JP4652786B2 - 排気ガス分析装置及び混合システム - Google Patents
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Description
またSootに関して言えば、拡散荷電検出法を利用した連続測定可能で高感度な検出器を本発明者らは開発しつつある。
ところが、エジェクタは一般的に希釈比を任意に変化させることができない(希釈用ガスを多く流すと、ノズル−デフューザ部での圧力が減少し、その分サンプルガスの流量が増えて、結局希釈率は大きく変動しない)と考えられており、その点での問題がある。逆に言えば、エジェクタは、希釈比をある程度保ちたいとか、希釈比を全く問題にしない場合(例えばポンプ)に用いられることが多い。
ここで粒子成分とは、主としてガス中で液化又は固化している炭化水素粒子のことである。
本実施形態に係る排気ガス分析装置1は、内燃機関であるディーゼルエンジン(図示しない)の排気ガス中に含まれる微細な粒子状SOF及びSootの濃度を測定するものであり、図1に示すように、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスの一部又は全部が流れる排気ガスライン(図示しない)に対し、SOF濃度を連続測定可能なSOF測定系2と、Sootを連続測定可能なSoot測定系3とを並列に接続してなるものである。
まずSOF測定系2について説明する。
SOF測定系2は、図1に示すように、排気ガスラインから導入される排気ガスを2分岐する分岐部21と、その分岐部21で2分岐された排気ガスがそれぞれ導入される通過ライン22及び粒子成分除去ライン23と、それら各ライン22、23の終端にポンプPa、Pbを介してそれぞれ接続した水素炎イオン化検出器24a、24bとを備えたものである。
次にSoot測定系3について説明する。
Soot測定系3は、図1に示すように、排気ガスを希釈用ガスであるエアで希釈して導出する希釈システム4Aと、希釈されたガスのSootを検出するSoot検出器5とを備えたものである。
次にこの排気ガス分析装置1を利用したSoot濃度測定方法について、その一例をより具体的に説明する。ここでは情報処理装置がプログラムにしたがって全自動でSoot濃度を測定する場合について、図6、図7を参照しながら述べる。
まず、各開閉弁V2〜V4に弁駆動信号を出力してこれらを開閉操作し、標準ガスを、希釈器4を介してSOF測定系2に導入する(図6ステップS1)。
その一方で、圧力調整器7に駆動信号を与え、希釈器4に導入されるエアが所定の圧力に保たれるようにしておく(ステップS2)。
このような状態で、水素炎イオン化検出器24a(24b)で、希釈された標準ガスの炭化水素濃度を測定する(ステップS3)。
そしてその濃度と希釈前の標準ガスの炭化水素濃度との比によって、希釈器4での希釈比を算出し(ステップS4)、その希釈比とエア圧力とを対にして記録しておく(ステップS5)。
次に圧力調整器7に対する駆動信号値を変えて圧力設定値を変え、ステップS3〜S5を複数回(n回)繰り返す(ステップS7)。
このようにして測定した複数ポイントでの圧力値と希釈比との関係から、圧力と希釈比との検量線(相対関係)を作成し、メモリの所定領域に格納する(ステップS8)。
まず、各開閉弁V2〜V4を開閉操作し、排気ガスをSoot測定系3に導入する(図7ステップS10)。
排気ガスのSoot濃度が未知のため、Soot検出器5からのSoot検出信号の値を参照しつつ、圧力調整器7への駆動信号値を変化させて、希釈用ガスライン6がSoot測定に適した圧力となるように設定する(ステップS11、S12)。
その時の希釈比を、設定された圧力値と前記検量線とから算出する(ステップS13)。
Soot検出信号の値に、メモリに格納してある所定の関係式をあてはめ、希釈された排気ガス中のSoot濃度を求める(ステップS14)。
最後に、そのSoot濃度と前記希釈比とに基づいて、排気ガス中のSoot濃度を算出する(ステップS15)。
また、希釈器は1段希釈構造にしてもよいし、3段以上の希釈構造にしてもよい。希釈比調整手段には、圧力調整器のみならず、バルブなどの流量調整弁を利用するようにしてもよい。
21・・・分岐部
22・・・通過ライン
23・・・粒子成分除去ライン
24a、24b・・・SOF濃度検出器
3・・・Soot測定系
4A・・・希釈システム
4・・・希釈器
42・・・ノズル
43・・・デフューザ
5・・・Soot検出器
51・・・電荷付与部
52・・・電荷測定部
7・・・希釈比調整手段(圧力調整器)
Claims (8)
- 内燃機関から排出される排気ガスの一部又は全部が流れる排気ガスラインに対し、Sootを測定可能なSoot測定系を接続したものであって、
前記Soot測定系が、前記排気ガスを希釈用ガスで希釈して導出する希釈器と、前記希釈器の希釈比を調整可能な希釈比調整手段と、前記希釈器で希釈されたガス中のSootを測定するSoot検出器とを備えたものであり、
前記希釈器が、希釈用ガスが流れる内部の主経路上に、流路径が狭まる狭小部と流路径が拡がる拡開部とを直列に設け、希釈用ガスが加速されて負圧になる負圧領域を形成するとともに、その負圧領域に連通させた連通路を介してサンプルガスを吸い込み、前記希釈用ガスと混合して導出するものであり、
前記希釈比調整手段が、外部からの所定操作によって、前記希釈器に導入される希釈用ガスの流量を変化させることにより、当該希釈器におけるサンプルガスの吸い込み流量をほぼ一定に保ち、前記サンプルガスの吸い込み流量がほぼ一定に保たれる範囲内で前記希釈器に導入される希釈用ガスの流量を変化させることにより、前記希釈器の希釈比を調整することを特徴とする排気ガス分析装置。 - 前記Soot検出器が、Sootに対して電荷を与える電荷付与部と、そのSootの電荷量を測定する電荷測定部とを備えたものである請求項1記載の排気ガス分析装置。
- 前記排気ガスラインに対し、SOF濃度を測定可能なSOF測定系をさらに接続したものである請求項1又は2記載の排気ガス分析装置。
- 前記SOF測定系が、導入されたガスを2分岐する分岐部と、2分岐された一方のガスを測定基準温度にし、その測定基準温度にしたガス中の粒子成分を除去する粒子成分除去ラインと、2分岐された他方のガスの成分を通過させる通過ラインと、各ラインを通って送出されるガス中の炭化水素濃度をそれぞれ検出する水素炎イオン化検出器とを備えており、各検出器で検出された炭化水素濃度の差によって前記排気ガス中のSOF濃度を算出可能に構成したものである請求項3記載の排気ガス分析装置。
- 前記希釈器に排気ガス又は炭化水素濃度が既知である標準ガスのいずれか一方を選択的に導入して希釈し得るように構成するとともに、前記SOF測定系を前記希釈器に接続可能に構成して当該希釈器で希釈された標準ガスの炭化水素濃度を測定可能なものにし、前記希釈比調整手段をある一定量操作したときの、標準ガスの希釈後の炭化水素濃度から、その状態での希釈器の希釈比を算出可能に構成していることを特徴とする請求項3又は4記載の排気ガス分析装置。
- 混合するガスである混合用ガスが流れる内部の主経路上に、流路径が狭まる狭小部と流路径が拡がる拡開部とを直列に設け、混合用ガスが加速されて負圧になる負圧領域を形成するとともに、その負圧領域に連通させた連通路を介して、混合されるガスである被混合ガスを吸い込み、前記混合用ガスと混合して導出する混合器と、
外部からの所定操作によって、前記混合器に導入される混合用ガスの流量を変化させることにより、当該混合器における被混合ガスの吸い込み流量をほぼ一定に保ち、前記被混合ガスの吸い込み流量がほぼ一定に保たれる範囲内で前記混合器に導入される混合用ガスの流量を変化させることにより、前記混合器の希釈比を調整する混合比調整手段とを備えた混合システム。 - 前記混合器のガス導出ポートに接続され、混合された被混合ガスの成分を連続検出可能なガス成分検出器をさらに備えている請求項6記載の混合システム。
- 混合比調整手段が、混合用ガスが流れる混合用ガスラインに設けられた圧力調整器を備え、この圧力調整器に対する圧力調整操作によって、前記混合用ガスラインから混合器に導入される混合用ガスの流量を変化させるものである請求項6又は7記載の混合システム。
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