JPH04268440A - 自動車排ガス用分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジンから
排出される排ガスを分析する自動車排ガス用分析装置（
以下、自排用分析装置と云う）に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車のエンジンから排出され
る排ガス中に含まれる成分を定量分析するには、自動車
を１０モード、ＬＡ−４Ｃ／Ｈモードなどの運転モード
に従ってシャシダイナモによって運転し、そのときの排
ガスをＣＶＳ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　　ＶｏｌｕｍｅＳａ
ｍｐｌｅｒ　）を用いてサンプルガスとして採取し、こ
れを、例えば、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）の
分析部に供給するようにしている。

【０００３】図５は、従来の自排用分析装置の一例を示
し、この図において、１はシャシダイナモ２上に載置さ
れる自動車で、３はそのエンジン、４は触媒、５はエン
ジンで発生する排ガス６を導出する排気管である。７は
排気管５に接続される希釈用トンネルで、その比較的上
流側には希釈用空気８を導入するためのフィルタ９を備
えた空気導入管１０が接続してあると共に、下流側には
ＣＦＶ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ　　ＦｌｏｗＶｅｎｔｕｒｉ
　）１１が接続され、さらに、このＣＦＶ１１の下流側
には大気開放されたブロア１２が設けられている。

【０００４】そして、１３，　１４は互いに並列に設け
られた分析部（セル）で、一方の分析部１３には、希釈
用トンネル７の下流側でＣＦＶ１１よりも上流側の点１
５において分岐し、希釈用空気８によって希釈された排
ガス１６の一部を採取してこれを流すガス流路１７が接
続されており、また、他方の分析部１４には、希釈用ト
ンネル７の空気導入管１０よりも上流側の点１８におい
て分岐し、排気管５から排出される排ガス６の一部を採
取してこれを流すガス流路１９が接続されている。

【０００５】また、２０は希釈された排ガス１６の一部
を採取してこれを蓄えるバッグ２１を備えたガス流路で
、前記点１５とほぼ同じような位置２２から分岐してい
る。２３は空気導入管１０内を流れる希釈用空気８の一
部を採取してこれを蓄えるバッグ２４を備えたガス流路
で、空気導入管１０のフィルタ９より下流側の点２５か
ら分岐している。そして、これらのガス流路２０，　２
２の下流側は流路２６を介して前記一方の分析部１３に
接続されている。

【０００６】上記のように構成された自排用分析装置に
おいては、分析部１３または１４にサンプルガスを供給
し、これに赤外光を照射してそのとき得られる吸収スペ
クトル中の複数の指定された波数ポイントにおける吸光
度に基づいて濃度計算することにより、サンプルガス中
に含まれる成分を定量分析することができる。

【０００７】従って、一方の分析部１３に、ガス流路１
７を介して、ＣＶＳを用いて希釈された排ガス１６（以
下、定流量希釈排ガスと云う）を供給することにより、
この定流量希釈排ガス１６に含まれる成分およびその濃
度を連続して分析することができ、瞬時値を連続的に得
ることができる。この場合、バッグ２４内の希釈用空気
８を予め分析してバックグラウンド分を測定しておけば
、より正確な分析結果が得られる。

【０００８】また、他方の分析部１４にガス流路１９を
介して希釈されない排ガス６を供給することにより、希
釈されない排ガス６に含まれる成分およびその濃度を分
析することができる。従って、前記希釈時における成分
濃度と希釈しないときにおける成分濃度とに基づいて正
確な希釈比率を求めることもできる。さらに、バッグ２
１内の定流量希釈排ガス１６を一方の分析部１３に供給
すれば、定流量希釈排ガス１６のある期間における成分
およびその濃度の平均値を得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
ＣＶＳを用いた自排用分析装置によれば、排ガス６また
は定流量希釈排ガス１６中に含まれる成分およびその濃
度の瞬時値を連続的に得ることができ、また、定流量希
釈排ガス１６中に含まれる成分およびその濃度の平均値
を得ることができるが、次のような問題がある。

【００１０】すなわち、前記排ガス６は、ガソリンなど
炭素や水素を含む有機化合物を燃焼させて得られるもの
であるため、排ガス６中には水蒸気が含まれており、こ
の水蒸気が露結したときの水分中に水溶性のガス成分が
溶け、そのガス成分の濃度が低下する。このような事態
を防ぐ手段として、■前記排ガス６の温度が低下しない
ように、希釈用トンネル７やガス流路１７，　１９など
の温度を一定以上に保持することや、■希釈用空気など
による排ガス６の希釈比率（倍率）を上げて、露点を高
めることが考えられる。

【００１１】しかしながら、前記■の手段は、メンテナ
ンスが大変面倒であり、そして、分析部に対して悪影響
が及ぼされる可能性がある。特に、微量成分を分析する
ことが可能なＦＴＩＲ用ガスセルでは、多重反射鏡を設
けて光路長を数ｍから数１０ｍにするため、温度の影響
で工学系が歪むといったことや、加熱されたセル壁面か
らの赤外線輻射のため、精度よい分析が困難になる恐れ
がある。また、前記■の手段を用いた場合は、上述のよ
うなＣＶＳを用いた定流量希釈排ガス１６は、その希釈
比率が変動するので、排ガス中の成分の総量は判るもの
の、瞬時における成分濃度が逐次的に判らないといった
不都合がある。

【００１２】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、排ガスの瞬時におけ
る成分濃度を逐次的に正確に得ることができ、しかも、
面倒なメンテナンスを要しない自動車排ガス用分析装置
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明においては次の２つの手段を採用している。

【００１４】第１の手段は、自動車のエンジンから排出
される排ガスを希釈用ガスによって、常に一定、かつ、
結露が生じない比率で希釈し、この希釈された排ガスを
サンプルガスとして分析部に供給するようにしている。

【００１５】第２の手段は、自動車のエンジンから排出
される排ガスを希釈用ガスによって、常に一定、かつ、
結露が生じない比率で希釈された定比率希釈排ガスと、
前記排ガスを希釈用ガスによって常に排ガス流量と希釈
用ガス流量との和が一定になるように希釈された定流量
希釈排ガスとを、単一の分析部に対して択一的に供給で
きるようにしている。

【００１６】前記第１の手段によれば、自動車のエンジ
ンから排出される排ガスは、常に一定、かつ、結露が生
じない比率で希釈されるので、排ガスの瞬時における成
分濃度を逐次的に得ることができる。

【００１７】前記第２の手段によれば、単一の分析部を
用いるだけで、瞬時における成分濃度を逐次的に得たり
、ＣＶＳを用いたガス分析を行うことができ、必要に応
じて排ガスの瞬時の成分濃度のあるいは総量を測定する
ことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００１９】図１〜図４は、本発明の一実施例を示し、
これらの図において、図５に示した符号と同一のものは
同一物または相当物を示す。

【００２０】本発明に係る自排用分析装置が従来のもの
と大きく異なる点は、自動車のエンジンから排出される
排ガスを希釈用ガスによって、常に一定、かつ、結露が
生じない比率で希釈し、この希釈された排ガスをサンプ
ルガスとして分析部に供給するようにした点であり、さ
らに、以下に説明する実施例に示すように、自動車のエ
ンジンから排出される排ガスを希釈用ガスによって、常
に一定、かつ、結露が生じない比率で希釈された定比率
希釈排ガスと、前記排ガスを希釈用ガスによって常に排
ガス流量と希釈用ガス流量との和が一定になるように希
釈された定流量希釈排ガスとを、単一の分析部に対して
択一的に供給できるようにしたことである。

【００２１】先ず、図１は、本発明に係る自排用分析装
置の一例を概略的に示すブロック図で、この図に示すよ
うに、前記自排用分析装置は、第１ユニット２７，　第
２ユニット６１および第３ユニット６２からなる。

【００２２】先ず、前記第１ユニット２７は、図２に示
すように構成されている。この第１ユニット２７には、
排ガス６を導入するためのガス導入口Ａ、希釈用ガスと
しての空気（後述する）を導入するための希釈用ガス導
入口Ｂ、希釈された排ガスを導出するためのガス導出口
Ｃ，オーバーフローしたガスを排出するためのガス排出
口Ｄ，スパンガスを導入するためのガス導入口Ｅが設け
られている。

【００２３】前記ガス導入口Ａには、図４に示したガス
流路１９の端末ａが接続される。前記ガス流路１９には
、既に説明してあるように、自動車１のエンジン３から
排出される排ガス６が希釈されない状態で流れており、
従って、この希釈されない排ガス６（以下、単に排ガス
６と云う）がガス導入口Ａを介して第１ユニット２７内
に導入される。

【００２４】前記ガス導入口Ａに連なるガス流路２８に
は、フィルタ２９，　ポンプ３０，　流量制御素子とし
てのキャピラリ３１，　３２が互いに直列に介装され、
キャピラリ３２の下流側は開閉弁としてのストップバル
ブ３３の上流側に接続されている。そして、ストップバ
ルブ３３の下流側はガス導出口Ｃに接続されている。

【００２５】前記希釈用ガス導入口Ｂは、後述する第２
ユニット６１内において精製処理および調圧処理された
希釈用ガスとしての空気３４を第１ユニット２７内に導
入するもので、このガス導入口Ｂに連なるガス流路３５
には、電磁弁３６，　前記希釈用空気３４を一定圧力に
調整するためのレギュレータ３７，　キャピラリ３８，
　３９が互いに直列に介装され、キャピラリ３９の下流
側はキャピラリ３２とストップバルブ３３との間におい
て前記ガス流路２８に合流している。また、前記ガス流
路３５は、キャピラリ３１，　３２の接続点４０におい
てガス流路２８に接続されている。

【００２６】前記キャピラリ３８，　３９間の接続点４
１と前記接続点４０との間の接続点４２に連なるガス流
路４３には、圧力計４４，　キャピラリ３２を流れる排
ガス６の圧力とキャピラリ３９を流れる希釈用空気３４
の圧力とを同時に調整するためのレギュレータ４５，　
流量計４６が互いに直列に介装され、流量計４６の下流
側は前記ガス排出口Ｄに接続されている。そして、ポン
プ３０とキャピラリ３１との間の接続点４７に連なるガ
ス流路４８には、ポンプ３０の脈動が前記接続点４２に
伝わり、この点４２の圧力が変動するのを防止するため
のレギュレータ４９が介装され、その下流側はガス排出
口Ｄに接続されている。

【００２７】また、前記ガス導入口Ｅは、スパンガスを
導入するもので、ポンプ３０と前記接続点４７との間の
接続点５０とガス導入口Ｅとの間を連結するガス流路５
１には、ストップバルブ５２，　電磁弁５３が互いに直
列に介装してある。そして、前記電磁弁３６とレギュレ
ータ３７との間の接続点５４とガス導入口Ｅとの間を連
結するガス流路５５には、電磁弁５６が介装してある。 さらに、斜線を施したエリアＸ内は、所定の温度（例え
ば、　１１３℃）になるように温調してある。

【００２８】而して、上記構成の第１ユニット２７にお
いて、前記排ガス６および希釈用空気３４は、キャピラ
リ３２，　３９が許容する容量以上流すことにより、余
剰の排ガス６および希釈用空気３４はガス流路４３およ
びガス排出口Ｄを経て排出されるが、キャピラリ３２を
流れる排ガス６とキャピラリ３９を流れる希釈用空気３
４がキャピラリ３２，３９の下流側の合流点５７におい
て合流し、排ガス６は希釈用空気３４によって希釈され
る。この場合、排ガス６が希釈用空気３４によって希釈
される比率（希釈比率または希釈倍率）は、キャピラリ
３２とキャピラリ３９のそれぞれの抵抗値によって一義
的に定まる。

【００２９】つまり、キャピラリ３２とキャピラリ３９
とを並列的に接続することによって、排ガス６を常に一
定比率で希釈する定希釈比率希釈部５８が形成され、以
下、この定希釈比率希釈部５７を経ることによって一定
比率に希釈された排ガスを定比率希釈排ガス５９と称す
ることとする。そして、排ガス６を希釈用空気３４によ
って希釈する場合、結露が生じない比率で希釈する必要
があり、その比率は、排ガス６内に含まれる成分などに
よって決定される。前記定比率希釈排ガス５９は、前記
ガス排出口Ｃおよびこのガス排出口Ｃに連なるガス流路
６０を経て第２ユニット６１内のガス切換え供給部６４
（後述する）に供給される。

【００３０】そして、上述のように、排ガス６と希釈用
空気３４とを定希釈比率希釈部５８を通過させることに
より、排ガス６は一定比率で希釈され、定比率希釈排ガ
ス５９となるが、レギュレータ４５によって、互いに混
合される排ガス６と希釈用空気３４との圧力を同時に調
圧すると共に、レギュレータ４９によって、ポンプ３０
の脈動がキャピラリ３２とキャピラリ３９との上流側の
接続点４２に伝わり、この点４２の圧力が変動するのが
防止されるので、前記希釈が確実に行われる。

【００３１】また、第１ユニット２７においては、ガス
流路２８，　４３，　４８、定希釈比率希釈部５８およ
びレギュレータ４５，　４９などが所定の温度に調節さ
れているので、排ガス６と希釈用空気３４の温度が低下
することがなく、上記希釈がスムーズに行われる。

【００３２】次に、前記第２ユニット６１は、図３に示
すように構成されている。この第２ユニット６１内には
、後述する第３ユニット６２内に設けられた分析部６３
にガスを切換え供給するためのガス切換え供給部６４が
設けられている。このガス切換え供給部６４は次のよう
に構成されている。すなわち、前記ガス流路６０に連な
り、電磁弁６５を備えたガス流路６６と、図４に示した
ガス流路１７の端末ｇが接続され、フィルタ６７と電磁
弁６８とが直列に介装されたガス流路６９と、図４に示
したガス流路２１の端末ｈが接続され、ストップバルブ
７０と電磁弁７１とが直列に介装されたガス流路７２と
、図４に示したガス流路２３の端末ｉが接続され、フィ
ルタ７３とストップバルブ７４と電磁弁７５とが直列に
介装されたガス流路７６とが、圧力センサ７７の検出結
果に基づいて分析部６３内の圧力を一定の圧力に制御す
るコントロールバルブ７８の上流側に互いに並列的に接
続され、このコントロールバルブ７８の下流側は第３ユ
ニット６２のガス導入口Ｊに接続されている。なお、図
３に示した符号Ｇ，Ｈ，Ｉはそれぞれ前記端末ｇ，ｈ，
ｉが接続されるガス流路６９，　７２，　７６の始端を
示す。

【００３３】ところで、前記分析部６３にＦＴＩＲを使
用する場合、分析部セルに赤外光を照射して吸収スペク
トルを得るため、予め試料ガスが含まれていない窒素ま
たは希釈用空気のみをセルに導入して得た信号（パワー
スペクトルＡ）でもって、実際の排ガス（希釈された）
をセルに導入したときに得られる信号（パワースペクト
ルＢ）を除算することにより、吸収スペクトルＣを得る
。 従って、パワースペクトルＡを得たときのセルの圧力と
、パワースペクトルＢを得たときの圧力が異なっている
と、希釈用空気に元々含まれている水分および二酸化炭
素など排ガス中に多く含まれている成分の影響が実際の
分析に現れてしまう。このため、分析部６３内の圧力を
一定に制御する必要がある。

【００３４】そして、既に説明してあるように、前記ガ
ス流路１７には、自動車１のエンジン３から排出される
排ガス６を希釈用空気８によって希釈してなる定流量希
釈排ガス１６が流れるようにしてあり、また、前記ガス
流路２０には、定流量希釈排ガス１６の一部を採取して
これを蓄えるバッグ２１が設けられており、さらに、前
記ガス流路２３には、空気導入管１０内を流れる希釈用
空気８の一部を採取してこれを蓄えるバッグ２４が設け
られているので、前記電磁弁６５，　６８，　７１，　
７５、ストップバルブ７０，　７４を適宜切換え開閉す
ることにより、定希釈比率希釈部５８において定比率で
希釈された定比率希釈排ガス５９、連続的に流れる定流
量希釈排ガス１６、バッグ２１内の定流量希釈排ガス１
６、バッグ２４内の希釈用空気８の何れか択一的に分析
部６３に対して供給することができ、所望の分析に供す
ることができる。

【００３５】Ｋは第２ユニット６１に設けられた加圧ガ
ス（この実施例では、加圧空気）の導入口で、この導入
口Ｋに連なるガス流路７９には、フィルタ８０，　レギ
ュレータ８１，　圧力計８２，　圧力センサ８３が直列
に介装され、その下流側は希釈用ガス導出口Ｌに接続さ
れると共に、前記コントロールバルブ７８の制御部にも
接続されている。そして、前記希釈用ガス導出口Ｌは、
ガス流路８４を介して第１ユニット２７の希釈用ガス導
入口Ｂと接続されている。 なお、Ｍはドレイン排出口である。

【００３６】Ｎは第２ユニット６１に設けられたガス排
出口で、このガス排出口Ｎに連なるガス流路８５には、
バッファタンク８６，　ストップバルブ８７が直列に介
装されると共に、ストップバルブ８７の下流側には、電
磁弁８８と吸引ポンプ８９とバッファタンク９０と適宜
温調された流量計９１とを直列接続してなり、サンプル
ガス排出口Ｏに接続されたガス排出流路９２と、電磁弁
９３とフィルタ９４と真空ポンプ９５とを直列接続して
なり、排出口Ｐに接続されたガス排出流路９６とが互い
に並列に接続されている。

【００３７】前記ガス排出流路９２は、分析部６３にお
いて所定の分析を行う際、分析に供されたサンプルガス
などを排出するためのものであり、また、前記ガス排出
流路９６は、分析部６３内部をクリーニングする際に使
用される。そして、バッファタンク８６，　９０は、そ
れぞれ吸引ポンプ８９による脈動影響が分析部６３、流
量計９１に伝わらないようにするものである。また、バ
ッファタンク８６，　９０は、それぞれボールバルブ９
７，　９８を介装してなるガス流路９９，１００を介し
て前記ドレイン排出口Ｍに接続されている。

【００３８】Ｑ１　〜ＱＮ　は第２ユニット６１に設け
られた較正用ガス導入口で、各較正用ガス導入口Ｑ１　
〜ＱＮ　に連なるガス流路　１０１には、電磁弁　１０
２が設けられていると共に、それらの下流側は合流させ
てあって、その合流点　１０３に連なるガス流路　１０
４には、レギュレータ　１０５とストップバルブ　１０
６とが直列に介装してあり、さらに、ストップバルブ　
１０６の下流側は、前記コントロールバルブ７８の上流
側に接続してある。

【００３９】そして、図示する例においては、前記ガス
流路　１０１のうち、較正用ガス導入口Ｑ１　に連なる
ガス流路　１０１においては、電磁弁　１０２の上流側
からガス流路　１０７が分岐してあり、このガス流路　
１０７には、ストップバルブ　１０８と流量計　１０９
が直列に介装され、流量計　１０９の下流側は第３ユニ
ット６２のガス導入口Ｒに接続され、パージ用の窒素ガ
スを導入するように構成されている。そして、斜線を施
したエリアＹ内は、所定の温度（例えば、　１１３℃）
になるように温調してある。また、１１０　は分析部６
３の温度を測定する温度計である。

【００４０】而して、上記構成の自排用分析装置におい
ては、分析部６３が設けられた第３ユニット６２の上流
側に、ガスを切換え供給するためのガス切換え供給部６
４が設けてあるので、このガス切換え供給部６４におけ
る電磁弁６５，　６８，　７１，　７５およびストップ
バルブ７０，　７４を適宜開状態または閉状態とするこ
とにより、従来のこの種の装置と同様の分析を行なえる
のは勿論のこと、電磁弁６５のみを開き、他の電磁弁な
どを閉じることにより、分析部６３に対して定比率希釈
排ガス５９を連続的に供給することができるので、定比
率希釈排ガス５９における成分濃度を逐次的に得ること
ができる。そして、この場合、希釈比率が一定であるか
ら、これを考慮に入れて換算することにより、自動車１
のエンジン３から排出される排ガス６における瞬時の成
分およびその濃度を逐次的にしかも正確に測定すること
ができる。また、必要に応じて総量を得ることもできる
。

【００４１】上述の実施例においては、コントロールバ
ルブ７８を分析部６３の上流側に配置してあるが、これ
に代えて、分析部６２の下流側、例えばガス流路８５の
バッファタンク８６の上流側に真空レギュレータを介装
するようにしてもよい。また、上記実施例において用い
ている電磁弁やストップバルブは、これらと同様の働き
をする他の弁に置き換えてもよいことは勿論である。そ
して、上述の実施例では、定希釈比率希釈部５８，　ガ
ス切換え供給部６４，　分析部６３を、別々のユニット
２７，　６１，　６２に設けるようにしているが、この
ような形態に限られるものではなく、例えば定希釈比率
希釈部５８とガス切換え供給部６４とを同一のユニット
内に設けるなどしてもよい。さらに、分析部６３はＦＴ
ＩＲ以外の他の分析計で構成してもよい。そしてまた、
導入口Ｋから導入される加圧空気に代えて、加圧された
窒素ガスを用いてもよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され、請求項
１に記載された発明によれば、自動車のエンジンから排
出される排ガスは、常に一定、かつ、結露が生じない比
率で希釈されるので、排ガスの瞬時における成分濃度を
逐次的にしかも正確に得ることができる。そして、従来
のものに比べて構成が簡単で、メンテナンスも極めて容
易である。

【００４３】また、請求項２に記載された発明によれば
、単一の分析部を用いるだけで、瞬時における成分濃度
を逐次的に得たり、ＣＶＳを用いたガス分析を行うこと
ができ、必要に応じて排ガスの瞬時の成分濃度のあるい
は総量を測定することができる。そして、従来のものに
比べて構成が簡単で、メンテナンスも極めて容易である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車排ガス用分析装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】第１ユニットの構成を示す流体系統図である。

【図３】第２ユニットおよび第３ユニットの構成を示す
流体系統図である。

【図４】自動車の排ガスを採取する装置の構成を示す図
である。

【図５】従来の自動車排ガス用分析装置の構成を示す図
である。

【符号の説明】

１…自動車、３…エンジン、６…排ガス、８…希釈用ガ
ス、１６…定流量希釈排ガス、３４…希釈用ガス、５９
…定比率希釈排ガス、６３…分析部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　自動車のエンジンから排出される排ガ
   スを希釈用ガスによって、常に一定、かつ、結露が生じ
   ない比率で希釈し、この希釈された排ガスをサンプルガ
   スとして分析部に供給するようにしたことを特徴とする
   自動車排ガス用分析装置。
2. 【請求項２】　　自動車のエンジンから排出される排ガ
   スを希釈用ガスによって、常に一定、かつ、結露が生じ
   ない比率で希釈された定比率希釈排ガスと、前記排ガス
   を希釈用ガスによって常に排ガス流量と希釈用ガス流量
   との和が一定になるように希釈された定流量希釈排ガス
   とを、単一の分析部に対して択一的に供給できるように
   したことを特徴とする自動車排ガス用分析装置。