(57)【要約】      （修正有）【課題】流量レンジを従来以上に拡大することのできる排ガス希釈装置を提供する。【解決手段】空気等の希釈ガスが流れる希釈トンネル２と、中央部に設けられたオリフィス孔５ａを除いて希釈トンネル２を閉塞するオリフィス部材５１と、排出口１ａがオリフィス孔５ａに臨んで下流側を向くように配設され、排出口１ａから排ガスを希釈トンネル２内に排出する排ガス導入管１とを具備した排ガス希釈装置において、オリフィス部材５１に、上流側から視て、外周縁部からオリフィス孔５ａに向かって凹む凹部Ｓが形成されるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気等の希釈ガスが流れる希釈管と、中央部に設けられたオリフィス孔を除いて前記希釈管を閉塞するオリフィス部材と、排出口が前記オリフィス孔に臨んで又はオリフィス孔を貫通して下流側を向くように配設され、前記排出口から排ガスを当該希釈管内に排出する排ガス導入管とを具備したものにおいて、
前記オリフィス部材に、上流側から視て、外周縁部からオリフィス孔に向かって徐々に凹む凹部が形成されていることを特徴とする排ガス希釈装置。
【請求項２】
前記オリフィス部材が、中空切頭円錐状をなすものである請求項１記載の排ガス希釈装置。
【請求項３】
前記希釈管をその軸線に沿って切断した仮想切断面において、前記凹部表面の絵傾斜角度が、希釈管の内周面に対して４５°〜６０°に設定してある請求項１又は２記載の排ガス希釈装置。
【請求項４】
請求項１記載の排ガス希釈装置と、該排ガス希釈装置によって生成された排ガス及び希釈ガスの混合ガスを採取し、前記排ガスに含まれる所定成分の濃度又は量を測定する排ガス測定装置とを備えていることを特徴とする排ガス測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等から排出される排ガスを、その成分分析等の目的のために希釈する排ガス希釈装置及びこれを用いた排ガス測定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排ガスを成分分析する場合、そのままでは凝縮等が生じて分析に支障が生じるため、空気などの希釈ガスで希釈した後、分析機器に導入する。その希釈に用いられるのが、フルトンネルを利用する全流希釈装置やマイクロトンネルを利用する部分希釈装置である。
【０００３】
例えば全流希釈装置を例に挙げると、そのトンネルには、内燃機関から排出された排ガスが全量導びかれるとともに、流量コントロールされた希釈ガスが導かれて、該排ガスが希釈される。
ここで重要なことは、トンネル内で希釈ガスと排ガスとが十分に混ざり合うことである。
【０００４】
そこで、従来、トンネルの途中には、オリフィス孔３２が中央に形成された平板状のオリフィス板３３が設けてあるとともに、このオリフィス孔３２のやや上流若しくは同一面に、排ガス導入管３４の排出口ａが設置されている（特許文献１の図６、図７参照）。
これは、オリフィス孔３２に希釈ガスが集約されることによるミキシング効果を利用して、希釈ガスと排ガスとを確実に混合させるためである。
【０００５】
このオリフィス孔によるミキシング効果は、オリフィスを通過するガスの流速が大きいほど強く発揮される。ただし、ガス流速を大きくしすぎると、ミキシング効果は増大するものの、オリフィス孔での圧力損失が大きくなって排出口が負圧となり、エンジンの燃焼条件が変わるといった不具合が生じる。
【０００６】
したがって、負圧による不具合がでず、かつ適度なミキシング効果を担保できるガス流速の範囲が自然と定まる。そして、このように定まるガス流速の範囲によって、従来のこの種の排ガス希釈装置における希釈可能な流量レンジが定まってしまい、それ以上の流量レンジを得ることは難しい。
その理由を説明する。
【０００７】
前記ガス流速に寄与するパラメータは、流量（空気と排ガスとの混合ガス流量）とオリフィス孔径とである。混合ガス流量を増大させるか、または、オリフィス孔径を小さくすれば、ガス流速が上昇する。
【０００８】
例えば、オリフィス孔径が大きい場合は、混合ガス流量が小さいと、オリフィス孔でのガス流速を担保できず、所定のミキシング効果を得られないから、そのような排ガス希釈装置は、希釈可能な流量レンジが大きい方にシフトする。
【０００９】
一方、オリフィス孔径が小さい場合は、混合ガス流量が大きいと、オリフィス孔での圧損が大きくなるので、そのような排ガス希釈装置は、希釈可能な流量レンジが小さい方にシフトする。
したがって、前述したように、従来のこの種の排ガス希釈装置における希釈可能な流量レンジをある一定以上拡げることは難しいわけである。
【００１０】
しかしながら、この流量レンジは大きいほどよい。なぜならば、流量レンジが大きいほど、１つの排ガス希釈装置で、種々のパターンの試験ができるし、大小さまざまな排気量の内燃機関の試験にも対応することができるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１―２４９０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、流量レンジを従来の限界以上にまで拡大することのできる排ガス希釈装置を提供すべく図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明に係る排ガス希釈装置は、空気等の希釈ガスが流れる希釈管と、中央部に設けられたオリフィス孔を除いて希釈管を閉塞するオリフィス部材と、排出口が前記オリフィス孔に臨んで又はオリフィス孔を貫通して下流側を向くように配設され、前記排出口から排ガスを当該希釈管内に排出する排ガス導入管とを具備したものにおいて、前記オリフィス部材に、上流側から視て、外周縁部からオリフィス孔に向かって徐々に凹む凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
製造が簡単で軽量化も図れる具体的実施態様としては、前記オリフィス部材が、中空切頭円錐状をなすものを挙げることができる。
凹部の表面の傾斜角度は、希釈管の軸線に沿って切断した仮想切断面で視たときに、希釈管の内周面に対して、４５°〜６０°に設定してあるものが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る排ガス希釈装置によれば、流量レンジを拡大することができるので、種々の試験ができるし、大小さまざまな排気量の内燃機関の試験にも対応することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における排ガス希釈装置及び排ガス測定システムの全体模式図。
【図２】同実施形態におけるオリフィス部材を軸線に沿って切った縦断面図。
【図３】同実施形態におけるオリフィス部材を軸線に沿って切った状態を示す斜視断面図。
【図４】本発明の他の実施形態におけるオリフィス部材を軸線に沿って切った縦断面図。
【図５】本発明のさらに他の実施形態におけるオリフィス部材を軸線に沿って切った縦断面図。
【図６】本発明のさらに他の実施形態における排ガス希釈装置排ガス測定システムの全体模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態に係る排ガス希釈装置１００は、図１に示すように、全流希釈方式のものであり、排ガス測定システムＸの一部として用いられる。
具体的に、この排ガス希釈装置１００は、内燃機関の排気管（図示しない）に接続されて排ガスの全量が導入される排ガス採取管１と、該排ガス採取管１を介して、前記排ガスが導かれるとともに希釈ガスである空気が導入されて、これらを混合し、排ガスを希釈する希釈管たる円管状の希釈トンネル２（以下、単にトンネル２ともいう。）と、該トンネル２を流れる混合ガス流量を一定にする流量制御装置（ＣＶＳ）９とを具備している。
【００１９】
なお、同図中符号４は、排ガス測定システムＸの一部を構成する排ガス測定装置である。ここでは、その一例として、トンネル２を流れる混合ガスを比例サンプリングし、その混合ガスに含まれるＰＭを採取するフィルタ捕集装置を図示している。その他の排ガス測定装置としては、排ガス中のＣＯ２、ＴＨＣ、ＮＯＸなどの種々の成分の濃度や量を測定するものを挙げることができる。
【００２０】
而して、この実施形態では、前記トンネル２に、空気と排ガスとの混合を促進させるガス混合構造５を設けている。
このガス混合構造５は、中央部にオリフィス孔５ａが設けられたオリフィス部材５１を具備したものである。
【００２１】
このオリフィス部材５１は、図２に示すように、トンネル２の中間部において、その外周縁がトンネル２の内周面に隙間なく接合された中空切頭円錐状をなすものであり、上流側から視ると、中央部が凹んだ凹部Ｓが形成されるように配設してある。この凹部Ｓの表面の傾斜角度θは、軸線で仮想的に切断した仮想切断面で視た場合、同図に示すように、トンネル２の内周面に対して４５°〜６０°となるように構成してある。
【００２２】
そして、前記排ガス採取管１の終端部が、トンネル２の軸線上を上流側から下流側に向かって延伸させてあり、その排出口１ａが、前記オリフィス孔５ａの上流側に臨んで下流側を向くように構成してある。より詳細には、前記排出口１ａは、オリフィス孔５ａと同軸で、かつ該オリフィス孔５ａ（の上流側の面）よりも少しだけ上流側に位置するように配置してある。なお、ここでは、オリフィス孔５ａの内径よりも排ガス採取管１の外径の方がやや小さくなるように設定してある。
【００２３】
このような構成によれば、空気が、排ガス採取管１の終端外周縁と凹部Ｓの表面との隙間からオリフィス孔５ａに向かって斜めに流入し、前記排出口１ａから排出されてオリフィス孔５ａに向かって流入する排ガスと混合する。
【００２４】
このとき、オリフィス部材５１の凹部Ｓによる傾斜面によって、空気の流路が徐々に狭まってオリフィス孔５ａに至るので、空気流量を増大しても圧損が小さく、しかもミキシング効果は、発明者の知見によれば、ほとんど変わらない。
【００２５】
したがって、この排ガス希釈装置１００によれば、従来よりも流量レンジを大きくできるので、種々のパターンの試験ができるし、大小さまざまな排気量の内燃機関の試験にも対応することができるようになる。
【００２６】
なお、オリフィス部材５１における凹部Ｓの表面は、一定の角度ではなく、図４に示すように、ラッパのように下流側に向かうにつれ、徐々に角度が小さくなったり、あるいは大きくなったりするものでもよい。
【００２７】
オリフィス部材５１は薄肉のものに限られず、図５に示すように、厚肉にして凹部Ｓを形成してもよい。この図５の場合、オリフィス部材５１の下流側の面は軸に対し垂直になる。
排ガス採取管の終端は、オリフィス孔より上流側にあってもよいし、オリフィス孔と面一であってもよいし、オリフィス孔を貫通してこれよりも下流側に位置するようにしてもよい。
【００２８】
希釈レンジは、オリフィス孔の開口率（トンネルの内周断面積に対するオリフィス孔の面積）、排ガス採取管の終端とオリフィス孔との軸方向距離、排ガス採取管の外径とオリフィス孔の内径、及びオリフィス部材における凹部表面の傾斜角度のうちの少なくとも１以上をパラメータとして定めてよい。
【００２９】
希釈管としては、いわゆる希釈トンネルのみならず、配管状のものを用いてよいのはいうまでもない。
【００３０】
また、本発明は部分希釈装置にも適用可能である。
図６にその部分希釈装置の一例を示す。
【００３１】
ここで、符号１は、内燃機関Ｅから排出された生の排ガスの一部をサンプリングする排ガス採取管である。
符号２は、該排ガス採取管１を介して、生の排ガスを導入するとともに、希釈ガスである空気を導入し、該排ガスを空気によって希釈する希釈トンネル（以下、単にトンネルともいう。）である。
【００３２】
符号３は、前記排ガス採取管１でサンプリングされる排ガスの流量が、内燃機関Ｅから排出される排ガス総流量の所定比率となるように制御する流量制御装置である。この流量制御装置３は、前記トンネル２から導出される混合ガスの流量を一定に保つ定流量維持機構３１と、トンネル２に導入される空気流量を、排ガス流量に応じて制御する希釈ガス流量制御機構３２とから構成される。
【００３３】
定流量維持機構３１は、フィルタ捕集装置４の下流に設けられたポンプ３１１と、混合ガス流量センサ３１２とを具備したものであり、制御回路６によって、前記混合ガス流量センサ３１２で測定された混合ガス流量が一定となるようにポンプ３１１の回転数が制御される。
【００３４】
希釈ガス流量制御機構３２は、トンネル２の導入ポート２ｂに接続された空気導入流路上に設けられて、該トンネル２に導入される空気流量を調整する調整機構３２１と、該空気流量を測定する空気流量測定センサ３２２と、内燃機関Ｅから排出される排ガス総流量を測定する排ガス流量センサ３２３とを具備したものである。そして、前記空気流量測定センサ３２２で測定された空気流量を前記混合ガス流量から差し引いたサンプリング流量が、前記排ガス流量センサ３２３で測定された排ガス総流量の所定割合となるように、前記制御回路６によって空気流量が制御される。
【００３５】
符号４は、排ガス分析装置であり、ここでは、前記実施形態同様、トンネル２から出た排ガス及び空気の混合ガスに含まれるＰＭを採取するフィルタ捕集装置を図示している。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や、組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００３６】
Ｘ・・・排ガス測定システム
１００・・・排ガス希釈装置
１・・・排ガス導入管
１ａ・・・排出口
２・・・希釈トンネルと、
５１・・・オリフィス部材
５ａ・・・オリフィス孔
Ｓ・・・凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017106835.tif 000006
【図５】
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【図６】
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