(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス浄化触媒の性能を評価する装置であって、
一端側から模擬排ガスが導入されるガス導入管と、
前記ガス導入管の他端に接続され、内部に前記排ガス浄化触媒が収容されるガスセルと、
前記ガス導入管および前記ガスセルの外側に間隔をあけて配置された赤外線加熱部と、
前記ガス導入管の前記他端から上流側の一定の長さ、または前記ガスセル側から前記ガス導入管側に至る一定の長さにわたってのびる領域を冷却する冷却部と、
前記ガスセルおよび前記赤外線加熱部間のスペース内に配置されるとともに、前記冷却部によって冷却される前記領域の下流側の端の近傍から下流側にのびる遮光板と、を備え、前記排ガス浄化触媒は、前記ガスセル内の前記冷却部によって冷却される前記領域より下流側であって、前記遮光板によって赤外線が遮られた領域に収容され、
前記装置は、さらに、
前記ガスセル内の前記赤外線が遮られた領域に、前記排ガス浄化触媒から上流側に間隔をあけて配置された温度センサーと、
予め決定された前記温度センサーの位置の模擬排ガス温度設定値に従って前記冷却部を制御し、かつ、前記温度センサーからの検出信号に基づいて前記赤外線加熱部を制御する制御部と、を備えており、前記冷却部による冷却が常時行われるとともに、前記冷却部の冷却出力と前記赤外線加熱部の加熱出力が前記制御部によって制御され、それによって、前記排ガス浄化触媒の直前の前記模擬排ガスの温度が前記模擬排ガス温度設定値に一致するように制御されるものであることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記冷却部は、
前記一定の長さにわたり、前記ガス導入管、または前記ガスセルおよび前記ガス導入管に固定され、前記ガス導入管の外側空間、または前記ガスセルおよび前記ガス導入管の外側空間を密閉状態に取り囲む冷媒溜を備え、前記冷媒溜には、少なくとも１つの冷媒入口および冷媒出口が形成されており、
前記冷却部は、さらに、
冷媒供給源と、
一端が前記冷媒供給源に接続され、他端が前記冷媒溜の冷媒入口に接続された冷媒供給管路と、
前記冷媒溜の冷媒出口に接続された冷媒排出管路と、
前記冷媒供給管路の途中に配置され、冷媒の流量を制御する流量制御ユニットと、を備え、
前記冷却部の冷却出力は前記冷媒供給源から前記冷媒供給管路に供給される冷媒の流量によって決定され、冷媒が、常時、前記冷媒溜の冷媒入口から前記ガス導入管、または前記ガス導入管および前記ガスセルに向けて噴射され、前記ガス導入管の外周面、または前記ガス導入管および前記ガスセルの外周面を伝って流れた後、前記冷媒溜の冷媒出口から排出されるとともに、前記模擬排ガス温度設定値に従って前記冷媒の流量が前記制御部によって制御され、同時に、前記温度センサーの検出値に基づいて前記赤外線加熱部の加熱出力が前記制御部によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御部による前記冷媒の流量の制御は、前記模擬排ガス温度設定値が取り得る範囲を複数の温度帯に区分し、前記温度帯毎に冷却に必要な前記冷媒の流量を予め設定しておき、前記模擬排ガス温度設定値がどの前記温度帯に属するのかをその都度判定して、当該温度帯に対応する流量の冷媒を前記冷媒供給源から前記冷媒供給管路に供給することからなっていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記赤外線加熱部は、前記制御部によって、前記加熱出力が、前記装置の起動時を除いては前記赤外線加熱部のソフトスタートを不要とすべく予め設定された最低値以下にならないよう制御されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記赤外線加熱部の前記加熱出力が前記最低値以下にならないようにする制御は、予め決定された前記温度センサーの検出値の範囲を複数の温度帯に区分し、前記温度帯毎に前記加熱出力の前記最低値を予め設定しておき、前記温度センサーの検出値がどの前記温度帯に属するのかをその都度判定して、前記赤外線加熱部の加熱出力が当該温度帯に対応する前記最低値以下にならないようにすることからなっていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記冷媒溜は、
前記ガス導入管の前記他端の外周、または前記ガスセルの外周にシールされた状態で固定された第１の環状フランジと、
前記第１の環状フランジから上流側に前記一定の長さ離れた位置において、前記ガス導入管の外周にシールされた状態で固定された第２の環状フランジと、
前記第１および第２の環状フランジの間にのび、前記第１および第２の環状フランジの外周縁同士を接続する筒状の側壁と、を備えていることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記冷媒は、液体状冷媒または気体状冷媒またはそれらの混合物からなっていることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記冷媒は、純水に空気または窒素を混合したものからなっていることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記流量制御ユニットは、前記冷媒供給管路の途中に配置された流量調節弁からなっていることを特徴とする請求項２〜請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記流量制御ユニットは、
前記冷媒供給源に接続され、冷媒を循環させる主管路と、
前記主管路の途中に配置され、前記主管路から前記冷媒供給管路を分岐させる少なくとも１つの分流弁または分岐弁と、からなっていることを特徴とする請求項２〜請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記冷媒排出管路は熱交換器を介して前記冷媒供給源に接続されており、前記冷媒溜から排出された冷媒が前記熱交換器によって所定の温度まで冷却された後、前記冷媒供給源に戻されるようになっていることを特徴とする請求項２〜請求項１０のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関の排気系に備えられる排ガス浄化触媒の性能を評価する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排出ガスによる大気汚染を軽減するため、日米欧を中心に排出ガス規制が行われており、この排出ガス規制は段階的に強化される傾向にある。自動車排出ガス規制は、自動車の内燃機関から排出される、窒素酸化物（ＮＯＸ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）、粒子状物質（ＰＭ）等の大気汚染物質の上限量を定めた規制であり、この規制をクリアしなければ、新車登録が拒絶される等の措置がとられるようになっている。
【０００３】
自動車排出ガス規制においては、試験モードが定められており、例えば、日本のＪＣ０８ＣモードおよびＪＣ０８Ｈモードや、米国のＬＡ４モード等の試験モードが良く知られている。
そして、排出ガスの測定試験は、車両をシャシ・ダイナモメータ上にセットして、規定の試験モードで走行させ、その試験期間中の排出ガス中の大気汚染物質の量を定められた測定法に基づいて測定することによって実行される。
【０００４】
また、自動車の内燃機関の排気系には排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置が搭載されており、年々強化される排出ガス規制をクリアするためには、排ガス浄化触媒の性能の向上が不可欠であり、そのため、排ガス浄化触媒の研究・開発が盛んに行われている。
【０００５】
排ガス浄化触媒の研究・開発には、排ガス浄化触媒性能評価装置が用いられる。排ガス浄化触媒性能評価装置においては、通常、内燃機関からの排出ガスと同様の成分を含む模擬排ガスが使用される。模擬排ガスは、例えば、ＮＯＸ、ＣＯ２、ＨＣ、Ｈ２Ｏ等の、内燃機関の排出ガスに含まれる各種の成分を排出ガスにおける濃度と同様の濃度になるように窒素ガスと混合したものである。
【０００６】
そして、模擬排ガスが、試験モードで走行する間の車両の排ガス浄化装置内の触媒の直前における排出ガスと同様の温度状態にされて、触媒の収容されたガスセル内に導入されるとともに、触媒前後のガス濃度が計測されることによって触媒の性能が評価されるようになっている。
【０００７】
この場合、性能評価の精度を上げるためには、ガスセル内における触媒の直前の模擬排ガスの温度を、試験モードで走行中の車両の排ガス浄化装置内の触媒の直前における排出ガスの温度変化ができるだけ正確に再現されるように、変化させることが重要であり、そのためには、ガスセル内における触媒の直前の模擬排ガスを高速で温度昇降させることが必要であり、言い換えれば、触媒の直前での模擬排ガスの温度昇降時の温度勾配を大きくしなければならない。
【０００８】
これを達成する従来の触媒性能評価装置として、例えば、模擬排ガス供給路から供給される模擬排ガスが流れるガスセルに沿って第１加熱部および第２加熱部を順次設け、第１加熱部によって模擬排ガスを加熱し、第２加熱部によってガスセル内に配置された触媒を加熱するようにし、模擬排ガス供給路に分岐流路を接続し、分岐流路の下流端を第１加熱部と第２加熱部との間においてガスセルに接続するとともに、模擬排ガス供給路および分岐流路のそれぞれに模擬排ガスの流量を調節する流量調節弁を設け、触媒入口近傍の温度を検出し、検出値に基づいて流量調節弁の開度を調節し、触媒入口近傍の温度が所定の温度になるように制御する触媒性能評価装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
この装置においては、第１および第２加熱部はそれぞれ、常時オン動作して、所定の熱量を発生するように制御される。また、室温程度の模擬排ガスが模擬排ガス供給路に供給され、分岐点において、ホットライン（分岐点以降の模擬排ガス供給路）とクールライン（分岐流路）とに分流される。そして、ホットラインを流れる模擬排ガスはガスセルの上流端からガスセル内に供給され、第１加熱部を通過して加熱され、触媒の直前ではかなり高温になっている。一方、クールラインを流れる模擬排ガスは、第１加熱部を通過せずに直接触媒の直前に供給されるので、触媒の直前では室温程度である。
【００１０】
こうして、ホットラインを流れる模擬排ガスの流量Ｑ１と、クールラインを流れる模擬排ガスの流量Ｑ２が、昇温過程では流量比Ｑ１／Ｑ２が大きくなるように、降温過程では流量比Ｑ１／Ｑ２が小さくなるように制御され、それによって、触媒の直前の模擬排ガスの温度昇降が制御されるようになっている。
【００１１】
しかし、この装置では、高温の模擬排ガスと室温程度の模擬排ガスとの混合の割合を制御することによって、触媒の直前の模擬排ガスの温度昇降を制御するので、温度昇降の制御がせいぜい分単位でしかできず、そのため、試験モードで走行中の車両の排ガス浄化装置内の触媒の直前における排出ガスの温度変化を正確に再現することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３９２７３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の課題は、排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスを高速で温度昇降させることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明によれば、排ガス浄化触媒の性能を評価する装置であって、一端側から模擬排ガスが導入されるガス導入管と、前記ガス導入管の他端に接続され、内部に前記排ガス浄化触媒が収容されるガスセルと、前記ガス導入管および前記ガスセルの外側に間隔をあけて配置された赤外線加熱部と、前記ガス導入管の前記他端から上流側の一定の長さ、または前記ガスセル側から前記ガス導入管側に至る一定の長さにわたってのびる領域を冷却する冷却部と、前記ガスセルおよび前記赤外線加熱部間のスペース内に配置されるとともに、前記冷却部によって冷却される前記領域の下流側の端の近傍から下流側にのびる遮光板と、を備え、前記排ガス浄化触媒は、前記ガスセル内の前記冷却部によって冷却される前記領域より下流側であって、前記遮光板によって赤外線が遮られた領域に収容され、前記装置は、さらに、前記ガスセル内の前記赤外線が遮られた領域に、前記排ガス浄化触媒から上流側に間隔をあけて配置された温度センサーと、予め決定された前記温度センサーの位置の模擬排ガス温度設定値に従って前記冷却部を制御し、かつ、前記温度センサーからの検出信号に基づいて前記赤外線加熱部を制御する制御部と、を備えており、前記冷却部による冷却が常時行われるとともに、前記冷却部の冷却出力と前記赤外線加熱部の加熱出力が前記制御部によって制御され、それによって、前記排ガス浄化触媒の直前の前記模擬排ガスの温度が前記模擬排ガス温度設定値に一致するように制御されるものであることを特徴とする装置が提供される。
【００１５】
本発明の好ましい実施例によれば、前記冷却部は、前記一定の長さにわたり、前記ガス導入管、または前記ガスセルおよび前記ガス導入管に固定され、前記ガス導入管の外側空間、または前記ガスセルおよび前記ガス導入管の外側空間を密閉状態に取り囲む冷媒溜を備え、前記冷媒溜には、少なくとも１つの冷媒入口および冷媒出口が形成されており、前記冷却部は、さらに、冷媒供給源と、一端が前記冷媒供給源に接続され、他端が前記冷媒溜の冷媒入口に接続された冷媒供給管路と、前記冷媒溜の冷媒出口に接続された冷媒排出管路と、前記冷媒供給管路の途中に配置され、冷媒の流量を制御する流量制御ユニットと、を備え、前記冷却部の冷却出力は前記冷媒供給源から前記冷媒供給管路に供給される冷媒の流量によって決定され、冷媒が、常時、前記冷媒溜の冷媒入口から前記ガス導入管、または前記ガス導入管および前記ガスセルに向けて噴射され、前記ガス導入管の外周面、または前記ガス導入管および前記ガスセルの外周面を伝って流れた後、前記冷媒溜の冷媒出口から排出されるとともに、前記模擬排ガス温度設定値に従って前記冷媒の流量が前記制御部によって制御され、同時に、前記温度センサーの検出値に基づいて前記赤外線加熱部の加熱出力が前記制御部によって制御される。
【００１６】
本発明の別の好ましい実施例によれば、前記制御部による前記冷媒の流量の制御は、前記模擬排ガス温度設定値が取り得る範囲を複数の温度帯に区分し、前記温度帯毎に冷却に必要な前記冷媒の流量を予め設定しておき、前記模擬排ガス温度設定値がどの前記温度帯に属するのかをその都度判定して、当該温度帯に対応する流量の冷媒を前記冷媒供給源から前記冷媒供給管路に供給することによってなされる。
【００１７】
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記赤外線加熱部は、前記制御部によって、前記加熱出力が、前記装置の起動時を除いては前記赤外線加熱部のソフトスタートを不要とすべく予め設定された最低値以下にならないよう制御される。
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記赤外線加熱部の前記加熱出力が前記最低値以下にならないようにする制御は、予め決定された前記温度センサーの検出値の範囲を複数の温度帯に区分し、前記温度帯毎に前記加熱出力の前記最低値を予め設定しておき、前記温度センサーの検出値がどの前記温度帯に属するのかをその都度判定して、前記赤外線加熱部の加熱出力が当該温度帯に対応する前記最低値以下にならないようにすることからなっている。
【００１８】
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記冷媒溜は、前記ガス導入管の前記他端の外周、または前記ガスセルの外周にシールされた状態で固定された第１の環状フランジと、前記第１の環状フランジから上流側に前記一定の長さ離れた位置において、前記ガス導入管の外周にシールされた状態で固定された第２の環状フランジと、前記第１および第２の環状フランジの間にのび、前記第１および第２の環状フランジの外周縁同士を接続する筒状の側壁と、を備えている。
【００１９】
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記冷媒は、液体状冷媒または気体状冷媒またはそれらの混合物からなっている。
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記冷媒は、純水に空気または窒素を混合したものからなっている。
【００２０】
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記流量制御ユニットは、前記冷媒供給管路の途中に配置された流量調節弁からなっている。
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記流量制御ユニットは、前記冷媒供給源に接続され、冷媒を循環させる主管路と、前記主管路の途中に配置され、前記主管路から前記冷媒供給管路を分岐させる少なくとも１つの分流弁または分岐弁と、からなっている。
【００２１】
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記冷媒排出管路は熱交換器を介して前記冷媒供給源に接続されており、前記冷媒溜から排出された冷媒が前記熱交換器によって所定の温度まで冷却された後、前記冷媒供給源に戻されるようになっている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ガス導入管およびガスセルを赤外線加熱部によって加熱するとともに、ガスセルの模擬排ガス入口の近傍を冷却部によって常時冷却するようにし、予め決定された温度センサーの位置の模擬排ガス温度設定値に従って冷却部の冷却出力を制御し、かつ、排ガス浄化触媒の直前に配置した温度センサーの検出値に基づいて、赤外線加熱部の加熱出力を制御するので、赤外線加熱部を常時高出力で作動させたままで、模擬排ガス温度設定値が低温領域にあるときは、冷却部の冷却出力を高出力にし、高温領域にあるときは冷却部の冷却出力を低出力にすることによって、模擬排ガスの温度を昇降させることができ、その結果、排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスの温度を、低温領域から高温領域に至る全ての温度領域において高速で昇降させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の１実施例による排ガス浄化触媒性能評価装置の縦断面図である。
【図２】図１の装置の流量制御ユニットの分流弁の１例の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の１実施例による排ガス浄化触媒性能評価装置において、模擬排ガス温度設定値の昇降を繰り返した場合の排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスの温度変化の一例を示したグラフである。
【図４】図３のグラフのデータを取得したのと同じ装置を使用して、ＬＡ４コールドスタート試験モードで走行中の車両（排気量２４００ｃｃのガソリンエンジン車）の排ガス浄化装置内の触媒の直前における排出ガスの温度変化をどの程度まで再現できるかを実験した場合の実験データをプロットしたグラフである。
【図５】図３のグラフのデータを取得したのと同じ装置を使用して、模擬排ガス温度設定値を、３００〜６００℃の範囲において、一定の周期で昇降させた場合（昇温時の温度勾配＝６０℃／sec、降温時の温度勾配＝２５℃／sec）の、排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスの温度変化を示したグラフである。
【図６】図３のグラフのデータを取得したのと同じ装置を使用して、模擬排ガス温度設定値を、３０℃、５０℃、８０℃のそれぞれにおいて、一定時間維持した場合の、排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスの温度変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。図１は、本発明の１実施例による排ガス浄化触媒性能評価装置の構成を示す縦断面図である。
図１を参照して、本発明による排ガス浄化触媒性能評価装置は、一端１ａ側から模擬排ガスが導入されるガス導入管１と、ガス導入管１の他端１ｂに接続され、内部に排ガス浄化触媒３が収容されるガスセル２と、ガス導入管１およびガスセル２の外側に間隔をあけて配置された赤外線加熱部４を備えている。
【００２５】
この実施例では、ガスセル２は、ガス導入管１よりも大きい径を有する触媒収容管２ａと、ガス導入管１と触媒収容管２ａを接続するテーパ管２ｂとから構成され、また、赤外線加熱部４は、ガス導入管１およびガスセル２を取り囲む円筒状の赤外線炉からなっているが、ガスセル２および赤外線加熱部４の構成は、これに限定されるものではない。
【００２６】
本発明による排ガス浄化触媒性能評価装置は、また、ガスセル２側からガス導入管１側に至る一定の長さにわたってのびる領域を冷却する冷却部６ａ、６ｂを備えている。この場合、冷却部６ａ、６ｂは、ガス導入管１の他端１ｂから上流側の前記一定の長さにわたってのびる領域を冷却するようになっていてもよい。
【００２７】
冷却部６ａ、６ｂは、この実施例では、前記一定の長さにわたり、ガスセル２およびガス導入管１の外側に固定され、ガスセル２およびガス導入管１の外側空間を密閉状態に取り囲む冷媒溜７を備えている。
冷媒溜７は、ガスセル２の外周にシールされた状態で固定された第１の環状フランジ７ａと、第１の環状フランジ７ａから上流側に前記一定の長さ離れた位置に、ガス導入管１の外周にシールされた状態で固定された第２の環状フランジ７ｂと、第１および第２の環状フランジ７ａ、７ｂの間にのび、第１および第２の環状フランジ７ａ、７ｂの外周縁同士を接続する筒状の側壁７ｃと、を備えている。冷媒溜７には、少なくとも１つの冷媒入口７ｄおよび冷媒出口７ｅが形成される。
【００２８】
冷却部６ａ、６ｂは、さらに、冷媒供給源８と、一端が冷媒供給源８に接続され、他端が冷媒溜７の冷媒入口７ｄに接続された冷媒供給管路９と、冷媒溜７の冷媒出口７ｅに接続された冷媒排出管路１０と、冷媒供給管路９の途中に配置され、冷媒の流量を制御する流量制御ユニット１１を備えている。
この場合、冷媒排出管路１０を、熱交換器を介して冷媒供給源８に接続し、冷媒溜７から排出された冷媒を熱交換器によって所定の温度まで冷却した後、冷媒供給源８に戻すようにしてもよい。
【００２９】
この実施例では、冷媒は、純水に空気を混合したものからなっており、冷媒供給源８は、水タンク８ａと、ポンプ８ｂと、冷媒供給管路８の途中に分岐接続された空気供給管路１５からなっている。この場合、純水に、空気の代わりに窒素を混合したものを冷媒として使用してもよい。
また、流量制御ユニット１１は、水タンク８ａおよびポンプ８ｂを接続し、純水を循環させる主管路１１ａと、主管路１１ａの途中に配置され、主管路１１ａから冷媒供給管路９を分岐させる少なくとも１つの分流弁（または分岐弁）１１ｂとからなっている。
【００３０】
図２は、分流弁の一例の概略構成を示す縦断面図である。図２を参照して、分流弁１１ｂは、基台２８と、基台２８上に固定され、内部に円柱状のキャビティ２１を備えた、両端開口が閉じられた円筒状のハウジング２０とを有している。ハウジング２０の側壁の中央部には、一端がキャビティ２１に開口し、他端が主管路１１ａに接続される入口管路２２が設けられ、ハウジング２０の側壁の一方の端部には、一端がキャビティ２１に開口し、他端が主管路１１ａに接続される第１出口管路２３が設けられ、ハウジング２０の側壁の他方の端部には、一端がキャビティ２１に開口し、他端が冷媒供給管路９に接続される第２出口管路２４が設けられる。
【００３１】
また、キャビティ２１内には、円形断面を有し、両端から中央に向けて次第に先細り状に形成された弁体２５が配置され、第１出口管路２３側の第１弁座２０ａと、第２出口管路２４側の第２弁座２０ｂとの間において、軸方向に往復運動可能に配置される。弁体２５の両端面には、それぞれ軸方向にのびるロッド２６が突設される。各ロッド２６は、ハウジハウジング２０の端面を貫通して外部に突出するとともに、ハウジング２０に備えられた軸受にシールされた状態で支持され、軸方向に往復運動可能になっている。さらに、基台２８上には、リニアアクチュエータ２７が取付けられ、一方のロッド２６の先端に連結されている。
【００３２】
そして、リニアアクチュエータ２７によって、弁体２５が第１弁座２０ａおよび第２弁座２０ｂの間において軸方向に往復運動し、弁体２５の各弁座２０ａ、２０ｂに対する位置に応じて、冷媒供給管路９側の弁開度および主管路１１ａ側の弁開度が変化する（弁座２０ａ、２０ｂの位置に弁体２５の端が位置するとき、開度が最小となり、弁座２０ａ、２０ｂの位置に弁体２５の中央が位置するとき、開度が最大になる）。
【００３３】
流量制御ユニット１１の構成はこの実施例に限定されず、流量制御ユニット１１を、例えば、冷媒供給管路９の途中に配置された、マスフローコントローラ等のような流量調節弁から構成してもよい。
また、冷媒の構成もこの実施例に限定されず、公知の適当な液体状冷媒または気体状冷媒またはそれらの混合物を冷媒として使用することができる。
また、冷却部６ａ、６ｂの構成もこの実施例に限定されず、冷却出力を適当に制御することができ、ガスセル２の入口付近の冷却に適したものであれば、どのような構成を有していてもよい。
【００３４】
スペース５内には、また、赤外線加熱部４からの赤外線を遮光する遮光板１２が配置され、冷却部６ａ、６ｂによって冷却される領域の下流側の端（この実施例では、冷媒溜７の下流側の端）の近傍から下流側にのびている。この実施例では、遮光板１２は、ガスセル２の外側を、これから間隔をあけて取り囲む円筒形状を有している。
排ガス浄化触媒３は、ガスセル２内の冷却部６ａ、６ｂによって冷却される領域より下流側であって、遮光板１２によって赤外線が遮られた領域に収容される。
【００３５】
本発明による排ガス浄化触媒性能評価装置は、さらに、ガスセル２内の赤外線が遮られた領域において、排ガス浄化触媒３から上流側に間隔をあけて配置された温度センサー１３と、予め決定された温度センサー１３の位置の模擬排ガス温度設定値に従って冷却部６ａ、６ｂを制御するとともに、温度センサー１３からの検出信号に基づいて赤外線加熱部４を制御する制御部１４を備えている。
【００３６】
この実施例では、冷却部６ａ、６ｂの冷却出力が、冷媒供給源８から冷媒供給管路９に供給される冷媒の流量よって決定され、冷媒の流量は、分流弁１１ｂの開度（分流弁１１ｂにおける冷媒供給管路９側の開度）を調節することによって制御される。
そして、冷媒が、常時、冷媒溜７の冷媒入口７ｄからガス導入管１およびガスセル２に向けて噴射され、ガス導入管１およびガスセル２の外周面を伝って流れた後、冷媒溜７の冷媒出口７ｅから排出されるとともに、模擬排ガス温度設定値に従って冷媒の流量が制御部１４によって制御され、同時に、温度センサー１３の検出値に基づいて赤外線加熱部４の加熱出力が制御部１４によって制御され、それによって、排ガス浄化触媒３の直前の模擬排ガスの温度が模擬排ガス温度設定値に一致するように制御される。
【００３７】
こうして、本発明の排ガス浄化触媒性能評価装置によれば、ガス導入管１およびガスセル２を赤外線加熱部４によって加熱するとともに、ガスセル２の模擬排ガス入口の近傍を冷却部６ａ、６ｂによって常時冷却し、予め決定された温度センサー１３の位置の模擬排ガス温度設定値に従って冷却部６ａ、６ｂの冷却出力を制御し、同時に、温度センサー１３の検出値に基づいて赤外線加熱部の加熱出力を制御するので、赤外線加熱部４を常時高出力で作動させたままで、模擬排ガス温度設定値が低温領域にあるときは、冷却部６ａ、６ｂの冷却出力を高出力にし、高温領域にあるときは冷却部６ａ、６ｂの冷却出力を低出力にすることによって、模擬排ガスの温度を昇降させることができ、その結果、排ガス浄化触媒３の直前の模擬排ガスの温度を、低温領域から高温領域に至る全ての温度領域において高速で昇降させることができる。
【００３８】
この実施例では、制御部１４による冷媒の流量の制御は、模擬排ガス温度設定値が取り得る範囲を複数の温度帯に区分し、温度帯毎に冷却に必要な冷媒の流量（分流弁１１ｂの開度）を予め設定しておき、模擬排ガス温度設定値がどの温度帯に属するのかをその都度判定して、分流弁１１ｂの開度を、当該温度帯に対応する値に調節し、冷媒供給源８から冷媒供給管路９に対応する量の冷媒を供給することからなっている。
【００３９】
また、赤外線加熱部４は、制御部１４によって、加熱出力が、排ガス浄化触媒性能評価装置の起動時を除いては赤外線加熱部４のソフトスタートを不要とすべく予め設定された最低値以下にならないよう制御される。
この制御は、好ましくは、予め決定された温度センサー１３の検出値の範囲を複数の温度帯に区分し、温度帯毎に加熱出力の前記最低値を予め設定しておき、温度センサー１３の検出値がどの温度帯に属するのかをその都度判定して、赤外線加熱部４の加熱出力が当該温度帯に対応する最低値以下にならないようにすることからなっている。
【００４０】
この制御部１４による制御は次のように実行される。
まず、模擬排ガス温度設定値の取り得る範囲が０〜１０００℃と、予め設定される。そして、冷媒の流量の制御に関しては、この温度設定値の範囲が、表１に示すように、０〜２００℃（温度帯Ｎｏ．１）、２０１〜３００℃（温度帯Ｎｏ．２）、３０１〜３５０℃（温度帯Ｎｏ．３）、３５１〜４００℃（温度帯Ｎｏ．４）、４０１〜４５０℃（温度帯Ｎｏ．５）、４５１〜５００℃（温度帯Ｎｏ．６）、５０１〜５５０℃（温度帯Ｎｏ．７）、５５１〜６００℃（温度帯Ｎｏ．８）、６０１〜７００℃（温度帯Ｎｏ．９）、７０１〜１０００℃（温度帯Ｎｏ．１０）の１０の温度帯に区分される。そして、温度帯毎に、分流弁１１ｂの開度（分流弁１１ｂにおける冷媒供給管路９側の開度）が、９５％（温度帯Ｎｏ．１）、８５％（温度帯Ｎｏ．２）、７５％（温度帯Ｎｏ．３）、６５％（温度帯Ｎｏ．４）、５５％（温度帯Ｎｏ．５）、４５％（温度帯Ｎｏ．６）、３５％（温度帯Ｎｏ．７）、２５％（温度帯Ｎｏ．８）、１５％（温度帯Ｎｏ．９）、５％（温度帯Ｎｏ．１０）のように予め設定される。
【００４１】
【表１】
0004813626.tif 000002
【００４２】
また、赤外線加熱部４の加熱出力については、予め決定された温度センサー１３の検出値の範囲０〜１０００℃が、表２に示すように、０〜３５℃未満（温度帯Ｎｏ．１）、３５℃以上〜１００℃未満（温度帯Ｎｏ．２）、１００℃以上〜１５０℃未満（温度値Ｎｏ．３）、１５０℃以上〜２００℃未満（温度帯Ｎｏ．４）、２００℃以上〜１０００℃（温度帯Ｎｏ．５）の５つの温度帯に区分される。そして、温度帯毎に、加熱出力の最低値が、最大加熱出力値の０％（温度帯Ｎｏ．１）、最大加熱出力値の５％（温度帯Ｎｏ．２）、最大加熱出力値の１０％（温度帯Ｎｏ．３）、最大加熱出力値の１５％（温度帯Ｎｏ．４）、最大加熱出力値の２０％（温度帯Ｎｏ．５）のように予め設定される。
この場合、加熱出力の最低値が最大加熱出力の０％の温度帯Ｎｏ．１（本発明の排ガス浄化触媒性能評価装置の起動時に相当する。）においては、赤外線加熱部４がソフトスタートされなければならない。
【００４３】
【表２】
0004813626.tif 000003
【００４４】
図３は、この具体例において、排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスの温度の昇降を繰り返した場合の温度変化の一例を示したグラフである。図３のグラフ中、縦軸は温度（℃）を、横軸は経過時間（sec）をそれぞれ表し、曲線Ｃは温度変化を表している。また、グラフの右側に、各温度帯の分流弁１１ｂの開度を示した。
【００４５】
図３を参照して、まず、本発明の排ガス浄化触媒性能評価装置の起動後、模擬排ガス温度設定値が３００℃付近まで上昇せしめられる（０〜４０秒）。この昇温過程において、装置の起動後（起動時の温度は室温程度）、模擬排ガス温度設定値が３５℃に達するまでは、赤外線加熱部４はソフトスタートせしめられ、その間、分流弁１１ｂの開度は９５％に設定される。次いで、模擬排ガス温度設定値が３５℃以上〜３００℃の範囲では、赤外線加熱部４が高出力（最低加熱出力以上）で作動せしめられる一方、分流弁１１ｂの開度が、模擬排ガス温度設定値が２００℃までは９５％に設定され、模擬排ガス温度設定値が２０１〜３００℃の範囲では８５％に設定される。
【００４６】
その後、模擬排ガス温度設定値が３００℃付近から２５０℃付近まで降下せしめられる（４０〜５０秒）。この降温過程において、赤外線加熱部４の加熱出力が最低加熱出力（最高加熱出力の２０％）に維持され、分流弁１１ｂの開度が８５％に設定される。
次に、模擬排ガス温度設定値が２５０℃付近から３５０℃付近まで上昇せしめられる（５０〜５５秒）。この昇温過程において、赤外線加熱部４は、再び高出力（最低加熱出力以上）で作動せしめられ、一方、分流弁１１ｂの開度は、模擬排ガス温度設定値が２５０〜３００℃の範囲では８５％、３０１〜３５０℃の範囲では７５％に設定される。このとき、赤外線加熱部４は、ソフトスタートする必要がなく、よって高速での昇温が可能である。
【００４７】
このように冷媒の流量（冷却部６ａ、６ｂの冷却出力）と赤外線加熱部４の加熱出力が制御されることによって、排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスの温度が高速度で昇降される。
【００４８】
図４は、図３のグラフのデータを取得したのと同じ装置を使用して、ＬＡ４コールドスタート試験モードで走行中の車両（排気量２４００ｃｃのガソリンエンジン車）の排ガス浄化装置内の触媒の直前における排出ガスの温度変化をどの程度まで再現できるかを実験した場合の実験データをプロットしたグラフである。
図４のグラフ中、縦軸は温度（℃）と車速（km／h）を、横軸は時間経過（sec）をそれぞれ表している。また、実線で描いた曲線Ｃ１は、本発明の装置における模擬排ガスの温度変化を表し、破線で描いた曲線Ｃ２は、実車の排出ガスの温度変化を表し、曲線Ｃ３は、実車の速度変化を表している。
図４のグラフから、本発明の排ガス浄化触媒性能評価装置によれば、試験モードで走行中の車両の排ガス浄化装置内の触媒の直前における排出ガスの温度変化を正確に再現することができることがわかる。
【００４９】
図５は、図３のグラフのデータを取得したのと同じ装置を使用して、模擬排ガス温度設定値を、３００〜６００℃の範囲において、一定の周期で昇降させた場合（昇温時の温度勾配＝６０℃／sec、降温時の温度勾配＝２５℃／sec）の、排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスの温度変化を示したグラフである。図５のグラフから、本発明の排ガス浄化触媒性能評価装置によれば、排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスの温度を、１秒単位で昇降させることができることがわかる。
【００５０】
図６は、図３のグラフのデータを取得したのと同じ装置を使用して、模擬排ガス温度設定値を、３０℃、５０℃、８０℃のそれぞれにおいて、一定時間維持した場合の、排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスの温度変化を示したグラフである。図６のグラフから、本発明の排ガス浄化触媒性能評価装置によれば、１００℃以下の低温領域においても、模擬排ガスの温度を安定して昇降させ得ることがわかる。
【符号の説明】
【００５１】
１  ガス導入管
１ａ  一端
１ｂ  他端
２  ガスセル
２ａ  触媒収容管
２ｂ  テーパ管
３  排ガス浄化触媒
４  赤外線加熱部
５  スペース
６ａ、６ｂ  冷却部
７  冷媒溜
７ａ  第１の環状フランジ
７ｂ  第２の環状フランジ
７ｃ  側壁
７ｄ  冷媒入口
７ｅ  冷媒出口
８  冷媒供給源
８ａ  水タンク
８ｂ  ポンプ
９  冷媒供給管路
１０  冷媒排出管路
１１  流量制御ユニット
１１ａ  主管路
１１ｂ  分流弁
１２  遮光板
１３  温度センサー
１４  制御部
１５  空気供給管路
２０  ハウジング
２０ａ  第１弁座
２０ｂ  第２弁座
２１  キャビティ
２２  入口管路
２３  第１出口管路
２４  第２出口管路
２５  弁体
２６  ロッド
２７  リニアアクチュエータ
２８  基台
【要約】
【課題】排ガス浄化触媒の直前の模擬排ガスを高速で温度昇降させることができるようにする。
【解決手段】ガス導入管１と、ガスセル２と、赤外線加熱部４と、ガスセル側からガス導入管側に一定の長さにわたってのびる領域を冷却する冷却部６ａ、６ｂと、冷却領域の下流側にのびる遮光板１２を備える。排ガス浄化触媒３は、ガスセル内の冷却領域の下流側の、赤外線が遮られた領域に収容される。温度センサー１３が、ガスセル内の赤外線が遮られた領域における排ガス浄化触媒の直前に配置される。制御部１４は、温度センサーの位置の模擬排ガス温度設定値に従って冷却部を制御し、かつ温度センサーからの検出信号に基づいて赤外線加熱部を制御する。冷却部による冷却が常時行われ、冷却部の冷却出力と赤外線加熱部の加熱出力が、排ガス浄化触媒直前の模擬排ガスの温度が模擬排ガス温度設定値に一致するように制御される。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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