JP4300350B2 - Exhaust gas measuring device and exhaust gas measuring method - Google Patents

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本発明は、排ガス測定装置及び排ガス測定方法に関し、詳細には、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する装置及び方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas measuring device and an exhaust gas measuring method, and more particularly to an apparatus and method for measuring the concentration of hydrocarbons contained in exhaust gas from a diesel engine.

ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる炭素水素の濃度を測定する装置として、次のものが知られている。すなわち、排ガスの一部をサンプルガスとしてサンプリングし、このサンプルガスをガスボンベから供給される希釈ガス(例えば、窒素ガス)により一定の比率で希釈し、希釈したサンプルガスをサンプルバッグに貯える。そして、サンプリングが終了した後、サンプルバッグに貯えられているサンプルガスを全炭化水素計により分析し、サンプルガスの全炭化水素濃度(以下「THC濃度」という。)を測定するとともに、測定したTHC濃度に基づいて希釈前の排ガスのTHC濃度を算出する、というものである(特許文献1)。
特開2001−165827号公報(段落番号0009〜0014)
The following are known as devices for measuring the concentration of carbon hydrogen contained in exhaust gas from diesel engines. That is, a part of the exhaust gas is sampled as a sample gas, the sample gas is diluted with a dilution gas (for example, nitrogen gas) supplied from a gas cylinder at a certain ratio, and the diluted sample gas is stored in the sample bag. After the sampling is completed, the sample gas stored in the sample bag is analyzed by a total hydrocarbon meter to measure the total hydrocarbon concentration (hereinafter referred to as “THC concentration”) of the sample gas and the measured THC. The THC concentration of the exhaust gas before dilution is calculated based on the concentration (Patent Document 1).
JP 2001-165827 A (paragraph numbers 0009 to 0014)

しかしながら、上記の装置には、次のような幾つかの問題がある。
第1に、希釈したサンプルガスをサンプルバッグに導入するためのサンプル通路及びサンプルバッグ内に、サンプリングした排ガスに含まれる炭化水素が付着し、これが次回以降の測定において、THC濃度の測定結果に影響を及ぼし、精度を低下させることである。このようなコンタミネーションの影響は、従前であれば、排ガスのTHC濃度自体がある程度高かったため、無視することもできた。しかしながら、近年の低排出エンジンでは、THC濃度が非常に低下しており、コンタミネーションの影響を無視することができなくなっている。コンタミネーションの影響を回避するため、サンプル通路及びサンプルバッグを頻繁に交換することも考えられるが、コストが嵩み、かつ非効率でもあるため、現実的ではない。
However, the above apparatus has several problems as follows.
First, hydrocarbons contained in the sampled exhaust gas adhere to the sample passage and the sample bag for introducing the diluted sample gas into the sample bag, and this affects the measurement result of the THC concentration in the subsequent measurements. To reduce accuracy. The influence of such contamination could be ignored because the THC concentration of exhaust gas itself was somewhat high. However, in recent low-emission engines, the THC concentration is very low, and the influence of contamination cannot be ignored. In order to avoid the influence of contamination, it is conceivable to frequently change the sample passage and the sample bag, but this is not practical because it is expensive and inefficient.

第2に、上記の装置が採用する部分希釈方式(「ミニダイリューション方式」ともいう。)は、国内において、乗用車及び所定重量以下の商用車の排ガス試験に適用することが法規により認められていない。これらの車両の排ガス試験では、排ガスの全量を測定対象とすることが求められる。排ガスの全量をガスボンベからの希釈ガスにより希釈しようとすれば、そのようなガスボンベとして容量の極めて大きなものが必要となる。   Secondly, the partial dilution method (also referred to as the “mini-dilution method”) adopted by the above-mentioned device is approved by the law in Japan to apply to the exhaust gas test of passenger cars and commercial vehicles of a predetermined weight or less. Not. In the exhaust gas test of these vehicles, it is required to measure the entire amount of exhaust gas. In order to dilute the entire amount of exhaust gas with the dilution gas from the gas cylinder, such a gas cylinder having a very large capacity is required.

ところで、排ガスの全量を希釈してTHC濃度を測定するものとして、定容量サンプリング装置(以下「CVS装置」という。)が知られている。このCVS装置は、上記の部分希釈方式による装置に対し、排ガスの希釈とサンプリングとの順序が逆の関係にあり、排ガスの全量を希釈したうえで、希釈後の排ガスをサンプリングする。CVS装置では、先に問題として掲げたガスボンベの設置は不要であるが、次のような別の問題がある。すなわち、エンジンから排出される排ガスの流量は、エンジン回転数の変化等により試験中にも変動する。CVS装置では、希釈後の排ガスの流量が一定に保たれるので、排ガスに流量変動が生じると、それに応じて希釈ガスの流量も変動する。一般的なCVS装置では、このような希釈ガスの流量変動がTHC濃度の測定に与える影響は、考慮されていない。   By the way, a constant volume sampling device (hereinafter referred to as “CVS device”) is known as a device for measuring the THC concentration by diluting the entire amount of exhaust gas. This CVS apparatus has an inverse relationship between the dilution of exhaust gas and sampling with respect to the apparatus based on the partial dilution method described above, and samples the exhaust gas after dilution after diluting the entire amount of exhaust gas. The CVS apparatus does not require the installation of the gas cylinder mentioned above as a problem, but has another problem as follows. That is, the flow rate of the exhaust gas discharged from the engine varies during the test due to a change in the engine speed or the like. In the CVS apparatus, the flow rate of the exhaust gas after dilution is kept constant, so that when the flow rate changes in the exhaust gas, the flow rate of the dilution gas also changes accordingly. In a general CVS apparatus, the influence of such flow rate fluctuations of the dilution gas on the measurement of the THC concentration is not taken into consideration.

本発明は、コンタミネーションの影響を回避し、THC濃度を高精度に測定することが可能であり、また、排ガスの全量を測定対象とする場合にも、装置をコンパクトに構成することのできる排ガス測定装置及び方法を提供することを目的とする。   The present invention is capable of measuring the THC concentration with high accuracy while avoiding the influence of contamination, and is capable of compactly configuring the apparatus even when the entire amount of exhaust gas is to be measured. It is an object to provide a measuring apparatus and method.

本発明は、エンジンの排ガスに含まれる特定物質を被検物質として、その排ガスにおける濃度を測定する装置及び方法を提供する。本発明に係る装置及び方法では、被検物質の濃度が比較的に低い希釈ガスが流れる希釈トンネルにエンジンの排ガスを流入させ、排ガスを希釈ガスにより希釈する。排ガスの合流部よりも上流から希釈前の希釈ガスを採取するとともに、下流から希釈後の排ガスを採取する。そして、採取した各ガスに含まれる被検物質の濃度として、排ガスについて第1の濃度を、希釈ガスについて第2の濃度を測定し、測定した各濃度をもとに、希釈前の排ガスに含まれる被検物質の濃度を演算する。ここで、本発明の一形態によれば、第2の濃度の測定時以外のときに、希釈トンネルから採取した希釈ガスを流通させるための通路に対し、被検物質の濃度が既知の基準ガスを流通させ、この通路を介した基準ガスに含まれる被検物質の濃度を第3の濃度として測定するとともに、前記濃度の演算において、第2の濃度から第3の濃度を減算する。また、他の形態によれば、希釈トンネルから希釈ガスを採取する際に、希釈トンネルのうち排ガスの合流部よりも上流を流れる希釈ガスの流量を測定するとともに、測定した流量に応じ、採取する希釈ガスの流量を制御する。   The present invention provides an apparatus and a method for measuring a concentration in exhaust gas using a specific substance contained in exhaust gas of an engine as a test substance. In the apparatus and method according to the present invention, exhaust gas from an engine is caused to flow into a dilution tunnel through which a dilution gas having a relatively low concentration of the test substance flows, and the exhaust gas is diluted with the dilution gas. The dilution gas before dilution is collected from the upstream side of the joining part of the exhaust gas, and the diluted exhaust gas is collected from the downstream side. Then, as the concentration of the test substance contained in each collected gas, the first concentration is measured for the exhaust gas and the second concentration is measured for the dilution gas. Based on the measured concentrations, the concentration is included in the exhaust gas before dilution. Calculate the concentration of the test substance. Here, according to one aspect of the present invention, the reference gas having a known concentration of the test substance is passed through the passage for circulating the diluted gas collected from the dilution tunnel when the second concentration is not measured. And the concentration of the test substance contained in the reference gas through this passage is measured as the third concentration, and the third concentration is subtracted from the second concentration in the calculation of the concentration. Further, according to another embodiment, when collecting the dilution gas from the dilution tunnel, the flow rate of the dilution gas flowing upstream from the joining portion of the exhaust gas in the dilution tunnel is measured, and is collected according to the measured flow rate. Control the flow rate of the dilution gas.

本発明によれば、第1に、採取した希釈ガスを流通させるための通路を介した基準ガスに含まれる被検物質の濃度を第3の濃度として測定し、濃度の演算において、この第3の濃度を第2の濃度から減算することとした。このため、第2の濃度の測定に対してコンタミネーションが及ぼす影響を演算の過程で相殺することができ、排ガスに含まれる被検物質の濃度の測定精度を向上させることができる。第2に、希釈ガスに含まれる被検物質の濃度を第2の濃度として測定し、これを濃度の演算に反映させることとした。このため、希釈ガスとして採用し得るものが純粋な不活性ガス等に限られず、例えば、実験室内の空気を採用することが可能となるので、特別にガスボンベを設ける必要がなく、装置の大型化を回避することができる。第3に、希釈ガスの流量を測定し、これに応じて第2の濃度の測定のために採取する希釈ガスの流量を制御することとした。このため、希釈ガスの流量変動に対し、常に一定の割合で希釈ガスを採取することができるので、実際に排ガスの希釈に用いられる希釈ガスと、採取する希釈ガスとの間の相関性を維持し、測定精度の向上を図ることができる。   According to the present invention, first, the concentration of the test substance contained in the reference gas through the passage for circulating the collected dilution gas is measured as the third concentration, and this third is calculated in the concentration calculation. Was subtracted from the second concentration. For this reason, the influence of contamination on the measurement of the second concentration can be offset in the course of the calculation, and the measurement accuracy of the concentration of the test substance contained in the exhaust gas can be improved. Second, the concentration of the test substance contained in the dilution gas is measured as the second concentration, and this is reflected in the calculation of the concentration. For this reason, what can be adopted as a dilution gas is not limited to pure inert gas, for example, it is possible to adopt air in a laboratory, so there is no need to provide a gas cylinder, and the size of the apparatus is increased. Can be avoided. Third, the flow rate of the dilution gas is measured, and the flow rate of the dilution gas collected for the measurement of the second concentration is controlled accordingly. Therefore, the dilution gas can always be collected at a constant rate with respect to fluctuations in the flow rate of the dilution gas, so the correlation between the dilution gas actually used for dilution of the exhaust gas and the dilution gas to be collected is maintained. In addition, measurement accuracy can be improved.

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、請求項1〜5及び8に記載した発明の実施形態として、本発明の第1の実施形態に係る排ガス測定装置101の構成を示している。なお、以下の各実施形態の説明において、各排ガス測定装置101〜301は、ディーゼルエンジン(以下「エンジン」という。)Eの排ガスのTHC濃度THCeを測定するために用いられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of an exhaust gas measuring apparatus 101 according to a first embodiment of the present invention as an embodiment of the invention described in claims 1 to 5 and 8. In the following description of each embodiment, each of the exhaust gas measuring devices 101 to 301 is used to measure the THC concentration THCe of exhaust gas from a diesel engine (hereinafter referred to as “engine”) E.

排ガス測定装置101では、希釈ガスとして実験室内の空気(以下「希釈空気」という。)が使用される。排ガス測定装置101は、排ガスの希釈が行われる希釈トンネル1を含んで構成され、希釈トンネル1内に希釈空気を流通させる。希釈トンネル1の入口部1aには、活性炭を使用したエアフィルタ2が取り付けられており、希釈トンネル1の下流には、熱交換器3、ベンチュリ4及びブロア5が順に設置されている。ブロア5により希釈トンネル1内に希釈空気を取り込み、ベンチュリ4により希釈トンネル1の通過流量を一定に制御する。また、希釈トンネル1には、排ガス流通管6が接続されている。排ガス流通管6は、一端において、エンジンEの排気系テールパイプと接続され、他端において、希釈トンネル1に対して側方から管壁を貫通させて挿入されている。希釈トンネル1には、ミキシングオリフィス7が設置されており、排ガス流通管6は、希釈トンネル1内の略中央まで延伸し、その端部6aは、ミキシングオリフィス7の開口部に位置している。   In the exhaust gas measuring apparatus 101, air in the laboratory (hereinafter referred to as “diluted air”) is used as the diluent gas. The exhaust gas measuring device 101 is configured to include a dilution tunnel 1 in which exhaust gas is diluted, and distributes diluted air in the dilution tunnel 1. An air filter 2 using activated carbon is attached to the inlet portion 1 a of the dilution tunnel 1, and a heat exchanger 3, a venturi 4, and a blower 5 are sequentially installed downstream of the dilution tunnel 1. Diluted air is taken into the dilution tunnel 1 by the blower 5, and the flow rate through the dilution tunnel 1 is controlled to be constant by the venturi 4. An exhaust gas circulation pipe 6 is connected to the dilution tunnel 1. The exhaust gas circulation pipe 6 is connected to an exhaust system tail pipe of the engine E at one end, and is inserted through the pipe wall from the side to the dilution tunnel 1 at the other end. A mixing orifice 7 is installed in the dilution tunnel 1, the exhaust gas flow pipe 6 extends to substantially the center in the dilution tunnel 1, and its end 6 a is located at the opening of the mixing orifice 7.

希釈トンネル1には、ミキシングオリフィス7の上流及び下流に、それぞれ希釈空気流通管8、希釈排ガス流通管9が接続されている。希釈空気流通管8は、途中で分岐されており、一方でバックグラウンドバッグ10と接続され、他方で全炭化水素計(ここでは、水素炎イオン検出計を採用する。)Dと接続されている。希釈空気流通管8の分岐部には、三方電磁弁11が介装されており、バックグラウンドバッグ10を、希釈トンネル1又は全炭化水素計Dに選択して連通させることができる。全炭化水素計Dには、希釈排ガス流通管9も接続されている。希釈空気流通管8及び希釈排ガス流通管9には、希釈トンネル1からガスを取り込むためのポンプ12,13が介装されている。   A dilution air circulation pipe 8 and a dilution exhaust gas circulation pipe 9 are connected to the dilution tunnel 1 upstream and downstream of the mixing orifice 7, respectively. The dilution air circulation pipe 8 is branched in the middle, and is connected to the background bag 10 on the one hand and to the total hydrocarbon meter (here, a hydrogen flame ion detector is adopted) D on the other hand. . A three-way solenoid valve 11 is interposed in the branch portion of the dilution air circulation pipe 8, and the background bag 10 can be selected and communicated with the dilution tunnel 1 or the total hydrocarbon meter D. A diluted exhaust gas distribution pipe 9 is also connected to the total hydrocarbon meter D. Pumps 12 and 13 for taking in gas from dilution tunnel 1 are interposed in dilution air circulation pipe 8 and dilution exhaust gas circulation pipe 9.

また、排ガス測定装置101では、基準ガスを充填したガスボンベ14が設置されている。希釈空気流通管8には、希釈トンネル1と三方電磁弁11との間に別の三方電磁弁15が介装されており、ガスボンベ14と三方電磁弁15とは、基準ガス流通管16により接続されている。三方電磁弁15の状態に応じ、三方電磁弁15よりも下流の希釈空気流通管8を、希釈トンネル1又はガスボンベ14に選択して連通させることができる。なお、基準ガスは、THC濃度(0を含む。)が予め設定又は検出されており、例えば、清浄化した空気や、窒素ガス又はアルゴンガス等の不活性ガスを採用することができる。本実施形態では、基準ガスとして清浄空気を採用する。   In the exhaust gas measuring device 101, a gas cylinder 14 filled with a reference gas is installed. In the dilution air circulation pipe 8, another three-way solenoid valve 15 is interposed between the dilution tunnel 1 and the three-way solenoid valve 11. The gas cylinder 14 and the three-way solenoid valve 15 are connected by a reference gas circulation pipe 16. Has been. Depending on the state of the three-way solenoid valve 15, the dilution air circulation pipe 8 downstream of the three-way solenoid valve 15 can be selected and communicated with the dilution tunnel 1 or the gas cylinder 14. The reference gas has a THC concentration (including 0) set or detected in advance. For example, purified air, or an inert gas such as nitrogen gas or argon gas can be used. In this embodiment, clean air is adopted as the reference gas.

ポンプ12,13、三方電磁弁11,15及び全炭化水素計Dの動作は、コントロールユニットCにより制御される。
次に、排ガス測定装置101の動作を、図2に示すフローチャートにより説明する。
S101では、コンタミネーション濃度THC0を測定する。本実施形態に関し、コンタミネーションとは、以前の測定で希釈空気流通管8及びバックグラウンドバッグ10内に付着した炭化水素をいう。まず、三方電磁弁11,15への通電をともにオフし、希釈トンネル1とバックグラウンドバッグ10とを連通させる。この状態でポンプ12を作動させ、実験室内の空気を希釈空気流通管8及びバッググラウンドバッグ10に循環させることで、これらの内部に存在する不純ガス(炭化水素を含む。)を排出する。不純ガスの排出を完了すると、三方電磁弁15への通電をオンし、ガスボンベ14とバックグラウンドバッグ10とを連通させ、基準ガスをバックグラウンドバッグ10に導入する。基準ガスの導入を開始してから所定時間が経過した後、三方電磁弁11への通電をオンして、バックグラウンドバッグ10と全炭化水素計Dとを連通させ、バックグラウンドバッグ10内の基準ガスを全炭化水素計Dに導入する。全炭化水素計Dは、導入された基準ガスのTHC濃度をコンタミネーション濃度THC0として測定し、測定したTHC0をコントロールユニットCに出力する。コンタミネーション濃度THC0の測定を完了すると、三方電磁弁11,15への通電を再びオフするとともに、ポンプ12を作動させ、希釈空気流通管8及びバッググラウンドバッグ10から基準ガスを排出する。
The operations of the pumps 12 and 13, the three-way solenoid valves 11 and 15 and the total hydrocarbon meter D are controlled by the control unit C.
Next, the operation of the exhaust gas measuring apparatus 101 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In S101, the contamination concentration THC0 is measured. Regarding the present embodiment, contamination refers to hydrocarbon adhering to the dilution air circulation pipe 8 and the background bag 10 in the previous measurement. First, the energization of the three-way solenoid valves 11 and 15 is turned off to allow the dilution tunnel 1 and the background bag 10 to communicate with each other. In this state, the pump 12 is operated, and the air in the laboratory is circulated through the dilution air circulation pipe 8 and the bag ground bag 10 to discharge the impure gas (including hydrocarbons) present inside these. When the discharge of the impure gas is completed, energization to the three-way solenoid valve 15 is turned on, the gas cylinder 14 and the background bag 10 are communicated, and the reference gas is introduced into the background bag 10. After a predetermined time has elapsed since the introduction of the reference gas, the energization of the three-way solenoid valve 11 is turned on, the background bag 10 and the total hydrocarbon meter D are communicated, and the reference in the background bag 10 Gas is introduced into the total hydrocarbon meter D. The total hydrocarbon meter D measures the THC concentration of the introduced reference gas as the contamination concentration THC0, and outputs the measured THC0 to the control unit C. When the measurement of the contamination concentration THC0 is completed, the power supply to the three-way solenoid valves 11 and 15 is turned off again, the pump 12 is operated, and the reference gas is discharged from the dilution air circulation pipe 8 and the bag ground bag 10.

S102では、希釈排ガスTHC濃度THCdを測定する。まず、コントロールユニットCに設定されている積算値σTHCを0にリセットする。ブロア5を作動させて、希釈トンネル1内に希釈空気を導入するとともに、希釈トンネル1に対し、排ガス流通管6を介してエンジンEの排ガスを導入する。排ガスは、ミキシングオリフィス6aにより形成される縮流部の負圧が作用して、円滑に導入される。ポンプ13を作動させ、希釈空気により希釈された排ガス(以下「希釈排ガス」という。)を全炭化水素計Dに導入する。全炭化水素計Dは、導入された希釈排ガスのTHC濃度を刻々の希釈排ガスTHC濃度(以下「瞬時値」という。)THCiとして測定するとともに、測定したTHCiをコントロールユニットCに出力する。コントロールユニットCは、入力したTHCiを逐次積算し、積算値σTHC(=ΣTHCi)を算出する。そして、算出したσTHCを瞬時値THCiのサンプル数nで除算し、得た値を希釈排ガスTHC濃度THCdに設定する。   In S102, the diluted exhaust gas THC concentration THCd is measured. First, the integrated value σTHC set in the control unit C is reset to zero. The blower 5 is operated to introduce dilution air into the dilution tunnel 1, and introduce exhaust gas from the engine E into the dilution tunnel 1 through the exhaust gas circulation pipe 6. The exhaust gas is smoothly introduced due to the negative pressure of the contracted portion formed by the mixing orifice 6a. The pump 13 is operated to introduce exhaust gas diluted with diluted air (hereinafter referred to as “diluted exhaust gas”) into the total hydrocarbon meter D. The total hydrocarbon meter D measures the THC concentration of the introduced diluted exhaust gas as the gradually diluted exhaust gas THC concentration (hereinafter referred to as “instantaneous value”) THCi, and outputs the measured THCi to the control unit C. The control unit C sequentially integrates the input THCi to calculate an integrated value σTHC (= ΣTHCi). Then, the calculated σTHC is divided by the sample number n of the instantaneous value THCi, and the obtained value is set as the diluted exhaust gas THC concentration THCd.

S103では、バックグラウンド濃度THCbを測定する。まず、三方電磁弁11,15への通電をともにオフし、希釈トンネル1とバックグラウンドバッグ10とを連通させるとともに、ポンプ12を作動させ、バックグラウンドバッグ10内に希釈空気を導入する。希釈空気の導入は、希釈排ガスを全炭化水素計Dに導入するのと同時に行う。所定サンプル数の瞬時値THCiの測定を完了するまでの間、導入された希釈空気は、バックグラウンドバッグ10内に貯えられる。瞬時値THCiの測定を完了すると、三方電磁弁11への通電をオンし、バックグラウンドバッグ10内の希釈空気を全炭化水素計Dに導入する。全炭化水素計Dは、導入された希釈空気のTHC濃度をバックグラウンド濃度THCbとして測定し、測定したTHCbをコントロールユニットCに出力する。   In S103, the background concentration THCb is measured. First, the energization of the three-way solenoid valves 11 and 15 is turned off to allow the dilution tunnel 1 and the background bag 10 to communicate with each other, and the pump 12 is operated to introduce dilution air into the background bag 10. The dilution air is introduced simultaneously with the introduction of the diluted exhaust gas into the total hydrocarbon meter D. The introduced dilution air is stored in the background bag 10 until the measurement of the instantaneous value THCi for a predetermined number of samples is completed. When the measurement of the instantaneous value THCi is completed, the energization to the three-way solenoid valve 11 is turned on, and the diluted air in the background bag 10 is introduced into the total hydrocarbon meter D. The total hydrocarbon meter D measures the THC concentration of the introduced diluted air as the background concentration THCb, and outputs the measured THCb to the control unit C.

S104では、排ガスTHC濃度THCeを演算する。コントロールユニットCは、入力したコンタミネーション濃度THC0、希釈排ガスTHC濃度THCd及びバックグラウンド濃度THCbをもとに、下式(1)により希釈前の排ガスのTHC濃度である排ガスTHC濃度THCeを算出する。なお、希釈率をDFとする。
THCe=THCd−(1−1/DF)×(THCb−THC0) ・・・(1)
本実施形態に関し、排ガス流通管6が第1の通路に、希釈トンネル1のうちミキシングオリフィス7よりも上流側の部分が第2の通路に、希釈トンネル1のうちミキシングオリフィス7よりも下流側の部分が第3の通路に、希釈空気流通管8が第4の通路に、希釈排ガス流通管9が第5の通路に、基準ガス流通管16が第6の通路に相当する。また、三方電磁弁15が流路切換手段に、ガスボンベ14がガス供給手段に、全炭化水素計Dが持つS102(瞬時値THCiの測定),103(バックグラウンド濃度THCbの測定)の機能が第1の濃度測定手段に、全炭化水素計Dが持つS101(コンタミネーション濃度THC0の測定)の機能が第2の濃度測定手段に、コントロールユニットCが持つS104(排ガスTHC濃度THCeの測定)の機能が濃度演算手段に、三方電磁弁11及びバックグラウンドバッグ10が貯留手段に、コントロールユニットCが制御手段に相当する。
In S104, the exhaust gas THC concentration THCe is calculated. Based on the input contamination concentration THC0, diluted exhaust gas THC concentration THCd, and background concentration THCb, the control unit C calculates the exhaust gas THC concentration THCe, which is the THC concentration of the exhaust gas before dilution, by the following equation (1). The dilution rate is DF.
THCe = THCd− (1-1 / DF) × (THCb−THC0) (1)
With respect to the present embodiment, the exhaust gas flow pipe 6 is in the first passage, the portion upstream of the mixing orifice 7 in the dilution tunnel 1 is in the second passage, and the downstream portion of the dilution tunnel 1 in the downstream of the mixing orifice 7. The portion corresponds to the third passage, the dilution air circulation pipe 8 corresponds to the fourth passage, the diluted exhaust gas circulation pipe 9 corresponds to the fifth passage, and the reference gas circulation pipe 16 corresponds to the sixth passage. The three-way solenoid valve 15 serves as the flow path switching means, the gas cylinder 14 serves as the gas supply means, and the functions of S102 (measurement of instantaneous value THCi) and 103 (measurement of background concentration THCb) of the total hydrocarbon meter D are the first. The function of S101 (measurement of the contamination concentration THC0) of the total hydrocarbon meter D is included in the concentration measuring unit 1 and the function of S104 (measurement of the exhaust gas THC concentration THCe) of the control unit C is provided in the second concentration measuring unit. Is the concentration calculation means, the three-way solenoid valve 11 and the background bag 10 are the storage means, and the control unit C is the control means.

本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
本実施形態では、バックグラウンド濃度THCbの測定に先立ち、基準ガスとしての清浄空気を、実際の排ガス測定で希釈空気がバックグラウンドバッグ10に貯えられ、かつ全炭化水素計Dに導入されるのと近い条件のもと、全炭化水素計Dに導入することとした。そして、導入された基準ガスについて測定されるTHC濃度をコンタミネーション濃度THC0として、排ガスTHC濃度THCeの演算に反映させ、測定したTHC0をバックグラウンド濃度THCbから減算することとした。ここで、本実施形態に係る基準ガス(すなわち、清浄空気)は、基準ガス流通管16から希釈空気流通管8に流入する時点で炭化水素を含んでいないので、コンタミネーション濃度THC0として検出される炭化水素は、希釈空気流通管8への流入後、希釈空気流通管8及びバックグラウンドバッグ10内で基準ガスに混入した炭化水素であると考えられる。従って、コンタミネーション濃度THC0をバックグラウンド濃度THCbから減算することで、バックグラウンド濃度THCbとして測定されたTHC濃度のうちコンタミネーションである炭化水素が占める割合を相殺することができ、排ガスTHC濃度THCeを高精度に測定することができる。なお、基準ガスが既知の濃度の炭化水素を含んでいる場合は、測定したTHC0から予めその既知の濃度を減算し、正確なコンタミネーション濃度THC0を算出する。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, prior to the measurement of the background concentration THCb, the clean air as the reference gas is stored in the background bag 10 in the actual exhaust gas measurement, and is introduced into the total hydrocarbon meter D. It was decided to introduce it into the total hydrocarbon meter D under close conditions. Then, the THC concentration measured for the introduced reference gas is used as the contamination concentration THC0 and reflected in the calculation of the exhaust gas THC concentration THCe, and the measured THC0 is subtracted from the background concentration THCb. Here, since the reference gas (that is, clean air) according to the present embodiment does not contain hydrocarbons when flowing into the dilution air circulation pipe 8 from the reference gas circulation pipe 16, it is detected as a contamination concentration THC0. The hydrocarbons are considered to be hydrocarbons mixed in the reference gas in the dilution air circulation pipe 8 and the background bag 10 after flowing into the dilution air circulation pipe 8. Therefore, by subtracting the contamination concentration THC0 from the background concentration THCb, it is possible to cancel out the proportion of the hydrocarbons which are contaminations of the THC concentration measured as the background concentration THCb, and to set the exhaust gas THC concentration THCe. It can be measured with high accuracy. When the reference gas contains a known concentration of hydrocarbon, the known concentration is subtracted in advance from the measured THC0 to calculate an accurate contamination concentration THC0.

以下に、他の実施形態について説明する。
図3は、請求項9〜15に記載した発明の実施形態として、本発明の第2の実施形態に係る排ガス測定装置201aの構成を示している。
図3において、第1の実施形態に係る排ガス測定装置101のものと同じ構成要素は、同じ符号により示している。排ガス測定装置201aの特徴は、ミキシングオリフィス7の下流を流れる希釈排ガスの流量(以下「希釈排ガス流量」という。)Qdを検出するためのマスフローメータ21と、排ガス流通管6を流れる排ガスの流量(以下「排ガス流量」という。)Qeを検出するためのマスフローメータ22と、希釈空気流通管8を流れる希釈空気の流量(以下「希釈空気流量」という。)を制御するためのマスフローコントローラ(以下「MFC」という。)23とを備える点にある。コントロールユニットCは、マスフローメータ21,22の検出信号を入力し、それらに基づいてMFC23の開度を制御する。
Other embodiments will be described below.
FIG. 3 shows the configuration of an exhaust gas measuring device 201a according to a second embodiment of the present invention as an embodiment of the invention described in claims 9-15.
In FIG. 3, the same components as those of the exhaust gas measuring apparatus 101 according to the first embodiment are indicated by the same reference numerals. The exhaust gas measuring device 201a is characterized by a mass flow meter 21 for detecting a flow rate of diluted exhaust gas flowing downstream of the mixing orifice 7 (hereinafter referred to as “diluted exhaust gas flow rate”) Qd, and a flow rate of exhaust gas flowing through the exhaust gas flow pipe 6 ( Hereinafter referred to as “exhaust gas flow rate”) Mass flow meter 22 for detecting Qe and a mass flow controller (hereinafter referred to as “dilution air flow rate”) for controlling the flow rate of dilution air flowing through the dilution air circulation pipe 8 (hereinafter referred to as “dilution air flow rate”). MFC ”) 23. The control unit C inputs detection signals from the mass flow meters 21 and 22 and controls the opening degree of the MFC 23 based on them.

次に、排ガス測定装置201aの動作を、図4に示すフローチャートにより説明する。
S201では、希釈空気流通管8及びバックグラウンドバッグ10内を掃気する。すなわち、三方電磁弁11への通電をオフし、希釈トンネル1とバックグラウンドバッグ10とを連通させる。この状態でポンプ12を作動させ、実験室内の空気を希釈空気流通管8及びバッググラウンドバッグ10に循環させ、これらの内部に存在する不純ガスを排出する。
Next, the operation of the exhaust gas measuring device 201a will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In S201, the dilution air circulation pipe 8 and the background bag 10 are scavenged. That is, the power supply to the three-way solenoid valve 11 is turned off, and the dilution tunnel 1 and the background bag 10 are communicated. In this state, the pump 12 is operated to circulate the air in the laboratory through the dilution air circulation pipe 8 and the bag ground bag 10, and the impure gas existing inside these is discharged.

S202では、希釈排ガスTHC濃度THCdを測定する。このステップにおける動作は、図2のフローチャートに示すS102のものと同様である。すなわち、コントロールユニットCに設定されている積算値σTHCを0にリセットするとともに、ブロア5を作動させ、希釈トンネル1内に希釈空気を導入する。希釈トンネル1に対し、排ガス流通管6を介してエンジンEの排ガスを導入し、ポンプ13により希釈排ガスを全炭化水素計Dに導入する。全炭化水素計Dは、導入された希釈排ガスの刻々のTHC濃度を瞬時値THCiとして測定し、測定したTHCiをコントロールユニットCに出力する。コントロールユニットCは、入力したTHCiを積算して積算値σTHCを算出するとともに、算出したσTHCを瞬時値THCiのサンプル数nで除算し、希釈排ガスTHC濃度THCdを算出する。   In S202, the diluted exhaust gas THC concentration THCd is measured. The operation in this step is the same as that in S102 shown in the flowchart of FIG. That is, the integrated value σTHC set in the control unit C is reset to 0, and the blower 5 is operated to introduce dilution air into the dilution tunnel 1. The exhaust gas of the engine E is introduced into the dilution tunnel 1 through the exhaust gas circulation pipe 6, and the diluted exhaust gas is introduced into the total hydrocarbon meter D by the pump 13. The total hydrocarbon meter D measures the instantaneous THC concentration of the introduced diluted exhaust gas as an instantaneous value THCi, and outputs the measured THCi to the control unit C. The control unit C calculates the integrated value σTHC by integrating the input THCi, and divides the calculated σTHC by the sample number n of the instantaneous value THCi to calculate the diluted exhaust gas THC concentration THCd.

S203では、バックグラウンド濃度THCbを測定する。まず、希釈排ガスを全炭化水素計Dに導入するのに合わせ、三方電磁弁11への通電をオフして希釈トンネル1とバックグラウンドバッグ10とを連通させるとともに、ポンプ12を作動させ、バックグラウンドバッグ10内に希釈空気を導入する。ここで、コントロールユニットCは、エアフローメータ21,22の検出信号をもとに、下式(2)により希釈トンネル1への希釈空気の導入量(以下「希釈空気導入量」という。)Qaを算出する。   In S203, the background concentration THCb is measured. First, in accordance with the introduction of the diluted exhaust gas into the total hydrocarbon meter D, the energization to the three-way solenoid valve 11 is turned off to connect the dilution tunnel 1 and the background bag 10, and the pump 12 is operated to Diluted air is introduced into the bag 10. Here, based on the detection signals of the air flow meters 21 and 22, the control unit C calculates the introduction amount of dilution air (hereinafter referred to as “dilution air introduction amount”) Qa to the dilution tunnel 1 by the following equation (2). calculate.

Qa=Qd−Qe ・・・(2)
コントロールユニットCは、算出したQaに応じ、希釈空気流量が希釈空気導入量Qaに比例して変化するようにMFC23の開度を制御する。このようにしてなされるMFC23の動作により、希釈トンネル1に導入された希釈空気のうち希釈空気流通管8に導入される希釈空気の割合が、常に一定に保たれることになる。そして、瞬時値THCiの測定及び希釈排ガスTHC濃度THCdの演算が完了すると、三方電磁弁11への通電をオンし、バックグラウンドバッグ10内の希釈空気を全炭化水素計Dに導入する。全炭化水素計Dは、導入された希釈空気のTHC濃度をバックグラウンド濃度THCbとして測定し、測定したTHCbをコントロールユニットCに出力する。
Qa = Qd−Qe (2)
The control unit C controls the opening of the MFC 23 so that the dilution air flow rate changes in proportion to the dilution air introduction amount Qa according to the calculated Qa. By the operation of the MFC 23 thus performed, the ratio of the dilution air introduced into the dilution air circulation pipe 8 among the dilution air introduced into the dilution tunnel 1 is always kept constant. When the measurement of the instantaneous value THCi and the calculation of the diluted exhaust gas THC concentration THCd are completed, energization to the three-way solenoid valve 11 is turned on, and the diluted air in the background bag 10 is introduced into the total hydrocarbon meter D. The total hydrocarbon meter D measures the THC concentration of the introduced diluted air as the background concentration THCb, and outputs the measured THCb to the control unit C.

S204では、排ガスTHC濃度THCeを演算する。コントロールユニットCは、入力した希釈排ガスTHC濃度THCd及びバックグラウンド濃度THCbをもとに、下式(3)により排ガスTHC濃度THCeを算出する。
THCe=THCd−(1−1/DF)×THCb ・・・(3)
本実施形態に関し、排ガス流通管6が第1の通路に、希釈トンネル1のうちミキシングオリフィス7よりも上流側の部分が第2の通路に、希釈トンネル1のうちミキシングオリフィス7よりも下流側の部分が第3の通路に、希釈空気流通管8が第4の通路に、希釈排ガス流通管9が第5の通路に相当する。また、全炭化水素計Dが持つS202(瞬時値THCiの測定),203(バックグラウンド濃度THCbの測定)の機能が濃度測定手段に、コントロールユニットCが持つS104(排ガスTHC濃度THCeの演算)の機能が濃度演算手段に、マスフローメータ21,22及びコントロールユニットCが持つS203(希釈空気導入量Qaの演算)の機能が流量測定手段に、MFC23及びコントロールユニットCが持つS203(希釈ガス流量の制御)の機能が流量制御手段に、三方電磁弁11及びバックグラウンドバッグ10が貯留手段に相当する。
In S204, the exhaust gas THC concentration THCe is calculated. The control unit C calculates the exhaust gas THC concentration THCe by the following equation (3) based on the input diluted exhaust gas THC concentration THCd and background concentration THCb.
THCe = THCd− (1-1 / DF) × THCb (3)
With respect to the present embodiment, the exhaust gas flow pipe 6 is in the first passage, the portion upstream of the mixing orifice 7 in the dilution tunnel 1 is in the second passage, and the downstream portion of the dilution tunnel 1 in the downstream of the mixing orifice 7. The portion corresponds to the third passage, the dilution air circulation pipe 8 corresponds to the fourth passage, and the diluted exhaust gas circulation pipe 9 corresponds to the fifth passage. Further, the functions of S202 (measurement of instantaneous value THCi) and 203 (measurement of background concentration THCb) possessed by the total hydrocarbon meter D serve as concentration measuring means, and S104 (calculation of exhaust gas THC concentration THCe) possessed by the control unit C. The function is the concentration calculation means, the function of S203 (calculation of the diluted air introduction amount Qa) of the mass flow meters 21, 22 and the control unit C is the flow measurement means, and the function of S203 (control of the dilution gas flow rate) of the MFC 23 and the control unit C is ) Corresponds to the flow rate control means, and the three-way solenoid valve 11 and the background bag 10 correspond to the storage means.

本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
本実施形態では、排ガス測定に際し、マスフローメータ21,22により希釈空気導入量Qaを測定するとともに、測定したQaに応じてMFC23の開度を制御し、希釈空気流通管8における希釈空気流量を、希釈空気導入量Qaに比例して変化させることとした。排ガス測定装置201では、ベンチュリ4の作用により希釈トンネル1内の流量が一定に保たれるため、排ガス流量Qeの変動により希釈空気導入量Qaが変動することとなるが、上記の制御によれば、希釈トンネル1に導入された希釈空気のうち、常に一定の割合の希釈空気を希釈空気流通管8に導入することができる。従って、実際に排ガスの希釈に用いられる希釈空気と、希釈空気流通管8、延いてはバックグラウンドバッグ10に導入される希釈空気との間の相関性が維持されることとなり、たとえ希釈空気のTHC濃度が変動し続けようとも、排ガスTHC濃度THCeの演算に用いられるバックグラウンド濃度THCbの信頼性を高め、測定精度の向上を図ることができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, when measuring exhaust gas, the diluted air introduction amount Qa is measured by the mass flow meters 21 and 22, the opening of the MFC 23 is controlled according to the measured Qa, and the diluted air flow rate in the diluted air circulation pipe 8 is It was decided to change in proportion to the dilution air introduction amount Qa. In the exhaust gas measuring device 201, the flow rate in the dilution tunnel 1 is kept constant by the action of the venturi 4, so that the diluted air introduction amount Qa varies due to the variation in the exhaust gas flow rate Qe. Of the dilution air introduced into the dilution tunnel 1, a constant proportion of dilution air can always be introduced into the dilution air circulation pipe 8. Therefore, the correlation between the dilution air actually used for diluting the exhaust gas and the dilution air introduced into the dilution air circulation pipe 8 and eventually into the background bag 10 is maintained. Even if the THC concentration continues to fluctuate, the reliability of the background concentration THCb used for the calculation of the exhaust gas THC concentration THCe can be increased, and the measurement accuracy can be improved.

なお、本実施形態では、希釈空気導入量Qaの測定のため、2つのマスフローメータ21,22を設置し、検出された希釈排ガス流量Qdから排ガス流量Qeを減算することとした。他の方法として、希釈空気導入量Qaは、ミキシングオリフィス7の上流を流れる希釈空気の流量を検出するマスフローメータ31を設置することで(図5)、直接的に測定することもできる。   In this embodiment, in order to measure the diluted air introduction amount Qa, two mass flow meters 21 and 22 are installed, and the exhaust gas flow rate Qe is subtracted from the detected diluted exhaust gas flow rate Qd. As another method, the dilution air introduction amount Qa can be directly measured by installing a mass flow meter 31 for detecting the flow rate of the dilution air flowing upstream of the mixing orifice 7 (FIG. 5).

図6は、請求項6及び7に記載した発明の実施形態として、本発明の第3の実施形態に係る排ガス測定装置301の構成を示している。
図6において、以上の各実施形態の説明で述べたものと同じ構成要素は、同じ符号により示している。排ガス測定装置301の特徴は、コンタミネーション濃度THC0を測定するための構成(第1の実施形態)と、希釈空気流量を制御するための構成(第2の実施形態)とをともに備える点にある。すなわち、排ガス測定装置301は、前者の構成として、希釈空気流通管8に介装された三方電磁弁15と、基準ガスとしての清浄空気を充填したガスボンベ14と、三方電磁弁15とガスボンベ14とを接続する基準ガス流通管16とを備えている。また、後者の構成として、希釈トンネル1の下流に設置されたマスフローメータ21と、排ガス流通管6に介装されたマスフローメータ22と、希釈空気流通管8に介装されたMFC23とを備えている。
FIG. 6 shows a configuration of an exhaust gas measuring device 301 according to a third embodiment of the present invention as an embodiment of the invention described in claims 6 and 7.
In FIG. 6, the same components as those described in the description of the above embodiments are denoted by the same reference numerals. The feature of the exhaust gas measuring device 301 is that it has both a configuration for measuring the contamination concentration THC0 (first embodiment) and a configuration for controlling the dilution air flow rate (second embodiment). . That is, the exhaust gas measuring device 301 includes, as the former configuration, a three-way electromagnetic valve 15 interposed in the dilution air circulation pipe 8, a gas cylinder 14 filled with clean air as a reference gas, a three-way electromagnetic valve 15 and a gas cylinder 14. And a reference gas flow pipe 16 for connecting the two. Further, as the latter configuration, a mass flow meter 21 installed downstream of the dilution tunnel 1, a mass flow meter 22 interposed in the exhaust gas circulation pipe 6, and an MFC 23 interposed in the dilution air circulation pipe 8 are provided. Yes.

次に、排ガス測定装置301の動作を、図7に示すフローチャートにより説明する。
S301では、コンタミネーション濃度THC0を測定する。コンタミネーション濃度THCの測定は、図2に示すフローチャートのS101におけると同様に行う。バックグラウンドバッグ10内を掃気した後、ガスボンベ14からバックグラウンドバッグ10に基準ガスを導入し、バックグラウンドバッグ10に基準ガスを貯える。そして、バックグラウンドバッグ10内の基準ガスを全炭化水素計Dに導入し、コンタミネーション濃度THC0を測定する。
Next, the operation of the exhaust gas measuring device 301 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In S301, the contamination concentration THC0 is measured. The measurement of the contamination concentration THC is performed in the same manner as in S101 of the flowchart shown in FIG. After scavenging the background bag 10, the reference gas is introduced from the gas cylinder 14 into the background bag 10, and the reference gas is stored in the background bag 10. Then, the reference gas in the background bag 10 is introduced into the total hydrocarbon meter D, and the contamination concentration THC0 is measured.

S302では、希釈排ガスTHC濃度THCdを測定する。希釈排ガスTHC濃度THCdの測定は、図2に示すフローチャートのS102におけると同様に行う。積算値σTHCを0にリセットした後、希釈排ガスを全炭化水素計Dに導入し、瞬時値THCiを測定する。測定したTHCiを逐次積算して積算値σTHCを算出するとともに、算出したσTHCをサンプル数nで除算し、希釈排ガスTHC濃度THCdを算出する。   In S302, the diluted exhaust gas THC concentration THCd is measured. The diluted exhaust gas THC concentration THCd is measured in the same manner as in S102 of the flowchart shown in FIG. After the integrated value σTHC is reset to 0, diluted exhaust gas is introduced into the total hydrocarbon meter D, and the instantaneous value THCi is measured. The integrated value σTHC is calculated by sequentially integrating the measured THCi, and the calculated σTHC is divided by the number of samples n to calculate the diluted exhaust gas THC concentration THCd.

S303では、バックグラウンド濃度THCbを測定する。バックグラウンド濃度THCbの測定は、図4に示すフローチャートのS203におけると同様に行う。マスフローメータ21,22の出力に基づいて希釈空気導入量Qaを算出し、算出したQaに応じてMFC23の開度を制御して、希釈空気導入量Qaに比例する流量で希釈空気をバックグラウンドバッグ10に導入する。希釈排ガスTHC濃度THCdの演算を完了した後、バックグラウンドバッグ10内の希釈空気を全炭化水素計Dに導入し、バックグラウンド濃度THCbを測定する。   In S303, the background concentration THCb is measured. The background concentration THCb is measured in the same manner as in S203 of the flowchart shown in FIG. The dilution air introduction amount Qa is calculated based on the outputs of the mass flow meters 21 and 22, and the opening of the MFC 23 is controlled according to the calculated Qa so that the dilution air is supplied to the background bag at a flow rate proportional to the dilution air introduction amount Qa. 10 is introduced. After completing the calculation of the diluted exhaust gas THC concentration THCd, the diluted air in the background bag 10 is introduced into the total hydrocarbon meter D, and the background concentration THCb is measured.

S304では、測定したコンタミネーション濃度THC0、希釈排ガスTHC濃度THCd及びバックグラウンド濃度THCbをもとに、上式(1)により排ガスTHC濃度THCeを算出する。
本実施形態によれば、第1及び第2の実施形態により得られる効果を併せて得ることができる。
In S304, the exhaust gas THC concentration THCe is calculated by the above equation (1) based on the measured contamination concentration THC0, diluted exhaust gas THC concentration THCd, and background concentration THCb.
According to this embodiment, the effects obtained by the first and second embodiments can be obtained together.

すなわち、第1に、バックグラウンド濃度THCbの測定に先立ってコンタミネーション濃度THC0を測定しておき、排ガスTHC濃度THCeの演算に際し、測定したTHC0をバックグラウンド濃度THCbから減算することで、コンタミネーションである炭化水素が排ガス測定に及ぼす影響を排除し、排ガスTHC濃度THCeを高精度に測定することができる。   That is, first, the contamination concentration THC0 is measured prior to the measurement of the background concentration THCb, and when calculating the exhaust gas THC concentration THCe, the measured THC0 is subtracted from the background concentration THCb. The influence of a certain hydrocarbon on the exhaust gas measurement can be eliminated, and the exhaust gas THC concentration THCe can be measured with high accuracy.

また、第2に、マスフローメータ21,22により測定した希釈空気導入量Qaに応じてMFC23の開度を制御し、希釈空気流量を希釈空気導入量Qaに比例して変化させることで、排ガス流量Qeの変動に対し、実際に排ガスの希釈に用いられる希釈空気と、バックグラウンドバック10に導入される希釈空気との間の相関性を維持し、測定精度の向上を図ることができる。   Second, the exhaust gas flow rate is controlled by controlling the opening of the MFC 23 according to the dilution air introduction amount Qa measured by the mass flow meters 21 and 22 and changing the dilution air flow rate in proportion to the dilution air introduction amount Qa. It is possible to maintain the correlation between the diluted air actually used for diluting the exhaust gas and the diluted air introduced into the background back 10 with respect to the variation in Qe, thereby improving the measurement accuracy.

本発明の第1の実施形態に係る排ガス測定装置の構成Configuration of exhaust gas measuring apparatus according to first embodiment of the present invention 同上排ガス測定装置の動作のフローチャートFlow chart of the operation of the exhaust gas measuring device 本発明の第2の実施形態に係る排ガス測定装置の構成Configuration of exhaust gas measuring apparatus according to second embodiment of the present invention 同上排ガス測定装置の動作のフローチャートFlow chart of the operation of the exhaust gas measuring device 同上排ガス測定装置の変更例Example of change of exhaust gas measuring device 本発明の第3の実施形態に係る排ガス測定装置の構成Configuration of exhaust gas measuring apparatus according to third embodiment of the present invention 同上排ガス測定装置の動作のフローチャートFlow chart of the operation of the exhaust gas measuring device

符号の説明Explanation of symbols

101,201,301…排ガス測定装置、1…希釈トンネル、2…エアフィルタ、3…熱交換器、4…ベンチュリ、5…ブロア、6…排ガス流通管、7…ミキシングオリフィス、8…希釈空気流通管、9…希釈排ガス流通管、10…バックグラウンドバッグ、11…三方電磁弁、14…ガスボンベ、15…三方電磁弁、16…基準ガス流通管、21…マスフローメータ、22…マスフローメータ、23…マスフローコントローラ、31…マスフローメータ、E…ディーゼルエンジン、C…コントロールユニット、D…全炭化水素計。   101, 201, 301 ... exhaust gas measuring device, 1 ... dilution tunnel, 2 ... air filter, 3 ... heat exchanger, 4 ... venturi, 5 ... blower, 6 ... exhaust gas distribution pipe, 7 ... mixing orifice, 8 ... dilution air circulation Pipe, 9 ... Diluted exhaust gas flow pipe, 10 ... Background bag, 11 ... Three-way solenoid valve, 14 ... Gas cylinder, 15 ... Three-way solenoid valve, 16 ... Reference gas flow pipe, 21 ... Mass flow meter, 22 ... Mass flow meter, 23 ... Mass flow controller, 31 ... Mass flow meter, E ... Diesel engine, C ... Control unit, D ... Total hydrocarbon meter.

Claims (15)

エンジンの排ガスに含まれる特定物質を被検物質として、その排ガスにおける濃度を測定する装置であって、
排ガスを流通させる第1の通路と、
排ガスよりも被検物質の濃度が低い希釈ガスを流通させる第2の通路と、
第1及び第2の通路と接続し、希釈ガスによる希釈後の排ガスを流通させる第3の通路と、
第2の通路と接続し、希釈ガスを流通させる第4の通路と、
第3の通路と接続し、希釈後の排ガスを流通させる第5の通路と、
第4の通路に介装された流路切換手段と、
流路切換手段を介して第4の通路と接続する第6の通路と、
第6の通路と接続し、被検物質の濃度が既知の基準ガスを、流路切換手段により許容されるタイミングで第4の通路に供給するガス供給手段と、
第4の通路を介して希釈ガスを取り込むとともに、第5の通路を介して希釈後の排ガスを取り込み、取り込んだ各ガスに含まれる被検物質の濃度として、排ガスについて第1の濃度を、希釈ガスについて第2の濃度を測定する第1の濃度測定手段と、
第4の通路を介して基準ガスを取り込むとともに、取り込んだ基準ガスに含まれる被検物質の濃度を第3の濃度として測定する第2の濃度測定手段と、
第1及び第2の濃度測定手段により測定した各濃度をもとに、希釈ガスによる希釈前の排ガスに含まれる被検物質の濃度を算出する濃度演算手段と、を含んで構成される排ガス測定装置。
An apparatus for measuring the concentration of exhaust gas from an engine as a test substance and measuring the concentration in the exhaust gas,
A first passage through which exhaust gas flows;
A second passage through which a dilution gas having a lower concentration of the test substance than the exhaust gas is circulated;
A third passage connected to the first and second passages for circulating the exhaust gas diluted with the dilution gas;
A fourth passage connected to the second passage and allowing the dilution gas to flow therethrough;
A fifth passage that is connected to the third passage and distributes the diluted exhaust gas;
A flow path switching means interposed in the fourth passage;
A sixth passage connected to the fourth passage through the flow path switching means;
A gas supply means connected to the sixth passage and supplying a reference gas having a known concentration of the test substance to the fourth passage at a timing allowed by the flow path switching means;
The dilution gas is taken in through the fourth passage, the diluted exhaust gas is taken in through the fifth passage, and the first concentration of the exhaust gas is diluted as the concentration of the test substance contained in each of the taken-in gases. First concentration measuring means for measuring a second concentration of the gas;
A second concentration measuring means for taking in the reference gas through the fourth passage and measuring the concentration of the test substance contained in the taken-in reference gas as a third concentration;
Exhaust gas measurement comprising: concentration calculating means for calculating the concentration of the test substance contained in the exhaust gas before dilution with the dilution gas based on the respective concentrations measured by the first and second concentration measuring means apparatus.
第4の通路において、流路切換手段よりも下流に設置され、流入した希釈ガスを一時的に貯える貯留手段を更に含んで構成され、
第1の濃度の測定に際し、第1の濃度測定手段は、所定期間に渡り測定した濃度を積算して第1の濃度を測定する一方、
第2の濃度の測定に際し、貯留手段は、前記所定期間に渡り希釈ガスを貯え、第1の濃度測定手段は、前記所定期間が経過した後、貯留手段に貯えられた希釈ガスを取り込む請求項1に記載の排ガス測定装置。
In the fourth passage, it is installed downstream of the flow path switching means, and further comprises a storage means for temporarily storing the inflowing diluted gas,
In the measurement of the first concentration, the first concentration measuring means integrates the measured concentrations over a predetermined period to measure the first concentration,
In the measurement of the second concentration, the storage unit stores the dilution gas for the predetermined period, and the first concentration measurement unit takes in the dilution gas stored in the storage unit after the predetermined period has elapsed. The exhaust gas measuring device according to 1.
濃度演算手段は、第1の濃度をD1、第2の濃度をD2、第3の濃度をD3、希釈ガスによる排ガスの希釈率をDFとしたときに、被検物質の濃度Deを下式により算出する請求項1又は2に記載の排ガス測定装置。
De=D1−(1−1/DF)×(D2−D3)
The concentration calculation means uses the following formula to determine the concentration De of the test substance when the first concentration is D1, the second concentration is D2, the third concentration is D3, and the dilution rate of the exhaust gas with the dilution gas is DF. The exhaust gas measuring device according to claim 1 or 2 to be calculated.
De = D1- (1-1 / DF) × (D2-D3)
被検物質が炭化水素である請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス測定装置。   The exhaust gas measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the test substance is a hydrocarbon. 流路切換手段及び貯留手段の動作を制御する制御手段を更に含んで構成され、
制御手段は、第1及び第2の濃度の測定に先立ち、それらの動作を制御して、第2の濃度測定手段に予め基準ガスを取り込ませ、第3の濃度を測定させる請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス測定装置。
It further includes control means for controlling the operations of the flow path switching means and the storage means,
The control means controls their operations prior to the measurement of the first and second concentrations, and causes the second concentration measurement means to take in the reference gas in advance to measure the third concentration. The exhaust gas measuring device according to any one of the above.
第2の通路を流れる希釈ガスの流量を測定する流量測定手段と、
第4の通路に介装され、測定した希釈ガスの流量に応じて第4の通路を流れる希釈ガスの流量を制御する流量制御手段と、を更に含んで構成される請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス測定装置。
Flow rate measuring means for measuring the flow rate of the dilution gas flowing through the second passage;
The flow rate control means which controls the flow volume of the dilution gas which is interposed by the 4th channel | path and flows through the 4th channel | path according to the measured flow volume of the dilution gas further comprises any 1-5 An exhaust gas measuring device according to claim 1.
流量制御手段は、測定した希釈ガスの流量の増大に比例させて第4の通路を流れる希釈ガスの流量を増大させる請求項6に記載の排ガス測定装置。   The exhaust gas measurement device according to claim 6, wherein the flow rate control means increases the flow rate of the dilution gas flowing through the fourth passage in proportion to the increase in the flow rate of the measured dilution gas. エンジンの排ガスに含まれる特定物質を被検物質として、その排ガスにおける濃度を測定する方法であって、
被検物質の濃度が比較的に低い希釈ガスが流れる希釈トンネルにエンジンの排ガスを流入させ、排ガスを希釈ガスにより希釈し、
排ガスの合流部よりも上流から希釈前の希釈ガスを採取するとともに、下流から希釈後の排ガスを採取し、採取した各ガスに含まれる被検物質の濃度として、排ガスについて第1の濃度を、希釈ガスについて第2の濃度を測定し、
測定した第1及び第2の濃度をもとに、希釈前の排ガスに含まれる被検物質の濃度を演算し、
第2の濃度の測定時以外のときに、希釈トンネルから採取した希釈ガスを流通させるための通路に対し、被検物質の濃度が既知の基準ガスを流通させ、この通路を介した基準ガスに含まれる被検物質の濃度を第3の濃度として測定し、
前記濃度の演算において、第2の濃度から第3の濃度を減算する排ガス測定方法。
A method for measuring a concentration in exhaust gas using a specific substance contained in engine exhaust gas as a test substance,
The exhaust gas of the engine is caused to flow into a dilution tunnel through which a dilution gas having a relatively low concentration of the test substance flows, and the exhaust gas is diluted with the dilution gas.
Collect the diluted gas before dilution from the upstream of the merging portion of the exhaust gas, collect the exhaust gas after dilution from the downstream, and set the first concentration of the exhaust gas as the concentration of the test substance contained in each collected gas, Measuring the second concentration of the dilution gas,
Based on the measured first and second concentrations, the concentration of the test substance contained in the exhaust gas before dilution is calculated,
When the second concentration is not measured, a reference gas having a known concentration of the test substance is circulated through the passage for circulating the diluted gas collected from the dilution tunnel, and the reference gas is passed through this passage. Measure the concentration of the contained test substance as the third concentration,
An exhaust gas measurement method for subtracting a third concentration from a second concentration in the concentration calculation.
エンジンの排ガスに含まれる特定物質を被検物質として、その排ガスにおける濃度を測定する装置であって、
排ガスを流通させる第1の通路と、
第1のガスよりも被検物質の濃度が低い希釈ガスを流通させる第2の通路と、
第1及び第2の通路と接続し、希釈ガスによる希釈後の排ガスを流通させる第3の通路と、
第2の通路と接続し、希釈ガスを流通させる第4の通路と、
第3の通路と接続し、希釈後の排ガスを流通させる第5の通路と、
第4の通路を介して希釈ガスを取り込むとともに、第5の通路を介して希釈後の排ガスを取り込み、取り込んだ各ガスに含まれる被検物質の濃度として、排ガスについて第1の濃度を、希釈ガスについて第2の濃度を測定する濃度測定手段と、
測定した各濃度をもとに、希釈前の排ガスに含まれる被検物質の濃度を算出する濃度演算手段と、
第2の通路を流れる希釈ガスの流量を測定する流量測定手段と、
第4の通路に介装され、測定した希釈ガスの流量に応じて第4の通路を流れる希釈ガスの流量を制御する流量制御手段と、を含んで構成される排ガス測定装置。
An apparatus for measuring the concentration of exhaust gas from an engine as a test substance and measuring the concentration in the exhaust gas,
A first passage through which exhaust gas flows;
A second passage for circulating a dilution gas having a lower concentration of the test substance than the first gas;
A third passage connected to the first and second passages for circulating the exhaust gas diluted with the dilution gas;
A fourth passage connected to the second passage and allowing the dilution gas to flow therethrough;
A fifth passage that is connected to the third passage and distributes the diluted exhaust gas;
The dilution gas is taken in through the fourth passage, the diluted exhaust gas is taken in through the fifth passage, and the first concentration of the exhaust gas is diluted as the concentration of the test substance contained in each of the taken-in gases. A concentration measuring means for measuring a second concentration of the gas;
Based on each measured concentration, concentration calculation means for calculating the concentration of the test substance contained in the exhaust gas before dilution,
Flow rate measuring means for measuring the flow rate of the dilution gas flowing through the second passage;
An exhaust gas measurement device comprising: a flow rate control means that is interposed in the fourth passage and controls the flow rate of the dilution gas flowing through the fourth passage according to the measured flow rate of the dilution gas.
流量測定手段は、第2の通路に設置された流量計を含んで構成される請求項9に記載の排ガス測定装置。   The exhaust gas measuring device according to claim 9, wherein the flow rate measuring unit includes a flow meter installed in the second passage. 流量測定手段は、第3の通路に設置された流量計と、第1の通路に設置された流量計とを含んで構成され、これらの流量計により検出された流量を減算して希釈ガスの流量を測定する請求項9に記載の排ガス測定装置。   The flow rate measuring means includes a flow meter installed in the third passage and a flow meter installed in the first passage, and subtracts the flow detected by these flow meters to reduce the dilution gas. The exhaust gas measuring device according to claim 9, which measures a flow rate. 流量制御手段は、測定した希釈ガスの流量の増大に比例させて第4の通路を流れる希釈ガスの流量を増大させる請求項9〜11のいずれかに記載の排ガス測定装置。   The exhaust gas measurement device according to any one of claims 9 to 11, wherein the flow rate control means increases the flow rate of the dilution gas flowing through the fourth passage in proportion to the increase in the measured flow rate of the dilution gas. 第4の通路に設置され、流入した希釈ガスを一時的に貯える貯留手段を更に含んで構成され、
第1の濃度の測定に際し、濃度測定手段は、所定期間に渡り測定した濃度を積算して第1の濃度を測定する一方、
第2の濃度の測定に際し、貯留手段は、前記所定期間に渡り希釈ガスを貯え、濃度測定手段は、前記所定期間が経過した後、貯留手段に貯えられた希釈ガスを取り込む請求項9〜12のいずれかに記載の排ガス測定装置。
It further comprises storage means that is installed in the fourth passage and temporarily stores the inflowing diluted gas,
In the measurement of the first concentration, the concentration measuring means integrates the measured concentrations over a predetermined period to measure the first concentration,
In measuring the second concentration, the storage means stores the dilution gas for the predetermined period, and the concentration measurement means takes in the dilution gas stored in the storage means after the predetermined period has elapsed. The exhaust gas measuring device according to any one of the above.
被検物質が炭化水素である請求項9〜13のいずれかに記載の排ガス測定装置。   The exhaust gas measuring device according to any one of claims 9 to 13, wherein the test substance is a hydrocarbon. エンジンの排ガスに含まれる特定物質を被検物質として、その排ガスにおける濃度を測定する方法であって、
被検物質の濃度が比較的に低い希釈ガスが流れる希釈トンネルにエンジンの排ガスを流入させ、排ガスを希釈ガスにより希釈し、
希釈トンネルのうち排ガスの合流部よりも上流から希釈前の希釈ガスを採取するとともに、下流から希釈後の排ガスを採取し、採取した各ガスに含まれる被検物質の濃度を測定し、測定した各濃度をもとに、希釈前の排ガスに含まれる被検物質の濃度を演算し、
希釈トンネルから希釈ガスを採取する際に、希釈トンネルのうち排ガスの合流部よりも上流を流れる希釈ガスの流量を測定するとともに、測定した流量に応じ、採取する希釈ガスの流量を制御する排ガス測定方法。
A method for measuring a concentration in exhaust gas using a specific substance contained in engine exhaust gas as a test substance,
The exhaust gas of the engine is caused to flow into a dilution tunnel through which a dilution gas having a relatively low concentration of the test substance flows, and the exhaust gas is diluted with the dilution gas.
In the dilution tunnel, the diluted gas before dilution was collected from the upstream side of the junction of the exhaust gas, and the exhaust gas after dilution was collected from the downstream side, and the concentration of the test substance contained in each collected gas was measured and measured. Based on each concentration, calculate the concentration of the test substance contained in the exhaust gas before dilution,
When collecting dilution gas from the dilution tunnel, measure the flow rate of the dilution gas that flows upstream from the junction of the exhaust gas in the dilution tunnel, and control the flow rate of the dilution gas to be collected according to the measured flow rate. Method.
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