JP3788560B2 - 排気ガス成分測定装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を自動運転しながら排気ガスの成分を測定する排気ガス成分測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7は、従来のこの種の排気ガス成分測定装置の一例を示している。この排気ガス成分測定装置51は、ハウジング内に収容した車両(ともに図示せず)を所定の運転モードで自動運転しながら、排気ガスの成分を測定するものである。排気ガス成分測定装置51は、制御盤52、および車両内に設置されたロボット53を備えている。制御盤52は、測定の種類の指定や測定の開始などを入力するための入力キー、およびマイクロコンピュータ(いずれも図示せず)などを有している。ロボット53は、車両のスタータやアクセルなどを駆動するアクチュエータ(図示せず)を有しており、制御盤52による制御によって、車両のエンジンを、指定された測定に応じた所定の運転モードで自動運転する。なお、同図中の実線は制御盤52による制御系統を、破線は人間による操作系統を、それぞれ示している。
【0003】
制御盤52には、マイクロコンピュータから成る演算装置54が接続され、この演算装置54には、車両の排気管(図示せず)に設けられたCVS55と、その分析計56が接続されている。演算装置54による制御の下、CVS55は排気ガスをサンプリングし、分析計56は、サンプリングした排気ガスの成分を分析するとともに、演算装置54は、分析計56で得られたデータを用いて、排気ガスの成分の測定結果を演算する。
【0004】
さらに、排気ガス成分測定装置51には、運転モードに応じて車両の環境を設定するために、エンジンを冷却する冷却ファン57や、車両を日射する日射装置59が設けられており、これらは、図7に示すように、人間の操作によってON/OFFされる。冷却ファン57は車両の運転・停止に応じてON/OFFされ、ボンネットBは、冷却ファン57の運転時に、その冷却能力を確保するために開放される。
【0005】
また、排気ガス成分測定装置51は、CVS55でサンプリングされなかった余りの排気ガスを強制的に排気するための排気ブロア60と、車両の駆動輪を載置し、その走行状態を確保するためのダイナモメータ61と、エンジンの回転数などの車両データを計測する車両計測装置64とを備えており、これらもまた、人為的な操作によってON/OFFされる。ダイナモメータ61のローラの回転数データ、および車両計測装置64で検出された車両データは、制御盤52に送られる。さらに、この排気ガス成分測定装置51は、本装置の異常時、例えばタイヤのパンクなどを認知した場合、また故障センサ62が異常を検知した場合には、人間が車両の運転を停止して、測定を中止するようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の排気ガス成分測定装置51では、車両の運転、試料のサンプリングおよび分析や、測定結果の演算などについては、それぞれロボット53、CVS55、分析計56および演算装置54により自動で行えるものの、測定に必要なその他の設定については、手動操作で行うように構成されている。このため、人為的な操作のミスやばらつきが入り込む余地が多分にあることで、測定を高い精度で行えないとともに、人的工数の増大によってコストが増大するなどの欠点がある。
【0007】
例えば、図5に示すように、米国カリフォルニア州のLA−4モード試験では、車両の運転モードを、それぞれ所定時間のCTモード(低温加速モード)、CSモード(低温緩加速モード)、ソークモード(停止モード)、およびHTモード(高温加速モード)に順次、切り替えながら、排気ガスの成分を測定すべき旨、規定されている。このため、ソークモードの前後で、冷却ファン57のON/OFF、ボンネットBの開閉や、排気ブロア60および車両データ計測装置64のON/OFFなどを、所定時刻ごとに正しく切り替えなければならない。
【0008】
従来、これらの作業は、前述したようにすべて人間が行っており、このため、例えば冷却ファン57のON/OFFのし忘れや、ソーク時間のばらつきが生じることは避けられない。また、1人の人間が複数の作業を行った場合には、作業間でタイムラグが必ず生じるとともに、これを防止しようとすれば、作業項目と同数の多数の人員を配置しなければならず、人的コストがかなり増大してしまう。
【0009】
特に、ボンネットBの開閉については、遠隔操作が可能な他の作業と異なり、作業者がハウジング内に立ち入って直接、開閉しなければならない。このため、大きな作業タイムラグが生じやすいとともに、作業者の出入りに伴ってハウジング内の環境が変化したり、さらには、試験の種類によっては、作業者が高温・低温、日射や高地などの過酷な条件に晒されるなどの不具合がある。
【0010】
さらに、従来の排気ガス成分測定装置51では、一部の異常の検知は故障センサ62により自動で行っているものの、異常の発生に応じた装置の非常停止は人為的に行っている。
【0011】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、排気ガスの成分の測定を、全自動によって、容易に、低コストで効率良くかつ正確に行うことができる排気ガス成分測定装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項1に係る発明は、車両Vを所定の運転モードで運転しながら排気ガスの成分を測定する排気ガス成分測定装置であって、車両Vの運転モードを設定する運転モード設定手段(例えば実施形態における(以下、この項において同じ)制御盤14)と、この運転モード設定手段で設定された運転モードに応じて車両Vの環境を自動設定する環境設定手段(冷却ファン7およびボンネット開閉装置8)と、設定された運転モードになるように車両Vを自動運転する運転装置(ロボット3)と、この車両Vの自動運転に伴い排気ガスの成分を自動計測する計測装置(CVS11、分析計13および演算装置15)と、を備え、環境設定手段は、設定された運転モードに応じてボンネットBを自動開閉するボンネット開閉手段(ボンネット開閉装置8)を有することを特徴としている。
【0013】
この排気ガス成分測定装置によれば、運転モード設定手段により車両の運転モードが設定されると、それに応じて、環境設定手段が車両の環境を自動設定し、運転装置が、設定された運転モードになるように車両を自動運転するとともに、この車両の自動運転に伴い、計測装置が排気ガスの成分を自動計測する。このように、本装置では、その作動を開始した後は、設定された運転モードに応じた車両の環境設定および運転、ならびに排気ガスの成分の計測を全自動で行えるので、人為的な操作ミスおよび時間のばらつきやタイムラグを排除しながら、排気ガスの成分の測定を、容易に低コストで効率良く、かつ正確に行うことができる。
【0015】
また、ボンネット開閉手段が運転モードに応じてボンネットを自動開閉するので、従来、特に困難であったボンネットの開閉についても自動で行えることで、排気ガスの成分の測定を、車両を収容するハウジング内に作業者が立ち入ることなく、行うことができる。その結果、作業者の出入りに伴ってハウジング内の環境が変化したり、試験の種類により、作業者が高温・低温、日射や高地などの過酷な条件に晒されるなどの事態を、確実に回避できる。
【0016】
さらに、請求項に係る発明は、請求項の排気ガス成分測定装置において、ボンネット開閉手段が、ボンネットBにより開閉されるエンジンルームER内に配置されたアクチュエータ10で構成されていることを特徴としている。
【0017】
この排気ガス成分測定装置では、ボンネット開閉手段が、エンジンルーム内に配置されたアクチュエータで構成されているので、ボンネット開閉手段を外部に設置した場合と比較して、特に、車両のサイズの相違に応じた取付け調整が容易であることで、高い汎用性が得られるとともに、測定の終了後に車両を移動させる際、アクチュエータを取り外す作業が不要であることにより、測定の効率化を図ることができる。
【0018】
また、請求項に係る発明は、請求項1または2の排気ガス成分測定装置において、車両Vの環境の異常および/または車両Vの運転状態の異常を検出する異常検出手段(故障センサ16)と、この異常検出手段により異常が検出されたときに運転装置による自動運転を自動停止する非常停止手段(制御盤14)と、をさらに備えていることを特徴としている。
【0019】
この排気ガス成分測定装置によれば、異常検出手段により車両の環境および/または運転状態の異常が検出されたときに、非常停止手段が運転装置による自動運転を自動停止するので、異常発生時に運転装置を確実に停止させることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1および図2は、本発明の一実施形態による排気ガス成分測定装置1の構成を示している。
【0021】
この排気ガス成分測定装置1は、ハウジング2内に車両(被試験車)Vを収容し、この車両Vを所定の運転モードで自動運転しながら、そのときに排出される排気ガスの成分を測定するものである。車両Vの運転席には、そのエンジンEを自動運転するためのロボット3(運転装置)が設置される。このロボット3は、車両のスタータやアクセルなどを駆動するアクチュエータ(いずれも図示せず)を有しており、後述する制御盤14による制御によって、エンジンEを設定された所定の運転モードで自動運転する。車両Vの駆動輪Dは、1ローラ式のダイナモメータ4のローラ5上に載置されており、このダイナモメータ4は、制御盤14による制御によって作動し、運転モードに応じた走行状態を確保する。また、車両V内には、ECU6aおよびデータ取込器6bで構成される車両データ計測装置6が設けられており、これにより計測されたエンジンEの回転数などの車両データは、ダイナモメータ4のローラ5の回転数データとともに、制御盤14に送られる。
【0022】
また、この排気ガス成分測定装置1は、車両Vの環境を設定する環境設定手段として、冷却ファン7、ボンネット開閉装置8(ボンネット開閉手段)および日射装置9を備えている。冷却ファン7は、エンジンEの前方に配置され、エンジンEに向かって送風することにより、これを冷却するものであり、そのON/OFFは制御盤14によって制御される。日射装置9は、車両Vの上方に設けられ、日射条件での測定を行う場合に、車両Vを直射することによって、これを加熱するものであり、そのON/OFFは制御盤14によって制御される。
【0023】
ボンネット開閉装置8は、冷却ファン7の運転時に、その冷却能力を確保するために、車両VのボンネットBを開放するものである。図3に示すように、ボンネット開閉装置8は、エンジンルームER内に配置されたアクチュエータ10で構成されている。アクチュエータ10は、車両VのフレームFに取り付けられるシリンダ10aと、シリンダ10aに対して上下方向に伸縮自在で、ボンネットBに連結されたピストン10bと、ピストン10bをボールねじ機構(図示せず)などを介して駆動するモータ10c(図4参照)とを備えており、モータ10cの作動を制御盤14で制御し、ピストン10bを伸縮させることによって、ボンネットBが開閉される。なお、車両Vの一般走行時にボンネットBをロックするのに用いられるロック装置(図示せず)は、測定中にはロックを解除される。
【0024】
なお、図3は、アクチュエータ10を設置する場合の2つの例を示しており、同図(a)は、シリンダ10aをフレームFに対して回動自在とするとともに、ピストン10bをボンネットBに対して固定した自由型、同図(b)は、逆に、シリンダ10aをフレームFに対して固定とするとともに、ピストン10bをボンネットBを当接させた固定型のものである。また、図4は、アクチュエータ10自体の3つの例を示しており、同図(a)〜(c)はそれぞれ、ピストン10bが、片側に1段で伸縮する片側伸縮型、片側に2段で伸縮する片側多段伸縮型、両側に伸縮する両側伸縮型のものである。
【0025】
また、車両Vの排気管EPにはCVS11(計測装置)が取り付けられ、その下流側に排気ブロア12が設けられるとともに、CVS11には分析計13(計測装置)が接続されている。CVS11は、図示しない複数の(この例ではNo.1〜No.6の6個の)バッグを内蔵しており、車両Vの排気ガスおよび雰囲気をそれぞれのバッグにサンプリングするとともに、分析計13は、サンプリングした排気ガスの成分などを分析する。また、排気ブロア12は、CVS11でサンプリングされなかった余りの排気ガスを強制的に排気するためのものである。
【0026】
制御盤14(運転モード設定手段および非常停止手段)は、実行すべき測定の種類の指定や測定の開始を入力するための入力キー、およびマイクロコンピュータ(いずれも図示せず)などを有しており、入力キーで指定された測定の種類に応じて運転を設定するとともに、設定した運転モードに応じて、前述したロボット3、ダイナモメータ4、冷却ファン7やボンネット開閉装置8などに駆動信号を出力することにより、それらの動作を制御する。また、制御盤14にはマイクロコンピュータから成る演算装置15(計測装置)が接続されており、演算装置15は、制御盤14からの制御信号に従い、CVS11および分析計13を制御するとともに、分析計13から出力されたデータなどを用いて、排気ガスの成分の測定結果を演算する。
【0027】
さらに、この排気ガス成分測定装置1には、本装置の異常を検知するための故障センサ16が設けられている。本実施形態では、この故障センサ16として、駆動輪Dのタイヤのパンクの有無を検出するパンクセンサ16a、エンジンEの油温および水温をそれぞれ検出する油温センサ16b、水温センサ16c、および、ハウジング2内の火災の発生を検出する火災センサ16dが設けられており、これらの検出信号は制御盤14に送られる。制御盤14は、これらの検出信号の少なくとも1つが異常を表すときには、ロボット3などの運転を停止して、測定を中止するようになっている。
【0028】
次に、上記構成の排気ガス成分測定装置1の動作を、LA−4モード試験を行う場合を例にとり、図5を参照しながら説明する。まず、制御盤14の入力キーにより、LA−4モード試験により測定を行うべき旨の入力がなされると、測定の開始前において、それに応じた条件設定が演算装置15でなされ、演算装置15の制御によりCVS11がダンプされ、すなわち、そのすべてのバッグが真空引きによって空の状態にされるとともに、制御盤14により、排気ブロア12があらかじめONされる。
【0029】
次いで、制御盤14の入力キーにより、測定を開始すべき旨の入力がなされると、制御盤14による制御によって、測定が開始される(図5の時刻t0)。すなわち、ロボット3およびダイナモメータ4がCTモード用の動作を開始することで、車両VがCTモードで運転されるとともに、冷却ファン7がONされ、ボンネット開閉装置8によりボンネットBが開放され、また、車両データ計測装置6がONされる。また、これと並行して、演算装置15による制御により、CVS11はNo.1、4バッグに車両Vの排気ガスおよび雰囲気をそれぞれサンプリングし、分析計13はサンプリングした排気ガスの成分などの連続分析を行うとともに、演算装置15は、モーダル計測、すなわちCTモードに従った設定時間ごとの計算を行う。
【0030】
次に、測定の開始時から所定時間(505秒)が経過し、CTモードの終了時刻になると(時刻t1)、制御盤14からの制御信号により、ロボット3およびダイナモメータ4の動作がCSモード用に切り替えられることで、車両Vの運転モードが所定時間(867秒)のCSモードに移行する。このCSモードの間、冷却ファン7のON状態やボンネットBの開放状態などが維持される一方、CVS11はNo.2、5バッグに排気ガスおよび雰囲気をそれぞれサンプリングし、分析計13は連続解析を、演算装置15はモーダル計測をそれぞれ実行する。
【0031】
その後、CSモードが所定時間、継続され、その終了時刻になると(時刻t2)、ロボット3およびダイナモメータ4が停止されることで、車両Vの運転モードが所定時間(600秒)のソークモードに移行する。このソークモードへの移行に伴い、冷却ファン7がOFFされ、ボンネットBがボンネット開閉装置8により閉鎖されるとともに、排気ブロア12および車両データ計測装置6もOFFされる。また、このソークモードの間、分析計13は、それまでにCVS11のNo.1、2、4、5バッグにサンプリングされた排気ガスまたは雰囲気の成分を分析し、演算装置15はその分析結果を読み取る。
【0032】
次いで、ソークモードの終了時刻になると(時刻t3)、ロボット3およびダイナモメータ4がHTモード用の動作を開始することで、車両Vの運転モードが所定時間(505秒)のHTモードに移行する。このHTモードへの移行に伴い、冷却ファン7が再びONされ、ボンネットBがボンネット開閉装置8により開放されるとともに、排気ブロア12および車両データ計測装置6もONされる。また、CVS11はNo.3、6バッグに排気ガスおよび雰囲気をそれぞれサンプリングし、分析計13は連続解析を、演算装置15はモーダル計測をそれぞれ実行する。
【0033】
次に、HTモードの終了時刻になると(時刻t4)、ロボット3およびダイナモメータ4が停止され、車両データ計測装置6もOFFされる。また、分析計13は、CVS11のNo.3、6バッグにサンプリングされた排気ガスおよび雰囲気の成分を分析し、演算装置15はその分析結果を読み取り、排気ガスの成分の最終計算値を求め、プリンタ(図示せず)によりプリントアウトする。また、CVS11をダンプするとともに、分析計13をパージ(ガス抜き)することで、次の測定に備える。
【0034】
また、以上の測定中、制御盤14は、故障センサ16、すなわちパンクセンサ16a、油温センサ16b、水温センサ16cおよび火災センサ16dの検出信号を常時、監視し、これらの検出信号の少なくとも1つが異常を表すときには、ロボット3などを非常停止して、測定を中止する。
【0035】
以上のように、本実施形態の排気ガス成分測定装置1によれば、図2に示すように、制御盤14の入力キーの操作により測定を開始した後は、制御盤14による運転モードの設定、冷却ファン7のON/OFFおよびボンネットBの開閉などの車両Vの環境設定、ロボット3およびダイナモメータ4による車両Vの運転、ならびにCVS11、分析計13および演算装置15による排気ガスの成分の計測を、全自動で行うことができる。したがって、従来の排気ガス成分測定装置51では避けられなかった人為的な操作ミスおよび時間のばらつきやタイムラグを排除しながら、排気ガスの成分の測定を正確に行うことができる。
【0036】
また、測定の開始後は、無人で測定が可能であることから、人的工数を大幅に削減でき、それにより、大幅な低コスト化を図ることができる。また、同じ理由から、大幅な測定の効率化を図ることができ、例えばLA−4モード試験については、従来は最大6回であった1日(8時間)当たりの測定回数を8回に増やすことができる。さらに、排気ガスの成分の測定が全自動で行われるので、測定中は、排気ガス成分測定装置1の付帯設備、例えば照明設備などを休止させることができることで、ランニングコストも削減することができる。
【0037】
さらに、本実施形態の排気ガス成分測定装置1では特に、ボンネット開閉装置8が運転モードに応じてボンネットBを自動開閉するので、従来、特に困難であったボンネットの開閉についても自動で行えることで、排気ガスの成分の測定を、作業者がハウジング2内に立ち入ることなく、行うことができる。その結果、作業者の出入りに伴ってハウジング2内の環境が変化したり、試験の種類により、作業者が高温・低温、日射や高地などの過酷な条件に晒されたりするなどの事態を、確実に回避することができる。
【0038】
また、本実施形態の排気ガス成分測定装置1では、このボンネット開閉装置8を構成するアクチュエータ10が、エンジンルームER内に配置されていることにより、次のような利点を得ることができる。図6は、本実施形態との比較のために、アクチュエータ10を車両Vの外部に設置した異なる3つの例を、同時に描いたものである。矢印Xで示す例は、アクチュエータ10を床FLに置いた「床置き型」のものであり、この場合には、車両Vの加速度によって、ボンネットBと床FLの間の上下方向の距離が変化し、走行中にボンネットBが揺れるおそれがある。
【0039】
また、矢印Yは、アクチュエータ10をバンパーBUに取り付けた「バンパー取付け型」の例を示しており、この場合には、冷却ファン7からの冷却風を阻害するとともに、バンパーBUを傷つけやすいなどの不具合がある。さらに、矢印Zは、アクチュエータ10を天井レールRから釣り下げた「天井釣下げ型」の例を示しており、この例では、ボンネットBと天井レールRの上下方向の距離が、車両Vの種類によって大きくばらつくため、汎用性が低い。また、Xの床置き型やZの天井釣下げ型では、測定の終了後に車両Vを移動させる際、アクチュエータ10を取り外す作業が必要で、その分、測定の効率が低下するとともに、この取外しを忘れて車両Vを移動させた場合には、車両Vを損傷するおそれもある。
【0040】
これに対して、本実施形態では、アクチュエータ10をエンジンルームER内に配置することによって、これを車両Vの外部に配置した場合の上記のような不具合をすべて解消することができる。特に、車両Vのサイズの相違に応じた取付け調整が容易であることで、高い汎用性が得られるとともに、測定の終了後に車両Vを移動させる際、アクチュエータを取り外す作業が不要であることにより、測定の効率化を図ることができる。
【0041】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、LA−4モード試験により排気ガスの成分を測定する場合を例にとり、説明したが、実施形態の排気ガス成分測定装置1は、これに限らず、10−15モード試験や日射テストなどその他の様々な条件による排気ガスの成分の測定にも、装置の動作を制御する制御プログラムを変えるだけで、同様に適用することができる。
【0042】
また、車両Vの環境を設定する環境設定手段や、車両Vなどの異常を検出する異常検出手段として、実施形態に示した以外のものを付加してもよく、その場合、付加した要素についても自動制御するようにすればよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を変更することが可能である。
【0043】
【発明の効果】
以上のように、本発明の排気ガス成分測定装置は、排気ガスの成分の測定を、全自動によって、容易に、低コストで効率良くかつ正確に行うことができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による排気ガス成分測定装置の構成を示す図である。
【図2】図1の排気ガス成分測定装置の制御系統を示すブロック図である。
【図3】ボンネット開閉装置の2つの例を概略的に示す側面図である。
【図4】図3のボンネット開閉装置に用いられるアクチュエータの3つの例を示す図である。
【図5】LA−4モード試験を行ったときのタイムチャートである。
【図6】ボンネット開閉装置を車両の外部に設けた3つの場合の状況を概略的に示す側面図である。
【図7】従来の排気ガス成分測定装置の構成および制御系統を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 排気ガス成分測定装置
3 ロボット(運転装置)
7 冷却ファン(環境設定手段)
8 ボンネット開閉装置(ボンネット開閉手段)
10 アクチュエータ
11 CVS(計測装置)
13 分析計(計測装置)
14 制御盤(運転モード設定手段、非常停止手段)
15 演算装置(計測装置)
16 故障センサ
B ボンネット
ER エンジンルーム
V 車両

Claims (3)

  1. 車両を所定の運転モードで運転しながら排気ガスの成分を測定する排気ガス成分測定装置であって、
    車両の運転モードを設定する運転モード設定手段と、
    この運転モード設定手段で設定された運転モードに応じて車両の環境を自動設定する環境設定手段と、
    前記設定された運転モードになるように車両を自動運転する運転装置と、
    この車両の自動運転に伴い排気ガスの成分を自動計測する計測装置と、
    を備え
    前記環境設定手段は、前記設定された運転モードに応じてボンネットを自動開閉するボンネット開閉手段を有することを特徴とする排気ガス成分測定装置。
  2. 前記ボンネット開閉手段が、前記ボンネットにより開閉されるエンジンルーム内に配置されたアクチュエータで構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の排気ガス成分測定装置。
  3. 車両の環境の異常および/または車両の運転状態の異常を検出する異常検出手段と、
    この異常検出手段により異常が検出されたときに前記運転装置による自動運転を自動停止する非常停止手段と、
    をさらに備えていることを特徴とする、請求項1または2に記載の排気ガス成分測定装置。
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