JP2005156296A - Instrument for measuring exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの一部を計測用通路に導き、この計測用通路内で排気ガスを空気によって希釈して排気ガス内の物質等を計測する排気ガス計測装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas measuring device that guides a part of exhaust gas discharged from an internal combustion engine to a measurement passage and dilutes the exhaust gas with air in the measurement passage to measure substances in the exhaust gas. .
内燃機関から排出される排気ガスの計測のために、マイクロトンネル(ダイリューショントネンル)が用いられている。マイクロトンネルを用いた排気ガス計測装置は、排気ガスの一部を試料採取管などによって抽出し、排出された一部の排気ガスをマイクロトンネルで空気によって希釈し、大気中に排気ガスが放出された場合と同じような状態を再現させて排気ガス中の粒子状物質(PM)などの計測を行うようにしたものである。 A microtunnel (dilution tunnel) is used to measure exhaust gas discharged from an internal combustion engine. An exhaust gas measuring device using a microtunnel extracts a part of the exhaust gas with a sampling tube, etc., dilutes a part of the exhaust gas with air in the microtunnel, and the exhaust gas is released into the atmosphere. In this case, the particulate matter (PM) or the like in the exhaust gas is measured by reproducing the same state as in the above case.
このようなマイクロトンネルを用いた排気ガス計測装置は、排気ガス全部を希釈する必要がないために、トンネルが小型になり、これによって排気ガス計測装置の全体の大きさもコンパクトに構成することが可能になる。 Since the exhaust gas measuring device using such a microtunnel does not need to dilute the entire exhaust gas, the tunnel becomes small, and the overall size of the exhaust gas measuring device can be made compact. become.
ところで、排気ガス計測装置にて計測する排気ガスの流量の制御は、一般的に、希釈に用いる空気の流量(以下、「希釈空気流量」と呼ぶ)の制御とマイクロトンネル内の空気の全流量(以下、「全流量」と呼ぶ)の制御等により行っている。すなわち、全流量と希釈空気流量をそれぞれ調節することによって排気ガスの流量を変化させている。こうするのは、排気ガス中には計測目的成分であるPMなどが混ざっているため、排気ガスを導入する試料採取管の途中に流量の制御装置や計測装置などを設けると不具合が生じるからである。 By the way, the control of the flow rate of exhaust gas measured by the exhaust gas measuring device is generally controlled by the flow rate of air used for dilution (hereinafter referred to as “dilution air flow rate”) and the total flow rate of air in the microtunnel. (Hereinafter referred to as “total flow rate”). That is, the exhaust gas flow rate is changed by adjusting the total flow rate and the dilution air flow rate, respectively. This is because PM, which is a target component for measurement, is mixed in the exhaust gas, and if a flow rate control device or a measurement device is provided in the middle of the sampling pipe into which the exhaust gas is introduced, a problem occurs. is there.
一方、精度の高い排気ガスの計測実験を行うためには、マイクロトンネルに流入させた計測の対象である排気ガスの正確な流量を取得する必要がある。しかし、前述のような理由から排気ガスの流量を直接制御できないため、希釈空気流量及び全流量を精度良く制御しなければならない。 On the other hand, in order to perform an exhaust gas measurement experiment with high accuracy, it is necessary to obtain an accurate flow rate of the exhaust gas to be measured that has flowed into the microtunnel. However, since the exhaust gas flow rate cannot be directly controlled for the reasons described above, the dilution air flow rate and the total flow rate must be controlled with high accuracy.
このような希釈空気流量又は全流量を精度良く制御する具体的は方法として、例えば特許文献1には、マイクロトンネル内の全流量と希釈空気流量に関して、個々に精度の高い基準流量計を用いて校正を行うことにより、排気ガスの流量の測定精度を高めるという技術が記載されている。さらに、特許文献2には、希釈空気流量の制御弁の制御を流量の安定した固定流量制御弁と可変流量制御弁の組み合わせにより行い、希釈空気流量の制御により生じる誤差を低減する技術が記載されている。その他にも、排気ガス計測装置の計測精度を向上するための技術が特許文献3及び特許文献4に記載されている。
As a specific method for accurately controlling such dilution air flow rate or total flow rate, for example,
しかしながら、上記のように希釈空気流量とマイクロトンネル内の全流量を別々に精度良く校正したり、又は希釈空気流量のみを精度良く調節して、希釈空気流量又は全流量自体の誤差が微小となっても、排気ガスの流量には予想外の大きな誤差が生じている場合がある。これは、排気ガスの流量は希釈空気流量とマイクロトンネル内の全流量との差分値であるため、希釈空気流量と全流量の誤差の符号が逆である場合は、排気ガスの誤差が大きくなってしまうからである。さらに、希釈比が大きいと(全流量に対して排気ガスの流量がわずかであるとき)、上記の排気ガスの流量の誤差はさらに大きくなってしまう。これは、希釈空気流量又は全流量にとっては微小な誤差であっても、排気ガスの流量自体がわずかな量であるので、上記の誤差は排気ガスの流量にとっては無視できない大きさとなり得るからである。つまり、排気ガスの流量は希釈比からも大きな影響を受けている。 However, as described above, the dilution air flow rate and the total flow rate in the microtunnel are calibrated separately or accurately, or only the dilution air flow rate is adjusted accurately, and the error in the dilution air flow rate or the total flow rate itself becomes small. However, an unexpectedly large error may occur in the flow rate of the exhaust gas. This is because the exhaust gas flow rate is the difference between the dilution air flow rate and the total flow rate in the microtunnel, and if the sign of the error between the dilution air flow rate and the total flow rate is opposite, the exhaust gas error will increase. Because it will end up. Furthermore, when the dilution ratio is large (when the exhaust gas flow rate is small with respect to the total flow rate), the error in the exhaust gas flow rate described above becomes even larger. This is because even if the error is small for the dilution air flow rate or the total flow rate, the exhaust gas flow rate itself is very small, so the above error can be a non-negligible magnitude for the exhaust gas flow rate. is there. That is, the exhaust gas flow rate is greatly influenced by the dilution ratio.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、内燃機関から排出される排気ガスを計測用通路に導入して排気ガスを計測する排気ガス計測装置において、精度良く希釈用の空気の流量及び排気用通路内の全流量を補正して、正確に排気ガスの流量を制御することが可能な排気ガス計測装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to measure exhaust gas by introducing exhaust gas discharged from an internal combustion engine into a measurement passage. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas measuring device capable of accurately controlling the flow rate of exhaust gas by accurately correcting the flow rate of dilution air and the total flow rate in the exhaust passage.
本発明の1つの観点では、内燃機関から排出される排気ガスを空気で希釈し計測用通路にて計測を行う排気ガス計測装置は、希釈空気の流量及び前記計測用通路内の全流量の誤差を算出する誤差算出手段と、前記希釈空気の流量の誤差と、前記全流量の誤差と、前記排気ガスの流量と前記空気の流量との希釈比との関係に基づいて前記希釈空気の流量又は前記全流量を補正する補正手段と、を備える。 In one aspect of the present invention, an exhaust gas measuring device that dilutes exhaust gas discharged from an internal combustion engine with air and measures in the measurement passage is an error between the flow rate of diluted air and the total flow rate in the measurement passage. The flow rate of the dilution air based on the relationship between the error calculation means for calculating the flow rate, the error in the flow rate of the dilution air, the error in the total flow rate, and the dilution ratio between the flow rate of the exhaust gas and the flow rate of the air Correction means for correcting the total flow rate.
上記の排気ガス計測装置は、内燃機関から排出される排気ガスの一部を計測用通路に導き、この計測用通路内で排気ガスを空気によって希釈して排気ガス内の物質等を計測する装置である。この計測用排気通路としては、マイクロトンネルなどを用いることができる。排気ガスの流量は、マイクロトンネル内の全流量(即ち、「全流量」)と希釈用の空気の流量(即ち、「希釈空気流量」)の差分値であるため別個に精度良く補正しても排気ガスの誤差は大きくなる場合があり、さらに排気ガスの誤差は希釈比DFからも大きく影響を受ける。そのため、希釈空気流量と、全流量と、希釈比を考慮に入れて希釈空気流量又は全流量を補正する。排気ガスの流量の誤差自体が微小になるように希釈空気流量又は全流量が補正されるので、簡便に排気ガスの流量を精度良く制御することができる。 The above exhaust gas measuring device is a device that guides a part of exhaust gas discharged from an internal combustion engine to a measurement passage, and measures the substance in the exhaust gas by diluting the exhaust gas with air in the measurement passage. It is. A microtunnel or the like can be used as the measurement exhaust passage. The exhaust gas flow rate is the difference between the total flow rate in the microtunnel (ie, “total flow rate”) and the dilution air flow rate (ie, “dilution air flow rate”). The error of the exhaust gas may become large, and the error of the exhaust gas is greatly influenced by the dilution ratio DF. Therefore, the dilution air flow rate or the total flow rate is corrected in consideration of the dilution air flow rate, the total flow rate, and the dilution ratio. Since the dilution air flow rate or the total flow rate is corrected so that the error of the exhaust gas flow rate itself becomes small, the flow rate of the exhaust gas can be easily controlled with high accuracy.
上記の排気ガス計測装置の一態様では、前記希釈空気の流量を計測する希釈空気流量計測手段と、前記全流量を計測する全流量計測手段と、を備え、前記誤差算出手段は、計測された希釈空気の流量に基づいて前記希釈空気の流量の誤差を算出し、計測された全流量に基づいて前記全流量の誤差を算出する。排気ガス計測装置は、計測用通路内を流通する気体の流量を計測することができる流量計測装置を備えることができる。流量計測装置としては、ベンチュリ流量計などの高精度の流量計を用いることができる。これにより、空気の流量と全流量を高精度に補正することができ、排気ガスの流量を正確に制御することが可能である。 In one aspect of the exhaust gas measuring apparatus, the apparatus includes a dilution air flow rate measuring unit that measures the flow rate of the dilution air, and a total flow rate measuring unit that measures the total flow rate, and the error calculation unit is measured An error in the flow rate of the dilution air is calculated based on the flow rate of the dilution air, and an error in the total flow rate is calculated based on the measured total flow rate. The exhaust gas measuring device can include a flow rate measuring device capable of measuring the flow rate of the gas flowing through the measurement passage. As the flow rate measuring device, a highly accurate flow meter such as a venturi flow meter can be used. As a result, the air flow rate and the total flow rate can be corrected with high accuracy, and the exhaust gas flow rate can be accurately controlled.
上記の排気ガス計測装置の他の一態様では、前記補正手段は、前記全流量の誤差と前記希釈比に基づいて、当該排気ガスの流量の誤差が最小になるように前記希釈空気の流量を補正する。排気ガスの流量の誤差は、希釈空気流量の誤差と、全流量の誤差と、希釈比と、で表すことができる。したがって、希釈比が定まっており、且つ全流量を固定したとき(即ち、希釈比及び全流量を定数として扱う)、希釈空気流量を補正して排気ガスの流量の誤差を最小にすることができる。 In another aspect of the exhaust gas measuring device, the correction means may control the flow rate of the dilution air based on the error in the total flow rate and the dilution ratio so that the error in the flow rate of the exhaust gas is minimized. to correct. The error in the flow rate of the exhaust gas can be expressed by the error in the dilution air flow rate, the error in the total flow rate, and the dilution ratio. Therefore, when the dilution ratio is fixed and the total flow rate is fixed (that is, the dilution ratio and the total flow rate are treated as constants), the dilution air flow rate can be corrected to minimize the error in the exhaust gas flow rate. .
上記の排気ガス計測装置の他の一態様では、前記補正手段は、希釈空気の流量の誤差=(全流量の誤差×希釈比)/(希釈比−1)となるように前記希釈空気の流量を補正する。希釈空気流量の誤差と、全流量の誤差と、希釈比と、で排気ガスの流量の誤差を表した数式において、排気ガスの流量の誤差が0になるようにすると、希釈空気流量の誤差、全流量の誤差、及び希釈比の関係は上記の式のようになる。上記の式に従って希釈空気流量の誤差を算出し、希釈空気流量を補正することによって、排気ガスの流量を0にすることができる。 In another aspect of the above exhaust gas measuring device, the correction means may be configured such that the flow rate of the dilution air is such that the error in the flow rate of the dilution air = (error in the total flow rate × dilution ratio) / (dilution ratio−1). Correct. In the equation expressing the error of the exhaust gas flow rate by the error of the dilution air flow rate, the error of the total flow rate, and the dilution ratio, if the error of the exhaust gas flow rate is zero, the error of the dilution air flow rate, The relationship between the error of the total flow rate and the dilution ratio is expressed by the above formula. By calculating the error of the dilution air flow rate according to the above equation and correcting the dilution air flow rate, the exhaust gas flow rate can be reduced to zero.
上記の排気ガス計測装置の他の一態様では、前記補正手段は、前記希釈空気の流量の誤差と前記希釈比に基づいて、当該排気ガスの流量の誤差が最小になるように前記全流量を補正する。排気ガスの流量の誤差を、希釈空気流量の誤差と、全流量の誤差と、希釈比と、で表すことができる。したがって、希釈比が定まっており、且つ希釈空気流量の誤差を固定したとき(即ち、希釈比及び希釈空気流量を定数として扱う)、全流量を補正して排気ガスの流量の誤差を最小にすることができる。 In another aspect of the exhaust gas measuring device, the correction means may adjust the total flow rate based on the dilution flow rate error and the dilution ratio so that the exhaust flow rate error is minimized. to correct. The error in the flow rate of the exhaust gas can be expressed by the error in the dilution air flow rate, the error in the total flow rate, and the dilution ratio. Therefore, when the dilution ratio is fixed and the error in the dilution air flow rate is fixed (that is, the dilution ratio and the dilution air flow rate are treated as constants), the total flow rate is corrected to minimize the error in the exhaust gas flow rate. be able to.
[排気ガス計測装置の構成]
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る排気ガス計測装置を示す概略構成図である。なお、図1は排気ガスの計測実験中を表している。
[Configuration of exhaust gas measuring device]
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an exhaust gas measurement experiment.
図1において、排気ガス計測装置100は、車両などのエンジン1から排出される排気ガスの計測を行う。エンジン1から排出される排気ガスは排気通路2内を流通し、この排気通路2に接続された試料採取管101より排気ガス122が排気ガス計測装置100に導入される。
In FIG. 1, an exhaust
排気ガス計測装置100は、試料採取管101と、流量制御部102と、流量計測部103と、マイクロトンネル104と、PM捕集フィルタ105と、流量制御部106と、流量計測部107と、制御コンピュータ110と、を備える。
The exhaust
試料採取管101は、前述したようにエンジン1から排出される排気ガスの一部を排気ガス計測装置100に導入する導入管である。試料採取管101は、図示しない車両などの排気通路2からマイクロトンネル104に接続されている。
The
流量制御部102は、排気ガス122を希釈するためにマイクロトンネル104に導入する希釈空気120の流量(以下、希釈空気流量を「Qd」と表記する)を調節する。また、流量制御部106は、マイクロトンネル104内の全部のガス124の流量(以下、全流量を「Qt」と表記する)を調節する。流量制御部102及び流量制御部106は、例えば、印加電圧V1、V2などによって開度が変化するバルブとすることができ、この印加電圧V1、V2は制御コンピュータ110から供給される。
The
流量計測部103は、希釈空気120の希釈空気流量Qdを計測し、計測結果値D1を制御コンピュータ110へ供給する。この流量計測部103は、理論的には流量制御部102にて設定した流量を計測している。一方、流量計測部107は全流量Qtを計測する。流量計測部107も、理論的には流量制御部106にて設定した流量を計測し、計測結果値D2を制御コンピュータ110へ供給する。流量計測部103及び流量計測部107での流量の計測は、主に後述する排気ガスの計測実験前の流量制御部102、106の補正処理の際に行われる。なお、これらの流量計測部103、107は、例えばベンチュリ流量計などのように高精度の流量計を用いることが好適である。
The flow
PM捕集フィルタ105は、排気ガス中のPM(粒子状物質)を捕集することができるフィルタである。この捕集されたPMは、例えば制御コンピュ―タ110などで解析することができる。
The
制御コンピュータ110は、補正演算部111と、差分演算部112とを備える。これらの演算部での処理については、詳細は後述する。また、制御コンピュータ110は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。制御コンピュータは、排気ガス計測装置100の計測部等から出力される計測結果値D1、D2などに基づいて各構成部の制御を行うとともに、PM捕集フィルタ105にて捕集した排気ガス中のPMなどの解析も行うこともできる。
The
なお、図1においては、流量制御部を流量計測部の上流側に設ける構成をとっているが、流量制御部を流量計測部の下流側に設けても良い。 In FIG. 1, the flow rate control unit is provided on the upstream side of the flow rate measurement unit, but the flow rate control unit may be provided on the downstream side of the flow rate measurement unit.
ところで、一般的にマイクロトンネル104に流入する排気ガス122の流量(以下、排気ガスの流量を「Qe」と表記する)は、流量制御部102及び流量制御部106の各流量を調節することにより行っている。すなわち、全流量Qtと希釈空気流量Qdをそれぞれ調節することによって排気ガスの流量を変化させている。そして、排気ガスの流量Qeは、希釈空気流量Qdと全流量Qtの差(Qe=Qt−Qd)として算出している。このようにするのは、排気ガス中にはPMなどが混ざっているため、排気ガスを導入する試料採取管101の途中に流量制御装置や流量計測装置などを設けると不具合が生じるからである。
In general, the flow rate of the
一方、流量制御部102に対して流量Qdを流すように設定しても、正確に流量Qdを流すことはできず、誤差(以下、「[Qd]error」と表記する)が生じる場合がある。流量制御部106も同様に、正確にQtを流すことができず誤差(以下、「[Qt]error」と表記する)が生じてしまう場合がある。そのため、一般的には流量制御部102に設定した流量(以下、「Qd1」と表記する)と流量計測部103での出力値(以下、「Qd2」と表記する)を比較して、流量制御部102が正確に流量Qd1を流すように流量制御部102のバルブの開度などを調整している。つまり、流量制御部102には流量Qd1±α分を流すようにバルブの開度などを設定して、実際の流量がQd1となるように補正される。流量制御部106に対しても、設定した流量(以下、「Qt1」と表記する)と流量計測部107の出力値(以下、「Qt2」と表記する)を比較して、流量制御部106の実際の流量がQt1となるようにバルブの開度などが補正される。
On the other hand, even if the flow
以上の補正の処理は、制御コンピュータ110内の補正演算部111が行うことができる。また、制御コンピュータ110の差分演算部112では、希釈空気流量Qdと全流量Qtの差分が取られて排気ガス122の流量Qeが算出される。なお、制御コンピュータ110でのこのような補正処理は、排気ガスの計測実験前に行われる。
The correction processing described above can be performed by the
しかしながら、上記のように設定した希釈空気流量Qd及び全流量Qtを補正して誤差を最小にするようにしても、排気ガス流量Qeは希釈空気流量Qdとマイクロトンネル内の全流量Qtとの差分値としているため、排気ガスの流量Qeの誤差(以下、「[Qe]error」と表記する)が予想外に大きくなる場合がある。 However, even if the dilution air flow rate Qd and the total flow rate Qt set as described above are corrected to minimize the error, the exhaust gas flow rate Qe is the difference between the dilution air flow rate Qd and the total flow rate Qt in the microtunnel. Therefore, an error in the exhaust gas flow rate Qe (hereinafter referred to as “[Qe] error”) may become unexpectedly large.
例えば、流量制御部102の希釈空気流量をQd1=95と設定し、流量制御部106の全流量をQt1=100と設定したとき、流量計測部103の出力がQd2=94.525で、流量計測部107の出力がQt2=100.5であったとする。このとき、流量制御部102では希釈空気流量の誤差が[Qd]error=-0.5%であり、流量制御部106では全流量の誤差が[Qt]error=0.5%である。つまり、2つの流量制御部は、ともに誤差が±1%未満となっている。一方、排気ガスの流量においては、流量制御部102、106の設定した流量から算出される排気ガスの流量はQe1=5(Qe1=Qt1−Qd1)であり、流量計測部103、107の出力値から算出される排気ガスの流量はQe2=5.975(Qe2=Qt2−Qd2)であるため、排気ガスの流量の誤差が[Qe]error=19.5%にもなってしまう。このように排気ガスの流量の誤差[Qe]errorが予想外に大きくなるのは、希釈空気流量の誤差[Qd]errorとマイクロトンネル内の全流量の誤差[Qt]errorの符号が逆である場合である。
For example, when the dilution air flow rate of the flow
また、希釈比DF(=Qt1/Qe1)が大きいために(即ち、全流量Qt1に比べて排気ガスの流量Qe1が微小である)、排気ガスの流量の誤差[Qe]errorが予想外に大きくなってしまう場合がある。これは、希釈空気流量Qd1又は全流量Qt1にとっては微小な誤差であっても、排気ガスの流量Qe1自体がわずかな量であるので、排気ガスの流量Qe1にとっては大きいものとなるからである。つまり、排気ガスの流量の誤差[Qe]errorは、その希釈比DFからも大きな影響を受けている。 Further, since the dilution ratio DF (= Qt1 / Qe1) is large (that is, the exhaust gas flow rate Qe1 is smaller than the total flow rate Qt1), the exhaust gas flow rate error [Qe] error is unexpectedly large. It may become. This is because even if the error is small for the dilution air flow rate Qd1 or the total flow rate Qt1, the exhaust gas flow rate Qe1 itself is a small amount, and thus becomes large for the exhaust gas flow rate Qe1. That is, the exhaust gas flow rate error [Qe] error is greatly influenced by the dilution ratio DF.
したがって、本実施形態では、排気ガスの流量の誤差[Qe]errorが最小になるように、希釈空気流量の誤差[Qd]errorと、マイクロトンネル内の全流量の誤差[Qt]errorと、希釈比DFと、の関係に基づいて流量制御部102と流量制御部106の補正を行う。
Therefore, in this embodiment, the error [Qd] error of the dilution air flow, the error [Qt] error of the total flow in the microtunnel, and the dilution so that the error [Qe] error of the exhaust gas flow is minimized. The flow
[流量制御部の補正処理]
以下で、本実施形態に係る流量制御部102及び流量制御部106の補正処理について図3のフローチャートを用いて説明する。その概要を述べると、ステップS11からステップS13までは流量制御部102の補正に関する処理で、ステップS14からステップS16までは流量制御部106の補正に関する処理で、ステップS17にて希釈比DFを取得し、ステップS18では希釈比DFと流量制御部106の流量の誤差に基づいて更に流量制御部102を補正する。
[Correction processing of flow control unit]
Hereinafter, correction processing of the
なお、これらの流量制御部102及び流量制御部106の流量の補正処理は排気ガスの計測実験の開始前に行うものとする。したがって、この補正処理は、排気ガス計測装置100を車両などに接続しないで行われる(すなわち、排気通路2とマイクロトンネル104と接続させない)。また、これらの処理は排気ガス計測装置100内の制御コンピュータ110が主体となって行う。さらに、流量制御部などの補正に係る演算は制御コンピュータ110内の補正演算部111にて行うことができる。
Note that the flow rate correction processing of the flow
まず、ステップS11では、制御コンピュータ110が、上述したように流量制御部102で設定した流量Qd1と流量計測部103で計測された流量Qd2を比較する。具体的には、図示しない吸引ポンプ等にてマイクロトンネル104内に空気の流れを生じさせ、流量制御部102はこの空気が所定の流量Qd1が流れるようにバルブの開度などを設定し、そのときの実際の流量Qd2を流量計測部103が計測する。1つの具体例を図2に示す。図2は、横軸に流量制御部102に設定した流量Qd1を示し、縦軸には流量計測部103wにて計測された流量Qd2を示している。図2のように、複数の流量に関して計測を行っている。流量制御部102が完全に正確であれば、流量Qd1は流量計測部103で計測される流量Qd2に一致する。以上の処理が終了すると、処理はステップS12に進む。
First, in step S11, the
ステップS12では、制御コンピュータ110は、流量制御部102で設定した流量Qd1と流量計測部103にて計測された流量Qd2に基づいて、流量制御部102の補正係数を算出する。図2のように、流量制御部102で設定した複数の流量Qd1と、それに対し流量計測部103で計測された流量Qd2と、に基づいて最適な補正係数が算出される。この補正係数は、最小二乗法に基づいて算出される。具体的には、図2に示すように、計測されたすべての点に関して任意の直線Lとの距離Dを算出し、これら算出された距離Dの2乗を取り、それらを全て加算する(即ち、「二乗和」を取る)。最小二乗法は、この二乗和が最小となる直線Lを決定するものである。このように補正係数を算出することにより、例えば、マイクロトンネル104内を流すべき所定の流量があるとき、その所定の流量を流すためには流量制御部102のバルブの開度をどれだけにすればよいかを即座に求めることができる。これにより、流量制御部102はマイクロトンネル104内に正確な流量の空気を流入させることができる。以上の処理が終了すると、処理はステップS13に進む。
In step S <b> 12, the
ステップS13では、任意に選択した流量Qd1を流量制御部102に設定して空気を流させ、流量計測部107で計測したとき、その計測された流量Qd2がステップS12にて決定された補正係数から算出される値と同一であるかのチェックを行う。具体的には、図2を参照すると、任意の流量A1を流させるべく流量制御部102のバルブの開度を設定し、流量計測部103にて流量を計測したとき、この計測された流量が直線Lから求まる流量A2と一致するかどうかをチェックする。同様に、マイクロトンネル104内を流量A2を流させるために流量制御部102が設定すべきバルブの開度などを直線Lから逆算し(この場合は、A1)、この値にて空気を流したとき、流量計測部103で計測される流量がA2に一致するどうかをチェックしても良い。このようにステップS13にてチェックを行ったとき、補正した流量制御部102から流される流量と計測される流量との差が大きい場合は、ステップS11に戻って再度処理を行うことができる。なお、このようなステップS13での処理も制御コンピュータ110が主体となって行うことができる。そして、以上の処理が終了すると、処理はステップS14に進む。
In step S13, when the arbitrarily selected flow rate Qd1 is set in the flow
ステップS14からステップS16では、流量制御部106に対して上記の方法と同様の処理にて流量制御部106の補正係数を算出していく。
In step S14 to step S16, the correction coefficient of the flow
まず、ステップS14では、制御コンピュータ110が、上述したように流量制御部106で設定した流量Qt1と流量計測部107で計測された流量Qt2を比較する。具体的には、図2に示すように、図示しない吸引ポンプ等にてマイクロトンネル104内に空気の流れを生じさせ、流量制御部106は空気が所定の流量Qt1が流れるようにバルブの開度などを設定し、そのときの実際の流量Qt2を流量計測部107が計測する。図2のように、複数の流量に関して計測を行っている。流量制御部106が完全に正確であれば、流量Qt1は流量計測部107で計測される流量Qt2に一致する。以上の処理が終了すると、処理はステップS15に進む。
First, in step S14, the
ステップS15では、制御コンピュータ110は、流量制御部106で設定した流量Qt1と流量計測部107にて計測された流量Qt2に基づいて、流量制御部106の補正係数を算出する。すなわち、流量制御部106で設定した複数の流量Qt1と、流量計測部107にて計測された実際の流量Qt2と、に基づいて最適な補正係数が最小二乗法によって算出される。具体的には、図2に示すように、まず計測点すべてにおいて任意の直線Lとの距離Dを算出し、算出された距離Dから二乗和を求める。そして、この二乗和が最小となる直線Lを決定する。このように補正係数を算出することにより、例えば、実際にマイクロトンネル104内を流すべき流量があるときに、その流量を流すためには流量制御部106のバルブの開度をどれだけにすればよいかを即座に求めることができる。これにより、流量制御部106はマイクロトンネル104内に正確な流量の空気又は排気ガスを流入させることができる。以上の処理が終了すると、処理はステップS16に進む。
In step S <b> 15, the
ステップS16では、任意に選択した流量Qt1を流量制御部106に設定して空気を流させ、流量計測部107にて流量Qt2を計測したとき、その計測された流量Qt2がステップS15にて決定された補正係数から算出される値と同一であるかのチェックを行う。具体的には、図2を参照すると、任意の流量A1を流させるべく流量制御部106のバルブの開度を設定し、流量計測部107にて流量を計測したとき、この計測された流量が直線Lから求まる流量A2と一致するかどうかをチェックする。同様に、マイクロトンネル104内を流量A2を流させるために流量制御部106が設定すべきバルブの開度などを直線Lから逆算し(この場合は、A1)、この値にて空気を流したとき、流量計測部107で計測される流量がA2に一致するどうかをチェックしても良い。このようにステップS16にてチェックを行ったとき、補正した流量制御部106から流される流量と計測される流量との差が大きい場合は、ステップS14に戻って再度処理を行うことができる。なお、ステップS16での処理も制御コンピュータ110が行うことができる。以上の処理が終了すると、処理はステップS17に進む。
In step S16, when the arbitrarily selected flow rate Qt1 is set in the flow
ステップS17では、制御コンピュータ110は、排気ガス計測装置に計測を行う際の希釈比を外部より取得する。制御コンピュータ110は、例えば、計測を行う実験者などの入力から希釈比を取得することができる。
In step S <b> 17, the
次に、ステップS18では、制御コンピュータ110は、さらに流量制御部102の補正係数を補正する処理を行う。本発明では、先に述べたように、排気ガスの流量Qeが全流量Qtと希釈空気量Qdの差分値であるため別個に精度良く補正しても誤差[Qe]errorは大きくなる場合があるということと、排気ガスの誤差[Qe]errorは希釈比DFからも影響を受けるということに注目して更なる補正処理を行っている。したがって、本実施形態では、排気ガスの流量の誤差[Qe]errorが最小になるように、希釈空気流量の誤差[Qd]errorと、マイクロトンネル内の全流量の誤差[Qt]errorと、希釈比DFとの関係に基づいて更に補正を行う。まず、排気ガスの流量の誤差[Qe]errorは、希釈空気流量の誤差[Qd]errorと、全流量の誤差[Qt]errorと、希釈比DFを用いて表すと、
[Qe]error=([Qt]error×DF)−{[Qd]error×(DF−1)} (式1)
と示すことができる。なお、希釈空気流量の誤差[Qd]errorと、全流量の誤差[Qt]errorと、希釈比DFは、
[Qt]error=(Qt2−Qt1)/Qt1 (式2)
[Qd]error=(Qd2−Qd1)/Qd1 (式3)
DF=Qt1/Qe1 (式4)
である。ここで、流量制御部102に設定する流量Qd1及び流量制御部106に設定する全流量Qt1は、上記の処理にて補正した流量を用いるものとする。
Next, in step S <b> 18, the
[Qe] error = ([Qt] error × DF) − {[Qd] error × (DF−1)} (Formula 1)
Can be shown. The error [Qd] error of the dilution air flow rate, the error [Qt] error of the total flow rate, and the dilution ratio DF are:
[Qt] error = (Qt2−Qt1) / Qt1 (Formula 2)
[Qd] error = (Qd2-Qd1) / Qd1 (Formula 3)
DF = Qt1 / Qe1 (Formula 4)
It is. Here, as the flow rate Qd1 set in the flow
本実施形態では、排気ガスの流量の誤差[Qe]errorを最小にするために、式1において[Qe]error=0になるように流量制御部102の補正を行う。したがって、ステップS18での補正後の希釈空気流量の誤差[Qd]error2は、式5を満たす必要がある。
In this embodiment, in order to minimize the error [Qe] error in the flow rate of the exhaust gas, the flow
[Qd]error2=([Qt]error×DF)/(DF−1) (式5)
すなわち、補正後の希釈空気流量の誤差が[Qd]error2となるように、再度、流量制御部102の補正係数を算出する。言い換えると、ステップS11からステップS13にて算出した補正係数に基づいて、ステップS18にて誤差が[Qd]error2となるような補正係数を算出する。このように、流量制御部の誤差が微小になるように補正するのではなく、排気ガスの流量の誤差[Qe]error自体が最小になるように補正が行われるので、簡便に排気ガスの流量の制御を精度良く行うことができる。
[Qd] error2 = ([Qt] error × DF) / (DF-1) (Formula 5)
That is, the correction coefficient of the
以上の処理が終了すると、流量制御部102はステップS18にて算出された補正係数に基づいてバルブの開度などが調整され、流量制御部106はステップS14からステップS16にて算出された補正係数に基づいてバルブの開度などが調整される。そして、設定された希釈比DFにて排気ガスの計測実験が開始される。なお、これらの処理は制御コンピュータ110が主体となって行うことができる。
When the above processing is completed, the flow
以上のように、排気ガスの流量の誤差[Qe]errorが最小になるように、希釈空気流量の誤差[Qd]errorと、マイクロトンネル内の全流量の誤差[Qt]errorと、希釈比DFとの関係に基づいて補正を行うことにより、流量制御部を個々に補正するなどの方法を用いるよりも、簡便にかつ精度よく排気ガスの流量を制御することができる。 As described above, the dilution air flow rate error [Qd] error, the total flow rate error [Qt] error, and the dilution ratio DF so that the exhaust gas flow rate error [Qe] error is minimized. By performing the correction based on the relationship, the flow rate of the exhaust gas can be controlled more easily and accurately than using a method such as individually correcting the flow rate control unit.
なお、上述した補正処理においては、全流量の誤差[Qt]errorと希釈比DFに基づいて排気ガスの流量の誤差[Qe]errorが最小になるように流量制御部102のみを更に補正する処理を示したが、流量制御部102は再度補正せず、希釈空気流量の誤差[Qd]errorと希釈比DFに基づいて排気ガスの流量の誤差[Qe]errorが最小になるように流量制御部106のみを補正するようにしても良い。
In the correction process described above, only the flow
1 エンジン
2 排気通路
100 排気ガス計測装置
101 試料採取管
102、106 流量制御部
103、107 流量計測部
104 マイクロトンネル
110 制御コンピュータ
111 補正演算部
112 差分演算部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
希釈空気の流量の誤差、及び前記計測用通路内の全流量の誤差を算出する誤差算出手段と、
前記希釈空気の流量の誤差と、前記全流量の誤差と、前記排気ガスの流量と前記希釈空気の流量との希釈比との関係に基づいて前記希釈空気の流量又は前記全流量を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする排気ガス計測装置。 An exhaust gas measurement device that dilutes exhaust gas discharged from an internal combustion engine with air and performs measurement in a measurement passage,
An error calculating means for calculating an error in the flow rate of the dilution air and an error in the total flow rate in the measurement passage;
Correction for correcting the flow rate of the dilution air or the total flow rate based on the relationship between the error in the flow rate of the dilution air, the error in the total flow rate, and the dilution ratio between the flow rate of the exhaust gas and the flow rate of the dilution air And an exhaust gas measuring device.
前記全流量を計測する全流量計測手段と、を備え、
前記誤差算出手段は、計測された希釈空気の流量に基づいて前記希釈空気の流量の誤差を算出し、計測された全流量に基づいて前記全流量の誤差を算出することを特徴とする請求項1に記載の排気ガス計測装置。 Dilution air flow rate measuring means for measuring the flow rate of the dilution air;
A total flow rate measuring means for measuring the total flow rate,
The error calculating means calculates an error in the flow rate of the dilution air based on the measured flow rate of the diluted air, and calculates an error in the total flow rate based on the measured total flow rate. The exhaust gas measuring device according to 1.
希釈空気の流量の誤差=(全流量の誤差×希釈比)/(希釈比−1)
となるように前記希釈空気の流量を補正することを特徴とする請求項1及至3のいずれか1項に記載の排気ガス計測装置。 The correction means includes
Error of dilution air flow rate = (error of total flow rate × dilution ratio) / (dilution ratio−1)
The exhaust gas measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow rate of the dilution air is corrected so that
The correction means corrects the total flow rate based on the flow rate error of the dilution air and the dilution ratio so that the flow rate error of the exhaust gas is minimized. The exhaust gas measuring device described.
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2003
- 2003-11-25 JP JP2003393852A patent/JP2005156296A/en active Pending
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