JPH06207888A

JPH06207888A - 排気ガス測定装置

Info

Publication number: JPH06207888A
Application number: JP5003312A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Sawano; 昌行澤野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-01-12
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は排気ガスを排気ガス導入通路を介して
分析装置に導入する構成の排気ガス測定装置に関し、正
確な排気ガス測定を可能することを目的とする。【構成】排気ガスを排気ガス導入通路(A3)に導入する排
気ガス導入手段(A4)と、空気を排気ガス導入通路(A3)に
導入する気体導入手段(A5)と、排気ガス導入手段(A4)か
ら導入される排気ガスと、気体導入手段(A5)から導入さ
れる空気とを選択的に排気ガス導入通路(A3)に送り込む
切換弁(A6)と、排気ガス導入通路(A3)の下流に配設され
た濃度計(A7)と、排気ガス導入通路(A3)内に存在する気
体のＨＣ濃度が所定値以下か否かを判断するＨＣ濃度判
断手段(A8)と、ＨＣ濃度判断手段(A8)によってＨＣ濃度
が所定値以下と検出された時、排気ガスを排気ガス導入
通路(A3)に導入し、ＨＣ濃度が所定値以上と検出された
時空気を導入するよう切換弁(A6)を切換える切換手段(A
9)とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排気ガス測定装置に係
り、特に排気ガスを排気ガス導入通路を介して分析装置
に導入する構成の排気ガス測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、排気ガス規制が強化されてきてお
り、これに伴い自動車から排出される排気ガスを測定
し、排気ガスに含まれる有害物質が所定の基準値以内と
なっているか否かを測定することが行われている。

【０００３】この排気ガス測定の一例として、米国試験
法(Federal Register)に開示された測定方法がある。同
試験法に開示された排気ガスの測定方法は、排気ガスを
排気ガス導入通路に導入すると共に排気ガス導入通路の
途中に希釈空気を導入しつつ排気ガスを希釈し、その一
部をサンプルバックに補集する。その後、濃度センサに
よって排気ガス中の特定成分のガス濃度を測定し、その
測定値から排気ガスの成分濃度，ＣＶＳトータル流量，
希釈率を求め、更にこの成分濃度，ＣＶＳトータル流
量，希釈率基づいて排気ガスの流量を求める。そして、
このように求められた排気ガス流量に基づき排気ガス中
の各成分の重量を検出し、排気ガス成分の分析を行う構
成とされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記測定方
法を採用した排気ガス測定装置では、排気ガスを何度も
測定する場合又は高濃度レベル車の試験直後の場合、排
気ガス導入通路内に排気ガス中のＨＣ（炭化水素）が溜
まってしまい、次回の排気ガス測定において排気ガス導
入通路内に残留しているＨＣが今回導入される排気ガス
に混入してしまい、正確な排気ガス成分の測定ができな
いという問題点があった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、１回の測定毎に排気ガス導入通路内に残留してい
るＨＣを除去することにより、システム全体をパージす
ると共に正確な排気ガス測定を可能とした排気ガス測定
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。同図に示されるように、上記課題を解決するため
に本発明では、内燃機関(A1)から排出された排気ガス濃
度を測定するため、この排気ガスを分析装置(A2)に導入
する排気ガス導入通路(A3)を具備した排気ガス測定装置
において、上記排気ガスを排気ガス導入通路(A3)に導入
する排気ガス導入手段(A4)と、所定成分の気体を排気ガ
ス導入通路(A3)に導入する気体導入手段(A5)と、上記排
気ガス導入手段(A4)から導入される排気ガスと、気体導
入手段(A5)から導入される上記所定成分の気体とを選択
的に排気ガス導入通路(A3)に送り込む切換弁(A6)と、排
気ガス導入通路(A3)の下流に配設されたＨＣ濃度計を含
む濃度計(A7)と、この濃度計(A7)の検出結果より、上記
排気ガス導入通路(A3)内に存在する気体のＨＣ濃度が所
定値以下か否かを判断するＨＣ濃度判断手段(A8)と、こ
のＨＣ濃度判断手段(A8)によってＨＣ濃度が所定値以下
と検出された時、上記排気ガス導入手段(A4)から排気ガ
スが排気ガス導入通路(A3)に導入され、ＨＣ濃度が所定
値以上と検出された時、上記気体導入手段(A5)から上記
所定成分の気体が排気ガス導入通路(A3)に導入されるよ
う切換弁(A6)を切換える切換手段(A9)とを備えたことを
特徴とするものである。

【０００７】

【作用】排気ガス測定装置を上記構成とすることによ
り、濃度計(A7)は排気ガス導入通路(A3)内に存在する気
体のＨＣ濃度を検出し、ＨＣ濃度判断手段(A8)により検
出されたＨＣ濃度が所定値以下である場合にのみ排気ガ
ス導入手段(A4)から排気ガスが排気ガス導入通路(A3)に
導入される。

【０００８】また、ＨＣ濃度判断手段(A8)により検出さ
れたＨＣ濃度が所定値以上である場合には、気体導入手
段(A5)から上記所定成分の気体が排気ガス導入通路(A3)
に導入され、排気ガス導入通路(A3)内の洗浄を行う。

【０００９】従って、排気ガスが排気ガス導入通路(A3)
に導入される際、排気ガス導入通路(A3)内のＨＣ濃度は
所定値以下となっており、排気ガス成分の測定が排気ガ
ス導入通路(A3)内に残留する気体により影響を受けるよ
うなことはなく、排気ガス成分の測定を正確に行うこと
ができる。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。

【００１１】図２は本発明の一実施例である排気ガス測
定装置１の全体構成図である。同図において、２は自動
車であり、その排気ガスの排出口には排気ガス導入管３
が取り付けられている。この排気ガス導入管３はトンネ
ル４に接続されており、トンネル４に導入された排気ガ
スは空気取り入れ口５（フィルタが内設されている）よ
り導入される清浄空気と混合され希釈される。この際、
例えば排気ガスは、平均で約１０倍の清浄空気により希
釈される。

【００１２】清浄空気と混合され希釈された排気ガスは
サイクロン６に導入され、含まれていた塵埃が除去さ
れ、続いて熱交換器７に導入される。熱交換器７にはヒ
ータ８及び冷却装置９が組み込まれており、排気ガスが
熱交換器７を通過することにより、その温度が所定温度
に加熱或いは冷却される構成とされている。

【００１３】熱交換機７の下流側配管にはバッグサンプ
ル用ベンチュリ１０が配設されており、更に下流側には
流量測定用ベンチュリ１１が設けられている。バッグサ
ンプル用ベンチュリ１０にはバッグサンプル用配管１２
が接続されており、このバッグサンプル用配管１２には
サンプル採取ポンプ１３が設けられている。サンプル採
取ポンプ１３は駆動することによりバッグサンプル用ベ
ンチュリ１０より排気ガスを吸引する。

【００１４】またサンプル採取ポンプ１３の下流側には
３個の排気ガス採取バッグ２２〜２４が取り付けられて
おり、バッグサンプル用ベンチュリ１０で採取された排
気ガスが各排気ガス採取バッグ２２〜２４に選択的に溜
められる構成とされている。

【００１５】また、流量測定用ベンチュリ１１の下流側
にはターボブロア１４が配設されており、このターボブ
ロア１４の吸引力により前記の排気ガス及び空気は図中
矢印で示す方向に吸引される構成とされている。尚、１
５は消音器であり、この消音器１５を通った排気ガスは
外部に排気される。

【００１６】また、流量測定用ベンチュリ１１近傍位置
には、温度センサ１６及び圧力センサ１７が配設されて
おり、希釈された排気ガス温度及び圧力を補正すること
によって正確な排気ガスの流量を測定できるよう構成さ
れている。この排気ガスの温度及び圧力補正、また補正
された排気ガス流量の積算処理は演算機１８及びカウン
タ１９で実行される。

【００１７】一方、前記したトンネル４の排気ガス導入
管３が配設された位置よりも上流側の位置には空気採取
用配管２０が接続されており、この空気採取用配管２０
には空気採取ポンプ２１が設けられている。空気採取ポ
ンプ２１は駆動することによりタンク５より排気ガスの
希釈用空気（排気ガスを含まない）を吸引する。また、
空気採取ポンプ２１の下流側には３個の空気採取バッグ
２５〜２７が取り付けられており、トンネル４で採取さ
れた排気ガスの希釈用空気が各空気採取バッグ２５〜２
７に選択的に溜められる構成とされている。

【００１８】各採取バッグ２２〜２７は共通配管２８に
接続されており、図示しない弁装置により各採取バッグ
２２〜２７に採取された排気ガス或いは空気は選択的に
共通配管２８に導入される構成とされている。また、こ
の共通配管２８の各採取バッグ２２〜２７が接続された
位置よりも下流位置には、例えば三方電磁弁よりなる切
換弁２９が配設されている。

【００１９】この切換弁２９には、上記共通配管２８の
他に、排気ガス導入配管３０及び排気配管３１が接続さ
れており、切換弁２９が切換動作を行うことにより、共
通配管２８は選択的に排気ガス導入配管３０又は排気配
管３１に接続される。また、排気ガス導入配管３０の下
流側には分析装置３２が配設されている。この分析装置
３２は、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ），一酸化
炭素（ＣＯ），窒素酸化物（ＮＯ_X) 等の含有濃度を測
定するものである。

【００２０】続いて、上記構成とされた排気ガス測定装
置１による排気ガス成分の測定方法について説明する。

【００２１】上記したように、本実施例に係る排気ガス
測定装置１は、３個の排気ガス採取バッグ２２〜２４
と、同じく３個の空気採取バッグ２５〜２７が設けられ
ている。これは米国試験法に定められており、排気ガス
測定を自動車２の機関状態により３種類のフェイズに分
類（コールド・トランジェント，コールド・スタビライ
ズ，ホット・トランジェントの３フェイズ）し、夫々の
フェイズにおける排気ガス成分を測定するためである。

【００２２】上記各フェイズにおいて、自動車２から排
気される排気ガスは夫々別個の排気ガス採取バッグ２２
〜２４に採取されると共に、これに合わせて採取される
排気ガスを希釈する排気ガスの希釈用空気も合わせて採
取し、空気採取バッグ２５〜２７に充填する。そして、
各フェイズにおける排気ガスのＨＣ濃度の測定は、先ず
空気採取バッグ２５〜２７に採取されている排気ガスの
希釈用空気のＨＣ濃度を測定し、続いて排気ガス採取バ
ッグ２２〜２４に採取されている排気ガスのＨＣ濃度を
測定し、両者の差を正規の排気ガスのＨＣ濃度としてい
る。

【００２３】これは、排気ガスの希釈用空気内にも若干
量のＨＣが含有されており、単に排気ガス採取バッグ２
２〜２４に採取されている排気ガスのＨＣ濃度を測定し
たのでは、希釈に用いた排気ガスの希釈用空気に含まれ
るＨＣ分だけ多く計測されてしまうためである。よっ
て、上記の測定方法を採用することにより各フェイズに
おける排気ガスのＨＣ濃度を正確に測定することができ
る。

【００２４】上記の測定において、排気ガスのＨＣ濃度
の計測は、各採取バッグ２２〜２７に採取された各気体
（排気ガスの希釈用空気或いは排気ガス）を選択的に排
気ガス導入配管３０に導入し分析装置３２に供給するこ
とにより行う。従って、排気ガスを導入した後に排気ガ
ス導入配管３０にＨＣ成分が残留又はＨＣ成分が吸着す
ることが考えられる。この残留，吸着，脱着したＨＣ成
分は、次回の排気ガス測定において排気ガス或いは排気
ガスの希釈用空気が排気ガス導入配管３０に導入される
と、これらの排気ガス或いは排気ガスの希釈用空気と共
に残留，吸着，脱着したＨＣ成分が分析装置３２に流入
し、測定精度が低下してしまう。

【００２５】このため、本発明に係る排気ガス測定装置
１には排気ガス導入配管３０に残留，吸着，脱着するＨ
Ｃ成分を除去（パージ）する手段が設けられている。こ
のパージ動作はパージ制御装置３３により実行される。
以下、排気ガス導入配管３０に残留，吸着，脱着するＨ
Ｃ成分をパージする時、パージ制御装置３３の実行する
動作について図３を用いて説明する。

【００２６】尚、パージ制御装置３３はマイクロコンピ
ュータにより構成され、サンプル採取ポンプ１３，空気
採取ポンプ２１，切換弁２９に接続されている。このパ
ージ制御装置３３は、これらの各構成要素の駆動制御を
行うと共に、分析装置３２から測定されたＨＣ濃度の値
が入力される構成とされている。また、図１に示したＨ
Ｃ濃度判断手段及び切換手段は、パージ制御装置３３の
実行するソウトウェアプログラムとして構成される。

【００２７】図３に示す処理が起動すると、先ずステッ
プ１０（以下、ステップをＳと略称する）において、全
採取バッグ２２〜２７内に存在するガスが排出される。
このガスの排出は、排気配管３１の途中にある排気ポン
プ３５，空気採取ポンプ２１を駆動することにより行
う。また、このガスの排出時には切換弁２９は共通配管
２８と排気配管３１を連通するよう切り換えられてお
り、よって各採取バッグ２２〜２７内に存在する残留ガ
ス及び共通配管２８に存在する残留ガスは排気配管３１
を介して外部に排出される。

【００２８】続くＳ２０では、上記のようにＳ１０の処
理によりガスが排出された全採取バッグ２２〜２７内に
洗浄空気が充填される。この全採取バッグ２２〜２７に
対する空気の充填は、サンプル採取ポンプ１３，空気採
取ポンプ２１を駆動することにより行う。この時の空気
取り入れ口はバックサンプルベンチュリ１０又は空気取
り入れ配管３４（切換弁３５が配設されている）から行
う。またこの時、パージ制御装置３３は切換弁２９を駆
動し共通配管２８を閉塞する。Ｓ２０の処理により、各
採取バッグ２２〜２７には洗浄空気が充填されるが、各
採取バッグ２２〜２７に充填される洗浄空気量は特に限
定はされないが、多い方がＨＣ成分のパージに効果的で
ある。尚、Ｓ２０の操作によりバックサンプル用配管１
２及び空気採取用配管２１間の残留ＨＣガス，吸着ＨＣ
分が除去される。

【００２９】Ｓ２０で全採取バッグ２２〜２７に空気が
充填されると、Ｓ３０においてパージ制御装置３３は切
換弁２９を切換えることにより共通配管２８と排気ガス
導入配管３０を連通させ、採取バッグ２２〜２７の内い
ずれか一つの採取バッグ（例えば排気ガス採取バッグ２
２）を分析装置３２と接続させる。これにより、排気ガ
ス採取バッグ２２内の空気は排気ガス導入配管３０を通
り分析装置３２に導入される。

【００３０】この際、排気ガス採取バッグ２２内の空気
が排気ガス導入配管３０内を通過することにより、排気
ガス導入配管３０内に残存しているＨＣ成分はパージさ
れ、分析装置３２の排気配管３４から外部に排出され
る。また、分析装置３２は、排気ガス導入配管３０を介
して導入される空気のＨＣ濃度を測定し、その測定結果
をパージ制御装置３３に伝送する。

【００３１】続くＳ４０では、パージ制御装置３３は分
析装置３２から供給されるＨＣ濃度（即ち、排気ガス導
入配管３０内のＨＣ濃度）が判定基準であるＨＣ濃度Ｘ
(ppmc)よりも高いかどうかを判定する。そして、排気ガ
ス導入配管３０内のＨＣ濃度が判定基準値Ｘよりも大き
い場合には、排気ガス導入配管３０内はＨＣにより汚染
されているものとして処理はＳ１０に戻り、再びＳ１０
〜Ｓ４０の処理が繰り返し実施され、Ｓ３０において再
び排気ガス導入配管３０内のパージ処理が実施される。

【００３２】上記のＳ１０〜Ｓ４０の処理は、排気ガス
導入配管３０内のＨＣ濃度が判定基準値Ｘよりも小さく
なるまで繰り返し実施される。従って、Ｓ４０において
肯定判断がされた場合、排気ガス導入配管３０内は次回
の排気ガス測定に影響を及ぼさない状態となっており、
次回の排気ガス測定を正確に実施することができる。ま
た、Ｓ４０において肯定判断がされた場合、処理はＳ５
０に進み、全採取バッグ２２〜２７内のガスを全て排出
する。これは、次回の排気ガス測定において実施される
採取バッグ２２〜２７へ排気ガス或いは排気ガスの希釈
用空気を導入する際の便宜を図るためである。

【００３３】続いて、上記の如く排気ガス導入配管３０
内をパージした場合における効果を図４及び図５を用い
て説明する。

【００３４】図４は排気ガス採取バッグ２２〜２４のＨ
Ｃ濃度を変化された場合における、図１において破線で
囲った部分と排気ガス導入配管３０との合計のＨＣによ
る汚染度（図中、●で示す）と、排気ガス導入配管３０
内のＨＣによる汚染度（図中、△で示す）とを比較して
示す図である。同図より、破線で囲った部分と排気ガス
導入配管３０との合計の汚染度（即ち排気ガスが導入さ
れる部位全体における汚染度に占める排気ガス導入配管
３０の汚染度）は非常に高いことが判る。よって同図よ
り、排気ガス導入配管３０に残存するＨＣ成分をパージ
することは、排気ガス測定装置１全体を除染する点より
重要であることが判る。

【００３５】また、図５（Ａ）は排気ガス導入配管３０
に残存するＨＣ成分をパージしない場合におけるＨＣの
影響度を示しており、また同図（Ｂ）は排気ガス導入配
管３０に残存するＨＣ成分をパージした場合におけるＨ
Ｃの影響度を示している。横軸に示される現号レベル，
ＴＬＥＶ(Transitional Low Emission Vehicle) レベ
ル，ＬＥＶ(Low Emission Vehicle)レベルは、米国の排
気ガス測定濃度レベルを示している。この排気ガス測定
濃度レベルは、現号レベル，ＴＬＥＶレベル，ＬＥＶレ
ベルの順で測定濃度レベルが低濃度化する。また、縦軸
は残留したＨＣ成分が測定精度に与える影響を百分率表
示したものである。

【００３６】図５（Ａ）に示されるように、排気ガス導
入配管３０に残存するＨＣ成分をパージしない場合にお
いては、各レベルにおいて測定精度に与える影響は非常
に大きくなっており、特に測定濃度レベルが低濃度化す
る程その影響は大きくなっている。これに対して、同図
（Ｂ）に示される排気ガス導入配管３０に残存するＨＣ
成分をパージした場合においては、各レベルにおいて測
定精度に与える影響は小さくなっており、特に１回パー
ジを実施した場合（図中、破線で示す）に比べて２回パ
ージを実施した場合の方が更に測定精度に与える影響が
小さくなっていることが判る。このように、排気ガス導
入配管３０に残存するＨＣ成分をパージすることによ
り、ＨＣ測定の測定精度を向上させることがきる。

【００３７】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、ＨＣ濃度判
断手段により検出されたＨＣ濃度が所定値以下である場
合にのみ排気ガス導入手段から排気ガスが排気ガス導入
通路に導入され、またＨＣ濃度判断手段により検出され
たＨＣ濃度が所定値以上である場合には、気体導入手段
から所定成分の気体（例えば空気）が排気ガス導入通路
に導入されて排気ガス導入通路内の洗浄を行うため、排
気ガスが排気ガス導入通路に導入される際、排気ガス導
入通路内のＨＣ濃度は所定値以下となっており、排気ガ
ス成分の測定が排気ガス導入通路内に残留する気体によ
り影響を受けるようなことはなく、排気ガス成分の測定
を正確に行うことができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例である排気ガス測定装置の全
体構成図である。

【図３】パージ制御装置が実施するバージ処理を示すフ
ローチャートである。

【図４】排気ガス採取バッグのＨＣ濃度を変化された場
合における、図１において破線で囲った部分と排気ガス
導入配管との合計のＨＣによる汚染度と、排気ガス導入
配管内のＨＣによる汚染度とを比較して示す図である。

【図５】（Ａ）は排気ガス導入配管に残存するＨＣ成分
をパージしない場合におけるＨＣの影響度を示す図であ
り、（Ｂ）は排気ガス導入配管に残存するＨＣ成分をパ
ージした場合におけるＨＣの影響度を示す図である。

【符号の説明】

１排気ガス測定装置２自動車１０バッグサンプル用ベンチュリ１１流量測定用ベンチュリ１２バッグサンプル用配管１３排気ポンプ１６温度センサ１７圧力センサ２０空気取り入れ用配管２１空気採取ポンプ２２〜２４排気ガス採取バッグ２５〜２７空気採取バック２８共通配管２９切換弁３０排気ガス導入配管３１排気配管３２分析装置３３パージ制御装置３４空気取り入れ配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関から排出された排気ガス濃度を
測定するため、該排気ガスを分析装置に導入する排気ガ
ス導入通路を具備した排気ガス測定装置において、該排気ガスを該排気ガス導入通路に導入する排気ガス導
入手段と、所定成分の気体を該排気ガス導入通路に導入する気体導
入手段と、該排気ガス導入手段から導入される該排気ガスと、該気
体導入手段から導入される上記所定成分の気体とを選択
的に該排気ガス導入通路に送り込む切換弁と、該排気ガス導入通路下流に配設されたＨＣ濃度計を含む
濃度計と、該濃度計の検出結果より、該排気ガス導入通路内に存在
する気体のＨＣ濃度が所定値以下か否かを判断するＨＣ
濃度判断手段と、該ＨＣ濃度判断手段によってＨＣ濃度が所定値以下と検
出された時、該排気ガス導入手段から該排気ガスが該排
気ガス導入通路に導入され、上記ＨＣ濃度が所定値以上
と検出された時、該気体導入手段から上記所定成分の気
体が該排気ガス導入通路に導入されるよう該切換弁を切
換える切換手段とを備えたことを特徴とする排気ガス測
定装置。