JP2013246169A - 水蒸気管理のための排気ガスサンプリングシステムおよびサンプリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の排気ガスサンプリングシステムのゾーンを備えた排気ガスサンプリングシステムおよび試験手順中に凝縮が生じるか否かを予測する方法を提供する。
【解決手段】複数の排気ガスサンプリングシステムのゾーンを備えた排気ガスサンプリングシステムのゾーンとして、少なくともサンプリング導管、充填回路および読取り回路がある。コントローラは、ゾーンの１つの凝縮を防止すべく最小希釈比を予測するようにプログラムされている。コントローラはまた、排気ガスのサンプルが、予測された最小希釈比に等しいか、これより大きい、選択された最小希釈比でメイクアップガスにより希釈される試験手順を実行するようにプログラムされている。
【選択図】図１

Description

例えば定体積サンプラ（constant volume samplers：ＣＶＳ）のような一般的な排気ガスサンプリングシステムでは、エンジンの排気ガスはメイクアップガスまたは希釈剤で希釈され、希釈された排気ガスのサンプルは比例的に抽出されかつ１つ以上のサンプルバッグ内に貯蔵される。エンジンサイズ、駆動サイクルおよび大気条件に基づいて、希釈排気ガスサンプルがバッグ内に貯蔵されたときに水に凝縮されないように、メイクアップガスおよびエンジン排気ガスの両方を含むＣＶＳ全流量が選択される。

適当なＣＶＳ全流量を決定することに加え、或るシステムは、バッグの凝縮を防止するため、サンプルバッグに予充填ガスのようなガスを充填する。他の或るシステムは、サンプルガスを加熱して、サンプルの温度を露点より高く維持する。

米国特許第７，５５９，２６２号明細書 米国特許出願第２０１０／００００３３９号明細書

本願では、複数の排気ガスサンプリングシステムのゾーンを備えた排気ガスサンプリングシステムを開示する。ゾーンは、少なくとも、サンプリング導管、充填回路および読取り回路である。排気ガスサンプリングシステムのゾーンの１つの中での凝縮を防止するため、コントローラが、最小希釈比を予測するようにプログラムされている。コントローラはまた、排気ガスのサンプルが、予測した最小希釈比に等しいかこれより大きい選択最小希釈比でメイクアップガスにより希釈される試験手順を実行するようにプログラムされている。本願はまた、試験手順中に凝縮が生じるか否かを予測する方法を開示する。

本発明の上記および他の特徴は、以下の図面および詳細な説明から最も良く理解されよう。

添付図面を以下に簡単に説明する。

例示の排気ガスサンプリングシステムを示す概略図である。 他の例示排気ガスサンプリングシステムを示す概略図である。 試験手順のための最小希釈比を選択する例示段階を示すフローチャートである。 試験手順が妥当なものであるか否かを決定する例示段階を示すフローチャートである。 図４のフローチャートで考慮されるエンジン性能の一例を示すグラフである。 試験手順が妥当なものであるか否かを決定する例示段階を示す他のフローチャートである。 図６のフローチャートで考慮される移動平均の一例を示すグラフである。

図１の概略図には、例示の排気ガスサンプリングシステム１０が示されている。より詳しくは、図示のシステム１０はＣＶＳである。上記特許文献１には、ＣＶＳの一例が示されており、該特許文献１の全体を本願に援用する。しかしながら、本発明は他の形式の排気ガスサンプリングシステムにも適用され、図示のシステム１０の細部に限定されるものではない。

例示のシステム１０は、エンジン１８からメイクアップ空気１４および排気ガス１６を受入れるように構成されたサンプリング導管１２を有している。メイクアップ空気１４は、サンプリング導管１２の一端に形成された入口２０を通ってサンプリング導管１２内に導入される。この例では、入口２０にはフィルタ２２が設けられている。入口２０と反対側には、所望量のメイクアップ空気をサンプリング導管１２内に吸引するためのポンプ２４が配置されている。排気ガス１６は、テールパイプ２６を通ってサンプリング導管１２内に導入される。

本願で使用するとき、用語「排気ガス（exhaust）」とは、エンジンから排出される種々の流体（ガスおよび蒸気を含む）並びに該流体中に懸濁される粒状物質（particulate
matter：ＰＭ）をいう。ＰＭは、一般に、エンジンから排出され、素成分（すなわち煤）の形態をなす炭素質物質、揮発性および半揮発性炭化水素化合物（可溶性有機留分（soluble Organic fraction：ＳＯＦ））の形態をなす炭素質物質、および他の有機および無機化合物（例えばスルフェート）を含む。前記メイクアップ空気は、含水量が判明しているか容易に決定できる任意の種類の希釈剤例えば大気を使用できる。

図示のように、サンプリング導管１２は更に、ミキサ２８、トンネル３０、熱交換器３２および測定装置（Ｍ）３４を有している。これらのコンポーネンツは上記特許文献１に詳細に説明されている。この例では、サンプリング導管１２はこれらのコンポーネンツ２８、３０、３２、３４を有しているが、本発明はこれらのコンポーネンツを有していない他の形式のサンプリング導管にも及ぶものである。

入口２０およびテールパイプ２６の下流側には、メイクアップガス１４と排気ガス１６との混合物のサンプルを抽出するためのサンプラ３６が配置されている。メイクアップガス１４と排気ガス１６との混合物を、本願では、希釈された排気ガスと呼ぶことにする。また、サンプラ３６によりサンプリングされたサンプルを、希釈された排気ガスサンプルと呼ぶことにする。

サンプラ３６の下流側では、希釈された排気ガスサンプルが、充填回路３８を通って導かれる。この例では、充填回路は、弁４０、ポンプ４２および流量計（flow meter：ＦＭ）４４を有している。充填回路３８は更に、それぞれのサンプルバッグ４８に連結されておりかつ独立して調節可能な弁４６を有している。充填回路３８は、弁４０、ポンプ４２および流量計４４を有しているものが示されているが、所望に応じて任意のコンポーネンツの組合せにすることもできる。本願で使用するとき、用語「充填回路３８」とは、サンプリング導管１２の下流側でありかつサンプルバッグ４８の上流側のサンプリングシステム１０の部分をいう。用語「充填回路」は、或る例ではサンプラ３６を含めることができる。

図示のように、充填回路３８は、希釈された排気ガスサンプルを２つのサンプルバッグ４８に導くが、本発明は、単一のサンプルバッグを含む任意数のサンプルバッグを含むものにも及ぶものである。サンプルバッグ４８の数に応じて弁４６の数を調整できる。

バッグ４８の下流側には読取り回路５０が設けられている。読取り回路５０は、独立して調節可能な弁５２と、ポンプ５４と、流量計５５と、エミッション分析器５６とを有し、該エミッション分析器５６はベンチ型分析ユニットで構成できる。充電回路３８のように、読取り回路５０は所望の部品のどのような組み合わせでも含むことができる。本願で使用するとき、用語「読取り回路５０」とは、サンプリングシステム１０のバッグ４８の下流側の部分をいう。

コントローラ５８は既知の任意の形式のコンピュータで構成でき、コントローラ５８が実行できる命令を記憶できるコンピュータ読取り可能な媒体を有している。また、コントローラ５８は、ここに開示されたシステムのコンポーネンツの各々と接続されている。例えば、コントローラ５８は、エンジン１８を制御しかつモニタすべく作動できかつ種々のポンプ２４、４２、５４および弁４０、４６、５２を独立して作動させることができる。

システム１０の変更例も本発明の範囲内に包含される。例えば一変更例では、システム１０は、分析器５６での正確な測定を確保すべく、サンプルバッグ４８に希釈された排気ガスサンプルを充填する前に、源６０から予充填ガスのようなガスをサンプルバッグ４８に充填する。このようなシステムは前記特許文献１に開示されている。本発明は、予充填の特徴を備えていないシステムにも及ぶ。本発明はまた、後充填の特徴のみを備えたシステム、または予充填の特徴と組合せて後充填の特徴をも備えたシステムにも及ぶものである。

他の例では、図２に示すように、システム１０が小型希釈器６２を有している。図１と図２との間では、同じ要素を示すのに同じ参照番号が使用されている。図２では、エンジン１８からの排気ガス１６がサンプリング導管１２内に導かれて、サンプラ３６によりサンプリングされる。排気ガスサンプルは、ミキサ６４で、小型希釈器６２からのメイクアップガスで希釈される。小型希釈器を備えた例示システムが上記特許文献２に開示されており、該特許文献２の全体を本願に援用する。

再び図１に戻って説明すると、例示のエミッション試験手順は、エンジン１８からの排気ガス１６をサンプリング導管１２内に導き、以下に説明する手順に先立って選択される最小希釈比ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}で、メイクアップ空気１４により排気ガス１６を希釈することにより行われる。排気ガス１６を選択された最小希釈比で希釈するため、コントローラ５８は、適当量のメイクアップ空気１４をサンプリング導管１２内に供給すべくポンプ２４に命令するようにプログラムされている。図２の例では、希釈は、コントローラ５８から小型希釈器６２への命令によりミキサ６４で行われる。

希釈された排気ガスサンプルは、サンプリング導管１２から充填回路３８を通ってサンプルバッグ４８に導かれる。希釈された排気ガスサンプルは、試験手順中にサンプルバッグ４８内に収集される。試験手順に続いて、希釈された排気ガスサンプルは、下流側のサンプルバッグ４８から読取り回路５０に導かれて、最終的に分析器５６に導かれる。

上記例示手順のような手順中、希釈された排気ガスサンプルに凝縮が形成されると、試験結果が不正確になるだけでなく、或る法規則（legislation）は、サンプルバッグ内に凝縮が生じることを防止する。新たな法規則はより一層制限的であり、サンプルバッグ４８以外にも凝縮が生じることを防止する。換言すれば、試験手順中に、サンプリングシステム１０のいずれかの箇所に凝縮が生じることがあれば、新しい法規則は、当該試験手順を有効に妥協させ、新しい試験手順を必要とするであろう。

したがって、本発明は、排気ガス１６について最小希釈比ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}を選択するとき、サンプルバッグ４８だけでなく、これに代えまたはこれに加えて、充填回路３８、読取り回路５０およびサンプリング導管１２の少なくとも１つを考慮に入れる。

一般に、希釈比ＤＲ_ＣＶＳは、次式に従って定められる。

ここで、Ｑ_ｍはメイクアップガス１４の流量、およびＱ_ｅｘは排気ガス１６の流量である。ひとたびＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}が選択されると（例えば、ＤＲ_ＣＶＳがＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}に設定されると）、サンプリング導管内の流量Ｑ_ＣＶＳは次式に従って与えられる。

ここで、Ｑ_{ｅｘ−ａｖｅ}は、試験手順中の排気ガス１６の平均期待流量である。或いは、Ｑ_{ｅｘ−ａｖｅ}は、手順中の排気ガス１６の流量の移動平均とすることもできる。ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}が与えられると、コントローラ５８は適正Ｑ_ＣＶＳを得るべく作動できる。

概略的に上述したように、凝縮の問題は、排気ガス１６をメイクアップガス１４で過度に希釈することにより回避できる。しかしながら、これにより、希釈された排気ガスサンプル中のメイクアップガス１４の含有量が大きいために、分析が極めて困難な排気ガスサンプルになってしまう。したがって、本発明の一例では、最小希釈比ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}は、排気ガスサンプリングシステム１０の種々のコンポーネンツ内の凝縮を防止するのに充分な高い比であると同時に、できる限り低い比となるように選択される。この最適な最小希釈比ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}を見出すため、充填回路３８、バッグ４８、読取り回路５０およびサンプリング導管１２内の凝縮を防止する希釈比は別々に決定され、排気ガス１６の最小希釈比は、予測希釈比の最大値に等しいか、これより大きく設定される。

より詳しくは、図３に示すように、充填回路３８内の凝縮を防止する最小希釈比ＤＲ_{ｆｉｌｌ−ｍｉｎ}が参照番号６８で示す段階で予測され、次式のように定められる。

ここで、Ｗ_{ｅｘ−ｍａｘ}は、試験手順中の排気ガス中の最大期待水濃度、Ｗ_{ｆｉｌｌ−ｓａｔ}は、試験手順中に充填回路３８と関連させるべき期待飽和水濃度、およびＷ_ｍは、試験手順中のメイクアップガス中の期待水濃度である。一例では、Ｗ_{ｆｉｌｌ−ｓａｔ}は、次式から決定される。

ここで、Ｐ_{Ｈ２０−ｖａｐ}は、既知の方法（例えばルックアップテーブル）を用いて識別される飽和蒸気圧である。他の例では、Ｐ_{Ｈ２０−ｖａｐ}は、ガイドとしての或る連邦法規を用いて識別される。この例では、入力温度Ｔ_ｆｉｌｌは、所与の試験手順中の充填回路３８内の希釈排気ガスサンプルの期待平均温度である。Ｐ_ｆｉｌｌは、試験手順中の充填回路３８内の希釈された排気ガスサンプルの期待平均圧力である。Ｔ_ｆｉｌｌおよびＰ_ｆｉｌｌは、従来の同様な試験中に存在するＴ_ｆｉｌｌおよびＰ_ｆｉｌｌのように、大気条件を考察することにより決定される。一例では、Ｔ_ｆｉｌｌは、試験中に期待される最小希釈比でメイクアップガス１４と排気ガス１６との混合物の露点より高くなり、したがって組込み安全係数（built-in safety factor）となるように選択される。

ＤＲ_{ｆｉｌｌ−ｍｉｎ}の式中の残りの変数、Ｗ_{ｅｘ−ｍａｘ}およびＷ_ｍは、エンジンおよび付属システムからの入力に基づいて予測される。例えば、エンジンにより燃焼される燃料の組成並びにエンジン吸気の特性および組成は、排気ガス中の水濃度Ｗ_{ｅｘ−ｍａｘ}に影響を与える。メイクアップガス１４が大気である例では、メイクアップガス１４の水濃度は、システム１０の周囲の温度および圧力等のパラメータに基づいて決定される。システム１０には種々の圧力センサおよび温度センサを配置でき、これらのセンサはコントローラ５８に接続できる。

参照番号７０で示す段階では、読取り回路５０内の凝縮を防止するための最小希釈比ＤＲ_{ｒｅａｄ−ｍｉｎ}が予測される。ＤＲ_{ｆｉｌｌ−ｍｉｎ}と同様に、ＤＲ_{ｒｅａｄ−ｍｉｎ}は次式に従って予測される。

ここで、Ｗ_ｍは上記のように定められ、Ｗ_{ｅｘ−ａｖｅ}は試験手順中の排気ガス中の平均期待水濃度、およびＷ_{ｒｅａｄ−ｓａｔ}は試験手順中に読取り回路５０と関連させるべき期待飽和水濃度である。Ｗ_{ｒｅａｄ−ｓａｔ}は、Ｔ_ｒｅａｄおよびＰ_ｒｅａｄ、および所与の試験手順中の読取り回路５０内の希釈された排気ガスサンプルの期待平均温度および圧力に基づいて、上記Ｗ_{ｆｉｌｌ−ｓａｔ}と同様な態様で決定される。より詳しくは、この例では、Ｔ_ｒｅａｄは、希釈された排気ガスサンプル中の水分の露点より高く設定され、Ｐ_ｒｅａｄは、分析器５６へのポンピング時（例えばポンプ５４）に、希釈された排気ガスサンプルが上昇される圧力より高い。

同様に、参照番号７２で示す段階では、バッグの予測最小希釈比ＤＲ_{ｂａｇ−ｍｉｎ}が次式に従って予測される。

ここで、Ｗ_{ｂａｇ−ｓａｔ}は試験手順中に少なくとも１つのサンプルバッグ４８と関連させるべき期待飽和水濃度である。Ｗ_{ｂａｇ−ｓａｔ}は、Ｐ_ｒｅａｄおよび試験手順中のバッグ４８内の希釈された排気ガスサンプルの期待平均温度および圧力に基づいて、上記Ｗ_{ｒｅａｄ−ｓａｔ}およびＷ_{ｆｉｌｌ−ｓａｔ}と同様の態様で決定される。或る例では、Ｔ_ｂａｇは、希釈された排気ガスサンプルの露点より高く設定する必要がある。ＤＲ_{ｂａｇ−ｍｉｎ}を計算するとき、或る例では、ピーク排気ガスを保護するため、Ｗ_{ｅｘ−ａｖｅ}を、排気ガス中の水濃度について最大積分値に置換する。すなわち、実際のＷ_{ｅｘ−ａｖｅ}を使用できるけれども、或る例ではＷ_{ｅｘ−ａｖｅ}を、平均値プラス試験依存マージンに置換する。

更に、参照番号７３で示す段階では、サンプリング導管１２についての予測最小希釈比ＤＲ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ−ｍｉｎ}が次式に従って予測される。

ここで、Ｗ_{ｅｘ−ｍａｘ}およびＷ_ｍは上記のように定められ、Ｗ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ−ｓａｔ}は試験手順中にサンプリング導管１２と関連させるべき期待飽和水濃度である。Ｗ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ−ｓａｔ}は、上記Ｗ_{ｆｉｌｌ−ｓａｔ}と同様の態様で決定され、かつ所与の試験手順中のサンプリング導管１２内の希釈された排気ガスサンプルのＴ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ}およびＰ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ}、期待平均温度および圧力に基づいている。より詳しくは、この例では、Ｔ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ}は、希釈された排気ガスサンプル中の水分の露点より高く設定され、Ｐ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ}は、大気圧に等しくすべきであると考える。

一例では、試験中、或る安全係数を与えるため、バッグの実際の温度Ｔ_ｂａｇは、計算に使用される温度Ｔ_ｂａｇより約４〜５℃だけ高い。Ｐ_ｂａｇは、安全係数を得るため、計算条件と実際の試験条件との間で変化する。同様に、ＤＲ_{ｆｉｌｌ-ｍｉｎ}およびＤＲ_{ｒｅａｄ-ｍｉｎ}には、組込み安全係数を設けることができる。

ひとたびこれらの最小希釈比が段階６８、７０および７２で予測されると、コントローラ５８は、予測された最小希釈比ＤＲ_{ｆｉｌｌ−ｍｉｎ}、ＤＲ_{ｂａｇ−ｍiｎ}、ＤＲ_{ｒｅａｄ−ｍｉｎ}およびＤＲ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ−ｍｉｎ}の最大値に等しいか、これより大きい排気ガス最小希釈比ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}を選択する。段階７４では、ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}が次のように選択される。

一例の試験手順では、排気ガス１６は、ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}に等しい比で、メイクアップガス１４で希釈される。或る例では、付加された安全係数について予測された比の最大値より大きい比で、排気ガスを希釈することができる。しかしながら、前述のように、小さい希釈比を用いて、より正確な試験結果を得ることができる。一例では、ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}は、メイクアップガス１４が、１：１と１０：１との範囲内の比で排気ガス１６と混合されるように選択される。

比ＤＲ_{ｆｉｌｌ−ｍｉｎ}、ＤＲ_{ｂａｇ−ｍiｎ}、ＤＲ_{ｒｅａｄ−ｍｉｎ}、ＤＲ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ−ｍｉｎ}およびＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}は絶対最小値であり、したがって、最小希釈比が試験手順中のいかなる時点でもＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}より小さい値になることはない。他の例では、試験中に全体の平均希釈比がＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}より低下することはない。更に別の例では、これらの比は移動平均であり、希釈の移動平均がＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}より低下することはない。

他の例では、コントローラ５８は、少なくとも１つの試験パラメータに基づいて決定された比ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}で排気ガス１６を希釈する。これらのパラメータとして、図４に示すように、システム１０のエンジンまたは車両性能モデル７８とパラメータ８０を含めることができる。この例では、エンジン性能モデル７８は、試験手順に含まれる特定形式のエンジンと関連する既知のモデルである。少なくとも１つのパラメータとして更に、試験サイクル中に期待されるピーク排気ガスに関する抵抗荷重の設定のように、ダイナモメータからの係数を含めることができる。

いかにしてＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}が選択されるかにかかわらず、試験手順中のエンジンまたは車両からの平均排気ガス流量および最大排気ガス流量Ｑ_{ｅｘ−ａｖｅ}、Ｑ_{ｅｘ−ｍａｘ}を所与の値により評価できる。すなわち、例えば試験手順の全体を通して、評価されたエンジン出力に基づいて予測できる。次に、試験手順の全体に亘って使用された最小Ｑ_{ＣＶＳ−ｍｉｎ}を次式から求めることができる。

一例では、少なくとも１つの試験パラメータとして、抵抗荷重（例えばｄｙｎｏ係数）、エンジン回転数、燃料種類、燃料組成、エンジンまたは車両の吸気特性および組成、および燃焼効率等のパラメータがある。或る排気ガスサンプリングシステムのパラメータはまた、概略的に前述したように、最小希釈比を決定するのに適切であり、エンジンの性能モデル７８に影響を与える。これらのパラメータ８０として、Ｔ_ｆｉｌｌおよびＰ_ｆｉｌｌ、Ｔ_ｒｅａｄおよびＰ_ｒｅａｄ、Ｔ_ｂａｇおよびＰ_ｂａｇ、Ｔ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ}およびＰ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ}およびメイクアップガス１４の組成特性（例えば、Ｎ_２、Ｏ_２等に帰す部分）がある。これらのパラメータについては、既知のエンジン性能モデルを決定でき、コントローラは、必要な最小希釈比ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}に対する流量Ｑ_ＣＶＳを選択できる。

或いは、図４の試験に対して選択された最小希釈比は、図３の方法に基づいて決定できる。ＤＲ_ＣＶＳをいかに選択するかにかかわらず、エミッション試験手順は、図４の参照番号７６で示すように開始される。前述のように、試験手順は、段階７４で選択した最小比で、または少なくとも１つの試験パラメータに基づいて決定された最小比で排気ガスを希釈できる。いずれの場合でも、ひとたびＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}が選択されたならば、コントローラ最適流量Ｑ_ＣＶＳを示唆できる。

参照番号８２での試験中、コントローラ５８はモデルに対する試験パラメータの実際の性能をモニタし、参照番号８４で２つの間の差が排気ガスサンプリングシステム１０での凝縮の可能性を表示するか否かを決定する。そのような表示が存在する場合には、試験は、凝縮の可能性があると妥協され、参照番号８６での段階で終了する。

図５は、試験手順での妥協の可能性を表示するグラフである。図示の例では、エンジン１８またはシステム１０のパラメータは、実際のパラメータの値とモデルにより予測された値との間の陰影領域により示すように、モデルにより予測された値を一定時間越えている。

一例では、試験手順中に、コントローラ５８が、最小希釈比でのエンジン回転数に関するモデルに対するエンジン１８の回転数をモニタする。図５の陰影領域で示すように、エンジン回転数がモデルに関連する値を超えて、最小希釈比ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}が凝縮を防止するには不充分である場合には、コントローラ５８は試験を終了する。他の例では、メイクアップガス１４として大気が使用される場合に、コントローラ５８は大気の相対湿度をモニタする。相対湿度に予期しないピークがあると、妥当性ある試験を表示する。

本発明の他の特徴が、図６のフローチャートに示されている。参照番号８８の段階で開始する試験手順中、サンプルバッグ内の飽和水濃度Ｗ_{ｂａｇ−ｓａｔ−ｉｎｔ}の積分値が、段階９０で計算される。すなわち、試験手順中、Ｗ_{ｂａｇ−ｓａｔ}が時間の関数としてモニタされ、時間ゼロから時間「ｔ」までのＷ_{ｂａｇ−ｓａｔ}の積分値を用いて、時間「ｔ」でバッグ内に凝縮があるか否かを判断する。積分値は、設定された時間間隔（例えば、ｔ＝１秒、２秒、３秒・・・）で計算される。この積分値Ｗ_{ｂａｇ−ｓａｔ−ｉｎｔ}から、コントローラ５８は、参照番号９２で示す段階で、例えばＷ_{ｂａｇ−ｓａｔ−ｉｎｔ}とモデルとを比較することにより、サンプルバッグ４８内に凝縮の可能性があるか否かを決定する。試験での可能な妥協性が認識される場合には、試験は参照番号９４で示す段階で終了する。

図７は、試験手順中に妥協の可能性が生じる例を示すものである。この例では、陰影領域で示すように、Ｗ_{ｂａｇ−ｓａｔ−ｉｎｔ}が、試験手順中に期待された平均Ｗ_{ｂａｇ−ｓａｔ}を超えている。したがって、バッグは過飽和状態にあり、凝縮が存在している。

本発明は、排気ガスシステムのサンプルバッグ以外にも凝縮が生じることを防止するのに使用できる。理解されようが、サンプルバッグ４８以外にも凝縮が生じることを防止するのには、より正確な試験を行うことおよび新しい法規則に適合することを含む幾つかの理由がある。

本発明は、凝縮が生じていたことを試験の完了後に決定するのではなく、試験中に凝縮をモニタすることにより、妥協した試験手順を中断するのに使用できる。妥協した試験の中断は、試験手順をやり直すことに比べて時間およびコストの節約をもたらす。

種々の例は図示の特定コンポーネンツを有しているが、本発明の実施形態はこれらのコンポーネンツの特定組合せに限定されるものではない。他の例からの特徴またはコンポーネンツと組合せた１つの例からのコンポーネンツまたは特徴の幾つかを使用することができる。

当業者ならば、上記実施形態は例示であって非制限的であることを理解されよう。すなわち、本発明の変更形態は特許請求の範囲に包含されるものである。したがって、特許請求の範囲の記載は、本発明の真の範囲および内容を決定するのに研究すべきである。

１０ 排気ガスサンプリングシステム
１４ メイクアップガス（メイクアップ空気）
１６ 排気ガス
１８ エンジン
３８ 充填回路
４８ サンプルバッグ
５０ 読取り回路
５６ エミッション分析器
５８ コントローラ
６０ 充填ガス源

Claims (28)

1. 排気ガスサンプリングシステムの複数のゾーンを有し、該ゾーンは、サンプリング導管と、充填回路と、読取り回路とを備え、
   ゾーンの１つに凝縮が生じることを防止すべく、最小希釈比を予測するようにプログラムされたコントローラを更に有し、該コントローラは、予測された最小希釈比に等しいか、これより大きい、選択された最小希釈比で、排気ガスのサンプルをメイクアップガスで希釈するように試験手順を実行すべくプログラムされていることを特徴とする排気ガスサンプリングシステム。
2. 前記排気ガスサンプリングシステムのゾーンが、少なくとも１つのサンプリングバッグを有し、コントローラは、少なくとも１つのサンプリングバッグ内の凝縮および少なくとも１つの他の排気ガスサンプリングシステムのゾーン内の凝縮を防止すべく最小希釈比を予測するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１記載の排気ガスサンプリングシステム。
3. 前記選択された最小希釈比は、予測された最小希釈比の最大値に等しいことを特徴とする請求項２記載の排気ガスサンプリングシステム。
4. 前記選択された最小希釈比は、予測された最小希釈比の最大値に等しいか、これより大きいことを特徴とする請求項２記載の排気ガスサンプリングシステム。
5. 前記コントローラは、排気ガスサンプリングシステムの各ゾーン内の凝縮を防止すべく、最小希釈比を予測するようにプログラムされていることを特徴とする請求項４記載の排気ガスサンプリングシステム。
6. 前記選択された最小希釈比は、１：１と１０：１との間の範囲内にあることを特徴とする請求項５記載の排気ガスサンプリングシステム。
7. 前記コントローラに連結されたポンプを更に有し、コントローラは、ポンプが、選択された最小希釈比に従って一定量のメイクアップガスをサンプリング導管内に吸引する命令を出すようにプログラムされていることを特徴とする請求項１記載の排気ガスサンプリングシステム。
8. 充填回路、読取り回路、サンプリング導管および少なくとも１つのサンプルバッグの各々内の凝縮を防止すべく、コントローラにより最小希釈比を予測する段階と、
   試験手順中に、排気ガスを、予測された最小希釈比の最大値に等しいか、これより大きい比でメイクアップガスにより希釈する段階とを有することを特徴とする排気ガスサンプルを希釈する方法。
9. 充填回路内の凝縮を防止する最小希釈比ＤＲ_{ｆｉｌｌ−ｍｉｎ}は次式により予測され、
   

   

   ここで、Ｗ_{ｅｘ−ｍａｘ}は、試験手順中の排気ガス中の最大期待水濃度、Ｗ_{ｆｉｌｌ−ｓａｔ}は、試験手順中に充填回路と関連させるべき期待飽和水濃度、およびＷ_ｍは、試験手順中のメイクアップガス中の期待水濃度であることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 読取り回路内の凝縮を防止するための最小希釈比ＤＲ_{ｒｅａｄ−ｍｉｎ}は次式により予測され、
    

    

    ここで、Ｗ_{ｅｘ−ａｖｅ}は、試験手順中の排気ガス中の平均期待水濃度、およびＷ_{ｒｅａｄ−ｓａｔ}は、試験手順中に読取り回路と関連させるべき期待飽和水濃度、およびＷ_ｍは、試験手順中のメイクアップガス中の期待水濃度であることを特徴とする請求項８記載の方法。
11. バッグ回路内の予測最小希釈比ＤＲ_{ｂａｇ−ｍｉｎ}は次式に従って予測され、
    

    

    ここで、Ｗ_{ｅｘ−ａｖｅ}は、試験手順中の排気ガス中の平均期待水濃度、Ｗ_{ｂａｇ−ｓａｔ}は試験手順中に少なくとも１つのサンプルバッグと関連させるべき期待飽和水濃度、およびＷ_ｍは、試験手順中のメイクアップガス中の期待水濃度であることを特徴とする請求項８記載の方法。
12. 少なくとも１つのサンプルバッグ内の凝縮を防止するための最小希釈比ＤＲ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ−ｍｉｎ}は、次式に従って予測され、
    

    

    ここで、Ｗ_{ｅｘ−ｍａｘ}は、試験手順中の排気ガス中の最大期待水濃度、Ｗ_{ｓａｍｐ−ｃｏｎｄ−ｓａｔ}は、試験手順中にサンプリング導管と関連させるべき期待飽和水濃度、およびＷ_ｍは、試験手順中のメイクアップガス中の期待水濃度であることを特徴とする請求項８記載の方法。
13. 前記排気ガスは、次式で示す最小希釈比ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}、すなわち、
    

    

    でメイクアップガスにより希釈されることを特徴とする請求項８記載の方法。
14. 前記ＤＲ_{ＣＶＳ−ＭＩＮ}は、１：１と１０：１との間の範囲内にあることを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 前記排気ガスは、サンプリング導管内でメイクアップガスにより希釈されることを特徴とする請求項８記載の方法。
16. 前記排気ガスは、サンプリング導管の下流側の位置で、小型希釈器によりメイクアップガスで希釈されることを特徴とする請求項８記載の方法。
17. 前記サンプリング導管内の凝縮を防止するための最小希釈比を、コントローラにより予測する段階を更に有することを特徴とする請求項８記載の方法。
18. 前記排気ガスは、サンプリング導管、バッグ回路、読取り回路および少なくとも１つのサンプルバッグ内の凝縮を防止すべく予測された最小希釈比の最大値で、メイクアップガスにより希釈されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
19. 排気ガスサンプリングシステムを用意する段階と、
    モデルを用意する段階と、
    排気ガスサンプリングシステム内の凝縮の可能性を識別すべく、試験手順中の少なくとも１つのパラメータのモデルに対する性能をコントローラによりモニタする段階とを有することを特徴とする、凝縮が試験手順中に生じるか否かを予測する方法。
20. 前記少なくとも１つのパラメータは、排気ガスサンプリングシステムのパラメータおよびエンジンパラメータの１つであることを特徴とする請求項１９記載の方法。
21. 前記排気ガスは、モデルに基づいて選択された比で希釈されることを特徴とする請求項１９記載の方法。
22. 前記モデルは少なくとも１つのパラメータに基づいていることを特徴とする請求項１９記載の方法。
23. 前記少なくとも１つのパラメータは、メイクアップガスの特性を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
24. 前記少なくとも１つのパラメータは、エンジンにより燃焼される燃料の炭化水素濃度を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
25. 前記少なくとも１つのパラメータは、エンジンの吸気中の水分濃度を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
26. 前記少なくとも１つのパラメータは、エンジンの燃焼効率を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
27. 少なくとも１つのサンプルバッグを備えた排気ガスサンプリングシステムを用意する段階と、
    エンジンからの排気ガスをメイクアップガスで希釈する段階と、
    少なくとも１つのバッグに、希釈された排気ガスのサンプルを充填する段階と、
    試験手順中に、少なくとも１つのサンプルバッグ内の水濃度の積分値に基づいて、少なくとも１つのサンプルバッグ内に凝縮が生じるか否かを決定する段階とを有することを特徴とする、試験手順中に凝縮が生じるか否かを予測する方法。
28. 前記少なくとも１つのサンプルバッグ内の水濃度の積分値は、試験手順中にコントローラにより連続的に計算されることを特徴とする請求項２７記載の方法。
    

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