JP2000221123A - 排気ガスサンプリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス成分の分析精度を高める。 【解決手段】 走行パターンまたは排出ガス流量に対応
してＣＶＳ流量を例えば毎分０．６，１．０，１．８，
２．４立方メートルの４段階に変更する。ＣＶＳ流量の
変更に伴って希釈ガスのサンプリング流量を例えば毎分
３，５，９，１２リットルの４段階に変更する。ＣＶＳ
流量が排気ガス流量を越えないように、また、サンプリ
ングバッグ内の露点を平順化するように測定モードのフ
ェーズ内でＣＶＳ流量を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の排気ガ
スをＣＶＳ（定容量希釈サンプリング装置）を用いて希
釈し、希釈ガスをサンプリングバッグに採取した後に、
希釈ガスの成分を分析するようにした排気ガスサンプリ
ング方法に係り、詳しくは、評価試験用の走行モードパ
ターンに対応してＣＶＳ流量を変化させることで、希釈
ガスの結露を防止しながら低希釈率の希釈ガスをサンプ
リングバッグに採取できるようにした排気ガスサンプリ
ング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５４−１２７３８８号公報には、
排気ガスの成分測定に関して次のことが記載されてい
る。排気ガスの成分測定は、一般に定容量希釈サンプリ
ング装置（ＣＶＳ）により、一定時間内にバッグに採取
された排気ガス中の成分ガス濃度を測定することによっ
て実施されている。バッグに採取された排気ガス中の成
分ガス濃度を測定する方法は、成分ガス濃度が採取ガス
全体の平均濃度として得られ、瞬時測定を行なう方法と
して、希釈ガスの連続測定法が知られている。希釈ガス
の連続測定法とは、空気で希釈された排気ガスを連続的
にサンプリングして、このサンプリングガス中の特定成
分ガス濃度を連続測定器で測定し、測定された濃度とサ
ンプル流量との演算により、成分ガスの瞬時重量を算出
する方法であるが、これによる場合は、自動車の運転状
態（特にアイドリング時）によっては、希釈率が数１０
分の１になり、サンプルガス濃度が非常に低くなるた
め、濃度測定用分析計として高感度のものが要求され
る。しかも、サンプルガスが低濃度になるため、希釈に
用いる空気中に存在する測定対象成分の濃度変化による
誤差等により高精度の測定が困難である。

【０００３】特開平４−２６８４４０号公報には、自動
車のエンジンから排出される排ガスを希釈用ガスによっ
て、常に一定、かつ、結露が生じない比率で希釈し、こ
の希釈された排ガスをサンプルガスとして分析部に供給
するようにした自動車排ガス用分析装置が記載されてい
る。特開平４−２６８４４０号公報の従来技術の欄に
は、排ガス中の含まれる成分を定量分析するには、自動
車を１０モード、ＬＡ−４Ｃ／Ｈモードなどの運転モー
ドに従ってシャシダイナモによって運転し、そのときの
排ガスをＣＶＳ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｕｍｅ Ｓ
ａｍｐｌｅｒ）を用いてサンプルガスとして採取し、こ
れを、例えば、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）の
分析部に供給するようにしていることが記載されてい
る。

【０００４】また、特開平４−２６８４４０号公報の従
来技術の欄に、希釈された排ガスの希釈ガス採取用バッ
グに採取しておき、希釈ガス採取用バッグに採取した希
釈ガスを分析部へ供給して分析することで、希釈ガスの
ある期間における成分およびその濃度の平均値を得るこ
とができることが記載されている。更に、希釈用の空気
を空気採取用バッグに採取しておき、採取した空気を予
め分析してバックグランド分を測定しておけば、より正
確な分析結果が得られることが記載されている。

【０００５】更に、特開平４−２６８４４０号公報の発
明が解決しようとする課題の欄に、排ガスは、ガソリン
など炭素や水素を含む有機化合物を燃焼させて得られた
ものであるため、排ガス中には水蒸気が含まれており、
この水蒸気が結露したときの水分中に水溶性のガス成分
が溶け、そのガス成分が低下する、このような事態を防
ぐ手段として、（１）排ガスの温度が低下しないよう
に、希釈用トンネルやガス流路などの温度を一定以上に
保持することや、（２）希釈用空気などによる排ガスの
希釈比率（倍率）を上げて、露点を高めることが考えら
れることが記載されている。

【０００６】特開平８−２２６８７９号公報には、排ガ
ス源から排出される排ガスを希釈し、この希釈されたガ
スを定容量採取装置によって吸引するとともに、定容量
採取装置から分岐したガスサンプリング流路に吸引ポン
プおよび流量制御装置を介してサンプルバッグを設けた
ガスサンプリング装置において、サンプルバッグに至る
までのガスサンプリング流路をそれを通過するガスが凝
縮しない程度に加熱する構成にすることで、排ガスを最
低限希釈して採取しながらも排ガス中に含まれる成分を
精度よく測定できるようにしたガスサンプリング装置が
記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】サンプリングバッグに
希釈ガスを採取し、採取した希釈ガスの成分を分析する
排気ガスサンプリング方法では、希釈ガスが結露しない
ように希釈率を設定する必要がある。ＣＶＳ流量を大き
くすることで（希釈率をより高い値にすることで）、希
釈ガスの結露を防止できる。しかし、希釈率を高くする
と外気中に含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等の影響が大き
くなり、正確な分析データが得られにくくなる。

【０００８】そこで、走行モード内の各フェーズで排気
ガスの排出量が異なることに着目し、各フェーズ毎にＣ
ＶＳ流量を異ならしめることで希釈率を低くし、より正
確な分析データを得るようにしている。

【０００９】図１０および図１１はフェーズ別にＣＶＳ
流量を変えた場合の測定結果を示すグラフであり、図１
０はＬＡ４モード中の排気ガス流量とＣＶＳ流量との関
係を、図１１はサンプリングバッグ内の露点を示す。Ｌ
Ａ４モードは、測定開始から５０５秒までのＣＴフェー
ズと、５０５秒から１３７４秒までのＣＳフェーズと、
６００秒の休止後５０５秒のＨＴフェーズとからなり
（ただしＨＴフェーズはＣＴフェーズとほぼ同等であり
図３、図７、図８、図１０、図１１、図１２、図１３で
は省略している）、時間の経過に対応して加速，定速，
減速等の走行パターン（自動車の速度パターン）が設定
されている。図１０，図１１において、走行パターン
は、シャシダイナモ装置上でテスト走行される自動車の
車速を示している。図１０において、排気ガス流量は、
シャシダイナモ装置上でテスト走行される自動車の排気
ガスの流量測定値を示している。図１０に示した試験条
件では、ＣＴフェーズのＣＶＳ流量を毎分２．４立方メ
ートル、ＣＳフェーズのＣＶＳ流量を毎分１．６立方メ
ートルに設定している。サンプリングバッグは４０℃に
加温している。

【００１０】このような条件で例えばガソリン車の場
合、ＣＶＳによって希釈した排気ガス（希釈ガス）の一
部をサンプリングバッグに採取した際のサンプリングバ
ッグ内の露点の変化を図１１に示している。ＣＶＳ流量
を毎分２．４立方メートルとしたＣＴフェーズでは、バ
ッグ内露点のピークは３４．６℃（希釈率３．３４倍）
となっているが、ＣＴフェーズ最終のバッグ内露点は３
２．６℃（希釈率３．９５倍）まで下がってしまう。同
様に、ＣＶＳ流量を毎分１．６立方メートルとしたＣＳ
フェーズでは、バッグ内露点のピークは３６．０℃（希
釈率２．９９倍）となっているが、ＣＳフェーズ最終の
バッグ内露点は３１．５℃（希釈率４．３４倍）まで下
がってしまう。

【００１１】上述の測定条件ではサンプリングバッグを
４０℃に加温しているので、サンプリングバッグ（ＢＡ
Ｇ）内の露点が４０℃を越えないかぎり結露することは
ない。図１１に示したバッグ内露点の測定結果では、４
０℃に対してまだ余裕があるので、ＣＶＳ流量を小さな
値に変更して（希釈率を下げて）、排気ガス濃度がより
濃い希釈ガスをサンプリングバッグに採取することが考
えられる。

【００１２】図１２および図１３はＣＶＳ流量を図１
０，図１１に示した条件よりも低下させた場合の測定結
果を示すグラフであり、図１２はＬＡ４モード中の排気
ガス流量とＣＶＳ流量との関係を、図１３はサンプリン
グバッグ内の露点を示す。図１２に示すように、ＣＴフ
ェーズでのＣＶＳ流量を毎分１．８４立方メートル、Ｃ
Ｓフェーズでの流量を毎分１．３５立方メートルとした
場合、図１３に示すように、バッグ内露点ピークはＣ
Ｔ，ＣＳフェーズ共に３８℃となり、バッグ内最終露点
はＣＴフェーズで３５．８℃，ＣＳフェーズで３３．３
℃となり、サンプリングバッグの加温温度に近づけるこ
とができる。しかしながら、図１２に示すように、ＣＴ
フェーズでのＣＶＳ流量を毎分１．８４立方メートル、
ＣＳフェーズでの流量を毎分１．３５立方メートルに設
定した場合、排ガス流量がＣＶＳ流量を越えてしまうと
ころが出てくるため、正常な測定ができなくなってしま
う。

【００１３】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、排出ガス評価試験用の走行モードパタ
ーンに対応してＣＶＳ流量を変化させることで、希釈ガ
スの結露を防止しながら低希釈率の希釈ガスをサンプリ
ングバッグに採取し、かつ、バッグ内露点ピークならび
にバック内最終露点をバッグ周辺温度に近づけるように
して、サンプリングバッグ内に希釈率の低い希釈ガス
（排気ガス濃度の濃い状態の希釈ガス）を採取し、排気
ガス成分の分析精度を高めることのできる排気ガスサン
プリング方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明に係る排気ガスサンプリング方法は、少なくとも
サンプリングバッグ内最終露点を所定温度以内、且つ、
所定温度に近づけるように、測定モードのフェーズ内で
ＣＶＳ流量を変化させた。

【００１５】なお、サンプリングバッグ内の露点を平順
化するように測定モードのフェーズ内でＣＶＳ流量を変
化させることが望ましい。また、測定中に少なくともＣ
ＶＳ流量が排気ガス流量を越えないように測定モードの
フェーズ内でＣＶＳ流量を変化させる。

【００１６】この発明に係る排気ガスサンプリング方法
を適用することで、バッグ内露点ピークとバッグ内最終
露点との差を小さくできるとともに、最終露点をバッグ
保温温度に近づけることができる。よって、バッグ内最
終露点の希釈率を低くすることができ、分析精度を向上
させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る排気ガ
スサンプリング方法を適用した定容量希釈サンプリング
装置（ＣＶＳ装置）の構成図である。

【００１８】図１に示す定容量希釈サンプリング装置
（ＣＶＳ装置５０）は、排気ガスと外気とを混合した得
た希釈ガスの成分をリアルタイムで連続分析した排気ガ
スの成分を分析したり、希釈ガスを試料採取バッグ（サ
ンプリングバッグ）に採取した後に採取した希釈ガスの
成分を分析することができる。

【００１９】図示しないシャシダイナモ装置等に載置さ
れた自動車等からの排気ガスは図示しないフレキシブル
パイプ等を介して排気ガス取入部５１へ供給される。排
気ガスは、外気取入部５２から取り込まれフィルタ部５
３で清浄化された外気と混合されて希釈ガスとなり、こ
の希釈ガスは、サイクロン部５４でダスト，ミスト等の
除去・分離がなされた後に、可変流量型の定流量発生器
（ＶＣＶＦ）１０へ供給される。定流量発生器（ＶＣＶ
Ｆ）１０の後段には定容量ブロワー５５が接続される。
定容量ブロワー５５は、吐き出し能力が定流量発生器
（ＶＣＶＦ）１０の最大定流量値よりも充分に大きなも
のを用いている。定容量ブロワー５５に吐き出し能力が
充分大きなものを用いることで、定流量発生器（ＶＣＶ
Ｆ）１０によって希釈ガスの流量が設定できるようにし
ている。定容量ブロワー５５から吐き出された希釈ガス
は大気中に放出、または、図示しない清浄化装置等を介
して大気中に放出される。

【００２０】排気ガス取入部５１よりも上流側には、外
気の流量を検出するための外気流量計５６ならびに外気
サンプルを採取するための外気採取用ベンチュリー５７
を設けている。外気流量計５６の流量検出出力（図示し
ない）は、制御装置９０へ供給される。外気採取用ベン
チュリー５７で採取された外気は、フィルタ部５８を介
して外気採取用のポンプ５９へ供給される。フィルタ部
５８は、ポンプ５９へ異物等が吸入されるのを阻止する
ためのものである。ポンプ５９の出力側は外気採取流量
計６０を介して各電磁弁６１，６２，６３の一端側へ供
給される。各電磁弁６１，６２，６３の他端側は、各外
気採取バッグ（サンプリングバッグ）６４，６５，６６
へそれぞれ接続される。ポンプ５９の能力は、外気採取
用ベンチュリー５７の流量よりも大きいものを用いてい
る。

【００２１】したがって、外気採取用のポンプ５９を運
転している状態で第１の電磁弁６１を開状態にすること
で、第１の外気採取バッグ６４に外気を採取することが
できる。同様に、第２の電磁弁６２を開状態にすること
で第２の外気採取バッグ６５に、第３の電磁弁６３を開
状態にすることで第３の外気採取バッグ６６に外気を採
取することができる。外気採取流量計６０の流量検出出
力（図示しない）は、制御装置９０へ供給される。制御
装置９０は、外気採取流量計６０の流量検出出力に基づ
いて流量積算を行なうことで、外気採取バッグに対する
外気採取量を調整する。なお、制御装置９０は、図示し
ない電磁弁開閉制御信号線を介して各電磁弁６１〜６３
の開閉を制御することで、外気採取バッグの選択ならび
に外気採取量の調整を行なう。

【００２２】定流量発生器１０の上流側に熱交換器６７
を介設して希釈ガスの温度が所定温度範囲になるよう加
熱・冷却を行なうようにしてもよい。希釈ガスの温度を
管理することで、希釈ガス中の水分の結露を防止するこ
とができる。また、希釈ガスの温度変動が緩和されるた
めに流量制御が安定になり、測定精度を向上させること
ができる。

【００２３】定流量発生器１０の入口側に設けた試料採
取管２、ならびに、この試料採取管２に接続された試料
採取用可変ベンチュリー３を介して採取された希釈ガス
は、連続ガス分析用電磁弁６８の一端側、ならびに、希
釈ガス採取用電磁弁６９の一端側へ供給される。連続ガ
ス分析用電磁弁６８が開状態に制御されると、試料採取
用可変ベンチュリー３を介して採取された希釈ガスは連
続ガス分析装置７０へ供給される。これにより、連続ガ
ス分析が行なわれる。

【００２４】希釈ガス採取用電磁弁６９が開状態に制御
されると、試料採取用可変ベンチュリー３を介して採取
された希釈ガスは、フィルタ部７１を介して希釈ガス採
取用のポンプ７２へ供給される。ポンプ７２の出力側は
希釈ガス採取流量計７３を介して各電磁弁７４，７５，
７６の一端側へ供給される。各電磁弁７４，７５，７６
の他端側は、各希釈ガス採取バッグ（サンプリングバッ
グ）７７，７８，７９へそれぞれ接続される。ポンプ７
２の能力は、試料採取用可変ベンチュリー３の最大流量
よりも大きいものを用いている。

【００２５】したがって、希釈ガス採取用電磁弁６９が
開状態であって、かつ、試料採取用のポンプ７２を運転
している状態で、第１の電磁弁７４を開状態にすること
で第１の希釈ガス採取バッグ７７に希釈ガスを採取する
ことができる。同様に、第１の電磁弁７５を開状態にす
ることで第１の希釈ガス採取バッグ７８に、第３の電磁
弁７６を開状態にすることで第３の希釈ガス採取バッグ
７９に希釈ガスを採取することができる。希釈ガス採取
流量計７３の流量検出出力（図示しない）は、制御装置
９０へ供給される。制御装置９０は、希釈ガス採取流量
計７３の流量検出出力に基づいて流量積算を行なうこと
で、試料採取バッグに対する試料採取量を調整する。な
お、制御装置９０は、図示しない電磁弁開閉制御信号線
を介して各電磁弁７４〜７６の開閉を制御することで、
試料採取バッグの選択ならびに試料採取量の調整を行な
う。

【００２６】電磁弁８０ならびに採取ガス分析用電磁弁
８６を開状態にすることで、第１の外気採取バッグ６４
に採取した外気を採取ガス分析装置８７へ供給して、第
１の外気採取バッグ６４に採取した外気の成分を分析さ
せることができる。なお、採取ガス分析装置８７は、ポ
ンプ（図示しない）を備えており、バッグ内の外気や試
料（希釈ガス）を吸引して成分分析部（図示しない）へ
供給する。成分分析がなされた外気や試料（希釈ガス）
は、大気中に放出、または、図示しない清浄化装置等を
介して大気中に放出される。

【００２７】同様に、電磁弁８１ならびに採取ガス分析
用電磁弁８６を開状態にすることで、第１の外気採取バ
ッグ６５に採取した外気を採取ガス分析装置８７へ供給
し、電磁弁８２ならびに採取ガス分析用電磁弁８６を開
状態にすることで、第２の外気採取バッグ６６に採取し
た外気を採取ガス分析装置８７へ供給することができ
る。また、電磁弁８３ならびに採取ガス分析用電磁弁８
６を開状態にすることで、第１の希釈ガス採取バッグ７
７に採取した希釈ガス（試料）を採取ガス分析装置８７
へ供給することができる。同様に、電磁弁８４ならびに
採取ガス分析用電磁弁８６を開状態にすることで第２の
希釈ガス採取バッグ７８に採取した希釈ガス（試料）
を、電磁弁８５ならびに採取ガス分析用電磁弁８６を開
状態にすることで第３の希釈ガス採取バッグ７９に採取
した希釈ガス（試料）を採取ガス分析装置８７へ供給す
ることができる。

【００２８】本実施の形態では、各希釈ガス採取バッグ
（サンプリングバッグ）７７〜７８を図示しないヒータ
等で加熱したり、図示しない恒温槽等の内部に各希釈ガ
ス採取バッグ（サンプリングバッグ）７７〜７８を設け
る等して、各希釈ガス採取バッグ（サンプリングバッ
グ）７７〜７８の周囲温度が４０℃になるようにしてい
る。

【００２９】また、バッグ洗浄用電磁弁８８ならびに電
磁弁８０を開にした状態で可逆ポンプ８９を運転して、
バッグ洗浄用の大気または洗浄用ガスを第１の外気採取
バッグ６４内に供給した後に、第１の外気採取バッグ６
４内のバッグ洗浄用の大気または洗浄用ガスを外部へ放
出する処理を繰り返すことで、第１の外気採取バッグ６
４内を洗浄することができる。各バッグ６４〜６７，７
７〜７９に対して同様な処理をそれぞれ施すことで、各
バッグ６４〜６７，７７〜７９を洗浄できる。

【００３０】制御装置９０は、この定流量希釈サンプリ
ング装置５０の全体動作を制御するためのもので、コン
ピュータシステムを利用して構成している。制御装置９
０は、図示しない出力インターフェース部を介して各電
磁弁の開閉状態、各ポンプ，ブロワー等の運転を制御す
る。また、制御装置９０は、図示しないエンジン自動運
転制御装置等から供給される運転情報に基づいて、図示
しないシャシダイナモ上に載置された自動車等のエンジ
ンの運転状態、すなわち、自動車等の走行モードを認識
する。そして、制御装置９０は、自動車等の走行モード
に対応して可変ベンチュリー１の流量を変更（希釈ガス
流量の制御）するとともに、可変ベンチュリー１の流量
を変更に同期させて試料採取用可変ベンチュリー３の流
量を変更（サンプリング流量の制御）する。

【００３１】図２はＣＶＳ流量（希釈ガス流量）とサン
プリング流量との対応関係を示す説明図、図３はＬＡ４
モードにおける希釈ガス流量の変更シーケンスを示す説
明図である。本実施の形態では、図２に示すように希釈
ガス流量、ならびに、サンプリング流量を４段階に変更
するようにしている。走行状態が例えばアイドリング状
態やそれに近い状態であって排気ガスの排出量が極めて
小さい状態では、希釈ガス流量を毎分０．６立方メート
ル（毎分６００リットル）に設定し、サンプリング流量
（希釈ガス採取バッグへの採取流量）を希釈ガス流量の
１／２００である毎分３リットルに設定している。走行
状態が例えば定速走行等で排気ガスの排出量が小さい状
態では、希釈ガス流量を毎分１．０立方メートル（毎分
１０００リットル）に設定し、サンプリング流量（希釈
ガス採取バッグへの採取流量）を希釈ガス流量の１／２
００である毎分５リットルに設定している。走行状態が
例えば高速走行や加速・減速状態等で排気ガスの排出量
が大きい状態では、希釈ガス流量を毎分１．８立方メー
トル（毎分１８００リットル）に設定し、サンプリング
流量（希釈ガス採取バッグへの採取流量）を希釈ガス流
量の１／２００である毎分９リットルに設定している。
走行状態が例えば高速走行や加速・減速状態等で排気ガ
スの排出量がさらに大きい状態では、希釈ガス流量を毎
分２．４立方メートル（毎分２４００リットル）に設定
し、サンプリング流量（希釈ガス採取バッグへの採取流
量）を希釈ガス流量の１／２００である毎分１２リット
ルに設定している。

【００３２】ＬＡ４モード等の走行モードではアイドリ
ング期間、加速期間、所定の速度で定速走行する期間、
減速期間等が時間経過との対応を付けて決められている
ので、図３に示すように、試験走行開始時点からの経過
時間に対応して希釈ガス流量ならびにサンプリング流量
の変更シーケンスを予め作成しておき、制御装置９０は
この流量の変更シーケンスに基づいて可変ベンチュリー
１ならびに試料採取用可変ベンチュリ３の流量をそれぞ
れ制御する。

【００３３】図４は可変ベンチュリーの構成図である。
可変ベンチュリー１は、定流量値を連続的に可変するこ
とのできる定流量発生器（ＶＣＦＶ：Ｖａｒｉａｂｌｅ
Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｌｏｗ Ｖｅｎｔｕｒｉ）１０
と、可動機構部（アクチュエータユニット）２０と、可
変ベンチュリー一制御制御・流量演算処理部３０とから
なる。

【００３４】定流量発生器（ＶＣＦＶ）１０は、ソニッ
ク型ベンチュリー構造のものを用いている。この定流量
発生器（ＶＣＦＶ）１０は、固定コア１１と可動ベンチ
ュリー１２とを備える。固定コア１１はベンチュリ管路
の中央位置に固定している。可動ベンチュリー１２はベ
ンチュリ管路の軸方向へ移動できる構造としている。可
動ベンチュリー１２を軸方向へ移動させることで、固定
コア１１と可動ベンチュリー１２との間のスロート部
（流路部）１３の断面積（流路断面積）を連続的に変化
させ、定流量値を連続的に可変させる構造としている。

【００３５】なお、図４ではコアを固定し、外周側のベ
ンチュリーを移動させる構造を示したが、外周側のベン
チュリーを固定し、コアを移動させる構造としてもよ
い。

【００３６】定流量発生器（ＶＣＦＶ）１０の流入側
に、希釈ガスの圧力を検出するための圧力センサ４と、
希釈ガスの温度を検出するための温度センサ５とをそれ
ぞれ設けている。

【００３７】可動機構部（アクチュエータユニット）２
０は、パルスモータ２１と、パルスモータ２１の出力軸
の回動に基づいて回動されるボールねじ２２と、ボール
ねじ２２の回動に伴ってボールねじ２２の軸方向へ移動
する駆動用固定座２３と、ボールねじ２２の回動角度を
検出して所定の回動角度毎に複数系統のパルス信号を出
力するロータリエンコーダ２４とを備える。

【００３８】駆動用固定座２３と定流量発生器（ＶＣＦ
Ｖ）１０側の可動ベンチュリー１２とは連結棒２５を介
して連結している。このため、パルスモータ２１を駆動
してボールねじ２２を回動駆動すると駆動用固定座２３
が軸方向へ移動され、駆動用固定座２３の軸方向移動に
伴って可動ベンチュリー１２が移動される。これによ
り、定流量発生器（ＶＣＦＶ）１０の定流量値を連続的
に変化させることができる。

【００３９】可変ベンチュリー位置制御・流量演算処理
部３０は、Ａ／Ｄ変換部３１と、パルス計数部３２と、
パルス発生部３３と、モータ駆動部３４と、Ｄ／Ａ変換
部３５と、コンソール部３６と、クロック発生部３７
と、ＣＰＵ部３８と、システムバス３９とを備える。Ａ
／Ｄ変換部３１，パルス計数部３２，パルス発生部３
３，Ｄ／Ａ変換部３５，コンソール部３６は、アドレス
・データ・制御バス等のシステムバス３９を介してＣＰ
Ｕ部３８と接続される。

【００４０】圧力センサ４の出力信号（可動ベンチュリ
ーの流入部圧力）４ａ、ならびに、温度センサ５の出力
信号（可動ベンチュリーの流入部温度）５ａは、マリチ
プレクサ入力型のＡ／Ｄ変換器を備えたＡ／Ｄ変換部３
１へそれぞれ供給される。Ａ／Ｄ変換部３１は、圧力な
らびに温度に係る電圧信号を対応するデジタルデータへ
変換して出力する。圧力ならびに温度に係るデジタルデ
ータは、システムバス３９を介してＣＰＵ部３８へ供給
される。

【００４１】ロータリエンコーダ２４の出力信号（可動
ベンチュリーの移動距離に対応したパルス信号）２４ａ
は、パルス計数部３２へ供給される。パルス計数部３２
は、ロータリエンコーダ２４の出力信号２４ａに基づい
て可動ベンチュリー１２の移動方向を判断するととも
に、パルス数の計数結果に基づいて可動ベンチュリー１
２の移動距離（位置）データを演算して、演算した移動
距離（位置）データを出力する。移動距離（位置）デー
タは、システムバス３９を介してＣＰＵ部３８へ供給さ
れる。

【００４２】パルス発生部３３は、ＣＰＵ部３８からシ
ステムバス３９を介してパルスモータ駆動指令が供給さ
れると、パルスモータ駆動指令に基づいて指定されたモ
ータ回動方向に対応したモータ駆動パルス信号を生成し
て、生成したモータ駆動パルス信号をモータ駆動部３４
へ供給する。

【００４３】モータ駆動部３４は、パルス発生部３３か
ら供給されたモータ駆動パルス信号に基づいて、パルス
モータ２１を駆動するために必要な電力３４ａをパルス
モータ２１へ供給して、パルスモータ２１をパルス駆動
する。

【００４４】Ｄ／Ａ変換部３５は、ＣＰＵ部３８からシ
ステムバス３９を介して供給される流量出力データに基
づいて流量に対応した電圧信号（流量出力信号）を生成
して出力する。なお、本実施の形態では、出力流量に対
応した電圧信号（アナログ信号）を流量出力信号として
出力する構成を示したが、流量出力データ（流量値）を
直接出力する構成としてもよい。また、流量（瞬時流
量）だけでなく、ＣＰＵ部によって積算演算した流量積
算値も出力する構成としてもよい。

【００４５】コンソール部３６は、流量，流量可変条件
ならびに流量演算用パラメータ等を入力するための入力
操作部と、設定された流量，流量可変条件ならびに現在
の流量値（瞬時流量）や積算流量値等を表示するための
表示部等を備える。

【００４６】クロック発生部３７は、ＣＰＵ部３８の動
作の基準となるシステムクロックを生成してＣＰＵ部３
８へ供給する。また、クロック発生部３７は、システム
クロックを分周して得た所定周期（例えば１０ミリ秒周
期）の信号を流量計算を開始させるための例えば割り込
み信号としてＣＰＵ部３８へ供給する。

【００４７】ＣＰＵ部３８は、可動ベンチュリー１２の
移動距離（位置）と定流量発生器（ＶＣＦＶ）１０の流
量計数Ｋｖとの対応テーブルを備える。図５は可動ベン
チュリーの移動距離（位置）と流量計数Ｋｖと関係を示
すグラフである。本実施の形態では、可動ベンチュリー
の移動距離（位置）と流量計数Ｋｖとが比例関係になる
よう固定コア１１ならびに可動ベンチュリー１２の形状
を設定している。

【００４８】なお、ＣＰＵ部３８に予め作成した対応テ
ーブルを設けるのではなく、可動ベンチュリー１２の移
動距離（位置）に基づいて定流量発生器（ＶＣＦＶ）１
０の流量計数Ｋｖを求める演算式を備える構成としても
よい。また、対応テーブルのデータや演算式は、コンソ
ール部３６から入力したり変更することができる。

【００４９】図６は可変ベンチュリーのＣＰＵ部の処理
を示すフローチャートである。ＣＰＵ部３８は、所定周
期（例えば１０ミリ秒間隔）毎に図３に示す一連の処理
を繰り返すことで、流量の演算ならびに積算流量の演算
を行なう。また、ＣＰＵ部３８は、図１に示した制御装
置９０から供給されるＣＶＳ流量値になるように可動ベ
ンチュリー１２の位置をフィードバック制御するととも
に、図１に示した制御装置９０から供給されるＣＶＳ流
量値が変更された場合には変更された流量になるよう可
動ベンチュリー１２の位置を制御する。

【００５０】ＣＰＵ部３８は、パルス計数部３２を介し
て可動ベンチュリー１２の移動距離（位置）を読み込む
（ステップＳ１）。次いで、ＣＰＵ部３８は、Ａ／Ｄ変
化部３１を介して、定流量発生器（ＶＣＦＶ）１０の入
口絶対圧力Ｐと、定流量発生器（ＶＣＦＶ）１０の入口
絶対温度Ｔを読み込む（ステップＳ２）。ＣＰＵ部３８
は、定流量発生器（ＶＣＦＶ）１０の流量計数Ｋｖを可
動ベンチュリー１２の移動距離（位置）と定流量発生器
（ＶＣＦＶ）１０の流量計数Ｋｖとの対応テーブルを参
照して、現在の可動ベンチュリー１２の移動距離（位
置）における流量計数Ｋｖを求める（ステップＳ３）。
そして、ＣＰＵ部３８は、流量計数Ｋｖと定流量発生器
（ＶＣＦＶ）１０の入口絶対圧力Ｐと、定流量発生器
（ＶＣＦＶ）１０の入口絶対温度Ｔとに基づいて定流量
発生器（ＶＣＦＶ）１０の流量Ｑを式１に示す演算を行
なって求める（ステップＳ４）。

【００５１】

【数１】

【００５２】ＣＰＵ部３８は、ステップＳ４で求めた流
量Ｑをコンソール部３６の流量表示部に表示させるとと
もに、Ｄ／Ａ変換部３５を介して流量出力信号を図１に
示した制御装置９０へ供給させる。また、ＣＰＵ部３８
は、流量Ｑに基づいて流量の積算を行ない、積算流量を
コンソール部３６の積算流量表示部に表示させる（ステ
ップＳ５）。なお、ＣＰＵ部３８は、積算流量を図１に
示した制御装置９０へ供給させる構成としてもよい。

【００５３】ＣＰＵ部３８は、ステップＳ４で求めた流
量Ｑを図１に示した制御装置９０から指定されたＣＶＳ
流量との偏差を求め、予め設定した許容量を越える偏差
が生じている場合には、パルス発生部３３，モータ駆動
部３４を介して可動機構部（アクチュエータユニット）
２０を偏差がゼロに近づく方向へ駆動する。これによ
り、可動ベンチュリーの移動距離（位置）のフィードバ
ック制御がなされる（ステップＳ６）。

【００５４】そして、ＣＰＵ部３８は、ステップＳ７に
示すように、所定時間が経過するたびにステップＳ１〜
ステップＳ６の処理を繰り返す。処理の繰り返し時間
（所定時間）を例えばミリ１０秒に設定すれば、１０ミ
リ秒毎に流量の演算ならびに可動ベンチュリー移動距離
のフィードバック制御がなされる。本実施の形態では、
クロック発生部３７から供給される割り込み信号に基づ
いてステップＳ１〜ステップＳ６の一連の処理を行なう
ようにしている。なお、外部から割り込み信号を供給す
るのではなく、ＣＰＵ部３８の内部タイマ等を利用して
所定時間の経過を判断するようにしてもよい。また、図
６では、ステップＳ４に示す流量演算を行なった後に、
ステップＳ５で流量を出力する例を示したが、所定時間
が経過した時点で前回求めた流量を出力した後に、ステ
ップＳ１〜Ｓ４の処理を行なって流量を演算するように
してもよい。一連の処理の最初に流量出力を行なうこと
で、流量の出力タイミングを所定周期と正確に同期させ
ることができる。

【００５５】図１に示した試料採取用可変ベンチュリー
３は、ＣＶＳ流量設定用の可変ベンチュリー１と同様な
構造で小型のものを用いている。試料採取用可変ベンチ
ュリー３は、試料採取用可変ベンチュリー３の流量計数
Ｋｖｓを求めると、その流量計数ＫｖｓをＣＶＳ流量設
定用の可変ベンチュリー１へ供給するようにしている。

【００５６】そして、ＣＶＳ流量設定用の可変ベンチュ
リー１側では、流量演算式（式１）に示したように、定
流量発生器（ＶＣＦＶ）１０の流量計数Ｋｖと試料採取
用可変ベンチュリー３の流量計数Ｋｖｓとの和を求め、
温度Ｔ，圧力Ｐを考慮して瞬時流量Ｑを求めるようにし
ている。したがって、試料採取用可変ベンチュリー３を
介して試料ガスを採取している状態であっても、試料ガ
スの流量を加えた全流量を求めることができる。なお、
試料採取用可変ベンチュリー３側から試料ガスを採取し
ていない場合、図１に示す制御装置９０は、試料ガス非
採取状態であることを示す情報（試料ガス採取／非採取
情報）をＣＶＳ流量設定用の可変ベンチュリー１へ供給
する。ＣＶＳ流量設定用の可変ベンチュリー１側のＣＰ
Ｕ部３８は、試料ガス採取／非採取情報に基づいて試料
ガス非採取状態であることを認識した場合には、試料採
取用可変ベンチュリー３の流量計数をゼロとし、定流量
発生器（ＶＣＦＶ）１０の流量計数Ｋｖのみを用いて瞬
時流量Ｑの演算を行なう。

【００５７】図７はこの発明に係る排気ガスサンプリン
グ方法を適用した場合の排気ガス流量とＣＶＳ流量との
関係を示すグラフ、図８はこの発明に係る排気ガスサン
プリング方法を適用した場合のバッグ内露点の測定結果
を示すグラフである。図７に示すように、走行モード
（車速）に対応してＣＶＳ流量を４段階に切り替えてい
るので、排気ガス流量がＣＶＳ流量を越えることはな
い。ＬＡ４モードでは、図３に示したＣＶＳ流量の変更
シーケンスでＣＶＳ流量を変更することで、最小希釈率
１．１パーセントを保持することができる。測定モード
のフェーズ内でＣＶＳ流量を変化させているので、図８
に示すように、バッグ内露点ピークとバッグ内最終露点
との差をなくすとともに、最終露点をバッグ保温温度に
近づけることができる。

【００５８】この発明に係る排気ガスサンプリング方法
を適用した場合、ＣＴフェーズにおけるバッグ内最終希
釈率は２．５７となり、ＣＳフェーズにおけるバッグ内
最終希釈率は２．５８となった。図１０に示した従来の
排気ガスサンプリング方法（フェーズ別にＣＶＳ流量を
変更する方法）では、ＣＴフェーズにおけるバッグ内最
終希釈率は３．９５、ＣＳフェーズにおけるバッグ内最
終希釈率は４．３４であったので、この発明に係る排気
ガスサンプリング方法を適用することで、サンプリング
バッグに採取される希釈ガスの濃度を濃くできることが
わかる。

【００５９】なお、従来の排気ガスサンプリング方法で
はフェーズ内でＣＶＳ流量が一定であったためＣＶＳ流
量とサンプリング量との比率は同じでった（フェーズが
変わるとＣＶＳ流量を変化させるが、この時はサンプリ
ングバッグも変更するので、ＣＶＳ流量とサンプリング
量との比率は同じである）。これに対して、この発明に
係る排気ガスサンプリング方法では、フェーズ内でＣＶ
Ｓ流量を変化させているので、ＣＶＳ流量の変化に対し
てサンプリング量も同じ比率だけ変化させる必要があ
る。

【００６０】図１では、ＣＶＳ流量設定用の可変ベンチ
ュリー１の流量変更と同時に試料採取用可変ベンチュリ
ー３の流量を変更して、図２に示したように、ＣＶＳ流
量とサンプリング流量とを所定の比率（例えば２００：
１）にする構成を示したが、流量の異なる複数のオリフ
ィスを組合せてＣＶＳ流量やサンプリング流量を可変す
るようにしてもよい。

【００６１】図９はサンプリング流量変更機構の他の構
成を示す説明図である。図９に示すサンプリング流量変
更機構は、希釈ガスの流路中に、流量が毎分１リットル
のオリフィス１０１と、流量が毎分２リットルのオリフ
ィス１０２と、流量が毎分４リットルのオリフィス１０
３と、流量が毎分８リットルのオリフィス１０４とを設
けるとともに、各オリフィス１０１〜１０４に直列に電
磁弁１０５〜１０８をそれぞれ接続してなる。符号１０
９は希釈ガス採取用のポンプである。電磁弁１０５〜１
０８の開閉を制御することで希釈ガスの採取に使用する
オリフィス１０１〜１０４を選択する。全てのオリフィ
ス１０１〜１０４を使用した場合に、サンプリング流量
は毎分１５リットル（最大値）となる。このサンプリン
グ流量変更機構は、毎分１リットル〜毎分１５リットル
までの流量範囲を毎分１リットル単位で可変することが
できる。

【００６２】図１では、可変ベンチュリー１を用いてＣ
ＶＳ流量を変更する構成を示したが、流量の異なる固定
ベンチュリーを複数個備え、電磁弁等によって使用する
固定ベンチュリーを切り替えたり、同時使用する固定ベ
ンチュリーの組合せを選択したりすることで、ＣＶＳ流
量を可変するようにしてもよい。

【００６３】本実施の形態では、走行モードとしてＬＡ
４モードを例示し、ＣＴフェーズ，ＣＳフェーズ内でＣ
ＶＳ流量ならびにサンプリング流量を４段階に切り替え
る例を示したが、この発明に係る排気ガスサンプリング
方法は各種の走行モードに適用することができる。な
お、測定対象となる自動車（エンジン）の排気量に応じ
てＣＶＳ流量を適宜設定する必要がある。また、走行モ
ードに対応してＣＶＳ流量の切替タイミングを適宜設定
する必要がある。

【００６４】本実施の形態では、図３に示したようなＣ
ＶＳ流量とサンプリング流量との変更シーケンスを予め
準備しておき、制御装置９０がその変更シーケンスに基
づいて制御装置９０がＣＶＳ流量とサンプリング流量と
を制御する構成を示したが、シャシダイナモ装置上の自
動車の運転を制御するエンジン自動運転装置等から走行
モードに対応してＣＶＳ流量指定情報とサンプリング流
量指定情報を出力させ、それらの流量指定情報に基づい
てＣＶＳ流量ならびにサンプリング流量を変更する構成
としてもよい。また、シャシダイナモ装置から制御装置
９０へ車速情報ならびに加速・減速等の運転情報を供給
し、制御装置９０はそれらの情報に基づいてＣＶＳ流量
ならびにサンプリング流量を変更するようにしてもよ
い。

【００６５】

【発明の効果】以上に説明したように本発明に係る排気
ガスサンプリング方法は、測定モードのフェーズ内でＣ
ＶＳ流量を変化させるので、バッグ内露点ピークとバッ
グ内最終露点との差を小さくできるとともに、最終露点
をバッグ保温温度に近づけることができる。よって、バ
ッグ内最終露点の希釈率を低くすることができ、分析精
度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気ガスサンプリング方法を適用
した定容量希釈サンプリング装置（ＣＶＳ装置）の構成
図

【図２】ＣＶＳ流量（希釈ガス流量）とサンプリング流
量との対応関係を示す説明図

【図３】ＬＡ４モードにおける希釈ガス流量の変更シー
ケンスを示す説明図

【図４】可変ベンチュリーの構成図

【図５】可動ベンチュリーの移動距離（位置）と流量計
数Ｋｖと関係を示すグラフ

【図６】可変ベンチュリーのＣＰＵ部の処理を示すフロ
ーチャート

【図７】本発明に係る排気ガスサンプリング方法を適用
した場合の排気ガス流量とＣＶＳ流量との関係を示すグ
ラフ

【図８】本発明に係る排気ガスサンプリング方法を適用
した場合のバッグ内露点の測定結果を示すグラフ

【図９】サンプリング流量変更機構の他の構成を示す説
明図

【図１０】ＬＡ４モード中の排気ガス流量とＣＶＳ流量
との関係を示すグラフ

【図１１】図１０に示したＣＶＳ流量で希釈ガスを採取
したときのサンプリングバッグ内の露点を示すグラフ

【図１２】ＣＶＳ流量を図１０に示した条件よりも低下
させた場合のＬＡ４モード中の排気ガス流量とＣＶＳ流
量との関係を示すグラフ

【図１３】図１２に示したＣＶＳ流量で希釈ガスを採取
したときのサンプリングバッグ内の露点を示すグラフ

【符号の説明】

１…可変ベンチュリー（ＣＶＳ流量変更用）、３…試料
採取用可変ベンチュリー（サンプリング流量変更用）、
５０…定容量希釈サンプリング装置（ＣＶＳ装置）、５
１…排気ガス取入部、５２…外気取入部、６４，６５，
６６…外気採取バッグ、７０…連続ガス分析装置、７
７，７８，７９…希釈ガス採取バッグ（サンプリングバ
ッグ）、８７…採取ガス分析装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 淳史 三重県鈴鹿市平田町1907番地 本田技研工 業株式会社鈴鹿製作所内 (72)発明者 柳原 茂 東京都世田谷区玉堤１丁目19番４号 株式 会社司測研内 (72)発明者 山脇 秀太 東京都世田谷区玉堤１丁目19番４号 株式 会社司測研内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車等の排気ガスを外気で希釈すると
   ともに、この一部を一定の割合で採取して分析する排気
   ガスサンプリング方法において、少なくともサンプリン
   グバッグ内の最終露点を所定温度以内、且つ、所定温度
   に近づけるように、測定モードのフェーズ内でＣＶＳ流
   量を変化させることを特徴とする排気ガスサンプリング
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の排気ガスサンプリング
   方法において、前記サンプリングバッグ内の露点を平順
   化するように測定モードのフェーズ内でＣＶＳ流量を変
   化させることを特徴とする排気ガスサンプリング方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の排気ガ
   スサンプリング方法において、測定中に少なくともＣＶ
   Ｓ流量が排気ガス流量を越えないように測定モードのフ
   ェーズ内でＣＶＳ流量を変化させることを特徴とする排
   気ガスサンプリング方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の排気ガスサンプリング
   方法において、前記ＣＶＳ流量の変更に対応してサンプ
   リング流量を変更することを特徴とする排気ガスサンプ
   リング方法。