排気ガス成分分析装置
【課題】
コンパクト化、省電力化が可能で、なおかつ感度がよく、リアルタイム連続測定のできる排気ガス分析装置を提供する。
【解決手段】
内燃機関から排出された排気ガスを連続的に導入されて、その排気ガス中の複数の測定対象成分の濃度を時系列的に測定する複数の異なる分析計４、５、６と、
前記排気ガスが各分析計４、５、６に至るまでの時間の違いに基づいて、同時期に排出された排気ガスにおける対象成分濃度の実測値を取得する実測値取得部７２と、
前記測定対象成分の相互の影響によって各実測値の一部又は全部に生じる真の値からのずれを、当該各実測値の一部又は全部に基づいて補正する補正部７３とを設けた。
コンパクト化、省電力化が可能で、なおかつ感度がよく、リアルタイム連続測定のできる排気ガス分析装置を提供する。
【解決手段】
内燃機関から排出された排気ガスを連続的に導入されて、その排気ガス中の複数の測定対象成分の濃度を時系列的に測定する複数の異なる分析計４、５、６と、
前記排気ガスが各分析計４、５、６に至るまでの時間の違いに基づいて、同時期に排出された排気ガスにおける対象成分濃度の実測値を取得する実測値取得部７２と、
前記測定対象成分の相互の影響によって各実測値の一部又は全部に生じる真の値からのずれを、当該各実測値の一部又は全部に基づいて補正する補正部７３とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の排気ガス等に含まれる種々の成分を分析する多成分ガス分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両から排出される排気ガスの成分測定のため、従来、種々のガス分析計が用いられている。例えば、特許文献１に示すように、ＣＯやＣＯ２の濃度を測定するためには、赤外線ガス分析計が用いられ、ＮＯＸ濃度を測定するには、化学発光式窒素酸化物分析計が用いられている。またＴＨＣ（全炭化水素、Total Hydro Carbon）濃度を測定する水素炎イオン化分析計もよく知られているところである。
【０００３】
これらの分析装置は、その方式により、測定対象成分に対して排気ガス中の他の成分が干渉やクエンチングを起こし、測定結果に誤差が生じる。そのため、例えば赤外線ガス分析計では、内部に干渉補正用の検出器を別途設けるといったことがなされている。また、化学発光式窒素酸化物分析計では、ＣＯ２やＨ２Ｏによるクエンチングを低減するために、取り込む排気ガスの流量を少なくしたり、排気ガスを事前に希釈したり、あるいは真空度を上げるといった工夫がなされている。
【０００４】
ところが、化学発光式窒素酸化物分析計において、多成分による干渉が生じている場合には、干渉補正用の検出器を成分毎に多数設けなければならず、構成が煩雑になる。また、化学発光式窒素酸化物分析計において、排気ガスの流量低減や希釈を行うと感度、精度が低くなり、測定の応答性にも影響する。真空度を上げると大型真空ポンプが必要になる。
【０００５】
そしてこういった不具合、すなわち構成の煩雑化や巨大化、あるいは測定感度、測定精度、応答性の低減は、車両に搭載可能でリアルタイム連続測定のできる排気ガス分析計の開発を考えた場合に、大きなネックとなる。
【特許文献１】特開平１１−２３０８６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、これらの不具合を一挙に解決し、コンパクト化、省電力化が可能で、なおかつ感度がよく、リアルタイム連続測定のできる排気ガス分析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】
【０００７】
すなわち本発明に係る排気ガス分析装置は、内燃機関から排出された排気ガスを時系列的に連続的に導入される主流路と、それから分岐して当該主流路に並列に設けられた１又は複数の副流路と、それら主流路及び副流路上にそれぞれ設けられ、排気ガス中の複数の測定対象成分の濃度を時系列的に測定する互いに異なる分析計と、前記排気ガスが各分析計に至るまでの時間の違いに基づき、同時期に排出された排気ガスにおける対象成分濃度の実測値を同期して取得する実測値取得部と、前記測定対象成分の相互の影響によって各実測値の一部又は全部に生じる真の値からのずれを、当該各実測値の一部又は全部に基づいて補正する補正部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、各分析計で測定した対象成分同士の干渉、クエンチング等に係る影響を、その測定値を用いて相互に補正するために、専用の補正用検出器を設ける必要がなくなり、装置のコンパクト化、省電力化を図れる。
排気ガスの測定対象成分としては、具体的には、少なくともＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及びＴＨＣを挙げることができる。その場合、前記分析計として、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度を測定する赤外線ガス分析計と、ＴＨＣ濃度を測定する水素炎イオン化分析計とを備えたものが好ましい。そして、前記補正部が、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度に関して、それらの実測値を、水素炎イオン化分析計によるＴＨＣ濃度の実測値に基づき中間補正するとともに、ＣＯ及びＣＯ２濃度の中間補正値とＨ２Ｏ濃度の中間補正値とに基づいて、当該ＣＯ及びＣＯ２濃度の中間補正値をさらに補正するものであることが望ましい。
【０００９】
このようなものであれば、水分干渉影響低減のための除湿器やホットホースを、不要ないしサイズ低減することができるため、装置のコンパクト化、省電力化を図れる。さらに各分析計への排気ガス到達時間のずれを補正しているため、測定精度も担保できる。また、赤外線ガス分析計でＨ２Ｏ濃度をも測定するようにしているので、専用のＨ２Ｏ濃度計が不要になる。
【００１０】
測定対象成分にＮＯＸがさらに含まれ、そのＮＯＸ濃度を測定する化学発光式窒素酸化物分析計をさらに備えたものであれば、前記補正部において、ＮＯＸ濃度の実測値を、前記ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度の最終補正値に基づいて補正するように構成しておけばよい。
【００１１】
このことにより、化学発光式窒素酸化物分析計において、ＣＯ２やＨ２Ｏによるクエンチング低減のために取り込む排気ガスの流量を少なくしたり、排気ガスを事前に希釈したりすることが不要になるため、化学発光式窒素酸化物分析計への排気ガス導入流量を一気に上げられ、感度と応答性の向上を図れる。また高真空が不要になるため、真空ポンプのサイズ低減が可能となる。
【００１２】
さらに、赤外線ガス分析計への排気ガス流量を増大できることを利用して、主流路（バイパス経路）上にこの赤外線ガス分析計を配置すれば、赤外線ガス分析計専用の流路を不要にできるため、この点においても装置の小型化に寄与し得る。
【００１３】
前記主流路から分岐する副流路を設けて、その副流路上に化学発光式窒素酸化物分析計及び水素炎イオン化分析計を設ければ、各分析計へなるべく早くかつなるべく同時に排気ガスが導入されるように構成することができ、応答性よく、正確に排気ガス中の対象成分濃度を連続的に測定することができる。
【００１４】
真空ポンプの数を可及的に減らすには、主流路と副流路の下流端を共通のポンプで吸引するように構成しているものが好ましい。
【００１５】
そしてこのような結果、車両搭載型でリアルタイム連続測定が可能であり、なおかつ測定精度的にも優れた排気ガス分析装置の実現が初めて可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明によれば、複数のガス濃度を希釈することなく連続時系列的に測定するための流路系を可及的に簡易に構成することができ、コンパクト化、省電力化が可能となり、しかも精度、応答性に優れ、感度がよく、なおかつリアルタイム連続測定のできる排気ガス分析装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、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気ガス分析装置１００は、車両のトランク等に積み込んで車両を実走行させながら、排気ガス中の種々の成分濃度を測定することが可能なもので、図１に示すように、３つの異なる分析計４、５、６と、それら分析計４、５、６に排気ガスを連続的に供給するための流路系と、各分析計４、５、６からの実測データを受信して分析し真の測定値を算出するとともに、流路系に配置されたバルブ等の制御を行う情報処理装置７とを備えている。
【００１９】
各部を詳述する。
【００２０】
この実施形態では分析計４、５、６として、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの濃度を測定するための赤外線ガス分析計４、ＴＨＣの濃度を測定するための水素炎イオン化分析計５、ＮＯＸの濃度を測定するための化学発光式窒素酸化物分析計６（以下ＣＬＤ式ＮＯＸ計６ともいう）の３つを用いている。
【００２１】
赤外線ガス分析計４は、非分散型のもので、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏがそれぞれ吸収する固有波長の赤外線をサンプルガス（排気ガス）に照射して通過させ、その際の各波長の光の強度を光検出器で測定してそれぞれ出力する。そしてその出力値を、光吸収がなかった場合のリファレンス値と比較することにより、各波長の光の吸収度を算出することができる。光吸収度は、各測定対象成分の濃度（量）に対応することから、これからＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの濃度（量）を特定することができるが、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの光吸収度については、ＴＨＣが干渉し、またＣＯ、ＣＯ２については相互に干渉がおこるとともにＨ２Ｏも干渉するため、単純に各光吸収度の値がＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの濃度に１対１に対応するわけではない。
【００２２】
水素炎イオン化分析計５は、サンプルガス（排気ガス）に、燃料ガス（水素ガス）を一定の割合で混合して燃焼し、その際にそのサンプルガスに含まれるＴＨＣがイオン化されて生じる電流の値を検知して出力する方式のもので、その電流値からＴＨＣの量（濃度）を算出することができる。この水素炎イオン化分析計５には、燃料ガスの他に助燃用ガス（空気）も導かれるように構成している。
【００２３】
ＣＬＤ式ＮＯＸ計６は、排気ガスに含まれるすべてのＮＯＸをＮＯコンバータ６１でＮＯに変換し、そのＮＯをオゾン発生器６２から出力されるオゾンと反応槽６３で混ぜ合わせて化学反応させ、そのときの反応で生じる発光の強度を光検出器（図示しない）で検知し出力するものである。この発光強度は、ＮＯの濃度（量）に対応することから、これからＮＯの濃度（量）を特定することができる。ただし、ＣＯ２やＨ２Ｏが前記反応の際の発光現象を阻害する（クエンチング）ため、発光強度の値から直ちにＮＯの濃度を算出できるわけではない。
【００２４】
なお、この実施形態では、排気ガスを直接反応槽６３に導く経路６ａこれと並列させてＮＯコンバータ６１を介して反応槽６３に導く経路６ａの他に、排気ガスを直接反応槽６３に導く経路６ｂを並列させて設けている。そして、バルブ６５によっていずれか一方の経路６ａ、６ｂからのみ、反応槽６３に択一的にガスが導かれるようにして、排気ガスに含まれるＮＯのみの濃度、あるいは差分をとることでＮＯを除くＮＯＸの濃度をも測定できるようにしている。オゾン発生器６２には、大気を除湿することなくそのまま取り込むようにしている。符号６４はオゾン除去器である。
【００２５】
流路系は、排気ガスの大部分を通過させるバイパス経路としての役割を果たす主流路１と、その主流路１から分岐させて並列に設けた複数（２つ）の副流路２、３とを備えており、主流路１上に前記赤外線ガス分析計４、一方の副流路２（第１副流路２）上に前記水素炎イオン化分析計５、他方の副流路３（第２副流路３）上にＣＬＤ式ＮＯＸ計６をそれぞれ設けている。
【００２６】
主流路１は、その上流端をメインポート１１として開口させたもので、最も下流側には吸引ポンプ１９が配設してある。そして、このメインポート１１に車両の排気管を接続し、前記吸引ポンプ１９で吸引することにより、排気ガスのうちの測定に必要な量が当該主流路１に導入されるように構成している。
【００２７】
より具体的に説明すると、この主流路１上には、メインポート１１に引き続いて、排気ガス中に含まれる液状水分を取り除くドレンセパレータ１３、フィルタ１４、流量制御管（キャピラリ）１５ａ、分岐部１６、赤外線ガス分析計４、流量制御管（キャピラリ）１５ｂ、合流部１８、吸引ポンプ１９がこの順で直列配置されている。車両の排気管から前記ドレンセパレータ１３に至るまでは、少なくとも加熱配管を用いず、非加熱配管のみで接続してあるため、各分析計４、５、６にはドレンセパレータ１３で液状水分のみが取り除かれた状態（以下ｓｅｍｉ−Ｄｒｙ状態ともいう）の排気ガスが導入される。赤外線ガス分析計４の下流に接続されている圧力制御弁１７ａは、前記キャピラリ１５ａ、１５ｂ間の流路系の圧力をコントロールするためのものであり、各キャピラリ１５ａ、１５ｂと協働して赤外線ガス分析計４を流れる排気ガスの流量及び圧力を一定に保つ役割を担う。
【００２８】
一方、前記副流路２、３は、前記分岐部１６で主流路１から分岐され、前記合流部１８で主流路１に再度接続されるように構成してある。
【００２９】
第１副流路２上には、流量制御管（キャピラリ）２１、水素炎イオン化分析計５がこの順で設けてある。流量制御管２１は、この副流路２を流れるガスの量を、ＴＨＣの濃度測定に必要な流量（主流路１を流れる排気ガス流量に比べればわずかである）に制限するものである。
【００３０】
第２副流路３上には、流量制御管（キャピラリ）３１、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６が上流からこの順で設けてある。流量制御管（キャピラリ）３１は、この副流路３を流れるガスの量を、ＮＯＸの濃度測定に必要な流量（主流路１を流れる排気ガス流量に比べればわずかである）に制限するものである。
【００３１】
合流部１８に接続されている圧力制御弁１７ｂは、前記各副流路２、３の圧力をコントロールするためのものであり、各副流路２、３の上流部に設けられた前記キャピラリ２１、２２と協働して水素炎イオン化分析計５及びＣＬＤ式ＮＯＸ計６を流れる排気ガスの流量及び圧力を一定に保つ役割を担う。
【００３２】
情報処理装置７は、図２に示すように、ＣＰＵ７０１の他に、メモリ７０２、入出力チャネル７０３、キーボード等の入力手段７０４、ディスプレイ７０５等を備えた汎用乃至専用のものであり、入出力チャネル７０３には、Ａ／Ｄコンバータ７０６、Ｄ／Ａコンバータ７０７、増幅器（図示しない）などのアナログ−デジタル変換回路が接続されている。
【００３３】
そして、ＣＰＵ７１及びその周辺機器が、前記メモリ７２の所定領域に格納されたプログラムにしたがって協働動作することにより、この情報処理装置７は、図３に示すように、前記流路系等に設けられたバルブの開閉制御やヒータの温度制御を行う制御部７１と、同時期に排出された排気ガスに対する各分析計４、５、６での実測値を取得する実測値取得部７２と、各実測値の一部又は全部に生じる真の値からのずれを補正する補正部７３としての機能を少なくとも発揮する。なお、この情報処理装置７は、物理的に一体である必要はなく、有線又は無線により複数の機器に分割されていても構わない。
【００３４】
各機能部７１〜７３を説明する。
【００３５】
実測値取得部７２は、各分析計４、５、６からの出力データを所定時間間隔でサンプリングして受け付け、必要に応じて平均化処理やアンプ、検出器での利得、オフセット処理などを施し、実測データとして時系列的にメモリの所定領域に設定された実測データ格納部Ｄ１に格納するものである。また、この実測値取得部７２は、各分析計４、５、６にまで排気ガスが到達する時間のずれを予め記憶しており、その時間のずれに基づいて、同時期に排出された排気ガスに係る各実測データを、実測データ格納部Ｄ１から抽出し、出力する。たとえば、最も排気ガスが到達するのが遅い分析計４、５、６からの実測データを取得した時点で、その実測データと、他の分析計４、５、６に係る実測データであって到達時間のずれ分だけ先に取得している実測データとを出力する。
【００３６】
補正部７３は、前記実測値取得部７２から出力された各実測データを受け付け、それら各実測データの示す値、すなわち各測定対象成分に関する実測値を、当該各実測値の一部又は全部に基づいて補正し、その補正値を示す補正データを出力するものである。より具体的には、以下に説明する。
【００３７】
まずＴＨＣ濃度に関して説明すると、この補正部７３は、水素炎イオン化分析計５に係る実測値に、ゼロ／スパンキャリブレーション、リニアライゼーションを施し、さらに圧力補償、温度補償を施して、ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＴＨＣ濃度を算出する。
【００３８】
次に、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度に関して説明する。
【００３９】
補正部７３は、赤外線ガス分析計４に係る実測値を、前述のようにＴＨＣ濃度の実測値から算出されたｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＴＨＣ濃度に基づいて第１次補正をする。補正式は以下の通りである。
ＰＣＯ＝ＯＣＯ−ＫＨＣ（ＣＯ）・［ＴＨＣｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］
ＰＣＯ２＝ＯＣＯ２−ＫＨＣ（ＣＯ２）・［ＴＨＣｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］
ＰＨ２Ｏ＝ＯＨ２Ｏ−ＫＨＣ（Ｈ２Ｏ）・［ＴＨＣｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］
Ｏ：実測値
Ｐ：第１次補正値（ＴＨＣ干渉を排除した補正値）
ＫＨＣ：ＨＣ干渉補正係数
［ＴＨＣｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］：ＴＨＣ濃度（ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態）
＊なお、添え字はＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏに関する値であることを示す。
【００４０】
次に、ＣＯ及びＣＯ２の相互干渉影響をさらに補正すべく、第１次補正されたＣＯ濃度及びＣＯ２濃度の値を、相互の値に基づいて第２次補正する。補正式は以下の通りである。
ＱＣＯ＝（ＰＣＯ−ＫＣＯ２（ＣＯ）・ＰＣＯ２）／（１−ＫＣＯ２（ＣＯ）・ＫＣＯ（ＣＯ２））
ＱＣＯ２＝（ＰＣＯ２−ＫＣＯ（ＣＯ２）・ＰＣＯ）／（１−ＫＣＯ（ＣＯ２）・ＫＣＯ２（ＣＯ））
Ｑ：第２次補正値（ＣＯ及びＣＯ２の相互干渉を排除した補正値）
ＫＣＯ（ＣＯ２）：ＣＯ２の実測値に対するＣＯによる干渉補正係数
ＫＣＯ２（ＣＯ）：ＣＯの実測値に対するＣＯ２による干渉補正係数
【００４１】
その後、このようにして求めたＱＣＯ、ＱＣＯ２、ＰＨ２Ｏにゼロ／スパンキャリブレーション及びリニアライズを施す。その値（中間補正値）をそれぞれＳＣＯ、ＳＣＯ２、ＳＨ２Ｏとする。
【００４２】
次に、この中間補正値ＳＣＯ、ＳＣＯ２に対し、前記中間補正値ＳＨ２Ｏを使ってゼロ点の水分干渉を補正する。補正式は以下の通りである。
ＴＣＯ＝ＳＣＯ−ＫＨ２Ｏ０（ＣＯ）・ＳＨ２Ｏ
ＴＣＯ２＝ＳＣＯ２−ＫＨ２Ｏ０（ＣＯ２）・ＳＨ２Ｏ
Ｔ：ゼロ点での水分干渉を補正した値
ＫＨ２Ｏ０（ＣＯ）：ＣＯの水分干渉補正係数
ＫＨ２Ｏ０（ＣＯ２）：ＣＯ２の水分干渉補正係数
【００４３】
さらに、ＳＰＡＮ点の水分共存影響を補正する。補正式は以下の通りである。
ＵＣＯ＝ＴＣＯ／（１−ＫＨ２Ｏ１（ＣＯ）・ＳＨ２Ｏ）
ＵＣＯ２＝ＴＣＯ２／（１−ＫＨ２Ｏ１（ＣＯ２）・ＳＨ２Ｏ）
Ｕ：スパン点での水分共存影響を補正した値
ＫＨ２Ｏ１（ＣＯ）：ＣＯの水分共存影響補正係数
ＫＨ２Ｏ１（ＣＯ２）：ＣＯ２の水分共存影響補正係数
【００４４】
その後、このＵＣＯ、ＵＣＯ２、ＳＨ２Ｏに圧力補償、温度補償を行って、ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＣＯ、ＣＯ２及びＨ２Ｏの濃度を算出する。
【００４５】
次にＮＯＸ濃度に関して説明する。
【００４６】
補正部７３は、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６に係る実測値を、水素炎イオン化分析計５で得られたＴＨＣ濃度の実測値ＯＮＯＸに、ゼロ／スパンキャリブレーション、リニアライゼーションを施す。
【００４７】
次にその値に、ＣＯ２によるクエンチング（消光効果）補正を施す。補正式は以下の通りである。
ＲＮＯＸ＝ＱＮＯＸ／（１＋ＫＣＯ２・［ＣＯ２ｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］）
ＱＮＯＸ：実測値ＯＮＯＸに前記ゼロ／スパンキャリブレーション等を施した値。
ＫＣＯ２：ＣＯ２干渉（クエンチング）補正係数
［ＣＯ２ｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］：ＣＯ２濃度（ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態）
【００４８】
次に、Ｈ２Ｏによるクエンチング（消光効果）補正を施す。補正式は以下の通りである。
ＵＮＯＸ＝ＲＮＯＸ／（１＋ＫＨ２Ｏ・［Ｈ２Ｏｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］）
ＫＨ２Ｏ：Ｈ２Ｏ干渉（クエンチング）補正係数
［Ｈ２Ｏｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］：Ｈ２Ｏ濃度（ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態）
【００４９】
その後、このＵＮＯＸに圧力補償、温度補償を行って、Ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＮＯＸ濃度を算出する。
【００５０】
このようにして、補正部７３は、前述のようにして求めたｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＴＨＣ濃度、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度、ＮＯＸ濃度（最終補正値）を出力する。
【００５１】
なお、この情報処理装置７は、図示しないＷＥＴ換算部をさらに備えている。
【００５２】
このＷＥＴ換算部は、オペレータからの要求入力等によって、前記最終補正値から、水分を完全に除去したＤＲＹ状態での各成分の濃度を算出し、さらにそのＤＲＹ状態での各成分の濃度から車両排気管をでた直後の水分を含んだ排気ガス（ＷＥＴ状態での排気ガス）における各成分の濃度を出力する。
【００５３】
ＤＲＹ状態での濃度に換算する換算式は以下の通りである。
Ｘ＝Ｗ・１００／（１００−［Ｈ２Ｏｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］）
Ｗ：ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態での測定対象成分濃度
Ｘ：ＤＲＹ状態での測定対象成分濃度
［Ｈ２Ｏｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］：Ｈ２Ｏ濃度（ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態）
【００５４】
またこのＤＲＹ状態での濃度Ｘを、前記ＷＥＴ状態での濃度に換算するには、ＣＦＲ−１０６５に記載のＤＲＹ ｔｏ ＷＥＴ換算式（詳細は省略する）を適用する。
【００５５】
このように、本実施形態によれば、各分析計４、５、６で測定した対象成分の干渉、クエンチングを、その測定値を用いて相互に補正するために、専用の補正用検出器を設ける必要がなくなり、装置のコンパクト化、省電力化を図れる。
【００５６】
また、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６において、ＣＯ２やＨ２Ｏによるクエンチング低減のために取り込む排気ガスの流量を少なくしたり、排気ガスを事前に希釈したりすることが不要になるため、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６への排気ガス流量を一気に上げられ、感度の向上を図れる。さらにＣＬＤ式ＮＯＸ計６への排気ガス流量を増大できることを利用して、主流路１（バイパス経路）上にこのＣＬＤ式ＮＯＸ計６を配置し、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６専用の流路を設けないようにしているため、この点においても装置の小型化に寄与し得る。
【００５７】
また高真空が必要でないため、真空ポンプ１９のサイズ低減が可能であるうえに、主流路１や副流路２、３に、キャピラリ１５ａ、１５ｂ、２１、３１や圧力制御弁１７ａ、１７ｂを配置して、各分析計４、５、６への排気ガスの流量及び圧力制御を、共通の１つの真空ポンプ１９で行えるように構成しているため、この点でも装置の小型化、省電力化を図ることができる。
【００５８】
さらに、赤外線ガス分析計４において、水分干渉影響低減のための除湿器を、不要ないしサイズ低減することができるため、やはり装置のコンパクト化、省電力化を図れる。
【００５９】
加えて、この実施形態では、主流路１の分岐部１６から副流路２、３を設け、各分析計４、５、６に、なるべく早くかつなるべく同時に排気ガスが導入されるようにしたうえで、さらに情報処理装置７において、各分析計４、５、６への排気ガス到達時間のずれを補正しているため、応答性よく、正確に排気ガス中の対象成分濃度を連続的に測定することができる。
【００６０】
そしてかかる工夫の結果、この実施形態のように、車両搭載型でリアルタイム連続測定が可能であり、なおかつ測定精度的にも優れた排気ガス分析装置１００の実現が初めて可能になる。
【００６１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。干渉やクエンチング補正の方法や構成は他にも考えられるし、測定対象成分も、前記実施形態で示したものに限られない。分析計も他の方式のものを用いてかまわない。車両搭載型のみならず、実験室で用いるようなスタンドアローン型のものにも適用して前記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００６２】
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によって、コンパクト化、省電力化が可能で、なおかつ感度がよく、リアルタイム連続測定のできる排気ガス分析装置１００を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス分析装置の全体流体回路図。
【図２】同実施形態における情報処理装置の回路構成図。
【図３】同実施形態における情報処理装置の機能ブロック図。
【符号の説明】
【００６５】
１００・・・排気ガス分析装置
１・・・主流路
２、３・・・副流路
４・・・赤外線ガス分析計
５・・・水素炎イオン化分析計
６・・・化学発光式窒素酸化物分析計
１９・・・ポンプ
７３・・・補正部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の排気ガス等に含まれる種々の成分を分析する多成分ガス分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両から排出される排気ガスの成分測定のため、従来、種々のガス分析計が用いられている。例えば、特許文献１に示すように、ＣＯやＣＯ２の濃度を測定するためには、赤外線ガス分析計が用いられ、ＮＯＸ濃度を測定するには、化学発光式窒素酸化物分析計が用いられている。またＴＨＣ（全炭化水素、Total Hydro Carbon）濃度を測定する水素炎イオン化分析計もよく知られているところである。
【０００３】
これらの分析装置は、その方式により、測定対象成分に対して排気ガス中の他の成分が干渉やクエンチングを起こし、測定結果に誤差が生じる。そのため、例えば赤外線ガス分析計では、内部に干渉補正用の検出器を別途設けるといったことがなされている。また、化学発光式窒素酸化物分析計では、ＣＯ２やＨ２Ｏによるクエンチングを低減するために、取り込む排気ガスの流量を少なくしたり、排気ガスを事前に希釈したり、あるいは真空度を上げるといった工夫がなされている。
【０００４】
ところが、化学発光式窒素酸化物分析計において、多成分による干渉が生じている場合には、干渉補正用の検出器を成分毎に多数設けなければならず、構成が煩雑になる。また、化学発光式窒素酸化物分析計において、排気ガスの流量低減や希釈を行うと感度、精度が低くなり、測定の応答性にも影響する。真空度を上げると大型真空ポンプが必要になる。
【０００５】
そしてこういった不具合、すなわち構成の煩雑化や巨大化、あるいは測定感度、測定精度、応答性の低減は、車両に搭載可能でリアルタイム連続測定のできる排気ガス分析計の開発を考えた場合に、大きなネックとなる。
【特許文献１】特開平１１−２３０８６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、これらの不具合を一挙に解決し、コンパクト化、省電力化が可能で、なおかつ感度がよく、リアルタイム連続測定のできる排気ガス分析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】
【０００７】
すなわち本発明に係る排気ガス分析装置は、内燃機関から排出された排気ガスを時系列的に連続的に導入される主流路と、それから分岐して当該主流路に並列に設けられた１又は複数の副流路と、それら主流路及び副流路上にそれぞれ設けられ、排気ガス中の複数の測定対象成分の濃度を時系列的に測定する互いに異なる分析計と、前記排気ガスが各分析計に至るまでの時間の違いに基づき、同時期に排出された排気ガスにおける対象成分濃度の実測値を同期して取得する実測値取得部と、前記測定対象成分の相互の影響によって各実測値の一部又は全部に生じる真の値からのずれを、当該各実測値の一部又は全部に基づいて補正する補正部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、各分析計で測定した対象成分同士の干渉、クエンチング等に係る影響を、その測定値を用いて相互に補正するために、専用の補正用検出器を設ける必要がなくなり、装置のコンパクト化、省電力化を図れる。
排気ガスの測定対象成分としては、具体的には、少なくともＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及びＴＨＣを挙げることができる。その場合、前記分析計として、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度を測定する赤外線ガス分析計と、ＴＨＣ濃度を測定する水素炎イオン化分析計とを備えたものが好ましい。そして、前記補正部が、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度に関して、それらの実測値を、水素炎イオン化分析計によるＴＨＣ濃度の実測値に基づき中間補正するとともに、ＣＯ及びＣＯ２濃度の中間補正値とＨ２Ｏ濃度の中間補正値とに基づいて、当該ＣＯ及びＣＯ２濃度の中間補正値をさらに補正するものであることが望ましい。
【０００９】
このようなものであれば、水分干渉影響低減のための除湿器やホットホースを、不要ないしサイズ低減することができるため、装置のコンパクト化、省電力化を図れる。さらに各分析計への排気ガス到達時間のずれを補正しているため、測定精度も担保できる。また、赤外線ガス分析計でＨ２Ｏ濃度をも測定するようにしているので、専用のＨ２Ｏ濃度計が不要になる。
【００１０】
測定対象成分にＮＯＸがさらに含まれ、そのＮＯＸ濃度を測定する化学発光式窒素酸化物分析計をさらに備えたものであれば、前記補正部において、ＮＯＸ濃度の実測値を、前記ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度の最終補正値に基づいて補正するように構成しておけばよい。
【００１１】
このことにより、化学発光式窒素酸化物分析計において、ＣＯ２やＨ２Ｏによるクエンチング低減のために取り込む排気ガスの流量を少なくしたり、排気ガスを事前に希釈したりすることが不要になるため、化学発光式窒素酸化物分析計への排気ガス導入流量を一気に上げられ、感度と応答性の向上を図れる。また高真空が不要になるため、真空ポンプのサイズ低減が可能となる。
【００１２】
さらに、赤外線ガス分析計への排気ガス流量を増大できることを利用して、主流路（バイパス経路）上にこの赤外線ガス分析計を配置すれば、赤外線ガス分析計専用の流路を不要にできるため、この点においても装置の小型化に寄与し得る。
【００１３】
前記主流路から分岐する副流路を設けて、その副流路上に化学発光式窒素酸化物分析計及び水素炎イオン化分析計を設ければ、各分析計へなるべく早くかつなるべく同時に排気ガスが導入されるように構成することができ、応答性よく、正確に排気ガス中の対象成分濃度を連続的に測定することができる。
【００１４】
真空ポンプの数を可及的に減らすには、主流路と副流路の下流端を共通のポンプで吸引するように構成しているものが好ましい。
【００１５】
そしてこのような結果、車両搭載型でリアルタイム連続測定が可能であり、なおかつ測定精度的にも優れた排気ガス分析装置の実現が初めて可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明によれば、複数のガス濃度を希釈することなく連続時系列的に測定するための流路系を可及的に簡易に構成することができ、コンパクト化、省電力化が可能となり、しかも精度、応答性に優れ、感度がよく、なおかつリアルタイム連続測定のできる排気ガス分析装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、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気ガス分析装置１００は、車両のトランク等に積み込んで車両を実走行させながら、排気ガス中の種々の成分濃度を測定することが可能なもので、図１に示すように、３つの異なる分析計４、５、６と、それら分析計４、５、６に排気ガスを連続的に供給するための流路系と、各分析計４、５、６からの実測データを受信して分析し真の測定値を算出するとともに、流路系に配置されたバルブ等の制御を行う情報処理装置７とを備えている。
【００１９】
各部を詳述する。
【００２０】
この実施形態では分析計４、５、６として、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの濃度を測定するための赤外線ガス分析計４、ＴＨＣの濃度を測定するための水素炎イオン化分析計５、ＮＯＸの濃度を測定するための化学発光式窒素酸化物分析計６（以下ＣＬＤ式ＮＯＸ計６ともいう）の３つを用いている。
【００２１】
赤外線ガス分析計４は、非分散型のもので、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏがそれぞれ吸収する固有波長の赤外線をサンプルガス（排気ガス）に照射して通過させ、その際の各波長の光の強度を光検出器で測定してそれぞれ出力する。そしてその出力値を、光吸収がなかった場合のリファレンス値と比較することにより、各波長の光の吸収度を算出することができる。光吸収度は、各測定対象成分の濃度（量）に対応することから、これからＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの濃度（量）を特定することができるが、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの光吸収度については、ＴＨＣが干渉し、またＣＯ、ＣＯ２については相互に干渉がおこるとともにＨ２Ｏも干渉するため、単純に各光吸収度の値がＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの濃度に１対１に対応するわけではない。
【００２２】
水素炎イオン化分析計５は、サンプルガス（排気ガス）に、燃料ガス（水素ガス）を一定の割合で混合して燃焼し、その際にそのサンプルガスに含まれるＴＨＣがイオン化されて生じる電流の値を検知して出力する方式のもので、その電流値からＴＨＣの量（濃度）を算出することができる。この水素炎イオン化分析計５には、燃料ガスの他に助燃用ガス（空気）も導かれるように構成している。
【００２３】
ＣＬＤ式ＮＯＸ計６は、排気ガスに含まれるすべてのＮＯＸをＮＯコンバータ６１でＮＯに変換し、そのＮＯをオゾン発生器６２から出力されるオゾンと反応槽６３で混ぜ合わせて化学反応させ、そのときの反応で生じる発光の強度を光検出器（図示しない）で検知し出力するものである。この発光強度は、ＮＯの濃度（量）に対応することから、これからＮＯの濃度（量）を特定することができる。ただし、ＣＯ２やＨ２Ｏが前記反応の際の発光現象を阻害する（クエンチング）ため、発光強度の値から直ちにＮＯの濃度を算出できるわけではない。
【００２４】
なお、この実施形態では、排気ガスを直接反応槽６３に導く経路６ａこれと並列させてＮＯコンバータ６１を介して反応槽６３に導く経路６ａの他に、排気ガスを直接反応槽６３に導く経路６ｂを並列させて設けている。そして、バルブ６５によっていずれか一方の経路６ａ、６ｂからのみ、反応槽６３に択一的にガスが導かれるようにして、排気ガスに含まれるＮＯのみの濃度、あるいは差分をとることでＮＯを除くＮＯＸの濃度をも測定できるようにしている。オゾン発生器６２には、大気を除湿することなくそのまま取り込むようにしている。符号６４はオゾン除去器である。
【００２５】
流路系は、排気ガスの大部分を通過させるバイパス経路としての役割を果たす主流路１と、その主流路１から分岐させて並列に設けた複数（２つ）の副流路２、３とを備えており、主流路１上に前記赤外線ガス分析計４、一方の副流路２（第１副流路２）上に前記水素炎イオン化分析計５、他方の副流路３（第２副流路３）上にＣＬＤ式ＮＯＸ計６をそれぞれ設けている。
【００２６】
主流路１は、その上流端をメインポート１１として開口させたもので、最も下流側には吸引ポンプ１９が配設してある。そして、このメインポート１１に車両の排気管を接続し、前記吸引ポンプ１９で吸引することにより、排気ガスのうちの測定に必要な量が当該主流路１に導入されるように構成している。
【００２７】
より具体的に説明すると、この主流路１上には、メインポート１１に引き続いて、排気ガス中に含まれる液状水分を取り除くドレンセパレータ１３、フィルタ１４、流量制御管（キャピラリ）１５ａ、分岐部１６、赤外線ガス分析計４、流量制御管（キャピラリ）１５ｂ、合流部１８、吸引ポンプ１９がこの順で直列配置されている。車両の排気管から前記ドレンセパレータ１３に至るまでは、少なくとも加熱配管を用いず、非加熱配管のみで接続してあるため、各分析計４、５、６にはドレンセパレータ１３で液状水分のみが取り除かれた状態（以下ｓｅｍｉ−Ｄｒｙ状態ともいう）の排気ガスが導入される。赤外線ガス分析計４の下流に接続されている圧力制御弁１７ａは、前記キャピラリ１５ａ、１５ｂ間の流路系の圧力をコントロールするためのものであり、各キャピラリ１５ａ、１５ｂと協働して赤外線ガス分析計４を流れる排気ガスの流量及び圧力を一定に保つ役割を担う。
【００２８】
一方、前記副流路２、３は、前記分岐部１６で主流路１から分岐され、前記合流部１８で主流路１に再度接続されるように構成してある。
【００２９】
第１副流路２上には、流量制御管（キャピラリ）２１、水素炎イオン化分析計５がこの順で設けてある。流量制御管２１は、この副流路２を流れるガスの量を、ＴＨＣの濃度測定に必要な流量（主流路１を流れる排気ガス流量に比べればわずかである）に制限するものである。
【００３０】
第２副流路３上には、流量制御管（キャピラリ）３１、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６が上流からこの順で設けてある。流量制御管（キャピラリ）３１は、この副流路３を流れるガスの量を、ＮＯＸの濃度測定に必要な流量（主流路１を流れる排気ガス流量に比べればわずかである）に制限するものである。
【００３１】
合流部１８に接続されている圧力制御弁１７ｂは、前記各副流路２、３の圧力をコントロールするためのものであり、各副流路２、３の上流部に設けられた前記キャピラリ２１、２２と協働して水素炎イオン化分析計５及びＣＬＤ式ＮＯＸ計６を流れる排気ガスの流量及び圧力を一定に保つ役割を担う。
【００３２】
情報処理装置７は、図２に示すように、ＣＰＵ７０１の他に、メモリ７０２、入出力チャネル７０３、キーボード等の入力手段７０４、ディスプレイ７０５等を備えた汎用乃至専用のものであり、入出力チャネル７０３には、Ａ／Ｄコンバータ７０６、Ｄ／Ａコンバータ７０７、増幅器（図示しない）などのアナログ−デジタル変換回路が接続されている。
【００３３】
そして、ＣＰＵ７１及びその周辺機器が、前記メモリ７２の所定領域に格納されたプログラムにしたがって協働動作することにより、この情報処理装置７は、図３に示すように、前記流路系等に設けられたバルブの開閉制御やヒータの温度制御を行う制御部７１と、同時期に排出された排気ガスに対する各分析計４、５、６での実測値を取得する実測値取得部７２と、各実測値の一部又は全部に生じる真の値からのずれを補正する補正部７３としての機能を少なくとも発揮する。なお、この情報処理装置７は、物理的に一体である必要はなく、有線又は無線により複数の機器に分割されていても構わない。
【００３４】
各機能部７１〜７３を説明する。
【００３５】
実測値取得部７２は、各分析計４、５、６からの出力データを所定時間間隔でサンプリングして受け付け、必要に応じて平均化処理やアンプ、検出器での利得、オフセット処理などを施し、実測データとして時系列的にメモリの所定領域に設定された実測データ格納部Ｄ１に格納するものである。また、この実測値取得部７２は、各分析計４、５、６にまで排気ガスが到達する時間のずれを予め記憶しており、その時間のずれに基づいて、同時期に排出された排気ガスに係る各実測データを、実測データ格納部Ｄ１から抽出し、出力する。たとえば、最も排気ガスが到達するのが遅い分析計４、５、６からの実測データを取得した時点で、その実測データと、他の分析計４、５、６に係る実測データであって到達時間のずれ分だけ先に取得している実測データとを出力する。
【００３６】
補正部７３は、前記実測値取得部７２から出力された各実測データを受け付け、それら各実測データの示す値、すなわち各測定対象成分に関する実測値を、当該各実測値の一部又は全部に基づいて補正し、その補正値を示す補正データを出力するものである。より具体的には、以下に説明する。
【００３７】
まずＴＨＣ濃度に関して説明すると、この補正部７３は、水素炎イオン化分析計５に係る実測値に、ゼロ／スパンキャリブレーション、リニアライゼーションを施し、さらに圧力補償、温度補償を施して、ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＴＨＣ濃度を算出する。
【００３８】
次に、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度に関して説明する。
【００３９】
補正部７３は、赤外線ガス分析計４に係る実測値を、前述のようにＴＨＣ濃度の実測値から算出されたｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＴＨＣ濃度に基づいて第１次補正をする。補正式は以下の通りである。
ＰＣＯ＝ＯＣＯ−ＫＨＣ（ＣＯ）・［ＴＨＣｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］
ＰＣＯ２＝ＯＣＯ２−ＫＨＣ（ＣＯ２）・［ＴＨＣｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］
ＰＨ２Ｏ＝ＯＨ２Ｏ−ＫＨＣ（Ｈ２Ｏ）・［ＴＨＣｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］
Ｏ：実測値
Ｐ：第１次補正値（ＴＨＣ干渉を排除した補正値）
ＫＨＣ：ＨＣ干渉補正係数
［ＴＨＣｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］：ＴＨＣ濃度（ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態）
＊なお、添え字はＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏに関する値であることを示す。
【００４０】
次に、ＣＯ及びＣＯ２の相互干渉影響をさらに補正すべく、第１次補正されたＣＯ濃度及びＣＯ２濃度の値を、相互の値に基づいて第２次補正する。補正式は以下の通りである。
ＱＣＯ＝（ＰＣＯ−ＫＣＯ２（ＣＯ）・ＰＣＯ２）／（１−ＫＣＯ２（ＣＯ）・ＫＣＯ（ＣＯ２））
ＱＣＯ２＝（ＰＣＯ２−ＫＣＯ（ＣＯ２）・ＰＣＯ）／（１−ＫＣＯ（ＣＯ２）・ＫＣＯ２（ＣＯ））
Ｑ：第２次補正値（ＣＯ及びＣＯ２の相互干渉を排除した補正値）
ＫＣＯ（ＣＯ２）：ＣＯ２の実測値に対するＣＯによる干渉補正係数
ＫＣＯ２（ＣＯ）：ＣＯの実測値に対するＣＯ２による干渉補正係数
【００４１】
その後、このようにして求めたＱＣＯ、ＱＣＯ２、ＰＨ２Ｏにゼロ／スパンキャリブレーション及びリニアライズを施す。その値（中間補正値）をそれぞれＳＣＯ、ＳＣＯ２、ＳＨ２Ｏとする。
【００４２】
次に、この中間補正値ＳＣＯ、ＳＣＯ２に対し、前記中間補正値ＳＨ２Ｏを使ってゼロ点の水分干渉を補正する。補正式は以下の通りである。
ＴＣＯ＝ＳＣＯ−ＫＨ２Ｏ０（ＣＯ）・ＳＨ２Ｏ
ＴＣＯ２＝ＳＣＯ２−ＫＨ２Ｏ０（ＣＯ２）・ＳＨ２Ｏ
Ｔ：ゼロ点での水分干渉を補正した値
ＫＨ２Ｏ０（ＣＯ）：ＣＯの水分干渉補正係数
ＫＨ２Ｏ０（ＣＯ２）：ＣＯ２の水分干渉補正係数
【００４３】
さらに、ＳＰＡＮ点の水分共存影響を補正する。補正式は以下の通りである。
ＵＣＯ＝ＴＣＯ／（１−ＫＨ２Ｏ１（ＣＯ）・ＳＨ２Ｏ）
ＵＣＯ２＝ＴＣＯ２／（１−ＫＨ２Ｏ１（ＣＯ２）・ＳＨ２Ｏ）
Ｕ：スパン点での水分共存影響を補正した値
ＫＨ２Ｏ１（ＣＯ）：ＣＯの水分共存影響補正係数
ＫＨ２Ｏ１（ＣＯ２）：ＣＯ２の水分共存影響補正係数
【００４４】
その後、このＵＣＯ、ＵＣＯ２、ＳＨ２Ｏに圧力補償、温度補償を行って、ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＣＯ、ＣＯ２及びＨ２Ｏの濃度を算出する。
【００４５】
次にＮＯＸ濃度に関して説明する。
【００４６】
補正部７３は、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６に係る実測値を、水素炎イオン化分析計５で得られたＴＨＣ濃度の実測値ＯＮＯＸに、ゼロ／スパンキャリブレーション、リニアライゼーションを施す。
【００４７】
次にその値に、ＣＯ２によるクエンチング（消光効果）補正を施す。補正式は以下の通りである。
ＲＮＯＸ＝ＱＮＯＸ／（１＋ＫＣＯ２・［ＣＯ２ｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］）
ＱＮＯＸ：実測値ＯＮＯＸに前記ゼロ／スパンキャリブレーション等を施した値。
ＫＣＯ２：ＣＯ２干渉（クエンチング）補正係数
［ＣＯ２ｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］：ＣＯ２濃度（ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態）
【００４８】
次に、Ｈ２Ｏによるクエンチング（消光効果）補正を施す。補正式は以下の通りである。
ＵＮＯＸ＝ＲＮＯＸ／（１＋ＫＨ２Ｏ・［Ｈ２Ｏｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］）
ＫＨ２Ｏ：Ｈ２Ｏ干渉（クエンチング）補正係数
［Ｈ２Ｏｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］：Ｈ２Ｏ濃度（ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態）
【００４９】
その後、このＵＮＯＸに圧力補償、温度補償を行って、Ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＮＯＸ濃度を算出する。
【００５０】
このようにして、補正部７３は、前述のようにして求めたｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態でのＴＨＣ濃度、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度、ＮＯＸ濃度（最終補正値）を出力する。
【００５１】
なお、この情報処理装置７は、図示しないＷＥＴ換算部をさらに備えている。
【００５２】
このＷＥＴ換算部は、オペレータからの要求入力等によって、前記最終補正値から、水分を完全に除去したＤＲＹ状態での各成分の濃度を算出し、さらにそのＤＲＹ状態での各成分の濃度から車両排気管をでた直後の水分を含んだ排気ガス（ＷＥＴ状態での排気ガス）における各成分の濃度を出力する。
【００５３】
ＤＲＹ状態での濃度に換算する換算式は以下の通りである。
Ｘ＝Ｗ・１００／（１００−［Ｈ２Ｏｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］）
Ｗ：ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態での測定対象成分濃度
Ｘ：ＤＲＹ状態での測定対象成分濃度
［Ｈ２Ｏｃｏｎｃ．（ｖｏｌ％）］：Ｈ２Ｏ濃度（ｓｅｍｉ−ＤＲＹ状態）
【００５４】
またこのＤＲＹ状態での濃度Ｘを、前記ＷＥＴ状態での濃度に換算するには、ＣＦＲ−１０６５に記載のＤＲＹ ｔｏ ＷＥＴ換算式（詳細は省略する）を適用する。
【００５５】
このように、本実施形態によれば、各分析計４、５、６で測定した対象成分の干渉、クエンチングを、その測定値を用いて相互に補正するために、専用の補正用検出器を設ける必要がなくなり、装置のコンパクト化、省電力化を図れる。
【００５６】
また、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６において、ＣＯ２やＨ２Ｏによるクエンチング低減のために取り込む排気ガスの流量を少なくしたり、排気ガスを事前に希釈したりすることが不要になるため、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６への排気ガス流量を一気に上げられ、感度の向上を図れる。さらにＣＬＤ式ＮＯＸ計６への排気ガス流量を増大できることを利用して、主流路１（バイパス経路）上にこのＣＬＤ式ＮＯＸ計６を配置し、ＣＬＤ式ＮＯＸ計６専用の流路を設けないようにしているため、この点においても装置の小型化に寄与し得る。
【００５７】
また高真空が必要でないため、真空ポンプ１９のサイズ低減が可能であるうえに、主流路１や副流路２、３に、キャピラリ１５ａ、１５ｂ、２１、３１や圧力制御弁１７ａ、１７ｂを配置して、各分析計４、５、６への排気ガスの流量及び圧力制御を、共通の１つの真空ポンプ１９で行えるように構成しているため、この点でも装置の小型化、省電力化を図ることができる。
【００５８】
さらに、赤外線ガス分析計４において、水分干渉影響低減のための除湿器を、不要ないしサイズ低減することができるため、やはり装置のコンパクト化、省電力化を図れる。
【００５９】
加えて、この実施形態では、主流路１の分岐部１６から副流路２、３を設け、各分析計４、５、６に、なるべく早くかつなるべく同時に排気ガスが導入されるようにしたうえで、さらに情報処理装置７において、各分析計４、５、６への排気ガス到達時間のずれを補正しているため、応答性よく、正確に排気ガス中の対象成分濃度を連続的に測定することができる。
【００６０】
そしてかかる工夫の結果、この実施形態のように、車両搭載型でリアルタイム連続測定が可能であり、なおかつ測定精度的にも優れた排気ガス分析装置１００の実現が初めて可能になる。
【００６１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。干渉やクエンチング補正の方法や構成は他にも考えられるし、測定対象成分も、前記実施形態で示したものに限られない。分析計も他の方式のものを用いてかまわない。車両搭載型のみならず、実験室で用いるようなスタンドアローン型のものにも適用して前記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００６２】
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によって、コンパクト化、省電力化が可能で、なおかつ感度がよく、リアルタイム連続測定のできる排気ガス分析装置１００を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス分析装置の全体流体回路図。
【図２】同実施形態における情報処理装置の回路構成図。
【図３】同実施形態における情報処理装置の機能ブロック図。
【符号の説明】
【００６５】
１００・・・排気ガス分析装置
１・・・主流路
２、３・・・副流路
４・・・赤外線ガス分析計
５・・・水素炎イオン化分析計
６・・・化学発光式窒素酸化物分析計
１９・・・ポンプ
７３・・・補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが時系列的に連続的に導入される主流路と、
それから分岐して当該主流路に並列に設けられた１又は複数の副流路と、
それら主流路及び副流路上にそれぞれ設けられ、排気ガス中の複数の測定対象成分の濃度を時系列的に測定する互いに異なる分析計と、
前記排気ガスが各分析計に至るまでの時間の違いに基づき、同時期に排出された排気ガスにおける対象成分濃度の実測値を同期して取得する実測値取得部と、
前記測定対象成分の相互の影響によって各実測値の一部又は全部に生じる真の値からのずれを、当該各実測値の一部又は全部に基づいて補正する補正部と、を備えている排気ガス分析装置。
【請求項２】
測定対象成分が、少なくともＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及びＴＨＣであり、前記分析計として、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度を測定する赤外線ガス分析計と、ＴＨＣ濃度を測定する水素炎イオン化分析計とを備えたものであって、
前記補正部が、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度に関して、それらの実測値を、水素炎イオン化分析計によるＴＨＣ濃度の実測値に基づき中間補正するとともに、ＣＯ及びＣＯ２濃度の中間補正値とＨ２Ｏ濃度の中間補正値とに基づいて、当該ＣＯ及びＣＯ２濃度の中間補正値をさらに補正するものである請求項１記載の排気ガス分析装置。
【請求項３】
測定対象成分にＮＯＸがさらに含まれ、そのＮＯＸ濃度を測定する化学発光式窒素酸化物分析計をさらに備えたものであって、
前記補正部が、ＮＯＸ濃度に関して、その実測値を、前記ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度の最終補正値に基づいて補正するものである請求項２記載の排気ガス分析装置。
【請求項４】
前記主流路上に赤外線ガス分析計を設けている請求項３記載の排気ガス分析装置。
【請求項５】
前記副流路上に化学発光式窒素酸化物分析計及び水素炎イオン化分析計を設け、前記主流路を化学発光式窒素酸化物分析計及び水素炎イオン化分析計における共通のバイパスラインとしている請求項４記載の排気ガス分析装置。
【請求項６】
主流路と副流路の下流端を共通のポンプで吸引するように構成している請求項５記載の排気ガス分析装置。
【請求項７】
車両搭載型である請求項１〜６いずれかに記載の排気ガス分析装置。
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが時系列的に連続的に導入される主流路と、
それから分岐して当該主流路に並列に設けられた１又は複数の副流路と、
それら主流路及び副流路上にそれぞれ設けられ、排気ガス中の複数の測定対象成分の濃度を時系列的に測定する互いに異なる分析計と、
前記排気ガスが各分析計に至るまでの時間の違いに基づき、同時期に排出された排気ガスにおける対象成分濃度の実測値を同期して取得する実測値取得部と、
前記測定対象成分の相互の影響によって各実測値の一部又は全部に生じる真の値からのずれを、当該各実測値の一部又は全部に基づいて補正する補正部と、を備えている排気ガス分析装置。
【請求項２】
測定対象成分が、少なくともＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及びＴＨＣであり、前記分析計として、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度を測定する赤外線ガス分析計と、ＴＨＣ濃度を測定する水素炎イオン化分析計とを備えたものであって、
前記補正部が、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度に関して、それらの実測値を、水素炎イオン化分析計によるＴＨＣ濃度の実測値に基づき中間補正するとともに、ＣＯ及びＣＯ２濃度の中間補正値とＨ２Ｏ濃度の中間補正値とに基づいて、当該ＣＯ及びＣＯ２濃度の中間補正値をさらに補正するものである請求項１記載の排気ガス分析装置。
【請求項３】
測定対象成分にＮＯＸがさらに含まれ、そのＮＯＸ濃度を測定する化学発光式窒素酸化物分析計をさらに備えたものであって、
前記補正部が、ＮＯＸ濃度に関して、その実測値を、前記ＣＯ２濃度及びＨ２Ｏ濃度の最終補正値に基づいて補正するものである請求項２記載の排気ガス分析装置。
【請求項４】
前記主流路上に赤外線ガス分析計を設けている請求項３記載の排気ガス分析装置。
【請求項５】
前記副流路上に化学発光式窒素酸化物分析計及び水素炎イオン化分析計を設け、前記主流路を化学発光式窒素酸化物分析計及び水素炎イオン化分析計における共通のバイパスラインとしている請求項４記載の排気ガス分析装置。
【請求項６】
主流路と副流路の下流端を共通のポンプで吸引するように構成している請求項５記載の排気ガス分析装置。
【請求項７】
車両搭載型である請求項１〜６いずれかに記載の排気ガス分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２７５８０１（Ｐ２００６−２７５８０１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９６０５５（Ｐ２００５−９６０５５）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
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