(57)【要約】      （修正有）【課題】全流希釈法による内燃機関の排ガスを正確に測定する方法と装置を提供する。【解決手段】排ガス流を希釈空気と混合するが、指定されたテストサイクルで１つの定められた全流が生じるように行われ、この全流から分流が分岐され、この分流で排ガス中の粒子放出及び／又は気体成分の測定を行う。テストサイクル中で変動する排ガス流の平滑化された経過が求められ、総体積流が、排ガス流の求められて平滑化された経過における変動に比例して追従制御される。【選択図】図２ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全流希釈法による内燃機関の排ガスを測定する方法において、すなわちこの方法の場合排ガス流を希釈空気と混合するが、この混合は、指定されたテストサイクルで総流量が一定となるように行われ、この全流から分流が分岐され、この分流で排ガス中の粒子放出及び／又は気体成分の測定を行う上記の方法において、
テストサイクル中で変動する排ガス流（Ｉ）の平滑化された経過（ＩＩ）が求められ、全流（ＩＩＩ）が、排ガス流の求められて平滑化された経過における変動に比例して追従制御される、ことを特徴とする上記の方法。
【請求項２】
ロータリピストン送風機、とくにルーツ送風機の制御によって追従制御が行われ、この送風機が全流を吸引する、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
分岐された分流が、分流と全流の比が一定となるように、総流量に従って追従制御される、ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
本来のテストサイクルにおける排ガス流の平滑化された経過の決定を、先行サイクルの放出測定によって行い、そこで得られた経過を、本来のテストサイクルにおける比例追従制御に援用する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
排ガス流の平滑化された経過を決定するため、この経過をエンジン入口における燃料質量と空気質量から求める、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
排ガス流の平滑化された経過を決定するため、各テストサイクルで測定された排ガス流数値に次の措置を加えることを、すなわち移動平均とフィルタ処理、同時的平滑化をともなうフィルタ処理を加える、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
排ガス流の平滑化された経過を形成する際、その平滑化の勾配は、全流と分流のための吸引装置から得られる勾配を考慮しながら、その制御動作の最大値に制限される、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
全流希釈法により内燃機関の排ガスを測定する装置において、すなわち、指定されたテストサイクルで総流量が一定となるように排ガス流と希釈空気とを混合する混合装置（１１）と、全流から分流を分岐する分岐手段と、分岐された分流で排ガス中の粒子ないし気体濃度を測定する測定装置（７、９、１０；７、９’、１０）とを備える上記の装置において、
テストサイクルで変化する排ガス流を測定する手段と、排ガス流の測定値を平滑化する手段と、
全流のための吸引装置（６’）を設定する手段とを備え、
この設定は、全流が、テストサイクルで変化する排ガス流の平滑化された経過に比例して追従制御されるように行われる、ことを特徴とする上記の装置。
【請求項９】
全流のための吸引装置として、回転数を設定できる送風機、とくにルーツ送風機（６’）を備える、ことを特徴とする請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全流希釈法に従って内燃機関（ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン）の排ガス測定を行う方法及び装置に関する。この全流希釈法はしばしばＣＶＳ法（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ；定容量採取法）とも呼ばれ、この場合、法の定めるＣＶＳ条件が満たされている。本発明の方法ないし装置は、重量計による排ガス粒子測定にも、排ガス気体成分の排出測定にも適する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの排ガスにおける気体及び固体／液体の有害物質成分の排出は、ヨーロッパ及びアメリカ合衆国の立法者によって制限されている。
【０００３】
現行基準によれば、エンジン排ガスはＣＶＳ条件のもとにある全流希釈システム、すなわちＣＶＳシステム（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；定容量採取システム）で希釈されなければならない。
【０００４】
ディーゼルエンジンで発生する粒子成分の測定は、試験期間中にわたる重量計による総量測定として行われる。すなわち特殊な粒子測定フィルタが、ディーゼルエンジンの希釈された排ガスを装入される前と後に秤量される。その重量差から、走行されたテストコースないし行われた仕事量を考慮の下に、それらの単位あたりの粒子排出量が計算される。
【０００５】
ガソリンエンジンの場合も気体の排ガス構成成分は、希釈された排ガスがＣＶＳシステムで測定される。この場合希釈された排ガスが収集バッグに導かれ、テストサイクル終了後、収集バッグ中における個々の気体の排ガス構成成分について、その濃度が測定される。
【０００６】
粒子限界値と気体有害物質の限界値は、近年ドラスチックに引き下げられた。その結果として、測定量数値と測定解像度の差がつねに減少することになって、これにより測定精度が低下する。
【０００７】
関連ヨーロッパ法規とそれに伴う具体的な測定要件とプロセス技術要件については、次のものを参照されたい。すなわち、自動車排出物による大気汚染に対する措置に関する構成国法規を統一するためのガイドライン７０／２２０／ＥＷＧを改正する１９９１年６月２６日付欧州理事会ガイドライン９１／４４１／ＥＷＧ。そして欧州理事会ガイドライン８８／７７／ＥＷＧを改正するもので、自動車を駆動する自己点火エンジンから生じる気体有害物質と大気汚染粒子の放出と、自動車を駆動する天然ガス又は液化ガス駆動の外部点火エンジンから生じる気体有害物質の放出とに対する措置に関する構成国法規を統一するための１９９８年１０月１３日付欧州理事会ガイドライン９８／６９／ＥＧ、１９９９年１２月１３日付欧州議会ならびに欧州理事会ガイドライン１９９９／９６／ＥＧである。対応するアメリカ合衆国基準は、Ｃｏｄｅ  ｏｆ  Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ，Ｔｉｔｌｅ  ４０，Ｐａｒｔ  ８６，Ｓｕｂｐａｒｔ  Ｂがその主要テーマとして記載している。
【０００８】
全流希釈システムの場合一般に希釈トンネルで、１つの試験エンジンの排ガス体積流全部が希釈空気（希釈に用いられる空気）と混合されるが、その際排ガス体積流量と希釈空気体積流量を加えたものから構成される全体積流量は一定のままであるように、この混合が行われる。空気による排ガスの希釈の程度は、希釈トンネルの中でサンプル採取中に排ガスから結露が生じないようなもの選ぶ。粒子放出測定の際には、粒子フィルタの最高温度を超えてはならず、気体放出測定の際には、バッグ中のＣＯ２濃度が最高値３％に達してはならない。
【０００９】
システム中では次のＣＶＳ条件が適用される。
【００１０】
排ガス体積流量×希釈比＝一定
ないしは
排ガス体積流量＋希釈空気体積流量＝一定
希釈比ＶＤＶは次のように定義される。
【００１１】
ＶＤＶ＝（希釈空気流量＋排ガス体積流量）／排ガス体積流量
ＣＶＳ条件から、排ガス体積流量が小さい動作点に対しては高い希釈比が、排ガス体積流量が大きい動作点に対しては低い希釈比が得られる。
【００１２】
ＣＶＳ原理の利点はとくに、内燃機関の排ガス体積流量が調節可能であるが、排ガスと空気からなる総体積流量は一定であり、それにより粒子放出ないし気体有害物質の負荷を簡単に測定できることである。放出測定の詳細については、専門家にはたとえば上記のガイドラインから十分知られているのでこれ以上立ち入らない。
【００１３】
図１にはディーゼルエンジン２のための従来形ＣＶＳシステムを記載するが、これはたとえば個々のコンポーネントとして、希釈空気フィルタ３、希釈トンネル１、サンプル採取ユニット、送風機６の形態である排出ユニットからなる。希釈トンネル１で室内空気（希釈空気）と排ガスの混合が行われるが、その際通常はオリフィスミキサ４が使用され、これは完全混合をさらに促進する。トンネルの末端には排出ユニットがあり、これは排出ポンプ又は図示の送風機６を備え、これが一定の体積流を搬送する。あるいは別な方法として送風機に、場合によっては１つ又は複数のベンチュリノズルを前置する。送風機とは独立して、排出ユニットの前に熱交換器５を配置し、体積流の一定性を改善するか、あるいは送風機を保護する。
【００１４】
サンプル採取ユニットはフィルタ７に粒子を収集するのに用いられる。そのためサンプル採取ポンプを用い、サンプル採取プローブを介して、希釈された排ガスの定められた分流を希釈トンネル１から採取する。粒子放出測定の場合はフィルタホルダを経由して分流を導くが、このフィルタホルダの中に一次及び二次粒子フィルタ７を設け、また体積ないし質量測定に適した測定機器を用いて、この分流を記録する。この分流はポンプ９により、ポンプに前置された質量流量コントローラ１０を経由して吸引される。ここには図示しない気体成分放出測定のため、この分流はバッグにポンプで送られる。
【００１５】
エンジンのより低い放出数値を測定技術的に扱うことができるよう、さまざまな解決法が提案されている。これら解決法のいくつかは、たとえばＤＥ４１２１９２８Ａ１及びＵＳ６１１２５７５のように、分流希釈機能を持つシステムを指向している。これらの知られた方法では排ガス体積流量を常時正確に測定する。そしてよりよい測定精度が得られるように、分流の希釈を追従制御しようと試みる。アメリカ合衆国の環境保護庁ＥＰＡが推奨するＢａｇ  Ｍｉｎｉ  Ｄｉｌｕｔｅｒ  ＢＭＤにおいても、排ガス体積流量はテストサイクルのいかなる時点でも知られていなければならない。このシステムの場合、希釈比はテストサイクルのいかなる時点でも一定に維持されるので、採取された分流は排ガス体積流に従って十分動的に追従制御され、この一定性が保証されて正確な測定結果が得られる。
【００１６】
分流希釈システムの場合、たとえばテスト中における排ガス体積流の毎秒測定に問題が生じる。なぜならば、排ガス体積流量は一般に不正確にしか測定できないが、前記の諸システム中の有害物質放出を評価するためには、排ガス体積流量の数値がぜひとも必要だからである。この欠点はＷＯ９６０１９９８Ａの分流希釈システムにも当てはまる。このシステムでは、希釈比の正確な一定性が、希釈されない排ガス流と希釈ガスとを対応する圧力調節器で比例制御することにより得られ、この排ガス流量が毎秒ごとに計測管で測定される。計測管内部でのサンプル採取を可能とするため、フロー減衰エレメントが設けられている。圧力脈動を除去するこのフロー減衰エレメントがなければ、たとえば排ガス体積流量の１％というわずかな排ガス分流が必要とされても、信頼性をもって採取できないであろう。
【００１７】
しかしＣＶＳシステムには、テスト中の排ガス体積流量の測定が不要であるという利点がある。上記のようにＣＶＳシステムの場合、希釈トンネル中の希釈比は常時変動する。なぜならば排ガス体積流量はテストサイクルで連続的に変動するが、総体積流量は一定のままだからである。結露を防止するため、テストサイクル中に生じる最大の排ガス体積流量に従って希釈比を設計しなければならないので、基本的には排ガス体積流量が小さくなると高い希釈比が生じる。さらには希釈された排ガスから採取される分流が一定なので、粒子フィルタ又は収集バッグで測定するとき、有害物質濃度が非常に低くなる。
【００１８】
ＵＳ６４０５５７７には１つの全流希釈システムが記載されているが、そこでは気体有害物質濃度測定の際のこの問題が対処されている。調節可能なベンチュリノズルを用いて、総体積流とそこから分岐するサンプル採取流又は分流を、そのときどきにテストされる自動車の走行状態に応じて調節している。このため１つの制御ユニットを用い、この制御ユニットが、テストサイクルのさまざまな走行状態と、また選択すればその車両制御から直接導かれる現時点の走行状態に関する情報を計算に入れる。この場合走行状態は複数の段階に区分され、いずれの段階でも適切で一定な総体積流量が、調節可能なベンチュリノズルを介して設定される。分流体積流量は、総体積流量に対して一定の比が得られるように追従制御される。総体積流量は、調節可能なベンチュリノズルと組み合わされた検知器機構を用いて求められる。各時点の総体積流量の計算は、総体積流ベンチュリノズル入口の圧力と温度を用いて、また調節可能なベンチュリノズルのその時点の設定を援用して行われる。このため上記検知器機構に圧力センサと温度センサを設けている。さらには有害物質濃度を正確に測定するため排ガスの流量を計算するが、これはそのシステムに供給される新鮮な空気のその時点の流量を、そのときどきにちょうど存在する総体積流量から差し引いて行う。ベンチュリノズルは、前もって定められたいくつかの段階で指定された走行状態に依存して制御され、生じた総体積流は、ノズル設定値と検知された温度数値及び圧力数値とから連続して計算され、サンプル採取流の追従制御に援用される。総体積流量がＣＶＳ法に従ってそのときどきに一定の数値に維持される諸段階は、いかなる箇所でも排ガス体積流量が総体積流量を上回らないように設定される。したがって個々の段階では通常希釈比は等しくない。言葉を換えれば、このシステムではテストサイクルが走行状態に応じてサブサイクルに区分され、これらのサブサイクルは１つのＣＶＳ条件をさまざまに異なる体積流レベルで示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の課題は、全流希釈法に従って内燃機関（ガソリンエンジンとディーゼルエンジン）の排ガスを測定する次のような方法と装置を示すことである。すなわちこの方法と装置とは、粒子測定と気体放出成分の濃度測定に適し、わずかな技術的手間で有害物質濃度の抑制を果たすものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この課題は独立請求項が対象とするものによって解決される。好ましい発展形を従属請求項に記載した。
【００２１】
本発明では、実際に用いられている従来形システムとは異なって、総体積流量が一定には維持されない。それぞれの測定サイクルをさまざまに異なるＣＶＳ段階に区分することは行わない。その代わりに総体積流量を、排ガス流の平滑化された経過に追従させ、ないしは比例追従制御する。排ガス流量とは、排ガス体積流量及び／又は排ガス質量流量のことをいう。選択によって１つの、及び／又は他の排ガス数値を求めることができ、その際理想的な気体方程式によって、いずれにせよ測定された排ガス質量流量を排ガス体積流量に換算できる。また望むならば、排ガス体積流量追従を排ガス質量流量追従で代えることも可能である。したがって全流（総体積流量ないし総質量流量）の経過は、平滑化された排ガス流量（排ガス体積流量ないし排ガス質量流量）の経過を時間に依存して、しかもそのときどきに選択された一定な希釈比相当分だけ縦座標を移動して示される。換言すれば、希望の希釈比によって、測定サイクルのため追従制御の比例係数が指定される。
【００２２】
本発明による追従のためには、総体積流のための吸引装置でその押し出し量を相応に追従制御するのが好ましい。技術的に簡単で好ましい解決法は、用いられる押し出しポンプ、たとえばロータリピストン送風機の回転数を追従制御することである。好ましくはルーツ送風機を用いる。この連続的な追従によって希釈比は比較的一定に、すなわち排ガス流の平滑化された経過を基準として一定に保たれる。ＵＳ６４０５５７７のシステムと比較して不利だと評価されるかもしれないのは、本発明は排ガス流の平均化された経過を求めることができるようにするため、排ガス流量の測定が必要なことである。しかしまさに排ガス体積流量又は排ガス質量流量を厳密に測定する必要がなくなり、その結果わずかな費用の追加で測定を実施できるようになる。またさらに下記に説明するように、測定を好ましくは本来のテストサイクルの前に行うことができるので、テストサイクル自体では排ガス流量をそれ以上測定する必要がない。
【００２３】
排ガスと吸引された空気の体積流量からなる総体積流量が一定に保たれる場合、排ガス流の経過を求めるため上記と異なる方法として、本来のテストサイクルに先行するこのような測定サイクルでも、排ガス体積流量を連続的に測定することができる。このためにはたとえば、希釈チャネルに吸い込まれた空気を測定するための、従来形ＣＶＳシステムに設けられた装置を利用できる。排ガス体積流の経過をこのようにして測定するための前提条件は、総体積流量の数値を設定するに当たって、この場合に調節可能な希釈比が小さすぎることのないような数値に設定することである。そうすれば本来のテストサイクルで、このような測定サイクルの平滑化された排ガス流経過を、希釈比一定の場合の本発明による総体積流の追従に援用することができる。
【００２４】
まさにこの結露や、フィルタ温度の５２℃超過、ないしバッグ中のＣＯ２濃度の３％超過を防止するため、本発明による方法においてできるだけ小さい希釈比を選択するならば、総体積流量を一定に維持する場合と比較してつねに、希釈された排ガス中の気体有害物質濃度ないし粒子フィルタ負荷が上昇するが、測定精度の改善が得られる。このことが実際応用の際に意味するのは、それぞれのエンジンに対して最適な希釈比を決定し、この希釈比を追従の要因として用いれば、排ガス流の平滑化された経過に従って総体積流量が追従制御されるということである。
【００２５】
基準量は本発明の場合、エンジンの排ガス体積流量ではなく、排ガスと希釈空気からなる総体積流量である。粒子フィルタを介してあるいは収集バッグでサンプル採取するための希釈された排ガス分流を、この総体積流に従って追従制御するが、好ましくはこの追従制御を、テストサイクルの間これら両者の量の比を一定に維持するように行う。
【００２６】
右記が成立する：分流体積流量／総体積流量＝一定
１つの測定サイクルについて一定なこの比の数値を、たとえば有害物質濃度の高いものと低いものについて適合させ、測定精度をさらに最適化することができる。こうして有害物質濃度が小さい場合に比の数値をより大きくすることができる。
【００２７】
現行法による基準に一致しなくても、測定サイクルの中で総体積流量と分流体積流量の比の数値を定義するところに従って変更し、放出数値測定の際にこれを相応に考慮することもできる。そうすれば、粒子放出測定に対して現在規定されている公式で、分流体積流量のこのような定義された変更を考慮することができる。
【００２８】
総体積流は排ガス体積流の平滑化された経過に比例して追従制御されるので、希釈された排ガスの分流体積流は、ゆっくりと制御すればそれでよい。分流体積流量又は総体積流量の動的測定に際しての困難はなくなる。総体積流量は、たとえば吸引装置の回転数及びその体積から容易に特定できる。
【００２９】
吸引装置の回転数と吐出し量を自由に選択できるよう、そして吸引装置の動的な境界の範囲内で連続的に変更できるように、好ましくはルーツ送風機を使用し、この送風機は周波数返還器で制御される電動機によって駆動されるものとする。これは安価で簡単な解決法である。基本的には、総体積流量に対応して、排ガス体積流量の平滑化された経過に従って追従制御される吸引装置であれば、あらゆる種類の吸引装置を総体積流量に対して使用できる。分流体積流量に対する吸引装置も同様に高度に動的ではなく、ゆっくりと追従制御されるだけなので、この追従制御もわずかな技術的費用で可能である。具体的な実施形態では、気体成分の放出測定の際には、密閉性が必要であるためダイヤフラムバキュームポンプが、そして粒子測定に対しては、質量流量コントローラを前置したロータリベーンポンプが用いられた。これらのポンプは上記と異なる方法として、質量流量コントローラなしで追従制御することもできる。また本発明にとっては好ましくないが、押し出しポンプないし送風機を持つベンチュリノズルを全体流にも分流にも援用し、両者の量を比例追従制御することもできる。
【００３０】
動作に対する要件は広範囲にわたって自由に選択できる。考慮しなければならないのは、分流のための吸引装置塗装体積流のための送風機の動作である。排ガス体積流の平滑化された経過の勾配は、この動的機構から得られる数値であって、それぞれのシステムに依存する最大値を超えるべきではないであろう。動的挙動がより悪い装置からも希望の経過を追従制御できるように平滑アルゴリズムを指定するならば、分流体積流と総体積流及びそれらが動作するための吸引装置の仕様に従って、動的挙動がより悪いそれらの装置に適応することができる。
【００３１】
本発明は通常、エンジン負荷が変動する非定常的なテストサイクルを前提とする。しかし本発明は基本的には、定常的動作点によるテストにも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
下記に図面を用いて本発明をさらに詳しく説明する。
【００３３】
図２ａでディーゼルエンジン２の排ガスはまず混合室１１に供給され、フィルタ処理された希釈空気とそこで混合されて、次に本来の希釈トンネル１に供給される。希釈トンネルの末端で、希釈された排ガス−空気混合物の分流がサンプル採取ユニットに採取され、ロータリベーンポンプ９に吸引されてフィルタホルダを通過する。フィルタホルダではたとえばテフロン（登録商標）コーティングされたガラス繊維フィルタ７が用いられる。質量流量コントローラ１０によって分流体積流の追従が可能となる。ここには図示しない圧力センサを用いて、フィルタ７の粒子付着をチェックする。
【００３４】
希釈された排ガス−空気混合物は、希釈トンネル１と分流体積流採取箇所との後、熱交換器５を貫流する。混合物がサイクロン１２を通ってルーツ送風機６’に達する前に、この熱交換器が混合物を規定された温度、たとえば約２５℃に冷却する。サイクロン１２は、粒子がルーツ送風機６’に達する前に、この粒子を排ガス−空気混合物から除去するためのものである。これにより送風機は汚れから効果的に守られる。
【００３５】
総体積流及び分流体積流のための吸引装置としてベンチュリノズルを備えるシステムは、厳密な圧力測定と温度測定を必要とするが、このシステムでは、気体成分放出測定のためのサンプル採取箇所が一般に熱交換器の後にある。ここには回転数を制御できる送風機、すなわち追従制御のために圧力も温度も厳密に測定する必要がない送風機を使用できるという、基本的な利点がある。
【００３６】
ルーツ送風機６’はここには図示しない電動機で駆動され、電動機についている周波数変換器（ここには図示しない）を介して回転数を調節できる。従って本発明は１つのテストサイクルの間、希釈された排ガスに対してさまざまに異なる総体積流を実現することができ、したがって比較的一定な希釈比を設定、維持できる。分流採取のための吸引装置は総体積流の変化に比例して制御される。放出は、立法者による関連諸基準に従って、希釈された排ガスの総体積と分流体積をテストサイクルの間にわたって積分し、そこから求められる。
【００３７】
実際応用されている装置では、次のコンポーネントが用いられている：Ａｅｒｚｅｎｅｒ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｆａｂｒｉｋ社のルーツ送風機Ｄｅｌｔａ  Ｂｌｏｗｅｒ  ＧＭ  １５Ｌ（最高４８００ｒｐｍ）。送風機駆動電動機としてＡＢＢ  Ｍｏｔｏｒｓ  Ｏｉ社の４ｋＷ３相交流かご型電動機。ＡＢＢ  Ｍｏｔｏｒｓ  Ｏｉ社の周波数変換器ＡＣＳ  ６０１。分流のための吸引ポンプとしてＲｉｅｔｓｃｈｌｅ社のロータリベーンポンプＶＣＥ  ４０、これは図２ａの場合、ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社の質量流量コントローラ、すなわちガス流量コントローラ１５５９とともに用いられている。Ｐｉｅｒｂｕｒｇ有限会社の希釈空気フィルタを除いてそのほかのコンポーネント、たとえば熱交換器、希釈トンネル、混合室、サイクロンは、ダルムシュタット工業大学の設計によるものである。
【００３８】
図２ｂは、上記と同様に可能性ある本発明の装置であって、収集バッグ１２を用いて気体成分放出を測定するものである。ポンプにはこの場合密閉性が求められるので、たとえばダイヤフラムポンプ９’が用いられる。ポンプ９’と質量流量コントローラ１０は収集バッグ１２の前に置かれている。
【００３９】
サンプル採取ユニットにこれと異なる設計を行う多数の方法がある。引き込まれた分流を希望の方法で追従制御できることが保証されれば、本発明にとってはそれで十分である。
【００４０】
排ガス体積流の平滑化された経過を得るのに好ましい方法は、調査されるべき試験エンジンないし試験車両において、まず排ガス体積流をそれぞれのテストサイクルでたとえば毎秒記録することである。この場合本発明による原理によれば、正確な測定は不要となる。こうして燃料秤量計を用いて燃料質量を毎秒測定し、そしてエンジンの入口で吸引された空気質量を測定することにより、排ガス質量流数値を求めることができる。そしてここから理想的気体方程式により、排ガス体積流の経過を計算することができる。これに燃料質量流量と空気質量流量を加算し、既存の運転時間差ないし測定時間差を補正する。これと異なる方法としてたとえば排気系統に測定機器を設け、この測定機器は超音波測定、圧力測定そのほかの方法に基づくものとすることもできる。
【００４１】
排ガス体積流を毎秒測定する場合、たとえば測定値１０個ごとに移動平均を形成するのが合理的である。その際ＦＦＴフィルタ（高速フーリエ変換フィルタ）による後続のフィルタ処理を行って、平滑化された曲線から、まだ残っている早い変動を除去する。測定頻度が上記と異なる場合、移動平均形成のウィンドウはより狭いもの、又はより広いものを選択する。移動平均形成が、ＦＴＴフィルタ又はたとえばバターワースフィルタによる後続のフィルタ処理を伴う場合、これは測定値の平均化された経過を得るための１つの正確な方法である。異なる方法として、適切な平滑化アルゴリズムを持つフィルタを援用することもできる。またすでに積分測定による測定の間、測定された経過の平滑化を行うこともできる。しかしその場合、測定環境によって変化するオフセット、そのため数学的及び測定技術的な手間が比較的高くなるオフセットが避けられない。したがって本発明では、有害物質放出測定をともなう本来のテストサイクルの前に、まず事前のテストサイクルを行って全経過を測定して平滑化し、次にその平滑化された経過を、後続のテスト／測定サイクルで総体積流の比例制御に援用するのが好ましい。これは真価を認められている。当然のことながら、さらにこのテスト／測定サイクルの間においても排ガス体積流を測定、平滑化し、先に求められた平滑曲線を場合によっては補正することができる。従来行われた試験の場合これはもちろん不要であり、１つのテストサイクルに対してはただ一度だけ前もって排ガス体積流を記録し、その平滑化された経過を後続の（単数又は複数の）測定のために準備すれば、それで十分であった。
【００４２】
この平滑化された曲線は、排ガス体積流の正確な再現では決してない。平滑化された経過中に実際生じる排ガス体積流の小さい短期的なピークは、希釈された排ガス中の結露をかならずしも生じない。したがってエンジンそれぞれの燃焼水を生じる傾向に応じて、十分に高い希釈比により、この傾向の特徴に適合された安全間隔を指定することになる。
【００４３】
総体積流の追従又は比例追従制御を実行するため、ルーツ送風機の回転数制御を次のように行った。排ガス体積流Ｉを、空気及び燃料の質量流数値から取った排ガス質量流の経過から計算した。１０秒ごとに移動平均を求め、数値１００個のＦＦＴフィルタ処理を行った。図３は、排ガス流Ｉについてこの平滑化の結果ＩＩを示す。
【００４４】
希釈比５による比例総体積流の経過ＩＩＩも図３に記録した。この経過に対応する必要回転数を求め、周波数変換器を介し、ルーツ送風機の電動機の電流を対応して追従供給した。
【００４５】
具体的実現に際しては、プログラムＯｒｉｇｉｎ  ｖｏｎ  Ｏｒｉｇｉｎｌａｂｓ，Ｖｅｒｓｉｏｎ  ６．１Ｇによる平滑化を行い、このプログラムは第１段階として０．０１Ｈｚローパスフィルタ処理を、第２段階として１００ポイントにわたる平滑化を行った。
【００４６】
粒子測定についても気体成分測定についても、本発明により求められた数値を、図１の従来形装置により得られた数値と比較した。測定制度を比較すると、本発明で得られたものの方が高かった。
【００４７】
すでに説明したように測定の評価は、知られている原理と上記の諸基準とに従って行われた。その手順は次の通り：
気体有害物質放出を測定するため、希釈された排ガスから比例的な分流を採取して、バッグに充てんする。この分流は、エンジンの有害物質レベルに応じて、希釈された排ガス流量の約０．１〜０．１５％の割合とする。テストサイクルの間この分流を、ちょうどそのときのテスト段階に応じて異なるバッグに搬送する。このサイクル終了後、バッグ内容物のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ、ＣＯ２を調査する。
【００４８】
粒子放出を測定するため、希釈された排ガスからさらに分流を引き出し、この分流もやはり希釈トンネルを通過する総流量に比例するものとする。たしかにこの場合採取量の調節をこの分流に行うのは困難である。なぜならば使用粒子フィルタを調節可能な分流に装てんするとき、テストサイクル中にフィルタの実際の負荷を、フィルタによる圧力降下の変化によって評価するのはさらに手間がかかるからである。しかしその時点に生じた分流体積流を分流体積流の目標値と連続的に比較して、圧力降下が大きすぎることによる分流体積流の現象を確認することによって、粒子放出測定を成功裡に行うことができた。粒子分流は平均して、希釈された排ガス流量の０．４〜０．５％の割合である。粒子フィルタはテストサイクル中の負荷を加えられる前と後に秤量され、その重量差が測定される。
１  有害物質の量を次のように計算する：
１．１  体積測定
希釈された排ガスの量としてルーツ送風機／押し出しポンプで測定したものを、次の公式で計算する。
Ｖ＝Ｖ０・Ｎ
記号の意味は次の通り：
Ｖ：希釈された排ガスの体積（下記の補正をする前のもの）。単位はリットル／試験。
Ｖ０：試験条件下で押し出しポンプにより搬送された気体体積。単位はリットル／回転。
Ｎ：試験中のポンプ回転数。
【００４９】
テスト前にルーツ送風機を、立法者による基準に従って複数種類の回転数と流量に対して較正し、そこから流量−回転数特性マップを作成する。
【００５０】
希釈された排ガスの体積を下記の公式により補正して、標準状態のものとする。
【００５１】
【数１】
2004340970.tif 000003
記号の意味は次の通り：
【００５２】
【数２】
2004340970.tif 000004
ＰＢ：検査室の空気圧。単位はｋＰａ。
Ｐｉ：押し出しポンプ入口の負圧と、周囲の圧力との圧力差。単位はｋＰａ。
ＴＰ：試験中、押し出しポンプ入口での希釈された排ガスの平均温度。単位はＫ。
１．２  気体有害物質の放出
気体有害物質の求められた量として、下記の方程式で計算する。
【００５３】
【数３】
2004340970.tif 000005
記号の意味は次の通り：
Ｍｉ：求められた有害物質ｉの量。単位はグラム（ｇ）／キロメートル（ｋｍ）又はｇ／マイル。
Ｖｍｉｘ：希釈された排ガスの体積。単位はリットル／試験。補正して標準条件のものとする（２７３．２Ｋ、１０１．３３ｋＰａ）。
Ｑｉ：有害物質ｉの密度。単位はｇ／リットル。標準温度及び標準圧力の場合。（２７３．２Ｋ、１０１．３３ｋＰａ）。
ＫＨ：放出された窒素酸化物の量を計算するための湿度補正係数（ＨＣ及びＣＯには湿度補正を行わない）。
Ｃｉ：希釈された排ガス中の有害物質ｉの濃度。単位はｐｐｍ。希釈空気中の有害物質ｉの濃度により補正されたもの。
ｄ：走行サイクルに相当する距離。
捕捉バッグ中の有害物質濃度を、比較空気バッグ中の濃度で補正する：
【００５４】
【数４】
2004340970.tif 000006
記号の意味は次の通り：
Ｃｉ：希釈された排ガス中の有害物質ｉの濃度。単位はｐｐｍ。希釈空気中の有害物質ｉの濃度により補正されたもの。
Ｃｅ：希釈された排ガス中の有害物質ｉの測定された濃度。単位はｐｐｍ。
Ｃｄ：希釈に用いられた空気中の有害物質ｉの測定された濃度。単位はｐｐｍ。
ＤＦ：希釈係数。
希釈係数は次の式で表される：
【００５５】
【数５】
2004340970.tif 000007
記号の意味は次の通り：
ＣＣＯ２：捕捉バッグ中の希釈された排ガス中のＣＯ２濃度。単位は体積％。
ＣＨＣ：捕捉バッグ中の希釈された排ガス中のＨＣ濃度。単位はｐｐｍ炭素当量。
ＣＣＯ：捕捉バッグ中の希釈された排ガス中のＣＯ濃度。単位はｐｐｍ。
【００５６】
ＮＯに対する湿度補正係数も、冒頭に挙げたガイドラインに記載のように計算する（１９９１年８月３０日付特許庁報Ｎｒ．Ｌ２４２の７９ページ）。
【００５７】
バッグ充てんのため引き出された分流体積の情報は必要なし。
１．３  粒子放出
粒子放出ＭＰ（ＥＵではｇ／ｋｍ、アメリカ合衆国ではｇ／マイル）を次の式で計算する。
【００５８】
【数６】
2004340970.tif 000008
記号の意味は次の通り：
Ｖｍｉｘ：希釈された排ガスの体積。標準条件におけるもの。
Ｖｅｐ：標準条件で粒子フィルタを通過した排ガスの体積。
Ｐｅ：フィルタに析出された粒子の質量。
ｄ：走行サイクルに相当する距離。単位はｋｍ又はマイル。
ＭＰ：粒子放出。単位はｇ／ｋｍ又はｇ／マイル。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来形ＣＶＳ装置の原理説明図。
【図２ａ】粒子成分及び気体成分放出測定のための本発明による装置実施例の原理説明図。
【図２ｂ】粒子成分及び気体成分放出測定のための本発明による装置実施例の原理説明図。
【図３】排ガス体積流の平滑化例の経過と、それに対応する総体積流の設定。
【符号の説明】
【００６０】
１  希釈トンネル
２  ディーゼルエンジン
３  希釈空気フィルタ
５  熱交換器
６’  ルーツ送風機
７  ガラス繊維フィルタ
９  ロータリベーンポンプ
９’  ダイヤフラムポンプ
１０  質量流量コントローラ
１１  混合室
１２  サイクロン
【図１】
2004340970.tif 000009
【図２ａ】
2004340970.tif 000010
【図２ｂ】
2004340970.tif 000011
【図３】
2004340970.tif 000012