JP2002516981A - リアルタイム走行時の車両排気ガスのモジュール式流量計及び排気物通報システム - Google Patents

リアルタイム走行時の車両排気ガスのモジュール式流量計及び排気物通報システム

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Abstract

(57)【要約】 車両搭載型の排気物試験システムが、その全体を通る排気ガスの流れを規定する車両の当該排気管に対して取外し可能に接続されるように成した計器モジュールを包含する。当該計器モジュールは、当該排気ガスの流量の測定を許容する差圧プローブと、当該排気ガスのサンプルをガス分析器に対して連続的に送り込むためのガス・サンプリング管とを包含する。当該モジュールに加えて、当該搭載型排気物試験システムは、当該モジュールを当該車両の当該排気管に対して取外し可能に接続するためのエラストマー・ブーツと、当該モジュール内においてサンプリングされたガスを受け入れて分析するためのガス分析器と、当該ガス分析器によって検出された濃度及び当該排気ガスの当該検出された流量に基づいて汚染物質の質量流量を計算するためのコンピュータとを更に包含する。当該システムは、当該計器モジュール内に装着されて粒状物質を送り込むように成した第２のガス・サンプリング管を備えた粒状物質検出器を更に包含することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、車両用の可搬式の排気測定システムに関するものであり、より詳細
には、グラム数／運転マイル数におけるガス状排気物（ＨＣ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ
Ｏ、及びＯ２）の量だけでなく、燃料経済、エンジン及び車両の運転パラメータ
、エンジンの空気燃料比率、及び道路勾配についても、すべてがユーザー選択可
能な更新比率であるようにして、連続的に測定し、表示して、記録するように成
した、リアルタイム走行時の車両排気物通報システムに関するものである。本発
明は、当該システムにおいて利用するための流量計モジュールに関するものでも
ある。
【０００２】 合衆国環境保護庁（ＥＰＡ）によって制定された排気ガス排出数値基準は、連
邦試験手順（ＦＴＰ）を使用して試験を受ける車両に対して適用される。当該Ｆ
ＴＰは、排気物がサンプリングされる比速度・時間トレースの全体に渡って当該
車両が「駆動」されているように成した、制御的な環境条件の下におけるダイナ
モメータを使用して実験室の中において実施される。それと同じ速度・時間トレ
ースは、すべての乗用車及び軽荷重トラックを試験する際にも使用されるもので
あり、理論的には典型的な使用時の駆動を表わすことになる。当該試験の間、当
該ダイナモメータは、当該車両の各速度に関して道路上において遭遇される実際
の道路荷重及び動荷重をシミュレーションして、当該車両に対して定常状態の慣
性負荷を適用する。定容サンプラー（ＣＶＳ）は、当該車両の排気ガス流量が変
化するときもその希釈されたガス流量が一定に維持されるようにして空気で当該
排気ガスを希釈するものとして使用され、当該試験の３つの段階の各々の間にお
ける当該希釈された排気ガスの適当なサンプルを入手するために使用される。こ
のようにして、各々の汚染物質の当該サンプルの濃度は、本質的に、当該汚染物
質の排気物質量に比例するのである。
【０００３】 トラクター、トレーラー、トラック及び市街バスのような重荷重エンジンを採
用する車両の場合、それに関連する当該ＥＰＡ排気物基準は、当該ＥＰＡの「過
渡試験」の全体に渡って操作されている間にエンジン・ダイナモメータにおいて
排気物試験を受けるように成して、それらの車両のエンジンに対して適用される
。当該排気物サンプリング・システム及びＣＶＳは、乗用車に関して上述したも
のと同様である。しかし、試験を受けるべき当該エンジンは、指定されたトルク
及びエンジン速度を適用するように成した当該エンジン・ダイナモメータに対し
て取り付けられる。当該エンジンは、搭載されているならば、試験の前にその関
連車両から取り外されなければならない。時に応じて、車両速度センサのように
当該エンジンの燃料供給システムに対して入力される車両ベースの電子的なセン
サは、当該排気物試験の間、接続を断たれていなければならないか、或いはシミ
ュレーション値を有するものでなければならない。これは、実ワールド値とは異
なった排気物測定値を導き出すかもしれないということになる。
【０００４】 製造業者が特定の系統の車両又はエンジンの販売を許容する適合性の証明書を
獲得しようとする場合、当該製造業者は、適用可能なＥＰＡ排気物基準に対する
適合性を証明しなければならない。当該証明の主要な部分は、乗用車及び軽荷重
車両の場合には、当該ＦＴＰに合格することであり、及び／又は、重荷重エンジ
ンの場合には、当該過渡試験に合格することである。通常はそれに対立すること
になる製造業者が適合させようとするもう１つの目標は、車両の性能又は燃料経
済を最大化することである。それらの２つの目標は、通常は互いに対立するもの
であり、当該ＦＴＰ及び過渡試験が有効に規定された繰返し可能なものであるの
で、当該排気物基準検定に合格させることは、しばしば、当該排気物数値基準が
当該ＦＴＰに「合格」し且つ当該車両の「有効寿命」の「合格」レベルを維持す
るために足りるだけのマージンを備えて満足されるまで、当該車両の電子的燃料
噴射システムによって使用される当該較正値を「微調整」するプロセスであると
いうことになる。
【０００５】 特定の系統の車両の較正が当該ＦＴＰに合格すべく「微調整」される場合には
、試験結果は、同じ環境条件及び車両速度スケジュールに従ってさえも、必ずし
も、当該車両を道路上において運転させることから生じることになる当該車両の
排気物を反映するものではない。それらの排気物は、運転される速度、マイル数
及び勾配に依存するだけでなく、特定の運転手、運転されるコースに精通してい
ること、交通事情などにも依存する。
【０００６】 責任ある車両製造業者にとって重要なことは、様々な競合する較正及び設計の
下において車両に関する実際の走行時の排気性能を知り、それによって最終的な
設計又は較正を選択することになるパラメータの環境的な検討を行う機会を有す
るということである。更に、排気物規制者にとって重要であることは、各製造業
者からの車両の道路上における排気性能をモニタすることである。今日の精巧な
電子エンジン制御を使用すれば、空気を清浄に保つために役立つ当該ＦＴＰ及び
過渡試験の有効性を決定するためだけでなく、排気物調査一覧表の推定のために
も道路試験データが必要である。車両に関する実際の走行時の排気物を知ること
によってのみ、これらの排気物を規制する有効な政策が展開され得るのである。
【０００７】 道路上における車両の排気性能をモニタするためには、ユーザーにとって使い
勝手が良くて、可搬式であり、容易に積換え可能である走行時排気物測定システ
ムが必要とされる。理論的には、そのようなシステムの装着は、試験を受けるべ
き車両の修正を必要とすることになるものではない。更に、任意のシステムの排
気物測定値は、両者のシステムが同時に作動されるときには、実験室のＦＴＰ試
験のものと有効に符合しなければならない。
【０００８】 車両搭載型のガス排気物モニタ・システムは、フルニエその他（Fournier et
al）に対して発行された米国特許明細書第５，０９９，６８０号、ガットマン（
Gutmann）に対して発行された米国特許明細書第５，１０５，６５１号、及びハ
リスその他（Harris et al）に対して発行された米国特許明細書第５，７０９，
０８２号に開示されている。しかしながら、これらの先行技術の搭載型システム
のいずれのものも、実際の排気ガス流量を測定するものではなく、各車両の間に
おいて容易に積み換えられ得るように成した計器モジュールを提供するものでも
ない。
【０００９】 米国特許明細書第５，０９９，６８０号は、多数の排気ガス成分の分析のため
の搭載型システム（コラム３の４５行目から４７行目）と、そのエンジン・コン
ピュータとのインターフェース（コラム３の１５行目から１８行目）とを開示し
ている。この先行技術のシステムは、コラム４の３行目から２０行目において説
明されたように、明白に車両速度及びエンジン排気容量に基づいて、１マイル当
りのグラム数における車両排気物の計算を企図している。
【００１０】 米国特許明細書第５，１０５，６５１号は、図２の実施例において搭載型シス
テムを開示している。当該排気ガスの一酸化炭素及び炭化水素の含有量が、モニ
タされ（コラム４の２８行目から３０行目）、排気ガス分析データが、コラム６
の４２行目からコラム７の２３行目において説明されたように、車両運転に対し
て相関されるのである。
【００１１】 米国特許明細書第５，６３９，９５７号は、排気ガス流に関する理論的な数値
と実際の数値の間における差違に起因するガス状汚染物質の排気物の計算におけ
る３０％から５０％という誤差に注目している。この先行技術の引例は、理論的
な排気ガス流の測定に関する改良された計算を提案しているのである。
【００１２】 本発明の１つの目的は、実際の排気ガス流量に基づく様々なガス状汚染物質の
質量流量のリアルタイムの測定を規定するものであり、且つ試験を受けるべき車
両に対して何の修正も要求しないように成した、種々の車両の間において積換え
可能である可搬式の搭載型排気物試験システムを提供することである。
【００１３】 本発明のもう１つの目的は、当該排気ガスに対して接触することを要求される
各センサが、車両に対して取外し可能に装着され得るものであり、且つ１台の車
両からもう１台へと容易に積み換えられることが可能であるように成したモジュ
ールの中にすべてが組み込まれるように成して、そのような排気物試験システム
を提供することである。
【００１４】 本発明の更なる１つの目的は、車両運転パラメータの測定が可能であり、汚染
物質質量流量に対するそれらの車両運転パラメータのリアルタイムでの相関も可
能であるように成した、そのようなシステムを提供することである。
【００１５】 本発明の更なるもう１つの目的は、車両位置を連続的にモニタするための全地
球位置把握システムの受信器を包含して、前記汚染物質質量流量を車両の運転サ
イクル又は運転スケジュールに対して相関させるように成した、そのようなシス
テムを提供することである。
【００１６】 上述の各目的を達成するために、本発明は、試験を受けるべき車両に対して取
外し可能に装着されるようにして設計されるモジュールと、当該モジュールを当
該車両のボディ部分に対して取外し可能に固定するためのサポート手段とを包含
するように成した、可搬式の車両搭載型試験システムを提供する。好ましくはエ
ラストマー・ブーツを包含するものである接続手段は、当該モジュールを当該車
両の排気管に対して取外し可能に接続することを許容するものであり、それによ
り、当該車両の排気ガスの流量は、当該モジュールの中に一体的に装着される流
量検出要素によって検出されることが可能になる。当該モジュールの中に更に組
み込まれるものは、当該排気ガスを連続的にサンプリングして、当該サンプリン
グされた排気ガスを下流のガス分析器に対してルーティングするように成して、
当該流量検出要素に極めて接近して配置されるサンプリング管である。当該下流
のガス分析器は、当該下流のサンプル管、即ち例えば触媒コンバータのような処
理装置の後において排気ガスの下流に配置されるサンプル管を介してサンプリン
グされる当該排気ガスの中における多数のガス状汚染物質の各々の濃度を検出す
る。コンピュータは、当該排気ガスの当該検出された濃度及び当該検出された流
量に基づいて、ガス状汚染物質の各々の質量流量を計算するための計算手段とし
て機能する。
【００１７】 当該排気ガスの温度及び絶対圧を検出するための各プローブもまた、当該モジ
ュールの中に組み込まれることが可能である。そのような各プローブを可能な限
り当該流量検出要素に接近して配置し、すべての読取り値が同時に同じ排気サン
プルに対応するように為すことが好適である。
【００１８】 もう１つの様相において、本発明は、上述のようなシステムの中において利用
される当該計器モジュールを提供するものでもある。当該計器モジュールは、当
該排気ガスの流量を測定するための要素（以下では「流量検出要素」）と、当該
排気ガスを連続的にサンプリングして、当該サンプリングされた排気ガスをガス
分析器に対してルーティングするように成したサンプル管とを、内部に固定装着
して包含する。上述のように、当該モジュールは、当該排気ガスの温度及び絶対
圧を測定するための各プローブを、内部に固定して包含することも可能である。
当該モジュールは、正確な検出のための必要な上流及び下流の流路を設けるべく
、それらのプローブの対向側面において直管の長さ部分を包含すべきである。も
う１つの任意選択的な特徴は、例えば前述の計器プローブの上流において当該モ
ジュールの中に装着される多数の平行翼板のような整流手段の設備である。粒状
物質（ＰＭ）検出の目的のためには、当該モジュールは、ガス・サンプルをＰＭ
分析器に対して送り込むための第２の端部開放式ガス・サンプリング管をも組み
込むことになる。
【００１９】 当該任意選択的な粒状物質（ＰＭ）検出ユニットは、ディーゼル駆動車両用の
ものとして特に適している。当該ＰＭ検出ユニットは、排気ガス・サンプルから
粒状物質を取り除くための少なくとも１つのフィルタ要素を包含するものであり
、当該要素は、それが当該排気ガス・サンプルを受け入れて、そこから粒状物質
を捕集することになる所定の時間の前後において計量を受けるべく取り出される
ことが可能である。当該ＰＭ検出器を包含する１つの実施例では、第２の端部開
放式ガス・サンプリング管が、当該ガス分析器に対して供給されたサンプルから
独立して別個に当該ＰＭ検出器に対してサンプルを供給すべく、前述のモジュー
ルの中に固定される。
【００２０】 任意選択的に、当該システムは、第２の５種ガス分析器を組み込ものであり、
触媒コンバータ効率試験の実行を許容することになる。当該第１分析器に対する
当該ガス・サンプルは、当該触媒コンバータ又はその他の後処理装置の下流にお
ける当該車両／エンジン排気システムからのものである。当該第２分析器に対す
る当該ガス・サンプルは、当該触媒コンバータの上流における当該車両／エンジ
ン排気システムからのものである。当該触媒コンバータの上流及び下流のガス濃
度を比較することにより、当該コンバータ効率は、リアルタイムで測定されるこ
とが可能である。当該車両の搭載コンピュータによって検出される入力値をモニ
タすべく、自動的な走査器具が使用されることも可能である。典型的にモニタさ
れる検出パラメータの具体例は、エンジン速度（ＲＰＭ）、マニホルド空気圧（
ＭＡＰ）、スロットル位置（ＴＰＳ）、酸素センサ電圧などを包含する。当該ユ
ーザーが、それらのパラメータのいずれかをモニタするように選択するのである
。選択されたそれらのパラメータの数値は、その後、当該ガス排気物データと同
じスクリーン上において表示されるだけでなく、それと同じデータファイルに対
して記憶されることにもなる（図１０を参照）。それらのパラメータ数値は、当
該ガス排気物データと組合せられて、如何なる条件下において高い排気ガス排気
物（即ち汚染物質）が生成されるのかを決定するために役立ち、高い排気物の原
因の理解を導き出すのである。
【００２１】 従って、本発明は、移動車両上において使用されるべく設計されるコンピュー
タ・ベースの排気物測定システムなのである。それは、例えば炭化水素（ＨＣ）
、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、酸素（Ｏ２）及び窒素酸化物（
ＮＯ）のような多数のガスのリアルタイムの排気物質量（グラム数）を測定する
。それは、それらの排気物の各々の濃度を測定するための５種ガス分析器と、標
準条件に対して（排気ガスの温度及び圧力の測定によって）補正される排気ガス
体積流量を測定するためのモジュール式排気ガス流量計とを使用することによっ
て、更にはそれらの排気物の各々の密度を知ることによって、それを成し遂げる
のである。
【００２２】 車両速度及び走行距離もまた、全地球位置把握システム（ＧＰＳ）を使用する
ことによって、及び／又は当該車両の搭載コンピュータによって検出される速度
信号をモニタすることによって測定される。当該車両によって走行された距離だ
けでなくリアルタイムの排気物質量をも知ることによって、本発明の当該システ
ムは、走行距離当りの排気物質量（１マイル当りのグラム数）をも計算するもの
であり、更には炭素バランス技術を使用して、当該エンジンが運転される燃料経
済（１ガロン当りのマイル数）及び空気燃料比率の両者をも測定することになる
。当該質量測定値、当該ガス濃度、排気ガス流量、空気燃料比率、燃料経済など
の結果は、すべてが当該コンピュータ上に表示されてリアルタイムで更新される
だけでなく、当該コンピュータのデータファイルの中に記憶されるものでもある
。
【００２３】 図１は、車両のテール・パイプ４に対して取り付けられるように成した流量計
及びガス・サンプリング・モジュール１０と、汚染物質濃度を測定するためのガ
ス分析器３０とを包含するものとして、その全システムを示している。図１は、
当該テール・パイプ４、マフラー６及び触媒コンバータ７を包含するものとして
、その車両排気システムをも示している。当該流量計及びガス・サンプリング・
モジュール１０及び当該ガス分析器３０からの出力は、排気物コンピュータ４０
によって受信される。排気物コンピュータ４０は、キーボード４１又はその他の
ユーザー入力手段からの信号をも受信する。更に、走査器具７０は、エンジン・
コンピュータ２０の搭載ポート又はその他のポート２１に対して接続し、直列出
力を有し、当該エンジン・コンピュータ２０からのデータストリームを解釈し、
当該排気物コンピュータ４０に対して信号を出力するものである。
【００２４】 任意選択的に、当該システムは、当該排気ガス・ストリームの中においてラム
ダ・センサ２７を使用するように成した独立した空気燃料比率計２６、及び／又
は全地球位置把握システムの受信器６０を更に包含する。
【００２５】 上述のコンポーネントの各々は、以下に続く議論において更に詳細に説明され
ることになる。
【００２６】
【流量計モジュール１０】 当該モジュール式排気ガス流量計１０の設計が、図２に示されている。当該モ
ジュール式の設計は、種々の車両の間における容易な積換えを許容する。直管部
分１１は、１台の車両からもう１台に対して容易に積換え可能である単一のアセ
ンブリの中にすべてが位置するようにして、整流器８（多数の平行翼板）、流量
検出要素１３、圧力検出器１４、熱電対１５、及び端部閉鎖式排気ガス・サンプ
ル管１２のためのハウジングとして機能する。直管部分１１は、以下で説明され
るように、当該流量検出要素１３の上流及び下流の必要な直管走路部分を設ける
ためのものとしても機能する。
【００２７】 当該好適な流量検出要素１３は、ドーヴァー・インダストリーズ社（Dover In
dustries）の子会社であるコロラド州ボールダーのディートリッヒ・スタンダー
ド社（Dieterich Standard of Boulder, Colorado）によって製造され、登録商
標アニュバー・ダイヤモンド（ANNUBAR DIAMOND）の下において市販されている
ものであり、差圧形式のものである。当該流量検出要素１３は、当該排気ガス・
ストリームの中において、当該直管部分１１の軸に対して垂直に装着されるプロ
ーブ１３１を包含する。当該プローブ１３１の廻りを流れる当該排気ガスは、当
該プローブ１３１の上流側と下流側の間において差圧を生じさせることになる。
当該差圧の大きさが、当該直管部分１１を介して流れる当該排気ガスの流量を表
示するのである。
【００２８】
【流量検出要素】
図３において更に詳細に示されたように、当該アニュバー流量検出要素１３の
当該プローブ１３１は、高圧（上流）の長手方向流路１３１ｃと、低圧（下流）
の長手方向流路１３１ｄとを有する。当該プローブ１３１は、ダイヤモンド形状
の断面を有するものであり、上流に面するエッジ１３１ａと下流に面するエッジ
１３１ｂとを提示するようにして、直管部分１１の中において方向付けされる。
当該上流に面するエッジ１３１ａは、その長さに沿って離間配置され、当該排気
ガス・ストリームと当該高圧流路１３１ｃの間における流体連絡を提供するよう
に成した、多数の開口１３１ｅを有する。同様にして、当該下流に面するエッジ
１３１ｂは、その長さに沿って離間配置され、当該排気ガス・ストリームと当該
低圧流路１３１ｄの間における流体連絡を提供するように成した、多数の開口１
３１ｆを有する。１３１ｅ及び１３１ｆの各開口の当該離間配置は、プローブ１
３１の各端部ではその中心部よりも接近している。続いて、１３１ｃ及び１３１
ｄの各流路は、当該上流及び下流の圧力を、当該アニュバー流量検出要素１３の
当該ヘッド１３２の中における各チャンバ１３２Ａ及び１３２Ｂに対して連絡さ
せ、更には、そこから各ライン１３４，１３５を介して電子機器ユニット５０の
中に収容された単一の差圧トランスデューサ５０１に対して連絡させるのである
。当該圧力トランスデューサ５０１は、０−１０インチのＨ２Ｏ差圧トランスデ
ューサである、ＰＸ１６４−０１０Ｄ５Ｖである。１３３では、本質的に、当該
プローブ１３１を捩じ込み可能に受け入れて支持すべく管部分１１に対して溶接
されるネジ付きのスチール・ニップル即ちラグであるように成した、「溶接Ｏレ
ット」が示されている。当該プローブは、それぞれに当該プローブ位置における
真っ直ぐな流れを保証するに足る十分な長さのものであるように成した、直管長
さ部分「Ａ」の下流及び第２の直管長さ部分「Ｂ」の上流に配置される。例えば
、３．５インチ又は５インチの直径（外径）を有する管部分１１の場合、「Ａ」
は、好ましくは最小限３４インチのものであり、「Ｂ」は、好ましくは最小限３
０インチのものである。３．５インチ以下の外径を有するパイプ又はチューブは
、更に短めの最小寸法の「Ａ」及び「Ｂ」を有することになる。例えば、２イン
チの外径のパイプは、最小限１７インチの長さ部分「Ａ」と、最小限１２インチ
の長さ部分「Ｂ」とを有することになるのである。
【００２９】
【圧力及び温度の検出】
図３は、更に、環状ジャケット１４１と、管部分１１の壁部を貫通して穿孔さ
れ、管部分１１の周囲の廻りの円の中において均等に離間配置され、ジャケット
１４１の内部に対する排気ガスの流体連絡を規定するように成した、多数の１／
１６インチの孔１４２とを包含するものとして、圧力検出器１４の詳細を示して
いる。当該排気ガスの圧力は、コンジット１４２を介して、電子機器ユニット５
０の中に収容された第２の圧力トランスデューサ５０２に対して送り込まれるの
である。圧力トランスデューサ５０２は、０−１５プサイア（絶対圧）の範囲を
備えた、ＰＸ１４２−０１５Ａ５Ｖである。
【００３０】 当該排気ガスの温度は、管部分１１の中における当該排気ガス・ストリームの
中に延在するプローブ１５１を有するＪ型の熱電対１５によって検出される。当
該熱電対１５は、非線形の電圧信号を出力するものであり、当該信号は、電子機
器ユニット５０の中において、コンバータ５０３であるＴＡＣ−３８６−ＪＦに
よって線形の電圧信号に変換される。当該Ｊ型の熱電対は、それが当該排気ガス
の予測温度の範囲内における温度変化の程度に対して大きな電圧（信号）の変化
を提示するので、選択されたものである。
【００３１】 図６は、当該圧力トランスデューサ５０２（０−１５プサイア絶対圧のＰＸ１
４２−０１５Ａ５Ｖ）と、差圧トランスデューサ５０１（０−１０インチのＨ２ Ｏ差圧のＰＸ１６４−０１０Ｄ５Ｖ）と、電圧コンバータ５０３（ＴＡＣ−３８
６−ＪＦ）と、電圧調整器５０５（ＬＭ３１７Ｔ）と、ＬＥＤ５０７（ＲＳ２７
６−９６３）とを包含するものとして、当該電子機器ユニット５０を示している
。
【００３２】
【ガス分析器】
当該ガス分析器３０は、サン／スナップ・オン社（Sun/Snap-on）によって市
販されているモデルＭＴ−３５０５である。それは、当該排気ガス・サンプルの
ＨＣ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｏ２及びＮＯの濃度だけでなく、エンジンＲＰＭ、当該分
析器熱電対によって検出される温度、及び当該測定された排気ガス成分に基づい
て計算される当該空気燃料比率をも分析して表示するものである。グラフィカル
・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）（図１０）において示される当該ガス
濃度は、常に、実分析器ディスプレイにおいて示されるものと全く同じであるこ
とになる。当該サンプル・プローブにおける当該排気物サンプルの出現と当該分
析器による当該濃度測定の間にサンプル搬送の時間遅延が存在するので、当該分
析器のバーチャル計器は、秒単位における当該時間遅延のためのユーザー入力を
有する。当該時間遅延は、図１０において示されたようにして適用される。
【００３３】 各々のガス状汚染物質ｉの当該濃度Ｘｉは、サン／スナップ・オン社によって
製造された組込み式のサンプル・ポンプを備えた当該サン／スナップ・オンＭＴ
−３５０５の可搬式排気物分析器３０を使用して連続的に測定される。当該分析
器は、ＨＣ（ｎ−ヘキサン）、ＣＯ及びＣＯ２の分析のために非分散形赤外線方
式（ＮＤＩＲ）を使用する。当該分析器３０は、電気化学的ＮＯ分析をも提供す
るものであり、酸素センサが、ガス・サンプルの酸素濃度を測定するために使用
される。
【００３４】 当該ＭＴ−３５０５分析器３０の上述の機能に加えて、それは、当該排気ガス
成分の炭素バランスに基づいて当該車両のエンジンに対する燃料混合物の空気燃
料比率をも計算する。当該ＭＴ−３５０５分析器は、１つのｋ型の熱電対入力を
も更に提供する。このｋ型の熱電対は、その長いサンプル管に沿って当該サンプ
ルから凝縮する水蒸気を補正するための水蒸気補正ファクタを測定する目的のた
めに、当該分析器の中に進入する際の当該ガス・サンプルの温度を測定するため
のものとして使用される。
【００３５】 当該ＭＴ−３５０５分析器３０は、それが当該測定された濃度をＲＳ−２３２
直列データ・ストリームの中に連続的に出力するようにして形成されることが可
能であるので、更に大型の排気物試験システムの一部として特に有益である。
【００３６】 任意選択的に、３０のものと全く同じである第２のガス分析器３２が、触媒効
率チェックを提供するという目的のために当該触媒コンバータの上流に配置され
るそのサンプリング・プローブと共に利用されることも可能である。
【００３７】 図２において示されたように、当該ガス分析器３０の当該サンプル・ラインに
対して接続される当該プローブ１２は、密閉される末端部分と、その周囲の廻り
に穿孔されて、すべてが当該先端の１インチの範囲内に位置するように成した６
個の３／３２インチの孔とを備えた、ステンレス・スチール管（３／８インチ外
径）である。当該プローブ１２は、当該スチール・エルボー１６の壁部を貫通し
て進入するものであり、直管部分１１に対して同心的である。
【００３８】
【走査器具】
当該走査器具７０は、ＳＰＸ社（SPX Corporation）の事業部であるＯＴＣに
よって市販されている拡張モニタ４０００である。それは、車両速度、エンジン
速度、更に所定の事例ではエンジン出力トルクなどをも包含する様々な車両及び
エンジンの運転パラメータの測定のための手段として機能する。
【００３９】 以下で説明される好適なオペレーティング・プログラムは、それに付随するＯ
ＴＣ走査器具によって当該ユーザーがいずれのＥＣＭデータ・ストリーム・アイ
テムをモニタすることを希望するのかということを当該ユーザーが選択すること
を許容する。図１０において示されたように、当該所望のアイテムに関連するチ
ェックボックスは、当該アイテムを、選択させ、表示させ、記録させるものであ
り、その他の計算のために利用可能にするものでもある。各々の車両は、それ自
身に関連する選択可能なアイテムのリストを有することになる。以下で説明され
る当該プログラムにおいて、当該「テキストから数字へ」という配列は、数値を
ブール・テキスト値に置換して、ファイルなどに記憶されるべき当該データから
各ユニットを取り除くものである。当該データをファイルの中に記憶する前に非
数文字を除去することは、当該試験が完了したときに当該データをスプレッドシ
ートにおいて容易に使用可能なものにする。それらのすべての変換と削除された
文字のリストは、創設される各々のデータ・ファイルの中に記憶されるので、当
該データのユーザーは、規則がどのようなものであったのかということを知るこ
とになる。当該ユーザーは、変換すべき補足的なブール・テキスト値、或いは取
り除くべき各ユニットを追加するというオプションをも有する。
【００４０】
【排気物質量の計算】
当該流量計モジュール１０は、規制される各々の汚染物質の排気物質量が１秒
当り及び１マイル毎のベースで計算されることを許容する。グラム数／マイル数
（ｇｍ／ｍｉ）における測定は、当該ＦＴＰを使用して獲得される連邦検定試験
の結果、及び当該ＥＰＡ排気物基準に対する直接的な比較を許容する。
【００４１】 例えば汚染物質ｉである汚染物質の時間ｔにおける排気物は、以下の公式によ
って計算されることが可能である。 Ｐｉ（ｔ）＝ｐ１Ｘｉ（ｔ）Ｑｓ（ｔ）・３６００／ｖ（ｔ） （１） ここで、Ｐｉ（ｔ）は、時間ｔにおいて生成されるｇｍ／ｍｉにおける排気物即
ち汚染物質ｉであり、ｐｉは、標準条件における汚染物質ｉの密度であり、Ｘｉ （ｔ）は、測定された汚染物質ｉの濃度であり、Ｑｓ（ｔ）は、時間ｔ（ｔ）に
おける標準条件での排気ガスの体積流量であり、ｖ（ｔ）は、時間ｔにおけるｍ
ｐｈでの道路上の車両速度である。それらの変数のすべては、時間従属的なもの
である。
【００４２】 方程式（１）におけるＱｓはアニュバー製造業社によって供給された流量方程
式に従って計算されるものであり、当該方程式は、以下のように記されることが
可能である。 Ｑｓ＝Ｃ’√ｈｗ√Ｐｆ （
２） ここで、ｈｗは、当該流量計を横断して展開される差圧であり、Ｐｆは、流出す
る当該ガスの絶対圧であり、 Ｃ’＝ＦＮＡＫＤ２ＦＲＡＹＡＦＭＦＡＡＦｌ （３） ここで、それらのファクタは、以下のように定義される：
【００４３】 ＦＮＡ − 各ユニット変換ファクタであり、定数である。
【００４４】 Ｋ − アニュバー形式に従属する基底流量係数であり、ＦＲＡによって変更さ
れる定数である。
【００４５】 Ｄ − 基底温度におけるパイプの内径であり、ＦＡＡによって変更される定数
である。
【００４６】 ＦＲＡ − レイノルズ数ファクタであり、ここで使用される当該アニュバー・
ダイヤモンドの流量検出要素についての定数である。
【００４７】 ＹＡ − 当該ガス速度が変化するときの当該計器要素の廻りにおける当該ガス
流の密度における変化を補正するための膨張ファクタである。このファクタは、
予測される流れ条件の全範囲に渡って０．９９５５から１．００００（又は０．
５％）まで変化するものであり、従って無視されることも可能である。
【００４８】 ＦＭ − 液体充填マノメータに関して使用されるマノメータ・ファクタであり
、ここでは適用され得るものではない。
【００４９】 ＦＡＡ − 温度の影響に起因する計器要素の廻りにおけるパイプの流れ面積の
変化を補正するための熱膨張ファクタである。スチールの排気管の場合、このフ
ァクタは、華氏６８度における１．０００と、予測される最大値の流れ温度であ
る華氏６７５度における１．００９の間で変化する。
【００５０】 Ｆｌ − 様々な緯度及び高度での重力定数における変化の影響を説明する計器
位置ファクタである。このファクタは、０．９９８２（１０，００フィートにお
ける緯度０度）と、１．００１３（海抜における緯度９０度）の間で変化する。
結果として、地球上の任意の２つの個所の間における最大の変化は、０．３％で
あり、従って無視される。
【００５１】 好適には、上述のそれらのファクタのすべての積として当該流量を計算する代
わりに、搭載される当該流量計モジュールの全体は、以下のような公式（４）に
従って較正されることも可能である。方程式（４）に従った較正は、より有効な
精度を提示するものであり、変化する流れ条件の下における当該流量計算を簡略
化するものでもあり、当該車両への搭載から独立している。即ち、当該流量計算
は、以下のように簡略化されるのである。
【００５２】 Ｑｓ＝ＣＦＡＡ√ｈｗ√Ｐｆ（２９３／（Ｔ＋２７３））１／２ （４） ここで、Ｃは、以下のような当該流量計較正によって決定されるべき定数であり
、Ｔは、熱電対１５によって検出されるケルビン絶対温度における当該流出ガス
の温度であり、Ｐｆは、圧力検出器１４によって検出される当該流出するガスの
絶対圧であり、ＦＡＡは、上で提示されたようなものである。ｈｗは、当該差圧
トランスデューサ１３４によって検出される当該流量要素１３１からの差圧であ
り、当該トランスデューサは、ｈｗに比例するアナログ電圧を出力する。この信
号は、並列ポートＡ／Ｄコンバータ１６によってデジタル形式に変換され、続い
て、その並列ポートを介して当該コンピュータ４０によって読み取られ、その後
、以下で説明されるオペレーティング・プログラムによって圧力の物理装置に対
してスケーリングされることになる。
【００５３】 上述のように、当該排気温度Ｔは、当該モジュール式の排気流量計１０の中に
装着された当該Ｊ型の熱電対１５によって検出される。当該熱電対の電圧は、冷
接点補正を受けて、線形化されるものであり、熱電対によって増幅され、ミリボ
ルト・コンバータに対して送られる。当該出力電圧は、続いて、当該並列ポート
Ａ／Ｄコンバータ１６に対して入力され、その後、その並列ポートを介して当該
コンピュータ４０によって読み取られるのである。
【００５４】 当該Ａ／Ｄコンバータを使用して読み取られた当該アナログ入力電圧は、すべ
てが当該オペレーティング・プログラムによってスケーリングされ、温度（華氏
温度）及び圧力（インチＨ２Ｏ及びインチＨｇ）の物理装置における読取りを提
示することになる。必要なスケーリング値は、それらのトランスデューサの較正
を介して決定され、図１０で示された「アナログ差入力」セクションにおいて示
されたようなＧＵＩを介して当該オペレーティング・プログラムに対して入力さ
れるのである。
【００５５】
【流量計の較正】
各々の流量計モジュールは、それを既知の流量計標準器及び送風機のような真
空供給源と共に直列に配置することによって、空気を使用して個別的に較正され
る。当該流量計モジュールの電気的な接続は、通常の試験設備の中における場合
と同様に形成されるので、当該流量センサの差圧、及びガスの絶対圧及び温度は
、当該コンピュータに対して入力される。それと同時に、この目的のために開発
された較正ソフトウェアの制御の下において、当該流量標準器の流量を決定する
ために必要とされる当該圧力値及び温度は、当該システム・コンピュータによっ
てすべてが同時に読み取られることになる。当該較正ソフトウェアは、バタフラ
イ・バルブの調節によって選択される各々の流量に関して当該流量標準器を介す
る流量を決定する。方程式２における当該定数Ｃ’は、その後、当該所定の流量
計モジュールに関して予測される流量の範囲内における各々の流量セッティング
に関して決定され得ることになる。当該予測される流量範囲の全体に渡って個々
の値の平均値が使用されるのである。Ｃ’の値は、当該予測される範囲に渡って
非常に僅かな量だけしか異ならないことになる。結果として生じるＣ’の較正値
は、関連の当該流量計が後続の排気物試験のために使用されるときにはいつでも
、当該較正された流量計と、当該オペレーティング・プログラムに対して入力さ
れるデータのアイテムとに関して特有のものである。
【００５６】 大抵の軽荷重の車両のエンジン制御システムは、これで、スロットル位置、冷
却剤温度、車両速度などのような数多くのエンジン及び車両の運転パラメータを
包含するシリアル・データ・ストリームを連続的に出力する能力を有することに
なる。当該ストリームのフォーマットは、専有のものである。当該ＯＴＣ拡張モ
ニタ４０００である走査器具は、そのような専有のデータ・ストリームを入力し
、それを解釈し、当該車両の運転パラメータを包含する二次的なＲＳ２３２シリ
アル・データ・ストリームをＡＳＣＩＩコードで出力するという能力を有するも
のである。
【００５７】 本発明は、当該コンピュータによって当該走査器具ＲＳ２３２ポートをインタ
ーフェースさせることによって、当該走査器具７０のデータ・ストリームのリモ
ート・セットアップ及びアクセスを許容するように成して、当該拡張モニタ４０
００である走査器具７０のケイパビリティを利用する。
【００５８】 利用可能であるそのようなデータ・ストリームを有する車両の場合、当該シス
テムは、当該車両の速度ｖをモニタして、この速度を、各々の連続的なサンプリ
ング・インターバルΔｔｊに渡って当該車両によって走行される増分距離Δｄｊ を測定するための根拠として使用するようにして形成されることが可能である。
当該増分距離は、以下のように表現され得ることになる。 Δｄｊ＝ｖΔｔｊ
【００５９】 アクセス可能なデータ・ストリームを有するものではない車両の場合、当該速
度ｖは、パスファインダー（PATHFINDER…登録商標）トリンブル（Trimble）と
いう全地球位置受信器６０のデータ・ストリームから入手されることが可能であ
る。
【００６０】 重荷重車両は、典型的には、それらのアクセス可能なストリームの中において
エンジン・トルクを包含する。エンジン・トルクにエンジン速度及び時間を乗算
することによって、出力の値が入手され得るのである。従って、そのような重荷
重車両に関する質量排気率は、制動・馬力・時間当りのグラム数として表現され
ることが可能である。
【００６１】
【空気燃料比率計】
上述のように、当該空気燃料比率は、ガス状排気物の濃度の炭素バランスに基
づいて当該ＭＴ３５０５排気物分析器３０によって連続的に計算される。二者択
一的に、当該空気燃料比率は、ラムダ・センサを採用する独立した空気燃料ＮＴ
Ｋ比率計２６によって提供されることも可能である。当該排気システムの中にお
ける当該ラムダ・センサの設置は、当該センサの温度をその機能閾値の上に保つ
べく、可能な限り当該排気マニホルドに接近しているべきである。当該ＮＴＫ空
気燃料比率計２６又は一般のアナログ出力を備えたその他の任意の装置のアナロ
グ電圧出力は、当該コンピュータによってその並列ポートを介して読み取られる
デジタル・データに変換されるべく、当該Ａ／Ｄハードウェアに対して接続され
ることが可能である。当該データは、その後、リアルタイムで表示されるのであ
る。
【００６２】
【ＧＰＳ受信器（オプション）】
当該全地球位置把握システム（ＧＰＳ）の磁気取付けアンテナ６０は、トリン
ブル・ナビゲーション社（Trimble Navigation）によって市販されているもので
あり、当該ユーザーによって選択されるとき、以下で説明される当該オペレーテ
ィング・プログラム（ＲＯＶＥＲ（登録商標）ソフトウェア）がそれに対して連
絡することを許容するように成した、トリンブル・パスファインダー（登録商標
）ＧＰＳ ＰＣカード１１５及びトリンブルＧＰＳソフトウェアと組合せて使用
される。
【００６３】
【ＰＭ検出器（オプション）】
図４は、初めに説明された実施例のものと類似しているが、粒状物質（ＰＭ）
検出器８０を追加してディーゼル駆動車両用として設計されるように成した、本
発明のもう１つの実施例を示している。生の排気ガス・サンプルは、真空ポンプ
８１１を使用して、端部開放式の高温サンプル・プローブ８０１を介して引き込
まれる。当該生のサンプルは、それぞれに２つのフィルタ８０３，８０４によっ
て直列に構成される２つのフィルタ・バンクの一方を通過する前に、質量流量コ
ントローラ８０２を使用して正確に流量調整される可変量のフィルタ処理空気に
よってミキサー８０６の中において希釈される。希釈のための空気は、希釈空気
ポンプ８１６によって質量流量コントローラ８０２に対して送り込まれる。当該
希釈されたサンプルの質量流量は、第２の質量流量コントローラ８０５によって
一定に保たれる。当該希釈空気の量は、排気ガス全体の質量流量に比例する当該
生のサンプルの質量流量を維持して、釣り合ったサンプルを保証するようにして
、リアルタイムで変更される。二者択一的に、当該希釈された質量流量は、質量
流量コントローラ８０２によって希釈の割合を維持しつつ、排気ガス全体の質量
流量に比例するようにして、質量流量コントローラ８０５によって制御されるこ
とも可能である。当該粒状物質は、当該連邦手順における場合と同様な様式で当
該フィルタの上に残ることになる。それらの初期質量に対して比較される当該試
験の終了時におけるそれらのフィルタ８０３，８０４の質量増加は、試験を受け
ている当該車両／エンジンの粒状排気物の質量を測定することを許容する。当該
生のサンプル及び当該希釈サンプルの各温度は、モニタされるものであり、いず
れかが閾値レベル以下まで下がる場合には、当該生のサンプルは、温度コントロ
ーラ８１７の制御下において当該サンプル・プローブ加熱器要素（図５における
ニクロム線８１３を参照）を介して加熱される。典型的には、これは、「常温」
エンジンの試験の間に実行されることになるものであり、即ち、それは、如何な
るときも、凝縮が当該サンプリング・システムの中において形成され得るように
して測定されるのである。更に、当該絶対圧及び当該フィルタ・バンクを横断す
る当該圧力降下もまた、モニタされる。当該希釈サンプルの流量は、当該圧力降
下が閾値を越える以前に完全な試験（当該オペレータが意図していることに応じ
て）が完了され得るようにして選択される。これは、フィルタ処理されたサンプ
ルが当該ＰＭサンプルの揮発性成分の損失を引き起こすことになる低圧又は高速
の環境に置かれていないということを保証するためである。当該連邦手順に対す
る等値性は、極めて重要である。何故なら、当該連邦手順が、連邦規制に対する
適合性を決定するために使用される手段だからである。当該フィルタを横断する
当該圧力降下は、更に、当該コンピュータ・データファイルの中において１秒毎
に記録されるものでもある。これは、当該選択された試験の間における当該ＰＭ
排気物質量を知ることを許容するだけでなく、当該データを後処理して、当該Ｐ
Ｍ排気物が、如何なる時点で、エンジン又は車両が如何なる運転条件下にあって
、排出されたのかということを（上述のように、当該車両上において検出される
パラメータ値を使用することによって）決定することをも許容することになる。
これは、ガス状排気物に関して上述されたものと類似した様式において高いＰＭ
排気量の原因を決定するために役立つのである。
【００６４】 ソリッドステート・リレー８１０は、（１）フィルタ８０３及び８０４の第１
のバンクの間、及び（２）フィルタ８０３及び８０４の第２のバンクの間におけ
るプローブ８０１からの当該ガス・サンプル流の切換えを許容するように成した
、３方向弁を制御する。フィルタの当該第２のバンクは、サンプリングにおける
所望の休止のためのバイパスとしても機能することが可能である。
【００６５】 図５において理解されるように、プローブ８１２は、当該プローブ８１２を加
熱するためにセラミック８１４の中に埋設される当該ニクロム線８１３から絶縁
されるサンプル・プローブと、当該プローブを取り囲む当該排気ガスに対する熱
伝達を削減するためのその他の絶縁物の層８１５とを包含する。
【００６６】 図４の当該実施例は、図１において示されたその他のシステム・コンポーネン
トをも更に包含するものである。
【００６７】
【スモーク・メータ（オプション）】
光学容量計９００（図４）が、当該システムと組合せて使用されることも可能
である。当該スモーク・メータ・ヘッド９００は、当該排気ガスの不透明度を光
学的に検出するものであり、コンピュータ４０に伝送するためのものとしてアナ
ログ電圧信号を当該Ａ／Ｄコンバータ１６に対して伝送する。テロニック・バー
クリー・モデル（Telonic Berkeley Model）３００の計器は、当該スモーク・メ
ータ即ち光学密度計９００として好適に使用される。
【００６８】
【オペレーティング・プログラム】
本発明の当該システムのオペレーションのためのプログラムの１つの好適な実
施例が、図８及び図９において示された当該フローチャートによって図示されて
いる。
【００６９】 図８の当該フローチャートは、試験を受けるべき当該車両に対して搭載された
後における当該排気物通報システムのオペレーションのための好適な主要オペレ
ーティング・プログラム（ＲＯＶＥＲ（登録商標）ソフトウェア）を示している
。当該オペレータは、図１０において示された当該グラフィカル・ユーザー・イ
ンターフェースの利用可能な選択によって如何なるデータが収集されるべきであ
るのかということを指定する（ステップＳ１）。その後、当該プログラムを開始
させる（ステップＳ２）と直ちに、ドキュメンテーション・ウィンドウが開き、
当該車両及び実行されるべき試験に関する通達を入力する（ステップＳ３）こと
を技術者に許容することになる。それらの通達は、当該コンピュータ・キーボー
ド４１を使用して入力される。試験前の当該ドキュメンテーションが完了すると
、当該ドキュメンテーション・ウィンドウが閉じ、当該プログラムは、当該所望
のデータを連続的に捕捉して、必要な計算を実行し（ステップＳ４）、当該排気
物及び車両のデータを当該コンピュータ・スクリーンの上及び記憶されるコンピ
ュータ・ファイルの中において表示する。当該プログラムは、当該オペレータに
よって停止されるまで、このオペレーションのモード（Ｓ４のループ）に留まる
ことになる。一旦、当該オペレータが当該プログラムを停止させることを選択す
る（ステップＳ５）と、当該ユーザー・ドキュメンテーション・ウィンドウは、
当該コンピュータ・スクリーン上において再び開き、試験後のドキュメンテーシ
ョンと当該車両及び実施されたばかりの試験に関する通達とを入力する（ステッ
プＳ６）ことを許容するのである。
【００７０】 図９は、図８の当該「連続測定ループ」（Ｓ４）に関するサブルーチンを示し
ている。各々の繰返しの間において、且つ典型的には１Ｈｚである設定周波数に
おいて、生のデータが、図示されたソースＳ４０１−Ｓ４０５の各々から収集さ
れる。それらのソースの各々に付随して周知の特性である小さな時間遅延が存在
するので、時間ベースの調節が、図示されたようにして適用される（Ｓ４０６−
Ｓ４１０）。加えて、当該分析器によって測定された当該ガス濃度は、当該分析
器への途上にある当該サンプル管に沿って発生する水蒸気の凝縮に関して補正さ
れる（Ｓ４１１）。標準条件における排気ガスの流量は、当該適切な物理装置に
対してスケーリングされる当該アナログ入力電圧を使用して、方程式４に従って
測定される（Ｓ４１２）。当該補正されたガス濃度及び排気ガスの流量からは、
質量計算が、その後、当該既知のガス密度の追加パラメータのみを使用して実行
される（Ｓ４１５）。更に、当該速度信号（Ｓ４１３）及び繰返し時間（Ｓ４１
４）を追加して、１マイル当りのグラム数が、当該繰返しに関して測定されるの
である（Ｓ４１５）。当該データは、その後、当該コンピュータ・スクリーン上
において表示され（Ｓ４１６）、コンピュータ・データファイルに対して記憶さ
れることになる（Ｓ４１７）。
【００７１】
【排気ガス接続部及びモジュール・サポート】
図７は、乗用車１００の後部に装着される流量計／ガス・サンプリング・プロ
ーブ・モジュール１０を示している。本発明の当該モジュール１０を車両１００
の当該排気管１０１に対して接続するための接続手段の１つの具体例は、直管部
分１１の上流端部に対してクランプ取付けされるスチール管エルボー１７と、エ
ルボー１７の上流端部及び当該排気管１０１に対してホース・クランプ９１及び
９２によって接続されるエラストマー・ブーツ９０との組合せとして示されてい
る。当該エラストマー・ブーツは、車両の排気管を排気物試験において使用され
る従来的な（固定式の）試験台に対して接続するために使用される形式のもので
ある高温耐性シリコーンゴム管であることが可能である。絶縁コンジット９９は
、当該モジュール１０から当該ガス分析器３０まで達する当該サンプル管を担持
するものであり、当該圧力トランスデューサ５０１，５０２、熱電対１５などか
ら当該Ａ／Ｄコンバータ１６に至り、その後、コンピュータ４０にまで至ること
になる。
【００７２】 本発明の当該モジュールを支持するための当該手段は、図７では、車両１００
のシャーシに対して接続されるロッド９５，９６によって支持されることになる
、１対のパイプ・ハンガー９３，９４として示されている。ゴムのストラップ９
７，９８は、当該モジュール１０のために更なるサポートを提供するものとして
機能する。その他の手段が、当該流量計モジュールを安全に徹して固定するため
に使用されることも可能である。
【００７３】 本発明は、精神即ちその本質的な特徴から離れることなく、その他の特殊な形
態で具体化されることも可能である。従って、本件の実施例は、すべての点にお
いて例示的なものであって限定的なものではないと考慮されるべきであり、本発
明の範囲は、以上の説明に拠るというよりもむしろ添付の請求項によって表示さ
れるのであり、従って、それらの請求項の意義及び同等物の範囲内に納まるすべ
ての変更は、その中に包含されるものとして意図されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の全排気物通報システムの概略図である。
【図２】 図１の実施例のモジュール式流量計の概略図である。
【図３】 図２の当該モジュール式流量計の一部に関する概略図である。
【図４】 粒状物質検出ユニット（ＰＭ検出器）を追加して包含し、ディーゼル駆動車両
用として設計されるように成した、本発明の第２の実施例のモジュール式流量計
の概略図である。
【図５】 図４の当該ＰＭ検出器のプローブの断面図である。
【図６】 図１及び図２の両者の実施例において使用されるトランスデューサ・ボックス
の電気的なダイアグラムである。
【図７】 乗用車に搭載される図２の当該モジュール式流量計を示している。
【図８】 本発明の当該排気物通報システムのためのものとして好適である主要なオペレ
ーティング・プログラムのフローチャートである。
【図９】 当該オペレーティング・プログラムの連続的な計測ループ（図８のステップＳ
４）のためのサブルーチンのフローチャートである。
【図１０】 グラフィカル・ユーザー・インターフェースを提供するディスプレイ・スクリ
ーンを描写している。
【符号の説明】
７ 触媒コンバータ ８ 平行翼板 １０ 流量計モジュール １１ サポート手段 １２ サンプリング管 １３ 流量検出要素 １４ 圧力検出器 １５ 温度プローブ １７ 接続手段 ３０ ガス分析器 ３２ 上流のガス分析器 ４０ 計算手段 ５０ 圧力検出器 ６０ 距離検出手段 ７０ 距離検出手段 ８０ エンジン・コンピュータ ９０ 接続手段 ９１ 接続手段 ９２ 接続手段 ９３ サポート手段 ９４ サポート手段 ９５ サポート手段 ９６ サポート手段 １００ 車両 １０１ 排気管 １３１ 棒材 １３１ｃ 第１流路 １３１ｄ 第２流路 １３１ｅ 第１列の開口 １３１ｆ 第２列の開口 １４１ 環状ジャケット １４２ 孔 ３２１ 上流のサンプリング管 ５０１ 圧力トランスデューサ手段 ８０１ 端部開放式ガス・サンプリング管 ８０３ フィルタ要素 ８０４ フィルタ要素
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年７月１２日（１９９９．７．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 リアルタイム走行時の車両排気ガスのモジュール式流量計及び
排気物通報システム
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、車両用の可搬式の排気測定システムに関するものであり、より詳細
には、グラム数／運転マイル数におけるガス状排気物（ＨＣ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ
Ｏ、及びＯ２）の量だけでなく、燃料経済、エンジン及び車両の運転パラメータ
、エンジンの空気燃料比率、及び道路勾配についても、すべてがユーザー選択可
能な更新比率であるようにして、連続的に測定し、表示して、記録するように成
した、リアルタイム走行時の車両排気物通報システムに関するものである。本発
明は、当該システムにおいて利用するための流量計モジュールに関するものでも
ある。
【０００２】 合衆国環境保護庁（ＥＰＡ）によって制定された排気ガス排出数値基準は、連
邦試験手順（ＦＴＰ）を使用して試験を受ける車両に対して適用される。当該Ｆ
ＴＰは、排気物がサンプリングされる比速度・時間トレースの全体に渡って当該
車両が「駆動」されているように成した、制御的な環境条件の下におけるダイナ
モメータを使用して実験室の中において実施される。それと同じ速度・時間トレ
ースは、すべての乗用車及び軽荷重トラックを試験する際にも使用されるもので
あり、理論的には典型的な使用時の駆動を表わすことになる。当該試験の間、当
該ダイナモメータは、当該車両の各速度に関して道路上において遭遇される実際
の道路荷重及び動荷重をシミュレーションして、当該車両に対して定常状態の慣
性負荷を適用する。定容サンプラー（ＣＶＳ）は、当該車両の排気ガス流量が変
化するときもその希釈されたガス流量が一定に維持されるようにして空気で当該
排気ガスを希釈するものとして使用され、当該試験の３つの段階の各々の間にお
ける当該希釈された排気ガスの適当なサンプルを入手するために使用される。こ
のようにして、各々の汚染物質の当該サンプルの濃度は、本質的に、当該汚染物
質の排気物質量に比例するのである。そのようなシステムの典型的なものは、従
来的な固定式のダイナモメータ試験台と、当該排気ガスに対して希釈空気を追加
するようにして操作されるＣＶＳとを組合せて包含するように成して、米国特許
明細書第４，７２７，７４６号において開示されている。
【０００３】 トラクター、トレーラー、トラック及び市街バスのような重荷重エンジンを採
用する車両の場合、それに関連する当該ＥＰＡ排気物基準は、当該ＥＰＡの「過
渡試験」の全体に渡って操作されている間にエンジン・ダイナモメータにおいて
排気物試験を受けるように成して、それらの車両のエンジンに対して適用される
。当該排気物サンプリング・システム及びＣＶＳは、乗用車に関して上述したも
のと同様である。しかし、試験を受けるべき当該エンジンは、指定されたトルク
及びエンジン速度を適用するように成した当該エンジン・ダイナモメータに対し
て取り付けられる。当該エンジンは、搭載されているならば、試験の前にその関
連車両から取り外されなければならない。時に応じて、車両速度センサのように
当該エンジンの燃料供給システムに対して入力される車両ベースの電子的なセン
サは、当該排気物試験の間、接続を断たれていなければならないか、或いはシミ
ュレーション値を有するものでなければならない。これは、実ワールド値とは異
なった排気物測定値を導き出すかもしれないということになる。
【０００４】 製造業者が特定の系統の車両又はエンジンの販売を許容する適合性の証明書を
獲得しようとする場合、当該製造業者は、適用可能なＥＰＡ排気物基準に対する
適合性を証明しなければならない。当該証明の主要な部分は、乗用車及び軽荷重
車両の場合には、当該ＦＴＰに合格することであり、及び／又は、重荷重エンジ
ンの場合には、当該過渡試験に合格することである。通常はそれに対立すること
になる製造業者が適合させようとするもう１つの目標は、車両の性能又は燃料経
済を最大化することである。それらの２つの目標は、通常は互いに対立するもの
であり、当該ＦＴＰ及び過渡試験が有効に規定された繰返し可能なものであるの
で、当該排気物基準検定に合格させることは、しばしば、当該排気物数値基準が
当該ＦＴＰに「合格」し且つ当該車両の「有効寿命」の「合格」レベルを維持す
るために足りるだけのマージンを備えて満足されるまで、当該車両の電子的燃料
噴射システムによって使用される当該較正値を「微調整」するプロセスであると
いうことになる。
【０００５】 特定の系統の車両の較正が当該ＦＴＰに合格すべく「微調整」される場合には
、試験結果は、同じ環境条件及び車両速度スケジュールに従ってさえも、必ずし
も、当該車両を道路上において運転させることから生じることになる当該車両の
排気物を反映するものではない。それらの排気物は、運転される速度、マイル数
及び勾配に依存するだけでなく、特定の運転手、運転されるコースに精通してい
ること、交通事情などにも依存する。
【０００６】 責任ある車両製造業者にとって重要なことは、様々な競合する較正及び設計の
下において車両に関する実際の走行時の排気性能を知り、それによって最終的な
設計又は較正を選択することになるパラメータの環境的な検討を行う機会を有す
るということである。更に、排気物規制者にとって重要であることは、各製造業
者からの車両の道路上における排気性能をモニタすることである。今日の精巧な
電子エンジン制御を使用すれば、空気を清浄に保つために役立つ当該ＦＴＰ及び
過渡試験の有効性を決定するためだけでなく、排気物調査一覧表の推定のために
も道路試験データが必要である。車両に関する実際の走行時の排気物を知ること
によってのみ、これらの排気物を規制する有効な政策が展開され得るのである。
【０００７】 道路上における車両の排気性能をモニタするためには、ユーザーにとって使い
勝手が良くて、可搬式であり、容易に積換え可能である走行時排気物測定システ
ムが必要とされる。理論的には、そのようなシステムの装着は、試験を受けるべ
き車両の修正を必要とすることになるものではない。更に、任意のシステムの排
気物測定値は、両者のシステムが同時に作動されるときには、実験室のＦＴＰ試
験のものと有効に符合しなければならない。
【０００８】 車両搭載型のガス排気物モニタ・システムは、フルニエその他（Fournier et
al）に対して発行された米国特許明細書第５，０９９，６８０号、ガットマン（
Gutmann）に対して発行された米国特許明細書第５，１０５，６５１号、及びハ
リスその他（Harris et al）に対して発行された米国特許明細書第５，７０９，
０８２号に開示されている。しかしながら、これらの先行技術の搭載型システム
のいずれのものも、実際の排気ガス流量を測定するものではなく、各車両の間に
おいて容易に積み換えられ得るように成した計器モジュールを提供するものでも
ない。
【０００９】 米国特許明細書第５，０９９，６８０号は、多数の排気ガス成分の分析のため
の搭載型システム（コラム３の４５行目から４７行目）と、そのエンジン・コン
ピュータとのインターフェース（コラム３の１５行目から１８行目）とを開示し
ている。この先行技術のシステムは、コラム４の３行目から２０行目において説
明されたように、明白に車両速度及びエンジン排気容量に基づいて、１マイル当
りのグラム数における車両排気物の計算を企図している。
【００１０】 米国特許明細書第５，１０５，６５１号は、図２の実施例において搭載型シス
テムを開示している。当該排気ガスの一酸化炭素及び炭化水素の含有量が、モニ
タされ（コラム４の２８行目から３０行目）、排気ガス分析データが、コラム６
の４２行目からコラム７の２３行目において説明されたように、車両運転に対し
て相関されるのである。
【００１１】 米国特許明細書第５，６３９，９５７号は、排気ガス流に関する理論的な数値
と実際の数値の間における差違に起因するガス状汚染物質の排気物の計算におけ
る３０％から５０％という誤差に注目している。この先行技術の引例は、理論的
な排気ガス流の測定に関する改良された計算を提案しているのである。
【００１２】 本発明の１つの目的は、実際の排気ガス流量に基づく様々なガス状汚染物質の
質量流量のリアルタイムの測定を規定するものであり、且つ試験を受けるべき車
両に対して何の修正も要求しないように成した、種々の車両の間において積換え
可能である可搬式の搭載型排気物試験システムを提供することである。
【００１３】 本発明のもう１つの目的は、当該排気ガスに対して接触することを要求される
各センサが、車両に対して取外し可能に装着され得るものであり、且つ１台の車
両からもう１台へと容易に積み換えられることが可能であるように成したモジュ
ールの中にすべてが組み込まれるように成して、そのような排気物試験システム
を提供することである。
【００１４】 本発明の更なる１つの目的は、車両運転パラメータの測定が可能であり、汚染
物質質量流量に対するそれらの車両運転パラメータのリアルタイムでの相関も可
能であるように成した、そのようなシステムを提供することである。
【００１５】 本発明の更なるもう１つの目的は、車両位置を連続的にモニタするための全地
球位置把握システムの受信器を包含して、前記汚染物質質量流量を車両の運転サ
イクル又は運転スケジュールに対して相関させるように成した、そのようなシス
テムを提供することである。
【００１６】 上述の各目的を達成するために、本発明は、試験を受けるべき車両に対して取
外し可能に装着されるようにして設計されるモジュールと、当該モジュールを当
該車両のボディ部分に対して取外し可能に固定するためのサポート手段とを包含
するように成した、可搬式の車両搭載型試験システムを提供する。好ましくはエ
ラストマー・ブーツを包含するものである接続手段は、当該モジュールを当該車
両の排気管に対して取外し可能に接続することを許容するものであり、それによ
り、当該車両の排気ガスの流量は、当該モジュールの中に一体的に装着される流
量検出要素によって検出されることが可能になる。当該モジュールの中に更に組
み込まれるものは、当該排気ガスを連続的にサンプリングして、当該サンプリン
グされた排気ガスを下流のガス分析器に対してルーティングするように成して、
当該流量検出要素に極めて接近して配置されるサンプリング管である。当該下流
のガス分析器は、当該下流のサンプル管、即ち例えば触媒コンバータのような処
理装置の後において排気ガスの下流に配置されるサンプル管を介してサンプリン
グされる当該排気ガスの中における多数のガス状汚染物質の各々の濃度を検出す
る。コンピュータは、当該排気ガスの当該検出された濃度及び当該検出された流
量に基づいて、ガス状汚染物質の各々の質量流量を計算するための計算手段とし
て機能する。
【００１７】 当該排気ガスの温度及び絶対圧を検出するための各プローブもまた、当該モジ
ュールの中に組み込まれることが可能である。そのような各プローブを可能な限
り当該流量検出要素に接近して配置し、すべての読取り値が同時に同じ排気サン
プルに対応するように為すことが好適である。
【００１８】 もう１つの様相において、本発明は、上述のようなシステムの中において利用
される当該計器モジュールを提供するものでもある。当該計器モジュールは、当
該排気ガスの流量を測定するための要素（以下では「流量検出要素」）と、当該
排気ガスを連続的にサンプリングして、当該サンプリングされた排気ガスをガス
分析器に対してルーティングするように成したサンプル管とを、内部に固定装着
して包含する。上述のように、当該モジュールは、当該排気ガスの温度及び絶対
圧を測定するための各プローブを、内部に固定して包含することも可能である。
当該モジュールは、正確な検出のための必要な上流及び下流の流路を設けるべく
、それらのプローブの対向側面において直管の長さ部分を包含すべきである。も
う１つの任意選択的な特徴は、例えば前述の計器プローブの上流において当該モ
ジュールの中に装着される多数の平行翼板のような整流手段の設備である。粒状
物質（ＰＭ）検出の目的のためには、当該モジュールは、ガス・サンプルをＰＭ
分析器に対して送り込むための第２の端部開放式ガス・サンプリング管をも組み
込むことになる。
【００１９】 当該任意選択的な粒状物質（ＰＭ）検出ユニットは、ディーゼル駆動車両用の
ものとして特に適している。当該ＰＭ検出ユニットは、排気ガス・サンプルから
粒状物質を取り除くための少なくとも１つのフィルタ要素を包含するものであり
、当該要素は、それが当該排気ガス・サンプルを受け入れて、そこから粒状物質
を捕集することになる所定の時間の前後において計量を受けるべく取り出される
ことが可能である。当該ＰＭ検出器を包含する１つの実施例では、第２の端部開
放式ガス・サンプリング管が、当該ガス分析器に対して供給されたサンプルから
独立して別個に当該ＰＭ検出器に対してサンプルを供給すべく、前述のモジュー
ルの中に固定される。
【００２０】 任意選択的に、当該システムは、第２の５種ガス分析器を組み込ものであり、
触媒コンバータ効率試験の実行を許容することになる。当該第１分析器に対する
当該ガス・サンプルは、当該触媒コンバータ又はその他の後処理装置の下流にお
ける当該車両／エンジン排気システムからのものである。当該第２分析器に対す
る当該ガス・サンプルは、当該触媒コンバータの上流における当該車両／エンジ
ン排気システムからのものである。当該触媒コンバータの上流及び下流のガス濃
度を比較することにより、当該コンバータ効率は、リアルタイムで測定されるこ
とが可能である。当該車両の搭載コンピュータによって検出される入力値をモニ
タすべく、自動的な走査器具が使用されることも可能である。典型的にモニタさ
れる検出パラメータの具体例は、エンジン速度（ＲＰＭ）、マニホルド空気圧（
ＭＡＰ）、スロットル位置（ＴＰＳ）、酸素センサ電圧などを包含する。当該ユ
ーザーが、それらのパラメータのいずれかをモニタするように選択するのである
。選択されたそれらのパラメータの数値は、その後、当該ガス排気物データと同
じスクリーン上において表示されるだけでなく、それと同じデータファイルに対
して記憶されることにもなる（図１０を参照）。それらのパラメータ数値は、当
該ガス排気物データと組合せられて、如何なる条件下において高い排気ガス排気
物（即ち汚染物質）が生成されるのかを決定するために役立ち、高い排気物の原
因の理解を導き出すのである。
【００２１】 従って、本発明は、移動車両上において使用されるべく設計されるコンピュー
タ・ベースの排気物測定システムなのである。それは、例えば炭化水素（ＨＣ）
、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、酸素（Ｏ２）及び窒素酸化物（
ＮＯ）のような多数のガスのリアルタイムの排気物質量（グラム数）を測定する
。それは、それらの排気物の各々の濃度を測定するための５種ガス分析器と、標
準条件に対して（排気ガスの温度及び圧力の測定によって）補正される排気ガス
体積流量を測定するためのモジュール式排気ガス流量計とを使用することによっ
て、更にはそれらの排気物の各々の密度を知ることによって、それを成し遂げる
のである。
【００２２】 車両速度及び走行距離もまた、全地球位置把握システム（ＧＰＳ）を使用する
ことによって、及び／又は当該車両の搭載コンピュータによって検出される速度
信号をモニタすることによって測定される。当該車両によって走行された距離だ
けでなくリアルタイムの排気物質量をも知ることによって、本発明の当該システ
ムは、走行距離当りの排気物質量（１マイル当りのグラム数）をも計算するもの
であり、更には炭素バランス技術を使用して、当該エンジンが運転される燃料経
済（１ガロン当りのマイル数）及び空気燃料比率の両者をも測定することになる
。当該質量測定値、当該ガス濃度、排気ガス流量、空気燃料比率、燃料経済など
の結果は、すべてが当該コンピュータ上に表示されてリアルタイムで更新される
だけでなく、当該コンピュータのデータファイルの中に記憶されるものでもある
。
【００２３】 図１は、車両のテール・パイプ４に対して取り付けられるように成した流量計
及びガス・サンプリング・モジュール１０と、汚染物質濃度を測定するためのガ
ス分析器３０とを包含するものとして、その全システムを示している。図１は、
当該テール・パイプ４、マフラー６及び触媒コンバータ７を包含するものとして
、その車両排気システムをも示している。当該流量計及びガス・サンプリング・
モジュール１０及び当該ガス分析器３０からの出力は、排気物コンピュータ４０
によって受信される。排気物コンピュータ４０は、キーボード４１又はその他の
ユーザー入力手段からの信号をも受信する。更に、走査器具７０は、エンジン・
コンピュータ２０の搭載ポート又はその他のポート２１に対して接続し、直列出
力を有し、当該エンジン・コンピュータ２０からのデータストリームを解釈し、
当該排気物コンピュータ４０に対して信号を出力するものである。
【００２４】 任意選択的に、当該システムは、当該排気ガス・ストリームの中においてラム
ダ・センサ２７を使用するように成した独立した空気燃料比率計２６、及び／又
は全地球位置把握システムの受信器６０を更に包含する。
【００２５】 上述のコンポーネントの各々は、以下に続く議論において更に詳細に説明され
ることになる。
【００２６】
【流量計モジュール１０】 当該モジュール式排気ガス流量計１０の設計が、図２に示されている。当該モ
ジュール式の設計は、種々の車両の間における容易な積換えを許容する。直管部
分１１は、１台の車両からもう１台に対して容易に積換え可能である単一のアセ
ンブリの中にすべてが位置するようにして、整流器８（多数の平行翼板）、流量
検出要素１３、圧力検出器１４、熱電対１５、及び端部閉鎖式排気ガス・サンプ
ル管１２のためのハウジングとして機能する。直管部分１１は、以下で説明され
るように、当該流量検出要素１３の上流及び下流の必要な直管走路部分を設ける
ためのものとしても機能する。
【００２７】 当該好適な流量検出要素１３は、ドーヴァー・インダストリーズ社（Dover In
dustries）の子会社であるコロラド州ボールダーのディートリッヒ・スタンダー
ド社（Dieterich Standard of Boulder, Colorado）によって製造され、登録商
標アニュバー・ダイヤモンド（ANNUBAR DIAMOND）の下において市販されている
ものであり、差圧形式のものである。当該流量検出要素１３は、当該排気ガス・
ストリームの中において、当該直管部分１１の軸に対して垂直に装着されるプロ
ーブ１３１を包含する。当該プローブ１３１の廻りを流れる当該排気ガスは、当
該プローブ１３１の上流側と下流側の間において差圧を生じさせることになる。
当該差圧の大きさが、当該直管部分１１を介して流れる当該排気ガスの流量を表
示するのである。
【００２８】
【流量検出要素】 図３において更に詳細に示されたように、当該アニュバー流量検出要素１３の
当該プローブ１３１は、高圧（上流）の長手方向流路１３１ｃと、低圧（下流）
の長手方向流路１３１ｄとを有する。当該プローブ１３１は、ダイヤモンド形状
の断面を有するものであり、上流に面するエッジ１３１ａと下流に面するエッジ
１３１ｂとを提示するようにして、直管部分１１の中において方向付けされる。
当該上流に面するエッジ１３１ａは、その長さに沿って離間配置され、当該排気
ガス・ストリームと当該高圧流路１３１ｃの間における流体連絡を提供するよう
に成した、多数の開口１３１ｅを有する。同様にして、当該下流に面するエッジ
１３１ｂは、その長さに沿って離間配置され、当該排気ガス・ストリームと当該
低圧流路１３１ｄの間における流体連絡を提供するように成した、多数の開口１
３１ｆを有する。１３１ｅ及び１３１ｆの各開口の当該離間配置は、プローブ１
３１の各端部ではその中心部よりも接近している。続いて、１３１ｃ及び１３１
ｄの各流路は、当該上流及び下流の圧力を、当該アニュバー流量検出要素１３の
当該ヘッド１３２の中における各チャンバ１３２Ａ及び１３２Ｂに対して連絡さ
せ、更には、そこから各ライン１３４，１３５を介して電子機器ユニット５０の
中に収容された単一の差圧トランスデューサ５０１に対して連絡させるのである
。当該圧力トランスデューサ５０１は、０−１０インチのＨ２Ｏ差圧トランスデ
ューサである、ＰＸ１６４−０１０Ｄ５Ｖである。１３３では、本質的に、当該
プローブ１３１を捩じ込み可能に受け入れて支持すべく管部分１１に対して溶接
されるネジ付きのスチール・ニップル即ちラグであるように成した、「溶接Ｏレ
ット」が示されている。当該プローブは、それぞれに当該プローブ位置における
真っ直ぐな流れを保証するに足る十分な長さのものであるように成した、直管長
さ部分「Ａ」の下流及び第２の直管長さ部分「Ｂ」の上流に配置される。例えば
、３．５インチ又は５インチの直径（外径）を有する管部分１１の場合、「Ａ」
は、好ましくは最小限３４インチのものであり、「Ｂ」は、好ましくは最小限３
０インチのものである。３．５インチ以下の外径を有するパイプ又はチューブは
、更に短めの最小寸法の「Ａ」及び「Ｂ」を有することになる。例えば、２イン
チの外径のパイプは、最小限１７インチの長さ部分「Ａ」と、最小限１２インチ
の長さ部分「Ｂ」とを有することになるのである。
【００２９】
【圧力及び温度の検出】 図３は、更に、環状ジャケット１４１と、管部分１１の壁部を貫通して穿孔さ
れ、管部分１１の周囲の廻りの円の中において均等に離間配置され、ジャケット
１４１の内部に対する排気ガスの流体連絡を規定するように成した、多数の１／
１６インチの孔１４２とを包含するものとして、圧力検出器１４の詳細を示して
いる。当該排気ガスの圧力は、コンジット１４２を介して、電子機器ユニット５
０の中に収容された第２の圧力トランスデューサ５０２に対して送り込まれるの
である。圧力トランスデューサ５０２は、０−１５プサイア（絶対圧）の範囲を
備えた、ＰＸ１４２−０１５Ａ５Ｖである。
【００３０】 当該排気ガスの温度は、管部分１１の中における当該排気ガス・ストリームの
中に延在するプローブ１５１を有するＪ型の熱電対１５によって検出される。当
該熱電対１５は、非線形の電圧信号を出力するものであり、当該信号は、電子機
器ユニット５０の中において、コンバータ５０３であるＴＡＣ−３８６−ＪＦに
よって線形の電圧信号に変換される。当該Ｊ型の熱電対は、それが当該排気ガス
の予測温度の範囲内における温度変化の程度に対して大きな電圧（信号）の変化
を提示するので、選択されたものである。
【００３１】 図６は、当該圧力トランスデューサ５０２（０−１５プサイア絶対圧のＰＸ１
４２−０１５Ａ５Ｖ）と、差圧トランスデューサ５０１（０−１０インチのＨ２ Ｏ差圧のＰＸ１６４−０１０Ｄ５Ｖ）と、電圧コンバータ５０３（ＴＡＣ−３８
６−ＪＦ）と、電圧調整器５０５（ＬＭ３１７Ｔ）と、ＬＥＤ５０７（ＲＳ２７
６−９６３）とを包含するものとして、当該電子機器ユニット５０を示している
。
【００３２】
【ガス分析器】 当該ガス分析器３０は、サン／スナップ・オン社（Sun/Snap-on）によって市
販されているモデルＭＴ−３５０５である。それは、当該排気ガス・サンプルの
ＨＣ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｏ２及びＮＯの濃度だけでなく、エンジンＲＰＭ、当該分
析器熱電対によって検出される温度、及び当該測定された排気ガス成分に基づい
て計算される当該空気燃料比率をも分析して表示するものである。グラフィカル
・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）（図１０）において示される当該ガス
濃度は、常に、実分析器ディスプレイにおいて示されるものと全く同じであるこ
とになる。当該サンプル・プローブにおける当該排気物サンプルの出現と当該分
析器による当該濃度測定の間にサンプル搬送の時間遅延が存在するので、当該分
析器のバーチャル計器は、秒単位における当該時間遅延のためのユーザー入力を
有する。当該時間遅延は、図１０において示されたようにして適用される。
【００３３】 各々のガス状汚染物質ｉの当該濃度Ｘｉは、サン／スナップ・オン社によって
製造された組込み式のサンプル・ポンプを備えた当該サン／スナップ・オンＭＴ
−３５０５の可搬式排気物分析器３０を使用して連続的に測定される。当該分析
器は、ＨＣ（ｎ−ヘキサン）、ＣＯ及びＣＯ２の分析のために非分散形赤外線方
式（ＮＤＩＲ）を使用する。当該分析器３０は、電気化学的ＮＯ分析をも提供す
るものであり、酸素センサが、ガス・サンプルの酸素濃度を測定するために使用
される。
【００３４】 当該ＭＴ−３５０５分析器３０の上述の機能に加えて、それは、当該排気ガス
成分の炭素バランスに基づいて当該車両のエンジンに対する燃料混合物の空気燃
料比率をも計算する。当該ＭＴ−３５０５分析器は、１つのｋ型の熱電対入力を
も更に提供する。このｋ型の熱電対は、その長いサンプル管に沿って当該サンプ
ルから凝縮する水蒸気を補正するための水蒸気補正ファクタを測定する目的のた
めに、当該分析器の中に進入する際の当該ガス・サンプルの温度を測定するため
のものとして使用される。
【００３５】 当該ＭＴ−３５０５分析器３０は、それが当該測定された濃度をＲＳ−２３２
直列データ・ストリームの中に連続的に出力するようにして形成されることが可
能であるので、更に大型の排気物試験システムの一部として特に有益である。
【００３６】 任意選択的に、３０のものと全く同じである第２のガス分析器３２が、触媒効
率チェックを提供するという目的のために当該触媒コンバータの上流に配置され
るそのサンプリング・プローブと共に利用されることも可能である。
【００３７】 図２において示されたように、当該ガス分析器３０の当該サンプル・ラインに
対して接続される当該プローブ１２は、密閉される末端部分と、その周囲の廻り
に穿孔されて、すべてが当該先端の１インチの範囲内に位置するように成した６
個の３／３２インチの孔とを備えた、ステンレス・スチール管（３／８インチ外
径）である。当該プローブ１２は、当該スチール・エルボー１６の壁部を貫通し
て進入するものであり、直管部分１１に対して同心的である。
【００３８】
【走査器具】 当該走査器具７０は、ＳＰＸ社（SPX Corporation）の事業部であるＯＴＣに
よって市販されている拡張モニタ４０００である。それは、車両速度、エンジン
速度、更に所定の事例ではエンジン出力トルクなどをも包含する様々な車両及び
エンジンの運転パラメータの測定のための手段として機能する。
【００３９】 以下で説明される好適なオペレーティング・プログラムは、それに付随するＯ
ＴＣ走査器具によって当該ユーザーがいずれのＥＣＭデータ・ストリーム・アイ
テムをモニタすることを希望するのかということを当該ユーザーが選択すること
を許容する。図１０において示されたように、当該所望のアイテムに関連するチ
ェックボックスは、当該アイテムを、選択させ、表示させ、記録させるものであ
り、その他の計算のために利用可能にするものでもある。各々の車両は、それ自
身に関連する選択可能なアイテムのリストを有することになる。以下で説明され
る当該プログラムにおいて、当該「テキストから数字へ」という配列は、数値を
ブール・テキスト値に置換して、ファイルなどに記憶されるべき当該データから
各ユニットを取り除くものである。当該データをファイルの中に記憶する前に非
数文字を除去することは、当該試験が完了したときに当該データをスプレッドシ
ートにおいて容易に使用可能なものにする。それらのすべての変換と削除された
文字のリストは、創設される各々のデータ・ファイルの中に記憶されるので、当
該データのユーザーは、規則がどのようなものであったのかということを知るこ
とになる。当該ユーザーは、変換すべき補足的なブール・テキスト値、或いは取
り除くべき各ユニットを追加するというオプションをも有する。
【００４０】
【排気物質量の計算】 当該流量計モジュール１０は、規制される各々の汚染物質の排気物質量が１秒
当り及び１マイル毎のベースで計算されることを許容する。グラム数／マイル数
（ｇｍ／ｍｉ）における測定は、当該ＦＴＰを使用して獲得される連邦検定試験
の結果、及び当該ＥＰＡ排気物基準に対する直接的な比較を許容する。
【００４１】 例えば汚染物質ｉである汚染物質の時間ｔにおける排気物は、以下の公式によ
って計算されることが可能である。 Ｐｉ（ｔ）＝ｐ１Ｘｉ（ｔ）Ｑｓ（ｔ）・３６００／ｖ（ｔ） （１） ここで、Ｐｉ（ｔ）は、時間ｔにおいて生成されるｇｍ／ｍｉにおける排気物即
ち汚染物質ｉであり、ｐｉは、標準条件における汚染物質ｉの密度であり、Ｘｉ （ｔ）は、測定された汚染物質ｉの濃度であり、Ｑｓ（ｔ）は、時間ｔ（ｔ）に
おける標準条件での排気ガスの体積流量であり、ｖ（ｔ）は、時間ｔにおけるｍ
ｐｈでの道路上の車両速度である。それらの変数のすべては、時間従属的なもの
である。
【００４２】 方程式（１）におけるＱｓはアニュバー製造業社によって供給された流量方程
式に従って計算されるものであり、当該方程式は、以下のように記されることが
可能である。 Ｑｓ＝Ｃ’√ｈｗ√Ｐｆ （
２） ここで、ｈｗは、当該流量計を横断して展開される差圧であり、Ｐｆは、流出す
る当該ガスの絶対圧であり、 Ｃ’＝ＦＮＡＫＤ２ＦＲＡＹＡＦＭＦＡＡＦｌ （３） ここで、それらのファクタは、以下のように定義される：
【００４３】 ＦＮＡ − 各ユニット変換ファクタであり、定数である。
【００４４】 Ｋ − アニュバー形式に従属する基底流量係数であり、ＦＲＡによって変更さ
れる定数である。
【００４５】 Ｄ − 基底温度におけるパイプの内径であり、ＦＡＡによって変更される定数
である。
【００４６】 ＦＲＡ − レイノルズ数ファクタであり、ここで使用される当該アニュバー・
ダイヤモンドの流量検出要素についての定数である。
【００４７】 ＹＡ − 当該ガス速度が変化するときの当該計器要素の廻りにおける当該ガス
流の密度における変化を補正するための膨張ファクタである。このファクタは、
予測される流れ条件の全範囲に渡って０．９９５５から１．００００（又は０．
５％）まで変化するものであり、従って無視されることも可能である。
【００４８】 ＦＭ − 液体充填マノメータに関して使用されるマノメータ・ファクタであり
、ここでは適用され得るものではない。
【００４９】 ＦＡＡ − 温度の影響に起因する計器要素の廻りにおけるパイプの流れ面積の
変化を補正するための熱膨張ファクタである。スチールの排気管の場合、このフ
ァクタは、華氏６８度における１．０００と、予測される最大値の流れ温度であ
る華氏６７５度における１．００９の間で変化する。
【００５０】 Ｆｌ − 様々な緯度及び高度での重力定数における変化の影響を説明する計器
位置ファクタである。このファクタは、０．９９８２（１０，００フィートにお
ける緯度０度）と、１．００１３（海抜における緯度９０度）の間で変化する。
結果として、地球上の任意の２つの個所の間における最大の変化は、０．３％で
あり、従って無視される。
【００５１】 好適には、上述のそれらのファクタのすべての積として当該流量を計算する代
わりに、搭載される当該流量計モジュールの全体は、以下のような公式（４）に
従って較正されることも可能である。方程式（４）に従った較正は、より有効な
精度を提示するものであり、変化する流れ条件の下における当該流量計算を簡略
化するものでもあり、当該車両への搭載から独立している。即ち、当該流量計算
は、以下のように簡略化されるのである。
【００５２】 Ｑｓ＝ＣＦＡＡ√ｈｗ√Ｐｆ（２９３／（Ｔ＋２７３））１／２ （４） ここで、Ｃは、以下のような当該流量計較正によって決定されるべき定数であり
、Ｔは、熱電対１５によって検出されるケルビン絶対温度における当該流出ガス
の温度であり、Ｐｆは、圧力検出器１４によって検出される当該流出するガスの
絶対圧であり、ＦＡＡは、上で提示されたようなものである。ｈｗは、当該差圧
トランスデューサ１３４によって検出される当該流量要素１３１からの差圧であ
り、当該トランスデューサは、ｈｗに比例するアナログ電圧を出力する。この信
号は、並列ポートＡ／Ｄコンバータ１６によってデジタル形式に変換され、続い
て、その並列ポートを介して当該コンピュータ４０によって読み取られ、その後
、以下で説明されるオペレーティング・プログラムによって圧力の物理装置に対
してスケーリングされることになる。
【００５３】 上述のように、当該排気温度Ｔは、当該モジュール式の排気流量計１０の中に
装着された当該Ｊ型の熱電対１５によって検出される。当該熱電対の電圧は、冷
接点補正を受けて、線形化されるものであり、熱電対によって増幅され、ミリボ
ルト・コンバータに対して送られる。当該出力電圧は、続いて、当該並列ポート
Ａ／Ｄコンバータ１６に対して入力され、その後、その並列ポートを介して当該
コンピュータ４０によって読み取られるのである。
【００５４】 当該Ａ／Ｄコンバータを使用して読み取られた当該アナログ入力電圧は、すべ
てが当該オペレーティング・プログラムによってスケーリングされ、温度（華氏
温度）及び圧力（インチＨ２Ｏ及びインチＨｇ）の物理装置における読取りを提
示することになる。必要なスケーリング値は、それらのトランスデューサの較正
を介して決定され、図１０で示された「アナログ差入力」セクションにおいて示
されたようなＧＵＩを介して当該オペレーティング・プログラムに対して入力さ
れるのである。
【００５５】
【流量計の較正】 各々の流量計モジュールは、それを既知の流量計標準器及び送風機のような真
空供給源と共に直列に配置することによって、空気を使用して個別的に較正され
る。当該流量計モジュールの電気的な接続は、通常の試験設備の中における場合
と同様に形成されるので、当該流量センサの差圧、及びガスの絶対圧及び温度は
、当該コンピュータに対して入力される。それと同時に、この目的のために開発
された較正ソフトウェアの制御の下において、当該流量標準器の流量を決定する
ために必要とされる当該圧力値及び温度は、当該システム・コンピュータによっ
てすべてが同時に読み取られることになる。当該較正ソフトウェアは、バタフラ
イ・バルブの調節によって選択される各々の流量に関して当該流量標準器を介す
る流量を決定する。方程式２における当該定数Ｃ’は、その後、当該所定の流量
計モジュールに関して予測される流量の範囲内における各々の流量セッティング
に関して決定され得ることになる。当該予測される流量範囲の全体に渡って個々
の値の平均値が使用されるのである。Ｃ’の値は、当該予測される範囲に渡って
非常に僅かな量だけしか異ならないことになる。結果として生じるＣ’の較正値
は、関連の当該流量計が後続の排気物試験のために使用されるときにはいつでも
、当該較正された流量計と、当該オペレーティング・プログラムに対して入力さ
れるデータのアイテムとに関して特有のものである。
【００５６】 大抵の軽荷重の車両のエンジン制御システムは、これで、スロットル位置、冷
却剤温度、車両速度などのような数多くのエンジン及び車両の運転パラメータを
包含するシリアル・データ・ストリームを連続的に出力する能力を有することに
なる。当該ストリームのフォーマットは、専有のものである。当該ＯＴＣ拡張モ
ニタ４０００である走査器具は、そのような専有のデータ・ストリームを入力し
、それを解釈し、当該車両の運転パラメータを包含する二次的なＲＳ２３２シリ
アル・データ・ストリームをＡＳＣＩＩコードで出力するという能力を有するも
のである。
【００５７】 本発明は、当該コンピュータによって当該走査器具ＲＳ２３２ポートをインタ
ーフェースさせることによって、当該走査器具７０のデータ・ストリームのリモ
ート・セットアップ及びアクセスを許容するように成して、当該拡張モニタ４０
００である走査器具７０のケイパビリティを利用する。
【００５８】 利用可能であるそのようなデータ・ストリームを有する車両の場合、当該シス
テムは、当該車両の速度ｖをモニタして、この速度を、各々の連続的なサンプリ
ング・インターバルΔｔｊに渡って当該車両によって走行される増分距離Δｄｊ を測定するための根拠として使用するようにして形成されることが可能である。
当該増分距離は、以下のように表現され得ることになる。 Δｄｊ＝ｖΔｔｊ
【００５９】 アクセス可能なデータ・ストリームを有するものではない車両の場合、当該速
度ｖは、パスファインダー（PATHFINDER…登録商標）トリンブル（Trimble）と
いう全地球位置受信器６０のデータ・ストリームから入手されることが可能であ
る。
【００６０】 重荷重車両は、典型的には、それらのアクセス可能なストリームの中において
エンジン・トルクを包含する。エンジン・トルクにエンジン速度及び時間を乗算
することによって、出力の値が入手され得るのである。従って、そのような重荷
重車両に関する質量排気率は、制動・馬力・時間当りのグラム数として表現され
ることが可能である。
【００６１】
【空気燃料比率計】 上述のように、当該空気燃料比率は、ガス状排気物の濃度の炭素バランスに基
づいて当該ＭＴ３５０５排気物分析器３０によって連続的に計算される。二者択
一的に、当該空気燃料比率は、ラムダ・センサを採用する独立した空気燃料ＮＴ
Ｋ比率計２６によって提供されることも可能である。当該排気システムの中にお
ける当該ラムダ・センサの設置は、当該センサの温度をその機能閾値の上に保つ
べく、可能な限り当該排気マニホルドに接近しているべきである。当該ＮＴＫ空
気燃料比率計２６又は一般のアナログ出力を備えたその他の任意の装置のアナロ
グ電圧出力は、当該コンピュータによってその並列ポートを介して読み取られる
デジタル・データに変換されるべく、当該Ａ／Ｄハードウェアに対して接続され
ることが可能である。当該データは、その後、リアルタイムで表示されるのであ
る。
【００６２】
【ＧＰＳ受信器（オプション）】 当該全地球位置把握システム（ＧＰＳ）の磁気取付けアンテナ６０は、トリン
ブル・ナビゲーション社（Trimble Navigation）によって市販されているもので
あり、当該ユーザーによって選択されるとき、以下で説明される当該オペレーテ
ィング・プログラム（ＲＯＶＥＲ（登録商標）ソフトウェア）がそれに対して連
絡することを許容するように成した、トリンブル・パスファインダー（登録商標
）ＧＰＳ ＰＣカード１１５及びトリンブルＧＰＳソフトウェアと組合せて使用
される。
【００６３】
【ＰＭ検出器（オプション）】 図４は、初めに説明された実施例のものと類似しているが、粒状物質（ＰＭ）
検出器８０を追加してディーゼル駆動車両用として設計されるように成した、本
発明のもう１つの実施例を示している。生の排気ガス・サンプルは、真空ポンプ
８１１を使用して、端部開放式の高温サンプル・プローブ８０１を介して引き込
まれる。当該生のサンプルは、それぞれに２つのフィルタ８０３，８０４によっ
て直列に構成される２つのフィルタ・バンクの一方を通過する前に、質量流量コ
ントローラ８０２を使用して正確に流量調整される可変量のフィルタ処理空気に
よってミキサー８０６の中において希釈される。希釈のための空気は、希釈空気
ポンプ８１６によって質量流量コントローラ８０２に対して送り込まれる。当該
希釈されたサンプルの質量流量は、第２の質量流量コントローラ８０５によって
一定に保たれる。当該希釈空気の量は、排気ガス全体の質量流量に比例する当該
生のサンプルの質量流量を維持して、釣り合ったサンプルを保証するようにして
、リアルタイムで変更される。二者択一的に、当該希釈された質量流量は、質量
流量コントローラ８０２によって希釈の割合を維持しつつ、排気ガス全体の質量
流量に比例するようにして、質量流量コントローラ８０５によって制御されるこ
とも可能である。当該粒状物質は、当該連邦手順における場合と同様な様式で当
該フィルタの上に残ることになる。それらの初期質量に対して比較される当該試
験の終了時におけるそれらのフィルタ８０３，８０４の質量増加は、試験を受け
ている当該車両／エンジンの粒状排気物の質量を測定することを許容する。当該
生のサンプル及び当該希釈サンプルの各温度は、モニタされるものであり、いず
れかが閾値レベル以下まで下がる場合には、当該生のサンプルは、温度コントロ
ーラ８１７の制御下において当該サンプル・プローブ加熱器要素（図５における
ニクロム線８１３を参照）を介して加熱される。典型的には、これは、「常温」
エンジンの試験の間に実行されることになるものであり、即ち、それは、如何な
るときも、凝縮が当該サンプリング・システムの中において形成され得るように
して測定されるのである。更に、当該絶対圧及び当該フィルタ・バンクを横断す
る当該圧力降下もまた、モニタされる。当該希釈サンプルの流量は、当該圧力降
下が閾値を越える以前に完全な試験（当該オペレータが意図していることに応じ
て）が完了され得るようにして選択される。これは、フィルタ処理されたサンプ
ルが当該ＰＭサンプルの揮発性成分の損失を引き起こすことになる低圧又は高速
の環境に置かれていないということを保証するためである。当該連邦手順に対す
る等値性は、極めて重要である。何故なら、当該連邦手順が、連邦規制に対する
適合性を決定するために使用される手段だからである。当該フィルタを横断する
当該圧力降下は、更に、当該コンピュータ・データファイルの中において１秒毎
に記録されるものでもある。これは、当該選択された試験の間における当該ＰＭ
排気物質量を知ることを許容するだけでなく、当該データを後処理して、当該Ｐ
Ｍ排気物が、如何なる時点で、エンジン又は車両が如何なる運転条件下にあって
、排出されたのかということを（上述のように、当該車両上において検出される
パラメータ値を使用することによって）決定することをも許容することになる。
これは、ガス状排気物に関して上述されたものと類似した様式において高いＰＭ
排気量の原因を決定するために役立つのである。
【００６４】 ソリッドステート・リレー８１０は、（１）フィルタ８０３及び８０４の第１
のバンクの間、及び（２）フィルタ８０３及び８０４の第２のバンクの間におけ
るプローブ８０１からの当該ガス・サンプル流の切換えを許容するように成した
、３方向弁を制御する。フィルタの当該第２のバンクは、サンプリングにおける
所望の休止のためのバイパスとしても機能することが可能である。
【００６５】 図５において理解されるように、プローブ８１２は、当該プローブ８１２を加
熱するためにセラミック８１４の中に埋設される当該ニクロム線８１３から絶縁
されるサンプル・プローブと、当該プローブを取り囲む当該排気ガスに対する熱
伝達を削減するためのその他の絶縁物の層８１５とを包含する。
【００６６】 図４の当該実施例は、図１において示されたその他のシステム・コンポーネン
トをも更に包含するものである。
【００６７】
【スモーク・メータ（オプション）】 光学容量計９００（図４）が、当該システムと組合せて使用されることも可能
である。当該スモーク・メータ・ヘッド９００は、当該排気ガスの不透明度を光
学的に検出するものであり、コンピュータ４０に伝送するためのものとしてアナ
ログ電圧信号を当該Ａ／Ｄコンバータ１６に対して伝送する。テロニック・バー
クリー・モデル（Telonic Berkeley Model）３００の計器は、当該スモーク・メ
ータ即ち光学密度計９００として好適に使用される。
【００６８】
【オペレーティング・プログラム】 本発明の当該システムのオペレーションのためのプログラムの１つの好適な実
施例が、図８及び図９において示された当該フローチャートによって図示されて
いる。
【００６９】 図８の当該フローチャートは、試験を受けるべき当該車両に対して搭載された
後における当該排気物通報システムのオペレーションのための好適な主要オペレ
ーティング・プログラム（ＲＯＶＥＲ（登録商標）ソフトウェア）を示している
。当該オペレータは、図１０において示された当該グラフィカル・ユーザー・イ
ンターフェースの利用可能な選択によって如何なるデータが収集されるべきであ
るのかということを指定する（ステップＳ１）。その後、当該プログラムを開始
させる（ステップＳ２）と直ちに、ドキュメンテーション・ウィンドウが開き、
当該車両及び実行されるべき試験に関する通達を入力する（ステップＳ３）こと
を技術者に許容することになる。それらの通達は、当該コンピュータ・キーボー
ド４１を使用して入力される。試験前の当該ドキュメンテーションが完了すると
、当該ドキュメンテーション・ウィンドウが閉じ、当該プログラムは、当該所望
のデータを連続的に捕捉して、必要な計算を実行し（ステップＳ４）、当該排気
物及び車両のデータを当該コンピュータ・スクリーンの上及び記憶されるコンピ
ュータ・ファイルの中において表示する。当該プログラムは、当該オペレータに
よって停止されるまで、このオペレーションのモード（Ｓ４のループ）に留まる
ことになる。一旦、当該オペレータが当該プログラムを停止させることを選択す
る（ステップＳ５）と、当該ユーザー・ドキュメンテーション・ウィンドウは、
当該コンピュータ・スクリーン上において再び開き、試験後のドキュメンテーシ
ョンと当該車両及び実施されたばかりの試験に関する通達とを入力する（ステッ
プＳ６）ことを許容するのである。
【００７０】 図９は、図８の当該「連続測定ループ」（Ｓ４）に関するサブルーチンを示し
ている。各々の繰返しの間において、且つ典型的には１Ｈｚである設定周波数に
おいて、生のデータが、図示されたソースＳ４０１−Ｓ４０５の各々から収集さ
れる。それらのソースの各々に付随して周知の特性である小さな時間遅延が存在
するので、時間ベースの調節が、図示されたようにして適用される（Ｓ４０６−
Ｓ４１０）。加えて、当該分析器によって測定された当該ガス濃度は、当該分析
器への途上にある当該サンプル管に沿って発生する水蒸気の凝縮に関して補正さ
れる（Ｓ４１１）。標準条件における排気ガスの流量は、当該適切な物理装置に
対してスケーリングされる当該アナログ入力電圧を使用して、方程式４に従って
測定される（Ｓ４１２）。当該補正されたガス濃度及び排気ガスの流量からは、
質量計算が、その後、当該既知のガス密度の追加パラメータのみを使用して実行
される（Ｓ４１５）。更に、当該速度信号（Ｓ４１３）及び繰返し時間（Ｓ４１
４）を追加して、１マイル当りのグラム数が、当該繰返しに関して測定されるの
である（Ｓ４１５）。当該データは、その後、当該コンピュータ・スクリーン上
において表示され（Ｓ４１６）、コンピュータ・データファイルに対して記憶さ
れることになる（Ｓ４１７）。
【００７１】
【排気ガス接続部及びモジュール・サポート】 図７は、乗用車１００の後部に装着される流量計／ガス・サンプリング・プロ
ーブ・モジュール１０を示している。本発明の当該モジュール１０を車両１００
の当該排気管１０１に対して接続するための接続手段の１つの具体例は、直管部
分１１の上流端部に対してクランプ取付けされるスチール管エルボー１７と、エ
ルボー１７の上流端部及び当該排気管１０１に対してホース・クランプ９１及び
９２によって接続されるエラストマー・ブーツ９０との組合せとして示されてい
る。当該エラストマー・ブーツは、車両の排気管を排気物試験において使用され
る従来的な（固定式の）試験台に対して接続するために使用される形式のもので
ある高温耐性シリコーンゴム管であることが可能である。絶縁コンジット９９は
、当該モジュール１０から当該ガス分析器３０まで達する当該サンプル管を担持
するものであり、当該圧力トランスデューサ５０１，５０２、熱電対１５などか
ら当該Ａ／Ｄコンバータ１６に至り、その後、コンピュータ４０にまで至ること
になる。
【００７２】 本発明の当該モジュールを支持するための当該手段は、図７では、車両１００
のシャーシに対して接続されるロッド９５，９６によって支持されることになる
、１対のパイプ・ハンガー９３，９４として示されている。ゴムのストラップ９
７，９８は、当該モジュール１０のために更なるサポートを提供するものとして
機能する。その他の手段が、当該流量計モジュールを安全に徹して固定するため
に使用されることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の全排気物通報システムの概略図である。
【図２】 図１の実施例のモジュール式流量計の概略図である。
【図３】 図２の当該モジュール式流量計の一部に関する概略図である。
【図４】 粒状物質検出ユニット（ＰＭ検出器）を追加して包含し、ディーゼル駆動車両
用として設計されるように成した、本発明の第２の実施例のモジュール式流量計
の概略図である。
【図５】 図４の当該ＰＭ検出器のプローブの断面図である。
【図６】 図１及び図２の両者の実施例において使用されるトランスデューサ・ボックス
の電気的なダイアグラムである。
【図７】 乗用車に搭載される図２の当該モジュール式流量計を示している。
【図８】 本発明の当該排気物通報システムのためのものとして好適である主要なオペレ
ーティング・プログラムのフローチャートである。
【図９】 当該オペレーティング・プログラムの連続的な計測ループ（図８のステップＳ
４）のためのサブルーチンのフローチャートである。
【図１０】 グラフィカル・ユーザー・インターフェースを提供するディスプレイ・スクリ
ーンを描写している。
【符号の説明】 ７ 触媒コンバータ ８ 平行翼板 １０ 流量計モジュール １１ サポート手段 １２ サンプリング管 １３ 流量検出要素 １４ 圧力検出器 １５ 温度プローブ １７ 接続手段 ３０ ガス分析器 ３２ 上流のガス分析器 ４０ 計算手段 ５０ 圧力検出器 ６０ 距離検出手段 ７０ 距離検出手段 ８０ エンジン・コンピュータ ９０ 接続手段 ９１ 接続手段 ９２ 接続手段 ９３ サポート手段 ９４ サポート手段 ９５ サポート手段 ９６ サポート手段 １００ 車両 １０１ 排気管 １３１ 棒材 １３１ｃ 第１流路 １３１ｄ 第２流路 １３１ｅ 第１列の開口 １３１ｆ 第２列の開口 １４１ 環状ジャケット １４２ 孔 ３２１ 上流のサンプリング管 ５０１ 圧力トランスデューサ手段 ８０１ 端部開放式ガス・サンプリング管 ８０３ フィルタ要素 ８０４ フィルタ要素
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リアルタイム走行時の車両排気物通報システムであって： 道路走行の間において排気ガスの流量を測定するための手段と； 当該排気ガスの中における多数のガス状汚染物質の各々の濃度を検出するため
    のガス分析器と； 当該排気ガスの当該測定された流量及び当該検出された濃度に基づいて当該ガ
    ス状汚染物質の質量流量をリアルタイムで計算して通報するための計算手段とを
    含んで成るように成した、 頭記リアルタイム走行時の車両排気物通報システム。
  2. 【請求項２】 質量流量は、走行した単位距離当りのガス状汚染物質の単位
    質量としてそれぞれに計算されるように成し、当該車両によって走行された距離
    を連続的に検出するための距離検出手段をも更に含んで成るように成した、請求
    項１に記載の可搬式の車両搭載型試験システム。
  3. 【請求項３】 前記距離検出手段は、当該車両に搭載のエンジン・コンピュ
    ータからデータを受信して、当該受信したデータを前記計算手段に対して伝送す
    る走査器具であるように成した、請求項２に記載の可搬式の車両搭載型試験シス
    テム。
  4. 【請求項４】 前記計算手段は、当該走査器具から受信した当該データに基
    づいて、当該計算された質量流量を少なくとも１つのエンジン運転パラメータに
    対して相関させるように成した、請求項３に記載の可搬式の車両搭載型試験シス
    テム。
  5. 【請求項５】 当該排気ガスの当該流量を測定するための前記手段は、実際
    の排気ガスの流量を検出する流量計であるように成した、請求項１に記載の車両
    排気物通報システム。
  6. 【請求項６】 可搬式の車両搭載型排気物試験システムであって： 試験を受けるべき車両に対して取外し可能に装着されるように成し、流量検出
    要素を包含するように成した、モジュールと； 前記モジュールを当該車両のボディ部分に対して取り付けるためのサポート手
    段と； 前記モジュールを当該車両の排気管に対して取外し可能に接続するように成し
    、それによって、当該車両の排気ガスの流量が前記流量検出要素によって検出さ
    れるように成した、接続手段と； 当該車両の当該排気ガスを連続的にサンプリングするための下流のサンプリン
    グ管と； 前記下流のサンプル管を介してサンプリングされた当該排気ガスの中における
    多数のガス状汚染物質の各々の濃度を検出するための下流のガス分析器と； 当該排気ガスの当該検出された濃度及び当該検出された流量に基づいて前記ガ
    ス状汚染物質の各々に関して質量流量を計算するための計算手段とを含んで成る
    ように成した、 頭記可搬式の車両搭載型排気物試験システム。
  7. 【請求項７】 前記接続手段は、エラストマー・ブーツを含んで成るように
    成した、請求項６に記載の可搬式の車両搭載型排気物試験システム。
  8. 【請求項８】 前記サンプリング管は、前記モジュールの中に固定されるよ
    うに成した、請求項６に記載の可搬式の車両搭載型排気物試験システム。
  9. 【請求項９】 触媒コンバータの上流における当該車両の当該排気ガスを連
    続的にサンプリングするための上流のサンプリング管を更に含んで成り、前記下
    流のサンプリング管は、当該触媒コンバータの下流に配置されるように成し； 前記多数のガス状汚染物質の各々の濃度を検出するための上流のガス分析器を
    も更に含んで成り、前記計算手段は、前記上流のガス分析器によって検出された
    当該濃度を前記下流のガス分析器によって検出された当該濃度と比較することに
    よって当該触媒コンバータの効率を測定するように成した、請求項６に記載の可
    搬式の車両搭載型排気物試験システム。
  10. 【請求項１０】 前記モジュールの中に装着されて、粒状物質を含んだ当該
    排気ガスを連続的にサンプリングするように成した、端部開放式ガス・サンプリ
    ング管を追加して含んで成り； 取外し可能に装着される少なくとも１つのフィルタ要素をも追加して含んで成
    り、それによって、前記１つのフィルタ要素が、前記端部開放式サンプリング管
    からの排気ガスがその間に前記１つのフィルタ要素を介して通される既知の時間
    周期の前後において計量され得るように成した、請求項６に記載の可搬式の車両
    搭載型排気物試験システム。
  11. 【請求項１１】 質量流量は、走行した単位距離当りのガス状汚染物質の単
    位質量としてそれぞれに計算されるように成し、当該車両によって走行された距
    離を連続的に検出するための距離検出手段をも更に含んで成るように成した、請
    求項６に記載の可搬式の車両搭載型排気物試験システム。
  12. 【請求項１２】 前記距離検出手段は、当該車両に搭載のエンジン・コンピ
    ュータからデータを受信して、当該受信したデータを前記計算手段に対して伝送
    する走査器具であるように成した、請求項１１に記載の可搬式の車両搭載型排気
    物試験システム。
  13. 【請求項１３】 前記計算手段は、当該走査器具から受信した当該データに
    基づいて、当該計算された質量流量を少なくとも１つのエンジン運転パラメータ
    に対して相関させるように成した、請求項１２に記載の可搬式の車両搭載型排気
    物試験システム。
  14. 【請求項１４】 当該車両の現在位置の計算において使用される信号を連続
    的に受信するための全地球位置把握システムの受信器を追加して含んで成り； 前記計算手段は、前記受信器からの信号に基づいて当該車両の現在位置を反復
    して計算し、前記汚染物質の当該計算された質量流量を当該計算された現在位置
    に対して相関させるように成した、請求項６に記載の可搬式の車両搭載型排気物
    試験システム。
  15. 【請求項１５】 前記計算手段は、燃料経済をもリアルタイムで計算するよ
    うに成した、請求項６に記載の可搬式の車両搭載型排気物試験システム。
  16. 【請求項１６】 前記モジュールを当該車両のボディ部分に取り付けて固定
    するためのサポート手段を更に含んで成るように成した、請求項６に記載の可搬
    式の車両搭載型排気物試験システム。
  17. 【請求項１７】 前記モジュールは： 開放内部を有する直管部分を包含するモジュール・ハウジングと； 前記直管部分の当該開放内部を介する当該排気ガス流の速度を測定するために
    前記直管部分の中に装着されるように成した、流量検出要素と； 当該排気ガスのサンプルを入手して、当該サンプルを当該下流のガス分析器に
    送り込むために前記流量検出要素に対して固定された位置において前記開放内部
    の中に延在するように成した、ガス・サンプリング管とを含んで成るように成し
    た、請求項６に記載の可搬式の車両搭載型排気物試験システム。
  18. 【請求項１８】 前記モジュールは： 前記流量検出要素に隣接する当該排気ガス流の圧力を検出するための圧力検出
    器と； 前記流量検出要素に隣接する当該排気ガス流の温度を検出するための温度プロ
    ーブと； 当該排気ガス流を整流するために前記流量検出要素の上流において前記開放内
    部の中に装着されるように成した、多数の平行翼板とを更に含んで成るように成
    した、請求項１７に記載の可搬式の車両搭載型排気物試験システム。
  19. 【請求項１９】 前記圧力検出器は、前記直管部分の外側の廻りにおいて密
    閉される環状ジャケットと、前記直管部分を貫通して延在し、前記直管部分の周
    囲の廻りにおける円の中に配列されるように成した多数の離間配置される孔とを
    含んで成り、前記多数の孔は、前記環状ジャケットと流体連絡して、前記開放内
    部と前記環状ジャケットと圧力検出器の間における流体連絡を設けるように成し
    た、請求項１７に記載の可搬式の車両搭載型排気物試験システム。
  20. 【請求項２０】 車両の排気管に対して接続される流量計モジュールであっ
    て： 直径Ｄの断面を備えた開放内部を有する直管部分を包含するモジュール・ハウ
    ジングと； 前記管部分を当該車両のボディ部分に対して取り付けるためのサポート手段と
    ； 前記直管部分の一方の端部を当該排気管に対して接続し、当該排気管から前記
    開放内部を介して流れる排気ガス流を設けるように成した、接続手段と； 前記直管部分の当該開放内部を介する当該排気ガス流の速度を測定するために
    前記直管部分の中に装着されるように成した、流量検出要素と； 当該排気ガスのサンプルを入手して、当該サンプルをガス分析器に送り込むた
    めに前記流量検出要素に対して固定された位置において前記開放内部の中に延在
    するように成した、ガス・サンプリング管とを含んで成るように成した、 頭記車両の排気管に対して接続される流量計モジュール。
  21. 【請求項２１】 前記流量検出要素は、少なくとも直径Ｄの主要な部分を横
    断して前記開放内部の中に延在する棒材を含んで成り、前記棒材は、前記直管部
    分の上流端部に面して、前記棒材の中において長手方向に延在する第１流路に対
    する当該排気ガスの連絡を設けるように成した第１列の開口と、前記直管部分の
    下流端部に面して、前記棒材の中において長手方向に延在する第２流路に対する
    当該排気ガスの連絡を設けるように成した第２列の開口とを有するように成し； 前記第１及び第２の流路のそれぞれの中における上流及び下流の圧力の間の差
    を検出するための圧力トランスデューサ手段をも含んで成るように成した、請求
    項２０に記載の流量計モジュール。
  22. 【請求項２２】 前記流量検出要素に隣接する当該排気ガス流の圧力を検出
    するための圧力検出器と； 前記流量検出要素に隣接する当該排気ガス流の温度を検出するための温度プロ
    ーブと； 前記上流及び下流の圧力の間の差に基づいてガス流量を計算し、当該検出され
    た温度及び当該検出された圧力に基づいて当該計算されたガス流量を補正するよ
    うに成した計算手段とを更に含んで成る、請求項２１に記載の流量計。
  23. 【請求項２３】 当該排気ガス流を整流するために前記流量検出要素の上流
    において前記開放内部の中に装着されるように成した、多数の平行翼板を更に含
    んで成るように成した、請求項２０に記載の流量計モジュール。
  24. 【請求項２４】 当該流量検出要素に隣接する当該排気ガス流の圧力を検出
    するための圧力検出手段を更に含んで成り、前記圧力検出手段は、前記直管部分
    の外側の廻りにおいて密閉される環状ジャケットと、前記直管部分を貫通して延
    在し、前記直管部分の周囲の廻りにおける円の中に配列されるように成した多数
    の離間配置される孔とを含んで成り、前記多数の孔は、前記環状ジャケットと流
    体連絡して、前記開放内部と前記環状ジャケットと圧力検出器の間における流体
    連絡を設けるように成した、請求項２０に記載の流量計モジュール。
  25. 【請求項２５】 前記圧力検出器は、前記直管部分の外側の廻りにおいて密
    閉される環状ジャケットと、前記直管部分を貫通して延在し、前記直管部分の周
    囲の廻りにおける円の中に配列されるように成した多数の孔とを含んで成り、前
    記多数の孔は、前記環状ジャケットと流体連絡して、前記開放内部と前記環状ジ
    ャケットと圧力トランスデューサの間における流体連絡を設けるように成した、
    請求項２２に記載の流量計。
  26. 【請求項２６】 車両の排気管に対して接続される流量計モジュールであっ
    て： 開放内部を有する直管部分を包含するモジュール・ハウジングと； 前記管部分を当該車両のボディ部分に対して取り付けるためのサポート手段と
    ； 前記直管部分の一方の端部を当該排気管に対して接続し、当該排気管から前記
    開放内部を介して流れる排気ガス流を設けるように成した、接続手段と； 前記直管部分の当該開放内部を介する当該排気ガス流の速度を測定するために
    前記直管部分の中に装着されるように成した、流量検出要素と； 当該流量検出要素に隣接する当該排気ガス流の圧力を検出するための圧力検出
    手段であって、前記圧力検出手段は、前記直管部分の外側の廻りにおいて密閉さ
    れる環状ジャケットと、前記直管部分を貫通して延在し、前記直管部分の周囲の
    廻りにおける円の中に配列されるように成した多数の離間配置される孔とを含ん
    で成り、前記多数の孔は、前記環状ジャケットと流体連絡して、前記開放内部と
    前記環状ジャケットと圧力検出器の間における流体連絡を設けるように成した、
    当該圧力検出手段と； 前記流量検出要素に隣接する当該排気ガス流の温度を検出するための温度プロ
    ーブと； 前記上流及び下流の圧力の間の差に基づいてガス流量を計算し、当該検出され
    た温度及び当該検出された圧力に基づいて当該計算されたガス流量を補正するよ
    うに成した計算手段とを含んで成る、 頭記車両の排気管に対して接続される流量計モジュール。
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