JP2010276473A - Exhaust gas measurement system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排ガス計測システムに係り、特に、自動車のエンジンから排出される排ガス中の成分を計測する排ガス計測システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas measurement system, and more particularly, to an exhaust gas measurement system that measures components in exhaust gas discharged from an automobile engine.
自動車のエンジン排ガスに含まれる炭化水素ＨＣ、窒素酸化物ＮＯｘ、一酸化炭素ＣＯ、二酸化炭素ＣＯ2などの成分を計測する排ガス計測システムとして、従来より、シャシダイナモ装置に搭載された自動車を走行モードにしたがって運転し、このモードの最中に排出される排ガスを、空気により希釈して定容量サンプリング装置によって採取し、この採取されたサンプリングガスを、計測原理の異なる複数のガス分析計に供給して前記各成分をそれぞれ計測するものがある。 As an exhaust gas measurement system that measures components such as hydrocarbon HC, nitrogen oxides NOx, carbon monoxide CO, carbon dioxide CO 2 contained in the engine exhaust gas of automobiles, a conventional vehicle mounted on a chassis dynamometer has been driven. The exhaust gas discharged during this mode is diluted with air and sampled by a constant volume sampling device, and this sampled sampling gas is supplied to multiple gas analyzers with different measurement principles. Some of these components are measured separately.
例えば特許文献１には、複数の計測を自動（無人）で続けて実行するとともに、自動車排ガス測定管理装置の動作状況を一覧表示する自動車排ガス測定システムが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an automobile exhaust gas measurement system that continuously performs a plurality of measurements automatically (unattended) and displays a list of operation states of the automobile exhaust gas measurement management device.
ところで、近年では自動車の排ガス規制がますます厳しくなりつつあり、計測対象となる成分が排気ガスにほとんど含まれなくなってきている。また燃料の多様化（例えばアルコール燃料の使用）、未規制成分を含めた計測成分の多様化（例えば温室効果ガスの一種である亜酸化窒素Ｎ2ＯやアンモニアＮＨ3の計測）といった実状も存在する。 By the way, in recent years, exhaust gas regulations for automobiles are becoming stricter, and components to be measured are hardly contained in exhaust gas. There are also actual situations such as diversification of fuel (for example, use of alcohol fuel) and diversification of measurement components including unregulated components (for example, measurement of nitrous oxide N 2 O and ammonia NH 3 which are a kind of greenhouse gas). To do.
かかる現状の中で、計測精度の益々の高度化が要求されている。例えば、大気中の空気をそのまま希釈空気として用いると大気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘといった不純物の影響を受けて、高い計測精度を確保できない。このため、希釈空気を空気精製機により精製し、大気中の不純物を除去してから希釈空気として用いることがなされている。 In such a current situation, an increasing sophistication of measurement accuracy is required. For example, if air in the atmosphere is used as dilution air as it is, high measurement accuracy cannot be secured due to the influence of impurities such as HC, CO, and NOx in the atmosphere. For this reason, it is made to use diluted air after refine | purifying diluted air with an air refiner and removing the impurity in air | atmosphere.
しかしながら、排ガス計測システム内に不純物が蓄積している場合があり、低濃度の計測成分を高精度で計測するためには、これら不純物を計測前に予め除去しておくことが望ましい。また、いずれかの箇所から大気がシステム内に漏れ込むと、大気中の不純物も併せて計測されてしまうため、このような漏れ込みの有無を計測前に予め確認しておくのが望ましい。さらに、システムの部分或いは全体に異常があるか否か、計測前に予め診断しておくのが望ましい。さらに、これらの前処理および動作を一括管理して自動的に行い、効率化および人為的ミス削減を図るのが望ましい。 However, there are cases where impurities accumulate in the exhaust gas measurement system, and in order to measure low concentration measurement components with high accuracy, it is desirable to remove these impurities before measurement. In addition, if the atmosphere leaks into the system from any location, impurities in the atmosphere are also measured, so it is desirable to confirm the presence or absence of such leakage before measurement. Furthermore, it is desirable to diagnose in advance before measurement whether or not there is an abnormality in a part or the whole of the system. Furthermore, it is desirable to manage these pre-processing and operations collectively and automatically to improve efficiency and reduce human error.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その一の目的は、排ガス成分計測前に適切な前処理を行い、これにより排ガス成分計測時の計測精度を高め得る排ガス計測システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and one object of the present invention is to provide an exhaust gas measurement system that can perform appropriate pretreatment before measuring exhaust gas components, thereby improving the measurement accuracy during exhaust gas component measurement. There is.
本発明の一形態によれば、
エンジンの排ガスを、空気精製機により生成された精製空気により希釈してサンプリングガスを生成すると共に、精製空気をバックグラウンドガスとし、これらサンプリングガスとバックグラウンドガスをサンプリング装置により採取し、この採取されたサンプリングガスとバックグラウンドガスに基づき排ガス成分を計測する排ガス計測システムにおいて、
排ガス成分計測前の前処理を実行する前処理実行手段を備え、該前処理実行手段が、
前記空気精製機に設けられ所定の排ガス成分を吸着する吸着材を、高温の精製空気によりパージする第１のパージ手段と、
該第１のパージ手段によるパージ後、エンジンの排ガスを導入するための排気連結管を、高温の精製空気によりパージする第２のパージ手段と、
該第２のパージ手段によるパージと並行して前記サンプリング装置を高温の精製空気によりパージする第３のパージ手段と、
前記第２および第３のパージ手段によるパージ後、低温の精製空気をサンプリングガスおよびバックグラウンドガスとして用いて、前記第３のパージ手段による前記サンプリング装置のパージが完了したか否かを判定する判定手段と、
該判定手段によるパージ完了判定後、低温の精製空気をバックグラウンドガスとして用いて前記空気精製機の診断を行う第１の診断手段と、
該第１の診断手段による診断後、較正ガスが混入された低温の精製空気をサンプリングガスとして用い、較正ガスが混入されていない低温の精製空気をバックグラウンドガスとして用いて、システム全体の診断を行う第２の診断手段と、を備える
ことを特徴とする排ガス計測システムが提供される。
According to one aspect of the invention,
The engine exhaust gas is diluted with purified air generated by an air purifier to produce sampling gas, and purified air is used as background gas. These sampling gas and background gas are sampled by a sampling device. In an exhaust gas measurement system that measures exhaust gas components based on the sampled gas and background gas,
Pre-processing execution means for executing pre-processing before exhaust gas component measurement, the pre-processing execution means,
A first purging means for purging an adsorbent that is provided in the air purifier and adsorbs a predetermined exhaust gas component with high-temperature purified air;
A second purge means for purging an exhaust pipe for introducing exhaust gas of the engine with high-temperature purified air after purging by the first purge means;
A third purge means for purging the sampling device with high-temperature purified air in parallel with the purge by the second purge means;
Judgment whether or not purging of the sampling device by the third purge means is completed using the low temperature purified air as sampling gas and background gas after purging by the second and third purge means Means,
A first diagnosis means for diagnosing the air purifier using low-temperature purified air as a background gas after the purge completion determination by the determination means;
After the diagnosis by the first diagnostic means, the low temperature purified air mixed with the calibration gas is used as the sampling gas, and the low temperature purified air not mixed with the calibration gas is used as the background gas to diagnose the entire system. And an exhaust gas measurement system characterized by comprising: a second diagnostic means.
本発明によれば、排ガス成分計測前に適切な前処理を行い、これにより排ガス成分計測時の計測精度を高めることができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, it is possible to perform an appropriate pretreatment before measuring the exhaust gas component, thereby exhibiting an excellent effect that the measurement accuracy at the time of measuring the exhaust gas component can be increased.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１に、本発明の実施形態に係る排ガス計測システムを示す。排ガス計測システム１は、空気精製機２、主通路３、サンプリング装置４および分析計５を備える。主通路３の中間部に位置する混合部６には、自動車（図示せず）のエンジンの排ガスを主通路３内に導入するための排気連結管７が接続されている。
FIG. 1 shows an exhaust gas measurement system according to an embodiment of the present invention. The exhaust gas measurement system 1 includes an
空気精製機２は、大気を導入して精製した後、精製空気を主通路３に排出するもので、上流側から順にブロワ８、浄化部９、冷却部１０および吸着材１１を備えてなる。浄化部９は上流側の電気ヒータと下流側の酸化触媒からなる。排ガス成分の計測時、ブロワ８で吸引及び圧送された大気は、電気ヒ−タによって４００℃程度の高温に加熱され、酸化触媒を通過する。酸化触媒を通過する際、大気中のＨＣ，ＣＯが完全燃焼されてＣＯ2となり、大気は一次精製される。この一次精製された大気は、水冷式の冷却器を備えた冷却部１０により常温程度の低温に冷却され、活性炭を含む吸着材１１を通過してＮＯｘ（特にＮＯ）が除去され、二次精製された後、主通路３に排出される。
The
排ガス成分の計測時、排気連結管７には図示しない自動車の排気管（テールパイプ）が接続され、自動車が図示しないダイナモメータ上でモード走行を行っている最中、排ガスＥが排気連結管７を通じて主通路３に導入される。導入された排ガスは、混合部６において、空気精製機２から送出された精製空気と混合され、希釈される。
When measuring the exhaust gas component, an exhaust pipe (tail pipe) of an automobile (not shown) is connected to the
こうして出来た希釈ガスは下流側のサンプリング装置４に送られる。このとき、下流端のブロワ１２が希釈ガスを吸引して排気路１３に排出する。ブロワ１２の上流側に位置するベンチュリ１４（ＣＦＶ：クリチカルフローベンチュリ）が希釈ガスの流量を一定にする。このようにサンプリング装置４はＣＶＳ（コンスタント・ボリューム・サンプラー）をなしている。
The diluted gas thus produced is sent to the sampling device 4 on the downstream side. At this time, the
ベンチュリ１４の直前位置で、希釈ガスがサンプリングガスとして採取され、自動車のモード走行の最中、サンプリングライン１５を通ってサンプリングバッグ１６に溜められる。
Dilution gas is sampled as a sampling gas at a position immediately before the
他方、混合部６の上流側で、精製空気がバッググラウンドガスとして採取され、自動車のモード走行の最中、バックグラウンドライン１７を通ってバックグラウンドバッグ１８に溜められる。
On the other hand, on the upstream side of the
自動車のモード走行が終了すると、これら溜められたサンプリングガスおよびバッググラウンドガスに基づき、分析計５により、排ガス成分が計測ないし分析される。分析計５は、計測原理の異なる複数のガス分析計を搭載しており、排ガス中に含まれるＨＣ、ＮＯｘ 、ＣＯ、ＣＯ2 などの各成分を個別に計測可能である。 When the mode driving of the automobile is finished, the exhaust gas component is measured or analyzed by the analyzer 5 based on the collected sampling gas and background gas. The analyzer 5 is equipped with a plurality of gas analyzers having different measurement principles, and can individually measure each component such as HC, NOx, CO, and CO 2 contained in the exhaust gas.
具体的には、バッグ１６に溜められたサンプリングガスが分析計５に送られ、サンプリングガス中の特定成分の濃度と、サンプリングガス自体の体積とから、当該サンプリングガスに含まれる特定成分の重量が分析計５により算出される。同様に、バッグ１８に溜められたバックグラウンドガスが分析計５に送られ、バックグラウンドガス中の特定成分の濃度と、バックグラウンドガス自体の体積とから、当該バックグラウンドガスに含まれる特定成分の重量が分析計５により算出される。前者から後者を差し引いて、１モード走行当たりに排出された特定成分の重量が分析計５により計測される。
Specifically, the sampling gas stored in the
なお、この排ガス計測システム１にあっては、下流側ブロワ１２によって引き込まれるガス量よりも多くのガスが上流側ブロワ８によって圧送される。空気精製機２の出口と主通路３の入口との間に僅かな隙間１９が設けられ、余剰の精製空気ないし過剰圧力を大気に開放するようになっている。２０は主通路３に設けられたフィルタであり、このフィルタ２０内部でバッググラウンドガスが採取される。
In the exhaust gas measurement system 1, more gas than the amount of gas drawn by the
図２に示すように、サンプリングガスは、主通路３内の採取口２１からサンプリングライン１５に導入ブロワ２２によって導入され、四方電磁弁からなる切替弁２３を通過してサンプリングバッグ１６に充填される。このとき切替弁２３は充填位置（Ｆｉｌｌ）にある。そして切替弁２３が計測位置（Ｍｅａｓｕｒｅ）に切り替えられると、サンプリングバッグ１６に充填されていたサンプリングガスが、分析計５に装備されたポンプによって吸い込まれ、分析計５に送られる。他方、切替弁２３が脱気位置（Ｄｕｍｐ）に切り替えられると、同時に脱気ブロワ２４が作動され、サンプリングバッグ１６に充填されていたサンプリングガスが外部に排出される。
As shown in FIG. 2, the sampling gas is introduced into the
この点はバックグラウンド側についても同様である。図１に、サンプリング側についてはＳの添字を、バックグラウンド側についてはＢの添字を付して各要素を示す。 This also applies to the background side. In FIG. 1, each element is shown with an S subscript on the sampling side and a B subscript on the background side.
ところで、かかる排ガス計測システム１にあっては計測精度を高めるのが本来望ましい。このため、排ガス計測前に、例えばシステム内に蓄積した不純物を予め除去したり、大気のシステム内への漏れ込みを予め確認したり、システムの部分或いは全体を予め診断したりするのが望ましい。さらには、これらの前処理ないし動作を一括管理して自動的に行い、効率化および人為的ミス削減を図るのが望ましい。 By the way, in such an exhaust gas measurement system 1, it is originally desirable to improve measurement accuracy. For this reason, it is desirable to remove, for example, impurities accumulated in the system in advance, to check in advance whether air has leaked into the system, or to diagnose a part or the whole of the system before exhaust gas measurement. Furthermore, it is desirable to manage these pre-processing or operations automatically and collectively to improve efficiency and reduce human error.
そこで本実施形態は、これらを実現するため、以下の如く構成され且つ作動するようになっている。 Therefore, in order to realize these, the present embodiment is configured and operated as follows.
まず図１に示すように、主通路３はＬ字状に折れ曲がって鉛直部の最下部に混合部６が形成されているが、この混合部６の出口部に、当該出口部を絞るための絞り弁２５が設けられている。絞り弁２５はアクチュエータ２６により開閉作動され、通常は図１に示す如く全開状態となっている。また混合部６の圧力を検出する圧力センサ２７が併設されている。
First, as shown in FIG. 1, the
次に、排気連結管７を流れるガスを抽出する抽出ライン２８が設けられる。抽出ライン２８は、自動車の排気管への接続部分となる排気連結管７の先端部にその抽出口を有する。
Next, an
他方、混合部６の下流側における主通路３の水平部、具体的には採取口２１の直前位置からガスを採取して送る採取ライン２９が設けられる。抽出ライン２８と採取ライン２９は、三方電磁弁からなる切替弁３０を介して、分析計５の連続分析に供される連続ライン３１に接続される。
On the other hand, a
さらに、主通路３におけるフィルタ２０の上流側には、大気を主通路３内に導入するための大気導入口３２が設けられ、この大気導入口３２には、下流側に送る希釈空気を大気と精製空気とにそれぞれ切り替える空気切替弁３３が設けられる。空気切替弁３３は通常図示するような閉位置すなわち精製空気導入側に切り替えられている。
Further, an
また、既知濃度の各排ガス成分を含む較正ガス（スパンガス）を供給する較正ガス供給装置３４、供給された較正ガスの流量を測定する流量計３５、較正ガスの流量を調節する調節弁３６、および流量を調節された較正ガスを主通路３の混合部６内に送る較正ガス送出ライン３７が設けられる。なお、較正ガス供給装置３４から供給された較正ガスは、分析計５の較正のため、分析計５にも送れるようになっている。
Further, a calibration
そして図示しないが、システム１の各要素を一括制御する制御装置が設けられている。 Although not shown, a control device that collectively controls each element of the system 1 is provided.
この排ガス計測システム１にあっては、排ガス成分の計測前に、制御装置により予め定められたプログラムに従って、次のような前処理が実行される。この前処理の手順を図３に示す。なお前処理実行時には排気連結管７に自動車の排気管は接続されておらず、排気連結管７は大気開放状態となっている。
In the exhaust gas measurement system 1, the following pre-processing is executed according to a program predetermined by the control device before measuring the exhaust gas components. The preprocessing procedure is shown in FIG. Note that when the pre-processing is executed, the exhaust pipe of the automobile is not connected to the
図３に示すように、最初のステップＳ１０１では、空気精製機２が高温に設定される。すなわち、浄化部９の電気ヒ−タがオンされ、冷却部１０がオフされる。これにより空気を電気ヒ−タによって４００℃程度の高温まで加熱し、冷却部１０で冷却することなく、高温状態で排出可能となる。なおこのときブロワ８，１２がオンされ、精製空気が主通路３を流される。
As shown in FIG. 3, in the first step S101, the
次にステップＳ１０２において、空気精製機２の吸着材１１が、高温の精製空気（特に一次精製空気）によりパージされる。このときの空気の流れを図４に矢印Ａで示す。このパージにより、吸着材１１に吸着されていた排ガス成分（特にＮＯｘ）が脱離排出され、吸着材１１が浄化される。
Next, in step S102, the
このとき同時に、切替弁３０が、採取ライン２９と連続ライン３１を接続するサンプリング側に切り替えられ、採取ライン２９から採取された高温精製空気がサンプリングガスとして分析計５の連続分析に供される。
At the same time, the switching
なお、排気連結管７を通じて主通路３内の高温精製空気が外部に流出されているが、排気連結管７を通じた大気の流入（逆流）はない。
Although the high-temperature purified air in the
次に、ステップＳ１０３において、吸着材１１のパージが完了したか否かが判定される。すなわち、高温精製空気を分析計５で連続分析すると、図５に示すように、高温精製空気に含まれる吸着成分の濃度が一旦上昇し、その後低下する。この低下中に吸着成分の濃度がゼロ付近の所定濃度Ｘ以下に達したら、その時点ｔｘでパージ完了と判定される。 Next, in step S103, it is determined whether or not the purge of the adsorbent 11 has been completed. That is, when the high-temperature purified air is continuously analyzed by the analyzer 5, as shown in FIG. 5, the concentration of the adsorbed component contained in the high-temperature purified air once increases and then decreases. If the concentration of the adsorbed component reaches below the predetermined concentration X near zero during this decrease, it is determined that the purge is completed at that time tx.
パージ完了と判定されない場合にはステップＳ１０２に戻ってパージが継続して実行され、パージ完了と判定された場合にはステップＳ１０４に進む。 If it is not determined that the purge is completed, the process returns to step S102 and the purge is continuously executed. If it is determined that the purge is completed, the process proceeds to step S104.
ステップＳ１０４では、排気連結管７が高温の精製空気（特に二次精製空気）によりパージされる。このときの精製空気の流れを図６に矢印Ａで示す。このパージにより、排気連結管７の内壁に付着されていた排ガス成分が脱離排出され、排気連結管７の内部が浄化される。排気連結管７を通じた高温精製空気はそのまま大気開放される。
In step S104, the
この際、絞り弁２５が図６に示すような半開位置、或いは全閉よりやや開いた位置に制御される。すると混合部６から主通路下流側への流量が少なくなることから、混合部６の圧力が上昇し、高温精製空気は排気連結管７を積極的に流れてパージするようになる。つまり流量バランスが主通路３側よりも排気連結管７側の方で多くなる。好ましくは、圧力センサ２７で検出された圧力が、最良の流量バランスを得られるような混合部圧力に一致するよう、アクチュエータ２６ひいては絞り弁２５の開度がフィードバック制御される。
At this time, the
また、このとき同時に、切替弁３０が、抽出ライン２８と連続ライン３１を接続する排気側に切り替えられ、抽出ライン２８から抽出された高温精製空気がサンプリングガスとして分析計５の連続分析に供される。
At the same time, the switching
次に、ステップＳ１０５において、排気連結管７のパージが完了したか否かが判定される。このときの判定方法はステップＳ１０３の吸着材１１の場合と同じである。パージ完了と判定されない場合にはステップＳ１０４に戻ってパージが継続して実行され、パージ完了と判定された場合にはステップＳ１０６に進む。
Next, in step S105, it is determined whether or not the purge of the
一方、ステップＳ１０３で吸着材１１のパージ完了と判定された場合には、ステップＳ１０７でサンプリング装置４（ＣＶＳ）のパージが並行して行われる。この際、切替弁２３が、図２に示したような充填位置（Ｆｉｌｌ）、計測位置（Ｍｅａｓｕｒｅ）および脱気位置（Ｄｕｍｐ）に所定時間毎に順次切り替えられ、絞り弁２５を通過した後の高温精製空気のバッグ１６への充填、分析計５への供給およびバッグ１６から外部への脱気が順次繰り返し実行される（図６参照）。これにより、高温精製空気を用いたサンプリング装置４の各ガス通路の浄化が可能となる。このサンプリング装置４のパージはステップＳ１０８が開始されるまで実行される。なお、充填、計測および脱気の順序はこの順序に限られない
ステップＳ１０６では、空気精製機２が低温（具体的には常温）に設定される。すなわち、浄化部９の電気ヒ−タが継続してオンされ、冷却部１０もオンされる。これにより電気ヒ−タによって４００℃程度に加熱された空気は、酸化触媒で一次精製された後、冷却部１０で冷却されて２０℃程度の常温となり、吸着材１１で二次精製されて排出される。
On the other hand, if it is determined in step S103 that the purge of the adsorbent 11 has been completed, the sampling device 4 (CVS) is purged in parallel in step S107. At this time, the switching
次に、ステップＳ１０８において、サンプリング装置４（ＣＶＳ）のパージが完了したか否かが判定される。この際、図７に示すように、絞り弁２５が全開とされ、切替弁２３が充填位置に切り替えられ、サンプリングガスとしての常温精製空気がサンプリングライン１５からサンプリングバッグ１６に所定時間充填される。また同様に、バックグラウンドガスとしての常温精製空気がバックグラウンドライン１７からバックグラウンドバッグ１８に同一時間充填される。
Next, in step S108, it is determined whether or not the sampling device 4 (CVS) has been purged. At this time, as shown in FIG. 7, the
その後、充填完了と同時に、切替弁２３が計測位置に切り替えられ、サンプリングバッグ１６内のサンプリングガスおよびバックグラウンドバッグ１８内のバックグラウンドガスがそれぞれ分析計５に供される。そして前述の方法で両バッグ１６，１８内に含まれていた所定の排ガス成分の重量が計算ないし計測される。サンプリングバッグ１６内に含まれていた排ガス成分の重量をサンプリング成分重量Ｓ、バックグラウンドバッグ１８内に含まれていた排ガス成分の重量をバックグラウンド成分重量Ｂとする。
Thereafter, simultaneously with the completion of filling, the switching
仮に正常な状態であるとすれば両重量Ｓ，Ｂは等しい筈である。よってここでは、両重量Ｓ，Ｂの比較によりサンプリング装置４のパージが完了したか否かが判定される。具体的には、両重量の差の絶対値｜Ｓ−Ｂ｜が、ゼロより僅かに大きい所定値α以下であるか否か、すなわち｜Ｓ−Ｂ｜≦αが成立しているか否かが判断される。 If it is normal, both weights S and B should be equal. Therefore, here, it is determined whether or not the purge of the sampling device 4 is completed by comparing both weights S and B. Specifically, whether or not the absolute value | S−B | of the difference between the two weights is equal to or smaller than a predetermined value α slightly larger than zero, that is, whether or not | S−B | ≦ α is satisfied. To be judged.
｜Ｓ−Ｂ｜≦αが成立している場合、サンプリング装置４のパージは完了したと判定され、ステップＳ１０９に進む。他方、｜Ｓ−Ｂ｜≦αが成立していない場合、サンプリング装置４のパージは完了していないと判定され、ステップＳ１１３に進む。 If | S−B | ≦ α is established, it is determined that the purge of the sampling device 4 has been completed, and the process proceeds to step S109. On the other hand, when | S−B | ≦ α is not established, it is determined that the purge of the sampling device 4 is not completed, and the process proceeds to step S113.
サンプリング装置４のパージが完了したと判定され、ステップＳ１０９に至ると、空気精製機２の診断が実行され、すなわち空気精製機２が正常か否かが判定される。
すなわち、図８に示すように、バックグラウンド側の切替弁２３Ｂが充填位置に切り替えられ、バックグラウンドガスとしての常温精製空気がバックグラウンドライン１７からバックグラウンドバッグ１８に所定時間充填される。その後、充填完了と同時に、切替弁２３Ｂが計測位置に切り替えられ、バックグラウンドバッグ１８内のバックグラウンドガスが分析計５に供され、前述の方法でバックグラウンド成分重量Ｂが計測される。
When it is determined that the purge of the sampling device 4 has been completed and the process reaches step S109, the diagnosis of the
That is, as shown in FIG. 8, the background-
バックグラウンド成分重量Ｂが、ゼロより僅かに大きい所定値β以下である場合、空気精製機２は正常と判定され、ステップＳ１１０に進む。
When the background component weight B is equal to or less than the predetermined value β slightly larger than zero, the
他方、バックグラウンド成分重量Ｂが所定値βより大きい場合、空気精製機２から不純物が排出されているとみなされ、空気精製機２は正常でない（異常である）と判定される。この場合、ステップＳ１１１に進んで、図示しない警告装置が作動され、空気精製機２が異常である旨、具体的には空気精製機２の精製能力が低下した旨の警告が発出される。この際同時に、バックグラウンド成分重量Ｂ等の後の解析に必要なデータが制御装置の記憶装置に記憶（ロギング）される。この警告後、ステップＳ１１０に進む。
On the other hand, when the background component weight B is larger than the predetermined value β, it is considered that impurities are discharged from the
ステップＳ１１０では、システム全体の診断が実行され、すなわちシステム全体が正常か否かが判定される。
すなわち、図９に示すように、較正ガス供給装置３４が作動され、調節弁３６で流量の調節された較正ガスＣが混合部６に送られる。このとき、流量計３５で測定された較正ガス流量が所定流量に一致するように、調節弁３６がフィードバック制御される。なお分析計５側の弁（図示せず）が閉じられ、較正ガスは分析計５側に分岐せぬようになっている。
In step S110, the entire system is diagnosed, that is, it is determined whether or not the entire system is normal.
That is, as shown in FIG. 9, the calibration
較正ガス送出ライン３７の出口は、バックグラウンドライン１７の入口より下流側で且つ混合部６の出口直前に位置され、較正ガスの全量が下流側のサンプリング装置４に送られるように配置されている。これにより、排気連結管７を通じて大気に排出される常温精製空気の流れに較正ガスが混じること、すなわち較正ガスが大気に排出されてしまうことが防止される。なお、このような較正ガスの漏れ出しを確実に防止するため、追加の遮断弁で排気連結管７を閉じるようにしても良い。
The outlet of the calibration
この状態で、切替弁２３が充填位置に切り替えられ、較正ガスが混入した常温精製空気がサンプリングガスとしてサンプリングライン１５からサンプリングバッグ１６に所定時間充填される。また同様に、較正ガスが混入していない常温精製空気がバックグラウンドガスとしてバックグラウンドライン１７からバックグラウンドバッグ１８に同一時間充填される。
In this state, the switching
その後、充填完了と同時に、切替弁２３が計測位置に切り替えられ、サンプリングバッグ１６内のサンプリングガスおよびバックグラウンドバッグ１８内のバックグラウンドガスがそれぞれ分析計５に供される。そして前述の方法で、両バッグ１６，１８についてのサンプリング成分重量Ｓおよびバックグラウンド成分重量Ｂがそれぞれ分析計５により計測される。
Thereafter, simultaneously with the completion of filling, the switching
仮に正常な状態であるとすれば、両重量の差Ｓ−Ｂは、供給された較正ガス量に対応した予め予定された重量となる筈である。よってここでは、両重量Ｓ，Ｂの比較によりシステム全体の診断がなされる。具体的には、両重量の差Ｓ−Ｂが予め定められた所定値γ付近にあるか否か、すなわちγ−δ≦Ｓ−Ｂ≦γ＋δ（但しγは微小な所定値）が成立しているか否かが判断される。 If it is normal, the difference SB between the two weights should be a predetermined weight corresponding to the supplied calibration gas amount. Therefore, here, the entire system is diagnosed by comparing both weights S and B. Specifically, whether or not the difference SB between the weights is in the vicinity of a predetermined value γ, that is, γ−δ ≦ SB−γ + δ (where γ is a minute predetermined value) is established. It is determined whether or not.
γ−δ≦Ｓ−Ｂ≦γ＋δが成立している場合、システム全体は正常と判定され、処理が終了される。他方、γ−δ≦Ｓ−Ｂ≦γ＋δが成立していない場合、システム全体は正常でない（異常である）と判定される。この場合、ステップＳ１１２に進んで、前記同様、図示しない警告装置が作動され、システム全体が異常である旨警告される。この際同時に、重量差Ｓ−Ｂ、較正ガスの量および成分比等の後の解析に必要なデータが制御装置の記憶装置に記憶（ロギング）される。この警告後、処理が終了される。 When γ−δ ≦ S−B ≦ γ + δ holds, the entire system is determined to be normal, and the process is terminated. On the other hand, if γ−δ ≦ S−B ≦ γ + δ is not established, it is determined that the entire system is not normal (abnormal). In this case, the process proceeds to step S112, and a warning device (not shown) is activated to warn that the entire system is abnormal as described above. At the same time, data necessary for subsequent analysis such as the weight difference SB, the amount of the calibration gas, and the component ratio is stored (logged) in the storage device of the control device. After this warning, the process is terminated.
なお、システム全体が異常とされる理由として、前述の汚れ等のほか、例えば較正ガスの漏れに起因した較正ガス回収率の低下、ノイズレベルの悪化、応答性悪化等がある。一方、排ガス計測前の前処理が実施された後、直ちに排ガス計測に移行することが可能であるが、この場合、排ガス計測対象の自動車の排ガスエミッションレベルに合わせて、較正ガスの量、流量若しくは成分濃度を設定するのが好ましい。例えば排ガスエミッションが少ない車両であれば較正ガスの量等を少なくし、排ガスエミッションが多い車両であれば較正ガスの量等を多くするが如きである。 In addition to the above-mentioned dirt, the reason why the entire system is abnormal includes, for example, a reduction in calibration gas recovery rate due to leakage of calibration gas, a deterioration in noise level, and a deterioration in responsiveness. On the other hand, after the pretreatment before exhaust gas measurement is performed, it is possible to immediately shift to exhaust gas measurement. In this case, the amount, flow rate or flow rate of the calibration gas is adjusted in accordance with the exhaust gas emission level of the vehicle subject to exhaust gas measurement. It is preferable to set the component concentration. For example, if the vehicle has little exhaust gas emission, the amount of calibration gas is decreased, and if the vehicle has much exhaust gas emission, the amount of calibration gas is increased.
本実施形態では、いずれかの異常が検出された場合であっても前処理を全て終了させ、その後の排ガス計測を許容しているが、代替的に、いずれかの異常が検出された場合にはその時点で前処理を終了したり、その後の排ガス計測を禁止したりしてもよい。 In this embodiment, even if any abnormality is detected, all pre-processing is ended and the exhaust gas measurement after that is allowed, but alternatively, if any abnormality is detected May end the pretreatment at that time or prohibit the subsequent exhaust gas measurement.
ところで、ステップＳ１０８でサンプリング装置４（ＣＶＳ）のパージが完了していないと判定された場合、ステップＳ１１３に至り、サンプリング装置４の追加パージが所定回終了したか否かが判断される。所定回は１回以上、例えば２回である。なおステップＳ１０７のサンプリング装置４のパージは追加パージではないので、１回にカウントされない。 By the way, when it is determined in step S108 that the purge of the sampling device 4 (CVS) has not been completed, the routine proceeds to step S113, where it is determined whether or not the additional purge of the sampling device 4 has been completed a predetermined number of times. The predetermined number of times is one or more times, for example, twice. In addition, since the purge of the sampling device 4 in step S107 is not an additional purge, it is not counted once.
サンプリング装置４の追加パージが所定回終了していない場合、ステップＳ１１４に進んで、ステップＳ１０７と同様の方法で、サンプリング装置４の追加パージが１回実行される。但しこのときにはステップＳ１０７と異なり、常温の精製空気が用いられる。この後ステップＳ１０８に戻って再びサンプリング装置４のパージが完了したか否かが判定される。
これでもなおサンプリング装置４のパージが完了していないと判定された場合、再びステップＳ１１３において、サンプリング装置４の追加パージが所定回終了したか否かが判断される。そして所定回終了していなければステップＳ１１４で更なる追加パージが実行される。このようにステップＳ１０８でサンプリング装置４のパージが完了したと判定されない場合、最大で所定回、サンプリング装置４の追加パージが繰り返し実行される。
If the additional purge of the sampling device 4 has not been completed a predetermined number of times, the process proceeds to step S114, and the additional purge of the sampling device 4 is executed once by the same method as in step S107. However, at this time, unlike step S107, normal temperature purified air is used. Thereafter, the process returns to step S108 to determine again whether or not the sampling apparatus 4 has been purged.
If it is still determined that the purge of the sampling device 4 has not been completed, it is determined again in step S113 whether or not the additional purge of the sampling device 4 has been completed a predetermined number of times. If the predetermined number of times is not completed, a further additional purge is executed in step S114. As described above, when it is not determined in step S108 that the purge of the sampling device 4 has been completed, the additional purge of the sampling device 4 is repeatedly executed a maximum of a predetermined number of times.
他方、ステップＳ１１３でサンプリング装置４の追加パージが所定回終了したと判断された場合、ステップＳ１１５に進む。この場合は、追加パージを所定回実行したにも拘わらずなおサンプリング成分重量Ｓとバックグラウンド成分重量Ｂとが比較的大きく異なっている場合に該当する。よって何等かの異常、例えばサンプリング装置４のガス通路がパージで浄化できないほど著しく汚れていることなどが懸念される。 On the other hand, if it is determined in step S113 that the additional purge of the sampling device 4 has been completed a predetermined number of times, the process proceeds to step S115. This case corresponds to a case where the sampling component weight S and the background component weight B are relatively different from each other even though the additional purge is executed a predetermined number of times. Therefore, there is a concern that some abnormality, for example, the gas passage of the sampling device 4 is so dirty that it cannot be purified by purging.
一方これとは別に、主通路３内に大気の混入或いは漏れ込みがあると、大気中の不純物によってサンプリング成分重量Ｓがバックグラウンド成分重量Ｂより大きくなることがある。よってまずこのような大気漏れ込みの有無を確認ないし判定する。
On the other hand, if the air is mixed or leaked into the
すなわち、ステップＳ１１５において、図１０に示すように、空気切替弁３３が開位置すなわち大気導入側に切り替えられる。これにより主通路３内には大気導入口３２から大気が導入される。なおこれと同期して空気精製機２のブロワ８が停止されてもよい。
That is, in step S115, as shown in FIG. 10, the
そして、ステップＳ１１６において、通常状態において主通路３内への大気の漏れ込みがあるか否かが判断される。すなわち、切替弁２３が充填位置に切り替えられ、サンプリングガスとしての大気がサンプリングライン１５からサンプリングバッグ１６に所定時間充填される。また同様に、バックグラウンドガスとしての大気がバックグラウンドライン１７からバックグラウンドバッグ１８に同一時間充填される。
In step S116, it is determined whether or not there is air leakage into the
その後、充填完了と同時に、切替弁２３が計測位置に切り替えられ、サンプリングバッグ１６内のサンプリングガスおよびバックグラウンドバッグ１８内のバックグラウンドガスがそれぞれ分析計５に供される。そして前述の方法で両バッグ１６，１８内に含まれていた所定の排ガス成分の重量が計算ないし計測される。
Thereafter, simultaneously with the completion of filling, the switching
もし仮に、サンプリング成分重量Ｓとバックグラウンド成分重量Ｂとの相違の原因が大気の漏れ込みである場合には、大気を導入したときにサンプリング成分重量Ｓとバックグラウンド成分重量Ｂとは等しくなる筈である。逆に大気を導入しても、サンプリング成分重量Ｓとバックグラウンド成分重量Ｂとが等しくならなければ、これらの相違の原因は大気の漏れ込みではなく、サンプリング装置４のガス通路の汚れであると推測できる。 If the cause of the difference between the sampling component weight S and the background component weight B is the leakage of the atmosphere, the sampling component weight S and the background component weight B will be equal when the atmosphere is introduced. It is. On the contrary, if the sampling component weight S and the background component weight B are not equal even if the atmosphere is introduced, the cause of these differences is not the leakage of the atmosphere but the contamination of the gas passage of the sampling device 4. I can guess.
よってこのような観点から、ステップＳ１１６では、サンプリング成分重量Ｓとバックグラウンド成分重量Ｂとの比較により、主通路３内への大気の漏れ込みがあるか否かが判定される。具体的には、両重量の差の絶対値｜Ｓ−Ｂ｜が、ゼロより僅かに大きい所定値ε以下であるか否か、すなわち｜Ｓ−Ｂ｜≦εが成立しているか否かが判断される。
Therefore, from such a viewpoint, in step S116, it is determined whether or not there is air leakage into the
｜Ｓ−Ｂ｜≦εが成立している場合、主通路３内への大気の漏れ込みがあると判定され、ステップＳ１１７でその旨が警告装置により警告される。この際同時に、重量差Ｓ−Ｂ等の後の解析に必要なデータが制御装置の記憶装置に記憶（ロギング）される。この警告後、ステップＳ１０９に移行する。
If | S−B | ≦ ε holds, it is determined that there is air leakage into the
他方、｜Ｓ−Ｂ｜≦εが成立していない場合、サンプリング装置４のガス通路に顕著な汚れがあると判定され、ステップＳ１１８でその旨が警告装置により警告される。この際にも同時に、重量差Ｓ−Ｂ等の後の解析に必要なデータが制御装置の記憶装置に記憶（ロギング）される。この警告後、ステップＳ１０９に移行する。 On the other hand, if | S−B | ≦ ε is not established, it is determined that the gas passage of the sampling device 4 is significantly contaminated, and a warning device warns that in step S118. At the same time, data necessary for subsequent analysis such as the weight difference SB is stored (logged) in the storage device of the control device. After this warning, the process proceeds to step S109.
このように本実施形態によれば、排ガス成分計測前の前処理によって、システム内に蓄積した不純物を予め除去したり、大気のシステム内への漏れ込みを予め確認したり、システムの部分或いは全体を予め診断したりすることなどが可能である。従ってシステムの状態を十分確認した上で排ガス成分計測を実行でき、計測精度を著しく高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, the impurities accumulated in the system are removed in advance by pre-processing before measuring the exhaust gas components, the leakage of the atmosphere into the system is confirmed in advance, the system part or the whole Can be diagnosed in advance. Therefore, exhaust gas component measurement can be executed after sufficiently confirming the state of the system, and the measurement accuracy can be remarkably improved.
また、上記前処理を一括管理して自動的に行えるので、効率化および人為的ミス削減を図ることができる。すなわち、近年では排ガスの低エミッション化、計測成分の多様化、多種燃料化等によりシステムへの機能追加が進んでおり、前処理の工程も益々煩雑化、複雑化してきている。よってこれを人為的に行おうとすれば自ずとミスに繋がり易い。本実施形態ではこれを自動的に行うので、人為的ミスを大幅に削減でき、その結果高い信頼性のある計測結果を得ることが可能である。 In addition, since the above pre-processing can be managed automatically and performed automatically, it is possible to improve efficiency and reduce human error. That is, in recent years, functions have been added to the system due to low emission of exhaust gas, diversification of measurement components, various fuels, etc., and the pretreatment process has become increasingly complicated and complicated. Therefore, if this is done artificially, it will easily lead to mistakes. Since this is automatically performed in the present embodiment, human error can be greatly reduced, and as a result, highly reliable measurement results can be obtained.
加えて、上記の順序で各工程を実行することで、各工程の精度を向上し、且つ短時間で実行可能となる。例えば、高温精製空気を用いて吸着材１１のパージと排気連結管７のパージとを連続して行うので、空気精製機２の温度設定を徒に変更しないで済み、時間およびエネルギを節減できる。また、各診断結果を一定条件の下で得られるので、各診断結果に基づく情報からの判断を的確に行うことが出来るようになる。
In addition, by performing each process in the above order, the accuracy of each process is improved and the process can be performed in a short time. For example, since the purge of the adsorbent 11 and the purge of the
以上、本発明の好適実施形態について説明したが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but various other embodiments of the present invention are conceivable.
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
１ 排ガス計測システム
２ 空気精製機
３ 主通路
４ サンプリング装置
５ 分析計
６ 混合部
７ 排気連結管
１１ 吸着材
３４ 較正ガス供給装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust
Claims (1)
排ガス成分計測前の前処理を実行する前処理実行手段を備え、該前処理実行手段が、
前記空気精製機に設けられ所定の排ガス成分を吸着する吸着材を、高温の精製空気によりパージする第１のパージ手段と、
該第１のパージ手段によるパージ後、エンジンの排ガスを導入するための排気連結管を、高温の精製空気によりパージする第２のパージ手段と、
該第２のパージ手段によるパージと並行して前記サンプリング装置を高温の精製空気によりパージする第３のパージ手段と、
前記第２および第３のパージ手段によるパージ後、低温の精製空気をサンプリングガスおよびバックグラウンドガスとして用いて、前記第３のパージ手段による前記サンプリング装置のパージが完了したか否かを判定する判定手段と、
該判定手段によるパージ完了判定後、低温の精製空気をバックグラウンドガスとして用いて前記空気精製機の診断を行う第１の診断手段と、
該第１の診断手段による診断後、較正ガスが混入された低温の精製空気をサンプリングガスとして用い、較正ガスが混入されていない低温の精製空気をバックグラウンドガスとして用いて、システム全体の診断を行う第２の診断手段と、を備える
ことを特徴とする排ガス計測システム。 The engine exhaust gas is diluted with purified air generated by an air purifier to produce sampling gas, and purified air is used as background gas. These sampling gas and background gas are sampled by a sampling device. In an exhaust gas measurement system that measures exhaust gas components based on the sampled gas and background gas,
Pre-processing execution means for executing pre-processing before exhaust gas component measurement, the pre-processing execution means,
A first purging means for purging an adsorbent that is provided in the air purifier and adsorbs a predetermined exhaust gas component with high-temperature purified air;
A second purge means for purging an exhaust pipe for introducing exhaust gas of the engine with high-temperature purified air after purging by the first purge means;
A third purge means for purging the sampling device with high-temperature purified air in parallel with the purge by the second purge means;
Judgment whether or not purging of the sampling device by the third purge means is completed using the low temperature purified air as sampling gas and background gas after purging by the second and third purge means Means,
A first diagnosis means for diagnosing the air purifier using low-temperature purified air as a background gas after the purge completion determination by the determination means;
After the diagnosis by the first diagnostic means, the low temperature purified air mixed with the calibration gas is used as the sampling gas, and the low temperature purified air not mixed with the calibration gas is used as the background gas to diagnose the entire system. An exhaust gas measurement system comprising: a second diagnostic means for performing the operation.
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