JP6665247B2 - 排気ガスサンプリングシステムのためのインテリジェントなバッグ充填 - Google Patents

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Description

本出願は、２０１３年３月１５日付けで出願された米国特許予備出願第６１／７９１，６３５号明細書の優先権、および、２０１２年５月２９日付けで出願された米国特許予備出願第６１／６５２，３６７号明細書の優先権、を主張するものである。これら文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。
本出願は、排気ガスサンプリングシステムに関するものである。
この背景技術の項においては、必ずしも従来技術というわけではないものの、本発明が関連する背景情報について説明する。
排気ガスサンプリングシステムは、従来より、使用時にエンジンによって生成された排出質量を決定するために、エンジンに関連して、あるいは、内燃エンジンを備えた車両に関連して、使用されてきた。そのような排気ガスサンプリングシステムは、特定のエンジンの排出質量を決定するために、希釈された排気ガスを抽出して分析するための、一定容量サンプラー（constant volume sampler, ＣＶＳ）あるいはバッグ式ミニ希釈器（bag mini-diluter,ＢＭＤ）を備えることができる。
ＣＶＳシステムの動作時には、例えば、エンジンからの排気ガスが、補充ガス（メイクアップガス）すなわち希釈剤によって希釈され、希釈済み排気ガスサンプルが、比例的に抽出され、１つまたは複数のサンプルバッグ内に格納される。エンジンサイズや車両サイズや駆動サイクルや負荷サイクルや外部雰囲気条件に応じて、補充ガスとエンジン排気ガスとの双方を含むＣＶＳ合計流量が選択され、これにより、サンプリング時に抽出される際に、また、バッグ内に格納される際に、また、サンプリング後に分析される際に、希釈済み排気ガスサンプルが水を凝縮しないものとされる。サンプルバッグが、希釈済み排気ガスによって充填された後には、格納バッグの内容物を分析することができ、これにより、特定のエンジンに関してテスト期間中に排出された排出質量を決定することができる。
従来的な燃焼エンジン式パワートレインを備えた車両は、パワートレインの内燃エンジンを連続的に駆動し、その結果、従来的な車両パワートレインに関連した内燃エンジンは、テスト期間中にはすなわちサンプリング期間中には、連続的に駆動される。その結果、ＣＶＳシステムによる、希釈済み排気ガスの収集は、同様に、テスト期間中にわたって連続的なものとなる。
しかしながら、車両の動作時に内燃エンジンを断続的に使用する新たなパワートレインが開発されている。例えば、ハイブリッド型の電気車両は、車両のバッテリの再充電時には、内燃エンジンだけを使用することができる。そのようなパワートレインは、ＣＶＳサンプリングシステムとＢＭＤサンプリングシステムとの双方に関して課題を課す。なぜなら、各システムが、従来より、サンプリングフェーズの全体にわたって動作するような内燃エンジンからの希釈済み排気ガスの分析のためにサンプルを収集するようにしか構成されていないからである。
この項においては、本発明のすべての特徴点を開示するわけではなく、本発明の一般的な概要について説明する。
エンジンのための排気ガスサンプリングシステムが提供される。排気ガスサンプリングシステムは、排気ガスの供給源と；排気ガスを選択的に受領する少なくとも１つの収集バッグを有した排気ガス収集ユニットと；排気ガスの供給源に対して流体連通していて、少なくとも１つの収集バッグに対して排気ガスを選択的に供給するように動作する第１サンプルプローブと；を具備することができる。排気ガスサンプリングシステムは、さらに、第１状態においては第１サンプルプローブから収集バッグに対して排気ガスを流れさせ得るように動作するとともに、第２状態においては第１サンプルプローブから収集バッグに対して排気ガスを流れさせ得ないように動作するコントローラを具備することができる。コントローラは、サンプリング期間中におけるエンジンのＯＮ時間に基づいて、第１サンプルプローブの抽出速度を決定することができる。
他の構成においては、エンジンまたは車両のための排気ガスサンプリングシステムが提供される。排気ガスサンプリングシステムは、エンジンからの排気ガスと補充エアとを含有してなる希釈済み排気ガスの供給源と；希釈済み排気ガスを選択的に受領する少なくとも１つの収集バッグを有した排気ガス収集ユニットと；希釈済み排気ガスの供給源に対して流体連通した第１サンプルプローブであるとともに、少なくとも１つの収集バッグに対して希釈済み排気ガスを選択的に供給するように動作する第１サンプルプローブと；を具備することができる。排気ガスサンプリングシステムは、さらに、第１状態においては第１サンプルプローブから少なくとも１つの収集バッグに対して希釈済み排気ガスを流れさせ得るように動作するとともに、第２状態においては第１サンプルプローブから少なくとも１つの収集バッグに対して希釈済み排気ガスを流れさせ得ないように動作するコントローラを具備することができる。コントローラは、サンプリング期間中には少なくとも１つの収集バッグに対して補充エアを選択的に供給することができる。
さらに他の構成においては、エンジンまたは車両のための排気ガスサンプリングシステムが提供される。排気ガスサンプリングシステムは、排気ガスの供給源と；排気ガスを選択的に受領する少なくとも１つの収集バッグを有した排気ガス収集ユニットと；排気ガスの供給源に対して流体連通した第１サンプルプローブであるとともに、少なくとも１つの収集バッグに対して排気ガスを選択的に供給するように動作する第１サンプルプローブと；充填ガスの供給源と；を具備することができる。排気ガスサンプリングシステムは、さらに、第１状態においては第１サンプルプローブから少なくとも１つの収集バッグに対して排気ガスを流れさせ得るように動作するとともに、第２状態においては第１サンプルプローブから少なくとも１つの収集バッグに対して排気ガスを流れさせ得ないように動作するコントローラを具備することができる。コントローラは、サンプリング期間中には少なくとも１つの収集バッグに対して充填ガスを供給することができる。
本発明のさらなる応用分野は、本開示により明らかとなるであろう。この項内における説明および特定の実施形態は、例示のためのものに過ぎず、本発明の範囲を制限することを意図したものではない。
添付図面は、選択されたいくつかの実施形態を例示するためのものに過ぎず、すべての可能な態様を図示しているわけではない。また、添付図面は、本発明の範囲を制限することを意図したものではない。
本発明の原理によるＣＶＳサンプリングシステムを概略的に示す図である。 本発明の原理によるＣＶＳサンプリングシステムを概略的に示す図である。 内燃エンジンのテストサイクルに関し、時間に対して、排ガス流量を示すグラフである。 内燃エンジンのテストサイクルに関し、時間に対して、排ガス流量を示すグラフであって、テストサイクル時に排気ガスサンプルが採取されるタイミングがハイライトされている。 内燃エンジンのテストサイクルに関し、時間に対して、排ガス流量を示すグラフであって、テストサイクル時に行われる補助的充填期間がハイライトされている。 本発明の原理によるＢＭＤサンプリングシステムを概略的に示す図である。
様々な図面にわたって、対応する参照符号は、対応する構成部材を示している。
以下においては、添付図面を参照しつつ、例示としてのいくつかの実施形態について詳細に説明する。
例示としてのいくつかの実施形態は、当業者に対して本発明の範囲を伝えるようにして、提供される。本発明の様々な実施形態の完全な理解を提供し得るよう、例えば特定の構成部材やデバイスや方法といったような様々な特定の詳細が提示される。当業者であれば、それらの特定の詳細が必須ではないこと、また、例示としてのいくつかの実施形態を他の様々な態様でも具現し得ること、さらに、それら実施形態が本発明の範囲を制限することを意図したものではないことを、理解されるであろう。いくつかの例示としての実施形態においては、周知のプロセスや周知のデバイス構成や周知の技術について、詳細な説明が省略されている。
本明細書内で使用されている用語は、特定の例示としてのいくつかの実施形態を説明する目的のみで使用されており、本発明の範囲を制限するものではない。本明細書においては、「１つの」という単数形の態様は、特に断らない限り、複数形の態様をも包含することができる。「有する」や「備える」や「具備する」という用語は、包括的なものであり、したがって、記載された特徴点や数やステップや動作や構成要素や構成部材の存在を特定するものである。しかしながら、１つまたは複数の他の特徴点や数やステップや動作や構成要素や構成部材やそれらグループの存在や追加を除外するものではない。本明細書に記載された方法的ステップやプロセスや動作は、特に指定されない限り、その順序を必須とするものではない。追加的なステップや代替的なステップを使用し得ることは、理解されるであろう。
構成部材または層が、他の構成部材または層に対して、「上に位置している」や「係合している」や「連結されている」と称された場合には、他の構成部材または層に対して、直接的に、上に位置していたり係合していたり連結されていたりすることができる、あるいは、中間に介在する構成部材または層が存在することができる。これに対し、構成部材が他の構成部材または層に対して、「直接的に上に位置している」や「直接的に係合している」や「直接的に連結されている」と称された場合には、中間に介在する構成部材または層は、存在しない。構成部材防止の間の関係を記載するために使用される他の用語（例えば、「〜の間」と「直接的に〜の間」、「隣接して」と「直接的に隣接して」、等）は、同様に解釈されるべきである。本明細書においては、「および／または」という用語は、関連して列挙された複数の構成部材に関しての、任意の組合せおよびすべての組合せを包含している。
第１や第２や第３という用語は、本明細書においては、様々な構成部材や構成要素や領域や層や部分を記述するために使用されるけれども、それら構成部材や構成要素や領域や層や部分は、それら第１や第２や第３という用語によって制限されるものではない。それら第１や第２や第３という用語は、ある構成部材や構成要素や領域や層や部分を、他の構成部材や構成要素や領域や層や部分から区別するためだけに使用されている。例えば「第１」や「第２」等といったような用語は、本明細書において使用されたときには、特に指示がない限りは、順番や順序を表すものではない。よって、以下の説明においては、第１構成部材や第１構成要素や第１領域や第１層や第１部分は、例示としての実施形態から逸脱することなく、第２構成部材や第２構成要素や第２領域や第２層や第２部分と読み替えることができる。
例えば「内」や「外」や「直下」や「下方」や「下」や「上方」や「上」等といったような空間的位置関係を表す用語は、本明細書においては、図示されたような、ある構成部材またはある特徴点と、他の構成部材または他の特徴点と、の間の位置関係を表すために使用することができる。空間的位置関係を表す用語は、図示された配向関係以外の、使用時や動作時におけるデバイスの他の配向関係をも包含することができる。例えば、図示されたデバイスの上下がひっくり返されたときには、他の構成部材または特徴点に対して「下」または「直下」として記載された構成部材は、他の構成部材または特徴点に対して「上」の配向関係となる。よって、例示するならば、「下」という用語は、上と下との双方の配向関係を包含することができる。その他にも、デバイスは、他の配向性（９０°回転した配向性、あるいは、他の配向性）で配向することができる。本明細書においては、空間的位置関係を表す用語は、このように解釈されるべきである。
図１には、排気ガスサンプリングシステム１０が図示されている。排気ガスサンプリングシステム１０は、希釈トンネル１２と、排気ガス収集ユニット１４と、バックグラウンド収集ユニット１６と、コントローラ１８と、分析器２０と、を具備することができる。詳細に後述するように、排気ガス収集ユニット１４は、希釈トンネル１２から希釈済み排気ガスを収集し、分析器２０に対して希釈済み排気ガスのサンプルを提供する。分析器２０は、希釈済み排気ガスサンプルの排出濃度を決定することができる。
希釈トンネル１２は、エンジン２２に対して流体連通可能に連結することができ、エンジン２２からの排気ガスのストリームを受領することができる。一実施形態においては、エンジン（２２）は、内燃エンジン（internal combustion engine, ＩＣＥ）とされ、電気的に駆動されるパワートレイン（図示せず）を備えた車両において使用することができる。希釈トンネル１２は、さらに、補充エア導入口２４に対しても流体連通可能に連結することができる。補充エア導入口２４は、希釈トンネル１２に対して補充エアを供給する。補充エア導入口２４は、フィルタ２６を備えることができる。フィルタ２６は、エアストリームが希釈トンネル１２内へと流入する前に、エアストリームから不純物を除去する。
混合プレート２８を、希釈トンネル１２内に配置することができる。混合プレート２８は、貫通して形成された開口すなわち穴３０を有することができる。開口３０は、混合プレート２８の本体と協働することにより、混合プレート２８の開口３０を通してエアが流出する際に、導出口２４から希釈トンネル１２内へと流入したエアを混合することができる。したがって、エンジン２２からの排気ガスは、補充エア導入口２４から希釈トンネル１２内へと受領された補充エアと、混合される。これにより、補充エアと排気ガスとの実質的に一様な混合物が、熱交換器３２へと供給される。熱交換器３２は、混合プレート２８の下流側に配置することができる。
熱交換器３２は、希釈トンネル１２の長さに沿って配置することができる。熱交換器３２を使用することにより、排気ガスと補充エアとの混合物を所望の温度に維持することができる。混合物の温度は、熱交換器３２の下流側に配置された温度センサによってあるいは他の測定デバイス３４によって、決定することができる。
ポンプ３６を、希釈トンネル１２のうちの、補充エア導入口２４とは反対側の端部のところにおいて、希釈トンネル１２に対して流体連通可能に連結することができる。ポンプ３６は、希釈トンネル１２に対して流体圧力を印加することができる。これにより、フィルタ２６を通して、補充エア導入口２４内のエアを抽出することができる。補充エア導入口２４に対して印加された負圧により、補充エアは、希釈トンネル１２内へと流入し、エンジン２２からの排気ガスと混合される。より詳細には、補充エアに対しておよびエンジン２２からの排気ガスに対して印加された負圧により、排気ガスおよび補充エアは、混合プレート２８のところで互いに遭遇し、開口３０を通して流れる。そうすることにより、補充エアおよび排気ガスは、混合される。したがって、実質的に一様な混合物が熱交換器３２に対しておよび温度センサ３４に対して供給される。補充エアと排気ガスとの一様な混合物は、その後、ポンプ３６の開口３８を通して、希釈トンネル１２から抽出される。
さらに図１に示すように、排気ガス収集ユニット１４は、希釈トンネル１２に対して流体連通可能に連結することができる。排気ガス収集ユニット１４は、希釈トンネル１２内を流れている希釈済み排気ガス（すなわち、補充エアと排気ガスとの一様な混合物）の一部を受領することができる。排気ガス収集ユニット１４は、希釈済み排気ガスが分析器２０によって分析される前に、希釈済み排気ガスの一部を受領して格納することができる。
排気ガス収集ユニット１４は、希釈済み排気ガスを内部に格納するための１つまたは複数のサンプルバッグ４０を備えることができる。サンプルバッグ４０は、１つまたは複数のサンプルプローブに対して流体連通可能に連結することができる。サンプルプローブは、希釈トンネル１２に対して流体連通可能に連結されている。図１に示すように、サンプルプローブは、第１サンプルプローブ４２と、第２サンプルプローブ４４と、第３サンプルプローブ４６と、を備えることができる。サンプルプローブ４２，４４，４６は、互いに同じものとすることができる。よって、各サンプルプローブ４２，４４，４６のうちの、希釈トンネル１２の内部から希釈済み排気ガスの流れを受領するためのノズル（参照符号は付されていない）は、実質的に互いに同じものである。言い換えれば、それらノズルどうしは、実質的に互いに同じ直径を有しており、各サンプルプローブ４２，４４，４６が受領する流速は、実質的に互いに同じである。これとは逆に、サンプルプローブ４２，４４，４６は、互いに異なる直径のノズルを有することができる。その場合には、各サンプルプローブ４２，４４，４６の内径が異なるものとされ、これにより、各サンプルプローブ４２，４４，４６は、互いに異なるサンプル抽出流速をもたらすこととなる。最後に、サンプルプローブ４２，４４，４６は、互いに異なる直径を有することができて、異なる抽出流速をもたらすことができるけれども、サンプルプローブ４２，４４，４６のうちの２つを同じ直径のものとして同じ抽出流速をもたらすことができる。その場合には、３つのサンプルプローブ４２，４４，４６のうちの、残りの１つは、異なる直径を有することとなり、異なる抽出流速をもたらす。様々なサンプルプローブ４２，４４，４６の特定の構成にかかわらず、サンプルプローブ４２，４４，４６は、希釈トンネル１２から希釈済み排気ガスサンプルを抽出し、希釈済み排気ガスからなる抽出サンプルを、格納のためのサンプルバッグ４０へと供給することができる。
サンプルプローブ４２，４４，４６の各々には、制御バルブを設けることができる。制御バルブは、サンプルプローブ４２，４４，４６からサンプルバッグ４０への希釈済み排気ガスの流れを制御する。とりわけ、第１サンプルプローブ４２は、第１制御バルブ４８に対して流体連通可能に連結することができ、第２サンプルプローブ４４は、第２制御バルブ５０に対して流体連通可能に連結することができ、第３サンプルプローブ４６は、第１制御バルブ５２に対して流体連通可能に連結することができる。制御バルブ４８，５０，５２は、サンプルプローブ４２，４４，４６のそれぞれからサンプルバッグ４０への希釈済み排気ガスの流れを制御する。制御バルブ４８，５０，５２は、例えばソレノイド駆動されるバルブとすることができ、開状態と閉状態との間において移動可能とすることができる。これに代えて、１つまたは複数の制御バルブ４８，５０，５２は、ステッパバルブとすることができ、開状態から閉状態に向けて段階的に移動可能とすることができる。言い換えれば、１つまたは複数の制御バルブ４８，５０，５２は、可変バルブとされ、完全な開状態と完全な閉状態との間において任意の数の開状態を有している。これにより、１つまたは複数の制御バルブ４８，５０，５２に対して、調節可能性が提供されている。したがって、１つまたは複数の制御バルブ４８，５０，５２が、ステッパバルブを備えているならば、制御バルブ４８，５０，５２は、希釈トンネル１２からサンプルバッグ４０への希釈済み排気ガスの流れを計測することができ、希釈済み排気ガスの抽出流速を微細に制御することができ、究極的には、テスト期間中にまたはサンプリング期間中にサンプルバッグ４０によって受領される希釈済み排気ガスの量を微細に制御することができる。
希釈済み排気ガスは、サンプルプローブ４２，４４，４６によって受領することができ、ポンプ５４によって制御バルブ４８，５０，５２を通して抽出することができる。より詳細には、ポンプ５４は、制御バルブ４８，５０，５２の下流側に配置することができ、サンプルプローブ４２，４４，４６に対して負圧を印加することができ、これにより、希釈済み排気ガスを、サンプルプローブ４２，４４，４６から、制御バルブ４８，５０，５２を通して、抽出することができる。
制御バルブ４８，５０，５２を通して抽出された希釈済み排気ガスは、さらに、サンプルバッグ４０によって受領される前に、流量計５６を通して流れることができる。希釈済み排気ガスは、１つまたは複数のサンプルバッグ４０によって受領される。この場合、それぞれのサンプルバッグ４０内への希釈済み排気ガスの流れは、各サンプルバッグ４０の上流側に配置された制御バルブ５８によって制御される。
サンプルバッグ４０は、サンプルプローブ４２，４４，４６および制御バルブ４８，５０，５２を介して希釈トンネル１２から希釈済み排気ガスを受領するものとして図示され説明されているけれども、サンプルバッグ４０は、追加的に、テスト期間中またはサンプリング期間中の任意の時点で充填ガス６０を受領することができる。充填ガス６０は、サンプルバッグ４０によって受領される前に、ポンプ６４によって流量計６２を通して抽出することができる。充填ガス６０は、流量計６２へと到達する前に、制御バルブ６６を通して流れることができるとともに、サンプルバッグ４０によって受領される前に、制御バルブ６８を通して流れることができる。制御バルブ６６は、流量計６２に対して充填ガス６０を流れさせ得る開状態と、流量計６２に対して充填ガス６０を流れさせ得ない閉状態と、の間にわたって選択的に移動することができる。充填ガス６０は、制御バルブ６８が開状態とされた際にはサンプルバッグ４０へと流入することができる。しかしながら、充填ガス６０は、制御バルブ６８が閉状態とされた際には、サンプルバッグ４０内へと流入することが禁止される。
図１に示すように、コントローラ１８を、流量計６２とポンプ６４と制御バルブ６６とに対して通信可能に接続することができる。これにより、テスト期間中にあるいはサンプリング期間中にサンプルバッグ４０に対して供給される充填ガス６０の量を制御することができる。例えば、テスト期間中にあるいはサンプリング期間中にサンプルバッグ４０に対して供給される希釈済み排気ガスの量が、排気ガス内に含有された排出質量を分析器２０が決定するには不十分である場合には、コントローラ１８は、多くの量の充填ガス６０をサンプルバッグ４０に対して供給し得るよう、ポンプ６４を励起し得るとともに、制御バルブ６６を開くことができる。充填ガス６０は、サンプルバッグ４０内に供給された希釈済み排気ガスに対して混合され、各サンプルバッグ４０内の量を補充するように機能することができる。さらに、充填ガス６０は、清浄な乾燥ガスとすることができる。このことは、サンプルバッグ４０内において凝集が起こる傾向を低減する。
排気ガス収集ユニット１４によって収集された希釈済み排気ガス内に含有されている排出質量を分析器２０が決定するに際しては、バックグラウンド収集ユニット１６を使用することができる。より詳細には、分析器２０は、補充エア導入口２４から希釈トンネル１２へと供給された補充エアからなるサンプルを分析することができる。これにより、分析器２０は、補充エア導入口２４から供給された補充エア内のバックグラウンド汚染物質をカウントすることができる。補充エア内のバックグラウンド汚染物質のカウントにより、分析器２０は、補充エア内に含有されている粒状物質を排出質量の一部として不適切にカウントすることなく、希釈済み排気ガスサンプル内に含有されている排出質量の正確な測定を行うことができる。
バックグラウンド収集ユニット１６は、１つまたは複数のサンプルバッグ７０と、ポンプ７２と、制御バルブ７４と、を備えることができる。ポンプ７２は、制御バルブ７４が開状態とされているときには、制御バルブ７４を通してフィルタ２６から補充エアを抽出することができる。ポンプ７２によってフィルタ２６から抽出された補充エアは、サンプルバッグ７０へと供給する前に、流量計７６を通して案内することができる。補充エアは、流量計７６を通して流れることができ、収集のためにサンプルバッグ７０へと供給される。サンプルバッグ７０には、供給バルブ７８が付設されている。制御バルブ７８は、１つまたは複数のサンプルバッグ７０内への補充エアの流入を選択的に可能とする。
引き続き図１に示すように、分析器２０は、排気ガス収集ユニット１４に対して流体連通可能に連結されたものとして、および、バックグラウンド収集ユニット１６に対して流体連通可能に連結されたものとして、図示されている。したがって、分析器２０は、排気ガス収集ユニット１４から希釈済み排気ガスサンプルを受領し得るとともに、バックグラウンド収集ユニット１６から補充エアサンプルを受領することができる。
分析器２０は、ポンプ８０によってユニット１４，１６内の流体に負圧を印加することにより、排気ガス収集ユニット１４から希釈済み排気ガスサンプルを受領することができる、および／または、バックグラウンド収集ユニット１６から補充エアサンプルを受領することができる。ポンプ８０は、排気ガス収集ユニット１４に付設された１つまたは複数の制御バルブ８２が開状態とされたときには、排気ガス収集ユニット１４から希釈済み排気ガスサンプルを受領することができる。同様に、ポンプ８０は、バックグラウンド収集ユニット１６に付設された１つまたは複数の制御バルブ８４が開状態とされたときには、バックグラウンド収集ユニット１６から補充エアサンプルを抽出することができる。希釈済み排気ガスサンプルあるいは補充エアサンプルは、それぞれ対応するユニット１４，１６から抽出することができ、分析器２０へと到達する前に、制御バルブ８６および流量計８８を通して流れることができる。分析器２０が、排気ガス収集ユニット１４から希釈済み排気ガスサンプルを受領した後には、および／または、バックグラウンド収集ユニット１６から補充エアサンプルを受領した後には、分析器２０は、希釈済み排気ガスサンプル内に含有されている排出質量を、および／または、補充エアサンプル内に含有されている粒状物質の量を、決定することができる。
引き続き図１を参照して、排気ガスサンプリングシステム１０につき、詳細に説明する。排気ガスサンプリングシステム１０の以下の動作は、コントローラ１８によって行うことができる。図１には詳細に図示されていないけれども、コントローラ１８は、温度センサ３４と、ポンプ３６，５４，６４，７２，８０と、制御バルブ４８，５０，５２，５８，６６，６８，７４，８２，８４，８６と、流量計５６，６２，７６と、に対して通信可能に接続することができる。したがって、コントローラ１８は、温度センサ３４からおよび流量計５６，６２，７６から、動作データを受領し得るとともに、以下の情報を使用することにより、希釈トンネル１２内の希釈済み排気ガス内に含有されている排出質量の正確な測定が分析器２０において得られるように、ポンプ３６，５４，６４，７２，８０をおよび制御バルブ４８，５０，５２，５８，６６，６８，７４，８２，８４，８６を、制御することができる。
コントローラ１８は、任意の数のテスト期間あるいはサンプリング期間を有した任意の数のテスト手順を実行し得るようにプログラムすることができる。例えば、コントローラ１８は、様々なポンプ３６，５４，６４，７２，８０および様々な制御バルブ４８，５０，５２，５８，６６，６８，７４，８２，８４，８６を制御することによって、５０５秒間というサンプリング期間にわたって希釈トンネル１２から希釈済み排気ガスをサンプリングすることができる。任意の長さのテスト期間あるいはサンプリング期間を有した任意の数のテスト手順を行い得るけれども、以下においては、５０５秒間という例示としてのテスト期間に関して説明する。
コントローラ１８は、時間ゼロにおいてサンプリング期間を開始することができる。時間ゼロにおいてエンジン２２が動いていない場合には、コントローラ１８は、バルブ４８，５０，５２を開状態へと移動させることができ、ポンプ５４を励起して、希釈トンネル１２から抽出された補充エアをベントすることができる。より詳細には、コントローラ１８は、エンジン２２がＯＦＦ状態とされているときには、ポンプ５４の下流側のバルブ５７を開状態として、希釈トンネル１２から抽出した補充エアをベントする（すなわち、排出する）ことができる。さらに、コントローラ１８は、バルブ８９を開状態としてポンプ９０を励起することによって、サンプルバッグ４０が完全に空であることを確保することができる。ポンプ９０を使用することにより、サンプリング期間の開始前に、サンプルバッグ４０内のすべてのエアを排気することができる。
コントローラ１８は、エンジン２２がＯＦＦ状態の際には、ポンプ５４を励起状態に維持し得るとともに、バルブ４８，５０，５２を開状態に維持することができる。コントローラ１８は、同様に、エンジン２２がＯＦＦ状態の際には、ポンプ７２を励起状態に維持し得るとともに、バルブ７４を開状態に維持することができる。エンジン２２がＯＦＦ状態の際にサンプルプローブ４２，４４，４６によって希釈トンネル１２から抽出された補充エアの場合と同様に、エンジン２２がＯＦＦ状態の際にポンプ７２によって抽出された補充エアは、ポンプ７２の下流側に配置されたバルブ７３を開状態とすることによって、ベントすることができる。
コントローラ１８は、エンジン２２の動作を観測するセンサ９２に対して通信可能に接続することができる。これに加えてあるいはこれに代えて、コントローラ１８は、例えばテストサイクルを制御するコンピュータまたはコントローラ（すなわち、テスト自動化システム）といったような他のシステムから、あるいは、テスト中の車両のＣＡＮバスあるいはＯＢＤ（on-board data）から、エンジン２２の状態（すなわち、ＯＮあるいはＯＦＦ）を受領することができる。コントローラ１８がエンジン２２の状態を決定する手法にかかわらず、コントローラ１８は、エンジン２２がＯＮ状態であることを知らせる信号をコントローラ１８がセンサ９２から受領するまで、バルブ５７，７３を開状態に維持することができる。この時点で、コントローラ１８は、バルブ５７，７３を閉塞することができ、これにより、希釈トンネル１２から抽出された補充エアのベントを停止させることができる。
コントローラ１８は、テスト期間中あるいはサンプリング期間中には、センサ９２から報告されたエンジン２２がＯＮとされた時間を記録することができる。すなわち、コントローラ１８は、サンプリング時間の開始時に記録されたゼロ時間からの経過時間を決定することができ、これにより、エンジンがＯＮとされる前にサンプリング中にどれくらいの時間が経過したかを決定することができる。コントローラ１８は、詳細に後述するように、エンジン２２のＯＮ時間を記録して利用することにより、所望の希釈比率でもって十分な量がサンプルバッグ４０内に収集されることを確保することができる。
コントローラ１８は、サンプルバッグ４０のサイズに基づいて、サンプルバッグ４０に関するサンプル流速を決定することができる。すなわち、コントローラ１８は、エンジン２２がサンプリング時間の全体にわたって動いている場合に、サンプルバッグ４０を充填するのに必要なサンプル流速を決定することができる。サンプル充填流速は、収集期間の長さ（すなわち、この例においては、５０５秒間）によって、および、サンプルバッグ４０の容量によって、決定することができる。サンプル充填流速は、サンプルバッグ４０の容量（すなわち、最大の目標充填容量）をサンプリング期間の長さ（５０５秒間）で割り算することによって、決定することができる。
上述したように、コントローラ１８は、センサ９２によって表示されるようにエンジン２２がＯＮ状態へと移行した際には、バルブ５７，７３を閉塞するのみである。エンジン２２が動いていない場合には（すなわち、エンジン２２がＯＦＦ状態の場合には）、バルブ５７，７３は、開状態とされ、これにより、希釈トンネル１２から抽出された補充エアをベントすることができる。したがって、エンジン２２がＯＦＦ状態であってなおかつバルブ５７，７３が開状態とされている場合には、排気ガス収集ユニット１４およびバックグラウンド収集ユニット１６は、それぞれのサンプルバッグ４０，７０内にサンプルを収集することがない。
エンジン２２がサンプリング時間の全体にわたってＯＮ状態である場合には、コントローラ１８は、ポンプ５４，７２を同時に励起することができ、さらに、バルブ４８，５０，５２，７４を開状態とすることができる。これにより、排気ガス収集ユニット１４のサンプルバッグ４０は、希釈済み排気ガスサンプルを収集することができ、バックグラウンド収集ユニット１６のサンプルバッグ７０は、補充エアサンプルを収集することができる。エンジン２２がＯＮ状態のままである場合には、ポンプ５４，７２は、励起状態に維持され、バルブ４８，５０，５２，７４は、開状態に維持される。
エンジン２２がＯＮ状態であることをセンサ９２が知らせている場合には、コントローラ１８は、排気ガス収集ユニット１４のサンプルバッグ４０が十分な量の希釈済み排気ガスを受領するのに必要な流速を決定するとともに、バックグラウンド収集ユニット１６のサンプルバッグ７０が十分な量の補充エアを受領するのに必要な流速を決定する。これに代えて、コントローラ１８は、エンジン２２がＯＮ状態であることをセンサ９２が知らせるまでは、流速を連続的に計算して調節することができる。
分析器２０が、排気ガス収集ユニット１４から受領した希釈済み排気ガスサンプルを分析し得るよう、また、バックグラウンド収集ユニット１６から受領した補充エアサンプルを分析し得るよう、排気ガス収集ユニット１４のサンプルバッグ４０は、十分な量の希釈済み排気ガスを受領しなければならず、バックグラウンド収集ユニット１６のサンプルバッグ７０は、十分な量の補充エアを受領しなければならない。排気ガス収集ユニット１４のサンプルバッグ４０によって受領された希釈済み排気ガスの量は、希釈トンネル１２内における希釈済み排気ガスの流速に基づいて、また、サンプルプローブ４２，４４，４６の抽出流速に基づいて、決定される。コントローラ１８が、エンジン２２がＯＮ状態である場合にはバルブ５８だけを開いて希釈トンネル１２から希釈済み排気ガスを収集することのために、５０５秒間というサンプリング期間において、短時間だけエンジン２２がＯＮ状態である場合には、不十分な量の希釈済み排気ガスしか収集することができない。
コントローラ１８は、希釈トンネル１２からの希釈済み排気ガスのサンプリングがエンジン２２の状態（すなわち、ＯＮまたはＯＦＦ）にかかわらず分析器２０にとって必要な最少量であることを確保する。つまり、コントローラ１８は、コントローラ１８によって要求された最少量が得られるよう、サンプリング期間のうちのバルブ５７，７３が閉状態とされる必要がありなおかつバルブ５８，７８が開状態とされる必要がある時点までは、バルブ５８，７８を閉状態に維持しなおかつバイパスバルブ５７，７３を開状態に維持する。言い換えれば、エンジン２２がＯＦＦ状態であったとしても、サンプリング期間の開始から所定時間が経過するまでは、コントローラ１８は、バイパスバルブ５７，７３を閉塞し得るとともにバルブ５８，７８を開放することができる。これにより、サンプルバッグ４０を、希釈トンネル１２内を流れる補充エアで充填し得るとともに、サンプルバッグ７０を、補充エアで充填することができる。
これに加えてあるいはこれに代えて、コントローラ１８は、ポンプ５４を停止状態に維持し得るとともに、バルブ４８，５０，５２を閉状態に維持することができ、さらに、ポンプ６４を励起して、充填ガス６０をサンプルバッグ４０内に流入させることができる。したがって、サンプルバッグ４０は、サンプリング期間中には、充填ガス６０によって充填することができる。コントローラ１８は、サンプルバッグ４０を希釈トンネル１２からの補充エアによって充填するものとして、あるいは、サンプルバッグ４０を充填ガス６０によって充填するものとして、説明されたけれども、コントローラ１８は、サンプルバッグ４０を、希釈トンネル１２からの補充エアと充填ガス６０との双方によって充填することができる。また、コントローラ１８は、サンプルバッグ４０を、希釈トンネル１２からの補充エアによってあるいは充填ガス６０によって、少なくとも部分的に充填することができる。これにより、サンプルバッグ４０を、分析器２０がサンプルバッグ４０内の内容物を分析するに際しての最少量を有したものとすることができる。分析器２０にとって必要な最少のサンプル量は、分析器２０の流速によっておよびサンプリング期間の長さによって、予め決定することができる。要するに、コントローラ１８は、サンプリング期間中には、サンプルバッグ４０に対して、希釈トンネル１２からの補充エアと充填ガス６０とのいずれかを供給することができる。
サンプリング期間中における希釈トンネル１２からの補充エアおよび／または充填ガス６０の追加は、排気ガスサンプリングシステム１０の効率を向上させる。よって、補充エアおよび／または充填ガス６０を、サンプリング期間の前にあるいはサンプリング期間の後に、追加する必要がない。したがって、サンプリング期間中における希釈トンネル１２からの補充エアおよび／または充填ガス６０の追加は、テスト全体の効率化をもたらす。なぜなら、サンプルバッグ４０に対してのガスの追加が、サンプリング期間中に行われるからであり、サンプリング期間の前後における追加的ステップが不要であるからである。
サンプリング期間の開始時には、コントローラ１８は、サンプルバッグ４０の容量に基づいて、および、指示された収集時間（すなわち、サンプリング期間の長さ）に基づいて、サンプルプローブ４２，４４，４６に関するサンプル抽出流速を決定する。サンプリング期間の開始時にコントローラ１８によって決定された抽出流速は、初期的抽出流速とすることができ、サンプリング期間の長さによって制限される。例えば、サンプルバッグ４０は、固定された最大容量を有している。したがって、サンプリング期間がより長い場合には、コントローラ１８は、積算された際に、サンプルバッグ４０の容量を超えないように抽出流速を選択する必要がある。
動作時には、コントローラ１８は、エンジン２２の動作に基づいて、プローブ４２，４４，４６の抽出流速を動的に調整することができる。すなわち、コントローラ１８は、サンプリング期間中のうちのエンジン２２がＯＮ状態へと移行した時間に基づく所望容量をサンプルバッグ４０に対して供給するのに必要な抽出流速を連続的に計算することができる。エンジン２２がまず最初にＯＮ状態へと移行した場合、サンプリング期間の終了まで、抽出流速が選択されて維持される。これにより、比例的なサンプリングが確保される。比例的なサンプリングは、希釈済み排気ガスサンプル内に含有されている排出質量を正確に計算するために、ＣＶＳシステムおよびＢＭＤシステムの比例的サンプリング理論によって要求されている。
上述したように、コントローラ１８は、エンジン２２がＯＮ状態へと移行したことがセンサ９２によって通知されるまで、抽出流速を連続的に計算することにより、初期的抽出流速を最適化する。したがって、コントローラ１８は、最大の抽出流が選択されることを確保する。これにより、コントローラ１８は、エンジン２２がＯＮ状態となっている期間中に、分析器２０によって要求された十分な量の希釈済み排気ガスを収集することができる。
抽出流速を調整することは、同様に、分析器２０に対して必要最少量を提供するに際し、コントローラ１８が、サンプルバッグ４０に対して、希釈トンネル１２からの補充エアおよび／または充填ガス６０を供給する必要性を最小化する。コントローラ１８は、エンジン２２がＯＮ状態へと移行される前には、サンプルプローブ４２，４４，４６の抽出流速を連続的に計算して最適化する。これにより、抽出流速を最大化する。これにより、エンジン２２がＯＮ状態とされたときに、十分な量のサンプルが収集される。これにより、エンジン２２がＯＦＦ状態である場合に、サンプルバッグ４０を希釈トンネル１２からの補充エアによってあるいは充填ガス６０によって充填する必要性が、最小化されるあるいは不要とされる。したがって、サンプルバッグ４０は、一次的には、希釈トンネル１２からの希釈済み排気ガスによって充填され、その結果、サンプルバッグ４０内に含有されたサンプルの希釈比率が最小化される。
コントローラ１８は、１つまたは複数のバルブ４８，５０，５２を制御することにより、抽出流速を制御することができる。例えば、第１サンプルプローブ４２がおよそ２ｌｐｍ（liters per minute）という抽出流速を提供し、第２サンプルプローブ４４がおよそ５ｌｐｍという抽出流速を提供し、第３サンプルプローブ４６がおよそ５ｌｐｍという抽出流速を提供するようにして、サンプルプローブ４２，４４，４６が異なるサイズのノズルを有している場合には、コントローラ１８は、計算された抽出流速が７ｌｐｍであるときには、第１サンプルプローブ４２および第２サンプルプローブ４４に関連したバルブ４８，５０だけを開状態とする。第１サンプルプローブ４２がおよそ２ｌｐｍという抽出流速を有しておりまた第２サンプルプローブ４４がおよそ５ｌｐｍという抽出流速を有していることから、第１サンプルプローブ４２および第２サンプルプローブ４４の使用は、合計で、およそ７ｌｐｍという抽出流速を提供する。
他方、コントローラ１８が、およそ１２ｌｐｍというサンプル抽出流速が必要であるといったように、より大きなサンプル抽出流速が必要であることを決定した場合（すなわち、サンプリング期間中にエンジン２２がＯＮ状態へと移行した場合）には、コントローラ１８は、バルブ４８，５０，５２の各々を開放することができる。これにより、サンプルプローブ４２，４４，４６によって提供される抽出流速を、およそ１２ｌｐｍに等しいものとすることができる（すなわち、サンプルプローブ４２からの２ｌｐｍ；サンプルプローブ４４からの５ｌｐｍ；サンプルプローブ４６からの５ｌｐｍ）。
上記の例は、コントローラ１８が、バルブ４８，５０，５２を制御することによってサンプル抽出流速を制御する態様を示しており、エンジン２２がＯＮ状態へと移行する際にサンプルプローブ４２，４４，４６のうちの選択されたサンプルプローブを通しての流れだけを可能とする態様を示している。制御バルブ４８，５０，５２がステッパバルブであって、バルブ４８，５０，５２が複数の部分開状態へと移動し得る場合には（すなわち、完全開状態と完全閉状態との間において複数の部分開状態が存在する）、コントローラ１８は、サンプルバッグ４０に対して提供されるサンプル抽出流速をさらに調整することができる。例えば、上記の例においては、コントローラ１８が、およそ８ｌｐｍというサンプル抽出流速が必要であることを決定した場合には、コントローラ１８は、第１制御バルブ４８および第２制御バルブ５０を完全開状態とすることができ、さらに、第３制御バルブ５２については、部分的な開状態とすることができる。すなわち、第３制御バルブ５２を通しての実効的な抽出流速がおよそ１ｌｐｍであるような、部分的な開状態とすることができる。したがって、この例において供給される合計の抽出流速は、第１サンプルプローブ４２からの２ｌｐｍと、第２サンプルプローブ４４からの５ｌｐｍと、第３サンプルプローブ４６からの１ｌｐｍと、である。ここで、第３制御バルブ５２は、部分開状態とされており、これにより、この第３制御バルブを通しての流れを制限することができる。さらに、１つまたは複数のバルブ４８，５０，５２が、例えばソレノイドバルブといったような、電磁気的に制御されるバルブである場合には、電磁気的に制御されるバルブは、所望の抽出流速を得るに際し、パルス幅変調（ＰＷＭ）を使用して制御することができる。サンプル抽出流速の制御態様にかかわらず、コントローラ１８が、サンプル抽出流速を決定した後には、サンプリング期間の全体にわたってサンプル抽出流速が維持され、サンプリング期間中においては、エンジン２２がＯＮ状態となったことに基づいて、決定される。１つまたは複数のバルブ４２，４４，４６を制御するためにＰＷＭが使用されている場合には、比例サンプリングが、フィードバック構成要素として機能する流量計５６を使用して維持される。
分析器２０は、比例的に収集された排気ガスサンプルの排出濃度に基づいて、および、それぞれの積算されたＣＶＳ容積に基づいて、サンプリング期間中にわたっての排出質量（ｍ）を決定することができる。以下の式（１）を参照することができる。
上記の式（１）において、ｍは、単位をグラムとして、サンプリング期間にわたっての排出質量を表しており、Ｖmix は、標準参照条件（ｓｃｆあるいはｍ３）においてサンプリング期間にわたっての合計の希釈排気ガス量を表しており、ρ[emission]は、適切な化学種の密度（ｇ／ｓｃｆｍあるいはｇ／ｍ３）を表しており、ｘは、ドライウェット補正およびバックグラウンド補正の後におけるサンプル内の測定された排出濃度（ｐｐｍＶあるいは％）を表しており、ｃは、排出濃度パーセンテージに関しては１２（ten-two）を表しており、単位をｐｐｍとした排出濃度に関しては１６（ten-six）を表している。
上述したように、ＣＶＳ容積の積算は、サンプルバッグ４０，７０の充填に関連して、開始および停止しなければならない。したがって、コントローラ１８は、式（１）におけるＣＶＳ容積の積算を、バッグ充填（すなわち、サンプルバッグ４０，７０の充填）の開始および停止と関連して、開始および停止することができる。
コントローラ１８は、同様に、バックグラウンド収集ユニット１６に関連したサンプルバッグ７０の充填を、排気ガス収集ユニット１４に関連したサンプルバッグ４０の充填に対して、関連づけることができる。したがって、コントローラ１８がバルブ５８を開放して、サンプルバッグ４０に対して補充エアおよび／または充填ガス６０を供給した際には、コントローラ１８は、同様に、バルブ７８を開放して、サンプルバッグ７０に対して補充エアを供給する。つまり、サンプルバッグ７０は、サンプルバッグ４０と同時に充填することができ、これにより、サンプルバッグ７０は、サンプルバッグ４０と同様に制御される。
サンプルバッグ７０は、サンプルバッグ４０と同じ態様で制御されるものとして説明されたけれども、そして、サンプルバッグ７０は、サンプルバッグ４０が希釈済み排気ガスまたは補充エアまたは充填ガス６０によって充填されるのと同時的に補充エアによって充填されるものとして説明されたけれども、サンプルバッグ７０は、異なる態様で制御することができる。すなわち、サンプルバッグ７０は、サンプリング期間の全体にわたって補充エアを収集することができる。これに代えて、サンプルバッグ７０内に収集された補充エアの容積は、充填ガス６０がサンプルバッグ４０に対して供給されるのと同様に、クリーンガスによって調整することができる。これにより、サンプルバッグ７０内に含有された容積が分析器２０による分析のために必要とされる最少量であることを確保することができる。
要するに、コントローラ１８は、排気ガスサンプリングシステム１０を制御することにより、エンジンのＯＮ／ＯＦＦ時間に応じて希釈済み排気ガスによってサンプルバッグ４０を充填することによって、所望の（すなわち、小さい）希釈比率を達成する。さらに、コントローラ１８は、サンプリング期間中に希釈トンネル１２からの補充エアおよび／または充填ガス６０をサンプルバッグ４０に対して選択的に追加することにより、サンプルバッグ７０内における目標容積を達成する。コントローラ１８は、また、サンプルプローブ４２，４４，４６によって得られる抽出流速を動的に選択することができ、エンジン２２がＯＮ状態へと移行するまで、サンプリング期間中に抽出サンプル流速を連続的に調整することができる。最後に、コントローラ１８は、希釈済み排気ガスや補充エアや充填ガス６０がサンプルバッグ４０によって受領されるのと同時的に補充エアがサンプルバッグ７０によって受領されるように、サンプルバッグ７０内への補充エアの流れを制御することができる。
上述したように、コントローラ１８は、サンプルバッグ４０によって受領された希釈済み排気ガスの容積が、サンプルバッグ４０の内容物を分析器２０が適切に分析するには不十分である場合には、サンプルバッグ４０が希釈トンネル１２からの補充エアによっておよび／または充填ガス６０によって選択的に充填されるように、排気ガスサンプリングシステム１０を制御することができる。上記のシステム１０は、充填ガス６０の供給源を省略することにより、単純化することができる。その場合には、コントローラ１８は、サンプリング期間中にサンプルバッグ４０が不十分な量の希釈済み排気ガスを受領する際には、サンプルバッグ４０を希釈トンネル１２からの補充エアだけによって充填する。
充填ガス６０の供給源が省略された排気ガスサンプリングシステム１０ａが、図２において概略的に図示されている。排気ガスサンプリングシステム１０と排気ガスサンプリングシステム１０ａとの間における様々な構成部材の構成および機能の実質的な類似性のために、同じ参照符号は、同様の構成部材を示しており、同様の参照符号は、修正を加えた同様の構成部材を示している。
排気ガスサンプリングシステム１０ａの動作は、排気ガスサンプリングシステム１０の場合と実質的に同じである。相違点は、コントローラ１８が、サンプルバッグ４０に対して供給された希釈済み排気ガスの量が、分析器２０がサンプルバッグ４０の内容物を適切に分析するには不十分である場合には、サンプルバッグ４０に対して、希釈トンネル１２からの補充エアだけを供給することである。その他の点については、排気ガスサンプリングシステム１０ａの動作は、排気ガスサンプリングシステム１０の動作と同じである。したがって、排気ガスサンプリングシステム１０ａの動作に関しての詳細は、上記と同様である。
上記のシステム１０，１０ａは、ＣＶＳシステムのバッグ充填を最適化する。これにより、採取されたサンプルの希釈比率を最適化することができ、分析のために収集バッグ４０内へと十分な量のサンプルを提供することができ、さらに、所定のサンプリング期間内において上記の目的を達成することができる。システム１０，１０ａは、エンジン２２の動作に応じてサンプルを抽出するとともに、分析のために必要な最少のサンプル容積が得られなかった場合には、収集バッグ４０の容積を補充する。補充される容積は、エンジン２２がＯＦＦ状態である場合には、テスト期間中に収集バッグ４０に対して供給することができる。
分析のために必要な最少量のサンプル容積を得るための１つのアプローチは、テスト期間（すなわち、テストフェーズ）中におけるバッグサンプル容積を積算することであり、テスト期間中のうちの、テスト期間の残部に対して、分析のための最少のサンプル容積を得るためにサンプル収集がＯＮとされたままである必要があるポイントを決定することである。図３〜図５は、上記アプローチの一例を示している。
図３においては、エンジン２２に関するテスト期間が図示されている。テスト期間は、５０５秒間という実行時間を有しており、このうち、エンジン２２は、このテスト期間中に１９１秒間にわたってＯＮ状態となっているのみである。
３５０ｓｃｆｍというＣＶＳ流速（すなわち、抽出流速）が選択された場合には、以下の表１に示す結果は、ＣＶＳ標準動作を与える。全体的な希釈比率は、大きいけれども、システムは、分析のための十分なサンプルを収集バッグ４０内に有している。
上記のテストにおいては、サンプリングは、エンジン２２がＯＮ状態である場合にサンプルを収集することのみによって、最適化することができる。すなわち、ＣＶＳバッグサンプリングは、テスト期間中のうちの、エンジン２２がＯＮ状態とされている期間中にのみ行われ、その結果、システムは、以下の表２に示すように、１９１秒間にわたってバッグサンプルのみを収集することとなる。最適化されたバッグサンプリングのためのサンプリング期間（すなわち、エンジン２２がＯＮ状態である場合のみのサンプリング）が、図４に示されている。
エンジン２２がＯＮ状態である期間にだけサンプルを抽出することにより、サンプルの希釈比率が向上するけれども、収集された容積は、多くの場合、分析のために必要な十分な量のサンプルをもたらすことがない。
上述したように、収集バッグ４０は、テスト期間のうちの、エンジンがＯＦＦ状態とされたいくつかのポイントにおいて充填することができる。図５においては、この期間は、テスト期間の最後の部分に図示されている。すなわち、目標をなすサンプル容積が、分析のための十分な量のサンプルを有するために設定された場合には、制御システムは、既に収集された排気ガスの量に基づいて、テスト期間のうちの、テスト期間の終了までに所望量を収集するためにテスト期間の残部においてサンプリングを起動しなければならないポイントを認識することができる。
以下の表３に示すように、エンジン２２がＯＦＦ状態とされたテスト期間中に追加的なサンプルによって収集バッグ４０を充填することにより、分析のためのサンプル容積が、３４リットルから４１．５リットルへと増大する。同時に、希釈比率は、分析のための十分な量のサンプルを得るためのいっていの最小限の比率に維持される。
最適化されたバッグサンプリング（すなわち、エンジン２２がＯＮ状態である場合のみにサンプリングを行う）を採用することにより、および、テスト期間中のうちの、エンジン２２がＯＦＦ状態とされた選択されたタイミングで補充的なバッグ充填を行うことにより、ＣＶＳシステムは、分析のために必要な最少量を得ることができるとともに、ＣＶＳシステムは、最少の希釈比率と分析のために必要なバッグ容積とを同時に維持しつつ、希釈比率を最適化することができる。さらに、テスト期間中の補助的なバッグ充填は、事前または事後の充填操作の実施（すなわち、テスト期間の前のまたはテスト期間の後の、補助的なバッグ充填）を回避することができる。最後に、既存のＣＶＳシステムを、追加的なハードウェアを必要とすることなく、上記手順を行うようにアップグレードすることができる。
とりわけ図６には、他の排気ガスサンプリングシステム１００が示されている。排気ガスサンプリングシステム１００は、ＢＭＤサンプリングシステムを提供する。この場合、排気ガスサンプルは、固定された希釈比率でもって希釈され、エンジン１０２からの排気ガス流に比例して収集される。図６の構成においては、エンジン１０２は、内燃エンジン１０４と、ハイブリッド車両（図示せず）のための推進ユニットをなす例えば電気モータといったような他のエンジン１０６と、を備えている。エンジン１０６は、車両の一次的な推進ユニットとすることができる。その結果、車両の動作期間においては、エンジン１０４の後方パイプ１０８を通して内燃エンジン１０４がごくわずかしかあるいは全く排気ガスを排出しない期間が存在する。
排気ガスサンプリングシステム１００は、サンプリングユニット１１０と、排気ガス収集ユニット１１２と、コントローラ１１４と、分析器１１６と、を備えることができる。サンプリングユニット１１０は、サンプルプローブ１１８に対して流体連通することができ、混合器１２０を備えることができる。サンプルプローブ１１８は、後方パイプ１０８内に収容することができ、これにより、サンプルプローブ１１８は、エンジン１０２からの排気ガスサンプルを収集することができる。排気ガスサンプルは、ポンプ１２２によってサンプリングユニット１１０内へと抽出することができ、サンプルプローブ１１８とポンプ１２２との間に配置された流量計１２４によって測定することができる。
排気ガス収集ユニット１１２は、サンプリングユニット１１０に対して流体連通することができ、１つまたは複数のサンプルバッグ１２６と、サンプルバッグ１２６内へと希釈済み排気ガスサンプルを抽出するためのポンプ１２８と、を備えることができる。希釈済み排気ガスは、サンプリングユニット１１０から抽出することができる。その場合、サンプルプローブ１１８からの排気ガスは、希釈剤１３０に対して混合される。より詳細には、希釈剤１３０は、流量計１３２を通して流れることができ、その後、サンプリングユニット１１０の混合器１２０によって受領される。混合器１２０は、希釈剤１３０と、サンプルプローブ１１８からの排気ガスサンプルと、を混合することができ、これにより、希釈済み排気ガスサンプルを生成することができる。希釈済み排気ガスは、ポンプ１２８によってサンプリングユニット１１０から抽出することができ、排気ガス収集ユニット１１２の複数のサンプルバッグ１２６によって収集することができる。サンプルバッグ１２６による希釈済み排気ガスの収集は、サンプルバッグ１２６のそれぞれに対応した一対をなす制御バルブ１３４によって、制御することができる。
分析器１１６は、分析のためにサンプルバッグ１２６から希釈済み排気ガスサンプルを受領することができる。より詳細には、ポンプ１３６は、サンプルバッグ１２６から希釈済み排気ガスサンプルを抽出することができ、希釈済み排気ガスサンプルを制御バルブ１３８および流量計１４０を通してポンピングすることができ、その後、希釈済み排気ガスサンプルを分析器１１６へと送ることができる。分析器１１６は、希釈済み排気ガスサンプルを分析することができ、これにより、排気ガス内に含有されている排出質量を決定することができる。
排気ガスサンプリングシステム１０，１０ａの場合と同様に、サンプルバッグ１２６は、分析器１１６が希釈済み排気ガスサンプルを適切に分析し得るよう、十分な量を有していなければならない。サンプリングユニット１１０から受領した希釈済み排気ガスサンプルの量がサンプルバッグ１２６を充填するのに不十分なものである場合には、流量計１４４および制御バルブ１４６を通して１つまたは複数のサンプルバッグ１２６へと充填ガス１４２を供給することができる。
引き続き、図６を参照して、排気ガスサンプリングシステム１００の動作について詳細に説明する。排気ガスサンプリングシステム１０，１０ａの場合と同様に、任意の数のテストを、排気ガスサンプリングシステム１００を使用して行うことができる。さらに、テストのうちのいくつかは、実質的に持続期間を有したテスト期間すなわちサンプリング期間を有することができる。排気ガスサンプリングシステム１００は、多数回のテストに関して、および、実質的に任意の長さのテスト期間すなわちサンプリング期間に関して、使用し得るものではあるけれども、以下においては、５０５秒間という例示としてのサンプリング期間に関して説明する。
コントローラ１１４は、エンジン１０２の状態を識別するためのセンサ１４８または１５２と通信することができる。すなわち、センサ１４８は、エンジン１０２がＯＮ状態であるかあるいはＯＦＦ状態であるかを識別することができる。センサ１５２が使用される場合、センサ１５２は、排気ガス流を測定することにより、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態を測定する。エンジン１０２の状態にかかわらず、コントローラ１１４は、ポンプ１２２を励起することによって、サンプルプローブ１１８を通してサンプリングユニット１１０内へと排気ガスサンプルを抽出することができる。排気ガスサンプルは、混合器１２０によって希釈剤１３０と混合することができ、これにより、希釈済み排気ガスサンプルを生成することができる。マスフローコントローラ１５０は、排気ガス流量計１５２と通信することができ、サンプルバッグ１２６に対して供給される希釈済み排気ガスの量を制御することができる。エンジン１０２がＯＮ状態である場合には、希釈済み排気ガスは、コントローラ１１４がバルブ１３４を開放することに基づいて、収集バッグ１２６内に受領される。他方、エンジン１０２がＯＦＦ状態である場合には、コントローラ１１４は、バルブ１３４を閉塞するとともに、バイパスバルブ１２９を開放する。コントローラ１１４は、また、バルブ１２９の下流側に配置されたポンプ１３１を励起することにより、希釈済み排気ガスをベントすることができる。
排気ガスサンプリングシステム１０，１０ａの場合と同様に、サンプルバッグ１２６に対して供給された希釈済み排気ガスの量が、必要とされる最少量に届かずに不十分なものである場合には、テスト期間すなわちサンプリング期間中に、充填ガス１４２を、サンプルバッグ１２６に対して追加することができる。テスト期間すなわちサンプリング期間中にサンプルバッグ１２６に対して充填ガス１４２を追加することにより、排気ガスサンプリングシステム１００の効率を向上させることができる。なぜなら、サンプリング期間の前におけるあるいはサンプリング期間の後における追加的な操作が不要であるからである。より詳細には、充填ガス１４２がサンプリング期間中に追加されることのために、サンプリング期間の前後におけるサンプルバッグ１２６に対しての充填ガス１４２の追加が不要である。
サンプルバッグ１２６が十分な量の希釈済み排気ガスによって充填された後に、排気ガス収集ユニット１１２に関連した制御バルブ１５４を開放することができ、分析器１１６は、分析のために希釈済み排気ガスサンプルを受領することができる。
コントローラ１１４は、排気ガスサンプリングシステム１００の各構成部材に関連して図示されていないけれども、コントローラ１１４は、センサ１４８や；ポンプ１２２，１２８，１３６や；制御バルブ１３８，１４６，１５４や；流量計１２４，１３２，１４０，１４４，１５２や；マスフローコントローラ１５０；に対して連通することができる。したがって、コントローラ１１４は、センサ１４８および様々な流量計１２４，１３２，１４０，１４４，１５２から受領した情報に基づいて、ポンプ１２２，１２８，１３６および制御バルブ１３８，１４６，１５４を制御することができる。
様々な実施形態に関する上記の説明は、例示の目的のためのものに過ぎない。上記の説明は、本発明を制限することを意図したものではない。特定の実施形態に関する個々の構成部材や特徴点は、一般に、特定の実施形態に限定されるものではなく、適用可能である限りにおいては、互換的なものであって、特に例示されていなくても、他の選択された実施形態において使用することができる。実施形態は、様々に変形することができる。それら変形例は、本発明の範囲を逸脱するものではなく、それらすべての修正は、本発明の範囲内に属することが意図されている。
１０ 排気ガスサンプリングシステム
１０ａ 排気ガスサンプリングシステム
１４ 排気ガス収集ユニット
１６ バックグラウンド収集ユニット
１８ コントローラ
２０ 分析器
２２ エンジン
４０ サンプルバッグ（収集バッグ）
４２ 第１サンプルプローブ
４４ 第２サンプルプローブ
４６ 第３サンプルプローブ
４８ 第１制御バルブ（バイパスバルブ、第１バルブ）
６０ 充填ガス
１００ 排気ガスサンプリングシステム
１１０ サンプリングユニット
１１２ 排気ガス収集ユニット
１１４ コントローラ
１１６ 分析器
１１８ サンプルプローブ
１２６ サンプルバッグ
１２８ ポンプ
１３０ 希釈剤
１４２ 充填ガス

Claims (15)

  1. エンジン（２２，１０２）のための排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    希釈トンネル（１２，１０８）と；
    前記排気ガス、希釈ガス、ならびに前記排気ガスおよび前記希釈ガスの混合ガスのうちの少なくとも１つを選択的に受け取る少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）を含む排気ガス収集ユニット（１４，１１２）と；
    前記希釈トンネル（１２，１０８）に対して流体連通したサンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）であって、前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）に対して、前記排気ガス、前記希釈ガスならびに前記混合ガスのうちの少なくとも１つを抽出速度で選択的に供給するように動作可能なサンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）と；
    コントローラ（１８，１１４）であって、前記コントローラ（１８，１１４）の第１状態においては、前記サンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）から前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への、前記排気ガス、前記希釈ガスならびに前記混合ガスのうちの少なくとも１つの流れを許容するように動作可能であると共に、前記コントローラ（１８，１１４）の第２状態においては、前記サンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）から前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への、前記排気ガス、前記希釈ガスならびに前記混合ガスのうちの少なくとも１つの流れを阻止するように動作可能であり、前記コントローラ（１８，１１４）は、テスト期間中の前記サンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）の前記抽出速度を、前記エンジン（２２，１０２）がＯＮ状態へと切り替えられる前記テスト期間中の時間に基づいて決定するコントローラ（１８，１１４）と
    を具備することを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  2. 請求項１に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    さらに、前記サンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）に関連付けられたバルブ（４８，５０，５２，１５０）を具備し、かつ、
    前記バルブ（４８，５０，５２，１５０）は、前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への、前記排気ガス、前記希釈ガスならびに前記混合ガスのうちの少なくとも１つの流れを許容する開放状態と、前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への、前記排気ガス、前記希釈ガスならびに前記混合ガスのうちの少なくとも１つの流れを阻止する閉塞状態との間で動作可能であり、
    前記コントローラ（１８，１１４）は、前記バルブ（４８，５０，５２，１５０）と通信可能であって、かつ、前記開放状態と前記閉塞状態との間で前記バルブ（４８，５０，５２，１５０）の動作を制御するように動作可能であることを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  3. 請求項２に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記開放状態は完全な開放状態であり、かつ、前記バルブ（４８，５０，５２，１５０）は、前記完全な開放状態と前記閉塞状態との間で、複数の部分開放状態のいずれかへと動作可能であることを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  4. 請求項１に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    さらに充填ガスの供給源を具備し、前記コントローラ（１８，１１４）は、前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）に対して前記充填ガスを選択的に供給するように動作可能であることを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  5. 請求項４に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記充填ガスの前記供給源は前記希釈トンネル（１２，１０８）とは別個であることを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  6. 請求項４に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記排気ガスは、前記エンジン（２２，１０２）が前記ＯＮ状態であるときには、前記排気ガスおよび前記希釈ガスの前記混合ガスを含んだ前記希釈トンネル（１２）から抽出され、
    前記充填ガスの前記供給源は、前記エンジン（２２，１０２）がＯＦＦ状態であるときには前記希釈ガスであることを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  7. 請求項４に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記コントローラ（１８，１１４）は、前記エンジン（２２，１０２）が前記ＯＮ状態であるときに、前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への前記充填ガスの流れを許容し、かつ、前記コントローラ（１８，１１４）は、前記テスト期間中に前記エンジン（２２，１０２）がＯＦＦ状態へと切り替えられるときに、前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への前記充填ガスの流れを選択的に阻止することを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  8. 請求項７に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記コントローラ（１８，１１４）は、（ｉ）前記排気ガスおよび前記充填ガスの収集された体積および（ｉｉ）所望の体積の比較に基づいて、前記エンジン（２２，１０２）が前記ＯＦＦ状態であるとき、前記テスト期間中に、前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への前記充填ガスの流れを選択的に許容することを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  9. 請求項１に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記希釈トンネル（１２）は、前記エンジン（２２，１０２）が前記ＯＮ状態であるときには、前記エンジン（２２，１０２）からの排気ガスおよび前記希釈ガスの混合ガスを含むことを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  10. 請求項１に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記コントローラ（１８，１１４）は、前記エンジン（２２，１０２）がＯＮ状態とされたときには前記第１状態として動作し、前記エンジン（２２，１０２）がＯＦＦ状態とされたときには前記第２状態として動作することを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  11. 請求項１に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記コントローラ（１８，１１４）は、前記テスト期間の所定の時間に対する、前記エンジン（２２，１０２）がＯＮ状態へと切り替えられる前記テスト期間中の時間に基づいて、前記テスト期間中の前記抽出速度を決定することを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  12. 請求項１１に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記テスト期間は所定の全体時間を有し、かつ、前記コントローラ（１８，１１４）は、前記テスト期間の前記所定の全体時間に対する、前記テスト期間中に前記エンジン（２２，１０２）が前記ＯＮ状態へと切り替えられる時間の第１のポイントに基づいて、前記サンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）の前記抽出速度を決定することを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  13. 請求項１に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記排気ガスは、前記希釈トンネル（１２）内で前記希釈ガスによって希釈され、
    前記コントローラ（１８，１１４）は、前記エンジン（２２，１０２）が前記ＯＮ状態であるときに、前記抽出速度での、前記サンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）から前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への希釈された排気ガスの流れを許容し、
    前記コントローラ（１８，１１４）は、前記テスト期間中に前記エンジン（２２，１０２）がＯＦＦ状態であるときに、前記サンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）から前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への前記希釈ガスの流れを選択的に阻止することを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  14. 請求項１３に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記コントローラ（１８，１１４）は、前記テスト期間中に、前記エンジン（２２，１０２）が前記ＯＦＦ状態であるとき、前記抽出速度での、前記サンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）から前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への前記希釈ガスの流れを選択的に許容することを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
  15. 請求項１３に記載の排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）であって、
    前記コントローラ（１８，１１４）は、（ｉ）前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）内に収集された前記排気ガスおよび前記希釈ガスの体積および（ｉｉ）所望の体積の比較に基づいて、前記テスト期間中に、前記エンジン（２２，１０２）が前記ＯＦＦ状態であるときに、前記抽出速度での、前記サンプルプローブ（４２，４４，４６，１１８）から前記少なくとも１つの収集バッグ（４０，１２６）への前記希釈ガスの流れを選択的に許容することを特徴とする排気ガスサンプリングシステム（１０，１０ａ，１００）。
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