JP2002340754A - Exhaust gas-branching method - Google Patents
Exhaust gas-branching methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスのサンプ
リング等に用いられる排気ガス分岐方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas branching method used for sampling exhaust gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の排気ガス採取装置は、特開平１１
−３４４４２５号公報に記載されている。同公報に記載
のガス採取装置は、排気ガスの一部を「定流量」でサン
プリングしている。排気ガスの流量は時々刻々と変化す
るため、この変化量をサンプリングに反映させるために
は、排気ガスの一部の採取比を一定とするサンプリング
方法、すなわち「定流量比」サンプリングが好ましい。2. Description of the Related Art A conventional exhaust gas sampling apparatus is disclosed in
-344425. The gas sampling device described in this publication samples a part of the exhaust gas at a “constant flow rate”. Since the flow rate of the exhaust gas changes every moment, in order to reflect this change amount in the sampling, a sampling method in which the sampling ratio of a part of the exhaust gas is kept constant, that is, “constant flow rate” sampling is preferable.
【０００３】この場合の排気ガス分岐方法においては、
排気ガス中に一定の流量で混入されたトレースガスを含
む混合ガスを第１及び第２通路に分岐し、第１及び２通
路内のガス流量比が一定となるように、第１通路内のガ
ス流量を制御する。このような制御は、通路内の適当な
場所の流量を確認する計器と、当該計器出力に基づいて
第１通路内のガス流量を制御する制御装置を用いて行う
ことができる。In the exhaust gas branching method in this case,
A mixed gas containing a trace gas mixed at a constant flow rate into the exhaust gas is branched into first and second passages, and a gas flow ratio in the first passage is constant so that a gas flow ratio in the first and second passages is constant. Control the gas flow. Such control can be performed using a meter for confirming the flow rate at an appropriate place in the passage and a control device for controlling the gas flow rate in the first passage based on the meter output.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、計器・
制御装置・ガス流には遅延等があるため、ガス流量比制
御の検証を行うことが好ましい。本発明は、このような
課題に鑑みてなされたものであり、排気ガス分岐をガス
流量比制御によって行う場合に、その制御の結果が正確
に行われているかどうかを検証可能な排気ガス分岐装置
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION However, the instrument
Since there is a delay in the control device / gas flow, it is preferable to verify the gas flow ratio control. The present invention has been made in view of such a problem, and when performing exhaust gas branching by gas flow ratio control, an exhaust gas branching device capable of verifying whether or not the result of the control is performed accurately. The purpose is to provide.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る排気ガス分岐方法は、排気ガス中に一
定の流量で混入されたトレースガスを含む混合ガスを第
１及び第２通路に分岐し、第１及び２通路内のガス流量
比が一定となるように、第１通路内のガス流量を制御す
る排気ガス分岐方法において、第１通路から流出する混
合ガスに希釈ガスを混入し、この希釈された混合ガスを
第３及び第４通路に分岐し、第４通路内のガス流量を一
定としつつ第３通路内のトレースガス濃度を計測するこ
とを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, an exhaust gas branching method according to the present invention comprises a first and a second mixed gas containing a trace gas mixed at a constant flow rate in an exhaust gas. In the exhaust gas branching method for controlling the gas flow rate in the first passage so that the gas flow ratio in the first and second passages becomes constant, the dilution gas is supplied to the mixed gas flowing out of the first passage. The mixed gas that has been mixed and diluted is branched into third and fourth passages, and the trace gas concentration in the third passage is measured while keeping the gas flow rate in the fourth passage constant.
【０００６】かかる構成によれば、第４通路内のガス流
量を一定とした場合、第１及び第２通路における分岐時
のガス流量比が一定であれば、第３通路内のトレースガ
ス濃度が一定となる。したがって、トレースガス濃度を
モニタすることにより、ガス流量比制御が正確に行われ
ているかどうかを検証することができる。According to such a configuration, when the gas flow rate in the fourth passage is constant, if the gas flow ratio at the time of branching in the first and second passages is constant, the trace gas concentration in the third passage is reduced. It will be constant. Therefore, by monitoring the trace gas concentration, it can be verified whether or not the gas flow ratio control is correctly performed.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る排気ガス
分岐方法について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An exhaust gas branching method according to an embodiment will be described below.
【０００８】図１は、実施の形態に係る排気ガス分岐方
法を実行するための排気ガス分岐システムのブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram of an exhaust gas branching system for executing an exhaust gas branching method according to an embodiment.
【０００９】本システムは、エンジンＥへの新気供給を
行う吸気系と、エンジンＥからの排気ガスを外部に排出
する排気系とを備えている。This system includes an intake system for supplying fresh air to the engine E, and an exhaust system for discharging exhaust gas from the engine E to the outside.
【００１０】排気系は、エンジンＥの排気側と質量流量
制御装置ＭＦＣとを接続する第１通路１ｐ、第１通路１
ｐの第１地点Ｘ１に連通し第１通路１ｐ内にトレースガ
スを導入するトレースガス供給通路Ｔｐ、トレースガス
供給通路Ｔｐ内を流れるトレースガス流量を一定に維持
する定流量供給装置ＣＦＲＳ、第１地点Ｘ１よりも第１
通路１ｐの下流側に位置する第２地点Ｘ２と外気とを接
続する第２通路２ｐ、第２通路２ｐ内を流れるガス流量
を計測する排気流量計ＥＧＴ、質量流量制御装置ＭＦＣ
の排気側に設けられ第１通路１ｐを流れる排気ガスとト
レースガスの混合ガスを質量流量制御装置ＭＦＣを介し
て吸引するポンプＰ１を備えている。The exhaust system includes a first passage 1p and a first passage 1 connecting the exhaust side of the engine E and the mass flow controller MFC.
p, a trace gas supply passage Tp that communicates with the first point X1 of p and introduces trace gas into the first passage 1p, a constant flow rate supply device CFRS that maintains a constant trace gas flow rate in the trace gas supply passage Tp, First than point X1
A second passage 2p connecting the second point X2 located downstream of the passage 1p to the outside air, an exhaust flow meter EGT for measuring a gas flow rate flowing in the second passage 2p, and a mass flow controller MFC.
And a pump P1 provided on the exhaust side of the pump for sucking a mixed gas of the exhaust gas and the trace gas flowing through the first passage 1p via the mass flow controller MFC.
【００１１】更に、排気系は、ポンプＰ１の排気側と濃
度分析計ＣＯＮＣとを接続する第３通路３ｐ、第３通路
３ｐの第３地点Ｘ３に連通し第３通路３ｐ内に希釈ガス
を導入する希釈ガス供給通路ＡＴｐ、第３地点Ｘ３より
も第３通路３ｐの下流側に位置する第４地点Ｘ４と外気
とを接続する第４通路４ｐ、第３通路３ｐ内を流れる排
気ガス、トレースガス及び希釈ガスの混合ガスを、第４
地点Ｘ４及び第４通路４ｐを介して吸引するポンプＰ
２、第４通路４ｐ内を流れるガス流量を一定に維持する
定流量制御部ＣＦＲＣを備えている。Further, the exhaust system communicates with a third passage 3p connecting the exhaust side of the pump P1 and the concentration analyzer CONC, and communicates with a third point X3 of the third passage 3p to introduce the dilution gas into the third passage 3p. Diluent gas supply passage ATp, a fourth passage 4p connecting the fourth point X4 located on the downstream side of the third passage 3p from the third point X3 to the outside air, an exhaust gas flowing through the third passage 3p, and a trace gas. And the mixed gas of diluent gas
Pump P sucking through point X4 and fourth passage 4p
2. A constant flow control unit CFRC that keeps the flow rate of gas flowing in the fourth passage 4p constant.
【００１２】本実施形態に係る排気ガス分岐システム
は、エンジンＥから排出された排気ガス中に一定の流量
で混入されたトレースガスを含む混合ガスを、第２地点
Ｘ２を介して第１及び第２通路１ｐ，２ｐに分岐し、第
１及び２通路１ｐ，２ｐ内のガス流量比が一定となるよ
うに、第１通路１ｐ内のガス流量を制御している。この
比例制御は、排気流量計ＥＧＴによって計測された第２
通路２ｐ内を流れる混合ガスの流量の数‰〜数％が、第
１通路１ｐ内を流れるように質量流量制御装置ＭＦＣを
制御すればよい。The exhaust gas branching system according to the present embodiment provides a first and a second mixed gas containing a trace gas mixed at a constant flow rate into the exhaust gas discharged from the engine E through a second point X2. The flow is branched into two passages 1p and 2p, and the gas flow rate in the first passage 1p is controlled so that the gas flow ratio in the first and second passages 1p and 2p is constant. This proportional control is based on the second flow rate measured by the exhaust flow meter EGT.
What is necessary is just to control the mass flow controller MFC such that several to several percent of the flow rate of the mixed gas flowing in the passage 2p flows in the first passage 1p.
【００１３】本実施形態に係る排気ガス分岐方法におい
ては、第１通路１ｐから流出する混合ガスに、第３地点
Ｘ３を介して、希釈ガスを混入し、この希釈された混合
ガスを、第４地点Ｘ４を介して第３及び第４通路３ｐ，
４ｐに分岐し、第４通路４ｐ内のガス流量を、定流量制
御部ＣＦＲＣによって、一定としつつ第３通路３ｐ内の
トレースガス濃度を、濃度分析計ＣＯＮＣによって、計
測する。なお、希釈ガスの混入地点はポンプＰ１のすぐ
上流側であってもよい。In the exhaust gas branching method according to the present embodiment, a dilution gas is mixed into the mixed gas flowing out of the first passage 1p through the third point X3, and the diluted mixed gas is mixed with the fourth gas. Via the point X4, the third and fourth passages 3p,
4p, the gas flow rate in the fourth passage 4p is kept constant by the constant flow control unit CFRC, and the trace gas concentration in the third passage 3p is measured by the concentration analyzer CONC. Note that the mixing point of the dilution gas may be immediately upstream of the pump P1.
【００１４】第３通路３ｐ内のトレースガス濃度（Ｃ）
は、最初の分岐時における採取比が大きければ増加し、
希釈後の排気流量が大きくなれば、すなわち、希釈ガス
の吸入量が大きくなれば減少する。換言すれば、トレー
スガス濃度（Ｃ）は、第１及び第２通路１ｐ，２ｐにお
ける分岐時のガス流量比（Ｒ＝Ｖ１（第１通路内流量）
／Ｖ２（第２通路内流量））に比例し、希釈後の第４通
路４ｐ内のガス流量（Ｖ４）に反比例する。なお、トレ
ースガス濃度（Ｃ）は、トレースガスの注入質量流量及
び注入時の濃度にも比例するが、これらは一定である。Trace gas concentration (C) in the third passage 3p
Increases if the sampling ratio at the first branch is large,
If the exhaust flow rate after dilution increases, that is, if the intake amount of the dilution gas increases, the flow rate decreases. In other words, the trace gas concentration (C) is determined by the gas flow ratio at the time of branching in the first and second passages 1p and 2p (R = V1 (first passage flow amount)).
/ V2 (flow rate in the second passage)) and inversely proportional to the gas flow rate (V4) in the fourth passage 4p after dilution. Note that the trace gas concentration (C) is proportional to the injection mass flow rate of the trace gas and the concentration at the time of injection, but these are constant.
【００１５】したがって、第４通路４ｐ内のガス流量
（Ｖ４）を一定とした場合、第１及び第２通路１ｐ，２
ｐにおける分岐時のガス流量比（Ｒ）が一定であれば、
第３通路３ｐ内のトレースガス濃度（Ｃ）が一定とな
る。Therefore, when the gas flow rate (V4) in the fourth passage 4p is constant, the first and second passages 1p, 2p
If the gas flow ratio (R) at the time of branching at p is constant,
The trace gas concentration (C) in the third passage 3p becomes constant.
【００１６】したがって、トレースガス濃度（Ｃ）を、
濃度分析計ＣＯＮＣによって、モニタすることにより、
ガス流量比制御が正確に行われているかどうかを検証す
ることができる。換言すれば、トレースガス濃度（Ｃ）
が一定であれば、ガス流量比（Ｒ）が一定であると判定
することができる。また、トレースガス濃度（Ｃ）が変
位した場合、ガス流量比（Ｒ）の変位量を演算すること
ができる。Therefore, the trace gas concentration (C) is
By monitoring with a concentration analyzer CONC,
It is possible to verify whether or not the gas flow ratio control is correctly performed. In other words, the trace gas concentration (C)
Is constant, it can be determined that the gas flow ratio (R) is constant. Further, when the trace gas concentration (C) is displaced, the displacement amount of the gas flow ratio (R) can be calculated.
【００１７】定流量供給装置ＣＦＲＳとしては、キャピ
ラリー、質量流量制御装置、圧力調整器を用いることが
できる。As the constant flow rate supply device CFRS, a capillary, a mass flow rate control device, and a pressure regulator can be used.
【００１８】なお、トレースガスとしては、排気ガス中
の濃度が零又は極めて小さく、安定で、且つ濃度計測が
容易がガスが好ましく、このようなガスとしてＨｅ，Ｈ
2，ＳＦ6等を用いることができる。希釈ガスとしては窒
素と酸素の混合気体（空気）或いは窒素を用いることが
できる。The trace gas is preferably a gas whose concentration in the exhaust gas is zero or extremely small, stable, and easy to measure the concentration.
2, SF 6 or the like can be used. As the diluent gas, a mixed gas of nitrogen and oxygen (air) or nitrogen can be used.
【００１９】定流量制御部ＣＦＲＣは質量流量制御装置
又は臨海流量ベンチュリーメータ型定容量サンプリング
装置（ＣＦＶ−ＣＶＳ）等を用いることができる。As the constant flow controller CFRC, a mass flow controller, a coastal flow venturi meter type constant volume sampling device (CFV-CVS) or the like can be used.
【００２０】濃度分析計ＣＯＮＣは、希釈された混合ガ
スの濃度をリアルタイム計測することができるもので、
Ｈｅ分析計としてはセプタ型質量分析計を、ＳＦ6分析
計としてはＰＡＳ（光音響分光）装置等を用いることが
できる。The concentration analyzer CONC can measure the concentration of the diluted gas mixture in real time.
As a He analyzer, a septa-type mass spectrometer can be used, and as an SF 6 analyzer, a PAS (photoacoustic spectroscopy) device or the like can be used.
【００２１】第２地点Ｘ２から質量流量制御装置ＭＦＣ
に至る距離、及び第２地点Ｘ２から排気流量計ＥＧＴに
至る距離は、気流の到達遅延の影響を抑制するため短い
ほど好ましい。すなわち、トレースガスの注入地点Ｘ
１、質量流量制御装置ＭＦＣの入口地点、排気流量計の
入口地点における流量は略同時に変化するが、トレース
ガス濃度は流量に依存したガス移動時間を有するため、
流量変化とトレースガス濃度変化に時間差が生じる。From the second point X2, the mass flow controller MFC
And the distance from the second point X2 to the exhaust flow meter EGT are preferably as short as possible in order to suppress the influence of the arrival delay of the airflow. That is, the injection point X of the trace gas
1. The flow rates at the entrance point of the mass flow controller MFC and the entrance point of the exhaust flow meter change almost simultaneously, but since the trace gas concentration has a gas movement time depending on the flow rate,
There is a time difference between the flow rate change and the trace gas concentration change.
【００２２】しかしながら、上記距離が短か過ぎる場合
には排気ガスとトレースガスの混合が十分に行われな
い。したがって、上記距離はそれぞれ第１通路１ｐの径
の１０倍の程度に設定する。第１通路１ｐの直径が５０
ｍｍであれば、混合部は５００ｍｍ程度でよい。もちろ
ん、気体混合部を改良すれば、上記距離を更に短くする
ことによって、更に誤差を減少させることができる。However, if the distance is too short, the exhaust gas and the trace gas are not sufficiently mixed. Therefore, each of the distances is set to about 10 times the diameter of the first passage 1p. The diameter of the first passage 1p is 50
mm, the mixing section may be about 500 mm. Of course, if the gas mixing section is improved, the error can be further reduced by further shortening the distance.
【００２３】図２、図３及び図４は、それぞれ改良され
た気体混合部の縦断面図である。気体混合部は第１通路
１ｐにおける第１地点Ｘ１の近傍に形成される。FIGS. 2, 3 and 4 are longitudinal sectional views of the improved gas mixing section. The gas mixing section is formed near the first point X1 in the first passage 1p.
【００２４】図２においては、トレースガス供給通路Ｔ
ｐの気体流出口を第１通路１ｐの内部に設定し、この気
体流出口が排気ガスの上流側に向くように設定したもの
である。この場合、トレースガスは渦を巻くこととな
り、気体混合が促進される。In FIG. 2, the trace gas supply passage T
The gas outlet of p is set inside the first passage 1p, and the gas outlet is set so as to face the upstream side of the exhaust gas. In this case, the trace gas swirls, and gas mixing is promoted.
【００２５】図３においては、トレースガス供給通路Ｔ
ｐの気体流出口を複数設定し、これらの気体流出口を第
１通路１ｐの内部に設定し、これらの気体流出口が排気
ガスの上流側に向くように設定したものである。この場
合、トレースガスが各気体流出口において渦を巻くこと
となり、気体混合が更に促進される。In FIG. 3, the trace gas supply passage T
A plurality of p gas outlets are set, these gas outlets are set inside the first passage 1p, and these gas outlets are set so as to face upstream of the exhaust gas. In this case, the trace gas will swirl at each gas outlet, further promoting gas mixing.
【００２６】図４においては、トレースガス供給通路Ｔ
ｐの気体流出口を複数設定し、これらの気体流出口を第
１通路１ｐの内部に設定し、これらの気体流出口が排気
ガスの下流側に向かって放射状に向くように設定し、且
つ、気体流出口の上流側に絞りｅｐを設定したものであ
る。この場合、放射状に気体流出口が向いており、絞り
ｅｐによってトレースガスの流速が減少しているので、
気体流出口の下流側に微小な渦が形成され、気体混合が
更に促進される。In FIG. 4, the trace gas supply passage T
A plurality of p gas outlets are set, these gas outlets are set inside the first passage 1p, and these gas outlets are set so as to face radially toward the downstream side of the exhaust gas, and The throttle ep is set upstream of the gas outlet. In this case, the gas outlet is radially oriented, and the flow rate of the trace gas is reduced by the restriction ep.
A minute vortex is formed downstream of the gas outlet to further promote gas mixing.
【００２７】なお、排気ガスを収集する場合には、この
収集の前に、濃度分析計ＣＯＮＣによって流量比制御が
正確に行われているかどうかを検証し、検証の後に質量
流量制御装置ＭＦＣの下流側に収集バッグを接続し、第
３通路３ｐを流れるガスを全て収集すればよい。When exhaust gas is collected, it is verified before the collection that the flow rate control is correctly performed by the concentration analyzer CONC, and after the verification, the downstream of the mass flow controller MFC is verified. A collection bag may be connected to the side to collect all the gas flowing through the third passage 3p.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の排気ガ
ス分岐装置は、排気ガス分岐をガス流量比制御によって
行う場合に、その制御の結果が正確に行われているかど
うかを検証することができる。As described above, the exhaust gas branching device of the present invention verifies whether or not the result of the control is correctly performed when the exhaust gas is branched by the gas flow ratio control. Can be.
【図１】実施の形態に係る排気ガス分岐方法を実行する
ための排気ガス分岐システムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an exhaust gas branching system for executing an exhaust gas branching method according to an embodiment.
【図２】改良された気体混合部の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an improved gas mixing section.
【図３】改良された気体混合部の縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an improved gas mixing section.
【図４】改良された気体混合部の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an improved gas mixing section.
【符号の説明】 １ｐ…第1通路、２ｐ…第２通路、３ｐ…第３通路、４
ｐ…第４通路、ＡＴｐ…希釈ガス供給通路、ＣＦＲＣ…
定流量制御部、ＣＦＲＳ…定流量供給装置、ＣＯＮＣ…
濃度分析計、Ｅ…エンジン、ＥＧＴ…排気流量計、ＭＦ
Ｃ…質量流量制御装置、Ｐ１，Ｐ２…ポンプ、Ｔｐ…ト
レースガス供給通路[Description of Signs] 1p: first passage, 2p: second passage, 3p: third passage, 4
p: fourth passage, ATp: dilution gas supply passage, CFRC ...
Constant flow rate control unit, CFRS ... Constant flow rate supply device, CONC ...
Concentration analyzer, E: engine, EGT: exhaust flow meter, MF
C: mass flow controller, P1, P2: pump, Tp: trace gas supply passage
Claims (1)
レースガスを含む混合ガスを第１及び第２通路に分岐
し、前記第１及び２通路内のガス流量比が一定となるよ
うに、前記第１通路内のガス流量を制御する排気ガス分
岐方法において、前記第１通路から流出する混合ガスに
希釈ガスを混入し、この希釈された混合ガスを第３及び
第４通路に分岐し、前記第４通路内のガス流量を一定と
しつつ前記第３通路内のトレースガス濃度を計測するこ
とを特徴とする排気ガス分岐方法。1. A mixed gas containing a trace gas mixed into an exhaust gas at a constant flow rate is branched into first and second passages so that a gas flow ratio in the first and second passages is constant. In the exhaust gas branching method for controlling a gas flow rate in the first passage, a diluting gas is mixed into a mixed gas flowing out of the first passage, and the diluted mixed gas is branched into third and fourth passages. And measuring the trace gas concentration in the third passage while keeping the gas flow rate in the fourth passage constant.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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