(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス源からの排気ガスが流れる排気管に前記排気ガスの一部を採取するための排気ガス採取管を接続し、この排気ガス採取管の下流側を希釈トンネルに接続してなる排気ガスサンプリング装置において、前記排気管にその内部を流れる排気ガスの温度を測定する温度センサを設け、前記排気ガス採取管の温度を、前記排気管を流れる排気ガスの温度をパラメータの一つとして制御するようにしたことを特徴とする排気ガスサンプリング装置。
【請求項２】
排気ガス源からの排気ガスが流れる排気管に前記排気ガスの一部を採取するための排気ガス採取管を接続し、この排気ガス採取管の下流側を希釈トンネルに接続してなる排気ガスサンプリング装置において、前記排気管にその内部を流れる排気ガスの温度を測定する温度センサを設ける一方、前記排気ガス採取管にこれを温度調節する温度調節機構を設け、前記温度センサの出力に基づいて前記温度調節機構を動作させ、前記排気ガス採取管の温度を前記排気管を流れる排気ガスの温度をパラメータの一つとして制御するようにしたことを特徴とする排気ガスサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車に搭載されるディーゼルエンジンなどから排出されるガス中に含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ、すすなどの微粒子状物質）を定量分析する排気ガス中のＰＭ測定装置などに用いられる排気ガスサンプリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記排気ガス中のＰＭを測定する手法の一つに、フィルタ重量法に則ったものがある。そして、この種の測定を行う場合、例えば排気ガスの一部を分流して希釈トンネルにサンプルガスとして導入し、このサンプルガス（排気ガス）を希釈トンネル内において希釈用の空気で希釈し、この希釈された排気ガスの全量を、ＰＭ捕集用のフィルタを設けた測定流路に流すようにした部分希釈全量採取方式の排気ガスサンプリング装置が用いられる。
【０００３】
上記排気ガスサンプリング装置は、従来、図２に示すように構成されていた。すなわち、図２において、１は排気ガス源としての自動車に搭載されるディーゼルエンジン、２はこれに連なる排気ガス流路としての排気管である。３は排気管２に挿入接続され、排気管２中を流れる排気ガスＧの一部をサンプリングするための排気ガス採取管で、その下流側はサンプリングされた排気ガスＧの全量を希釈する希釈トンネル２３に接続されている。５はこの希釈トンネル５の上流側に接続される希釈用空気Ａの供給管である。
【０００４】
６は希釈トンネル４の下流側に接続され、希釈されたサンプルガスＳが流れるガス流路で、このガス流路６の下流側は二つの流路７，８に分岐し、それぞれの流路７，８にサンプルガスＳ中に含まれるＰＭを捕集するためのフィルタ９，１０を設けて、一方の流路７はＰＭ採取時の排気ガスを流すための測定ガス流路に、また、他方の流路８はＰＭ非採取時の排気ガスを流すためのバイパス流路にそれぞれ構成されている。なお、フィルタ９，１０のうち、一方のフィルタ９が測定用フィルタであり、他方のフィルタ１０はダミーフィルタである。
【０００５】
１１はサンプルガス流路７、バイパス流路８の下流側に設けられる流路切換え手段としての三方電磁弁で、その下流側はガス流路１２に接続され、このガス流路１２には、回転数制御によって吸引能力を変えることができる吸引ポンプ、例えばルーツブロアポンプ１３と、測定精度の高い流量計、例えばベンチュリ計１４とがこの順に設けられている。なお、流量計１５としては、ラミナー流量計や、熱線式流量計を内蔵したマスフロメータを用いることもできる。
【０００６】
上記構成の排気ガスサンプリング装置においては、エンジン１の回転数およびトルクがほぼ一定である定常運転状態においては、希釈されたサンンプルガスＳが測定ガス流路７に流れ、エンジン１の回転数およびトルクが変化している非定常運転状態の場合やエンジン１の回転数あるいはトルクを変更して別の回転数およびトルクに移行するときには、希釈されたサンンプルガスＳがバイパス流路８に流れるように流路が切り換えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン１から排出される排気ガスＧ中に含まれるＰＭの主成分は、カーボン粒子であるドライスート（ｄｒｙ  ｓｏｏｔ、以下、スートという）、可溶有機成分（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ、以下、ＳＯＦという）およびサルフェーツ（硫黄酸化物が水分と結合した物質）である。そして、エンジン１から排出され、排気管２を流れる排気ガスＧの温度は、最高４００℃にも達し、このような高温の下では、前記スート、ＳＯＦ、サルフェーツなどのＰＭ構成成分は、ガス状となっている。一方、部分希釈全量採取方式のガスサンプリング装置においては、排気ガス採取管３は、例えば、その長さが０．５〜１．５ｍ、内径が６〜１０ｍｍ程度であり、これを流れるガス流量は２〜２０Ｌ／分と比較的小流量である。
【０００８】
したがって、前記排気ガス採取管３に排気管２を流れる排気ガスＧが流れ込んだとき、排気ガス採取管３の内壁と排気ガスＧとの間に温度差があると、排気ガスＧ中のＰＭ成分が排気ガス採取管３の内壁に付着したり、一旦付着したＰＭ成分が再び剥離してガス化するといった、所謂熱泳動現象が生ずることがある。このように、排気ガス採取管３の内壁においてＰＭ成分が付着したり、再剥離すると、測定フィルタ９によって捕集されるＰＭ重量に偏差が生じ、フィルタ重量法などによって定量されるＰＭの測定結果に大きな誤差が含まれることになる。
【０００９】
そこで、従来においては、試験前のエンジン暖機運転などにおける排気ガスの熱を利用して排気管２を適宜の温度に暖機しておくとともに、排気ガス採取管３を一定の温度で加熱したり、希釈トンネル４も適宜の温度になるように温調するようにしていた。
【００１０】
しかしながら、上述のように、排気ガス採取管３を温調しても前記偏差を十分に抑制することはできなかった。それは、定常運転状態であっても、実際のテストではいくつかの異なる回転数やトルクと順次組み合わせたものであり、過渡運転状態のテストではなおさらで、エンジン１の回転数は必ずしも一定ではなく、また、エンジン１からの排気ガスＧの量が必ずしも一定でなく、排気ガスＧの温度も必ずしも常に一定であるとは限らないからである。
【００１１】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、排気ガス中に含まれるＰＭが排気ガス採取管の内壁に付着したり再剥離してガス化するのを抑制し、その結果、ＰＭを精度よく捕集するのに好適に寄与する排気ガスサンプリング装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、排気ガス源からの排気ガスが流れる排気管に前記排気ガスの一部を採取するための排気ガス採取管を接続し、この排気ガス採取管の下流側を希釈トンネルに接続してなる排気ガスサンプリング装置において、前記排気管にその内部を流れる排気ガスの温度を測定する温度センサを設け、前記排気ガス採取管の温度を、前記排気管を流れる排気ガスの温度をパラメータの一つとして制御するようにしている（請求項１）。
【００１３】
より具体的には、排気ガス源からの排気ガスが流れる排気管に前記排気ガスの一部を採取するための排気ガス採取管を接続し、この排気ガス採取管の下流側を希釈トンネルに接続してなる排気ガスサンプリング装置において、前記排気管にその内部を流れる排気ガスの温度を測定する温度センサを設ける一方、前記排気ガス採取管にこれを温度調節する温度調節機構を設け、前記温度センサの出力に基づいて前記温度調節機構を動作させ、前記排気ガス採取管の温度を前記排気管を流れる排気ガスの温度をパラメータの一つとして制御するようにしている（請求項２）。
【００１４】
この発明の排気ガスサンプリング装置においては、排気ガスの温度を逐次測定し、排気ガス採取管の管壁温度を前記測定された排気ガスの温度に追従した状態で温度制御することができるので、前記排気ガスの温度と前記管壁温度との差に起因するＰＭの付着や再剥離を効果的に抑制することができ、ＰＭの採取およびその定量の測定精度が大幅に向上される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の排気ガスサンプリング装置の一例を概略的に示すもので、この図において、図２における符号と同一符号は同一物であるので、その説明を省略する。
【００１６】
図１において、１５は排気管２内に設けられる温度センサで、例えばサーミスタよりなる。この温度センサ１５は、排気ガス源であるエンジン１から排出される排気ガスＧの温度を測定するもので、排気ガス採取管３の採取口３ａの近傍でそのやや上流側に設けられている。
【００１７】
そして、１６は排気ガス採取管３の温度調節するための温度調節機構で、排気ガス採取管３の周囲に巻設されるヒータ１７と、このヒータ１７の外側にヒータ１７および排気ガス採取管３を被覆するように設けられる冷却装置１８と、排気ガス採取管３の管壁の温度を検出する例えばサーミスタよりなる温度センサ１９からなる。２０は冷却装置１８に適宜の冷媒（例えば冷却水またはガス）Ｃを導入するための冷媒導入管で、電磁弁などの開閉弁２１を備えている。また、２２は冷却装置１８から冷媒Ｃを導出するための冷媒導出管である。これらの冷媒導入管２０および冷媒導出管２２は、図示していない冷媒供給源や冷媒温度調節機にそれぞれ接続されている。
【００１８】
２３は温度制御装置で、この温度制御装置２３には温度センサ１５，１９の出力が入力されるとともに、これらの入力に基づいてヒータ１７への電力供給制御や、開閉弁２１の開閉制御を行うものである。
【００１９】
上記構成の排気ガスサンプリング装置においては、エンジン１から排出される排気ガスＧの温度が温度センサ１５によって逐次測定され、その測定結果が温度制御装置２３に順次送られる。そして、温度制御装置２３においては、前記検出された排気ガスＧの温度をパラメータとして、排気ガス採取管３の目標温度を逐次設定し、排気ガス採取管３が加熱または冷却されるようにする。
【００２０】
前記検出された排気ガスＧの温度をパラメータとして、排気ガス採取管３の目標温度を逐次設定するとは、例えば次のようなことをいう。今、前記排気ガスＧの温度が２００℃未満である場合、排気ガス採取管３の温度が排気ガスＧの温度と等しくなるように温度制御する。すなわち、排気ガス採取管３には温度センサ１９が設けられており、この温度センサ１９による検出出力と前記温度センサ１５によって検出された排気ガスＧの温度とを比較し、排気ガス採取管３の温度が低い場合、ヒータ１７を発熱させ、排気ガス採取管３を加熱するのである。逆に、排気ガス採取管３の温度が高い場合、開閉弁２１を開いて冷媒を冷却装置１８に供給し、排気ガス採取管３を冷却するのである。
【００２１】
また、前記排気ガスＧの温度が２００℃以上である場合、例えばその数値にある定数を乗じたものを排気ガス採取管３の目標温度と設定し、この目標温度になるように、ヒータ１７または冷却装置１８を動作させるのである。なお、これらは、あくまでも一例であり、この発明はこれに限られるものではないことはいうまでもない。
【００２２】
なお、上述の実施の形態においては、温度調節機構１６に冷却装置１８を設け、排気ガス採取管３を強制冷却するようにしているが、冷却装置１８を設けず、自然冷却されるようにしてあってもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の排気ガスサンプリング装置においては、排気管にその内部を流れる排気ガスの温度を測定する温度センサを設けて排気ガスの温度を逐次測定し、排気ガス採取管の温度を、前記測定された排気ガスの温度をパラメータの一つとして制御するようにしているので、排気ガス採取管の管壁温度を排気ガスの温度に追従した状態で温度制御することができる。したがって、排気ガスの温度と排気ガス採取管の管壁温度との差に起因するＰＭの付着やガス化および再剥離を効果的に抑制することができ、ＰＭの採取およびその定量の測定精度が大幅に向上させることができる。
【００２４】
そして、この発明は、特に、排気ガスの一部を、排気ガスの影響を無視できる排気ガス採取管を用いて分流して希釈トンネルにサンプルガスとして導入し、この比較的小流量のサンプルガス（排気ガス）を希釈トンネル内において希釈用の空気で希釈し、この希釈された排気ガスの全量を、ＰＭ捕集用のフィルタを設けた測定流路に流すようにした部分希釈全量採取方式の排気ガスサンプリング装置において有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の排気ガスサンプリング装置の構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１…排気ガス源、２…排気管、３…排気ガス採取管、４…希釈トンネル、１５…温度センサ、１６…温度調節機構、Ｇ…排気ガス。
【図１】
0004399094.tif 000002
【図２】
0004399094.tif 000003