JP6404030B2 - 排ガス測定用情報処理装置、排ガス測定システム及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス分析に用いられる流量センサに不具合等が生じた場合に、その流量センサの保守・点検に関連する所定処理を行う排ガス測定用情報処理装置、排ガス測定システム及びプログラムに関するものである。
内燃機関の排ガス流量を測定するために用いられる流量センサとして、例えば特許文献１に示すように、ピトー管式流量計がある。このピトー管式流量計は、排ガス管を流れる排ガスの動圧を測る動圧管と静圧を測る静圧管と、これらの差圧を測る差圧計とを備え、その差圧から流速を計算し、排ガス管の断面積を乗じて流量を測定するものである。動圧管には、排ガスの流れ方向に正対する向きに排ガスを導入するための測定孔が設けられ、静圧管には、排ガスの流れ方向に反対する向きに測定孔が設けられている。
ピトー管式流量計の構造上、この動圧管に異物が詰まると正しく動圧が測れず、排ガスの流量を正確に測ることができない。そこで従来は、動圧管が詰まっているか否かにかかわらず、該動圧管を所定のタイミング毎に強制的にパージし、ピトー管式流量計の正常な動作を担保するようにしている。
また、ピトー管式流量計以外の流量センサにおいても、流量センサに不具合が発生すると、内燃機関の排ガス流量を正しく測定することができないので、流量センサの不具合を検知し、正常動作を担保する必要がある。
ピトー管式流量計の構造上、この動圧管に異物が詰まると正しく動圧が測れず、排ガスの流量を正確に測ることができない。そこで従来は、動圧管が詰まっているか否かにかかわらず、該動圧管を所定のタイミング毎に強制的にパージし、ピトー管式流量計の正常な動作を担保するようにしている。
また、ピトー管式流量計以外の流量センサにおいても、流量センサに不具合が発生すると、内燃機関の排ガス流量を正しく測定することができないので、流量センサの不具合を検知し、正常動作を担保する必要がある。
しかしながら、上記のように所定のタイミング毎に強制的にパージするものでは、動圧管に異物が詰まった時にすぐにパージして異物を除去する等適切なタイミングでパージすることができないという問題がある。さらに、この強制的にパージするものでは、動圧管が詰まっていなくてもパージするので、過剰にパージしてしまうという問題がある。
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、内燃機関の排ガスの流量測定中に流量センサの不具合等を検出し、適切なタイミングで該流量センサを正常化する処理を行うことをその主たる課題とするものである。
すなわち本発明に係る排ガス測定用情報処理装置は、内燃機関の排ガス管を流れる排ガスの流量測定値を示す流量測定信号及び、前記内燃機関の運転状態を示す運転状態信号を受け付ける受信回路と、前記流量測定信号を出力する流量センサの保守・点検に関連する所定処理を、前記運転状態信号が示す運転状態の指標値と、前記流量測定信号が示す流量測定値とが、所定の相関関係を満たさなくなった場合に実行する処理実行回路とを具備していることを特徴とする。
また本発明に係る排ガス測定システムは、前記排ガス測定用情報処理装置と、内燃機関の排ガス管を流れる排ガス流量を測定し、その流量測定値を示す流量測定信号を出力する流量センサと、前記内燃機関の運転状態を検出し、その検出した運転状態を示す運転状態信号を出力する運転状態検出センサと、を具備していることを特徴とする。
また本発明に係るプログラムは内燃機関の排ガス管を流れる排ガスの流量測定値を示す流量測定信号及び、前記内燃機関の運転状態を示す運転状態信号を受け付ける受信回路と、前記流量測定信号を出力する流量センサの保守・点検に関連する所定処理を、前記運転状態信号が示す運転状態の指標値と、前記流量測定信号が示す流量測定値とが、所定の相関関係を満たさなくなった場合に実行する処理実行回路としての機能を排ガス測定用情報処理装置に発揮させることを特徴とする。
上述した排ガス測定用情報処理装置、排ガス測定システム及びプログラムによれば、内燃機関が運転中、すなわち排ガスが流れているはずの運転状態信号が示す運転状態の指標値と、内燃機関の排ガス流量測定中に流量測定信号が示す流量測定値とが、所定の相関関係を満たさなくなった場合、それが流量センサの不具合等によるものであると判別することができる。所定の相関関係とは、前記内燃機関が運転中である場合に、前記指標値の増減の変化に対応して流量測定値が所定値以上で増減することをいう。
流量センサによる流量測定値が例えば０など、所定値に満たない場合には、流量センサに不具合等が生じたとして、該流量センサの保守・点検に関連する所定処理を行うようにしてあるので、該所定処理を、適切なタイミング、例えば、不具合等が発生した時点で実行することが可能になるうえ、強制的に所定処理を行うことがなく、不要な処理を防止することができる。
流量センサによる流量測定値が例えば０など、所定値に満たない場合には、流量センサに不具合等が生じたとして、該流量センサの保守・点検に関連する所定処理を行うようにしてあるので、該所定処理を、適切なタイミング、例えば、不具合等が発生した時点で実行することが可能になるうえ、強制的に所定処理を行うことがなく、不要な処理を防止することができる。
前記所定の相関関係を満たさなくなったとみなす具体的一態様としては、前記運転状態信号が示す運転状態の指標値から前記内燃機関が運転中であると判別され、かつ前記流量測定信号が示す流量測定値が所定値を下回っている場合が挙げられる。
流量センサの保守・点検に関連する所定処理とは、処理実行回路が、保守・点検動作を他機器に指令することの他、オペレータに保守・点検を促す処理等も含まれる。
例えば、前記所定処理の具体的態様としては、流量センサに異常があることを画面や音声でオペレータに報知するものを挙げることができる。
特に、前記流量センサが、センサ本体と、前記センサ本体からの出力信号を前記流量測定信号に変換する変換回路とを具備し、前記センサ本体が、前記排ガス管に取り付けられて排ガスを導入する排ガス導入管を具備したものにおいては、前記排ガス導入管の詰まりが異常の原因であることが多いため、前記異常報知として「パージ要」の旨を表示することが好適である。
さらに好ましくは、前記処理実行回路が、前記所定の相関関係を満たさなくなったタイミングで前記排ガス導入管に対するパージ動作を前記所定処理として開始するようにしておけばよい。このようなものであれば、排ガス導入管を自動的にパージすることができるので、省力化が可能である。
例えば、前記所定処理の具体的態様としては、流量センサに異常があることを画面や音声でオペレータに報知するものを挙げることができる。
特に、前記流量センサが、センサ本体と、前記センサ本体からの出力信号を前記流量測定信号に変換する変換回路とを具備し、前記センサ本体が、前記排ガス管に取り付けられて排ガスを導入する排ガス導入管を具備したものにおいては、前記排ガス導入管の詰まりが異常の原因であることが多いため、前記異常報知として「パージ要」の旨を表示することが好適である。
さらに好ましくは、前記処理実行回路が、前記所定の相関関係を満たさなくなったタイミングで前記排ガス導入管に対するパージ動作を前記所定処理として開始するようにしておけばよい。このようなものであれば、排ガス導入管を自動的にパージすることができるので、省力化が可能である。
専用のセンサを設けることなく、既存の機器を可及的に使用して構成の簡素化を図る具体的な態様としては、前記運転状態信号を出力する運転状態検出センサが、内燃機関の回転数、内燃機関の吸入空気流量、内燃機関の燃料消費量または排ガスに含まれる所定成分濃度を前記運転状態の指標として検出するものであり、前記処理実行回路は、前記運転状態の指標値が所定の値を上回っている場合に、該内燃機関が運転状態であると判別するものを挙げることができる。
運転状態検出センサとしては、すでに車両に搭載してあるエンジン回転数センサや排ガス測定システムに搭載してあるＣＯ２濃度計などを兼用できるので、流量センサの診断のための専用機器や専用工程、例えば、排ガス管に診断のために所定パターンで流量が変化する標準ガスを流し、流量センサの出力をチェックするといった工程やそのための機器類の低減あるいは削除が可能となり、前後の準備作業等も含めた排ガス測定工程全体の時間短縮や排ガス測定システムの構成簡素化に寄与することができるようになる。
運転状態検出センサとしては、すでに車両に搭載してあるエンジン回転数センサや排ガス測定システムに搭載してあるＣＯ２濃度計などを兼用できるので、流量センサの診断のための専用機器や専用工程、例えば、排ガス管に診断のために所定パターンで流量が変化する標準ガスを流し、流量センサの出力をチェックするといった工程やそのための機器類の低減あるいは削除が可能となり、前後の準備作業等も含めた排ガス測定工程全体の時間短縮や排ガス測定システムの構成簡素化に寄与することができるようになる。
前記排ガス測定システムが、排ガス中の所定成分の濃度を測定する濃度測定センサと、前記濃度測定センサが測定した所定成分の測定濃度および前記流量センサが測定した流量測定値との積に基づいて前記所定成分の排出量を算出する成分排出量算出回路とをさらに具備した車両搭載型のものであれば、本発明の効果がさらに顕著となる。
すなわち、車両搭載型の排ガス測定システムは、シャシダイナモのようなテストベンチ上ではなく路上を走行する場合にむしろ用いられる。このときの路上走行試験は、数時間に及ぶ場合があるうえ、車両運転者のみで行うこともあるので、すべての測定データをテストベンチでの試験のように常時監視することは難しい。そのような路上走行試験の途中で流量センサに詰まり等が生じた場合、これを知らずに路上走行試験を終了すると、流量センサに不具合が生じた以降のデータは無駄となるうえ、無駄な走行時間を費やすことにもなる。
これに対し、前記排ガス測定システムによれば、流量センサの異常が、上述したように走行中にリアルタイムでわかり、あるいは正常化処置がなされるので、路上走行試験をその場で中断して無駄な試験走行を排除したり、正常化処置によって路上試験走行中の無効データを可及的に削減したりすることができる。
これに対し、前記排ガス測定システムによれば、流量センサの異常が、上述したように走行中にリアルタイムでわかり、あるいは正常化処置がなされるので、路上走行試験をその場で中断して無駄な試験走行を排除したり、正常化処置によって路上試験走行中の無効データを可及的に削減したりすることができる。
前記排ガス測定システムの具体的一態様としては、前記運転状態検出センサが、排ガスのＣＯ２の濃度を測定するＣＯ２センサであり、前記処理実行回路が、前記ＣＯ２の測定濃度を前記運転状態の指標値とみなし、該指標値が所定の値を上回っている場合に、該内燃機関が運転中であると判別するものが挙げられる。
特に、排ガスの成分で運転状態を判別するには、ＣＯ２濃度を用いるのが好ましい。排ガスには確実にＣＯ２が含まれており、かつＣＯ２は、排ガス管の途中に設けられている触媒等の影響をほとんど受けないので、ＣＯ２を検出できれば、確実に排ガスが流れており、内燃機関が運転中であることを判別できる。
このように構成した本発明によれば、内燃機関が運転中であることを示す運転状態の指標値と、その内燃機関の排ガスの流量測定中に流量測定信号が示す流量測定値とが、所定の相関関係を満たさなくなった場合には、流量センサに不具合等が生じたとして、該流量センサの保守・点検に関する所定処理を行うようにしてあるので、該所定処理を不具合等が発生した時点等適切なタイミングで実行することができる。
以下に本発明に係る排ガス測定用情報処理装置及び排ガス測定システムの一実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の排ガス測定システム１００は、図１に示すように、車両ＶＨに搭載され、路上走行試験で排ガスの成分を測定したり、燃費を測定したりするものであり、内燃機関Ｅに連結された排ガス管Ｈを流れる排ガスの流量を測定する流量センサ２と、前記排ガス管Ｈを流れる排ガスの一部を採取してＣＯ２を分析する分析装置４と、前記流量センサ２から出力される流量測定信号及び前記分析装置４から出力される運転状態信号を受け付けて前記流量センサ２の正常化処置に必要な情報を報知する排ガス測定用情報処理装置（以下「情報処理装置６」という。）とを備えている。排ガス管Ｈには、排ガスを外部へ排出する端部Ｔと内燃機関Ｅとの間に、排ガスを浄化するための触媒ＣＡＴが取付けられている。
まず、流量センサ２について、図２及び図３を用いて説明する。流量センサ２は、排ガスの流速を測定するセンサ本体８と、前記流速を流量に変換する変換回路１０とを備えている。
センサ本体８は、排ガス導入管としての動圧管１２及び静圧管１４と、これらの間に配置された差圧計１６とを備えたピトー管式流速計である。
動圧管１２及び静圧管１４は、排ガス管Ｈの端部Ｔにおいて、排ガス管Ｈの内部に径方向上部から挿入され、排ガスの流れ方向の上流側に動圧管１２が、下流側に静圧管１４が一定の距離をおいて配置されている。動圧管１２の表面には、排ガス管Ｈ内を流れる排ガスの流れ方向に正対する向きに開口する動圧測定孔２０が２つ上下に形成されており、この動圧測定孔２０から排ガスが動圧管１２内に導入される。静圧管１４の表面には、前記流れ方向に反対する向きに開口する静圧測定孔２２が２つ上下に並んで形成されている。
差圧計１６は、圧力センサを備え、その圧力センサが動圧管１２及び静圧管１４に、導管を介してそれぞれ接続されている。この差圧計１６は、動圧管１２と静圧管１４との間に生じる差圧を測定して、その値を前記変換回路１０に出力信号として出力するものである。
センサ本体８は、排ガス導入管としての動圧管１２及び静圧管１４と、これらの間に配置された差圧計１６とを備えたピトー管式流速計である。
動圧管１２及び静圧管１４は、排ガス管Ｈの端部Ｔにおいて、排ガス管Ｈの内部に径方向上部から挿入され、排ガスの流れ方向の上流側に動圧管１２が、下流側に静圧管１４が一定の距離をおいて配置されている。動圧管１２の表面には、排ガス管Ｈ内を流れる排ガスの流れ方向に正対する向きに開口する動圧測定孔２０が２つ上下に形成されており、この動圧測定孔２０から排ガスが動圧管１２内に導入される。静圧管１４の表面には、前記流れ方向に反対する向きに開口する静圧測定孔２２が２つ上下に並んで形成されている。
差圧計１６は、圧力センサを備え、その圧力センサが動圧管１２及び静圧管１４に、導管を介してそれぞれ接続されている。この差圧計１６は、動圧管１２と静圧管１４との間に生じる差圧を測定して、その値を前記変換回路１０に出力信号として出力するものである。
変換回路１０は、前記差圧計１６からの出力信号を流量測定信号に変換するものであり、前記出力信号から得られる差圧値から排ガスの流速を計算し、その流速に動圧管１２及び静圧管１４が配置された排ガス管Ｈの断面積を乗じて流量測定値を得て、その流量測定値を示す流量測定信号を出力するように構成してある。
次に、分析装置４について説明する。分析装置４は、内燃機関の運転状態検出センサとしてのＣＯ２センサ２８、ＮＯｘセンサ３０及びＨＣ（炭化水素）センサ３２を備えている。
ＣＯ２センサ２８は、非分散赤外線吸収（ＮＤＩＲ）法により排ガス中に含まれる二酸化炭素の濃度を測定するものであり、二酸化炭素濃度を検出するＣＯ２センサ本体３４と、このＣＯ２センサ本体３４が出力する出力信号の値をＣＯ２濃度に変換し、算出する算出回路３６とを備えたものである。
ＮＯｘセンサ３０は、化学発光法（ケミルミネッセンス法）により排ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を測定するものであり、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ本体３８と、このＮＯｘセンサ本体３８が出力する出力信号の値をＮＯｘ濃度に変換し、算出する算出回路４０とを備えたものである。
ＨＣセンサ３２は、水素炎イオン（ＦＩＤ）法により排ガス中に含まれる炭化水素の濃度を測定するものであり、炭化水素濃度を検出するＨＣセンサ本体４２と、このＨＣセンサ本体４２が出力する出力信号の値をＨＣ濃度に変換し、算出する算出回路４４とを備えたものである。
これら運転状態検出センサとしては、排ガス測定システム１００に搭載してあるＣＯ２濃度計などを兼用することができる。
ＮＯｘセンサ３０は、化学発光法（ケミルミネッセンス法）により排ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を測定するものであり、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ本体３８と、このＮＯｘセンサ本体３８が出力する出力信号の値をＮＯｘ濃度に変換し、算出する算出回路４０とを備えたものである。
ＨＣセンサ３２は、水素炎イオン（ＦＩＤ）法により排ガス中に含まれる炭化水素の濃度を測定するものであり、炭化水素濃度を検出するＨＣセンサ本体４２と、このＨＣセンサ本体４２が出力する出力信号の値をＨＣ濃度に変換し、算出する算出回路４４とを備えたものである。
これら運転状態検出センサとしては、排ガス測定システム１００に搭載してあるＣＯ２濃度計などを兼用することができる。
各センサ２８、３０、３２に、排ガス管Ｈの端部Ｔに装着された排ガス導入プローブ２６から排ガス管Ｈを流れる排ガスの一部が導入されるように構成してある。各センサ２８、３０、３２で使用された後の排ガスは、前記分析装置４の外部へ排気されるように構成してある。
本実施形態では、これら各センサのうち、ＣＯ２センサ２８を運転状態検出センサとして用いている。
次に、情報処理装置６について説明する。情報処理装置６は、図示しないＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、通信ポート等を備え、メモリに記憶されたプログラムに基づいてＣＰＵやその周辺機器が動作することにより、後述する受信回路４６、成分排出量算出回路５４、処理実行回路４８、パージ動作出力部６６等としての機能を発揮するように構成されている。
受信回路４６は、前記流量センサ２からの流量測定信号及び前記分析装置４のＣＯ２センサ２８から出力されたＣＯ２濃度測定信号を前記内燃機関Ｅの運転状態を示す運転状態信号として受け付けるものである。
成分排出量算出回路５４は、排ガス中のＣＯ２、ＮＯｘ、ＨＣなどの各成分のＣＯ２濃度、ＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度などと前記流量センサ２が測定した流量測定値との積に基づいて各成分の排出量を算出し、試験走行での各成分の排出量を前記メモリに格納して燃費の算出などに供するものである。
処理実行回路４８は、前記受信回路４６が受け付けた前記運転状態信号の示す値、即ち運転状態を示す指標値であるＣＯ２測定濃度に基づき、前記内燃機関Ｅが運転中であるかどうかを判別し、さらに前記流量センサ２からの流量測定信号が示す流量測定値が、所定値を下回っているかどうかを判別する判別回路５０と、前記内燃機関Ｅが運転中であり、かつ前記流量測定値が所定値を下回っているという状態になった場合に、前記流量センサ２の保守・点検に関連する所定処理として、「パージ要」の旨をディスプレイ６０に出力する出力回路５１とを具備している。ここでは、判別回路５０は、前記内燃機関Ｅが運転中である場合に流量測定値が所定値を下回っているという状態を、所定の相関関係を満たさなくなった状態であると判別する。
流量測定値が所定値を下回っているとは、流量測定値が所定値を下回っている状態が一定期間内に複数回、所定値を下回る状態が現れるとき、或いは一定期間継続したときのことである。この所定値とは、前記流量センサ２からの流量測定信号が示す流量測定値が、前記内燃機関Ｅがアイドリング中である場合に示す流量値、或いはその流量値以下の流量値のことである。流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回る場合としては、動圧管１２の動圧測定孔２０が、排ガスに含まれる異物により詰まることが異常の原因であることが多いため、前記ディスプレイに異常報知として「パージ要」の旨を表示することが好適である。
流量測定値が所定値を下回っているとは、流量測定値が所定値を下回っている状態が一定期間内に複数回、所定値を下回る状態が現れるとき、或いは一定期間継続したときのことである。この所定値とは、前記流量センサ２からの流量測定信号が示す流量測定値が、前記内燃機関Ｅがアイドリング中である場合に示す流量値、或いはその流量値以下の流量値のことである。流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回る場合としては、動圧管１２の動圧測定孔２０が、排ガスに含まれる異物により詰まることが異常の原因であることが多いため、前記ディスプレイに異常報知として「パージ要」の旨を表示することが好適である。
パージ動作出力部６６は、ディスプレイ６０を見たオペレータによってパージボタン、キーボード、マウス等の外部入力装置６２から入力されたパージ動作開始信号を受信し、パージ装置６４にパージ動作開始信号を出力するものである。
パージ装置６４は、コンプレッサを備えたパージ装置本体５２と、このパージ装置本体５２と前記流量センサ２の動圧管１２とを接続する導管５６とから構成されている。パージ装置６４がパージ動作出力部６６から出力されたパージ動作開始信号を受信すると、コンプレッサが作動し、この導管５６を通して動圧管１２内に空気等のガスが送り込まれて、動圧測定孔２０に詰まった異物を取り除くことができる。
パージ装置６４は、コンプレッサを備えたパージ装置本体５２と、このパージ装置本体５２と前記流量センサ２の動圧管１２とを接続する導管５６とから構成されている。パージ装置６４がパージ動作出力部６６から出力されたパージ動作開始信号を受信すると、コンプレッサが作動し、この導管５６を通して動圧管１２内に空気等のガスが送り込まれて、動圧測定孔２０に詰まった異物を取り除くことができる。
次に、図２から図４を用いて、この排ガス測定システム１００の動作の一例を説明する。図２は、排ガス測定システム１００の構成を示す模式図、図３は、流量センサ２の構成を示す模式図、図４は、流量センサ２が示す排ガスの種々の流量測定値を示すグラフである。
路上走行試験を開始すると、まず排ガス測定システム１００が、流量センサ２による排ガスの流量測定及び分析装置４のＣＯ２センサ２８によるＣＯ２濃度の測定を開始する。
次に、このＣＯ２センサ２８から出力されたＣＯ２濃度測定信号を運転状態信号として受信回路４６が受け付け、判別回路５０が、この運転状態を示す指標値であるＣＯ２測定濃度が、所定の値、即ち運転中に少なくとも発生するＣＯ２濃度の値を上回っている場合に、内燃機関Ｅが運転中であると判別する。
次に、このＣＯ２センサ２８から出力されたＣＯ２濃度測定信号を運転状態信号として受信回路４６が受け付け、判別回路５０が、この運転状態を示す指標値であるＣＯ２測定濃度が、所定の値、即ち運転中に少なくとも発生するＣＯ２濃度の値を上回っている場合に、内燃機関Ｅが運転中であると判別する。
次に、内燃機関Ｅが運転中である状態において、流量センサ２が示す流量測定値が、図４に示すパターンＡ１である場合は、判別回路５０が、流量測定値が前記所定値を下回っているとは判別せず、前記所定の相関関係を満たすこととなる。この場合、ディスプレイ６０に「パージ要」の文字は表示されず、流量測定が続行される。
一方、流量センサ２が示す流量測定値が、図４に示すパターンＢ１又はＣ１の場合、即ち、流量測定値が一定期間内に複数回、前記所定値を下回る状態（パターンＢ１）、又は前記所定値を下回っている状態が一定期間継続する状態（パターンＣ１）の場合、判別回路５０が、流量測定値が前記所定値を下回っていると判別し、前記所定の相関関係を満たさなくなったと判別し、出力回路５１がディスプレイ６０に「パージ要」の文字を表示させる。
一方、流量センサ２が示す流量測定値が、図４に示すパターンＢ１又はＣ１の場合、即ち、流量測定値が一定期間内に複数回、前記所定値を下回る状態（パターンＢ１）、又は前記所定値を下回っている状態が一定期間継続する状態（パターンＣ１）の場合、判別回路５０が、流量測定値が前記所定値を下回っていると判別し、前記所定の相関関係を満たさなくなったと判別し、出力回路５１がディスプレイ６０に「パージ要」の文字を表示させる。
この「パージ要」の表示を見たオペレータが、前記パージボタンを押すと、パージ動作開始信号がパージ動作出力部６６に入力され、パージ動作出力部６６は、この開始信号に基づき、パージ装置本体５２のコンプレッサを作動させ、予め定められた一定期間、例えば３０秒間、導管５６に空気等のガスを通して動圧管１２内をパージする。このパージしている期間中、流量センサ２は、流量測定せず、判別回路５０も作動しない状態となる。
パージ後、流量測定が再開され、判別回路５０は、再び流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回っているかどうか判別する。その結果、判別回路５０が、流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回っていると判別した場合には、ディスプレイ６０への「パージ要」の表示が継続され、再度、上述したようにオペレータによってパージ装置本体５２が動圧管１２をパージする。このようにして、判別回路５０が、流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回っていないと判別するまで、パージが繰り返される。
その後、判別回路５０が、流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回っていないと判別する状態になれば、前記所定の相関関係を満たすこととなり、出力回路５１が、ディスプレイ６０への「パージ要」の文字の出力を止める。すると、ディスプレイ６０の「パージ要」の表示が消えるので、オペレータは、パージの必要がなくなったと判断し、パージすることを止める。
パージ後、流量測定が再開され、判別回路５０は、再び流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回っているかどうか判別する。その結果、判別回路５０が、流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回っていると判別した場合には、ディスプレイ６０への「パージ要」の表示が継続され、再度、上述したようにオペレータによってパージ装置本体５２が動圧管１２をパージする。このようにして、判別回路５０が、流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回っていないと判別するまで、パージが繰り返される。
その後、判別回路５０が、流量センサ２の流量測定値が前記所定値を下回っていないと判別する状態になれば、前記所定の相関関係を満たすこととなり、出力回路５１が、ディスプレイ６０への「パージ要」の文字の出力を止める。すると、ディスプレイ６０の「パージ要」の表示が消えるので、オペレータは、パージの必要がなくなったと判断し、パージすることを止める。
上述した排ガス測定システム１００では、ＣＯ２の測定濃度を運転状態の指標値としているので、内燃機関Ｅが運転中であることを確実に判別できる。なぜならば、内燃機関Ｅが運転中であれば、排ガスが確実に発生し、その排ガスには大気と比べて相当量のＣＯ２が含まれているからである。さらに、ＣＯ２センサ２８には、触媒ＣＡＴを通過した排ガスが導入されるようになっているが、ＣＯ２は、触媒ＣＡＴの影響をほとんど受けないので、ＣＯ２を検出できれば、確実に排ガスが流れていることが分かる。
流量センサ２の異常発生直後に、処理実行回路４８がディスプレイ６０に「パージ要」の文字を表示させるので、それを見たオペレータがすぐに流量センサ２をパージすることができ、流量センサ２の異常状態を速やかに解消することができる。
このように適切なタイミングで流量センサ２をパージすることができるので、過剰なパージ動作等不要な処理を防止して車載バッテリの消費を減らすことができる。
流量センサ２の異常発生直後に、処理実行回路４８がディスプレイ６０に「パージ要」の文字を表示させるので、それを見たオペレータがすぐに流量センサ２をパージすることができ、流量センサ２の異常状態を速やかに解消することができる。
このように適切なタイミングで流量センサ２をパージすることができるので、過剰なパージ動作等不要な処理を防止して車載バッテリの消費を減らすことができる。
路上走行試験に用いられる排ガス測定システムでは、このときの路上走行試験は、数時間に及ぶ場合があるうえ、車両運転者のみで行うこともあるので、すべての測定データをテストベンチでの試験のように常時監視することは難しい。そのような路上走行試験の途中で流量センサに詰まり等が生じた場合、これを知らずに路上走行試験を終了すると、流量センサに不具合が生じた以降のデータは無駄となるうえ、無駄な走行時間を費やすことにもなる。
これに対し、前記排ガス測定システム１００によれば、流量センサ２の異常が、上述したように走行中にリアルタイムでわかり、あるいは正常化処置がなされるので、路上走行試験をその場で中断して無駄な試験走行を排除したり、正常化処置によって路上試験走行中の無効データを可及的に削減したりすることができる。
これに対し、前記排ガス測定システム１００によれば、流量センサ２の異常が、上述したように走行中にリアルタイムでわかり、あるいは正常化処置がなされるので、路上走行試験をその場で中断して無駄な試験走行を排除したり、正常化処置によって路上試験走行中の無効データを可及的に削減したりすることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。例えば、上記では、運転検出センサとしてＣＯ２センサ２８を用いているが、これに限らず、運転状態検出センサとしては、車速、アクセル開度、内燃機関の回転数、内燃機関の吸入空気流量又は内燃機関の燃料消費量若しくは内燃機関の吸入空気流量及び内燃機関の燃料消費量を検出し、運転状態信号として出力する各センサ等であってもよい。特に、内燃機関の吸入空気流量を用いると、車種の違いによる運転状態信号のバラツキが少なく、車種による運転状態検出センサのカスタマイズの手間を省くことができる。これら車速、アクセル開度、内燃機関の回転数、内燃機関の吸入空気流量又は内燃機関の燃料消費量は、図５に示す排ガス測定システム２００のように、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６８から出力される信号から得られるもの、又はＯＢＤ（Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）から得られるものである。なお、車速はＥＣＵ６８やＯＢＤ以外、例えば、車両に搭載したＧＰＳから得ることもできる。
このＥＣＵ６８又はＯＢＤから出力された吸入空気流量等を運転状態信号として受信回路４６が受け付け、その後は、上述した排ガス測定システム１００の動作の一例と同様にして、判別回路５０が、運転状態を示す指標値である吸入空気流量等から内燃機関Ｅが運転中であるかどうかを判別し、運転中である場合に吸入空気流量等と流量測定値とが所定の相関関係を満たさなくなったと判別した場合は、流量センサ２の正常化処置がなされる。
上述した各運転状態検出センサは、すでに車両ＶＨに搭載してあるエンジン回転数センサや、排ガス測定システムに搭載してあるＣＯ２濃度計等を兼用することができるので、排ガス測定システムの構成簡素化に寄与することができる。なお、運転状態検出センサには、専用のセンサを設けてもよい。
このＥＣＵ６８又はＯＢＤから出力された吸入空気流量等を運転状態信号として受信回路４６が受け付け、その後は、上述した排ガス測定システム１００の動作の一例と同様にして、判別回路５０が、運転状態を示す指標値である吸入空気流量等から内燃機関Ｅが運転中であるかどうかを判別し、運転中である場合に吸入空気流量等と流量測定値とが所定の相関関係を満たさなくなったと判別した場合は、流量センサ２の正常化処置がなされる。
上述した各運転状態検出センサは、すでに車両ＶＨに搭載してあるエンジン回転数センサや、排ガス測定システムに搭載してあるＣＯ２濃度計等を兼用することができるので、排ガス測定システムの構成簡素化に寄与することができる。なお、運転状態検出センサには、専用のセンサを設けてもよい。
上記では、内燃機関Ｅが運転中である場合に、流量測定値が所定値を下回っている状態を、所定の相関関係を満たさなくなった状態であると判別しているが、これに限らず、例えば、前記吸入空気流量を運転状態の指標値とし、この指標値が増加する場合に、それに応じて（例えば、比例して）流量測定値が増加するべきところ、流量測定値が増加せず、示されるべき流量測定値を下回る状態が一定期間継続する場合に、所定の相関関係を満たさなくなったと判別するようにしてもよい。吸入空気流量が増加する場合とは、例えば、走行試験において車両が加速している場合が挙げられる。
具体的には、図６に示すように、所定の相関関係が満たされる場合を、吸入空気流量が増減するのに伴い、排ガス流量測定値パターンＡ２が示すように、所定の差を維持しながら流量測定値が増加する場合とする。この所定の差とは、燃料消費量に相当するものである。
これに対して、所定の相関関係が満たされない場合とは、排ガス流量測定値パターンＢ２が示すように、流量測定値が、前記所定の差を維持せず、低下する状態が一定期間継続する場合をいう。また、所定の相関関係を満たす場合の排ガス流量と吸入空気流量の比率に対して、この比率が所定の範囲を維持しなくなった場合を所定の相関関係を満たさなくなった場合としてもよい。
さらに、前記吸入空気流量が増加する場合に、一定期間、例えば５秒間における、吸入空気流量の増加量を運転状態の指標値とし、このときの流量測定値の増加量を測定した場合に、一定の増加量を示さない場合を、所定の相関関係を満たさなくなったとすることもできる。なお、運転状態の指標値としては、吸入空気流量以外でもよく、上述した車速、アクセル開度、内燃機関の回転数、又は内燃機関の燃料消費量等であっても同様に用いることができる。
具体的には、図６に示すように、所定の相関関係が満たされる場合を、吸入空気流量が増減するのに伴い、排ガス流量測定値パターンＡ２が示すように、所定の差を維持しながら流量測定値が増加する場合とする。この所定の差とは、燃料消費量に相当するものである。
これに対して、所定の相関関係が満たされない場合とは、排ガス流量測定値パターンＢ２が示すように、流量測定値が、前記所定の差を維持せず、低下する状態が一定期間継続する場合をいう。また、所定の相関関係を満たす場合の排ガス流量と吸入空気流量の比率に対して、この比率が所定の範囲を維持しなくなった場合を所定の相関関係を満たさなくなった場合としてもよい。
さらに、前記吸入空気流量が増加する場合に、一定期間、例えば５秒間における、吸入空気流量の増加量を運転状態の指標値とし、このときの流量測定値の増加量を測定した場合に、一定の増加量を示さない場合を、所定の相関関係を満たさなくなったとすることもできる。なお、運転状態の指標値としては、吸入空気流量以外でもよく、上述した車速、アクセル開度、内燃機関の回転数、又は内燃機関の燃料消費量等であっても同様に用いることができる。
前記処理実行回路４８がディスプレイ６０に「パージ要」の旨を表示させるタイミングとしては、前記流量センサ２に異常があると分かった直後にする場合の他、異常があると分かってから一定時間経過後、例えばオペレータの安全性を考えて、車両ＶＨの車速が所定速度以下、又は停止した場合等、種々のタイミングで表示させることができるようにしてもよい。このようなものであれば、排ガス測定中の車両状況や、オペレータの状況に応じて、流量センサ２の正常化処置がなされるタイミングを適切にとることができる。
前記処理実行回路４８がディスプレイ６０に「パージ要」の旨を表示させ、それを見たオペレータがパージ動作を開始するようにしているが、これに限らず、前記処理実行回路４８が、前記所定の相関関係を満たさなくなったタイミングでパージ動作出力部６６にパージ動作を開始する信号を出力して、動圧管１２を自動的にパージするようにしてもよい。
流量センサは、ピトー管式のものに限られず、差圧式流量計、超音波流量計、カルマン渦流量計、熱線式流量計、ラミナ流量計又はタービン流量計等のものであってもよい。流量センサとしては、どのような方式の流量計を用いても、運転状態信号が示す運転状態の指標値と、流量センサによる流量測定値とが所定の相関関係があるかどうかを判別回路が判別することによって、流量センサの異常を検知することができる。
ＣＯ２の測定濃度を運転状態の指標値としているが、排ガスの成分としてはこれ以外でもよく、触媒により若干影響を受けるものの、ＮＯｘ、ＨＣを指標値としてもよい。或いは、分析装置４に触媒ＣＡＴを通過する前の排ガスが導入されるようにすれば、ＮＯｘ、ＨＣを指標値として好適に用いることができる。
また、Ｏ２濃度を運転状態の指標値としてもよい。この場合、排ガス中のＯ２濃度が大気のＯ２濃度よりも低下しているときに、内燃機関Ｅが運転中であると判別することができる。Ｏ２濃度は、ジルコニア式Ｏ２濃度計を、流量センサ２の上流側若しくは下流側又は触媒ＣＡＴの前に配置して測定することができる。
また、Ｏ２濃度を運転状態の指標値としてもよい。この場合、排ガス中のＯ２濃度が大気のＯ２濃度よりも低下しているときに、内燃機関Ｅが運転中であると判別することができる。Ｏ２濃度は、ジルコニア式Ｏ２濃度計を、流量センサ２の上流側若しくは下流側又は触媒ＣＡＴの前に配置して測定することができる。
ディスプレイ６０で「パージ要」の旨をオペレータに知らせるようにしているが、これに限らず、スピーカで音声によってその旨を報知したり、警告灯を発光させて報知したりするようなものであってもよい。
「パージ要」の表示に限らず、「異常発生」等の表示や音声でもよく、ディスプレイ等によって流量センサ２に不具合等が発生した旨をオペレータに報知することができればよい。
「パージ要」の表示に限らず、「異常発生」等の表示や音声でもよく、ディスプレイ等によって流量センサ２に不具合等が発生した旨をオペレータに報知することができればよい。
上述では、パージ装置６４が動圧管１２に対してパージしているが、静圧管１４にもパージするように構成されていてもよい。例えば、内燃機関Ｅが止まった際に、排ガスが逆流して、異物が静圧測定孔２２に付着する場合もあるからである。
流量センサ２の変換回路１０、ＣＯ２センサ２８、ＮＯｘセンサ３０、ＨＣセンサ３２の各算出回路３６、４０、４４は、各センサ本体８、３４、３８、４２に設けるようにしているがこれに限らず、情報処理装置６に設けるようにしてもよく、また各センサと情報処理装置６との間に設けるようにしてもよい。
１００・・・排ガス測定システム
ＶＨ・・・車両
２・・・流量センサ
４・・・分析装置
６・・・情報処理装置
８・・・センサ本体
４６・・・受信回路
４８・・・処理実行回路
５２・・・パージ装置本体
ＶＨ・・・車両
２・・・流量センサ
４・・・分析装置
６・・・情報処理装置
８・・・センサ本体
４６・・・受信回路
４８・・・処理実行回路
５２・・・パージ装置本体
Claims (9)
- 内燃機関の排ガス管を流れる排ガスの流量測定値を示す流量測定信号及び、前記内燃機関の運転状態を示す運転状態信号を受け付ける受信回路と、
前記運転状態信号が示す運転状態の指標値から前記内燃機関が運転中であると判別し、前記内燃機関が運転中である場合において、前記流量測定信号が示す流量測定値が前記指標値の増減の変化に対応して所定値以上で増減していないと判別した場合に、前記流量測定信号を出力する流量センサの保守・点検に関連する所定処理を実行する処理実行回路とを具備している排ガス測定用情報処理装置。 - 前記処理実行回路は、前記内燃機関が運転中である場合において、前記流量測定信号が示す流量測定値が所定値を下回っていると判別した場合に前記所定処理を実行する請求項１記載の排ガス測定用情報処理装置。
- 前記処理実行回路が、前記所定処理として流量センサの異常を報知するものである請求項１または２記載の排ガス測定用情報処理装置。
- 前記流量センサが、センサ本体と、前記センサ本体からの出力信号を前記流量測定信号に変換する変換回路とを具備し、前記センサ本体が、前記排ガス管に取り付けられて排ガスを導入する排ガス導入管を具備したものにおいて、
前記処理実行回路が、前記内燃機関が運転中である場合において、前記流量測定信号が示す流量測定値が所定値を下回ったタイミングで前記排ガス導入管に対するパージ動作を前記所定処理として開始するものである請求項１ないし３いずれか記載の排ガス測定用情報処理装置。 - 前記運転状態信号を出力する運転状態検出センサが、内燃機関の回転数、内燃機関の吸入空気流量、内燃機関の燃料消費量または排ガスに含まれる所定成分濃度を前記運転状態の指標として検出するものであり、
前記処理実行回路は、前記運転状態の指標値が所定の値を上回っている場合に、該内燃機関が運転状態であると判別するものである請求項１ないし４いずれか記載の排ガス測定用情報処理装置。 - 請求項１記載の排ガス測定用情報処理装置と、
内燃機関の排ガス管を流れる排ガス流量を測定し、その流量測定値を示す流量測定信号を出力する流量センサと、
前記内燃機関の運転状態を検出し、その検出した運転状態を示す運転状態信号を出力する運転状態検出センサと、を具備している排ガス測定システム。 - 車両搭載型の排ガス測定システムであって、排ガス中の所定成分の濃度を測定する濃度測定センサと、前記濃度測定センサが測定した所定成分の測定濃度および前記流量センサが測定した流量測定値との積に基づいて前記所定成分の排出量を算出する成分排出量算出回路とをさらに具備している請求項６記載の排ガス測定システム。
- 前記運転状態検出センサが、排ガスのＣＯ２の濃度を測定するＣＯ２センサであり、
前記処理実行回路が、前記ＣＯ２の測定濃度を前記運転状態の指標値とみなし、該指標値が所定の値を上回っている場合に、該内燃機関が運転中であると判別するものである請求項６または７記載の排ガス測定システム。 - 内燃機関の排ガス管を流れる排ガスの流量測定値を示す流量測定信号及び、前記内燃機関の運転状態を示す運転状態信号を受け付ける受信回路と、
前記運転状態信号が示す運転状態の指標値から前記内燃機関が運転中であると判別し、前記内燃機関が運転中である場合において、前記流量測定信号が示す流量測定値が前記指標値の増減の変化に対応して所定値以上で増減していないと判別した場合に、前記流量測定信号を出力する流量センサの保守・点検に関連する所定処理を実行する処理実行回路としての機能を排ガス測定用情報処理装置に発揮させるプログラム。
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