JP5732432B2 - 排ガス分析装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両等の内燃機関から排出される排ガスを測定するための排ガス分析装置に関するものである。

従来、自動車等の内燃機関から排出される排ガスを測定するためには、シャシダイナモ装置に搭載された自動車を、自動運転ロボットにより所定の走行モードに従って走行させ、そのときに排出される排ガスを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ルガスを、測定原理の異なる複数のガス分析器を搭載した排ガス分析装置に供給して前記各成分をそれぞれ測定している（特許文献１）。

当該排ガス分析装置に搭載された各ガス分析器には、ホットホースやヒータ等の加熱機器が備わっており、測定時にはガス分析器本体や排ガス導入ラインが規格により定まった所定の分析可能温度に加熱されるように構成されている。

しかし、分析時以外も所定の分析可能温度に加熱するのはコスト面等から適切ではない。このため、従来は、（１）ガス分析器本体及び排ガス導入ラインのいずれもが加熱されていない「オフモード」と、（２）ガス分析器本体は分析可能温度（約１９１℃）に調整されている一方、排ガス導入ラインは分析可能温度よりも低い予め定められた中間温度（約１００℃）に調整されている「ポーズモード」と、（３）ガス分析器本体及び排ガス導入ラインのいずれもが分析可能温度に調整されている「スタンバイモード」との、３段階に加熱状態を切り替えることが可能なように構成されている。

特開２０１０−２７６４７３号公報

しかし、近時のタイトなエネルギー供給状況や環境への負荷の側面から、加熱状態をより一層細やかに調節することが求められている。一方で、一旦ガス分析器本体の加熱をやめてその温度が下がってしまうと、加熱を再開して元の温度に戻ったとしてもそこから分析器本体が安定してドリフトなく分析可能な状態になるまでには時間がかかり、具体的には「オフモード」から「スタンバイモード」に切り替えると安定するまでに少なくとも６時間程度かかる。

そこで本発明は、より一層の省エネルギーが可能であるとともに、迅速に分析を開始することができる排ガス分析装置を提供すべく図ったものである。

すなわち本発明に係る排ガス分析装置は、排ガスを分析する分析器本体と、排ガスが流れる排気管から前記分析器本体まで排ガスを導く排ガス導入部と、前記分析器本体及び排ガス導入部をそれぞれ加熱するヒータと、前記ヒータを制御して前記分析器本体及び排ガス導入部を温調する温調機構とを具備する排ガス分析装置であって、前記温調機構によって分析器本体及び排ガス導入部の温度が排ガス分析を開始できる所定温度である分析可能温度に調整される第１モードと、分析器本体は前記分析可能温度に調整されるとともに排ガス導入部はそのヒータがオフにされる第２モードとの少なくとも２つのモードを選択できるように構成してあることを特徴とする。なお、本発明において「オフ」とは実質的にオフの状態であって、例えば微弱な待機電流が流れている状態をも含むものである。

このようなものであれば、分析器本体は前記分析可能温度に調整される一方、排ガス導入部はそのヒータがオフにされる第２モードに設定可能とすることにより、従来の「ポーズモード」より一層の省エネルギーが図れるとともに、排ガス導入部の再加熱を行うことにより速やかに分析可能な状態に移行できる。

本発明では、前記温調機構によって、分析器本体は前記分析可能温度に調整されるとともに排ガス導入部は前記分析可能温度よりも低い所定温度である中間温度に調整される第３モードを更に選択できるように構成してあってもよい。

また、全てのヒータがオフされる第４モードを更に選択できるように構成してあってもよい。

このように本発明によれば、より一層の省エネルギーが図れるとともに、分析器本体の温度は常に分析可能温度に保たれて分析可能な状態が維持されるので、排ガス導入部の再加熱を行うだけで速やかに分析が可能となり、排ガス分析を効率的に進めることができる。

本発明の一実施形態に係る排ガス分析システムを示す模式的全体図。 同実施形態における第１測定デバイス（排ガス分析装置）の流体回路図。 同実施形態における各種加熱モードを示す表。 同実施形態におけるデバイス制御装置及び第１測定デバイス（排ガス分析装置）の機能ブロック図。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る排ガス分析システム１の全体を模式的に示したものである。この排ガス分析システム１は、同図に示すように、シャシダイナモメータ２、自動運転装置３、試験自動管理装置５、複数の排ガス測定デバイス４、デバイス管理装置６等を備えているもので、シャシダイナモメータ２上で車両ＶＨを擬似走行状態にし、その車両ＶＨの燃費、排ガス成分等に係る性能を試験することができる。

以下に各部を説明する。シャシダイナモメータ２は、一軸の回転ドラム２１と、この回転ドラム２１に負荷を与えるモータやフライホイール（図示しない。）と、それらを制御するダイナモ制御装置２２を備えたものである。回転ドラム２１やモータ、又はフライホイールは、テスト室１０の床Ｆ下にあるピット内に設置してあり、回転ドラム２１の頂上部をテスト室１０の床Ｆに設けた開口部から表出させている。そして車両ＶＨを、その駆動輪が回転ドラム２１の頂上部直上に位置するテスト位置に設定することにより、実走行と同様な状態で走行できるように構成している。ダイナモ制御装置２２は、例えばテスト室１０に隣接して設けた計測室に収容してある。なお、このテスト室１０及び計測室（又は更にこれらに加えて前記ピット）がいわゆるセルと総称されるものである。

自動運転装置３は、車両ＶＨの運転室に搭載されてアクセル、ブレーキ、クラッチ等を駆動する運転ロボット（図示しない。）と、その運転ロボットに接続されてこれを制御するロボット制御装置３１とを備えたもので、このロボット制御装置３１に種々の指令信号を与えることで、前記運転ロボットを制御させ、１０モードやＬＡモード等、車両ＶＨを１又は複数の走行モードで自動走行させることができるようにしてある。このロボット制御装置３１は、例えば前記計測室に収容してある。

試験自動管理装置５は、詳細な説明は省くが、基本的には、走行試験のスケジュールを設定するためのものである。走行試験のスケジュールを設定するとは、例えば、試験モードの設定や試験日の設定等に加え、より細かく車速やエンジン回転数等の車両の挙動を設定したり、測定対象、測定タイミング等を設定したりすることである。この試験自動管理装置５には、通信ポートが設けられていて、前記測定デバイス４やシャシダイナモメータ２、自動運転装置３等が、有線又は無線によってこの試験自動管理装置５に相互通信可能に接続される。

しかして、かかるスケジュール設定がオペレータにより行われると、試験自動管理装置５はそのスケジュールに従ってシャシダイナモメータ２、自動運転装置３、デバイス管理装置６等に適宜指令信号を送信し、スケジュール通りの試験が行われるようにそれらを制御する。

なお、図１では、１つの試験自動管理装置５に１つのデバイス管理装置６が接続されているが、複数のデバイス管理装置６が接続されていてもよい。試験自動管理装置５はデバイス管理装置６毎に独立してスケジューリングできる。

排ガス測定用デバイス４（以下、単に測定用デバイス４とも言う。）とは、排ガス測定に用いられるデバイスのことであり、例えば、単位機器であるガス分析器を１以上集合させて構成した、排ガス成分を測定するものの他、定容量サンプリング装置のように、排ガス成分を測定する前処理を行うようなものも含まれる。

この実施形態では、測定用デバイス４として複数種類を用いている。例えば、測定原理の異なる複数のガス分析器を内蔵した第１測定用デバイス４１、定容量サンプリング装置たる第２測定用デバイス４２、ＥＧＲ率測定装置たる第３測定用デバイス４３、超音波流量計たる第４測定用デバイス４４等である。前記ガス分析器とは、例えば、ＴＨＣを測定するためのＦＩＤであるとか、ＮＯｘを測定するためのＣＬＤであるとか、ＣＯ、ＣＯ_２を測定するためのＮＤＩＲ等のことである。

第１測定デバイス４１は、図２に示すように、１又は複数種類のガス分析器Ｓ１、Ｓ２を備えた分析部４１２と、車両ＶＨの排気管に接続されたサンプリング管から排ガス導入管Ｌ１を介して排ガスをサンプリングするサンプリング部４１１とを備えており、サンプリング部４１１と分析部４１２とは接続管Ｌ２を介して繋がっている。なお、図２におけるガス分析器Ｓ１、Ｓ２は水素炎イオン化検出器である。

第１測定デバイス４１では、排ガス導入管Ｌ１と接続管Ｌ２にはこれらを所定温度に加熱するためのホットホース４１３、４１５が設けられており、サンプリング部４１１と分析部４１２にはその内部機器及び内部流路を所定温度に加熱するためのヒータ４１４、４１６、４１７が設けられている。そして、本実施形態では、これらのホットホース４１３、４１５及びヒータ４１４、４１６、４１７により、各加熱対象が分析可能温度である約１９１℃に加熱される。

ホットホース４１３、４１５及びヒータ４１４、４１６、４１７は、図３に示すように、「オフモード」、「スリープモード」、「ポーズモード」及び「スタンバイモード」の４種類の加熱モードに制御できるように構成されている。「オフモード」では全てのホットホース４１３、４１５及びヒータ４１４、４１６、４１７が稼働されず、「スリープモード」では分析部４１２用ヒータ４１６、４１７は分析可能温度（本実施形態では約１９１℃）に調整されるが、ホットホース４１３、４１５とサンプリング部４１１用ヒータ４１４は稼働されない。「ポーズモード」では、分析部４１２用ヒータ４１６、４１７は分析可能温度に調整されるが、ホットホース４１３、４１５とサンプリング部４１１用ヒータ４１４は分析可能温度よりも低い予め定められた中間温度（本実施形態では約１００℃）に調整される。「スタンバイモード」では、全てのホットホース４１３、４１５及びヒータ４１４、４１６、４１７が分析可能温度（本実施形態では約１９１℃）に調整される。

各測定デバイス４は、測定のためのセンサに加えてローカルコンピュータを内蔵しており、このローカルコンピュータが、センサからの出力値に補正や校正を施して前記各成分量を示す測定値を算出するとともに、その測定値から前記機器性能値を算出する演算部と、該演算部によって算出された測定値や機器性能値等を所定のプロトコルでデバイス管理装置６に送信する通信部としての機能を発揮する。

また、このローカルコンピュータは、デバイス管理装置６からの指令信号を受信して、当該排ガス測定デバイス４の動作モード（測定モード、校正モード、パージモード等）や状態モード（スリープモード、スタンバイモード等）を制御するモード制御部４０２や、センサの校正を行う校正部、又は、該測定デバイス４の過去から現在に亘るデバイス状態情報、例えば、内蔵するポンプによる吸引圧力を示すポンプ圧情報、センサ部の感度に係る情報である感度情報、各部の蓄積稼働時間を示す蓄積稼働時間情報、当該測定デバイス４の予め定められた検査日時を特定するための情報である検査日時特定情報等を蓄積するローカル蓄積部を更に具備している。

第１測定デバイス４１のローカルコンピュータは、図４に示すように、デバイス側送受信部４０１やモード制御部４０２等としての機能を発揮する。

デバイス管理装置６は、例えば汎用のコンピュータに所定のプログラムをインストールして構成されたもので、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、ディスプレイ、入力手段（キーボードやマウス等）６４、通信インタフェース等を備えている。そして、前記メモリに記憶させたプログラムに従ってＣＰＵ及びその周辺機器が協働することにより、このデバイス管理装置６は、断接操作監視部、デバイス標識表示部、デバイス情報取得部等としての機能とともに、本実施形態では、図４に示すように、送受信部６１、加熱モードデータ格納部６２、データ管理部６３等としての機能を発揮するように構成している。また、このデバイス管理装置６には、通信ポートが設けられていて、前記測定デバイス４は、有線又は無線によって、デバイス管理装置６に相互通信可能に接続される。

以下にデバイス管理装置６の各部を詳細に説明する。

加熱モードデータ格納部６２は、メモリの所定領域に設定されるもので、各ガス分析器の加熱状態を示す加熱モードデータを格納している。加熱モードデータは、図３に示すように、（１）全てのホットホース４１３、４１５及びヒータ４１４、４１６、４１７を稼働しないオフモードデータと、（２）分析部４１２用ヒータ４１６、４１７は分析可能温度（本実施形態では約１９１℃）に調整するが、ホットホース４１３、４１５とサンプリング部４１１用ヒータ４１４は稼働しないスリープモードデータと、（３）分析部４１２用ヒータ４１６、４１７は分析可能温度に調整するが、ホットホース４１３、４１５とサンプリング部４１１用ヒータ４１４は分析可能温度よりも低い予め定められた中間温度（本実施形態では約１００℃）に調整するポーズモードデータと、（４）全てのホットホース４１３、４１５及びヒータ４１４、４１６、４１７を分析可能温度（本実施形態では約１９１℃）に調整するスタンバイモードデータとの、４種類からなる。

データ管理部６３は、オペレータによって選択された又は予め決められた加熱モードデータを、加熱モードデータ格納部６２から取得したりする等、各種データの管理を行うものである。

送受信部６１は、通信インタフェースを利用して構成されるものであり、選択された加熱モードデータを第１測定デバイス４１に送信するものである。

次に、かかる構成の第１測定デバイス４１の加熱状態の調整方法に関して説明する。

まずオペレータは、デバイス制御装置６のディスプレイに表示される初期画面（図示しない。）等で、入力手段６４を介して加熱モードを選択する。そしてデータ管理部６３が、オペレータによって選択された加熱モードデータを、加熱モードデータ格納部６２から取得する。

そして送受信部６１がデータ管理部６３から取得した加熱モードデータを第１測定デバイス４１に送信する。

第１測定デバイス４１では、デバイス側送受信部４０１が送信されてきた加熱モードデータを受信し、モード制御部４０２が、ホットホース４１３、４１５及びヒータ４１４、４１６、４１７のオン／オフ及び温度を制御する。

このように構成した本実施形態によれば、加熱モードにスリープモードが設けられたことにより、分析部４１２用ヒータ４１６、４１７の温度を分析可能温度に維持しつつ、排ガス導入管Ｌ１用ホットホース４１３、接続管Ｌ２用ホットホース４１５及びサンプリング部４１１用ヒータ４１４は停止された状態にすることができるので、従来のポーズモードより一層の省エネルギーが図れるとともに、排ガス導入管Ｌ１用ホットホース４１３、接続管Ｌ２用ホットホース４１５及びサンプリング部４１１用ヒータ４１４の再加熱を行うだけで速やかに分析が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限られない。

加熱モードデータは前記実施形態ではデバイス管理装置側に格納されているが、当該加熱モードデータが第１測定デバイス（排ガス分析装置）側に保有されていて、当該第１測定デバイスがデバイス管理装置に接続されると、そのデバイス管理装置が加熱モードデータを読み込むように構成されていてもよい。

前記実施形態ではスリープモード時に分析可能温度に調整されるガス分析器としては水素炎イオン化検出器が例示されたが、当該ガス分析器はＣＬＤ式ＮＯ_Ｘ計であってもよい。

その他本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

１・・・排ガス分析システム
Ｓ１、Ｓ２・・・ガス分析器
Ｌ１・・・排ガス導入管
Ｌ２・・・接続管
４１３、４１５・・・ホットホース
４１４、４１６、４１７・・・ヒータ
４０２・・・モード制御部

Claims (3)

1. 排ガスを分析する分析器本体と、排ガスが流れる排気管から前記分析器本体まで排ガスを導く排ガス導入部と、前記分析器本体及び排ガス導入部をそれぞれ加熱するヒータと、前記ヒータを制御して前記分析器本体及び排ガス導入部を温調する温調機構とを具備する排ガス分析装置であって、
   前記温調機構によって分析器本体及び排ガス導入部の温度が排ガス分析を開始できる所定温度である分析可能温度に調整される第１モードと、分析器本体は前記分析可能温度に調整されるとともに排ガス導入部はそのヒータがオフにされる第２モードと全てのヒータがオフされる第４モードとを選択できるように構成してあることを特徴とする排ガス分析装置。
2. 前記温調機構によって、分析器本体は前記分析可能温度に調整されるとともに排ガス導入部は前記分析可能温度よりも低い所定温度である中間温度に調整される第３モードを更に選択できるように構成してある請求項１記載の排ガス分析装置。
3. 前記排ガス導入部が、車両の排気管から排ガス導入管を介して排ガスをサンプリングするサンプリング部と、該サンプリング部を分析器本体に接続する接続管とを具備したものであり、
   前記第１モードにおいては、前記分析器本体に加え、前記排ガス導入管、サンプリング部及び接続管の温度が前記分析可能温度に調整され、
   前記第２モードにおいては、前記分析器本体は前記分析可能温度に調整されるとともに前記排ガス導入管、サンプリング部及び接続管は、それらヒータがオフにされ、
   前記第４モードにおいては、分析器本体、前記排ガス導入管、サンプリング部及び接続管のヒータがオフにされるように構成してある請求項１又は２記載の排ガス分析装置。