(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管から排出される排ガスの一部を、サンプル導入管を通じ、希釈空気が導入されるトンネル内へ抽出して希釈させる部分希釈装置において、
前記サンプル導入管の周りを囲うように加熱路を設け、
前記加熱路内に、前記排出管から排出される排ガスの一部を、前記サンプル導入管を流れる方向とは対向する流れで流通させる
ことを特徴とする部分希釈装置。
【請求項２】
前記加熱路は、前記サンプル導入管を流れる排ガスの流量より多い流量で排ガスが流れるように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の部分希釈装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排ガス中に含まれるパティキュレートといった排気微粒子を測定するのに用いられる部分希釈装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、環境面において、ディーゼル車の走行中、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれるパティキュレート（ＰＭ：排気微粒子）が注目されている。
【０００３】
こうしたディーゼルエンジンから排気される排気ガスのパティキュレート量を測定する試験は、実際の車からの排出を模擬するため、一般にフルトンネル方式と呼ばれる全量希釈装置を用いて排ガスを希釈してから、希釈した排ガスに含まれるＰＭを測定することが行われている。具体的には、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスをそのまま、全量希釈トンネルへ導入して、該トンネルに送り込まれる希釈空気で、排ガスの全量を希釈してから、この希釈した排ガスに含まれるパティキュレートをフィルタで捕集して、この捕集したパティキュレートの重量を計測することにより、試験する運転モードのＰＭ値が測定されるようにしている。
【０００４】
ところが、全量希釈装置は、高い測定精度でのＰＭ値の測定が可能になる利点があるものの、排気ガスの全量を希釈するために、かなり大きな設備が必要で、装置が大形化する問題がある。
【０００５】
そこで、近時では、小形ですむマイクロトンネル方式と呼ばれる部分希釈装置を用いて、排ガスを希釈することが行われている。これは、例えば特開２０００−２９２３２２号にも開示されているようにディーゼルエンジンから排出される排気ガスの一部を、エンジンの脈動の影響を受けないよう所定長さのサンプリング導入管を通じて、マイクロトンネル（例えば４０φｘ１０００Ｌ程度）へ所定の分割比で抽出させ、該トンネルに送り込まれる希釈空気で、所定比に希釈させる構造が用いられ、フルトンネル方式と同様、フィルタを用いて希釈した排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集して、所定運転モードのＰＭ値が測定されるようにしてある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、マイクロトンネル方式の部分希釈装置だと、確かに全量希釈装置に比べ、小形化が図れるものの、フルトンネル方式を用いたときに比べて、測定値が低くなる難点がある。
【０００７】
この要因には、サンプリング導入管を通じて抽出される排ガスは、少量（例えば１／１０００〜１／４０００）なので、熱容量が少なく、このため大気中に露出しているサンプリング導入管を通る際、周囲から冷やされて、排ガスのガス化しているＨＣ成分がサンプリング導入管の内面で液化（結露）し、その液化した部分にパティキュレートが付着して、測定値が、その分、減少すると考えられる。この付着現象の発生のため、マイクロトンネルを用いたときのパティキュレートの測定値（ＰＭ値）は、フルトンネルを用いたときのパティキュレートの測定値（ＰＭ値）の８０％〜９５％程度の値しか確保できない。
【０００８】
この対策として、サンプリング導入管に保温材を設けることが試みられているが、排ガスの温度は、エンジンの運転状態で変化するうえ、最大で５００℃程度と高温になるため、サンプリング導入管を通る排ガスは周囲から冷却されてしまうことは避けられず、測定精度の改善は見られなかった。
【０００９】
本発明は上記事情に着目してなされたものでその目的とするところは、サンプル導入管内面へのパティキュレートの付着が防げる部分希釈装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、排ガスの一部をトンネル内へ抽出するサンプル導入管の周りを囲うように加熱路を設け、加熱路内に、エンジンの排出管から排出される排ガスの一部を、サンプル導入管を流れる方向とは対向する流れで流通させるようにした。
【００１１】
これにより、サンプル導入管は、加熱路を流通する排ガスにより、常に内部を流通する排ガスと同等の温度に保つように加熱されるので、排ガスが冷やされて液化（結露）することによるパティキュレートのサンプル導入管内面への付着が抑えられる。
【００１２】
それ故、排ガスの一部をトンネル内へ抽出して行う測定試験は、ロスを抑えた良好な試験結果が得られ、測定精度の向上が図れる。
【００１５】
請求項２の発明は、上記目的に加え、さらに効果的にサンプル導入管が加熱されるよう、加熱路には、サンプル導入管を流れる排ガスの流量より多い流量で排ガスが流れる構成を採用した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１７】
図１は、エンジンから排出される排ガスのＰＭ値を測定する試験装置を示し、図中１は部分希釈装置を構成するトンネル、例えばマイクロトンネルである。
【００１８】
マイクロトンネル１は、内部にミキシングオリフィス２が形成されている。このマイクロトンネル1の一端側に形成されている入口１ａは、加圧空気を供給する空気源（図示しない）に、流量計３、フィルタ４を介して接続されていて、希釈空気をマイクロトンネル１内へ送り込めるようにしている。
【００１９】
またマイクロトンネル１の入口側の周壁部分には、ディーゼルエンジン５から排出される排気ガスの一部を抽出するサンプル導入管６が接続されている。
【００２０】
具体的には、サンプル導入管６は、図２に示されるようにエンジンの脈動を抑える寸法長さを有した細管が用いられていて、一端部がディーゼルエンジン５から延びている排気管５ａ（排気通路）の周壁から内部に挿入してある。そして、端部は、ディーゼルエンジン５側、すなわち上流側に向くよう折り曲げられ、入口部６ａをなしている。また他端部は、マイクロトンネル１における入口１ａとミキシングオリフィス２との壁部分に挿入してある。そして、端部は、出口１ｂ側、すなわちミキシングオリフィス２の中央部に向くよう折り曲げられ、出口部６ｂをなしている。これにより、排気管５ａ内の排ガスの一部が、排気管５ａとマイクロトンネル１との間をつなぐサンプル導入管６を通じて、マイクロトンネル１へ抽出されるようにしている。そして、マイクロトンネル１へ送り込まれる希釈空気で、抽出された排ガスが所定の比まで希釈されるようにしている。
【００２１】
マイクロトンネル１の出口１ｂは、サンプルフィルタ８ａと該フィルタ８ａをバイパスするバイパスライン８ｂとで形成されるサンプル部８、フィルタ９、流量計１０を介して、吸引ポンプ１１に接続されている。そして、吸引ポンプ１１および図示しない流量制御弁により、サンプルフィルタ８ａを通して、エンジンの運転状態に応じて設定された一定量づつ、排ガスを吸引させて、希釈した排気ガスに含まれるパティキュレートがサンプルフィルタ８ａで捕集されるようにしてある。なお、サンプルフィルタ８ａとバイパスライン８ｂとは切替弁８ｃで切替えられるようにしてある。
【００２２】
一方、サンプル導入管６には、排ガスを熱源に利用したヒータ１３（加熱手段に相当）が組付けてある。
【００２３】
このヒータ１３は、図２に拡大して示されるように大気に触れるサンプル導入管６の外周部分、例えばサンプル導入管６とマイクロトンネル１との間から露出する細管部分の全体の周りに、サンプル導入管６より大きな径寸法をもつ外管１４を被せ、該外管１４の両端を塞いで、サンプリング導入管６の周囲にガス室１５（加熱路に相当）を形成する２重管構造が用いられる。そして、この筒形のガス室１５の一端部となる排気管５ａ側の端部からは出口路１６が延びている。この出口路１６の先端が、サンプル導入管６の入口部６ａを挟む排気管５ａの下流側で開口している。またガス室１５の他端部となるマイクロトンネル１側の端部からは入口路１７が延びている。この入口路１７の先端は、サンプル導入管６の入口部６ａを挟む排気管５ａの上流側で開口している。この出入り構造により、排気管５ａ内を流れる排気ガスの一部が、サンプル導入管６内の排ガスの流れとは対向する向きで、ガス室１５内を流れるようにしてある。なお、出口路１６の先端開口は排気管５ａの下流側に向き、入口路１７の先端開口は排気管５ａの上流側に向いている。またガス室１５および入・出口路１６，１７は、サンプル導入管６を流れる排ガスより、多い流量で排ガスが流せるよう、いずれも流路面積がサンプル導入管６の流路面積より大きく定められていて、サンプル導入管６を排ガスで加熱させるヒータ構造を構成している。
【００２４】
こうしたヒータ１３により、どのようなエンジン５の運転状況でも、サンプル導入管６内の排ガスを冷やす現象が生じずにすむよう、サンプル導入管６を排ガスの温度と同等の温度に加熱させるようにしている。
【００２５】
すなわち、今、例えば予め定められた自動車の走行モードにしたがいディーゼルエンジン５を運転させて、該走行モード時のパティキュレート量の値（ＰＭ値）を測定する試験を行うとする。
【００２６】
このときは、例えばサンプルフィルタ８ａが有る通路を開放させ、空気源（図示しない）から希釈空気をマイクロトンネル１に導入し、さらに吸引ポンプ１１でマイクロトンネル１から一定量で吸引させてから、ディーゼルエンジン５を試験モードで運転させる。
【００２７】
すると、排気管５ａ内に排出されたディーゼルエンジン５の排ガスの一部は、サンプル導入管６から、所定の分割比で、マイクロトンネル１へ抽出される。この抽出された排ガスは、マイクロトンネル１に導入される希釈空気で希釈されつつ、ミキシングオリフィス２によりミキシングされる。この均一に希釈された排ガスは、マイクロトンネル１から、一定の流量で、サンプルフィルタ８ａへ導かれる。この希釈された排ガスに含まれるパティキュレートがサンプルフィルタ８ａで捕集される。
【００２８】
こうしたパティキュレートの捕集が、時々刻々変化するエンジンの排出流量にしたがい希釈空気の流量を制御しながら行われる。
【００２９】
一方、こうした試験の最中、ガス室１５には、図２中の矢印で示されるように排気管５内を流れる排ガスの一部が、サンプル導入管６内の排ガスの流れとは反対の方向から流通する。この排ガスにより、サンプル導入管６は、排ガスの熱で加熱される。
【００３０】
ここで、サンプル導入管６へ向かう排ガスも、ガス室１５へ向かう排ガスも、同じエンジン１から排出される排ガスなので、サンプル導入管６で抽出される排ガスの温度が、エンジン１の運転にしたがい変化すると、それに追従してガス室１５内を流れる排ガスの温度も変化する。
【００３１】
これにより、サンプル導入管６は、外側から常に内部を流通する排ガスと同等の温度を維持するように加熱される。
【００３２】
この加熱により、抽出される排ガスがサンプル導入管６を通過する間で冷却されて、該ガスの一部が液化（結露）するという現象の発生は抑えられる。
【００３３】
それ故、サンプル導入管６の内面における排ガス中のパティキュレートの付着が抑制され、希釈した排ガス中のパティキュレートは、ロスなく、サンプルフィルタ８ａで捕集される。
【００３４】
したがって、高い測定精度の試験結果が得られる。こうした加熱手段の有るマイクロトンネル方式（部分希釈トンネル）で測定したパティキュレートの測定値（ＰＭ値）を、同一条件で行ったフルトンネル方式（全量希釈トンネル）での測定値（ＰＭ値）、同一条件で行った加熱手段の無いマイクロトンネル方式（部分希釈トンネル）で測定したパティキュレートの測定値（ＰＭ値）と対比した結果、図３に示されるように加熱手段が無いマイクロトンネル方式（細線）だと、フルトンネル方式（一点鎖線）に比べ８０％〜９５％程度の低いＰＭ値しか得られなかったに対し、加熱手段が有るマイクロトンネル方式（太線）だと、フルトンネル方式で得た測定値とかなり近いＰＭ値が得られ、精度向上が確認された。
【００３５】
しかも、サンプル導入管６の加熱は、排ガスによる加熱なので、簡単な構造で、サンプル導入管６を、同導入管６を通る排ガスと同等の温度に加熱させることができる。そのうえ、サンプル導入管６を加熱する排ガスは、サンプル導入管６を通じて抽出される排ガスと同じエンジンからの排ガスなので、サンプル導入管６の温度は、サンプル導入管６を通る排ガスの温度に追従して、常に排ガスと同等の温度に保たれるので、抽出される排ガスの温度よりもサンプル導入管６の温度が低くなるのを防ぐといった面倒な温度管理のための制御は不要である。
【００３６】
加えて、サンプル導入管６を加熱する排ガスは、サンプル導入管６を流れる排ガスの流れ方向とは対向する流れで流通させることによって、先に冷めやすいサンプル導入管６の出口側を加熱した後、冷めにくいサンプル導入管６の入口側を加熱するので、効率よくサンプル導入管６の加熱が行える。特にサンプル導入管６を加熱する排ガスは、サンプル導入管６を流れる排ガスよりも多くの流量で流れるようにしてあるから、効果的なサンプル導入管６の加熱が期待できる。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、サンプル導入管は内部を流通する排ガスと同等の温度に保つように加熱されるので、サンプル導入管を通る排ガスの一部が液化する冷却現象は抑えられ、パティキュレートのサンプル導入管内面への付着が防止できる。
【００３９】
それ故、排ガスの一部をトンネル内へ抽出して行う測定試験は、ロスを抑えた良好な試験結果が得られ、測定精度の向上を図ることができる。しかも、エンジンから排出された排気ガスを熱源に利用するので、加熱構造は、簡単な構造ですむうえ、面倒な温度管理の制御も必要とせずに、容易にサンプル導入管を排ガスと同等の温度に維持することができる。そのうえ、対向する排ガスの流れにより、効率よくサンプル導入管を加熱させることができるといった効果を奏する。
【００４０】
請求項２の発明によれば、上記効果に加え、さらに多い流量の排ガスにより、大気にさらされるサンプル導入管を効果的に加熱させることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る部分希釈装置の構成を説明するための図。
【図２】図１中のＡ部を拡大した加熱手段が付いたサンプル導入管の構造を示す断面図。
【図３】サンプル導入管の加熱によってパティキュレートのサンプル導入管内面への付着が防止されたことを示す線図。
【符号の説明】
１…マイクロトンネル
５…ディーゼルエンジン
６…サンプル導入管
１３…排ガスを用いたヒータ（加熱手段）
１５…ガス室（加熱路）。
【図１】
0003785963.tif 000002
【図２】
0003785963.tif 000003
【図３】
0003785963.tif 000004