排気ガス測定装置
【課題】低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる排気ガス測定装置を提供する。
【解決手段】排気ガス測定装置１は、運転停止判定手段と、希釈用ガス濃度測定手段と、希釈排気ガス濃度測定手段と、排気ガス濃度算出手段とによって、内燃機関の運転が停止していると判定した時にＢ／Ｇ濃度を測定し、内燃機関が運転していると判定した時に希釈された排気ガス濃度を測定して、Ｂ／Ｇ濃度および希釈された排気ガス濃度の測定結果に基づいてマスエミッションを算出する制御を実行することで、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができる。よって、低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる。
【解決手段】排気ガス測定装置１は、運転停止判定手段と、希釈用ガス濃度測定手段と、希釈排気ガス濃度測定手段と、排気ガス濃度算出手段とによって、内燃機関の運転が停止していると判定した時にＢ／Ｇ濃度を測定し、内燃機関が運転していると判定した時に希釈された排気ガス濃度を測定して、Ｂ／Ｇ濃度および希釈された排気ガス濃度の測定結果に基づいてマスエミッションを算出する制御を実行することで、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができる。よって、低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の内燃機関の排気ガス中に含まれる成分を定量分析するために、排気ガスを希釈用ガスによって所定の比率に希釈した後に成分を測定するＣＶＳ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｕｍｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）を用いた連続マスエミッション測定が広く実行されている（例えば特許文献１参照）。
連続マスエミッション測定は、その測定精度を向上させるために、排気ガスの希釈に用いる希釈用ガスの成分濃度、いわゆるバックグラウンド（以下（Ｂ／Ｇ）と略記する）濃度を測定し、測定したＢ／Ｇ濃度によって希釈された排気ガス中の成分濃度の測定値を減算計算（Ｂ／Ｇ補正）する処理が実行されている。そのため、連続マスエミッション測定時に希釈用ガスの一部をＢ／Ｇバッグに貯えて、貯えた希釈用ガスの成分濃度を測定した値をＢ／Ｇ濃度の固定値として使用している。
しかしながら、Ｂ／Ｇ濃度は連続分析中に僅かながら変動しているため、Ｂ／Ｇバッグの計測値をＢ／Ｇ濃度の固定値として用いると、実際のＢ／Ｇ濃度と僅かな誤差が生じるために、Ｂ／Ｇ補正にズレが生じる。そのため、リアルタイムの僅かなＢ／Ｇ濃度の変動が連続マスエミッション挙動に影響を及ぼし、特に、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等における低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測値に大きな誤差が生じてしまう、といった問題点がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、希釈トンネルを流れる希釈ガスの流量が変動しても、その流量変動に応じた量の希釈ガスをＢ／Ｇバッグに捕集することでＢ／Ｇ濃度測定の信頼性を向上させる技術が特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３００４７５１号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２の技術では、連続マスエミッション測定中の僅かなＢ／Ｇ濃度の変動を反映させたＢ／Ｇ補正を実行することが困難であることから、ＨＥＶ等における低エミッション計測の際に連続マスエミッション計測値の誤差が大きくなってしまう、といった問題点がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる排気ガス測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の排気ガス測定装置は、内燃機関から排出される排気ガスを希釈用ガスによって所定の比率に希釈し、希釈された排気ガスを分析部に供給するように構成された排気ガス測定装置であって、前記内燃機関の運転が停止しているか否かを判定する運転停止判定手段と、前記運転停止判定手段によって前記内燃機関の運転が停止していると判定された場合に、前記希釈用ガスの濃度を測定する希釈用ガス濃度測定手段と、前記運転停止判定手段によって前記内燃機関が運転していると判定された場合に、前記希釈された排気ガスの濃度を測定する希釈排気ガス濃度測定手段と、前記希釈用ガス濃度測定手段および前記希釈排気ガス濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記内燃機関から排出される排気ガスの濃度を算出する排気ガス濃度算出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排気ガス測定装置によれば、内燃機関の停止時に測定したＢ／Ｇ濃度を、その後の内燃機関の運転時のＢ／Ｇ補正値として適用して連続マスエミッション測定を実行することができることから、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができる。よって、低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の排気ガス測定装置１の概略構成を示した構成図である。
【００１１】
図１に示す排気ガス測定装置１は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０を備えており、電源ラインを通じて電力の供給を受けて稼動し、装置の運転動作を総括的に制御する。また、排気ガス測定装置１は、希釈トンネル２１を備えており、排気ガス導入管２３から導入した内燃機関の排気ガスを所定の濃度に希釈する。そして、排気ガス測定装置１は、ＣＦＶ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｌｏｗ Ｖｅｎｔｕｒｉ）２４を備えており、希釈された排気ガスの希釈トンネル２１の通過流量を一定に制御する。更に、排気ガス測定装置１は、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６を備えており、それぞれ希釈用ガスおよび希釈された排気ガスの一部を捕集する。そして、排気ガス測定装置１は、連続分析計２７を備えており、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６が捕集したガスの成分濃度を分析することで、希釈された排気ガスの定量分析を実行する。
【００１２】
希釈トンネル２１は、その底部付近に排気ガス導入管２３を備えており、車両のエンジンから排出される排気ガスを希釈トンネル２１内へ導入する。また、希釈トンネル２１は、希釈用ガスの導入口に活性炭を備えたエアフィルタ２２を設けている。実験室内の空気は、エアフィルタ２２を通過して希釈トンネル２１へ進入し、排気ガス導入管２３より導入した排気ガスと混合することで、排気ガスを所定の濃度へと希釈する。排気ガスの希釈比率は、排気ガス中に含まれる成分によって決定され、エアフィルタ２２の開口面積を調整することによって結露が生じない比率にて希釈される。この場合、別途ガスボンベを設けて、排気ガスの希釈に用いる希釈用ガスをガスボンベから供給することもできる。
【００１３】
ＣＦＶ２４は、エアフィルタ２２および排気ガス導入管２３の下流側に設けられており、その内部にガス通路を備えることで、希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスを通過させることができる。そして、ＣＦＶ２４は、ガス通路の一部の断面積が他の部分の断面積よりも小さく絞られて構成されている。希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスは、ＣＦＶ２４の下流に設けられたブロア（図示しない）の駆動によってＣＦＶ２４へ向かう。そして、ＣＦＶ２４の内部を通過する際に流れを絞られることでガス流速が臨海流速（その温度における音速）に達することにより、ガスの通過流量が一定に制御される。この場合、ＣＦＶ２４に代えて連続流量可変可能なベンチュリフローメータ（ＶＦＭ）を設けても良い。また、ＣＦＶ２４は、その内部を通過するガス体積を検出し、検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。
【００１４】
Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６は、伸縮可能な構成により、その内部にガスを貯留する。Ｂ／Ｇバッグ２５は、エアフィルタ２２の下流側であって排気ガス導入管２３の上流側に設けられ、希釈トンネル２１と連通した通路から希釈用ガスの一部を捕集する。サンプルバッグ２６は、エアフィルタ２２および排気ガス導入管２３の下流側であってＣＦＶ２４の上流側に設けられ、希釈トンネル２１と連通した通路から希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスの一部を捕集する。Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６は、ガスの捕集が終了すると、捕集したガスを後述する連続分析計２７へと供給する。
制御バルブ３１および３２は、希釈トンネル２１とＢ／Ｇバッグ２５、および希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６との通路の途中に設けられた電磁弁であって、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６に取り込まれるガス流量を調整する。制御バルブ３１は、ＥＣＵ１０の指示に従って電磁弁を開閉することで、エアフィルタ２２から進入した希釈用ガスの一部の捕集、停止を制御する。同様に、制御バルブ３２は、ＥＣＵ１０の指示に従って電磁弁を開閉することで、希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスの一部の捕集、停止を制御する。この場合、制御バルブ３１および３２としては、一方を大気開放した三方弁を用いることもできる。
【００１５】
連続分析計２７は、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６が捕集したガスを定量分析し、分析結果をＥＣＵ１０へ送信する。連続分析計２７は、例えばＣＯおよびＣＯ２の定量分析として非分散赤外線吸収計（ＮＤＩＲ）を、ＨＣの定量分析として水素炎イオン検出計（ＨＦＩＤ）を、ＮＯｘの定量分析として化学発光検出計（ＣＬＤ）を適用するが、フーリエ変換赤外分光計（ＦＴＩＲ）や自動ガスクロマトグラフを適用することもできる。
なお、連続分析計２７は、本発明の希釈用ガス濃度測定手段、希釈排気ガス濃度測定手段に相当する。
【００１６】
ＥＣＵ１０は、ＣＦＶ２４等の検出結果、および連続分析計２７の分析結果を読み込み、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６のガス供給動作、制御バルブ３１および３２の開閉動作、エアフィルタ２２の開閉動作、装置内部のパージなど、排気ガス測定装置１の運転動作を統合的に制御する。
【００１７】
また、ＥＣＵ１０は、連続分析計２７の分析結果に基づいて、車両のエンジンの運転が停止しているか否かを判定する運転停止判定制御を実行する。ＥＣＵ１０は、連続分析計２７のＣＯ２濃度の分析結果が所定値未満である場合は、車両のエンジンの運転が停止していると判定する。ここで、ＣＯ２濃度の所定値は、エンジンが停止していると判定できる充分に小さいＣＯ２濃度を適用することができるが、例えば６００［ｐｐｍ］とすることができる。
この場合、ＥＣＵ１０は、車両から直接エンジン停止信号を受信することによっても車両のエンジンの運転が停止しているか否かを判定することもできるし、その他のエンジン停止判定手段を採用することもできる。
【００１８】
そして、ＥＣＵ１０は、運転停止判定制御によって車両のエンジンの運転が停止していると判定した場合に、制御バルブ３２を閉鎖し、制御バルブ３１を開放するように指令して、Ｂ／Ｇバッグ２５へ希釈用ガスを貯留させる。つづいて、ＥＣＵ１０は、Ｂ／Ｇバッグ２５に貯留させた希釈用ガスを連続分析計２７へ供給させてＢ／Ｇ濃度を測定する希釈用ガス濃度測定制御を実行する。
ＨＥＶ等の低エミッション測定試験において、車両のエンジンを間欠運転する評価の際のＢ／Ｇ濃度は、エンジン停止時の連続分析値と等しくなる。そのため、上記の制御を実行することによって、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができることから、後述する（１）式で用いるＢ／Ｇ濃度ＣＢＧの測定値の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００１９】
更に、ＥＣＵ１０は、運転停止判定制御によって車両のエンジンが運転していると判定した場合に、制御バルブ３１を閉鎖し、制御バルブ３２を開放するように指令して、サンプルバッグ２６へ希釈排気ガスを貯留させる。つづいて、ＥＣＵ１０は、サンプルバッグ２６に貯留させた希釈排気ガスを連続分析計２７へ供給させて希釈排気ガス濃度を測定する希釈排気ガス濃度測定制御を実行する。
そして、ＥＣＵ１０は、Ｂ／Ｇ濃度および希釈排気ガス濃度の測定結果、ＣＦＶ２４の検出結果に基づいて、以下の（１）（２）式からマスエミッションＭｔを算出する排気ガス濃度算出制御を実行する。
［マスエミッション算出式］
Ｃｔ＝Ｃ´ｔ−（１−１／ＤＦｔ）×ＣＢＧ ・・・（１）
Ｍｔ＝Ｃｔ×Ｖｔ×成分密度 ・・・（２）
（Ｃ´ｔ：希釈排気ガス濃度，ＤＦｔ：排気ガス希釈率，ＣＢＧ：Ｂ／Ｇ濃度，Ｖｔ：ガス体積）
【００２０】
図２に、本発明実施前後のマスエミッション相関を示す。本発明を実施することにより、信頼性の高いＢ／Ｇ濃度ＣＢＧの測定値に基づいてＢ／Ｇ補正を実行することができることから、従来技術に対してマスエミッションの測定精度を大幅に向上させることができる。このように、連続マスエミッション測定中の僅かなＢ／Ｇ濃度の変動を反映させた連続マスエミッション測定を実行することが可能となることから、ＨＥＶ等の低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００２１】
図３に、ＥＣＵ１０のマイコン７０のハードウェア構成を示す。マイコン７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）７４、入出力部７５等を有している。ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に格納したプログラムを読み込んで、このプログラムに従った演算を行う。すなわち、ＲＯＭ７２に格納されたプログラムをＣＰＵ７１が読み込むことで、装置の運転動作を統合的に制御したり、排気ガス濃度算出制御を実行したりする。また、ＲＡＭ７３には、マスエミッション算出などの演算結果のデータが書き込まれ、ＮＶＲＡＭ７４は、ＲＡＭ７３に書き込まれていたデータで、装置の電源ＯＦＦ時に保存の必要なデータが書き込まれる。入出力部７５は、ＣＦＶ２４を通過するガス体積信号、連続分析計２７が測定するガス濃度信号、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６のガス貯留信号、エアフィルタ２２を通過する希釈用ガス流量信号等の各種機器からの信号を入力または出力する。
なお、ＥＣＵ１０は、本発明の運転停止判定手段、排気ガス濃度算出手段に相当する。
【００２２】
つづいて、ＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、排気ガス測定装置１の動作を説明する。図４はＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の排気ガス測定装置１は、運転停止判定手段と、希釈用ガス濃度測定手段と、希釈排気ガス濃度測定手段と、排気ガス濃度算出手段とを備えることで、内燃機関の運転が停止したと判定した時にＢ／Ｇ濃度を測定し、内燃機関が運転している判定した時に希釈された排気ガス濃度を測定し、Ｂ／Ｇ濃度および希釈された排気ガス濃度の測定結果に基づいてマスエミッションを算出する制御を実行する。
【００２３】
ＥＣＵ１０の制御は、装置の始動要求がされると、すなわち電源がＯＮにされると開始する。まず、ＥＣＵ１０はステップＳ１で、制御バルブ３１を閉鎖し、制御バルブ３２を開放するように指令して、希釈トンネル２１内を通過する希釈された排気ガスをサンプルバッグ２６へ貯留させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１の処理を終えると、次のステップＳ２へ進む。
【００２４】
ステップＳ２で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１で貯留された希釈排気ガスを連続分析計２７へ供給し、希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔの測定を開始する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２の処理を終えると、次のステップＳ３へ進む。
【００２５】
ステップＳ３で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２で測定した希釈排気ガスのＣＯ２濃度が所定値未満であるか否かを判断する。ここで、ＣＯ２濃度の所定値については前述したために、その詳細な説明は省略する。ＣＯ２濃度が所定値未満でない場合（ステップＳ３／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ５へと進む。ＣＯ２濃度が所定値未満である場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ４へ進む。
【００２６】
ステップＳ４で、ＥＣＵ１０は、車両のエンジンの運転が停止していると判定し、制御バルブ３２を閉鎖し、制御バルブ３１を開放するように指令して、エアフィルタ２２から進入する希釈用ガスをＢ／Ｇバッグ２５へ貯留させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ４の処理を終えると、次のステップＳ５へ進む。
【００２７】
ステップＳ５で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ４で貯留された希釈用ガスを連続分析計２７へ供給し、Ｂ／Ｇ濃度ＣＢＧを測定する。この処理を実行することにより、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができることから、Ｂ／Ｇ濃度ＣＢＧの測定値の信頼性を大幅に向上させることができる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ５の処理を終えると、ステップＳ１へ戻り、ＣＯ２濃度が所定値以上になるまで上記の処理を繰り返す。
【００２８】
ステップＳ３の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。ステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２で測定した希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔと、ステップＳ５で測定したＢ／Ｇ濃度ＣＢＧと、ＣＦＶ２４が検出したガス体積Ｖｔとに基づいて、前述した（１）（２）式から車両の排気ガス濃度を算出する。このように、信頼性の高いＢ／Ｇ濃度ＣＢＧの測定値に基づいてマスエミッションを算出することで、ＨＥＶ等の低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる（図２参照）。ＥＣＵ１０は、ステップＳ６の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００２９】
以上のように、本実施例の排気ガス測定装置は、運転停止判定手段と、希釈用ガス濃度測定手段と、希釈排気ガス濃度測定手段と、排気ガス濃度算出手段とによって、内燃機関の運転が停止していると判定した時にＢ／Ｇ濃度を測定し、内燃機関が運転していると判定した時に希釈された排気ガス濃度を測定して、Ｂ／Ｇ濃度および希釈された排気ガス濃度の測定結果に基づいてマスエミッションを算出する制御を実行することで、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができる。よって、低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測値の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００３０】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例の排気ガス測定装置の概略構成を示した構成図である。
【図２】本発明実施前後のマスエミッション相関を示している。
【図３】ＥＣＵのマイコンのハードウェア構成を示した構成図である。
【図４】実施例のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【符号の説明】
【００３２】
１ 排気ガス測定装置
１０ ＥＣＵ（運転停止判定手段，排気ガス濃度算出手段）
２１ 希釈トンネル
２２ エアフィルタ
２３ 排気ガス導入管
２４ ＣＦＶ
２５ Ｂ／Ｇバッグ
２６ サンプルバッグ
２７ 連続分析計（希釈用ガス濃度測定手段，希釈排気ガス濃度測定手段）
３１、３２ 制御バルブ
７１ ＣＰＵ
７２ ＲＯＭ
７３ ＲＡＭ
７４ ＮＶＲＡＭ
７５ 入出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の内燃機関の排気ガス中に含まれる成分を定量分析するために、排気ガスを希釈用ガスによって所定の比率に希釈した後に成分を測定するＣＶＳ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｕｍｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）を用いた連続マスエミッション測定が広く実行されている（例えば特許文献１参照）。
連続マスエミッション測定は、その測定精度を向上させるために、排気ガスの希釈に用いる希釈用ガスの成分濃度、いわゆるバックグラウンド（以下（Ｂ／Ｇ）と略記する）濃度を測定し、測定したＢ／Ｇ濃度によって希釈された排気ガス中の成分濃度の測定値を減算計算（Ｂ／Ｇ補正）する処理が実行されている。そのため、連続マスエミッション測定時に希釈用ガスの一部をＢ／Ｇバッグに貯えて、貯えた希釈用ガスの成分濃度を測定した値をＢ／Ｇ濃度の固定値として使用している。
しかしながら、Ｂ／Ｇ濃度は連続分析中に僅かながら変動しているため、Ｂ／Ｇバッグの計測値をＢ／Ｇ濃度の固定値として用いると、実際のＢ／Ｇ濃度と僅かな誤差が生じるために、Ｂ／Ｇ補正にズレが生じる。そのため、リアルタイムの僅かなＢ／Ｇ濃度の変動が連続マスエミッション挙動に影響を及ぼし、特に、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等における低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測値に大きな誤差が生じてしまう、といった問題点がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、希釈トンネルを流れる希釈ガスの流量が変動しても、その流量変動に応じた量の希釈ガスをＢ／Ｇバッグに捕集することでＢ／Ｇ濃度測定の信頼性を向上させる技術が特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３００４７５１号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２の技術では、連続マスエミッション測定中の僅かなＢ／Ｇ濃度の変動を反映させたＢ／Ｇ補正を実行することが困難であることから、ＨＥＶ等における低エミッション計測の際に連続マスエミッション計測値の誤差が大きくなってしまう、といった問題点がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる排気ガス測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の排気ガス測定装置は、内燃機関から排出される排気ガスを希釈用ガスによって所定の比率に希釈し、希釈された排気ガスを分析部に供給するように構成された排気ガス測定装置であって、前記内燃機関の運転が停止しているか否かを判定する運転停止判定手段と、前記運転停止判定手段によって前記内燃機関の運転が停止していると判定された場合に、前記希釈用ガスの濃度を測定する希釈用ガス濃度測定手段と、前記運転停止判定手段によって前記内燃機関が運転していると判定された場合に、前記希釈された排気ガスの濃度を測定する希釈排気ガス濃度測定手段と、前記希釈用ガス濃度測定手段および前記希釈排気ガス濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記内燃機関から排出される排気ガスの濃度を算出する排気ガス濃度算出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排気ガス測定装置によれば、内燃機関の停止時に測定したＢ／Ｇ濃度を、その後の内燃機関の運転時のＢ／Ｇ補正値として適用して連続マスエミッション測定を実行することができることから、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができる。よって、低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の排気ガス測定装置１の概略構成を示した構成図である。
【００１１】
図１に示す排気ガス測定装置１は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０を備えており、電源ラインを通じて電力の供給を受けて稼動し、装置の運転動作を総括的に制御する。また、排気ガス測定装置１は、希釈トンネル２１を備えており、排気ガス導入管２３から導入した内燃機関の排気ガスを所定の濃度に希釈する。そして、排気ガス測定装置１は、ＣＦＶ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｌｏｗ Ｖｅｎｔｕｒｉ）２４を備えており、希釈された排気ガスの希釈トンネル２１の通過流量を一定に制御する。更に、排気ガス測定装置１は、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６を備えており、それぞれ希釈用ガスおよび希釈された排気ガスの一部を捕集する。そして、排気ガス測定装置１は、連続分析計２７を備えており、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６が捕集したガスの成分濃度を分析することで、希釈された排気ガスの定量分析を実行する。
【００１２】
希釈トンネル２１は、その底部付近に排気ガス導入管２３を備えており、車両のエンジンから排出される排気ガスを希釈トンネル２１内へ導入する。また、希釈トンネル２１は、希釈用ガスの導入口に活性炭を備えたエアフィルタ２２を設けている。実験室内の空気は、エアフィルタ２２を通過して希釈トンネル２１へ進入し、排気ガス導入管２３より導入した排気ガスと混合することで、排気ガスを所定の濃度へと希釈する。排気ガスの希釈比率は、排気ガス中に含まれる成分によって決定され、エアフィルタ２２の開口面積を調整することによって結露が生じない比率にて希釈される。この場合、別途ガスボンベを設けて、排気ガスの希釈に用いる希釈用ガスをガスボンベから供給することもできる。
【００１３】
ＣＦＶ２４は、エアフィルタ２２および排気ガス導入管２３の下流側に設けられており、その内部にガス通路を備えることで、希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスを通過させることができる。そして、ＣＦＶ２４は、ガス通路の一部の断面積が他の部分の断面積よりも小さく絞られて構成されている。希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスは、ＣＦＶ２４の下流に設けられたブロア（図示しない）の駆動によってＣＦＶ２４へ向かう。そして、ＣＦＶ２４の内部を通過する際に流れを絞られることでガス流速が臨海流速（その温度における音速）に達することにより、ガスの通過流量が一定に制御される。この場合、ＣＦＶ２４に代えて連続流量可変可能なベンチュリフローメータ（ＶＦＭ）を設けても良い。また、ＣＦＶ２４は、その内部を通過するガス体積を検出し、検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。
【００１４】
Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６は、伸縮可能な構成により、その内部にガスを貯留する。Ｂ／Ｇバッグ２５は、エアフィルタ２２の下流側であって排気ガス導入管２３の上流側に設けられ、希釈トンネル２１と連通した通路から希釈用ガスの一部を捕集する。サンプルバッグ２６は、エアフィルタ２２および排気ガス導入管２３の下流側であってＣＦＶ２４の上流側に設けられ、希釈トンネル２１と連通した通路から希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスの一部を捕集する。Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６は、ガスの捕集が終了すると、捕集したガスを後述する連続分析計２７へと供給する。
制御バルブ３１および３２は、希釈トンネル２１とＢ／Ｇバッグ２５、および希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６との通路の途中に設けられた電磁弁であって、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６に取り込まれるガス流量を調整する。制御バルブ３１は、ＥＣＵ１０の指示に従って電磁弁を開閉することで、エアフィルタ２２から進入した希釈用ガスの一部の捕集、停止を制御する。同様に、制御バルブ３２は、ＥＣＵ１０の指示に従って電磁弁を開閉することで、希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスの一部の捕集、停止を制御する。この場合、制御バルブ３１および３２としては、一方を大気開放した三方弁を用いることもできる。
【００１５】
連続分析計２７は、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６が捕集したガスを定量分析し、分析結果をＥＣＵ１０へ送信する。連続分析計２７は、例えばＣＯおよびＣＯ２の定量分析として非分散赤外線吸収計（ＮＤＩＲ）を、ＨＣの定量分析として水素炎イオン検出計（ＨＦＩＤ）を、ＮＯｘの定量分析として化学発光検出計（ＣＬＤ）を適用するが、フーリエ変換赤外分光計（ＦＴＩＲ）や自動ガスクロマトグラフを適用することもできる。
なお、連続分析計２７は、本発明の希釈用ガス濃度測定手段、希釈排気ガス濃度測定手段に相当する。
【００１６】
ＥＣＵ１０は、ＣＦＶ２４等の検出結果、および連続分析計２７の分析結果を読み込み、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６のガス供給動作、制御バルブ３１および３２の開閉動作、エアフィルタ２２の開閉動作、装置内部のパージなど、排気ガス測定装置１の運転動作を統合的に制御する。
【００１７】
また、ＥＣＵ１０は、連続分析計２７の分析結果に基づいて、車両のエンジンの運転が停止しているか否かを判定する運転停止判定制御を実行する。ＥＣＵ１０は、連続分析計２７のＣＯ２濃度の分析結果が所定値未満である場合は、車両のエンジンの運転が停止していると判定する。ここで、ＣＯ２濃度の所定値は、エンジンが停止していると判定できる充分に小さいＣＯ２濃度を適用することができるが、例えば６００［ｐｐｍ］とすることができる。
この場合、ＥＣＵ１０は、車両から直接エンジン停止信号を受信することによっても車両のエンジンの運転が停止しているか否かを判定することもできるし、その他のエンジン停止判定手段を採用することもできる。
【００１８】
そして、ＥＣＵ１０は、運転停止判定制御によって車両のエンジンの運転が停止していると判定した場合に、制御バルブ３２を閉鎖し、制御バルブ３１を開放するように指令して、Ｂ／Ｇバッグ２５へ希釈用ガスを貯留させる。つづいて、ＥＣＵ１０は、Ｂ／Ｇバッグ２５に貯留させた希釈用ガスを連続分析計２７へ供給させてＢ／Ｇ濃度を測定する希釈用ガス濃度測定制御を実行する。
ＨＥＶ等の低エミッション測定試験において、車両のエンジンを間欠運転する評価の際のＢ／Ｇ濃度は、エンジン停止時の連続分析値と等しくなる。そのため、上記の制御を実行することによって、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができることから、後述する（１）式で用いるＢ／Ｇ濃度ＣＢＧの測定値の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００１９】
更に、ＥＣＵ１０は、運転停止判定制御によって車両のエンジンが運転していると判定した場合に、制御バルブ３１を閉鎖し、制御バルブ３２を開放するように指令して、サンプルバッグ２６へ希釈排気ガスを貯留させる。つづいて、ＥＣＵ１０は、サンプルバッグ２６に貯留させた希釈排気ガスを連続分析計２７へ供給させて希釈排気ガス濃度を測定する希釈排気ガス濃度測定制御を実行する。
そして、ＥＣＵ１０は、Ｂ／Ｇ濃度および希釈排気ガス濃度の測定結果、ＣＦＶ２４の検出結果に基づいて、以下の（１）（２）式からマスエミッションＭｔを算出する排気ガス濃度算出制御を実行する。
［マスエミッション算出式］
Ｃｔ＝Ｃ´ｔ−（１−１／ＤＦｔ）×ＣＢＧ ・・・（１）
Ｍｔ＝Ｃｔ×Ｖｔ×成分密度 ・・・（２）
（Ｃ´ｔ：希釈排気ガス濃度，ＤＦｔ：排気ガス希釈率，ＣＢＧ：Ｂ／Ｇ濃度，Ｖｔ：ガス体積）
【００２０】
図２に、本発明実施前後のマスエミッション相関を示す。本発明を実施することにより、信頼性の高いＢ／Ｇ濃度ＣＢＧの測定値に基づいてＢ／Ｇ補正を実行することができることから、従来技術に対してマスエミッションの測定精度を大幅に向上させることができる。このように、連続マスエミッション測定中の僅かなＢ／Ｇ濃度の変動を反映させた連続マスエミッション測定を実行することが可能となることから、ＨＥＶ等の低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００２１】
図３に、ＥＣＵ１０のマイコン７０のハードウェア構成を示す。マイコン７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）７４、入出力部７５等を有している。ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に格納したプログラムを読み込んで、このプログラムに従った演算を行う。すなわち、ＲＯＭ７２に格納されたプログラムをＣＰＵ７１が読み込むことで、装置の運転動作を統合的に制御したり、排気ガス濃度算出制御を実行したりする。また、ＲＡＭ７３には、マスエミッション算出などの演算結果のデータが書き込まれ、ＮＶＲＡＭ７４は、ＲＡＭ７３に書き込まれていたデータで、装置の電源ＯＦＦ時に保存の必要なデータが書き込まれる。入出力部７５は、ＣＦＶ２４を通過するガス体積信号、連続分析計２７が測定するガス濃度信号、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６のガス貯留信号、エアフィルタ２２を通過する希釈用ガス流量信号等の各種機器からの信号を入力または出力する。
なお、ＥＣＵ１０は、本発明の運転停止判定手段、排気ガス濃度算出手段に相当する。
【００２２】
つづいて、ＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、排気ガス測定装置１の動作を説明する。図４はＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の排気ガス測定装置１は、運転停止判定手段と、希釈用ガス濃度測定手段と、希釈排気ガス濃度測定手段と、排気ガス濃度算出手段とを備えることで、内燃機関の運転が停止したと判定した時にＢ／Ｇ濃度を測定し、内燃機関が運転している判定した時に希釈された排気ガス濃度を測定し、Ｂ／Ｇ濃度および希釈された排気ガス濃度の測定結果に基づいてマスエミッションを算出する制御を実行する。
【００２３】
ＥＣＵ１０の制御は、装置の始動要求がされると、すなわち電源がＯＮにされると開始する。まず、ＥＣＵ１０はステップＳ１で、制御バルブ３１を閉鎖し、制御バルブ３２を開放するように指令して、希釈トンネル２１内を通過する希釈された排気ガスをサンプルバッグ２６へ貯留させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１の処理を終えると、次のステップＳ２へ進む。
【００２４】
ステップＳ２で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１で貯留された希釈排気ガスを連続分析計２７へ供給し、希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔの測定を開始する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２の処理を終えると、次のステップＳ３へ進む。
【００２５】
ステップＳ３で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２で測定した希釈排気ガスのＣＯ２濃度が所定値未満であるか否かを判断する。ここで、ＣＯ２濃度の所定値については前述したために、その詳細な説明は省略する。ＣＯ２濃度が所定値未満でない場合（ステップＳ３／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ５へと進む。ＣＯ２濃度が所定値未満である場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ４へ進む。
【００２６】
ステップＳ４で、ＥＣＵ１０は、車両のエンジンの運転が停止していると判定し、制御バルブ３２を閉鎖し、制御バルブ３１を開放するように指令して、エアフィルタ２２から進入する希釈用ガスをＢ／Ｇバッグ２５へ貯留させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ４の処理を終えると、次のステップＳ５へ進む。
【００２７】
ステップＳ５で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ４で貯留された希釈用ガスを連続分析計２７へ供給し、Ｂ／Ｇ濃度ＣＢＧを測定する。この処理を実行することにより、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができることから、Ｂ／Ｇ濃度ＣＢＧの測定値の信頼性を大幅に向上させることができる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ５の処理を終えると、ステップＳ１へ戻り、ＣＯ２濃度が所定値以上になるまで上記の処理を繰り返す。
【００２８】
ステップＳ３の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。ステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２で測定した希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔと、ステップＳ５で測定したＢ／Ｇ濃度ＣＢＧと、ＣＦＶ２４が検出したガス体積Ｖｔとに基づいて、前述した（１）（２）式から車両の排気ガス濃度を算出する。このように、信頼性の高いＢ／Ｇ濃度ＣＢＧの測定値に基づいてマスエミッションを算出することで、ＨＥＶ等の低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測の信頼性を大幅に向上させることができる（図２参照）。ＥＣＵ１０は、ステップＳ６の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００２９】
以上のように、本実施例の排気ガス測定装置は、運転停止判定手段と、希釈用ガス濃度測定手段と、希釈排気ガス濃度測定手段と、排気ガス濃度算出手段とによって、内燃機関の運転が停止していると判定した時にＢ／Ｇ濃度を測定し、内燃機関が運転していると判定した時に希釈された排気ガス濃度を測定して、Ｂ／Ｇ濃度および希釈された排気ガス濃度の測定結果に基づいてマスエミッションを算出する制御を実行することで、連続マスエミッション挙動へのＢ／Ｇ濃度の変動影響を大幅に抑制することができる。よって、低エミッション計測の際の連続マスエミッション計測値の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００３０】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例の排気ガス測定装置の概略構成を示した構成図である。
【図２】本発明実施前後のマスエミッション相関を示している。
【図３】ＥＣＵのマイコンのハードウェア構成を示した構成図である。
【図４】実施例のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【符号の説明】
【００３２】
１ 排気ガス測定装置
１０ ＥＣＵ（運転停止判定手段，排気ガス濃度算出手段）
２１ 希釈トンネル
２２ エアフィルタ
２３ 排気ガス導入管
２４ ＣＦＶ
２５ Ｂ／Ｇバッグ
２６ サンプルバッグ
２７ 連続分析計（希釈用ガス濃度測定手段，希釈排気ガス濃度測定手段）
３１、３２ 制御バルブ
７１ ＣＰＵ
７２ ＲＯＭ
７３ ＲＡＭ
７４ ＮＶＲＡＭ
７５ 入出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスを希釈用ガスによって所定の比率に希釈し、希釈された排気ガスを分析部に供給するように構成された排気ガス測定装置であって、
前記内燃機関の運転が停止しているか否かを判定する運転停止判定手段と、
前記運転停止判定手段によって前記内燃機関の運転が停止していると判定された場合に、前記希釈用ガスの濃度を測定する希釈用ガス濃度測定手段と、
前記運転停止判定手段によって前記内燃機関が運転していると判定された場合に、前記希釈された排気ガスの濃度を測定する希釈排気ガス濃度測定手段と、
前記希釈用ガス濃度測定手段および前記希釈排気ガス濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記内燃機関から排出される排気ガスの濃度を算出する排気ガス濃度算出手段と、
を備えることを特徴とする排気ガス測定装置。
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスを希釈用ガスによって所定の比率に希釈し、希釈された排気ガスを分析部に供給するように構成された排気ガス測定装置であって、
前記内燃機関の運転が停止しているか否かを判定する運転停止判定手段と、
前記運転停止判定手段によって前記内燃機関の運転が停止していると判定された場合に、前記希釈用ガスの濃度を測定する希釈用ガス濃度測定手段と、
前記運転停止判定手段によって前記内燃機関が運転していると判定された場合に、前記希釈された排気ガスの濃度を測定する希釈排気ガス濃度測定手段と、
前記希釈用ガス濃度測定手段および前記希釈排気ガス濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記内燃機関から排出される排気ガスの濃度を算出する排気ガス濃度算出手段と、
を備えることを特徴とする排気ガス測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１３９２８１（Ｐ２０１０−１３９２８１Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３７４３（Ｐ２００８−３１３７４３）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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