JPH0619074Y2 - 排気ガスサンプル取り出し装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はエンジン本体からの排気ガスを分析するための
排気ガスサンプル取り出し装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、エンジン本体から排出される排気ガスの成分を
分析する手段として、エンジン本体から排出される排気
ガス全体を流通管内に導入して分析するようにしたもの
が知られているが、装置全体が大型化する難点があるた
め、エンジン本体から排出される排気ガスの一部を取り
出して分析に使用するようにして、装置全体の小型化を
図るようにしたものが開発されている。

この場合、流通管にはエアコンプレッサからエアフィル
タを介して空気が導入するようにして、流通管の中間部
にベンチュリを形成する小径なイジェクタを設け、この
イジェクタ内に吸気管の吐出端を配設し、イジェクタ内
を流れる空気の圧力低下を利用しながら吸気管を介して
排気管内の排気ガスを吸入するようにしている。そし
て、流通管内で空気と排気ガスとが混合され、希釈され
た排気ガスが吸気管を介して排気ガス分析計に送られて
排気ガスの分析が行なわれる。

ところが、上述の構成のものにあっては、流通管に形成
されたイジェクタによる空気の圧力低下現象を利用して
排気管内の排気ガスの一部を吸引するようになっている
ので、エンジン本体の回転数の変化、すなわち、排気管
内を流れる排気ガスの流量の変化にかかわりなく、吸気
管を介して流通管内に導入される排気ガスの流量は常に
一定に保持される。したがって、エンジン本体の回転数
が変化した場合であっても流通管内の排気ガス濃度が変
化することがないので、エンジン本体の回転数の変化に
対応させた排気ガスの分析を行なうことができない。

そこで、装置全体の小型化が図れるとともに、エンジン
本体の回転数の変化に対応させて排気ガスの分析を行な
わせることができる排気ガスサンプル取り出し装置が開
発されている。

例えば、第３〜９図は、実開昭60-127420号公報の排気
ガスサンプル取り出し装置を示すものである。

第３図は排気ガスサンプル取り出し装置をそなえた分析
装置全体の概略構成を示すもので、３１はエンジン本
体、３２はこのエンジン本体３１の排気管であり、この
排気管３２には排気ディフューザ３３の一端が連結され
ている。この排気ディフューザ３３は、第４〜６図に示
すように、その本体３４が次第に拡径したほぼ筒状に形
成され、この本体３４の一端に排気管３２のフランジ部
32aに連結されるフランジ部34aが設けられ、他端に比例
分割器３５のフランジ部35aに連結されるフランジ部35b
が設けられている。さらに、この排気ディフューザ３３
の本体３４は比例分割器３５側の吐出端部が八角形状に
形成されている。

また、比例分割器３５は第７〜９図に示すようにほぼ円
筒状のケース３６と、流路抵抗が互いに等しい複数の細
管３７とによって形成されている。この場合、細管３７
の各吸入端は排気ディフューザ３３の吐出端部形状に合
わせて、八角形状に一様に分布する状態で配列されてい
る（第５図参照）。

さらに、この比例分割器３５の各細管３７の吐出端に対
して離間対向状態で吸入レデューサ３８が配設されてい
る。

この吸入レデューサ３８には吸入ブロア３９が連結さ
れ、エンジン本体３１から排気管３２，排気ディフュー
ザ３３，比例分割器３５の各細管３７を介して導かれる
排気ガスが吸入レデューサ３８を介して吸入ブロア３９
に吸入されるようになっている。また、このとき、比例
分割器３５によって排気ディフューザ３３の吐出端から
送り出される排気ガスが均一に分割されて各細管３７内
に導入されるようになっている。

また、比例分割器３５を形成している各細管３７のうち
の１本によってサンプルプローブ４０が形成されてい
る。このサンプルプローブ４０は、吸入端部以外の部分
が比例分割器３５のケース３６の外部に延出されてお
り、このサンプルプローブ４０によって排気ガス流量に
比例した排気ガスが取り出されるようになっている。こ
のサンプルプローブ４０の吐出端４１は排気ガス希釈用
の流通管（ダイリューショントンネル）４２の内部に挿
入されている。

なお、このサンプルプローブ４０は、比例分割器３５側
に固定された吸入部40a,流通管４２側に固定された噴射
ノズル部40bおよび吸入部40aと噴射ノズル部40bとの間
を連結する連結部40cによって形成されており、このサ
ンプルプローブ４０の吐出端４１の背圧Ｐ_１および比例
分割器３５の各細管３７の吐出端背圧Ｐ_２はともにほぼ
一定値で、かつその圧力差も両者の入口圧力Ｐ_０との差
圧に比べて微小なものとなっている。

一方、流通管４２には拡散オリフィス４３および臨界流
速ベンチュリ４４がそれぞれ設けられているとともに、
ベンチュリ４４側に吸入ブロア４５が連結されており、
この吸入ブロア４５によってエアフィルタ４６を介して
流通管４２内に空気が吸入されるようになっている。

また、サンプルプローブ４０の吐出端４１は拡散オリフ
ィス４３よりもエアフィルタ４６側に配設されている。
そして、流通管４２内における拡散オリフィス４３より
も上流側にサンプルプローブ４０から吐出される排気ガ
スとエアフィルタ４６を介して導入された空気との混合
室４７が形成され、この混合室４７内で空気と混合され
て希釈された排気ガスが拡散オリフィス４３を介してベ
ンチュリ４４側に流用されるようになっている。

この流通管４２内におけるベンチュリ４４の近傍には、
吸気管４８の一端部が挿入されている。この吸気管４８
の他端部はバッグ４９を介して排気ガス分析計５０に連
結されており、この排気ガス分析計５０によって排気ガ
スの成分分析等が行なわれるようになっている。なお、
符号５１はパティキュレート捕集フィルタホルダ、５２
は定サンプル流量コントローラおよびガス分析計を示
す。

上述の構成により、エンジン本体３１から排気管３２お
よび排気ディフューザ３３を介して導出された排気ガス
は比例分割器３５の各細管３７およびサンプルプローブ
４０内に導入される。

このとき、排気ディフューザ３３から送り出された排気
ガスは比例分割器３５の各細管３７およびサンプルプロ
ーブ４０に均一に分割された状態でそれぞれ流入され
る。

このため、エンジン本体３１の回転数が変化した場合で
あってもサンプルプローブ４０内にはエンジン本体３１
から排出される排気ガスの流量に比例した流量の排気ガ
スサンプルが導入されるので、このサンプルプローブ４
０によってエンジン本体３１の排気ガス量に比例した排
気ガスサンプルを取り出すことができ、エンジン本体３
１の回転数の変化に対応させた排気ガスの分析を行なわ
せることができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の従来の排気ガスサンプル取り出し
装置における、排気ディフューザ３３では、排気管３２
からの排気ガスの流れを比例分割器３５の各細管３７へ
十分に均等には分配されないという問題点がある。

また、細管の形状および大きさに何らかの設定条件を与
えないと、細管への比例分配や、サンプルプローブを通
じて排気ガスの分析条件に十分な排気ガスを取り出すこ
とができない恐れがある。

本考案は、これらの問題点の解決をはかろうとするもの
で、排気ガスを各細管へ均等に分配できるようにすると
ともに、分析しうる条件に適合した排気ガスを排気ガス
分析計に導けるようにした、排気ガスサンプル取り出し
装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本考案の排気ガスサンプル取り出し装置は、
エンジン本体からの排気ガスを流す排気通路の中間部に
配設された複数の細管からなり上記排気通路内の排気ガ
スを均一に分割する比例分割器をそなえるとともに、同
比例分割器の各細管へ排気ガスを均等に導くためのディ
フューザをそなえ、上記細管のうちの何れかによってサ
ンプルプローブが形成されて、同サンプルプローブによ
り上記排気通路内の排気ガス流量に比例した排気ガスサ
ンプルを取り出しうる排気ガスサンプル取り出し装置に
おいて、上記ディフューザに直管部分が設けられるとと
もに、上記複数の細管がそれぞれその長さおよび内径と
形状とをほぼ同一に設定され、上記複数の細管の長さを
100mm以上3000mm以下の範囲内に設定されるとともに、
上記複数の細管の内径を２mm以上30mm以下の範囲内に設
定されていることを特徴としている。

〔作用〕

上述の本考案の排気ガスサンプル取り出し装置では、エ
ンジン本体から排出された排気ガスが、ディフューザを
経て、比例分割器の各細管内へ導かれ、同細管のうちの
サンプルプローブにより、排気ガスサンプルが取り出さ
れる。このとき、上記ディフューザの直管部分によって
上記エンジン本体からの排気ガスが均一に混合されると
ともに、各細管がその長さおよび内径と形状とをほぼ同
一に設定されているので、上記排気ガスは同各細管へ均
等に分配される。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の実施例について説明すると、
第１，２図は本考案の一実施例としての排気ガスサンプ
ル取り出し装置を示すもので、第１図(a)はその側面
図、第１図(b)はその平面図、第１図(c)は第１図(b)のI
c−Ic矢視断面図、第２図はそのディフューザ形状の変
形例を第１図(c)に対応させて示す断面図である。

第１図(a)〜(c)に示すように、本実施例の排気ガスサン
プル取り出し装置は、エンジン本体６の排気ガス管７に
一端を連結されたディフューザ１と、同ディフューザ１
の他端に一端を連結された比例分割器２と、同比例分割
器２の他端が導入されたサージタンク５をそなえてい
る。

ディフューザ１の一端には、フランジ部1aが設けられ、
このフランジ部1aが排気ガス管７の端部に設けられたフ
ランジ部7aに連結されていて、ディフューザ１の他端に
も、フランジ部1bが設けられていて、このフランジ部1b
が比例分割器２のケース８に設けられたフランジ8aに連
結されている。

また、ディフューザ１はその一端部に排気管７とほぼ同
径の縮径管部９をそなえ、他端部側に縮径管部９よりも
拡径した拡径直管部１０をそなえており、縮径管部９と
拡径直管部１０とはホーン形管部１１で結合され一体と
なっている。

拡径直管部１０は、その長さＬをその内径ｄのほぼ１０
倍に設定されている。これは、拡径直管部１０が例えば
ｄ＝70〜85mm程度の小径のものであっても、排気ガスが
拡径直管部１０を通過する過程で均一に混合されるよう
にするための設定である。つまり、Ｌが１０ｄよりも小
さい場合にはこの排気ガスの均一化が困難となり、一方
Ｌが小さい程装置のコンパクト化が図れるのでこのよう
に設定するものである。

比例分割器２は、そのケース８の内部に、一端をディフ
ューザ１の他端に開口した、複数の細管３，４をそなえ
ている。

これらの細管３，４はいずれも同様な大きさ，形状であ
り、中間部に屈曲部3a,4aが設けられている。そして、
各細管３，４はその長さを100mmから3000mmの範囲内に
設定され、その内径を２mmから30mmの範囲内に設定され
ている。

このような長さの設定は、細管長さが大きすぎれば内圧
が過大となり、逆に小さすぎれば各細管３および細管４
の吸入端3c,4cと吐出端3b,4bとの圧力差が一定に保てな
いために行なうものであり、内径の設定も、内径が大き
すぎると圧力差が一定に保てず、逆に小さすぎれば内圧
が過大となるために行なうものである。

これらの細管３，４のうち、符号３のものは、いずれも
屈曲部3aを両側方へ向けて配設されて、その他端をサー
ジタンク５内へ導入されている。そして、符号４で示す
細管が、サンプルプローブとして構成されていて、屈曲
部4aを上方へ向けてられており、その他端の吐出端4bを
細管３の吐出端3bとは離隔して第３図に示す従来例のも
のと同様な流通管４２内へ導かれるように配設されてい
る。

なお、ディフューザ１の断面は第１図(c)に示す円形の
断面の他、第２図に示すような六角形状断面のもの
１′、またはその他の多角形状断面として設定してもよ
い。

なお、流通管４２をはじめとした排気ガス分析装置は、
従来例と同様に構成されている。つまり、第３図に示す
ように、流通管４２に拡散オリフィス４３および臨界流
速ベンチュリ４４がそれぞれ設けられているとともに、
ベンチュリ４４側に吸入ブロア４５が連結されており、
この吸入ブロア４５によってエアフィルタ４６を介して
流通管４２内に空気が吸入されるようになっている。

また、サンプルプローブ４の吐出端4bは拡散オリフィス
４３よりもエアフィルタ４６側に配設される。そして、
流通管４２内における拡散オリフィス４３よりも上流側
にサンプルプローブ４から吐出される排気ガスとエアフ
ィルタ４６を介して導入された空気との混合室４７が形
成され、この混合室４７内で空気と混合されて希釈され
た排気ガスが拡散オリフィス４３を介してベンチュリ４
４側に流出されるようになっている。

また、流通管４２内におけるベンチュリ４４の近傍に
は、吸気管４８の一端部が挿入されている。この吸気管
４８の他端部はバッグ４９を介して排気ガス分析計５０
に連結されており、この排気ガス分析計５０によって排
気ガスの成分分析等が行なわれるようになっている。

そして、パティキュレート捕集フィルタホルダ５１およ
び定サンプル流量コントローラおよびガス分析計５２も
従来例と同様にそなえられている。

本考案の排気ガスサンプル取り出し装置は上述のごとく
構成されるため、エンジン本体６から排出された排気ガ
スは排気管７からディフューザ１を通過して比例分割器
２内へ導かれる。

このとき、ディフューザ１の拡径直管部１０がその長さ
Ｌを径ｄの約１０倍に設定されているので、の拡径直管
部１０により排気ガスは十分均一に混合されて、比例分
割器２各細管３，４へ均等に分配して導かれる。そし
て、排気ガスは、同形状、同寸法に設定された各細管
３，４内を同等な条件で通過した後、細管４内の排気ガ
スは流通管４２内へ、細管３内の排気ガスはサージタン
ク５内へ導かれる。

このとき、サージタンク５によって、各細管３内からの
排気ガスも細管４内から流通管４２内へ導かれる排気ガ
スと同一の流出状態に保持される。

また、各細管３，４がその長さを100〜3000mm、その内
径を２〜30mmに設定されているため、各細管３および細
管４の吸入端3c,4cにおける排気ガスの圧力Ｐ_１と、各
細管３，４の吐出端3b,4bにおける排気ガスの圧力Ｐ_２
との差圧ΔＰ（＝Ｐ_１−Ｐ_２）が所望の範囲内に確保さ
れる。例えば細管３，４の長さおよび内径を上述の範囲
内の適当な大きさに設定すると、エンジン本体６の出力
状態等により時々刻々ΔＰは変化するが、ΔＰの最大値
は、100mmHgから300mmHgの範囲の大きさとなり、排気ガ
ス分析計５０によるガス分析が可能なものとなる。

したがって、適当な圧力状態となった排気ガスは、細管
４より従来と同様に排気ガス分析系に導かれ、所望の分
析が行なわれる。

このように、本実施例の排気ガスサンプル取り出し装置
では、各細管３，４へ均等に排気ガスを分配できるとと
もに、各細管３，４内および各吐出端3b,4bで互いに同
一条件で排気ガスが流通・吐出するため、極めて精度の
よい排気ガスサンプリングが実現する。そして、排気ガ
スの圧力も適当な範囲に与えられ、その分析が確実に行
なえる。

なお、サージタンク５は細管３の吐出端3bが大気放出で
あれば省略してもよい。

また、各細管3,4の内径ｄをほぼ一定としたが、管内の
断面積が基準となる断面の大きさの±２０％以内となる
ように各ｄの値を決める。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案の排気ガスサンプル取り出
し装置によれば、ディフューザから各細管へ均等に排気
ガスが分配されるとともに、同排気ガスが所望の圧力状
態を有してサンプリングされるので、小型の分析器によ
って大型エンジンの排気ガス分析を大型分析器なみに極
めて精度よく行なえるようになる。したがって、大型エ
ンジンの排気ガス分析に小型分析器を十分に適用できる
ようになり、分析コスト低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本考案の一実施例としての排気ガスサンプ
ル取り出し装置を示すもので、第１図(a)はその側面
図、第１図(b)はその平面図、第１図(c))は第１図(b)の
Ic−Ic矢視断面図、第２図はそのディフューザ形状の変
形例を第１図(c)に対応させて示す断面図であり、第３
〜９図は従来の排気ガスサンプル取り出し装置を示すも
ので、第３図は同装置をそなえた排気ガス分析装置全体
の概略構成図、第４図はその排気ディフューザを示す側
面図、第５図はその正面図、第６図はその斜視図、第７
図は比例分割器を一部破断して示す側面図、第８図は比
例分割器の吐出口を示す正面図、第９図は比例分割器を
一部破断して示す平面図である。 １，１′……ディフューザ、1a,1b……フランジ部、２
……比例分割器、2b……吐出端、2c……吸入端、３……
細管、3a……屈曲部、3b……吐出端、3c……吸入端、４
……サンプルプローブとしての細管、4a……屈曲部、4b
……吐出端、4c……吸入端、５……サージタンク、６…
…エンジン本体、７……排気管、7a……フランジ部、８
……ケース、8a……フランジ部、９……縮径管部、１０
……拡径直管部、１１……ホーン形管部、４２……流通
管、４３……オリフィス、４４……ベンチュリ、４５…
…吸入ブロア、４６……エアフィルタ、４７……混合
室、４８……吸気管、４９……バッグ、５０……排気ガ
ス分析計、５１……パティキュレート捕集フィルタホル
ダ、５２……定サンプル流量コントローラおよびガス分
析計。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン本体からの排気ガスを流す排気通
   路の中間部に配設された複数の細管からなり上記排気通
   路内の排気ガスを均一に分割する比例分割器をそなえる
   とともに、同比例分割器の各細管へ排気ガスを均等に導
   くためのディフューザをそなえ、上記細管のうちの何れ
   かによってサンプルプローブが形成されて、同サンプル
   プローブにより上記排気通路内の排気ガス流量に比例し
   た排気ガスサンプルを取り出しうる排気ガスサンプル取
   り出し装置において、上記ディフューザに直管部分が設
   けられるとともに、上記複数の細管がそれぞれその長さ
   および内径と形状とをほぼ同一に設定され、上記複数の
   細管の長さを、100mm以上3000mm以下の範囲内に設定さ
   れるとともに、上記複数の細管の内径を２mm以上30mm以
   下の範囲内に設定されていることを特徴とする、排気ガ
   スサンプル取り出し装置。