特許 7573041 排ガス分析装置、排ガス分析方法及び排ガス分析装置用プログラム記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-16

(45)【発行日】2024-10-24

(54)【発明の名称】排ガス分析装置、排ガス分析方法及び排ガス分析装置用プログラム記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/22 20060101AFI20241017BHJP

   G01N 21/3504 20140101ALI20241017BHJP

   G01N 21/61 20060101ALI20241017BHJP

【ＦＩ】

G01N1/22 G

G01N21/3504

G01N21/61

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022553867

(86)(22)【出願日】2021-09-22

(86)【国際出願番号】 JP2021034823

(87)【国際公開番号】W WO2022071066

(87)【国際公開日】2022-04-07

【審査請求日】2023-12-25

(31)【優先権主張番号】P 2020167674

(32)【優先日】2020-10-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2020185255

(32)【優先日】2020-11-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000155023

【氏名又は名称】株式会社堀場製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(74)【代理人】

【識別番号】100227673

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 光起

(72)【発明者】

【氏名】石▲崎▼ 智彦

(72)【発明者】

【氏名】吉村 友志

【審査官】佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２７５８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２３７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２３０８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９９７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２６７８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７４０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０７４１４７２６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第０６２３０１０３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１４７２９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０８－０４３２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２４５１９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ１５／００－１５／１４

Ｇ０１Ｎ１／００－１／４４

２１／００－２１／０１

２１／１７－２１／６１

２１／７５－２１／８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料を燃焼して生じた排ガスを分析する排ガス分析装置であって、
前記排ガス中の測定対象成分の濃度を計測する第１分析計と、
前記排ガス中のＣＯ _２ 濃度を計測する第２分析計と、
前記燃料を構成する水素と炭素の比である水炭比を記憶する記憶部又は前記水炭比の入力を受け付ける入力受付部と、
測定された前記ＣＯ_２濃度と前記燃料の水炭比とに基づいて、前記排ガス中の水分濃度を推定する水分濃度推定部と、
推定された前記水分濃度と、前記水分濃度と前記第１分析計の感度との関係を示す感度係数と、に基づいて、測定された前記測定対象成分の濃度に対する水分の影響を補正する補正部と
を有する排ガス分析装置。

【請求項2】

前記第１分析計がウェット計測により前記測定対象成分の濃度を計測し、
前記第２分析計がドライ計測により前記ＣＯ _２ 濃度を計測するものである請求項１に記載の排ガス分析装置。

【請求項3】

前記水分濃度推定部が、ドライ計測された前記ＣＯ_２濃度をウェット計測値に換算したウェットＣＯ_２濃度に対して前記水炭比を乗じることにより、又はこれと等価な演算により前記排ガス中の水分濃度を推定する請求項２に記載の排ガス分析装置。

【請求項4】

前記第２分析計によりドライ計測された前記ＣＯ_２濃度を、前記水炭比に基づいてウェット計測値に換算するＣＯ_２濃度換算部を更に有し、
前記補正部が、前記水分濃度推定部が推定した前記水分濃度と、前記ＣＯ_２濃度換算部が換算したＣＯ_２濃度とを用いて、前記測定対象成分の濃度を補正する請求項２又は３に記載の排ガス分析装置。

【請求項5】

前記水分濃度推定部が、測定された前記ＣＯ_２濃度と、前記燃料の水炭比と、大気中の水分濃度と、前記排ガスにおけるＣＯ_２成分の分圧と、前記排ガスにおけるＨ_２Ｏ成分の分圧とに基づいて前記排ガス中の水分濃度を推定する請求項１～４の何れか一項に記載の排ガス分析装置。

【請求項6】

前記ＣＯ_２濃度換算部が、前記燃料の水炭比と、前記排ガスにおけるＣＯ_２成分の分圧とに基づいて、前記第２分析計によりドライ計測された前記ＣＯ_２濃度をウェット計測値に換算する請求項４を引用する請求項５に記載の排ガス分析装置。

【請求項7】

前記燃料の組成と前記燃料の完全燃焼式とに少なくとも基づいて、前記排ガスにおけるＣＯ_２成分及びＨ_２Ｏ成分のそれぞれの分圧を算出する算出部を更に備える請求項５又は６に記載の排ガス分析装置。

【請求項8】

前記第１分析計がウェット計測により前記測定対象成分の濃度を計測し、
前記第２分析計がウェット計測により前記ＣＯ _２ 濃度を計測するものである請求項１に記載の排ガス分析装置。

【請求項9】

前記測定対象成分がＮＯ_ｘである請求項１～８のいずれか一項に記載の排ガス分析装置。

【請求項10】

前記第１分析計がＣＬＤ検出器である請求項９に記載の排ガス分析装置。

【請求項11】

燃料を燃焼して生じた排ガスを分析する排ガス分析方法であって、
前記排ガス中の測定対象成分の濃度を第１分析計で計測し、
前記排ガス中のＣＯ _２ 濃度を第２分析計で計測し、
測定した前記ＣＯ_２濃度と前記燃料を構成する水素と炭素の比である水炭比とに基づいて、前記排ガス中の水分濃度を推定し、
推定した前記水分濃度と、前記水分濃度と前記第１分析計の感度との関係を示す感度係数と、に基づいて、測定した前記測定対象成分の濃度に対する水分の影響を補正する排ガス分析方法。

【請求項12】

燃料を燃焼して生じた排ガスを分析するものであり、前記排ガス中の測定対象成分の濃度を計測する第１分析計と、前記排ガス中のＣＯ _２ 濃度を計測する第２分析計とを備える排ガス分析装置用のプログラムを記憶する排ガス分析装置用プログラム記憶媒体であって、
前記燃料を構成する水素と炭素の比である水炭比を記憶する記憶部と、
測定された前記ＣＯ_２濃度と前記燃料の水炭比とに基づいて、前記排ガス中の水分濃度を推定する水分濃度推定部と、
推定された前記水分濃度と、前記水分濃度と前記第１分析計の感度との関係を示す感度係数と、に基づいて、測定された前記測定対象成分の濃度に対する水分の影響を補正する補正部としての機能をコンピュータに発揮させる排ガス分析装置用プログラムを記憶する排ガス分析装置用プログラム記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガスを分析する排ガス分析装置、排ガス分析方法及び排ガス分析装置用プログラム記憶媒体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば自動車の車両等から排出される排ガスの分析のため、種々のガス分析計を用いてＮＯ_ｘ等の測定対象成分の濃度が測定されている。この排ガス中には例えば燃料の燃焼により生じる水分が含まれており、排ガス中のＮＯ_ｘ等の測定対象成分の濃度をガス分析計を用いて測定すると、その測定値には水分の干渉による測定誤差が含まれることが知られている。そのため従来、例えば水分濃度計を用いて排ガス中の水分濃度を測定し、この測定した水分濃度に応じて、排ガス中の測定対象成分の濃度を補正することが行われている（例えば特許文献１）。

【0003】

しかしながら、この水分濃度計では、校正を行う際に種々の水分濃度のガスを準備する必要があるが、狙った水分濃度のガスを精度よく生成するのが難しく、そのため校正が難しいという問題がある。また、省スペース化やコスト削減の観点から、水分濃度計を別途設けたくないという要求もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１７４０５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、水分濃度計を用いることなく、排ガス中の測定対象成分への水分影響を補正することができる排ガス分析装置を提供することを主たる課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

すなわち、本発明に係る排ガス分析装置は、燃料を燃焼して生じた排ガスを分析する排ガス分析装置であって、前記排ガス中の測定対象成分の濃度を計測する第１分析計と、前記排ガス中のＣＯ_２の濃度を計測する第２分析計と、前記燃料を構成する水素と炭素の比である水炭比を記憶する記憶部又は前記水炭比の入力を受け付ける入力受付部（すなわち、記憶部と入力受付部の少なくとも一方）と、測定された前記ＣＯ_２濃度と前記燃料の水炭比とに基づいて、前記排ガス中の水分濃度を推定する水分濃度推定部と、推定された前記水分濃度に基づいて、測定された前記測定対象成分の濃度を補正する補正部とを有することを特徴とする。

【0007】

このようなものであれば、排ガス中のＣＯ_２濃度と燃料の水炭比とを用いて、排ガス中の水分濃度を理論的に推定する水分濃度推定部を備えるので、水分濃度計を用いて水分濃度を直接測定することなく、測定対象成分への水分影響を補正することができる。

【0008】

本発明の効果を顕著に奏する前記排ガス分析装置の態様として、前記第１分析計がウェット計測により前記測定対象成分の濃度を計測し、前記第２分析計がドライ計測により前記ＣＯ_２の濃度を計測するものが挙げられる。

【0009】

前記水分濃度推定部の具体的態様として、ドライ計測された前記ＣＯ_２濃度をウェット計測値に換算したウェットＣＯ_２濃度に対して前記水炭比を乗じることにより、又はこれと等価な演算により前記排ガス中の水分濃度を推定するものが挙げられる。

【0010】

前記排ガス分析装置の具体的態様として、前記第２分析計によりドライ計測された前記ＣＯ_２濃度を、前記水炭比に基づいてウェット計測値に換算するＣＯ_２濃度換算部を更に有し、前記補正部が、前記水分濃度推定部が推定した前記水分濃度と、前記ＣＯ_２濃度換算部が換算したＣＯ_２濃度とを用いて、前記測定対象成分の濃度を補正するものが挙げられる。

【0011】

前記排ガス中の水分濃度をさらに精度よく推定するには、前記水分濃度推定部は、測定された前記ＣＯ_２濃度と、前記燃料の水炭比と、大気中の水分濃度と、前記排ガスにおけるＣＯ_２成分の分圧と、前記排ガスにおけるＨ_２Ｏ成分の分圧とに基づいて前記排ガス中の水分濃度を推定するように構成されるのが好ましい。

【0012】

ウェットＣＯ_２濃度をより精度よく算出するには、前記ＣＯ_２濃度換算部が、前記燃料の水炭比と、前記排ガスにおけるＣＯ_２成分の分圧とに基づいて、前記第２分析計によりドライ計測された前記ＣＯ_２濃度をウェット計測値に換算するようにするのが好ましい。

【0013】

また前記排ガス分析装置は、前記燃料の組成と前記燃料の完全燃焼式とに少なくとも基づいて、前記排ガスにおけるＣＯ_２成分及びＨ_２Ｏ成分のそれぞれの分圧を算出する算出部を更に備えるのが好ましい。

【0014】

前記測定対象成分の具体的な態様としてはＮＯ_ｘが挙げられる。また、前記第１分析計の具体的な態様としてはＣＬＤ検出器が挙げられる。

【0015】

また本発明の排ガス分析方法は、燃料を燃焼して生じた排ガスを分析する方法であって、前記排ガス中の測定対象成分の濃度を計測し、前記排ガス中のＣＯ_２の濃度を計測し、測定した前記ＣＯ_２濃度と前記燃料を構成する水素と炭素の比である水炭比とに基づいて、前記排ガス中の水分濃度を推定し、推定した前記水分濃度に基づいて、測定した前記測定対象成分の濃度を補正することを特徴とする。

【0016】

また本発明の排ガス分析装置用プログラム記憶媒体は、燃料を燃焼して生じた排ガスを分析し、前記排ガス中の測定対象成分の濃度を計測する第１分析計と、前記排ガス中のＣＯ_２の濃度を計測する第２分析計とを備える排ガス分析装置用のプログラムを記憶するものであって、前記燃料を構成する水素と炭素の比である水炭比を記憶する記憶部と、測定された前記ＣＯ_２濃度と前記燃料の水炭比とに基づいて、前記排ガス中の水分濃度を推定する水分濃度推定部と、推定された前記水分濃度に基づいて、測定された前記測定対象成分の濃度を補正する補正部としての機能をコンピュータに発揮させるプログラムを記憶することを特徴とする。

【0017】

このような排ガス分析方法や排ガス分析装置用プログラム記憶媒体であれば、上述した排ガス分析装置により得られる作用効果と同様の作用効果を奏し得る。

【発明の効果】

【0018】

このように構成した本発明によれば、水分濃度計を用いることなく、排ガス中の測定対象成分への水分影響を補正することができる排ガス分析装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態の排ガス分析システムの構成を模式的に示す図。

【図2】同実施形態の排ガス分析装置の機能を示す機能ブロック図。

【図3】同実施形態の排ガス分析装置が記憶する各燃料の水炭比の一例。

【図4】同実施形態の排ガス分析装置を用いた排ガス分析を説明するフローチャート。

【図5】他の実施形態の排ガス分析装置の機能を示す機能ブロック図。

【図6】他の実施形態の排ガス分析装置の機能を示す機能ブロック図。

【図7】他の実施形態の排ガス分析装置が記憶する燃料組成情報の一例。

【図8】他の実施形態の排ガス分析装置の機能を示す機能ブロック図。

【符号の説明】

【0020】

２ ・・・排ガス分析装置
２１ ・・・第１分析計
２２ ・・・第２分析計
２３２・・・補正部
２３３・・・記憶部
２３５・・・水分濃度推定部

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に本発明に係る排ガス分析装置を備える排ガス分析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。

【0022】

本実施形態の排ガス分析システム１００は、例えばエンジン等の内燃機関で燃料（例えばガソリン等）を燃焼して排出される排ガス中の測定対象成分の濃度を測定するために用いられるものである。

【0023】

具体的に、この排ガス分析システム１００は、図１に示すように、シャシ試験装置を用いて行われる車両のモード運転試験（ＷＬＴＰモード、ＪＣ０８モード等）において、エンジンから排出される排ガス中の測定対象成分の濃度を測定するものである。より具体的には、排ガスを全量サンプリングするとともに、全量サンプリングした排ガスに希釈ガスを混合して希釈排ガスを生成し、該希釈排ガスの流量が一定になるように構成した定容量サンプリング（ＣＶＳ）装置１と、希釈排ガスをサンプリングして収容するサンプリングバッグＭと、希釈排ガスサンプリングバッグに収容された希釈排ガスを分析して、該希釈排ガス中の測定対象成分の濃度を測定し、その測定結果に基づいて排ガス中の測定対象成分の濃度を算出する排ガス分析装置２とを備えている。

【0024】

ＣＶＳ装置１は、図１に示すように、内燃機関１０１の排気管１０２から排出される排ガスが流れるメイン流路ＭＬと、メイン流路ＭＬに合流するとともに、排ガスを希釈する希釈ガスが流れる希釈ガス流路ＤＬと、メイン流路ＭＬと希釈ガス流路ＤＬとの合流点より下流側に設けられ、希釈ガスにより希釈された希釈排ガスの流量を一定に制御する流量制御部１２とを備えるものである。

【0025】

流量制御部１２は、図１に示すように、臨界流量ベンチュリＣＦＶ及び吸引ポンプＰとからなる臨界流量ベンチュリ方式のものである。本実施形態では１つの臨界流量ベンチュリＣＦＶを設けてあるが、複数の臨界流量ベンチュリＣＦＶを並列に設け、例えば開閉弁等を用いて希釈排ガスを流す臨界流量ベンチュリＣＦＶを変更することで、希釈排ガスの流量を変更できるように構成してもよい。

【0026】

上述したＣＶＳ装置１により、排ガスと希釈ガスとの総流量、すなわち希釈排ガスの流量が一定になった状態において、希釈排ガスの一部は希釈排ガスサンプリング流路ＳＬを経てサンプリングバッグＭへ収容される。

【0027】

サンプリングバッグＭに収容された希釈排ガス（以下において、サンプルガスともいう）は排ガス分析装置２へ供給され、該排ガス分析装置２によって、排ガス中の測定対象成分の濃度が算出される。

【0028】

排ガス分析装置２は、図２に示すように、サンプリングバッグＭから供給されたサンプルガス中の測定対象成分の濃度を測定する第１分析計２１と、同サンプルガス中のＣＯ_２の濃度を測定する第２分析計２２と、第１分析計２１が測定した測定対象成分の濃度値を補正する演算装置２３とを具備するものである。
なお、本実施形態では測定対象成分はＮＯ_ｘ（ＮＯ及びＮＯ_２）である。

【0029】

第１分析計２１は、具体的にはＣＬＤ（化学発光法）検出器であり、本実施形態では、サンプルガス中のＮＯ_ｘをウェット計測するように構成されている。具体的には、第１分析計２１にサンプルガスを導入する第１導入流路Ｌ１には、流れるサンプルガスを例えば露点温度以上の所定温度に加熱する加熱部（加熱ブロック）Ｈが設けられている。

【0030】

第２分析計２２は、ＣＯ_２濃度を測定できるものであれば任意のものでよく、例えば、ＮＤＩＲ（非分散赤外吸収法）検出器、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）検出器等が挙げられる。

【0031】

この第２分析計２２は、本実施形態ではサンプルガス中のＣＯ_２濃度をドライ計測するように構成されている。具体的には、第１導入流路Ｌ１から分岐しており、サンプルガスを第２分析計２２に導入する第２導入流路Ｌ２には、サンプルガス中の水分濃度を調整する水分濃度調整部Ｄが設けられている。この水分濃度調整部Ｄは、サンプルガスの温度を変更して水分濃度を一定に保つことで、サンプルガスに含まれる水分濃度を予め設定された設定濃度まで下げるものである。具体的にこの水分濃度調整部Ｄは、例えば第２分析計２２に導入されるサンプルガスを露点温度以下まで冷却して除湿する除湿器を利用したものである。

【0032】

演算装置２３は、測定対象成分であるＮＯ_ｘに対する他の成分の干渉影響を補正するものであり、ＣＰＵ、メモリ、ＡＤ変換機等を備えた専用乃至汎用のコンピュータである。そして演算装置２３は、図２に示すように、メモリに記憶された分析プログラムに従って前記ＣＰＵやその周辺機器が協働することにより、感度係数記憶部２３１と、補正部２３２としての機能を少なくとも発揮するものである。

【0033】

感度係数記憶部２３１は、前記メモリの所定領域に形成されており、ＮＯ_ｘに対する他の干渉成分の影響を補正するための感度係数を記憶するものである。この感度係数を示す感度係数データは、製品出荷前や製品稼働前に予め感度係数記憶部２３１に格納される。

【0034】

具体的にこの感度係数は、第１分析計２１の感度に対する各干渉成分の影響を表すものであり、より具体的には、各干渉成分の濃度と、当該濃度における第１分析計２１の感度の相対誤差との関係を示すものである。本実施形態では、干渉成分とはサンプルガス中に主として含まれるＮＯ_ｘ以外の成分であり、具体的にはＣＯ_２及びＨ_２Ｏ（以下、水分ともいう）である。感度係数記憶部２３１は、ＣＯ_２濃度に対する第１分析計２１の感度係数Ｋ_ＣＯ２と、水分濃度に対する第１分析計２１の感度係数Ｋ_Ｈ２Ｏとを記憶している。

【0035】

補正部２３２は、第１分析計２１に導入されるサンプルガス中の各干渉成分の濃度と、各干渉成分に対する第１分析計２１の感度係数とを用いて、第１分析計２１が測定したサンプルガス中のＮＯ_ｘ濃度を補正するものである。補正部２３２は、第１分析計２１に導入されるサンプルガス中のＣＯ_２濃度及び水分濃度と、感度係数Ｋ_ＣＯ２、Ｋ_Ｈ２Ｏとを用いて、以下の式（１）又はこれと等価な演算により、第１分析計２１が測定したＮＯ_ｘ濃度を補正する。

【0036】

ここで、
ＮＯ_{ｘ_ａ}：補正前のＮＯ_ｘ濃度（第１分析計２１が測定したＮＯ_ｘ濃度値）［ｐｐｍ
］
ＮＯ_{ｘ_ｂ}：補正後のＮＯ_ｘ濃度［ｐｐｍ］
ＣＯ_２：第１分析計２１に導入されるサンプルガス中のＣＯ_２濃度であり、ここではウェット計測値［ｐｐｍ］
Ｃ_Ｈ２Ｏ：第１分析計２１に導入されるサンプルガス中の水分濃度［ｐｐｍ］
である。

【0037】

しかして本実施形態の排ガス分析装置２は、水分濃度計を用いることなく第１分析計２１に導入されるサンプルガス中の水分濃度を算出すべく、図２に示すように、演算装置２３が、入力受付部２３０と、水炭比記憶部２３３と、ＣＯ_２濃度換算部２３４と、水分濃度推定部２３５としての機能を更に備えている。

【0038】

入力受付部２３０は、使用される燃料に関する情報（例えば、燃料種類、水炭比等）の入力を受付け、これをＣＯ_２濃度換算部２３４及び水分濃度推定部２３５に出力する。本実施形態の入力受付部２３０は、使用される燃料種類に関する情報の入力を受け付ける。なお、これらの情報は、例えばマウスやキーボード等の所定の入力手段を用いてユーザにより入力される。

【0039】

水炭比記憶部２３３は、前記メモリの所定領域に形成されており、内燃機関に使用される燃料を構成する水素と炭素の比である水炭比を、燃料の種類と関連付けて記憶するものである。本実施形態の水炭比記憶部２３３には、複数種類の燃料に対応する水炭比を示す水炭比データが、製品出荷前や製品稼働前に予め格納される。この水炭比データは、例えばルックアップテーブル等の表形式等で保存されてよい。

【0040】

具体的にこの水炭比データが示す各燃料の水炭比は、図３の表に示すように、各燃料を構成する炭素原子（Ｃ）の原子数に対する水素原子（Ｈ）の原子数の比率Ｈ／Ｃや、各燃料が完全燃焼すると仮定した際に生じるＣＯ_２の分子数に対する水分子（Ｈ_２Ｏ）の分子数の比率Ｆ_Ｈ２Ｏである。

【0041】

ＣＯ_２濃度換算部２３４は、第２分析計２２によりドライ計測されたＣＯ_２濃度をウェット計測値に換算したウェットＣＯ_２濃度を算出するものである。具体的にこのＣＯ_２濃度換算部２３４は、第２分析計２２によりドライ計測されたＣＯ_２濃度と水炭比記憶部２３３が記憶する水炭比とを用いて、以下の式（２）又はこれと等価な演算を行うことによりウェットＣＯ_２濃度を算出する。なおここでは、ＣＯ_２濃度換算部２３４は、入力受付部２３０から受け付けた燃料種類に関する情報に基づき、使用された燃料の水炭比を水炭比記憶部２３３から取得するように構成されている。

【0042】

ここで、
ＣＯ_{２（ｗｅｔ）}：ウェットＣＯ_２濃度［ｐｐｍ］、
ＣＯ_{２（ｄｒｙ）}：第２分析計２２がドライ計測したＣＯ_２濃度［ｐｐｍ］、
Ｆ_Ｈ２Ｏ：使用した燃料の水炭比
である。

【0043】

水分濃度推定部２３５は、第１分析計２１に導入されるサンプルガス中の水分濃度を推定する（以下、この推定した濃度を推定水分濃度ともいう）ものである。具体的にこの水分濃度推定部２３５は、第２分析計２２が測定したＣＯ_２濃度と、水炭比記憶部２３３が記憶する水炭比とを用いて、以下の式（３）又はこれと等価な演算を行うことにより推定水分濃度を算出する。なおここでは、水分濃度推定部２３５は、入力受付部２３０から受け付けた燃料種類に関する情報に基づき、使用された燃料の水炭比を水炭比記憶部２３３から取得するように構成されている。

【0044】

ここで、
Ｃ_{Ｈ２Ｏ(ｅｓｔｉ)}：推定水分濃度［ｐｐｍ］、
ＣＯ_{２（ｄｒｙ）}：第２分析計２２がドライ計測したＣＯ_２濃度［ｐｐｍ］、
Ｆ_Ｈ２Ｏ：使用した燃料の水炭比
である。

【0045】

なお、上記した式（２）及び式（３）は、燃料の水炭比と、当該燃料を燃焼させて得られるサンプルガス中の水分濃度とＣＯ_２濃度との関係を示す以下の式（４）と、ドライ計測値であるＣＯ_２濃度を水分濃度に基づいてウェット計測値に換算する以下の式（５）とを解くことにより、導出されるものである。

【0046】

【0047】

そして補正部２３２は、水分濃度推定部２３５が算出した推定水分濃度と、ＣＯ_２濃度換算部２３４が算出したウェットＣＯ_２濃度とを用いて、第１分析計２１により測定されたＮＯ_ｘ濃度を補正する。すなわち、補正部２３２は、式（１）における水分濃度として推定水分濃度Ｃ_{Ｈ２Ｏ(ｅｓｔｉ)}を用い、ＣＯ_２濃度としてウェットＣＯ_２濃度ＣＯ_{２（ ｗｅｔ）}を用いてＮＯ_ｘ濃度を補正する。

【0048】

次に、本実施形態の排ガス分析装置２の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
ユーザはまず車両試験に用いられる燃料に関する情報（燃料種類）を入力する（ステップＳ１１）。そして、サンプリングバッグＭに収容されているサンプルガスを第１分析計２１及び第２分析計２２で分析し、サンプルガス中のＮＯ_ｘ濃度及びＣＯ_２濃度（ドライ測定値）を測定する（ステップＳ１２）。水分濃度推定部２３５は、第２分析計２２が測定したＣＯ_２濃度（ドライ測定値）と、入力された燃料種類に対応する水炭比とに基づいて、第１分析計２１に導入されたサンプルガスに含まれる推定水分濃度を算出する。またＣＯ_２濃度換算部は、第２分析計２２が測定したＣＯ_２濃度（ドライ測定値）と、入力された燃料種類に対応する水炭比とに基づいて、ドライ測定値をウェット測定値に換算したＣＯ_２濃度（ウェット）を算出する（ステップＳ１３）。そして、補正部２３２は、算出された推定水分濃度と、ＣＯ_２濃度（ウェット）と、感度係数とに基づいて、第１分析計２１が算出したＮＯ_ｘ濃度を補正する（ステップＳ１４）。

【0049】

このように構成された本実施形態の排ガス分析装置２によれば、排ガス中のＣＯ_２濃度と燃料の水炭比とを用いて、排ガス中の水分濃度を理論的に推定する水分濃度推定部２３５を備えるので、水分濃度計を用いて水分濃度を直接測定することなく、ＣＬＤ検出器２１で測定されるＮＯ_ｘの濃度への水分影響を補正することができる。

【0050】

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0051】

例えば、他の実施形態の排ガス分析装置２は、図５に示すように、第１分析計２１と第２分析計２２がいずれもウェット計測を行うように構成されてもよい。この場合、排ガス分析装置２はＣＯ_２濃度換算部２３４としての機能を備えていなくてもよい。この場合、水分濃度推定部２３５は、第２分析計２２が測定したＣＯ_２濃度と、水炭比記憶部２３３が記憶する水炭比とを用いて、以下の式（６）又はこれと等価な演算を行うことにより、推定水分濃度を算出するように構成されてよい。

【0052】

ここで、
Ｃ_{Ｈ２Ｏ(ｅｓｔｉ)}：推定水分濃度［ｐｐｍ］、
ＣＯ_{２（ｗｅｔ）}：第２分析計２２がウェット計測したＣＯ_２濃度［ｐｐｍ］、
Ｆ_Ｈ２Ｏ：使用した燃料の水炭比
である。

【0053】

そしてこの場合、補正部２３２は、水分濃度推定部２３５が算出した推定水分濃度と、第２分析計２２がウェット測定したＣＯ_２濃度とを用いて、第１分析計２１により測定されたＮＯ_ｘ濃度を補正する。

【0054】

また前記実施形態の入力受付部２３０は、燃料種類に関する情報の入力を受け付けるものであったが、他の実施形態では燃料の水炭比（Ｈ／Ｃ、Ｆ_Ｈ２Ｏ）に関する情報の入力を受け付けるように構成されてもよい。この場合、入力受付部２３０は、水炭比に関する情報を受け付けると、これを水炭比記憶部２３３に格納し、ＣＯ_２濃度換算部２３４及び水分濃度推定部２３５は、水炭比記憶部２３３に格納された水炭比を参照して上記演算を行うようにしてもよい。

【0055】

前記実施形態では第１分析計２１はＣＬＤ検出器であったが、ＮＤＩＲ検出器、ＦＩＤ検出器、ＦＴＩＲ検出器、ＱＣＬ－ＩＲ検出器等、他の原理を用いた検出器を用いてもよい。

【0056】

前記実施形態では、測定対象成分がＮＯ_ｘであったが、これに限らずＣＯ、ＨＣ及びＴＨＣ等の炭素化合物や、ＳＯ_２、Ｈ_２Ｓ等の硫黄化合物等の他の成分を測定対象成分としてもよい。

【0057】

前記実施形態では、排ガス分析システム１００は排ガスを全量サンプリングして希釈するものであったがこれに限定されない。他の実施形態では、排ガスの一部をサンプリングして希釈するものであってもよい。

【0058】

また前記実施形態の排ガス分析装置２は、排ガスを希釈した希釈排ガスを分析するものであったが、これに限らない。他の実施形態の排ガス分析装置２は、希釈されていない排ガスそのものを分析するように構成されてもよい。

【0059】

前記実施形態では、排ガス分析システム１００は、シャシ試験装置を用いた試験で排出される排ガス中の測定対象成分を測定するものであったが、これに限定されない。他の実施形態では、エンジン試験装置やパワートレイン等の駆動試験装置を用いた試験において排出される排ガス中の測定対象成分を測定するものであってもよい。

【0060】

前記実施形態では、排ガス分析システム１００は、エンジン等の内燃機関から排出される排ガス中の測定対象成分を測定するものであったがこれに限定されない。他の実施形態では、火力発電所等の外燃機関や工場等から排出される排ガス中の測定対象成分を測定するものであってもよい。

【0061】

また他の実施形態の排ガス分析システム１００は、車両試験が行われる試験環境（例えば車両試験室）における大気（以下、試験大気ともいう）に含まれる少なくともＨ_２Ｏ濃度及びＣＯ_２濃度を測定するガスセンサ（図示しない）を備えており、排ガス分析装置２は、図６に示すように、測定された試験大気中のＨ_２Ｏ濃度及びＣＯ_２濃度に関する情報（大気ガス情報）を取得し、当該大気ガス情報を加味して測定対象成分の濃度を補正するように構成されてもよい。

【0062】

この場合、演算装置２３は、燃料組成記憶部２３６及び分圧補正係数算出部（特許請求の範囲でいう算出部）２３７としての機能をさらに発揮するようにしてもよい。

【0063】

燃料組成記憶部２３６は、内燃機関に使用される燃料の組成に関する情報（単に組成情報ともいう）を燃料の種類と関連付けて記憶するものである。具体的にこの組成情報は、図７の表に示すように、元素Ｃの数で規格化した各燃料の化学式における各元素の数（ここでは、Ｈ元素の数ｎ、Ｏ元素の数ｍ）を示すものである。この燃料組成記憶部２３６には、複数種類の燃料に対応する燃料の組成を示す燃料組成データが、製品出荷前や製品稼働前に予め格納される。この燃料組成データは、例えばルックアップテーブル等の表形式等で保存されてよい。

【0064】

分圧補正係数算出部２３７は、分析計やセンサを用いて測定された各種ガス濃度の測定値を、その分圧に基づいて補正（単に分圧補正ともいう）するための分圧補正係数を算出するものである。本実施形態の分圧補正係数算出部２３７は、第２分析計２２が測定したサンプルガス中のＣＯ_２濃度を分圧補正するための第１分圧補正係数αと、水分濃度計が測定した試験大気中のＨ_２Ｏ濃度を分圧補正するための第２分圧補正係数βとを算出する。

【0065】

分圧補正係数は、試験大気の圧力（具体的には大気圧）に対する、サンプルガス中における補正対象ガスの分圧の割合であり、第１分圧補正係数α及び第２分圧補正係数βは以下の式（７）及び（８）によりそれぞれ表される。
α＝サンプルガス中のＣＯ_２の分圧／大気圧 （７）
β＝サンプルガス中のＨ_２Ｏの分圧／大気圧 （８）
この“サンプルガス中のＣＯ_２の分圧”とは、サンプルガス中における、“試験大気中に存在するＣＯ_２に由来する分圧”と“燃料の燃焼により生じるＣＯ_２に由来する分圧”との和を意味する。“サンプルガス中のＨ_２Ｏの分圧”についても同様である。

【0066】

ここで分圧補正係数算出部２３７は、入力受付部２３０が受け付けた燃料種類に関する情報と、燃料組成記憶部２３６が記憶する組成情報と、大気中のガス成分を考慮した燃料（その組成をＣＨ_ｎＯ_ｍとする）の完全燃焼式（９）とに少なくとも基づいて、サンプルガス中のＣＯ_２及びＨ_２Ｏのそれぞれの分圧を算出して、上記各分圧補正係数α及びβを算出する。

ここで、
ＣＨ_ｎＯ_ｍ：燃料、
Ｈ_２Ｏ_{（ａｉｒ）}：試験大気中のＨ_２Ｏ成分、
ＣＯ_{２（ａｉｒ）}：試験大気中のＣＯ_２成分、
ＣＯ_{２（ｃоｍｂ）}：燃焼により生じるＣＯ_２成分
Ｈ_２Ｏ_{（ｃоｍｂ）}：燃焼により生じるＨ_２Ｏ成分
である。

【0067】

そしてこの実施形態では、ＣＯ_２濃度換算部２３４は、第２分析計２２によりドライ計測されたＣＯ_２濃度と水炭比記憶部２３３が記憶する水炭比とに加えて、分圧補正係数算出部２３７が算出した第１分圧補正係数αを更に用いて、以下の式（１０）又はこれと等価な演算を行うことによりウェットＣＯ_２濃度を算出するようにしてよい。

【0068】

ここで、
ＣＯ_{２（ｗｅｔ）}：ウェットＣＯ_２濃度［ｐｐｍ］、
ＣＯ_{２（ｄｒｙ）}：第２分析計２２がドライ計測したＣＯ_２濃度［ｐｐｍ］、
Ｆ_Ｈ２Ｏ：使用した燃料の水炭比、
α：第１分圧補正係数
である。

【0069】

またこの実施形態では、水分濃度推定部２３５は、第２分析計２２が測定したＣＯ_２濃度と水炭比記憶部２３３が記憶する水炭比とに加えて更に、測定した試験大気中のＨ_２Ｏ濃度と、分圧補正係数算出部２３７が算出した第１分圧補正係数α及び第２分圧補正係数βとを用いて、以下の式（１１）又はこれと等価な演算を行うことにより推定水分濃度を算出するようにしてよい。

【0070】

ここで、
Ｃ_{Ｈ２Ｏ(ｅｓｔｉ)}：推定水分濃度［ｐｐｍ］、
ＣＯ_{２（ｄｒｙ）}：第２分析計２２がドライ計測したＣＯ_２濃度［ｐｐｍ］、
Ｆ_Ｈ２Ｏ：使用した燃料の水炭比、
Ｈ：試験大気中のＨ_２Ｏ濃度［ｐｐｍ］、
α：第１分圧補正係数、
β：第２分圧補正係数
である。

【0071】

そして補正部２３２は、このようにして算出されたウェットＣＯ_２濃度及び推定水分濃度を用いて、第１分析計２１が測定したサンプルガス中のＮＯ_ｘ濃度を補正するようにしてよい。

【0072】

また他の実施形態では、試験車両がＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation、排ガス再循
環）システムを搭載している場合には、排ガス分析装置２は、試験車両のＥＣＵからＥＧＲ率に関する情報を取得し、分圧補正係数算出部２３７は当該取得したＥＧＲ率に関する情報を用いて第１分圧補正係数α及び第２分圧補正係数βを算出するようにしてもよい。

【0073】

また前記実施形態の排ガス分析装置２は、感度係数記憶部２３１、水炭比記憶部２３３及び燃料組成記憶部２３６としての機能を備えていたがこれに限らない。他の実施形態の排ガス分析装置２は、図８に示すようにこれらの記憶部としての機能を備えていなくてもよい。この場合、入力受付部２３０が、感度係数、水炭比及び燃料組成に関する情報の入力を受け付け、これらの情報を補正部２３２、ＣＯ_２濃度換算部２３４、水分濃度推定部２３５及び分圧補正係数算出部２３７に出力するように構成してもよい。

【0074】

その他、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。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明の排ガス分析装置によれば、水分濃度計を用いることなく、排ガス中の測定対象成分への水分影響を補正することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】