の棒グラフは、図２に示す導入孔１２Ａ〜１２Ｃすべてを用いたケースにおいて、攪拌手段１１が設けられた例と設けられていない例であり、「長孔」は図５に示す長孔１４を用いた例（攪拌手段なし）である。いずれも３つの比較例のＰＭ粒子数の平均値に近い値になっている。これから、排ガス導入口を排ガス流通管３内の中心部から管壁近傍にわたって設けた場合は、平均化された排ガスを導入することができ、ＰＭ粒子数の計測精度を高める上で有利になることがわかる。「孔Ａ+Ｂ+Ｃ」の２本の棒グラフをみると、ガス攪拌手段有の方がガス攪拌手段無よりもＰＭ粒子数の計測値が若干低くなっている。これは、攪拌手段１１によって排ガス流通管３内の排ガスが均一化された結果と認められる。
【００５５】
＜ヒータの効果＞
ヒータ８の排ガス流通管３を囲むヒータ部の温度を変えた場合及び加熱なしの場合について、粒子数計測手段６によって得られたＰＭ粒子数を比較した。排ガス導入口としては図２に示す構成を採用した。結果は図７に示されている。ＰＭ粒子数は加熱なしの場合が最も少なく、温度が高くなるに従って多くなっている。加熱なしの場合は排ガス中のＰＭ粒子が排ガス流通管３の内壁面や排ガス導入管４の排ガス流通管３内に突出した部分の外壁面等に付着してＰＭ粒子数の計測値が小さくなり、一方、加熱ありの場合は、上記ヒータ部の加熱温度が高くなるに従って上記付着が少なくなってＰＭ粒子数の計測値が大きくなっているものと認められる。この結果から、排ガス流通管３は１００℃以上に加熱することが好ましく、１５０℃以上になると上記計測値が飽和してくる傾向にあることから、１５０℃以上に加熱することがさらに好ましいということができる。
【００５６】
ヒータ８の希釈器５を囲むヒータ部の温度を変えた場合及び加熱なしの場合について、粒子数計測手段６によって得られたＰＭ粒子数を比較した。排ガス導入口としては図２に示す構成を採用した。結果は図８に示されている。ＰＭ粒子数は加熱なしの場合が最も少なく、温度が高くなるに従って多くなっている。加熱なしの場合は排ガス中のＰＭ粒子が希釈器５内で凝縮し、或いは希釈器５の内壁面に付着してＰＭ粒子数の計測値が小さくなり、一方、加熱ありの場合は、上記ヒータ部の加熱温度が高くなるに従って上記凝縮ないしは付着が少なくなってＰＭ粒子数の計測値が大きくなっているものと認められる。この結果から、希釈器５は１２０℃以上に加熱することが好ましく、１５０℃以上に加熱することがさらに好ましいということができる。
【００５７】
＜ダイリューショントンネル法等との比較＞
図２に示す排ガス導入管４の３つの導入孔１２Ａ〜１２Ｃを使用するとともに、ヒータ８を作動させた（１５０℃の温度に保持）実施例、導入孔１２Ｃのみを使用しヒータ８を作動させなかった比較例、並びに導入孔１２Ｃのみを使用してヒータ８を作動させた比較例について、種々のエンジン運転状態において粒子数計測手段６で計測したＰＭ粒子数と排ガス流量計９で計測した排ガス流量とに基づいてＰＭ粒子の総排出数を排出粒子数算出手段１０によって求めた。また、同じく種々のエンジン運転状態でダイリューショントンネル法により、ＰＭ粒子の総排出数を求めた。そうして、上記実施例及び比較例についてダイリューショントンネル法との相関を調べた。
【００５８】
その結果、図９に示すように、実施例の計測値はダイリューショントンネル法による計測値と略一致し、高い相関性を示した。これに対して、ヒータ無しの比較例では計測値がダイリューショントンネル法よりも低めになり、ヒータ有りの比較例では逆に計測値が高めに出た。また、ヒータ無し及びヒータ有りの各比較例は、その計測値データのプロットのバラツキが大きいことから明らかなように、ダイリューショントンネル法との相関性も実施例に比べて低くなった。
【００５９】
従って、本発明によれば、排出粒子数算出手段１０によって算出される値に基づいて各エンジン運転状態或いは過渡期のＰＭ粒子排出数を評価することができる。
【００６０】
なお、排ガス流量計９は排ガス導入管４よりも上流側、特に攪拌手段１１よりも上流側の排ガス流通管４に配置するようにしてもよい。また、排ガス流量の計測手段としては、そのような流量計を設ける代わりに、エンジンの吸入空気量、或いはエンジン運転状態に基づいて排ガス流量を計測するものであってもよい。
【００６１】
また、粒子数計測手段６としては、上記実施例のＥＬＰＩに限らず、例えば走査型モビリチィ粒径分析器（ＳＭＰＳ）など他の計測手段を採用してもよい。ＳＭＰＳは、電気移動度検出技術を利用したものであって、粒子を粒径別に分級するための静電式分級器と、粒子数を検出するための凝縮粒子カウンター（ＣＰＣ）とから構成されるが、分級に時間を要するため、エンジンの定常運転時における粒径別ＰＭ粒子数の計測に適する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係るＰＭ粒子数計測装置の構成を示す図である。
【図２】同装置の排ガス流通管、排ガス導入管及び攪拌手段を示す断面図である。
【図３】同装置の排ガス導入管の導入口部分を示す正面図である。
【図４】同装置の異なる排ガス導入管を用いた図２と同様の断面図である。
【図５】同装置の排ガス導入管の導入口部分の他の例を示す正面図である。
【図６】本発明の実施例と比較例のＰＭ粒子数計測値を比較したグラフ図である。
【図７】排ガス流通管に対する加熱の有無及び加熱温度の違いがＰＭ粒子数の計測値に与える影響を示すグラフ図である。
【図８】希釈器に対する加熱の有無及び加熱温度の違いがＰＭ粒子数の計測値に与える影響を示すグラフ図である。
【図９】本発明の実施例及び比較例とダイリューショントンネル法との相関性を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    エンジン
２    テールパイプ
３    排ガス流通管
４    排ガス導入管
５    希釈器
６    粒子数計測手段
７    空気導入管
８    ヒータ
９    排ガス流量計
１０    排出粒子数算出手段
１１    攪拌手段
１２Ａ〜１２Ｃ，１４    排ガス導入孔
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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