(57)【要約】【課題】自動車等から排出される排気ガスを定容量採取（ＣＶＳ）によって採取して分析する排気ガス計測装置に関し、希釈率を低減させることで計測精度を向上させる。【解決手段】排気ガス計測装置は、排気ガスが導入される本体部１４と、一端が本体部１４に連通し他端が外気に開放された希釈部１６と、本体部１４内のガスの一部を一定の割合で採取する定容量採取部２０と、採取されたガスの分析を行う分析部２２と、本体部１４に連通し、排気ガスを一時的に貯留するための空間を形成する可変容積部２４を備えている。可変容積部２４は、本体部１４と連通する上板２４１と鉛直方向に伸縮自在な側板２４３と所定の重さの底板２４２とから構成され、本体部１４の圧力が所定の基準値より大きい場合に、底板２４２が下降して容積部２４の容積が拡大するように、該底板２４２の重さが調整されている。【選択図】図１
2010185837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
前記本体部に連通し、排気ガスを一時的に貯留するための空間を形成する容積部と、
前記本体部の圧力が所定の基準値より大きい場合に、前記容積部の容積を増大させる容積可変機構と、
を備えることを特徴とする排気ガス計測装置。
【請求項２】
排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
所定容量の空間を形成するバッファ部を前記希釈部の途中に備えることを特徴とする排気ガス計測装置。
【請求項３】
前記バッファ部は、前記希釈部の外気側から該バッファ部へ導入される外気と前記希釈部の本体部側から該バッファ部へ導入される排気ガスとを分離するための分離機構を備えることを特徴とする請求項２記載の排気ガス計測装置。
【請求項４】
排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
前記本体部に排気を導入するための排気輸送配管と、
前記排気輸送配管の配管長を可変に設定するための配管長可変機構と、
前記希釈部への排気ガスの流入を検知する検知手段と、
前記検知手段によって排気ガスの流入が検知された場合に、前記配管長が長くなるように前記配管長可変機構を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする排気ガス計測装置。
【請求項５】
排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
前記希釈部の途中に連通するサブ本体部と、
前記サブ本体部内のガスの一部を一定の割合で採取するサブ採取部と、
前記サブ本体部への排気ガスの流入を検知する検知手段と、を更に備え、
前記検知手段によって排気ガスの流入が検知された場合に、前記採取部と前記サブ採取部とを併用して、前記分析部へ供給するガスを採取することを特徴とする排気ガス計測装置。
【請求項６】
排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
前記本体部における前記採取部上流側かつ前記希釈部下流側に設けられた絞り弁と、
排気ガスの流量に応じて、前記絞り弁の開度を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする排気ガス計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等から排出される排気ガスを定容量採取（ＣＶＳ）によって採取して分析する排気ガス計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気ガス中に含まれる各種の成分の排出重量を測定する場合においては、定容量採取装置（Constant Volume Sampler，以下「ＣＶＳ」と称する）が広く使用されている。特開平７−２１８３９９号公報に開示されている技術も、そのようなＣＶＳに関するものである。この公報に開示された技術では、排気ガスが混合気で希釈空気と混合され、サイクロンで除塵され、臨界流量ベンチュリにより混合ガスの定量性が確保される。そして、混合ガスの一部は、サンプル採取ポンプにより採取バッグに採取されて、分析装置へと供給される。このように、ＣＶＳは空気で希釈した希釈排気を定容量にすることで、採取バッグへの部分比例採取精度を高く保つことができるので、計測の信頼性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２１８３９９号公報
【特許文献２】特開平１１−２３０８７１号公報
【特許文献３】特開２００１−２４９０６５号公報
【特許文献４】特開２０００−２２１１２３号公報
【特許文献５】実開平５−７７７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＣＶＳによる排気ガス計測においては、排気の希釈率を下げてガス分析濃度を上げることで、計測精度を向上させることができる。しかしながら、対米ＦＴＰ試験等の規定走行試験では車両の排気流量が変化する。このため、ＣＶＳにおいて排気を常に希釈して定流量に保つためには、ＣＶＳの流量設定を試験中の車両最大排気流量よりも大きくする必要がある。このため、車両の高負荷時等を考慮すると、ＣＶＳの流量設定を大きくせざるを得ず、希釈に限界が生じてしまい、高精度な計測を行うことができないおそれがあった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＣＶＳを用いた排気ガス計測において、希釈率を低減させることで計測精度を向上させることのできる排気ガス計測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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
前記本体部に連通し、排気ガスを一時的に貯留するための空間を形成する容積部と、
前記本体部の圧力が所定の基準値より大きい場合に、前記容積部の容積を増大させる容積可変機構と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、上記の目的を達成するため、排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
所定容量の空間を形成するバッファ部を前記希釈部の途中に備えることを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、
前記バッファ部は、前記希釈部の外気側から該バッファ部へ導入される外気と前記希釈部の本体部側から該バッファ部へ導入される排気ガスとを分離するための分離機構を備えることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、上記の目的を達成するため、排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
前記本体部に排気を導入するための排気輸送配管と、
前記排気輸送配管の配管長を可変に設定するための配管長可変機構と、
前記希釈部への排気ガスの流入を検知する検知手段と、
前記検知手段によって排気ガスの流入が検知された場合に、前記配管長が長くなるように前記配管長可変機構を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、上記の目的を達成するため、排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
前記希釈部の途中に連通するサブ本体部と、
前記サブ本体部内のガスの一部を一定の割合で採取するサブ採取部と、
前記サブ本体部への排気ガスの流入を検知する検知手段と、を更に備え、
前記検知手段によって排気ガスの流入が検知された場合に、前記採取部と前記サブ採取部とを併用して、前記分析部へ供給するガスを採取することを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、上記の目的を達成するため、排気ガスが導入される本体部と、一端が前記本体部に連通し他端が外気に開放された希釈部と、前記本体部内のガスの一部を一定の割合で採取する採取部と、採取されたガスの分析を行う分析部と、備えた排気ガス計測装置において、
前記本体部における前記採取部上流側かつ前記希釈部下流側に設けられた絞り弁と、
排気ガスの流量に応じて、前記絞り弁の開度を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
排気ガスの流量が増大すると本体部内の圧力が上昇する。このため、排気ガスが希釈部に逆流して外部へ放出されるおそれがある。第１の発明によれば、本体部の圧力が所定の基準値よりも大きい場合に容積部の容積が拡大されて、排気ガスが一時的に吸収される。このため、本発明によれば、排気ガスが希釈部から外部へ放出される事態を効果的に抑止することができる。これにより、採取部の流量を低く設定することが可能となるので、希釈率を効果的に低減することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、希釈部の途中にバッファ部が設けられる。このため、本発明によれば、排気流量の増大によって希釈部へ逆流した排気ガスを該バッファ部に溜めることができるので、排気ガスが希釈部から外部へ放出される事態を効果的に抑止することができる。これにより、採取部の流量を低く設定することが可能となるので、希釈率を効果的に低減することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、バッファ部は、外気側から導入される外気（希釈空気）と本体部側から導入される排気ガスとを分離するための分離機構を備えている。このため、本発明によれば、該バッファ部内で排気ガスと希釈空気とが混合されることが抑制されるので、排気ガス流量の少ない軽負荷時に該バッファ部内の排気ガスを優先的に本体部へ戻すことができる。
【００１５】
第４の発明によれば、希釈部へ排気ガスが逆流した場合に、配管長可変機構によって排気輸送配管の長さを長くすることができる。このため、本発明によれば、排気ガスの連続性を保ちつつ、排気ガスが希釈部から外部へ放出される事態を効果的に抑止することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、排気ガスの流量が増大し、本体部からサブ本体部へ排気ガスが流入した場合に、採取部とサブ採取部とを併用したガス採取が行われる。このため、本発明によれば、各採取部の流量を低く設定することができるので、希釈率を大幅に低減することができる。
【００１７】
第６の発明によれば、排気流量に応じて絞り弁の開度が可変に設定される。絞り弁の開度を可変させると採取部の流量が変化する。このため、本発明によれば、絞り弁の開度を制御して最適な採取部の流量を設定することにより、希釈率を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態１の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。
【図２】可変容積部２４の詳細構造を示す図である。
【図３】本実施の形態１の排気ガス計測装置の構成の変形例を示す図である。
【図４】可変容積部２８の詳細構造を示す図である。
【図５】本実施の形態１の排気ガス計測装置の構成の他の変形例を示す図である。
【図６】本実施の形態２の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。
【図７】固定容量バッファ部４０の容量を決定するためのマップを示す。
【図８】固定容量バッファ部４０の内部構成を示す図である。
【図９】本実施の形態３の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。
【図１０】流路可動部１０１の構造の一例を示す図である。
【図１１】本実施の形態４の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。
【図１２】排気流量と採取ルートとの関係を示す図である。
【図１３】本実施の形態５の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。
【図１４】ベンチュリ流量Ｆとスリット回転弁６０の開度との関係を示す図である。
【図１５】臨界条件範囲内でのベンチュリ流量の可変幅の具体例を示す図である。
【図１６】本実施の形態の排気ガス計測装置において、スリット回転弁６０を絞り限界（全閉）まで可変させた場合の様子を説明するための図である。
【図１７】本実施の形態５の排気ガス計測装置の変形例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいてこの発明の幾つかの実施の形態について説明する。尚、各図における共通する要素は、重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１乃至図５を参照して、本発明の実施の形態１の排気ガス計測装置について説明する。図１は、本実施の形態１の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。図１に示すとおり、本実施の形態の計測装置はＣＶＳを基本構造としている。より具体的には、本実施の形態の計測装置は、車両等から排気された排気ガスを該計測装置内へ輸送するための排気輸送配管１０を備えている。排気輸送配管１０の途中には、排気ガスの温度を所定の温度に調整するための熱交換器１２が配置されている。
【００２１】
排気輸送配管１０の端部は、該計測装置の本体である本体部１４に接続されている。排気輸送配管１０内の排気ガスは、熱交換器１２において所定の温度（例えば１００℃）に調整された後に該本体部１４へ導入される。本体部１４の途中には、導入された排気ガスを希釈するための希釈空気（外気）を導入するための希釈部１６が配置されている。希釈部１６は、より具体的には、一端が該本体部１４に連通され、他端がフィルタ１８を介して外気に開放された配管構造を有している。本体部１４内の排気ガスは、希釈部１６から導入された希釈空気によって希釈された後に下流へ流通する。
【００２２】
本体部１４の更に下流側には、定容量採取部２０が配置されている。定容量採取部２０は、流通する排気ガスを所定の定流量に維持しつつ、その排気ガスの一部を採取する。なお、定容量採取部２０は、公知のＣＶＳと同様の構造であるため、その詳細な説明は省略する。定容量採取部２０によって採取された排気ガスは分析部２２へ導入される。分析部２２は、排気ガス成分の中の特定成分の排出重量（マスエミッション）等を計測する。
【００２３】
次に、本実施の形態の排気ガス計測装置の特徴的構成について説明する。図１に示すとおり、本実施の形態の計測装置は、可変容積部２４を備えている。可変容積部２４は、配管２６を介して本体部１４における希釈部１６との合流部の上流側に連通している。
【００２４】
図２は、可変容積部２４の詳細構造を示す図である。この図に示すとおり、可変容積部２４は、上板２４１と底板２４２と側板２４３とで立方体に構成されており、配管２６は上板２４１から該可変容積部２４の内部へ連通している。また、側板２４３は蛇腹構造を有しており、固定された上板２４１を基準に鉛直方向に伸縮自在に構成されている。また、可変容積部２４は、本体部１４内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐ０−α（Ｐ０は大気圧）よりも小さい場合に底板２４２が上昇し、Ｐ０−αよりも大きい場合に底板２４２が下降するように、該底板２４２の重さが調整されている。なお、本実施の形態の可変容積部２４では、可変容積部２４は一辺が６３ｃｍの立方体（容積２５０Ｌ）、底板２４２の重さが１．２１ｋｇ、α＝０．０３ｋＰａに設定されている。
【００２５】
［実施の形態１の動作］
次に、本実施の形態の動作について説明する。ＣＶＳを用いた排気ガス計測では、外気で希釈された排気ガスを定容量（一定流量）に保つことで、高精度な比例採取を可能としている。この際、排気の希釈率を下げるほど、すなわちガス分析濃度を上げるほど計測精度が向上する。このため、希釈率を下げることが計測精度向上の観点から重要となる。
【００２６】
しかしながら、規定試験（例えば対米ＦＴＰ試験）を行う場合においては、車両から排気される排気ガス流量が変化する。このため、当該試験中に常に排気ガスを希釈して定流量を保つためには、ＣＶＳの流量設定を試験中の車両最大排気流量よりも大きく設定することが必要となる。
【００２７】
つまり、試験中のＣＶＳ設定流量Ｆｃｖｓは定容量であるため、試験中の車両排気流量Ｆｅｘが多量になるほど本体部１４の圧力Ｐが上昇する。そして、ＦｅｘがＦｃｖｓよりも大きくなり、圧力Ｐが大気圧Ｐ０よりも大きくなると、排気が希釈部１６から外部へ放出されてしまう。かかる事態が発生すると、放出された排気を回収できずに計測不能となる上に、希釈空気（バックグラウンド）測定用の採取ライン（図示略）に排気が回り込んでしまう事態や、フィルタ１８に排気が流れてしまい多量の水分や熱により性能が低下してしまう事態が発生するおそれがある。このため、従来の計測装置では、ＣＶＳ設定流量Ｆｃｖｓを車両最大排気流量に設定することが限界となり、平均希釈率は、例えば対米ＦＴＰ試験での２Ｌエンジンクラスの標準的ガソリン車では４（排気を４倍に希釈）程度が限界になってしまう。
【００２８】
そこで、本実施の形態の排気ガス計測装置では、可変容積部２４を設けることとしている。上述したとおり、可変容積部２４は本体部１４の圧力Ｐが所定の圧力（Ｐ０−α）よりも大きくなると膨張する。このため、Ｆｅｘ＞Ｆｃｖｓとなる高負荷運転が一時的に発生した場合であっても、可変容積部２４が排気を吸収することで圧力Ｐが大気圧Ｐ０よりも大きくなることを抑止することができるので、排気が希釈部１６から放出される事態を効果的に抑止することができる。また、可変容積部２４に吸収された排気は、本体部１４の圧力Ｐが所定の圧力（Ｐ０−α）よりも小さくなった場合に本体部１４へ放出される。このため、吸収された排気を外部に放出することなく、確実に定容量採取部２０へ導入させることができる。
【００２９】
このように、本実施の形態の排気ガス計測装置によれば、可変容積部２４が排気を吸収／放出することにより、試験中の最大排気流量が一時的にＣＶＳ設定流量Ｆｃｖｓを越える事態が許容される。このため、ＣＶＳ設定流量Ｆｃｖｓを従来に比して低く設定することができるので、計測精度を効果的に向上させることができる。
【００３０】
なお、例えば、本実施の形態の排気ガス計測装置を用いて対米ＦＴＰ試験（ガソリン車、ストイキ燃焼、２０００ｃｃクラス、Ｃｏｌｄ Ｐｈａｓｅ５０５ｓｅｃ）を行う場合、従来のＣＶＳ設定流量（Ｆｃｖ＝２．４ｍ３／ｍｉｎ）では希釈率が４であったのに対して、本実施の形態の排気ガス計測装置では、ＣＶＳ設定流量をＦｃｖ＝１．２ｍ３／ｍｉｎに設定することができるので、希釈率を２に低下させることができる。
【００３１】
ところで、上述した実施の形態１の排気ガス計測装置では、希釈部１６から外部へ排気ガスが放出されないように、可変容積部２４の収縮／膨張のしきい値となる圧力を大気圧Ｐ０よりも小さな値（Ｐ０−α）に設定している。しかしながら、希釈部１６から外部への逆流を抑止する手段を設けるのであれば、大気圧Ｐ０より大きい値をしきい値にすることも可能となる。
【００３２】
図３は、本実施の形態１の排気ガス計測装置の構成の変形例を示す図である。尚、図３において図１と共通する要素は、重複する説明を省略する。図３に示すとおり、本実施の形態の計測装置は希釈部１６に逆止弁３０を備えている。逆止弁３０は、本体部１４から希釈部１６の外部へ排気が放出されないように、本体部１４内の圧力Ｐ＞（Ｐ０−０．０２）Ｋｐａのときに閉弁し、Ｐ＜（Ｐ０−０．０２）Ｋｐａのときに開弁するように設定されている。また、本実施の形態の排気ガス計測装置は、図１に示す可変容積部２４に替えて可変容積部２８を備えている。
【００３３】
図４は、可変容積部２８の詳細構造を示す図である。この図に示すとおり、可変容積部２８は、上板２８１と底板２８２と側板２８３とで立方体に構成されており、配管２６は固定された底板２８２から該可変容積部２４の内部へ連通している。また、側板２８３は蛇腹構造を有しており、固定された底板２８２を基準に鉛直方向に伸縮自在に構成されている。また、可変容積部２８は、本体部１４内の圧力Ｐが所定の圧力（Ｐ０＋γ）よりも小さい場合に上板２８１が下降し、所定の圧力（Ｐ０＋γ）よりも大きい場合に上板２８１が上昇するように、該上板２８１の重さが調整されている。なお、本実施の形態の可変容積部２８では、可変容積部２４は一辺が６３ｃｍの立方体（容積２５０Ｌ）、上板２８１の重さが１．２１ｋｇ、γ＝０．０３ｋＰａに設定されている。
【００３４】
このような構成によれば、本体部１４の圧力Ｐが大気圧Ｐ０になる直前に逆止弁３０が閉弁されるので、希釈部１６から排気ガスが外部へ放出される事態を効果的に抑止することができる。このため、可変容積部２８の収縮／膨張のしきい値を大気圧Ｐ０以上の値に設定することもできるので、しきい値設定の自由度を効果的に高めることができる。
【００３５】
更に、図５は、本実施の形態１の排気ガス計測装置の構成の他の変形例を示す図である。尚、図５において図１と共通する要素は、重複する説明を省略する。図５に示すとおり、本実施の形態の計測装置は希釈部１６に排気検知器３２を備えている。排気検知器３２は、希釈部１６に本体部１４から排気ガスが流入したことを検知するための装置であって、レーザー式やセンサ式等の公知の装置を用いることができる。
【００３６】
また、図５に示すとおり、本実施の形態の計測装置は可変容積部３４およびアクチュエータ部３６を備えている。アクチュエータ部３６は可変容積部３４の容積を可変させるためのアクチュエータであり、排気検知器３２の出力信号に基づいて動作する。
【００３７】
このような構成によれば、排気検知器３２が排気ガスの逆流を検知した場合に、アクチュエータ部３６が動作されて可変容積部３４が膨張される。これにより、ＣＶＳ設定流量Ｆｃｖｓを低く設定しても希釈部１６から排気ガスが放出される事態を効果的に抑止することができる。
【００３８】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施の形態２の排気ガス計測装置について説明する。図６は、本実施の形態２の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。尚、図６において図１と共通する要素は、重複する説明を省略する。
【００３９】
図６に示すとおり、本実施の形態の計測装置は希釈部１６の途中に固定容量バッファ部４０を備えている。また、固定容量バッファ部４０の上流側（外気側）には、該固定容量バッファ部４０から排気ガスが漏れたか否かを検知するための排気検知器４２が設けられている。以下、固定容量バッファ部４０の特徴的構成について詳細に説明する。
【００４０】
固定容量バッファ部４０内には、高負荷時に本体部１４から希釈部１６へ流入した排気ガスを一時的に蓄えるための空間が形成されている。固定容量バッファ部４０の容量は以下の手順で決定される。図７は、固定容量バッファ部４０の容量を決定するためのマップを示す。このマップにおいて、点線はＣＶＳ設定流量に対する平均希釈率の変化を、実線はＣＶＳ設定流量に対する必要なバッファ容量の変化を、それぞれ示している。この図に示すとおり、先ず、想定最低希釈率からＣＶＳ設定流量（最低流量）が特定される。そして、特定されたＣＶＳ設定流量から必要なバッファ容量（最低容量）が特定される。このマップによれば、例えば、想定最低希釈率を１．２とした場合、ＣＶＳ設定流量が０．７ｍ３／ｍｉｎとなり、必要なバッファ容量が１０００Ｌとなる。
【００４１】
このように、固定容量バッファ部４０を設けることで、複雑な制御を行うことなく高負荷時の排気を固定容量バッファ部４０内に吸収／放出することができる。これにより、ＣＶＳ設定流量を下げて希釈率を大幅に低下させることができる。また、固定容量バッファ部４０には可動部がないため、低故障率、低コスト設計を実現することができる。また、万が一固定容量バッファ部４０から外部側へ排気が溢れた場合であっても、排気検知器４２によって当該異常を検知して警告することが可能となる。
【００４２】
また、固定容量バッファ部４０内では、排気と希釈空気とが分離されていることが好ましい。そこで、本実施の形態の固定容量バッファ部４０の内部構成としては、以下の３つが考えられる。図８は、固定容量バッファ部４０の内部構成を示す図である。先ず、図８中の（Ａ）は、整流板方式を採用した固定容量バッファ部４０を示す。この方式では、固定容量バッファ部４０の内部空間が整流板４０１によって並列に複数通路に分離されている。このような構成によれば、本体部１４側から該固定容量バッファ部４０へ流入した排気ガスは、これらの複数の通路に分離されることにより、一定方向に整流される。このため、排気と希釈空気とが該固定容量バッファ部４０内で混ざる事態を効果的に抑制することができる。
【００４３】
次に、図８中の（Ｂ）は、長流路方式を採用した固定容量バッファ部４０を示す。この方式では、固定容量バッファ部４０の内部空間が１つの長流路４０２によって形成されている。このような構成によれば、本体部１４側から該固定容量バッファ部４０へ流入した排気ガスはこの長流路４０２内を流通する。このため、排気と希釈空気とが該固定容量バッファ部４０内で混ざる事態を効果的に抑制することができる。
【００４４】
更に、図８中の（Ｃ）は、仕切版方式を採用した固定容量バッファ部４０を示す。この方式では、固定容量バッファ部４０の内部空間が希釈空気用の空間部４０３と排気用の空間部４０４とに仕切られている。そして、２つの空間の仕切り部には、希釈空気用の空間部４０３から排気用の空間部４０４への流通のみを可能とする逆止弁４０５が設けられている。このような構成によれば、希釈空気は該固定容量バッファ部４０を介して本体部１４へ導入される一方で、排気が希釈空気用の空間部４０３へ流入することを抑止することができる。これにより、該固定容量バッファ部４０内の排気と希釈空気とを完全に分離することができる。
【００４５】
実施の形態３．
［実施の形態３の構成］
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態３の排気ガス計測装置について説明する。図９は、本実施の形態３の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。尚、図９において図１と共通する要素は、重複する説明を省略する。
【００４６】
図９に示すとおり、本実施の形態の計測装置は、排気輸送配管１０の途中に流路可動部１０１を備えている。流路可動部１０１は、蛇腹構造によって伸縮自在に形成された配管である。また、当該計測装置には、流路可動部１０１を可動させるためのアクチュエータ４４が固定されている。また、当該計測装置は、該希釈部１６の途中に排気検知器４６を備えている。排気検知器４６は、希釈部１６に本体部１４から排気ガスが流入したことを検知するための装置であって、レーザー式やセンサ式等の公知の装置を用いることができる。上述したアクチュエータ４４は、当該排気検知器４６の出力信号に基づいて動作する。
【００４７】
図１０は、流路可動部１０１の構造の一例を示す図である。この図に示すとおり、流路可動部１０１は、伸縮自在な配管を多重に折り返した構造を有している。アクチュエータ４４は、流路可動部１０１を構成する多重配管を同時に伸縮させる。これにより、流路可動部１０１の変位量に対する配管長（体積）の変化量を効果的に増やすことができる。尚、本実施の形態の流路可動部１０１は、図１０に示す構造に限らず、アクチュエータ４４の動作によって  配管長（体積）を可変に設定できるのであれば、他の構造を用いることとしてもよい。
【００４８】
［実施の形態３の特徴］
次に、本実施の形態３の特徴的動作について説明する。本実施の形態の排気ガス計測装置は、排気の連続性を維持しつつ希釈率を低減できる点に特徴がある。すなわち、本実施の形態の排気ガス計測装置では、排気検知器４６によって排気ガスの逆流が検知された場合に、アクチュエータ４４が駆動されて流路可動部１０１が伸び側に可変される。これにより、排気輸送配管１０の配管長が長くなるので、排気の連続性を維持しつつ、過剰な排気が希釈部１６へ逆流する事態を抑止することができる。
【００４９】
また、本実施の形態３の排気ガス計測装置によれば、排気の連続性が維持されているので、流路可動部１０１の可動によって歪んだ連続排出挙動（連続分析値）を配管長の変位情報に基づいて修正することができる。以下、この修正演算手法について詳細に説明する。
【００５０】
先ず、αを排気と希釈空気の混合点から分析部２２までの輸送遅れ時間（一定値）、時間ｔにおける流路可動部１０１の内部容積（可動部容積）をＦｖｖａ（ｔ−α)、流路可動部１０１を除く排気輸送配管１０の内部容積（固定部容積）をＦｖｃｏｎｓｔとすると、時間ｔにおける排気輸送配管１０の総容積はＦｖｖａ（ｔ−α)＋Ｆｖｃｏｎｓｔで表される。また、可動部容積の流量（変動流量）をＦＦｖａ（ｔ−α）、固定部容積の流量（固定流量）をＦＦｅｘ（ｔ−α）とすると、排気輸送配管１０の総流量はＦＦｅｘ（ｔ−α）＋ＦＦｖａ（ｔ−α）で表される。
【００５１】
次に、時間ｔにおける分析部２２の分析値として、ＣＶＳ設定流量をＦＦｃｖｓ（ｔ）、排気希釈率をＦＤＦ（ｔ）、希釈排気濃度をＦＣｃｏｎｔｉ（ｔ）、流路可動部１０１の流量をＦＦｖａ（ｔ）とすると、次式（１）に示す関係が成立する。ここで、β（Ｔ）は、該排気輸送配管１０の輸送遅れ時間を示している。
【００５２】
【数１】
2010185837.tif 000003
【００５３】
上式（１）を満たすβ（Ｔ）を演算し次式（２）に代入することで、車両から排出される排気ガスの濃度ＦＣｄｉｒｅｃｔを修正することができる。
ＦＣｄｉｒｅｃｔ（Ｔ−α−β（Ｔ））＝ＦＣｃｏｎｔｉ（Ｔ）／ＦＤＦ（Ｔ）・・・（２）
【００５４】
このように本実施の形態の排気ガス計測装置によれば、排気輸送配管１０の容積、混合点での変動流量、輸送遅れ時間、および分析部２２の分析値に基づいて、流路可動部１０１の可動によって歪んだ連続排出挙動（連続分析値）を修正することができる。
【００５５】
実施の形態４．
［実施の形態４の構成］
次に、図１１および図１２を参照して、本発明の実施の形態４の排気ガス計測装置について説明する。図１１は、本実施の形態４の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。尚、図１１において図１と共通する要素は、重複する説明を省略する。
【００５６】
図１１に示すとおり、本実施の形態の計測装置は、本体部１４が並列に分岐している。より具体的には、本体部１４は、本体部１４１，１４２，１４３に分岐している。排気輸送配管１０は本体部１４１に連通し、各本体部は、希釈部１６との混合点において、それぞれ整流板５０，５２を介して連通している。また、各整流板５０，５２の近傍には、隣接する本体部からの排気の流入を検知するための排気検知器５４，５６がそれぞれ配置されている。
【００５７】
また、図１１に示すとおり、定容量採取部２０は、各本体部１４１，１４２，１４３の排気を定容量採取するための定容量採取部２０１，２０２，２０３をそれぞれ備えている。また、定容量採取部２０２，２０３の採取ラインにはそれぞれ三方弁２０４，２０５が設けられている。三方弁２０４，２０５は、採取した排気の流出先を分析部２２とバイパスラインとの間で切り替える弁であって、排気検知器５４，５６の出力信号に基づいてそれぞれ動作する。
【００５８】
［実施の形態４の特徴］
次に、本実施の形態４の特徴的動作について説明する。本実施の形態の排気ガス計測装置は、各定容量採取部２０１，２０２，２０３のＣＶＳ設定流量を低く設定し、排気を段階的に採取する点に特徴がある。すなわち、本実施の形態の排気ガス計測装置では、３つの排気採取ルートを備えている。以下、本体部１４１および定容量採取部２０１からなる採取ルートをＡルート、本体部１４２および定容量採取部２０２からなる採取ルートをＢルート、本体部１４３および定容量採取部２０３からなる採取ルートをＣルートと称する。
【００５９】
先ず、排気輸送配管１０から導入される排気流量が定容量採取部２０１のＣＶＳ設定流量以下である場合について説明する。この場合に導入された排気は、希釈部１６から整流板５２，５０を介して導入される希釈空気とともにＡルートへ流通する。三方弁２０４，２０５は、排気検知器５４，５６によってＢ，Ｃルートへの排気の流入を検知した場合を除き、常にバイパスライン側に制御されている。このため、Ａルートによって採取された排気のみがサンプルバッグへ採取される。
【００６０】
次に、排気輸送配管１０から導入される排気流量が定容量採取部２０１のＣＶＳ設定流量よりも大きく、且つ定容量採取部２０１および２０２のＣＶＳ設定流量の総和以下である場合について説明する。この場合、Ａルートから溢れた排気は整流板５０を介してＢルートへ流通する。三方弁２０４は、排気検知器５４が排気を検知した場合に、流出先を分析部２２側へ切り替える。このため、ＡルートおよびＢルートによって採取された排気がサンプルバッグへ採取される。
【００６１】
次に、排気輸送配管１０から導入される排気流量が定容量採取部２０１および２０２のＣＶＳ設定流量の総和よりも大きく、且つ定容量採取部２０１、２０２および２０３のＣＶＳ設定流量の総和以下である場合について説明する。この場合、Ｂルートから更に溢れた排気は整流板５２を介してＣルートへ流通する。三方弁２０５は、排気検知器５６が排気を検知した場合に、流出先を分析部２２側へ切り替える。このため、Ａルート、Ｂルート、およびＣルートによって採取された排気がサンプルバッグへ採取される。
【００６２】
図１２は、排気流量と採取ルートとの関係を示す図である。この図では、対米ＦＴＰ試験（ガソリン車、ストイキ燃焼、２０００ｃｃクラス、Ｃｏｌｄ Ｐｈａｓｅ５０５ｓｅｃ）を実施した場合の排気流量変化を示しており、最大排気流量が約２．４ｍ３／ｍｉｎであることから、定容量採取部２０１、２０２および２０３のＣＶＳ設定流量は、０．８ｍ３／ｍｉｎに設定されている。
【００６３】
この図に示すとおり、排気流量が０．８ｍ３／ｍｉｎ以下の領域ではＡルートによる採取が、排気流量が１．６ｍ３／ｍｉｎ以下の領域ではＡルートに加えてＢルートによる採取が、排気流量が２．４ｍ３／ｍｉｎ以下の領域ではＡルートおよびＢルートに加えてＣルートによる採取が行われる。この例では、平均希釈率を１．７程度まで低減することができる。また、同様の条件で、例えば、採取ルートを２分割した場合には、各採取部のＣＶＳ設定流量を１．２ｍ３／ｍｉｎに設定することで平均希釈率を２．２程度に、採取ルートを４分割した場合には、各採取部のＣＶＳ設定流量を０．６ｍ３／ｍｉｎに設定することで平均希釈率を０．６程度に低減することが可能となる。
【００６４】
このように、本実施の形態の排気計測装置によれば、排気流量に応じて、採取ルートが段階的に追加されていくので、各採取部のＣＶＳ流量設定を小さく設定することができる。このため、希釈率を大幅に低減させて排気の計測精度を向上させることができる。
【００６５】
実施の形態５．
［実施の形態５の構成］
次に、図１３乃至図１７を参照して、本発明の実施の形態５の排気ガス計測装置について説明する。図１３は、本実施の形態５の排気ガス計測装置の構成を説明するための図である。尚、図１３において図１と共通する要素は、重複する説明を省略する。
【００６６】
図１３に示すとおり、本実施の形態の計測装置は、本体部１４の途中にスリット回転弁６０を備えている。スリット回転弁６０は、ガスの混合性および温度均一性が促進する多孔絞りタイプの回転弁が好ましい。また、希釈部１６には、排気の逆流を検知するための排気検知器６２が設けられている。排気検知器６２は、排気の逆流を防ぐための安全装置であり、例えば、該排気検知器６２が排気を検知した場合にスリット回転弁６０の開度を大きくして排気の逆流を抑止する。
【００６７】
［実施の形態５の特徴］
次に、本実施の形態５の特徴的動作について説明する。本実施の形態の排気ガス計測装置は、排気流量に連動して定容量採取部２０のベンチュリ流量を臨界条件範囲内で可変させる点に特徴がある。臨界条件でのベンチュリ流量Ｆは、該ベンチュリの上流側の圧力（入口圧力）をＰｉｎ、入口温度をＴｉｎ、該ベンチュリの下流側の圧力（出口圧力）をＰｏｕｔ、出口温度をＴｏｕｔ、係数をｋとすると、次式（３）で表される。
【００６８】
【数２】
2010185837.tif 000004
【００６９】
上式（３）に示すとおり、臨界条件におけるベンチュリ流量Ｆは、入口圧力Ｐｉｎによって変化する。一方、入口圧力Ｐｉｎは、スリット回転弁６０の開度を調整することにより所望の値に可変させることができる。そこで、本実施の形態では、スリット回転弁６０の開度を排気流量に連動して可変に設定することで、ベンチュリ流量を臨界条件範囲内で可変させることとする。
【００７０】
図１４は、ベンチュリ流量Ｆとスリット回転弁６０の開度との関係を示す図である。この図に示すとおり、本実施の形態のスリット回転弁６０は、弁開度を全閉／全開にした場合のベンチュリ流量Ｆが、臨界条件の範囲内の最小流量／最大流量となるように調整されている。このため、排気が希釈部１６へ逆流しない範囲で当該スリット回転弁６０の開度を絞ることにより、希釈率を効果的に低減することができる。
【００７１】
図１５は、臨界条件範囲内でのベンチュリ流量の可変幅の具体例を示す図である。この図中に（１）で示すとおり、絞りなし（全開）での排気温度を１００℃／大気圧とした場合、入口圧力Ｐｉｎが６１ｋＰａとなるまでスリット回転弁６０を絞る場合を考える。この場合、図中（２）に示すとおり、スリット回転弁６０を通過するガスは断熱膨張によって、排気露点温度確保での限界温度（５２℃）に達する。このような条件でのベンチュリ流量の変化範囲は、この図に示すとおり、上記絞り限界を基準として１．６倍となる。
【００７２】
図１６は、本実施の形態の排気ガス計測装置において、スリット回転弁６０を絞り限界（全閉）まで可変させた場合の様子を説明するための図である。この図に示すとおり、スリット回転弁６０の上流側の排気が１００℃／大気圧（１０１．３ｋＰａ）である場合を示している。この場合、全閉にされたスリット回転弁６０の下流側は、５２℃／６１ｋＰａの排気となる。このため、この図に示すとおり、Ｐｉｎ／Ｐｏｕｔ＞２．１を満たすように出口圧力Ｐｏｕｔを２９ｋＰａ以下に設定することで、ベンチュリ流量を低下させつつ排気採取を確実に行うことができる。
【００７３】
ところで、本実施の形態５の排気ガス計測装置は、上述した実施の形態２および実施の形態４と組み合わせた装置として構成することも可能である。図１７は、本実施の形態５の排気ガス計測装置の変形例の構成を示す図である。この図に示す計測装置では、スリット回転弁６０を備え、排気流量に応じてベンチュリ流量を可変に設定可能な計測装置と、排気の採取ルートを複数備え、排気流量に応じて、採取ルートが段階的に追加可能な計測装置と、固定容量バッファ部４０を備え、希釈部へ逆流した排気を一時的に吸収可能な計測装置と、が組み合わされている。このような構成の計測装置によれば、固定容量バッファ部４０の存在によって広範囲の車両条件に対応することが可能となるとともに、ベンチュリ流量或いは採取ルートを制御することにより、希釈率を大幅に低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００７４】
１０  排気輸送配管
１２  熱交換器
１４  本体部
１６  希釈部
１８  フィルタ
２０  定容量採取部
２２  分析部
２４  可変容積部
２６  配管
２８  可変容積部
３０  逆止弁
３２  排気検知器
３４  可変容積部
３６  アクチュエータ部
４０  固定容量バッファ部
４２  排気検知器
４４  アクチュエータ
４６  排気検知器
５０，５２  整流板
５４，５６  排気検知器
６０  スリット回転弁
６２  排気検知器
１０１  流路可動部
１４１  本体部
１４１，１４２，１４３  本体部
２０１，２０２，２０３  採取部
２０４，２０５        三方弁
２４１  上板
２４２  底板
２４３  側板
２８１  上板
２８２  底板
２８３  側板
４０１  整流板
４０２  長流路
４０３，４０４  空間部
４０５  逆止弁
【図１】
2010185837.tif 000005
【図２】
2010185837.tif 000006
【図３】
2010185837.tif 000007
【図４】
2010185837.tif 000008
【図５】
2010185837.tif 000009
【図６】
2010185837.tif 000010
【図７】
2010185837.tif 000011
【図８】
2010185837.tif 000012
【図９】
2010185837.tif 000013
【図１０】
2010185837.tif 000014
【図１１】
2010185837.tif 000015
【図１２】
2010185837.tif 000016
【図１３】
2010185837.tif 000017
【図１４】
2010185837.tif 000018
【図１５】
2010185837.tif 000019
【図１６】
2010185837.tif 000020
【図１７】
2010185837.tif 000021