排気ガス測定装置
【課題】低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得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、希釈用ガス濃度測定手段と、運転状態検出手段と、運転判定手段と、希釈排気ガス採取手段と、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、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル２１内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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ことで、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができる。よって、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【解決手段】排気ガス測定装置１は、希釈用ガス濃度測定手段と、運転状態検出手段と、運転判定手段と、希釈排気ガス採取手段と、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、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル２１内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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ことで、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができる。よって、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【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）。
ＣＶＳによる連続マスエミッション測定は、その測定の原理上、内燃機関からＣＶＳに取り込まれる排気ガス量に応じて排気ガスの希釈率が変化する。そのため、アイドル運転時や低負荷運転時など、内燃機関が排出する排気ガス量が少量である場合、ＣＶＳに取り込まれた少量の排気ガスは希釈トンネル内で大きく希釈されてサンプルバッグに貯留される。このように、濃度測定用の排気ガスが大きく希釈されると測定の感度が低下することから、連続マスエミッション測定の信頼性が低下する場合がある。
【０００３】
ＣＶＳによる連続マスエミッション測定の信頼性を向上させる手段として、任意の時間中にエア弁を開放して排気ガスを球型タンクに採取することで、吸着性の高い排気ガスを再現性よく自動分析する技術が特許文献２に開示されている。
また、スロート部の断面面積を自動的に制御する可変ベンチュリ式定流量制御装置を備え、バッグサンプル用試料ガスを一定流量で各モード運転の定められた条件においてサンプルラインおよび弁を経由して採取することで、排気ガス条件が大きく変化した場合でもガス質量流量を一定に制御する技術が特許文献３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】特許第２５９０３８５号公報
【特許文献３】特許第２９４５４９９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、３の技術では、内燃機関が排出する排気ガス量が少量である場合に、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されてしまうことを抑制することが困難である。特に、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等における低エミッション計測の場合、内燃機関の停止中、すなわち排気ガス量がゼロの場合にも希釈トンネル内のガスをサンプルバッグへ貯留するために、サンプルバッグ内の排気ガスが過剰に希釈されてしまう。よって、測定の感度が低下することから、連続マスエミッション測定の信頼性が大きく低下してしまう、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、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得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、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関が運転状態にあるか否かを判定する運転判定手段と、前記運転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を採取する希釈排気ガス採取手段と、前記希釈排気ガス採取手段によって採取された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、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の排気ガスの一部を採取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、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができる。よって、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【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１】
【００１０】
本発明の実施例１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、バックグラウンド（以下（Ｂ／Ｇ）と略記する）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採取通路６１、希釈排気ガス採取通路６２を通じて希釈トンネル２１内の希釈用ガス、および希釈された排気ガスの一部を採取する。また、排気ガス測定装置１は、希釈用ガス採取通路６１および希釈排気ガス採取通路６２にそれぞれライン切替バルブ３１および３２を備えており、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制御する。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に採取され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。更に、排気ガス測定装置１は、希釈排気ガス採取通路６２にＣＯ２センサ５１を備えており、希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度を検出する。
【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、ポンプ４１の駆動力により希釈トンネル２１と連通した希釈用ガス採取通路６１を通じて希釈用ガスの一部を採取する。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、ポンプ４１の駆動力により希釈トンネル２１と連通した希釈排気ガス採取通路６２を通じて希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスの一部を採取する。Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６は、ガスの採取が終了すると、採取したガスを後述する連続分析計２７へと供給する。
なお、サンプルバッグ２６および希釈排気ガス採取通路６２は、本発明の希釈排気ガス採取手段に相当する。
【００１５】
ライン切替バルブ３１は、一方が希釈トンネル２１と、他の一方がＢ／Ｇバッグ２５と連通し、他のもう一方が大気開放されたバイパス部と連通した三方弁である。ライン切替バルブ３１は、ＥＣＵ１０の指示に従って希釈トンネル２１とＢ／Ｇバッグ２５、またはバイパス部との連通を切り替えることで、希釈用ガスの採取および停止を制御する。
また、ライン切替バルブ３２は、一方が希釈トンネル２１と、他の一方がサンプルバッグ２６と連通し、他のもう一方が大気開放されたバイパス部と連通した三方弁である。ライン切替バルブ３２は、ＥＣＵ１０の指示に従って希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６、またはバイパス部との連通を切り替えることで、希釈された排気ガスの採取および停止を制御する。この場合、ライン切替バルブ３１および３２としては、電磁弁やアクチュエータを適用することができる。また、ライン切替バルブ３１および３２は、希釈用ガス採取通路６１および希釈排気ガス採取通路６２の連通、遮断を制御することでガスの採取および停止を制御する形式の制御弁を三方弁に代えて適用することもできる。
なお、ライン切替バルブ３２は、本発明の希釈排気ガス採取手段に相当する。
【００１６】
連続分析計２７は、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６が採取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。
【００１７】
ＣＯ２センサ５１は、希釈トンネル２１とライン切替バルブ３２との間の希釈排気ガス採取通路６２に備えられ、希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度を検出し、検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。ＣＯ２センサ５１としては、赤外線吸収方式や起電力検出方式等の一般的なセンサを用いることができる。この場合、ＣＯ２センサ５１に代えて、希釈トンネル２１とライン切替バルブ３２との間の希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスを連続分析計２７に供給することでガスのＣＯ２濃度を検出することもできる。
なお、ＣＯ２センサ５１は、本発明の運転状態検出手段に相当する。
【００１８】
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、ライン切替バルブ３１および３２の切替動作、ポンプ４１の動作、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。
【００１９】
また、ＥＣＵ１０は、ポンプ４１をＯＮさせて、かつライン切替バルブ３１をサンプル採取ＯＮ、すなわち希釈トンネル２１とＢ／Ｇバッグ２５とを連通させるように切り替えるよう指令して、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へ供給させて希釈用ガス濃度、すなわち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。この場合、Ｂ／Ｇ濃度の測定は、後述する希釈排気ガス濃度の測定タイミングと重複しない任意のタイミングで実行することができる。
【００２０】
そして、ＥＣＵ１０は、ＣＯ２センサ５１の検出結果に基づいて、車両のエンジンが運転状態にあるか否かを判定する運転判定制御を実行する。ＥＣＵ１０は、ＣＯ２センサ５１が検出したＣＯ２濃度が所定のしきい値を超える場合は、車両のエンジンが運転状態にあると判定する。ここで、ＣＯ２濃度のしきい値は、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、希釈トンネル２１とライン切替バルブ３２との間の希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度を連続分析計２７で分析した結果に基づいて、車両のエンジンが運転しているか否かを判定することもできる。
【００２１】
更に、ＥＣＵ１０は、運転判定制御によって車両のエンジンが運転状態にあると判定した場合に、ポンプ４１をＯＮさせて、かつライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＮ、すなわち希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６とを連通するように切り替えるよう指令して、サンプルバッグ２６へ希釈された排気ガスを貯留させる。つづいて、ＥＣＵ１０は、サンプルバッグ２６に貯留させた希釈された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。
上記の制御を実行することにより、特に低エミッション測定時において、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができることから、後述する（１）式で用いる希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔの測定値の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００２２】
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）
【００２３】
図２に、本発明によるＣＶＳ分析濃度の向上効果試算を示す。本発明により、信頼性の高い希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔの測定値に基づいて排気ガス濃度を算出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分析濃度を２倍以上に向上させることができる。このように、排気ガスの過剰な希釈による測定感度の低下を抑制することができることから、ＨＥＶ等の低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【００２４】
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、ＣＯ２センサ５１のＣＯ２濃度信号、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、本発明の運転判定手段、排気ガス濃度算出手段に相当する。
【００２５】
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、希釈用ガス濃度測定手段と、運転状態検出手段と、運転判定手段と、希釈排気ガス採取手段と、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、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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。
【００２６】
まず、Ｂ／Ｇ濃度を測定するフローを説明する。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。ＥＣＵ１０はステップＳ１で、ライン切替バルブ３１をサンプル採取ＯＮにするように指令して、希釈トンネル２１内を通過する希釈用ガスをＢ／Ｇバッグ２５へ貯留させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１の処理を終えると、次のステップＳ２へ進む。
【００２７】
ステップＳ２で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１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。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２の処理を終えると、制御の処理を終了する。
なお、ステップＳ１およびステップＳ２の制御の処理は、後述するステップＳ８の前であって、ステップＳ７と重複しない任意の処理タイミングで実行することができる。
【００２８】
次に、排気ガス濃度を算出するフローを説明する。図５はＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。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Ｓ３で、ライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＦＦにするように指令して、希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６とを遮断させる。この処理を実行することにより、希釈トンネル２１内を通過するガスがサンプルバッグ２６内に進入することを抑制することができる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３の処理を終えると、次のステップＳ４へ進む。
【００２９】
ステップＳ４で、ＥＣＵ１０は、ＣＯ２センサ５１の検出結果に基づいて、希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度を検出する。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。
【００３０】
ステップＳ５で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ４で検出した希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度が所定のしきい値を超えているか否かを判断する。ここで、ＣＯ２濃度のしきい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濃度が所定のしきい値を超えていない場合（ステップＳ５／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は車両のエンジンの運転が停止していると判定し、ステップＳ３へ戻り、ＣＯ２濃度が所定のしきい値を超えるまで上記の処理を繰り返す。ＣＯ２濃度が所定のしきい値を超えている場合（ステップＳ５／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ６へ進む。
【００３１】
ステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、車両のエンジンが運転状態にあると判定し、ライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＮに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。この処理を実行することにより、特に低エミッション測定時において、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができることから、希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔ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Ｓ６の処理を終えると、次のステップＳ７へ進む。
【００３２】
ステップＳ７で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ６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を測定する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ７の処理を終えると、次のステップＳ８へ進む。
【００３３】
ステップＳ８で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２で測定したＢ／Ｇ濃度ＣＢＧと、ステップＳ７で測定した希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔ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、排気ガスの過剰な希釈による測定感度の低下を抑制することで、ＨＥＶ等の低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる（図２参照）。ＥＣＵ１０は、ステップＳ８の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００３４】
以上のように、本実施例の排気ガス測定装置は、希釈用ガス濃度測定手段と、運転状態検出手段と、運転判定手段と、希釈排気ガス採取手段と、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、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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ことで、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができる。よって、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【実施例２】
【００３５】
つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例の排気ガス測定装置２は、実施例１の排気ガス測定装置１とほぼ同様の構成となっているが、排気ガス測定装置２は、車両に搭載されたエンジンＥＣＵからの情報を検出することによって内燃機関の運転状態を検出する点で車両制御システム１と相違している。
【００３６】
図６は、本発明の排気ガス測定装置２の概略構成を示した構成図である。なお、実施例１と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施例の排気ガス測定装置２は、実施例１と同様に装置内部にＥＣＵ１０を備えている。そして、排気ガス測定装置２は、ＥＣＵ１０と車両に搭載されたエンジンＥＣＵとを交信可能に通信させる通信部５２を備えている。このＥＣＵ１０および通信部５２が、車両に搭載されたエンジンＥＣＵからエンジンの運転状態に関する情報を検出し、検出結果に基づいて車両のエンジンが運転状態にあるか否かを判定する。この場合、エンジンＥＣＵから運転状態に関する情報を検出する手段に限らず、その他のエンジン運転状態検出手段を採用してもよい。また、通信部５２としては、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信プロトコルを用いることができる。
なお、ＥＣＵ１０および通信部５２は、本発明の運転状態検出手段に相当する。
【００３８】
つづいて、ＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、排気ガス測定装置２の動作を説明する。図７はＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。なお、排気ガス測定装置２のＥＣＵ１０は、実施例１の排気ガス測定装置１のステップＳ１およびステップＳ２の制御の処理を行いつつ、以下のステップＳ９からステップＳ１４までの制御を行う。よってステップＳ１およびステップＳ２の制御は実施例１の排気ガス測定装置１と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
本実施例の排気ガス測定装置２は、車両に搭載されたエンジンＥＣＵからの情報によって内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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。
【００３９】
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Ｓ９で、ライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＦＦにするように指令して、希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６とを遮断させる。この処理を実行することにより、希釈トンネル２１内を通過するガスがサンプルバッグ２６内に進入することを抑制することができる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ９の処理を終えると、次のステップＳ１０へ進む。
【００４０】
ステップＳ１０で、ＥＣＵ１０は、通信部５２を通じて車両に搭載されたエンジンＥＣＵからエンジンの運転状態に関する情報を検出する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０の処理を終えると、次のステップＳ１１へ進む。
【００４１】
ステップＳ１１で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０で検出したエンジンの運転状態に関する情報に基づいて、車両のエンジンが運転状態にあるか否かを判断する。エンジンが運転状態にない、すなわち停止状態にある場合（ステップＳ１１／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ９へ戻り、エンジンが運転状態となるまで上記の処理を繰り返す。エンジンが運転状態にある場合（ステップＳ１１／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ１２へ進む。
【００４２】
ステップＳ１２で、ＥＣＵ１０は、ライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＮに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。この処理を実行することにより、特に低エミッション測定時において、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができることから、希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔ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Ｓ１２の処理を終えると、次のステップＳ１３へ進む。
【００４３】
ステップＳ１３で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１２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を測定する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１３の処理を終えると、次のステップＳ１４へ進む。
【００４４】
ステップＳ１４で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２で測定したＢ／Ｇ濃度ＣＢＧと、ステップＳ１３で測定した希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔ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、排気ガスの過剰な希釈による測定感度の低下を抑制することで、ＨＥＶ等の低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１４の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００４５】
以上のように、本実施例の排気ガス測定装置は、車両に搭載されたエンジンＥＣＵからの情報によって内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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ことで、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができる。よって、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【実施例３】
【００４６】
つづいて、本発明の実施例３について説明する。本実施例の排気ガス測定装置３は、実施例１の排気ガス測定装置１とほぼ同様の構成となっているが、排気ガス測定装置３は、ＣＯ２センサ５１の検出結果と、通信部５２を通じてＥＣＵ１０が検出した車両に搭載されたエンジンＥＣＵの情報との両方に基づいて、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定する点で排気ガス測定装置１と相違している。
【００４７】
このような構成とすることにより、より精度よく車両の運転状態を判定することができることから、信頼性の高い判定結果に基づいて排気ガスのサンプル採取制御を実行することができる。よって、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることをより抑制することができることから、低エミッション測定時において、より高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【００４８】
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】
【００４９】
【図１】実施例１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】本発明によるＣＶＳ分析濃度の向上効果試算を示している。
【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１のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【図５】実施例１のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【図６】実施例２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７】実施例２のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【符号の説明】
【００５０】
１ 排気ガス測定装置
１０ ＥＣＵ（運転判定手段，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（希釈排気ガス採取手段）
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 ライン切替バルブ
３２ ライン切替バルブ（希釈排気ガス採取手段）
４１ ポンプ
５１ ＣＯ２センサ（運転状態検出手段）
６１ 希釈用ガス採取通路
６２ 希釈排気ガス採取通路（希釈排気ガス採取手段）
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）。
ＣＶＳによる連続マスエミッション測定は、その測定の原理上、内燃機関からＣＶＳに取り込まれる排気ガス量に応じて排気ガスの希釈率が変化する。そのため、アイドル運転時や低負荷運転時など、内燃機関が排出する排気ガス量が少量である場合、ＣＶＳに取り込まれた少量の排気ガスは希釈トンネル内で大きく希釈されてサンプルバッグに貯留される。このように、濃度測定用の排気ガスが大きく希釈されると測定の感度が低下することから、連続マスエミッション測定の信頼性が低下する場合がある。
【０００３】
ＣＶＳによる連続マスエミッション測定の信頼性を向上させる手段として、任意の時間中にエア弁を開放して排気ガスを球型タンクに採取することで、吸着性の高い排気ガスを再現性よく自動分析する技術が特許文献２に開示されている。
また、スロート部の断面面積を自動的に制御する可変ベンチュリ式定流量制御装置を備え、バッグサンプル用試料ガスを一定流量で各モード運転の定められた条件においてサンプルラインおよび弁を経由して採取することで、排気ガス条件が大きく変化した場合でもガス質量流量を一定に制御する技術が特許文献３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】特許第２５９０３８５号公報
【特許文献３】特許第２９４５４９９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、３の技術では、内燃機関が排出する排気ガス量が少量である場合に、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されてしまうことを抑制することが困難である。特に、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等における低エミッション計測の場合、内燃機関の停止中、すなわち排気ガス量がゼロの場合にも希釈トンネル内のガスをサンプルバッグへ貯留するために、サンプルバッグ内の排気ガスが過剰に希釈されてしまう。よって、測定の感度が低下することから、連続マスエミッション測定の信頼性が大きく低下してしまう、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、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得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、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関が運転状態にあるか否かを判定する運転判定手段と、前記運転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を採取する希釈排気ガス採取手段と、前記希釈排気ガス採取手段によって採取された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、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の排気ガスの一部を採取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、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができる。よって、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【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１】
【００１０】
本発明の実施例１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、バックグラウンド（以下（Ｂ／Ｇ）と略記する）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採取通路６１、希釈排気ガス採取通路６２を通じて希釈トンネル２１内の希釈用ガス、および希釈された排気ガスの一部を採取する。また、排気ガス測定装置１は、希釈用ガス採取通路６１および希釈排気ガス採取通路６２にそれぞれライン切替バルブ３１および３２を備えており、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制御する。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に採取され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。更に、排気ガス測定装置１は、希釈排気ガス採取通路６２にＣＯ２センサ５１を備えており、希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度を検出する。
【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、ポンプ４１の駆動力により希釈トンネル２１と連通した希釈用ガス採取通路６１を通じて希釈用ガスの一部を採取する。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、ポンプ４１の駆動力により希釈トンネル２１と連通した希釈排気ガス採取通路６２を通じて希釈トンネル２１内で希釈された排気ガスの一部を採取する。Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６は、ガスの採取が終了すると、採取したガスを後述する連続分析計２７へと供給する。
なお、サンプルバッグ２６および希釈排気ガス採取通路６２は、本発明の希釈排気ガス採取手段に相当する。
【００１５】
ライン切替バルブ３１は、一方が希釈トンネル２１と、他の一方がＢ／Ｇバッグ２５と連通し、他のもう一方が大気開放されたバイパス部と連通した三方弁である。ライン切替バルブ３１は、ＥＣＵ１０の指示に従って希釈トンネル２１とＢ／Ｇバッグ２５、またはバイパス部との連通を切り替えることで、希釈用ガスの採取および停止を制御する。
また、ライン切替バルブ３２は、一方が希釈トンネル２１と、他の一方がサンプルバッグ２６と連通し、他のもう一方が大気開放されたバイパス部と連通した三方弁である。ライン切替バルブ３２は、ＥＣＵ１０の指示に従って希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６、またはバイパス部との連通を切り替えることで、希釈された排気ガスの採取および停止を制御する。この場合、ライン切替バルブ３１および３２としては、電磁弁やアクチュエータを適用することができる。また、ライン切替バルブ３１および３２は、希釈用ガス採取通路６１および希釈排気ガス採取通路６２の連通、遮断を制御することでガスの採取および停止を制御する形式の制御弁を三方弁に代えて適用することもできる。
なお、ライン切替バルブ３２は、本発明の希釈排気ガス採取手段に相当する。
【００１６】
連続分析計２７は、Ｂ／Ｇバッグ２５およびサンプルバッグ２６が採取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。
【００１７】
ＣＯ２センサ５１は、希釈トンネル２１とライン切替バルブ３２との間の希釈排気ガス採取通路６２に備えられ、希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度を検出し、検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。ＣＯ２センサ５１としては、赤外線吸収方式や起電力検出方式等の一般的なセンサを用いることができる。この場合、ＣＯ２センサ５１に代えて、希釈トンネル２１とライン切替バルブ３２との間の希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスを連続分析計２７に供給することでガスのＣＯ２濃度を検出することもできる。
なお、ＣＯ２センサ５１は、本発明の運転状態検出手段に相当する。
【００１８】
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、ライン切替バルブ３１および３２の切替動作、ポンプ４１の動作、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。
【００１９】
また、ＥＣＵ１０は、ポンプ４１をＯＮさせて、かつライン切替バルブ３１をサンプル採取ＯＮ、すなわち希釈トンネル２１とＢ／Ｇバッグ２５とを連通させるように切り替えるよう指令して、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へ供給させて希釈用ガス濃度、すなわち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。この場合、Ｂ／Ｇ濃度の測定は、後述する希釈排気ガス濃度の測定タイミングと重複しない任意のタイミングで実行することができる。
【００２０】
そして、ＥＣＵ１０は、ＣＯ２センサ５１の検出結果に基づいて、車両のエンジンが運転状態にあるか否かを判定する運転判定制御を実行する。ＥＣＵ１０は、ＣＯ２センサ５１が検出したＣＯ２濃度が所定のしきい値を超える場合は、車両のエンジンが運転状態にあると判定する。ここで、ＣＯ２濃度のしきい値は、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、希釈トンネル２１とライン切替バルブ３２との間の希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度を連続分析計２７で分析した結果に基づいて、車両のエンジンが運転しているか否かを判定することもできる。
【００２１】
更に、ＥＣＵ１０は、運転判定制御によって車両のエンジンが運転状態にあると判定した場合に、ポンプ４１をＯＮさせて、かつライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＮ、すなわち希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６とを連通するように切り替えるよう指令して、サンプルバッグ２６へ希釈された排気ガスを貯留させる。つづいて、ＥＣＵ１０は、サンプルバッグ２６に貯留させた希釈された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。
上記の制御を実行することにより、特に低エミッション測定時において、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができることから、後述する（１）式で用いる希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔの測定値の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００２２】
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）
【００２３】
図２に、本発明によるＣＶＳ分析濃度の向上効果試算を示す。本発明により、信頼性の高い希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔの測定値に基づいて排気ガス濃度を算出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分析濃度を２倍以上に向上させることができる。このように、排気ガスの過剰な希釈による測定感度の低下を抑制することができることから、ＨＥＶ等の低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【００２４】
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、ＣＯ２センサ５１のＣＯ２濃度信号、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、本発明の運転判定手段、排気ガス濃度算出手段に相当する。
【００２５】
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、希釈用ガス濃度測定手段と、運転状態検出手段と、運転判定手段と、希釈排気ガス採取手段と、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、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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。
【００２６】
まず、Ｂ／Ｇ濃度を測定するフローを説明する。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。ＥＣＵ１０はステップＳ１で、ライン切替バルブ３１をサンプル採取ＯＮにするように指令して、希釈トンネル２１内を通過する希釈用ガスをＢ／Ｇバッグ２５へ貯留させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１の処理を終えると、次のステップＳ２へ進む。
【００２７】
ステップＳ２で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１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。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２の処理を終えると、制御の処理を終了する。
なお、ステップＳ１およびステップＳ２の制御の処理は、後述するステップＳ８の前であって、ステップＳ７と重複しない任意の処理タイミングで実行することができる。
【００２８】
次に、排気ガス濃度を算出するフローを説明する。図５はＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。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Ｓ３で、ライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＦＦにするように指令して、希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６とを遮断させる。この処理を実行することにより、希釈トンネル２１内を通過するガスがサンプルバッグ２６内に進入することを抑制することができる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３の処理を終えると、次のステップＳ４へ進む。
【００２９】
ステップＳ４で、ＥＣＵ１０は、ＣＯ２センサ５１の検出結果に基づいて、希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度を検出する。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。
【００３０】
ステップＳ５で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ４で検出した希釈排気ガス採取通路６２を通過するガスのＣＯ２濃度が所定のしきい値を超えているか否かを判断する。ここで、ＣＯ２濃度のしきい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濃度が所定のしきい値を超えていない場合（ステップＳ５／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は車両のエンジンの運転が停止していると判定し、ステップＳ３へ戻り、ＣＯ２濃度が所定のしきい値を超えるまで上記の処理を繰り返す。ＣＯ２濃度が所定のしきい値を超えている場合（ステップＳ５／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ６へ進む。
【００３１】
ステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、車両のエンジンが運転状態にあると判定し、ライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＮに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。この処理を実行することにより、特に低エミッション測定時において、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができることから、希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔ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Ｓ６の処理を終えると、次のステップＳ７へ進む。
【００３２】
ステップＳ７で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ６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を測定する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ７の処理を終えると、次のステップＳ８へ進む。
【００３３】
ステップＳ８で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２で測定したＢ／Ｇ濃度ＣＢＧと、ステップＳ７で測定した希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔ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、排気ガスの過剰な希釈による測定感度の低下を抑制することで、ＨＥＶ等の低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる（図２参照）。ＥＣＵ１０は、ステップＳ８の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００３４】
以上のように、本実施例の排気ガス測定装置は、希釈用ガス濃度測定手段と、運転状態検出手段と、運転判定手段と、希釈排気ガス採取手段と、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、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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ことで、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができる。よって、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【実施例２】
【００３５】
つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例の排気ガス測定装置２は、実施例１の排気ガス測定装置１とほぼ同様の構成となっているが、排気ガス測定装置２は、車両に搭載されたエンジンＥＣＵからの情報を検出することによって内燃機関の運転状態を検出する点で車両制御システム１と相違している。
【００３６】
図６は、本発明の排気ガス測定装置２の概略構成を示した構成図である。なお、実施例１と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施例の排気ガス測定装置２は、実施例１と同様に装置内部にＥＣＵ１０を備えている。そして、排気ガス測定装置２は、ＥＣＵ１０と車両に搭載されたエンジンＥＣＵとを交信可能に通信させる通信部５２を備えている。このＥＣＵ１０および通信部５２が、車両に搭載されたエンジンＥＣＵからエンジンの運転状態に関する情報を検出し、検出結果に基づいて車両のエンジンが運転状態にあるか否かを判定する。この場合、エンジンＥＣＵから運転状態に関する情報を検出する手段に限らず、その他のエンジン運転状態検出手段を採用してもよい。また、通信部５２としては、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信プロトコルを用いることができる。
なお、ＥＣＵ１０および通信部５２は、本発明の運転状態検出手段に相当する。
【００３８】
つづいて、ＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、排気ガス測定装置２の動作を説明する。図７はＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。なお、排気ガス測定装置２のＥＣＵ１０は、実施例１の排気ガス測定装置１のステップＳ１およびステップＳ２の制御の処理を行いつつ、以下のステップＳ９からステップＳ１４までの制御を行う。よってステップＳ１およびステップＳ２の制御は実施例１の排気ガス測定装置１と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
本実施例の排気ガス測定装置２は、車両に搭載されたエンジンＥＣＵからの情報によって内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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。
【００３９】
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Ｓ９で、ライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＦＦにするように指令して、希釈トンネル２１とサンプルバッグ２６とを遮断させる。この処理を実行することにより、希釈トンネル２１内を通過するガスがサンプルバッグ２６内に進入することを抑制することができる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ９の処理を終えると、次のステップＳ１０へ進む。
【００４０】
ステップＳ１０で、ＥＣＵ１０は、通信部５２を通じて車両に搭載されたエンジンＥＣＵからエンジンの運転状態に関する情報を検出する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０の処理を終えると、次のステップＳ１１へ進む。
【００４１】
ステップＳ１１で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０で検出したエンジンの運転状態に関する情報に基づいて、車両のエンジンが運転状態にあるか否かを判断する。エンジンが運転状態にない、すなわち停止状態にある場合（ステップＳ１１／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ９へ戻り、エンジンが運転状態となるまで上記の処理を繰り返す。エンジンが運転状態にある場合（ステップＳ１１／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ１２へ進む。
【００４２】
ステップＳ１２で、ＥＣＵ１０は、ライン切替バルブ３２をサンプル採取ＯＮに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。この処理を実行することにより、特に低エミッション測定時において、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができることから、希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔ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Ｓ１２の処理を終えると、次のステップＳ１３へ進む。
【００４３】
ステップＳ１３で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１２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を測定する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１３の処理を終えると、次のステップＳ１４へ進む。
【００４４】
ステップＳ１４で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２で測定したＢ／Ｇ濃度ＣＢＧと、ステップＳ１３で測定した希釈排気ガス濃度Ｃ´ｔ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、排気ガスの過剰な希釈による測定感度の低下を抑制することで、ＨＥＶ等の低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１４の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００４５】
以上のように、本実施例の排気ガス測定装置は、車両に搭載されたエンジンＥＣＵからの情報によって内燃機関が運転状態にあるか否かを判定し、運転状態にあると判定した場合に希釈トンネル内の希釈された排気ガスの一部を採取してその濃度を測定し、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ことで、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることを抑制することができる。よって、低エミッション測定時においても高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【実施例３】
【００４６】
つづいて、本発明の実施例３について説明する。本実施例の排気ガス測定装置３は、実施例１の排気ガス測定装置１とほぼ同様の構成となっているが、排気ガス測定装置３は、ＣＯ２センサ５１の検出結果と、通信部５２を通じてＥＣＵ１０が検出した車両に搭載されたエンジンＥＣＵの情報との両方に基づいて、内燃機関が運転状態にあるか否かを判定する点で排気ガス測定装置１と相違している。
【００４７】
このような構成とすることにより、より精度よく車両の運転状態を判定することができることから、信頼性の高い判定結果に基づいて排気ガスのサンプル採取制御を実行することができる。よって、濃度測定用の排気ガスが過剰に希釈されることをより抑制することができることから、低エミッション測定時において、より高いマスエミッション測定の信頼性を得ることができる。
【００４８】
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】
【００４９】
【図１】実施例１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】本発明によるＣＶＳ分析濃度の向上効果試算を示している。
【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１のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【図５】実施例１のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【図６】実施例２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７】実施例２のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【符号の説明】
【００５０】
１ 排気ガス測定装置
１０ ＥＣＵ（運転判定手段，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（希釈排気ガス採取手段）
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 ライン切替バルブ
３２ ライン切替バルブ（希釈排気ガス採取手段）
４１ ポンプ
５１ ＣＯ２センサ（運転状態検出手段）
６１ 希釈用ガス採取通路
６２ 希釈排気ガス採取通路（希釈排気ガス採取手段）
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、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関が運転状態にあるか否かを判定する運転判定手段と、
前記運転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を採取する希釈排気ガス採取手段と、
前記希釈排気ガス採取手段によって採取された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、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関が運転状態にあるか否かを判定する運転判定手段と、
前記運転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を採取する希釈排気ガス採取手段と、
前記希釈排気ガス採取手段によって採取された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５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１３９３４０（Ｐ２０１０−１３９３４０Ａ）
【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２００８−３１５０９５（Ｐ２００８−３１５０９５）
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【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１０日（２００８．１２．１０）
【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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