JP6989339B2 - 排ガス分析装置、排ガス計測方法、排ガス分析装置用プログラム、及び、排ガス分析装置の校正方法 - Google Patents

排ガス分析装置、排ガス計測方法、排ガス分析装置用プログラム、及び、排ガス分析装置の校正方法 Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の排ガスに含まれる粒子状物質を計測する排ガス分析装置等に関するものである。
この種の排ガス分析装置としては、特許文献１に示すように、内燃機関の排ガスを所定の希釈比で希釈してフィルタに導き、該フィルタで捕集された希釈排ガス中の粒子状物質（以下、ＰＭともいう）の質量を計測するものがある。
ところで、近年のＰＭ計測試験では、車両の走行モードに応じて計測結果に重み付けをすることが法規化されており、例えばＣＦＲ１０６６では、フェイズ１の計測結果に０．４３の重み付けをし、フェイズ２の計測結果に１の重み付けをし、フェイズ３の計測結果に０．５７の重み付けをすることが定められている。
このような重み付けをする方法としては、各フェイズ区間それぞれに対してフィルタを１枚ずつ使ってＰＭの質量を計測し、その計測値に上述した重み付け係数の値を乗じて加重平均してＰＭ質量を算出する方法がある。しかしながら、各フェイズ区間でフィルタの交換作業を行うことは、手間がかかり、ＰＭの計測が煩雑になるという問題がある。また、近年では、排ガス中のＰＭ濃度が低くなっており、各フェイズ区間で使用される各フィルタに捕集されるＰＭが極めて少なく、その質量を精度良く計測することが難しい。
特開２００３−５０１９４号公報
本発明は、上述したような問題を鑑みてなされたものであり、走行モードに応じてフィルタ交換を行ことなく、精度よく粒子状物質の計測を行うことができる排ガス分析装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明に係る排ガス分析装置は、元排ガスから一部又は全部が分流されたサンプリング排ガス中の測定対象成分を捕集する捕集部と、車両又は当該車両の一部の試験中において、元排ガスの全体流量に対するサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を変更するように構成されている分流比制御機構と、を備えたことを特徴とする。
ここで、元排ガスとは、エンジンから排出される生排ガス、又は、当該生排ガスが希釈ガスによって希釈された排ガスを含む概念である。
このようなものであれば、分流比を変更することで、捕集部へと流れるサンプリング排ガスの流量について重み付けすることができるので、試験の進行に応じて捕集部を交換する必要がなく、使い続けることができる。したがって、車両から排出される粒子状物質の量が少なくても捕集部に集積して、検出精度が担保できる質量にして分析を行うことができる。
法規等で定められている重み付け係数を反映した試験を実施するための具体的な態様としては、分流比制御機構が、所定規則に従って設定される車両の走行モードに応じて、分流比を変更するように構成されているものが挙げられる。
排ガスに含まれるＰＭの濃度が非常に低い場合でも、検出器で検出される最低限の量が捕集部で捕集されるようにして、分析を精度よく行えるようにするには、走行モードを構成する複数のフェイズ区間において、サンプリング排ガスが共通の前記捕集部へ流れるようにすればよい。
所定規則により定められているそれぞれの試験内容の重み付けを反映できるようにするための具体例としては、走行モードが、複数のフェイズ区間からなり、各フェイズ区間に対して、それぞれ重み付け係数が設定されており、前記分流比制御機構が、各フェイズ区間に設定されている重み付け係数に応じて、分流比を変更するように構成されているものが挙げられる。
所定規則において、例えば車両をコールドスタートさせる場合とホットスタートさせる場合とで、車両の走行試験の内容をまとめたり、省略したりすることが認められていることがある。このような変形された試験内容でも対応する重み付け係数に応じて分流比を変更できるようにするには、走行モードが、１又は複数のフェイズ区間からなり、車両をコールドスタートさせるコールドスタート領域と、１又は複数のフェイズ区間からなり、車両をホットスタートさせるホットスタート領域と、からなり、コールドスタート領域とホットスタート領域のそれぞれに重み付け係数が設定されており、前記分流比制御機構が、コールドスタート領域とホットスタート領域に設定されている重み付け係数に応じて、分流比を変更するように構成されていればよい。
ＰＭ計測試験等の規定する法規を満たすように、希釈比が変更されるようにし、信頼性の高い分析結果が得られるようにするための具体例としては、コールドスタート領域が、第１フェイズ区間と、第２フェイズ区間とからなり、ホットスタート領域が、第３フェイズ区間からなり、第１フェイズ区間、第２フェイズ区間、第３フェイズ区間に対するそれぞれの重み付け係数の比が、ａ：１：（１−ａ）に設定されており、前記分流比制御機構が、第１フェイズ区間、第２フェイズ区間、第３フェイズ区間のそれぞれで分流比の比が１/ａ：１：１/（１−ａ）となるように各フェイズ区間での分流比を変更するように構成されているものが挙げられる。
例えばフェイズ区間が変化するごとに、希釈ガスの流量を変化させることで、各フェイズ区間に割り当てられている重み付け係数を反映した分流比を実現するには、元排ガスが流れるメイン流路と、元排ガスから一部が分流されたサンプリング排ガスが流れるサンプリング流路と、前記サンプリング流路と前記希釈ガス供給路が合流した後の流路であり、サンプリング排ガスが希釈ガスによって希釈された希釈排ガスが流れる希釈排ガス流路と、をさらに備えたものであればよい。
分流比を制御するための具体的な制御構成としては、前記分流比制御機構が、前記メイン流路を流れる元排ガスの全体流量を測定するメイン流量計と、前記希釈ガス供給路を流れる希釈ガスの流量を測定する第１流量計と、前記希釈ガス供給路に設けられた流量制御バルブと、前記希釈排ガス流路を流れる希釈排ガスの流量を測定する第２流量計と、走行モードに応じて、目標分流比を設定する分流比設定部と、前記メイン流量計で測定される元排ガスの全体流量と、前記分流比設定部で設定される目標分流比と、前記第２流量計で測定される希釈排ガスの測定流量と、に基づいて、前記希釈ガス供給路を流れる希釈ガスの目標流量を算出する目標流量算出部と、前記第１流量計で測定される希釈ガスの測定流量と、前記目標流量算出部で算出される目標流量との偏差が小さくなるように前記流量制御バルブを制御する第１制御器と、を備えたものが挙げられる。
このようなものであれば、前記捕集部を流れる排ガス全体の流量を増減させる必要がないので、流量の応答遅れによって誤差が生じにくく、分析精度を向上させやすい。さらに、分流比を変更するために希釈ガスの流量を変更する場合には、捕集部を通過する前の状態で流量を変更することができる。したがって、捕集部を通過する希釈排ガス全体の流量を変更する場合と比較して、試験条件の変化に対して追従性よく希釈比を変化させ、希釈排ガス中のサンプリング排ガスの流量を重み付け係数等に対応した値にすることができる。例えば重み付け係数が０．４３から１．００へと変化するような場合でも、希釈排ガスの全体の流量は一定しながら、希釈排ガス中に含まれるサンプリング排ガスの量を対応する重み付け係数へと迅速に変化させることができる。したがって、流量制御の応答が遅いことに起因して、例えば粒子状物質の質量等の計測に誤差が発生するのを防ぐことが可能となる。
加えて、希釈ガスやサンプリング排ガスよりも流量が大きくなる希釈排ガスについては、流量を一定に保つことができるので、例えば希釈排ガスの流量を測定するための流量計について、広い測定レンジを持たせて、かつ、精度の高いものにしなくてもよい。
前記捕集部を通過する希釈排ガス全体の流量については一定に保ちつつ、サンプリング排ガスの流量を直接制御しなくても、希釈ガスの流量を制御することで間接的に変化させられるようにするには、前記分流比制御機構が、前記希釈排ガス流路に設けられたポンプと、前記希釈排ガス流路を流れる希釈排ガスの流量が、予め定められた所定流量で一定となるように前記ポンプを制御する第２制御器と、をさらに備えたものであればよい。
本発明に係る排ガス分析装置と、前記捕集部に捕集された測定対象成分を分析する分析部をさらに備えた排ガス分析システムであれば、法規等で定められた重み付け等を反映して捕集された測定対象成分について分析部に分析を行えるので、精度の良い分析を実現できる。
本発明に係る排ガス分析方法は、元排ガスから一部又は全部が分流されたサンプリング排ガス中の測定対象成分を捕集する捕集部を備えた排ガス分析装置を用いた排ガス分析方法であって、車両又は当該車両の一部の試験中において、元排ガスの全体流量に対するサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を変更する分流比変更ステップと、を備えることを特徴とする。
このような排ガス分析方法であれば、上述した排ガス分析装置と同様の効果を得ることができる。
また、本発明に係る排ガス分析装置用プログラムは、元排ガスから一部又は全部が分流されたサンプリング排ガス中の測定対象成分を捕集する捕集部を備えた排ガス分析装置に用いられるプログラムであって、所定規則に従って設定される車両の走行モードに応じて、元排ガスの全体流量に対するサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を変更する分流比制御部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする。
このような排ガス分析装置用プログラムを、既存の排ガス分析装置にインストールすれば、上述した排ガス分析装置と同様にフィルタを通過する希釈排ガスの流量を一定にしつつ、希釈比を変更でき、制御遅れによる計測誤差の発生を低減できる。なお、プログラムは電子的に配信されるものであってもよいし、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等のプログラム記録媒体に記録されたものであっても構わない。
本発明に係る排ガス分析装置の校正方法は、元排ガスから一部又は全部が分流されたサンプリング排ガスが希釈ガスによって希釈された希釈排ガスが流れる希釈排ガス流路と、前記希釈排ガス流路に設けられ、希釈排ガス中の粒子状物質を捕集する捕集部と、前記希釈排ガス流路において、前記捕集部の上流側から分岐して前記捕集部の下流側に合流するバイパス流路と、前記希釈排ガス流路において、前記バイパス流路の合流点よりも下流側に設けられ、希釈排ガス流路の流量を測定する第２流量計と、前記バイパス流路に流れる希釈排ガスのバイパス流量を制御するバイパス流量制御機構と、を備え、前記バイパス流量制御機構が、前記バイパス流路を流れる希釈排ガスのバイパス流量を測定するバイパス流量計を具備する排ガス分析装置の校正方法であって、前記フィルタへの流入経路を閉塞する閉塞ステップと、前記第２流量計を基準の流量計とし、前記バイパス流量計を校正対象の流量計として、前記バイパス流量計の校正を行うことを特徴とする。
このようなものであれば、希釈排ガスの全体の流量を測定する第２流量計と、バイパス流路を流れる希釈排ガスのバイパス流量を測定するバイパス流量計について、ほぼ同じセンサ特性に設定することができる。このため、第２流量計が実際の流量に対して誤差を有していたとしても、希釈排ガスのバイパス比については正確に保つことができ、ＰＭ等の測定精度を高精度に保つことが可能となる。
このように構成した本発明によれば、分流比を変更することで走行モードに応じた重み付けを実現でき、走行モードの変化によらず単一の捕集部を用いてＰＭの質量等を法規に沿った形で誤差なく正確に測定する事が可能となる。また、捕集部を通過する希釈排ガスの流量の変動幅を小さくできるので、流量を測定するために測定レンジが広く、かつ、高分解能のものを用いなくてもよい。したがって、排ガス分析装置を簡素で安価なものにすることが可能となる。
本発明の第１実施形態に係る排ガス分析装置、及び、車両走行試験システムについて示す模式図。 第１実施形態に係る排ガス分析装置を示す模式図。 第１実施形態の分流比制御機構の構成を示す機能ブロック図。 第１実施形態の試験条件の例を示す模式図。 第１実施形態の排ガス分析装置を用いた粒子状物質の分析手順について示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る排ガス分析装置を示す模式図。 第２実施形態の分流流量制御機構の構成を示す機能ブロック図。 第２実施形態の試験条件の例を示す模式図。 第２実施形態の排ガス分析装置を用いた粒子状物質の分析手順について示すフローチャート。 第２実施形態の排ガス分析装置の校正手順を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態に係る排ガス分析装置。
以下に本発明に係る排ガス分析装置の第１実施形態について説明する。
第１実施形態の排ガス分析装置１００は、内燃機関の排ガスに含まれる粒子状物質（以下、ＰＭともいう）を測定対象成分として計測するものであり、車両走行試験システム２００において、走行する車両ＶＨのエンジンから排出されるＰＭを計測するために用いられる。この車両走行試験システム２００では、排ガス分析装置１００は、内燃機関であるエンジンから排出された排ガスの一部を採取し、希釈したあと、その全量をフィルタＦに導くように構成されている。
車両走行試験システム２００は、セルと称される室内で自動車を所定規則において定められている走行モードで走行試験し、そのときの排ガス分析や燃費測定等を行うものである。図１の全体構成を示すように、車両走行試験システム２００は、互いに気密に区画された計測室とテスト室を具備する。テスト室には、シャシダイナモ装置ＳＤや排ガス分析装置１００が配置される。計測室には、各種測定等を管理するための管理装置（図示しない）等が配置されている。
シャシダイナモ装置ＳＤは、例えば１軸式のもので、車両ＶＨの駆動輪を載せる回転ドラム等を有するダイナモ本体と、ドラムを制御して車両ＶＨに路上と同様な走行負荷を与えるダイナモ制御装置とを具備する。このダイナモ制御装置ＳＤは、例えばＣＰＵ、メモリ等を具備するコンピュータを利用して構成してあり、外部との間で制御信号やデータ等を相互に通信できる機能を有する。なお、この図１では２ＷＤ、ＦＦ車用のものを示しているが、もちろん４ＷＤに対応できるように回転ドラムを前後に一対備えたものでも構わないし、２軸式のものでも構わないのは言うまでもない。
なお、第１実施形態では排ガス分析装置１００は、シャシダイナモＳＤを走行する車両ＶＨの排ガス分析を行うためにテスト室内に固定されているが、この排ガス分析装置１００は、路上を走行する車両に搭載することもでき、これにより路上実走行において内燃機関から排出される排ガスに含まれるＰＭを計測することもできる。
具体的に排ガス分析装置１００は、図２に示すように、内燃機関から排出される排ガスである元排ガスが流れるメイン流路ＭＬと、メイン流路ＭＬを流れる元排ガスの一部が分流されたサンプリング排ガスが流れるサンプリング流路Ｌ１と、サンプリング排ガスを希釈する希釈ガスが流れる希釈ガス供給路Ｌ２と、サンプリング流路Ｌ１及び希釈ガス供給路Ｌ２とが接続される希釈トンネル１０と、希釈トンネル１０で生成された希釈排ガスが流れる希釈排ガス流路Ｌ３と、設定される試験条件に応じて、元排ガスの全体流量とサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を変更するように構成された分流比制御機構２０とを具備するものである。
サンプリング流路Ｌ１は、車両ＶＨのテールパイプに接続されたメイン流路ＭＬから、内燃機関から排出された排ガスの一部を分流採取して、希釈トンネル１０を介して希釈排ガス流路Ｌ３へと導くものである。すなわち、第１実施形態では主流路ＭＬに流れる生の排ガスである元排ガスの一部をサンプリング流路Ｌ１に所定の比率で分流するように構成されている。
希釈ガス供給路Ｌ２は、希釈ガスを希釈トンネル１０に導くものであり、一端が図示しない希釈ガス源に接続されるとともに、他端が希釈トンネル１０に接続されている。すなわち、この希釈ガス供給路Ｌ２は希釈トンネル１０を介して希釈排ガス流路Ｌ３へ希釈ガスを供給する。なお、第１実施形態では、希釈ガスは空気である。
希釈トンネル１０は、排ガスを所定の希釈比で希釈して希釈排ガスを生成するものであり、ここでは、いわゆるマイクロトンネルである。なお、内燃機関から排出された排ガスの全量が導かれる、いわゆるフルトンネルであっても構わない。
希釈排ガス流路Ｌ３は、始端が希釈トンネル１０に接続され、希釈排ガスが流れるものである。希釈排ガス流路Ｌ３には、捕集部として例えば１枚のフィルタＦが設けられており、このフィルタＦによって、希釈排ガスに含まれるＰＭを捕集するように構成されている。なお、この希釈排ガス流路Ｌ３の終端は、大気解放されていても良いし、種々の排ガス分析計に接続されていても良い。ここで、フィルタＦについては後述する走行モードのフェイズ区間が変化しても変更されても交換されず、連続使用される。
分流比制御機構２０は、上述した希釈ガスの流量、及び、希釈排ガスの流量を制御することで、元排ガスの全体流量に対するサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を制御するものである。すなわち、分流比ｒは元排ガスの全体流量をＱＭ、サンプリング排ガスの分配流量Ｑｄとした場合、ｒ＝ＱＭ／Ｑｄで表される値である。なお、分流比が変更されるのに伴ってフィルタＦを通過する希釈排ガスの希釈比を変更される。ここで、希釈比はサンプリング排ガスの分流流量と希釈ガスの流量の比である。
この分流比制御機構２０は、メイン流路ＭＬに設けられたメイン流量計ＭＦＭと、希釈ガス供給路Ｌ２に設けられた第１流量計ＦＭ１、及び、流量制御バルブＶと、希釈排ガス流路Ｌ３におけるフィルタＦの下流側に設けられた第２流量計ＦＭ２、及び、回転数制御によって吸引能力が可変の吸引ポンプＰ（例えばルーツブロア）と、流量制御バルブＶ、及び、吸引ポンプＰを制御する制御装置２２とを備えている。なお、第１実施形態の第１流量計ＦＭ１、及び、第２流量計ＦＭ２は、いずれもベンチュリ流量計である。
制御装置２２は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えたものであり、メモリの所定領域に格納されたプログラムに従ってＣＰＵや周辺機器が協働することにより、各流量計ＦＭ１、ＦＭ２の測定値を示す流量信号を取得するとともに、流量信号に基づいて流量制御バルブＶ、及び、吸引ポンプＰを制御するように機能するものである。
具体的にこの制御装置２２は、図３に示すように、少なくとも分流比設定部２３、重み付け係数記憶部２４、目標流量算出部２５、第１制御器２６、第２制御器２７としての機能を発揮する。以下では各部の機能について説明する。
分流比設定部２３は、オペレータから試験開始の入力等が有った場合に、重み付け係数記憶部２４を参照して、試験の内容に応じて定められた重み付け係数に基づく目標分流比を目標流量算出部２５に対して設定する。第１実施形態では、後述する走行モードのフェイズ区間ごとに対応する目標分流比を目標流量算出部２５に対して設定する。
重み付け係数記憶部２４は、試験条件を示す試験条件データと、それに対応する分流比データを記憶している。ここで、試験条件とは、例えば、レギュレーションや排ガス測定規則などの所定規則において定められている試験条件や、オペレータが任意に設定した試験条件などである。試験条件としては、例えば車両ＶＨをシャシダイナモＳＤ上においてどのような速度で動作させるかを規定した走行モードが重み付け係数記憶部２４に記憶されている。また、走行モードを構成する各フェイズ区間の試験結果の重み付けを示す重み付け係数が重み付け係数記憶部２４に記憶されている。走行モード、及び、重み付け係数については、所定規則である例えばレギュレーション（ＣＦＲ１０６６等）により定められている。
すなわち、重み付け係数記憶部２４は、試験条件データとして図４に示すような走行モードと、各走行モードを構成するフェイズ区間にそれぞれ対応させて予め定められた重み付け係数とを結び付けて格納している。第１実施形態では試験条件データは、４つのフェイズ区間からなる走行モードと、を記憶しており、車両ＶＨは図４のグラフに示すような車速が達成されるように運転され、その時に内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質が評価、分析されることになる。
この走行モードは、フェイズ１〜４の４つのフェイズ区間から構成されている。すなわち、この走行モードの前半部分は、車両が十分に暖気されていない状態から発進させるコールドスタートによるコールドスタート領域であり、車速の変化の大きい前半部分のフェイズ１と、車速変化がフェイズ１と比較して小さい後半部分のフェイズ２とからなる。
一方、走行モードの後半部分は、車両が暖機された状態から発進するホットスタートによるホットスタート領域であり、車速の変化の大きい前半部分のフェイズ３と、車速変化がフェイズ３と比較して小さい後半部分のフェイズ４とからなる。
第１実施形態では、各フェイズに対して重み付け係数を設定するのではなく、複数のフェイズからなるコールドスタート領域とホットスタート領域にまとめて重み付け係数が設定されている。すなわち、これらのコールドスタート領域とホットスタート領域の重み付け係数は、レギュレーションによって例えばａ：（１−ａ）となるように定められている。第１実施形態では、コールドスタート領域の重み付け係数は４３％であり、ホットスタート領域の重み付け係数は５７％に設定されている。
第１実施形態では、分流比設定部２３は、重み付け係数記憶部２４からコールドスタート領域とホットスタート領域において各領域に設定されている重み付け係数を取得し、それぞれの領域で試験する際に重み付け係数の逆数比である１／ａ：１／（１−ａ）となるように目標分流比を目標流量算出部２５に設定する。第１実施形態では、例えば所定規則において定められている重み付け係数の逆数を用いて、コールドスタート領域の分流比：ホットスタート領域の分流比＝２．３２：１．７５となるように分流比設定部２３によって目標分流比が目標流量算出部２５に設定される。ここで、分流比は例えば予め定められた規定分流比Ｒが設定されており、設定される分流比の値としては、コールドスタート領域で２．３２Ｒ、ホットスタート領域で１．７５Ｒとなる。このような目標分流比が達成されることで、フィルタＦを通過するサンプリング排ガスの流量は、各領域において所定規則により定められている重み付け係数を反映したものとなる。
目標流量算出部２５は、図３に示すように、分流比設定部２３により設定される目標分流比を実現するために必要な希釈ガス供給路Ｌ２を流れる希釈ガスの目標流量を算出する。より具体的には、目標流量算出部２５は、分流比設定部２３で設定される目標分流比と、メイン流量計ＭＦＭで測定される元排ガスの全体流量と、第２流量計ＦＭ２で測定される希釈排ガス流路Ｌ３に流れる希釈排ガスの流量に基づいて、希釈ガス供給路Ｌ２に流すべき希釈ガスの流量を目標流量として算出する。まず、目標流量算出部２５は、元排ガスの全体流量に対して目標分流比で割ることで、達成するべきサンプリング排ガスの分流流量を算出する。
すなわち、コールドスタート領域では、達成すべきサンプリング排ガスの分流流量は元排ガスの全体流量を２．３２Ｒで割った値（元排ガスの全体流量に重み付け係数０．４３／Ｒを乗じた値）となり、ホットスタート領域では達成すべきサンプリング排ガスの分流流量は元排ガスの全体流量を１．７５Ｒで割った値（元排ガスの全体流量に重み付け係数０．５７／Ｒを乗じた値）となる。
なお、目標流量算出部２５は、第２流量計ＦＭ２で測定されている現在の希釈排ガスの測定流量から達成すべきサンプリング排ガスの分流流量を引いた差分流量を希釈ガス供給路Ｌ２において流すべき希釈ガスの目標流量として算出してもよい。
ここで、この希釈ガスの目標流量については、第１制御器２６に対して設定される。また、目標流量算出部２５は、希釈排ガス流路Ｌ３に流す希釈排ガスの全体の流量についても試験設定に応じて目標希釈排ガス流量を第２制御器２７に対して設定する。
第１制御器２６は、目標流量算出部２５で算出された希釈ガスの目標流量と、第１流量計ＦＭ１で測定される希釈ガスの測定流量との偏差が小さくなるように流量制御バルブＶを流量フィードバック制御する。ここで、目標流量算出部２５では、制御周期ごとに希釈ガスの目標流量を更新する。したがって、内燃機関から排出される元排ガスの流量が変化しても適宜、希釈ガスの流量が変更されてコールドスタート領域、及びホットスタート領域のそれぞれで固有の分流比で一定に保たれることになる。
第２制御器２７は、ポンプ２の運転状態を制御するものであり、第１実施形態では希釈排ガス流量Ｌ３を流れる希釈排ガスの流量が目標流量算出部２５によって設定される希釈排ガス全体の目標流量で一定となるように制御するものである。第２制御器２７に設定される希釈排ガスの全体の目標流量は、例えば逐次更新されるものでなく、目標流量算出部２５により設定された値で一定に保たれる。
トンネル１０から見た場合に、一方の入力である希釈ガスの流量と、出力である希釈排ガスの流量が制御されているので、もう一方の入力であるサンプリング流路Ｌ１を流れる排ガスの流量は、希釈排ガスの流量と希釈ガスの流量の差分の流量で理想的には保たれることになる。
このように構成された第１実施形態の排ガス分析装置による粒子状物質の分析手順について図５のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、オペレータがどのような試験を行うかについて制御装置２２に対して試験条件を設定する（ステップＳ１）。
次に分流比設定部２３は、重み付け係数記憶部２４から試験条件データと重み付け係数を取得し、これから行われる試験の走行モードの各領域に対して設定されている重み付け係数に対応する目標分流比を目標流量算出部２５に対して設定する（ステップＳ２）。
すなわち、コールドスタート領域に設定されている重み付け係数に対応する目標分流比である２．３２Ｒとなるように第１制御器２６は流量制御バルブＶを制御する。具体的には、第２流量計ＦＭ２で測定されている現在の希釈排ガスの測定流量からメイン流量計ＭＦＭで測定される現在の元排ガスの全体流量を２．３２Ｒで割った値を引いた流量を希釈ガスの目標流量とする流量フィードバック制御が継続される（ステップＳ３）。
さらに試験が進行してホットスタート領域での試験が行われる前に、分流比設定部２３は、目標分流比をホットスタート領域に対応する値である１．７５Ｒに変更する。第１制御器２６は、変更された目標分流比に対応する希釈ガスの目標流量で流量制御バルブＶを制御する。具体的には、第２流量計ＦＭ２で測定されている現在の希釈排ガスの測定流量からメイン流量計ＭＦＭで測定される現在の元排ガスの全体流量を１．７５Ｒで割った値を引いた流量を希釈ガスの目標流量とする流量フィードバック制御が継続される（ステップＳ４）。
なお、ステップＳ３及びＳ４において、第２制御器２７は、ポンプＰにより希釈排ガスの流量が一定となるように制御を継続している。また、ステップＳ３及びＳ４の両方において共通のフィルタＦに対して希釈排ガスが通過する。
コールドスタート領域及びホットスタート領域での試験が終了すると、フィルタＦが取り外されて、捕集されたＰＭの量等について分析部により分析される（ステップＳ５）。
ステップＳ５で得られた結果に基づいて、内燃機関から排出される排ガス中に含まれるＰＭの量が算出される（ステップＳ６）。
このように構成された第１実施形態の排ガス分析装置１００であれば、フィルタＦを通過する希釈排ガスの流量は変更せずに、所定規則に定められている走行モードに応じて希釈ガスの流量を変更して分流比を変更し、フィルタＦを通過する希釈排ガス中の排ガスの量を増減させて各領域に設定されている重み付け係数を反映させることができる。したがって、車両ＶＨの走行モードがコールドスタート領域からホットスタート領域に変化する際にフィルタＦを交換する必要がなく、交換等に必要となる手間を省くことができる。したがって、内燃機関から排出される粒子状物質の量が少なくてもフィルタＦに対して測定精度を担保できる程度の量を捕集して分析する事が可能となる。
さらに、フィルタＦを通過する希釈排ガス全体の流量を増減させる必要がないので、応答遅れによって誤差が生じにくい。
また、フィルタＦを通過する前の状態で流量を変更することができるので、フィルタＦを通過する希釈排ガス全体の流量を変更する場合と比較して追従性がよい。したがって、コールドスタート領域からホットスタート領域へと試験が切り替わる際には、希釈排ガス中の排ガスの流量を各走行モードに設定されている重み付け係数等に対応した値にできる。
さらに、希釈ガス、排ガスよりも流量が大きくなる希釈排ガスについては、ポンプＰ２で流量を一定に保たせたままにしてあるので、例えば希釈排ガスの流量を測定するための第２流量計ＦＭ２について、広い測定レンジを持たせて、かつ、精度の高いものにしなくてもよい。
加えて、第１実施形態の排ガス分析装置１００は、路上を走行する車両に搭載可能であるので、路上実走行の試験において、フィルタＦを交換することなく、一度の走行で法規に沿った試験を行うことができる。
第１実施形態の変形例について説明する。走行モードの態様、重み付け係数、分流比については前述したものに限られず、様々なものが挙げられる。例えば走行モードが、フェイズ１〜３からなり、各フェイズ区間に対して設定されている重み付け係数の比がフェイズ１の重み付け係数：フェイズ２の重み付け係数：フェイズ３の重み付け係数＝０．４３：１：０．５７であってもよい。この場合には、各フェイズ区間に設定される分流比の比は、重み付け係数の逆数の比であればよい。具体的には、フェイズ１に設定される分流比：フェイズ２に設定される分流比：フェイズ３に設定される分流比＝２．３２：１：１．７５であればよい。
また、走行モードがフェイズ１〜４で構成されているものであり、各フェイズ区間に重み付け係数が設定されていてもよい。具体的には、フェイズ１の重み付け係数：フェイズ２の重み付け係数：フェイズ３の重み付け係数：フェイズ４の重み付け係数＝０．７５４：０．７５４：１：１であってもよい。また、この場合には、各フェイズ区間に設定される分流比の比はそれぞれ１．３２：１．３２：１：１であればよい。
次に本発明の第２実施形態について図６乃至図９を参照しながら説明する。
第２実施形態の排ガス分析装置１００は、図６に示すように、希釈排ガス流路Ｌ３におけるフィルタＦの上流から分岐してフィルタＦの下流に合流するバイパス流路Ｌ４と、フィルタＦに希釈排ガスを流しつつ、バイパス流路Ｌ４に流れるバイパス流量を制御するバイパス流量制御部３０とをさらに具備してなる。
すなわち、第２実施形態では、各走行モードの重み付けに対応させて分流比を変更するのではなく、バイパス流路Ｌ４を迂回させる希釈排ガスの流量を増減させることにより、各走行モードの重み付けに対応したフィルタＦを通過する希釈排ガスの流量を実現できるように構成されている。
バイパス流路Ｌ４は、希釈排ガスの一部をフィルタＦに流すことなくフィルタＦを迂回させるものであり、希釈トンネル１０とフィルタＦとの間の分岐点から分岐し、フィルタＦと吸引ポンプＰとの間の合流点で合流する。ところで、仮にバイパス流路Ｌの合流点Ｙを吸引ポンプＰの下流側に設けた場合、希釈排ガスの一部をバイパス流路に導くためには、バイパス流路Ｌ４上或いは合流点Ｙより下流側に吸引ポンプを別途設ける必要が生じる。これに対して、本実施形態では、上述したように合流点ＹをフィルタＦと吸引ポンプＰとの間、すなわち吸引ポンプＰの上流側に設けてあるので、バイパス流路Ｌ４上などに別途吸引ポンプを設けることなく、分岐点Ｘと合流点Ｙとの差圧によって希釈排ガスの一部をバイパス流路Ｌ４に導くことができる。
バイパス流量制御機構３０は、フィルタＦに流れる希釈排ガスの流量を変更するために、バイパス流路Ｌ４に流れるバイパス流量を制御するものであり、バイパス流路Ｌ４に設けられたマスフローコントローラ３１と、マスフローコントローラ３１を制御する制御部本体３２と有する。
なお、本実施形態のマスフローコントローラ３１は差圧式のものであるが、熱式のものを用いても構わない。
制御部本体３２は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えたものであり、メモリの所定領域に格納されたプログラムに従ってＣＰＵや周辺機器が協働することにより、図７に示すように、重み付け係数記憶部３３及びバイパス流量設定部３４としての機能を発揮するように構成されている。
重み付け係数記憶部３３は、図７に示すように、メモリの所定領域に設定されており、試験結果を得るために予め設定された試験条件を示す試験条件データを格納している。ここで、試験条件とは、例えば、レギュレーションや排ガス測定規則などにおいて定められている試験条件や、オペレータが任意に設定した試験条件などであり、本実施形態の重み付け係数記憶部３３は、試験条件データを複数格納している。
本実施形態の重み付け係数記憶部３３は、試験条件データとして、車両の走行状態を示す複数の走行モードと、各走行モードそれぞれにおいてフィルタＦに流すべき希釈排ガスの流量に関する流量条件とを結び付けて格納している。
流量条件は、１つの試験結果を得るために各走行モードで計測されるＰＭの質量それぞれに対して定められている重み付け係数であり、ここでは、例えばレギュレーション（ＣＦＲ１０６６等）により定められている重み付け係数である。
すなわち、重み付け係数記憶部３３は、走行モードと、走行モード中の各フェイズ区間にそれぞれに対応して予め定められた重み付け係数結び付けて格納している。
より具体的には、図7に示すように、走行モードは３つのフェイズ区間から構成されており、各フェイズ区間の車速等と、各フェイズ区間に対応する重み付け係数とが結び付いているものが１つの試験条件データとして格納されている。例えば、コールドスタート領域を構成するフェイズ１とフェイズ２の重み付け係数を４３％、１００％、コールドスタート領域を構成するフェイズ３の重み付け係数を５７％としてある。ここで、第２実施形態では、所定規則により規定されているように、フェイズ４の試験を省略する場合の重み付け係数を各フェイズ区間に対して設定されている。
バイパス流量設定部３４は、に示すように、例えばオペレータが入力手段を用いて選択した試験条件を示す試験条件データを重み付け係数記憶部３３から取得するとともに、該試験条件データに基づいて、バイパス流量を制御するものである。
より詳細にこのバイパス流量設定部３４は、バイパス流路Ｌ４に設けられたマスフローコントローラ３１の図示しない流量制御弁に制御信号を送信して、各フェイズ区間においてフィルタＦに流れる希釈排ガスの流量が、所定の基準流量に各フェイズ区間に対応する重み付け係数を乗じた流量となるようにしている。
より具体的には、フィルタＦに流れる希釈排ガスの流量の比率、すなわちフェイズ１における第１流量、フェイズ２における第２流量、第３走行モードにおけるフェイズ３の比率が、上述した重み付け係数の比率、すなわち０．４３：１：０．５７となるようにしている。
このように構成された本実施形態の排ガス分析装置１００は、例えば図９に示すフローチャートのようにステップＳＴ１~ステップＳＴ７の動作を行う。第１実施形態の動作を示す図５と図９を比較すれば分かるように、図５における分流比の変更を含むステップＳ２〜Ｓ４の動作が、第２実施形態ではステップＳＴ２~ステップＳＴ５のバイパス流量を変更する動作に対応している。
具体的には、まず、オペレータがどのような試験を行うかについて制御部本体３２に対して試験条件を設定する（ステップＳＴ１）。
次にバイパス流量設定部３４は、重み付け係数記憶部３３から試験条件データとバイパス比データを取得する（ステップＳＴ２）。
すなわち、フェイズ１に設定されている重み付け係数に対応する値である０．４３分だけ、希釈排ガスがフィルタＦに流れるように、マスフローコントローラ３１に目標バイパス流量が設定される。この例では、フィルタＦに流れる希釈排ガスの流量が希釈排ガス全体の０．４３となればよいので、バイパス流量設定部３４によってマスフローコントローラ３１には、ポンプＰで達成されている希釈排ガスの全体の流量に対して０．５７を乗じた値が目標バイパス流量として設定される。（ステップＳＴ３）。
一方、フェイズ２では、フェイズ１に対して目標バイパス比は１となればよいので、フィルタＦに対して全ての希釈排ガスが流れればよい。したがって、バイパス流量設定部３４によってマスフローコントローラ３１に対しては目標バイパス流量としてゼロが設定され、全閉状態が維持され、バイパス流路Ｌ４には希釈排ガスが流れない状態が維持されることになる。（ステップＳＴ４）。
さらに、フェイズ３に設定されている重み付け係数に対応する目標バイパス比である０．５７分だけ、希釈排ガスがフィルタＦに流れるように、マスフローコントローラ３１に目標バイパス流量が設定される。この例では、フィルタＦに流れる希釈排ガスの流量が全体の０．５７となればよいので、バイパス流量設定部３４によってマスフローコントローラ３１には、ポンプＰで達成されている希釈排ガスの全体の流量に対して０．４３を乗じた値が目標バイパス流量として設定される。（ステップＳＴ５）。
さらに試験が進行してホットスタート領域での試験が行われる前に、バイパス流量設定部２３は、目標バイパス比をホットスタート領域に対応する値である０．５６に変更する。第１制御器２６は、変更された目標バイパス比に対応する希釈ガスの目標流量で流量制御バルブＶの制御を継続する（ステップＳ４）。
なお、ステップＳ３及びＳ４において、第２制御器２７は、ポンプＰにより希釈排ガスの流量が一定となるように制御を継続している。また、ステップＳ３及びＳ４の両方において共通のフィルタＦに対して希釈排ガスが通過する。
フェイズ１〜３での試験が終了すると、フィルタＦが取り外されて、別の計測機器によって捕集されたＰＭの量等について計測される（ステップＳＴ６）。
ステップＳＴ６で得られた結果に基づいて、内燃機関から排出される排ガス中に含まれるＰＭの量が算出される（ステップＳＴ７）。
次にこのように構成された第２実施形態のマスフローコントローラ３１の校正方法について図１０を参照しながら説明する。
まず、希釈排ガス流路Ｌ３においてフィルタＦが設けられている部分を閉塞し、バイパス流路Ｌ４のみに流体が流れるように設定する（ステップＣ１）。
次にマスフローコントローラ３１のバルブ（図示しない）の開度を所定開度に固定し、バイパス流路Ｌ３及び合流点後の希釈排ガス流路Ｌ３に対してガスを流す（ステップＣ２）。
次に第２流量計ＦＭ２で測定される希釈排ガスの測定流量を取得し（ステップＣ３）、第２流量計ＦＭ２の示す値を基準としてマスフローコントローラ３１の流量計を同じ値に値付けする（ステップＣ４）。
マスフローコントローラ３１の流量計（図示しない）について、すべての校正点で校正が終わっていない場合には（ステップＣ５）、マスフローコントローラ３１のバルブの開度を変更し（ステップＣ６）、全ての校正点の校正が完了するまでステップＣ３〜Ｃ５が繰り返される。
このように校正することにより、マスフローコントローラ３１の流量計の特性を、第２流量計ＦＭ２の特性とほぼ一致させることができる。したがって、仮に第２流量計ＦＭ２の示す測定値が実際の流量に対してずれていたとしても、マスフローコントローラ３１で測定される流量の値については相対的な関係は保つことができる。
したがって、希釈排ガスの全体の流量に対してバイパス流路Ｌ４を迂回する希釈排ガスの流量の占める割合については常に精度を保証することができる。このため、各走行モードにおいて、達成されるべき重み付けに対応する分流比については正確に実現する事が可能となり、例えばＰＭ等の計測精度を向上することが可能となる。
本発明の第３実施形態に係る排ガス分析装置１００について図１１を参照しながら説明する。なお、第１実施形態において説明した部材に対応する部材には同じ符号を付すこととする。
第３実施形態の排ガス分析装置１００は、内燃機関から排出された排ガスの全量が導かれるいわゆるフルトンネルを構成するメイン流路ＭＬから排ガスを採取し、走行モードを構成する各フェイズ区間において希釈比を重み付け係数に対応した値に変更するように構成されている。粒子状物質を捕集するためのフィルタＦが設けられた希釈排ガス流路Ｌ３以外に、並列させて排ガスバッグＢに対して各フェイズ区間で排出された排ガスを全て収容するためのバッグラインＬ５をさらに具備している。この排ガスバッグＢに捕集された排ガスは後段にある分析部Ａにおいて測定対象成分の分析が行われる。ここで排ガスバッグＢに捕集された排ガスにより、ＰＭだけでなく、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯｘ等の測定対象成分についても測定可能である。
また、メイン流路ＭＬの上流側は、希釈空気の流入口ＤＡと車両のテールパイプ等から排出される排ガスがメイン流路ＭＬ内へ導入される導入路ＩＥが設けられている。さらに、メイン流路ＭＬの下流側にはメインポンプＰＭが設けてあり、メイン流路ＭＬから一定流量が排出される。ここで、第１実施形態では元排ガスは、希釈されていない生の排ガスであったが、第３実施形態では元排ガスは生の排ガスが流入口ＤＡから流入する希釈空気により希釈された排ガスである。
まず、フィルタＦに対して粒子状物質を捕集するための構成について説明する。
第３実施形態では、サンプリング流路Ｌ１はメイン流路ＭＬを流れる元排ガスの一部をサンプリング排ガスとして分流、採取する部分であり、このサンプリング流路Ｌ１に対して希釈ガス供給路Ｌ２が直接合流するように構成されている。サンプリング流路Ｌ１及び希釈ガス供給路Ｌ２が合流した後の流路が希釈排ガス流路Ｌ３に相当し、フィルタＦとポンプＰが設けられている。
第１実施形態、及び、第２実施形態において説明したように、所定規則において各領域、又は、各フェイズ区間に対して設定されている重み付け係数に対応した希釈比となるように希釈ガス供給路Ｌ２から供給される希釈ガスの流量が変更されるように構成されている。
この実施形態では希釈排ガス流路Ｌ３に設けられているポンプＰで希釈排ガス流路Ｌ３を流れる希釈排ガス全体の流量が一定となるように制御されている。このため、希釈ガス供給路Ｌ３から供給される希釈ガスの流量を変更することで、メイン流路ＭＬの元排ガスから分流されて採取されるサンプリング排ガスの流量を間接的に変更することができる。すなわち、第３実施形態では、分流比制御機構２０が、元排ガスの全体流量とサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比をフェイズ区間に応じて変更している。ここで、第３実施形態における分流比は、（元排ガス（希釈された生排ガス）の全体流量）／（サンプリング流路Ｌ１を流れるサンプル排ガスの分流流量）として表される。
例えばフェイズ１、フェイズ２、フェイズ３での重み付け係数が、０．４３：１：０．５７に設定されている場合には、各フェイズ区間の分流比の比が２．３２：１：１．７５となるように希釈ガス供給路Ｌ２を流れる希釈ガスの流量が制御される。
このようにすることで、第１実施形態と同様に各フェイズ区間に設定されている重み付け係数に対応した測定を実施し、１つのフィルタＦによって粒子状物質の計測を法規に則った形で実現することができる。
次にバッグ流路Ｌ５によって、排ガスバッグＢにフェイズ区間ごとにフルトンネルＭＬから分流採取される排ガスの流量を変更して採取するための構成について説明する。
バッグ流路Ｌ５には上流側からマスフローコントローラＭＦＣ、バッグ流路用ポンプＰ５、排ガスバッグＢが設けられている。なお、排ガスバッグＢは請求項における捕集部に相当する。
マスフローコントローラＭＦＣは、各フェイズ区間においてメイン流路ＭＬを流れる元排ガスから分流されるサンプリング排ガスの流量を各フェイズ区間の重み付け係数に対応した流量となるように制御するものである。
第３実施形態では、フェイズ１、フェイズ２、フェイズ３での重み付け係数が０．４７：１：０．５３である場合には、各フェイズにおいてマスフローコントローラＭＦＣに設定される目標流量の比も０．４７：１：０．５３となるように設定される。各フェイズ区間においてバッグ流路Ｌ５に採取された排ガスはそのまま排ガスバッグＢを交換せずに収容される。
このようにして、各フェイズ区間の重み付け係数を反映させた流量で排ガスをフルトンネルＭＬから採取し、１つの排ガスバッグＢで採取することで粒子状物質やその他の物質についても所定法規に則った形で計測する事が可能となる。
なお、第３実施形態においては、フィルタＦ及び排ガスバッグＢの両方で排ガス中の測定対象成分の分析を行えるように構成されているが、フィルタＦ、又は、排ガスバッグＢのいずれか一方のみで排ガスの測定対象の分析を行うようにしてもよい。この場合には、サンプリング流路Ｌ１又はバッグ流路Ｌ５のいずれか一方のみをメイン流路ＬＭに対して設けても良い。
なお、本発明は前述した各実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、各走行モードそれぞれに対応する流量条件が、レギュレーションにより定められている重み付け係数であったが、例えばオペレータが任意に定めた流量や流量比であっても良い。また、フェイズ１、フェイズ２、フェイズ３フェイズ４の重み付け係数が０．７５４：０．７５４：１：１である場合には、各フェイズ区間での分流比、分流流量はこれらの重み付け係数を反映させた値に設定すればよい。
なお、希釈排ガス流路には必ずしもフィルタが設けられている必要はなく、例えば、連続ＰＭ計や、その他の種々の排ガス分析装置を設けて希釈排ガス中のＰＭを計測するようにしても良い。
さらに、希釈ガス供給路及び希釈排ガス流路それぞれに設けられたマスフローコントローラを有するものであっても良い。
なお、マスフローコントローラの測定精度は排ガスによる影響を受けやすいものであることから、希釈ガス及び希釈排ガスの流量を精度良く制御するためには、前記実施形態のように、ベンチュリ流量計を有しているものが好ましい。
加えて、前述した排ガス分析装置は、１つの希釈トンネルを有するものであったが、複数の希釈トンネルを有し、内燃機関から排出された排ガスを多段希釈するように構成されたものであっても良い。
第２実施形態において説明した校正方法は、第１実施形態に適用してもよい。この場合は、第２流量計を基準として第１流量計を校正すればよい。このような場合でも、各流量計の相対的な関係は保たれるので、希釈比を正確については正確に保つことができ、第２実施形態と同様に精度よくＰＭ等の計測を実施できるようになる。
各実施形態において捕集部として用いられているフィルタの代わりに、捕集部及び分析部として機能を発揮するＤＣＳ（Diffusion Changer Sensor）を設置し、測定対象成分の捕集及び分析が同時に行われるようにしてもよい。また、同様にフィルタの代わりに捕集部及び分析部としての機能を発揮するようにPN（Particle Number）計測器を設けても良い。
また、本発明についてはバッグミニダイリュータ（BMD）についても適用可能であり、同様に法規に基づいた重み付けを反映した測定分析を行うことができる。
本発明については車両を実際に走行させる試験だけでなく、例えばエンジンダイナモ等を用いた内燃機関だけの試験についても適用可能である。すなわち、車両の一部に対する試験についても本発明は上述してきたのと同様の効果を奏し得る。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形や各実施形態同士の一部を組み合わせることが可能であるのは言うまでもない。
１００・・・排ガス分析装置
Ｆ ・・・フィルタ
Ｌ３ ・・・希釈排ガス流路
２０ ・・・分流比制御機構

Claims (14)

  1. 元排ガスから一部又は全部が分流されたサンプリング排ガス中の測定対象成分を捕集する捕集部と、
    車両又は当該車両の一部の試験中において、元排ガスの全体流量に対するサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を変更するように構成されている分流比制御機構と、を備えたことを特徴とする排ガス分析装置。
  2. 分流比制御機構が、所定規則に従って設定される車両の走行モードに応じて、分流比を変更するように構成されている請求項１記載の排ガス分析装置。
  3. 走行モードを構成する複数のフェイズ区間において、サンプリング排ガスが共通の前記捕集部へ流れることを特徴とする請求項１又は２いずれかに記載の排ガス分析装置。
  4. 走行モードが、複数のフェイズ区間からなり、
    各フェイズ区間に対して、それぞれ重み付け係数が設定されており、
    前記分流比制御機構が、各フェイズ区間に設定されている重み付け係数に応じて、分流比を変更するように構成されている請求項１乃至３いずれかに記載の排ガス分析装置。
  5. 走行モードが、
    １又は複数のフェイズ区間からなり、車両をコールドスタートさせるコールドスタート領域と、
    １又は複数のフェイズ区間からなり、車両をホットスタートさせるホットスタート領域と、からなり、
    コールドスタート領域とホットスタート領域のそれぞれに重み付け係数が設定されており、
    前記分流比制御機構が、コールドスタート領域とホットスタート領域に設定されている重み付け係数に応じて、分流比を変更するように構成されている請求項１乃至４いずれかに記載の排ガス分析装置。
  6. コールドスタート領域が、第１フェイズ区間と、第２フェイズ区間とからなり、
    ホットスタート領域が、第３フェイズ区間からなり、
    第１フェイズ区間、第２フェイズ区間、第３フェイズ区間に対するそれぞれの重み付け係数の比が、ａ：１：（１−ａ）に設定されており、
    前記分流比制御機構が、第１フェイズ区間、第２フェイズ区間、第３フェイズ区間のそれぞれで分流比の比が１/ａ：１：１/（１−ａ）となるように各フェイズ区間での分流比を変更するように構成されている請求項５記載の排ガス分析装置。
  7. 元排ガスが流れるメイン流路と、
    元排ガスから分流されたサンプリング排ガスが流れるサンプリング流路と、
    希釈ガスが流れる希釈ガス供給路と、
    前記サンプリング流路と前記希釈ガス供給路が合流した後の流路である希釈排ガス流路と、をさらに備えた請求項１乃至６いずれかに記載の排ガス分析装置。
  8. 前記分流比制御機構が、
    前記メイン流路を流れる元排ガスの全体流量を測定するメイン流量計と、
    前記希釈ガス供給路を流れる希釈ガスの流量を測定する第１流量計と、
    前記希釈ガス供給路に設けられた流量制御バルブと、
    前記希釈排ガス流路を流れる希釈排ガスの流量を測定する第２流量計と、
    走行モードに応じて、目標分流比を設定する分流比設定部と、
    前記分流比設定部で設定される目標分流比と、前記メイン流量計で測定される元排ガスの全体流量と、前記第２流量計で測定される希釈排ガスの測定流量と、に基づいて、前記希釈ガス供給路を流れる希釈ガスの目標流量を算出する目標流量算出部と、
    前記第１流量計で測定される希釈ガスの測定流量と、前記目標流量算出部で算出される目標流量との偏差が小さくなるように前記流量制御バルブを制御する第１制御器と、を備えた請求項７記載の排ガス分析装置。
  9. 前記分流比制御機構が、
    前記希釈排ガス流路に設けられたポンプと、
    前記希釈排ガス流路を流れる希釈排ガスの流量が、予め定められた所定流量で一定となるように前記ポンプを制御する第２制御器と、をさらに備えた請求項８記載の排ガス分析装置。
  10. 請求項１乃至９いずれかに記載の排ガス分析装置と、
    前記捕集部に捕集された測定対象成分を分析する分析部をさらに備えた排ガス分析システム。
  11. 元排ガスから一部又は全部が分流されたサンプリング排ガス中の測定対象成分を捕集する捕集部を備えた排ガス分析装置を用いた排ガス分析方法であって、
    車両又は当該車両の一部の試験中において、元排ガスの全体流量に対するサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を変更する分流比変更ステップと、を備えることを特徴とする排ガス分析方法。
  12. 元排ガスから一部又は全部が分流されたサンプリング排ガス中の測定対象成分を捕集する捕集部を備えた排ガス分析装置に用いられるプログラムであって、
    車両又は当該車両の一部の試験中において、元排ガスの全体流量に対するサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を変更する分流比制御部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする排ガス分析装置用プログラム。
  13. 元排ガスから一部又は全部が分流されたサンプリング排ガス中の測定対象成分を捕集する捕集部と、
    車両又は当該車両の一部の試験中において、元排ガスの全体流量に対するサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を変更するように構成されている分流比制御機構と、を備え、
    走行モードが、
    １又は複数のフェイズ区間からなり、車両をコールドスタートさせるコールドスタート領域と、
    １又は複数のフェイズ区間からなり、車両をホットスタートさせるホットスタート領域と、からなり、
    コールドスタート領域とホットスタート領域のそれぞれに重み付け係数が設定されており、
    前記分流比制御機構が、コールドスタート領域とホットスタート領域に設定されている重み付け係数に応じて、分流比を変更するように構成されていることを特徴とする排ガス分析装置。
  14. 元排ガスから一部又は全部が分流されたサンプリング排ガス中の測定対象成分を捕集する捕集部と、
    車両又は当該車両の一部の試験中において、元排ガスの全体流量に対するサンプリング排ガスの分流流量の比である分流比を変更するように構成されている分流比制御機構と、
    元排ガスが流れるメイン流路と、
    元排ガスから分流されたサンプリング排ガスが流れるサンプリング流路と、
    希釈ガスが流れる希釈ガス供給路と、
    前記サンプリング流路と前記希釈ガス供給路が合流した後の流路である希釈排ガス流路と、を備え、
    前記分流比制御機構が、
    前記メイン流路を流れる元排ガスの全体流量を測定するメイン流量計と、
    前記希釈ガス供給路を流れる希釈ガスの流量を測定する第１流量計と、
    前記希釈ガス供給路に設けられた流量制御バルブと、
    前記希釈排ガス流路を流れる希釈排ガスの流量を測定する第２流量計と、
    走行モードに応じて、目標分流比を設定する分流比設定部と、
    前記分流比設定部で設定される目標分流比と、前記メイン流量計で測定される元排ガスの全体流量と、前記第２流量計で測定される希釈排ガスの測定流量と、に基づいて、前記希釈ガス供給路を流れる希釈ガスの目標流量を算出する目標流量算出部と、
    前記第１流量計で測定される希釈ガスの測定流量と、前記目標流量算出部で算出される目標流量との偏差が小さくなるように前記流量制御バルブを制御する第１制御器と、を備えたことを特徴とする排ガス分析装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4130706A4 (en) * 2020-03-26 2024-03-27 HORIBA, Ltd. DILUNER, ANALYZING SYSTEM AND ANALYZING METHODS
CN112325952B (zh) * 2020-10-21 2021-07-13 北京航空航天大学 一种流经旋转孔的空气流量测量装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0640053A (ja) * 1991-11-22 1994-02-15 Toshiba Corp 通電転写記録用ヘッドおよび通電転写記録ヘッドを用いた通電転写記録方法
JP2000088719A (ja) * 1998-09-17 2000-03-31 Oval Corp 分流希釈トンネルにおける分割比制御方法
DE19910626C2 (de) * 1999-03-10 2001-12-06 Bm Becker Mestechnik Gmbh Verfahren zur Probenahme aus Abgasen
JP4246867B2 (ja) * 1999-12-06 2009-04-02 株式会社堀場製作所 排ガス分析システム
JP4603207B2 (ja) 2001-08-08 2010-12-22 株式会社堀場製作所 ガス希釈システム
US7299137B2 (en) * 2002-08-06 2007-11-20 Southwest Research Institute Method for drive cycle simulation using non-engine based test system
US7281440B2 (en) * 2005-04-29 2007-10-16 Caterpillar Inc. Particulate sampling system having flow check device
CN1888857A (zh) * 2005-06-29 2007-01-03 北京金铠星科技有限公司 汽油车尾气排放污染物总量测量设备及其方法
US7299690B2 (en) * 2006-04-26 2007-11-27 Caterpillar Inc. Particulate sampling system and method
CN102066900B (zh) * 2008-07-16 2013-03-13 株式会社堀场制作所 颗粒状物质测量装置
CN103018079B (zh) * 2012-11-07 2015-06-10 吉林大学 一种柴油机排气微粒部分流等动态稀释取样***及控制方法
JP6155036B2 (ja) * 2013-02-06 2017-06-28 株式会社堀場製作所 排ガスサンプリング装置
CN203732345U (zh) * 2014-01-27 2014-07-23 吉林大学 发动机排气微粒稀释***
CN104237087B (zh) * 2014-08-12 2016-07-06 浙江工商大学 气体颗粒物浓度检测器及使用的方法
JP6429590B2 (ja) * 2014-10-27 2018-11-28 株式会社堀場製作所 排ガス分析システム及びポンプ装置
JP6646476B2 (ja) * 2015-04-30 2020-02-14 株式会社堀場製作所 排ガス計測装置及び排ガス計測方法
JP6593015B2 (ja) * 2015-07-31 2019-10-23 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関
CN205538547U (zh) * 2016-01-27 2016-08-31 天津世纪动力科技发展有限公司 一种发动机排气部分流颗粒物测量装置

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