JPH0415897B2 - - Google Patents
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- JPH0415897B2 JPH0415897B2 JP1921385A JP1921385A JPH0415897B2 JP H0415897 B2 JPH0415897 B2 JP H0415897B2 JP 1921385 A JP1921385 A JP 1921385A JP 1921385 A JP1921385 A JP 1921385A JP H0415897 B2 JPH0415897 B2 JP H0415897B2
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- sampling
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N15/0606—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
- G01N15/0618—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support of the filter type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/38—Diluting, dispersing or mixing samples
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はデイーゼルエンジンの排気ガス中に含
まれるカーボン粒子等のドライスーツ及び可溶性
有機物(以下、SOFという)の量をリアルタイ
ムで測定する装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to a device for measuring in real time the amount of dry suit such as carbon particles and soluble organic matter (hereinafter referred to as SOF) contained in the exhaust gas of a diesel engine. be.
従来の技術
従来排気ガス中のドライスーツとSOFの濃度
測定は、次のようにして行なわれている。まず排
気ガス中の微粒子をフイルタ上に捕集し、このフ
イルタを調温、調湿した後化学天秤で計量するこ
とにより微粒子濃度を測定する。次いでフイルタ
上の微粒子からSOFをソツクスレー抽出し、そ
の後の秤量結果よりドライスーツ及びSOFの濃
度を測定する。ところがこのような処理を行なう
ことから、ドライスーツ及びSOFの濃度測定に
は時間がかかり、時々刻々変化する濃度を把握す
ることが不可能であり、デイーゼルエンジンに対
する厳しい排気ガス規制に対処することは困難で
ある。Prior Art Conventionally, the concentration of dry suits and SOF in exhaust gas has been measured as follows. First, particulates in the exhaust gas are collected on a filter, the temperature and humidity of this filter are adjusted, and then the particulate concentration is measured by weighing with a chemical balance. Next, SOF is extracted from the particles on the filter using a Soxhlet device, and the concentration of the dry suit and SOF is determined from the weighed results. However, due to this type of processing, it takes time to measure the concentration of dry suits and SOF, and it is impossible to grasp concentrations that change from moment to moment, making it difficult to comply with strict exhaust gas regulations for diesel engines. Have difficulty.
この点に鑑み、本出願人は既に特願昭58−
203641号において、排気ガス中に含まれるドライ
スーツおよびSOFの濃度をリアルタイムで測定
する装置を提案した。 In view of this point, the applicant has already filed a patent application in 1983-
In No. 203641, we proposed a device that measures the concentration of dry suit and SOF contained in exhaust gas in real time.
発明が解決しようとする問題点
上記提案装置は排気ガスを一定温度に加熱して
フイルタにドライスーツあるいはSOFを捕集す
るものであるが、その加熱温度の変動の誤差が大
きいと、ドライスーツあるいはSOFの量の測定
値の誤差が大きくなつてしまう。本発明は、加熱
温度の変動幅を極力抑えて、より正確な測定をす
ることができる微粒子排出量測定装置を得ること
を目的としてなされたものである。Problems to be Solved by the Invention The above proposed device heats the exhaust gas to a constant temperature and collects the dry suit or SOF on the filter, but if there is a large error in the fluctuation of the heating temperature, the dry suit or The error in the measured value of the amount of SOF becomes large. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made with the object of providing a particulate emission measurement device that can perform more accurate measurement by minimizing the range of variation in heating temperature.
問題点を解決するための手段
本発明装置は、内然機関の排気ガスを希釈トン
ネル内において多量の清浄空気で希釈混合した後
この希釈混合ガスを第1および第2検知手段に導
き、第1検知手段が排気ガス中のドライスーツ量
を検出し、第2検知手段が排気ガス中の可溶性有
機物を検出する車輌用微粒子排出量測定装置であ
る。上記第1検知手段は、希釈混合ガスの一部を
上記希釈トンネルから取出すための第1サンプリ
ングパイプと、この第1サンプリングパイプ内に
希釈混合ガスを流動させる第1サンプリングポン
プと、上記第1サンプリングパイプの途中に設け
られてドライスーツを捕集する第1フイルタと、
この第1フイルタよりも上記第1サンプリングパ
イプの上流側に設けられ、一定の発熱量を有する
第1加熱手段と、この第1加熱手段の下流側に設
けられ、希釈混合ガスを最終加熱温度まで加熱す
る第2加熱手段と、上記第1フイルタの前後の圧
力差を検出する第1差圧変換器と、この圧力差の
信号の時間微分値に基いて排気ガス中のドライス
ーツ量を演算する第1演算装置とを備える。上記
第2検知手段は希釈混合ガスの一部を上記希釈ト
ンネルから取出すための第2サンプリングパイプ
と、この第2サンプリングパイプ内に希釈混合ガ
スを流動させる第2サンプリングポンプと、上記
第2サンプリングパイプの途中に設けられてドラ
イスーツを捕集する比較的大型の補助フイルタ
と、この補助フイルタよりも上記第2サンプリン
グパイプの上段に設けられ、一定の発熱量を有す
る第3加熱手段と、この第3加熱手段の下流側に
設けられ、希釈混合ガスを最終加熱温度まで加熱
する第4加熱手段と、上記補助フイルタの下流側
に設けられて可溶性有機物を捕集する第2フイル
タと、この第2フイルタの前後の圧力差を検出す
る第2差圧変換器と、この圧力差の信号の時間微
分値に基いて排出ガス中の可溶性有機物量を演算
する第2演算装置とを備える。Means for Solving the Problems The device of the present invention dilutes and mixes the exhaust gas of a natural engine with a large amount of clean air in a dilution tunnel, and then guides this diluted mixed gas to first and second detection means, and This is a particulate emission measurement device for a vehicle in which the detection means detects the amount of dry suit in the exhaust gas, and the second detection means detects soluble organic matter in the exhaust gas. The first detection means includes a first sampling pipe for taking out a part of the diluted mixed gas from the diluted tunnel, a first sampling pump for flowing the diluted mixed gas into the first sampling pipe, and the first sampling pipe. a first filter installed in the middle of the pipe to collect the dry suit;
A first heating means is provided upstream of the first sampling pipe than the first filter and has a constant calorific value, and a first heating means is provided downstream of the first heating means to heat the diluted mixed gas to the final heating temperature. A second heating means for heating, a first differential pressure converter for detecting the pressure difference before and after the first filter, and calculating the amount of dry suit in the exhaust gas based on the time differential value of the signal of this pressure difference. and a first arithmetic unit. The second detection means includes a second sampling pipe for taking out a portion of the diluted mixed gas from the dilution tunnel, a second sampling pump for flowing the diluted mixed gas into the second sampling pipe, and the second sampling pipe. a relatively large auxiliary filter that is provided in the middle of the second sampling pipe to collect the dry suit; a third heating means that is provided above the second sampling pipe than the auxiliary filter and has a certain amount of heat; a fourth heating means provided downstream of the third heating means and heating the diluted mixed gas to the final heating temperature; a second filter provided downstream of the auxiliary filter collecting soluble organic matter; It includes a second differential pressure converter that detects the pressure difference before and after the filter, and a second calculation device that calculates the amount of soluble organic matter in the exhaust gas based on the time differential value of the signal of this pressure difference.
実施例 以下図示実施例に基いて本発明を説明する。Example The present invention will be explained below based on illustrated embodiments.
第1図は本発明の第1実施例を示すものであ
る。この図において、デイーゼルエンジン1から
延びる排気管2は、分割バルブ3において2本に
分岐し、一方は排気口4に接続し、他方は希釈ト
ンネル5に連通する。したがつてエンジン1から
排出される排気ガスは分割バルブ3において分割
され、排気口4から排出されるとともに一部は希
釈トンネル5内に供給される。 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In this figure, an exhaust pipe 2 extending from a diesel engine 1 branches into two at a split valve 3, one of which is connected to an exhaust port 4 and the other communicated with a dilution tunnel 5. Therefore, the exhaust gas discharged from the engine 1 is divided at the division valve 3 and discharged from the exhaust port 4, while a portion is supplied into the dilution tunnel 5.
希釈トンネル5は、吸気口2から吸入した空気
と吸気管2の分岐管7から吸入した排気ガスとを
混合させるもので、排気ガスと空気とを混合させ
て成る希釈混合ガスは、図示しないルーツブロア
等により吸引されて矢印A方向へ等速で流動す
る。希釈トンネル5の途中にはこのトンネル内の
温度を検知するための温度計8が取付けられ、ま
た第1および第2サンプリングパイプ10,30
の先端が臨む。これらのサンプリングパイプ1
0,30は希釈混合ガスを取込んで排気ガス中の
ドライスーツ及びSOFの量をそれぞれ検出する
ためのものである。 The dilution tunnel 5 mixes the air taken in from the intake port 2 and the exhaust gas taken in from the branch pipe 7 of the intake pipe 2. The diluted mixed gas formed by mixing the exhaust gas and air is passed through a roots blower (not shown). etc., and flows at a constant speed in the direction of arrow A. A thermometer 8 is installed in the middle of the dilution tunnel 5 to detect the temperature inside the tunnel, and first and second sampling pipes 10, 30
The tip of is facing you. These sampling pipes 1
0 and 30 are for taking in the diluted mixed gas and detecting the amount of dry suit and SOF in the exhaust gas, respectively.
第1サンプリングパイプ10の下流側には希釈
混合ガスを等流量で吸引するための第1サンプリ
ングポンプ11が取付けられ、このポンプ11内
には脈動を吸収するためのバツフアタンク、流量
計、及び演算器等の機器が設けられる。第1サン
プリングパイプ10には、希釈トンネル5に近い
部分にバルブ12、このバルブ12のすぐ下流側
にコイルヒータ13,22その下流側に第1フイ
ルタ14がそれぞれ設けられ、第1フイルタ14
のすぐ上流側には温度検出器15が取付けられ
る。第1フイルタ14の前後には圧力検出器1
6,17が設けられる。これらの圧力検出器1
6,17により検出された圧力を示す信号は、第
1差圧変換器18に入力され、フイルタ14の前
後の差圧を示す信号に変換されて第1演算器19
に入力される。この演算器19にはまた温度検出
器15および第1サンプリングポンプ11が接続
される。第1フイルタ14はドライスーツを捕集
し、その捕集量は、後述するように、フイルタ1
4前後の圧力差に基いて求められる。なおコイル
ヒータ13に供給される電力は、スライダツク2
0により一定出力で供給される。一方、コイルヒ
ータ2に供給される電力は、温度検出器15によ
つて検出された温度をフイードバツクして温度制
御を行なうPID温調器21により調節される。 A first sampling pump 11 is installed on the downstream side of the first sampling pipe 10 to suck the diluted mixed gas at a constant flow rate, and inside this pump 11 are a buffer tank for absorbing pulsation, a flow meter, and a computing unit. Equipment such as these will be installed. The first sampling pipe 10 is provided with a valve 12 in a portion close to the dilution tunnel 5, coil heaters 13 and 22 immediately downstream of this valve 12, and a first filter 14 downstream thereof.
A temperature sensor 15 is installed immediately upstream of the temperature sensor 15 . A pressure detector 1 is installed before and after the first filter 14.
6 and 17 are provided. These pressure detectors 1
A signal indicating the pressure detected by the filters 6 and 17 is input to the first differential pressure converter 18, converted into a signal indicating the differential pressure before and after the filter 14, and then sent to the first computing unit 19.
is input. A temperature detector 15 and a first sampling pump 11 are also connected to this calculator 19 . The first filter 14 collects the dry suit, and the amount of the collected dry suit is determined by the filter 1 as described below.
It is determined based on the pressure difference around 4. Note that the electric power supplied to the coil heater 13 is
0 provides a constant output. On the other hand, the electric power supplied to the coil heater 2 is regulated by a PID temperature controller 21 that performs temperature control by feeding back the temperature detected by the temperature detector 15.
第2サンプリングパイプ30の下流側にも、上
記第1サンプリングパイプ10と同様な機構が設
けられる。すなわち、最も下流側には上記第1サ
ンプリングポンプ11と同様な第2サンプリング
ポンプ31が設けられ、希釈トンネル5に近い部
分にはバルブ32が取付けられる。またバルブ3
2のすぐ下流側にコイルヒータ33,42、その
下流側に第2フイルタ34、この第2フイルタ3
4のすぐ上流側に温度検出器35がそれぞれ設け
られる。第2フイルタ34の前後には圧力検出器
36,37が取付けられ、これらの圧力検出器3
6,37の出力信号は第2差圧変換器38に入力
される。この第2差圧変換器38、第2サンプリ
ングポンプ31、および温度検出器35は、第2
演算器39に接続される。またコイルヒータ33
に供給される電力はスライダツク40から一定出
力で供給され、コイルヒータ42に供給される電
力は温度検出器43によつて検出された温度を比
例+積分+微分制御動作によりフイードバツクす
るPID温調器41により調節される。 A mechanism similar to that of the first sampling pipe 10 is provided on the downstream side of the second sampling pipe 30 as well. That is, a second sampling pump 31 similar to the first sampling pump 11 is provided at the most downstream side, and a valve 32 is installed at a portion near the dilution tunnel 5. Also valve 3
Coil heaters 33 and 42 immediately downstream of 2, a second filter 34 downstream of that, and this second filter 3
Temperature detectors 35 are provided immediately upstream of the temperature sensors 4 and 4, respectively. Pressure detectors 36 and 37 are installed before and after the second filter 34, and these pressure detectors 3
The output signals of 6 and 37 are input to a second differential pressure converter 38. This second differential pressure converter 38, second sampling pump 31, and temperature detector 35
It is connected to a computing unit 39. Also, the coil heater 33
The power supplied to the coil heater 42 is supplied at a constant output from the slider 40, and the power supplied to the coil heater 42 is a PID temperature controller that feeds back the temperature detected by the temperature detector 43 through proportional + integral + differential control operations. 41.
これらの機構の作用は、上記第1サンプリング
パイプ10の下流に設けられたものと基本的に同
じであるが、第2フイルタ34は第1フイルタ1
4と異なりSOFを捕集する。第2フイルタ34
がSOFのみを捕集するようにするため、第2フ
イルタ34の上流側であつてコイルヒータ42の
すぐ下流側にドライスーツを捕集する補助フイル
タ44が取付けられる。この補助フイルタ44は
第1フイルタ14と比べ、材質、組成は同じであ
るが、径が第1フイルタ14のものよりも数倍も
大きい。なお補助フイルタ44と第2フイルタ3
4の間には、比較的長い冷却用パイプ45が設け
られる。 The functions of these mechanisms are basically the same as those provided downstream of the first sampling pipe 10, but the second filter 34 is the same as the one provided downstream of the first sampling pipe 10.
Unlike 4, it collects SOF. Second filter 34
In order to collect only SOF, an auxiliary filter 44 for collecting dry suit is installed upstream of the second filter 34 and immediately downstream of the coil heater 42. This auxiliary filter 44 has the same material and composition as the first filter 14, but its diameter is several times larger than that of the first filter 14. Note that the auxiliary filter 44 and the second filter 3
4, a relatively long cooling pipe 45 is provided.
次に排気ガスを加熱することにより、排気ガス
中の微粒子をドライスーツとSOFに分離できる
ことを説明する。第2図はフイルタ上の捕集物と
フイルタ前の温度との関係を求めるための実験装
置を示し、サンプリングパイプ51の下流側には
フイルタ52、このフイルタ52のすぐ上流側に
温度検出器53、この温度検出器53の上流側に
コイルヒータ54がそれぞれ設けられ、コイルヒ
ータ54は可変直流電源55により電力が供給さ
れる。排気ガスはサンプリングパイプ51中を矢
印B方向へ吸引され、フイルタ52を通つて排出
される。ここでフイルタ52前の温度は可変直流
電源55を調節することにより変化する。 Next, we will explain that by heating the exhaust gas, particles in the exhaust gas can be separated into dry suits and SOF. FIG. 2 shows an experimental device for determining the relationship between the collected matter on the filter and the temperature in front of the filter, with a filter 52 on the downstream side of the sampling pipe 51 and a temperature detector 53 immediately upstream of this filter 52. Coil heaters 54 are provided upstream of the temperature detectors 53, and the coil heaters 54 are supplied with electric power from a variable DC power source 55. Exhaust gas is sucked into the sampling pipe 51 in the direction of arrow B, and is discharged through the filter 52. Here, the temperature in front of the filter 52 is changed by adjusting the variable DC power supply 55.
第3図はフイルタ52の前の温度とフイルタ5
2上の捕集物の推積重量との関係を示す。図中、
斜線を施したものは、加熱しない場合のフイルタ
52をジクロメタンでソツクスレー抽出した後、
すなわちフイルタ52上にドライスーツのみが捕
集されている場合の推積重量を示す。この他の斜
線を施されていないものは、ソツクスレー抽出し
ない場合の推積重量を示す。この図より、コイル
ヒータ54により加熱しない場合の推積重量が最
も多く、温度が高くなるに従つて推積重量は減少
し、200℃以上になると略一定となつてソツクス
レー抽出した場合と同じになることがわかる、す
なわち、フイルタ52の前の温度が200℃以上に
なると、フイルタ52上にはドライスーツのみが
捕集され、SOFはフイルタ52を通過すること
となつて、排気ガス中の微粒子は、ドライスーツ
とSOFに分離される。 Figure 3 shows the temperature in front of the filter 52 and the temperature in front of the filter 5.
2 shows the relationship with the estimated weight of the collected material above. In the figure,
The shaded area shows the filter 52 without heating after Soxhlet extraction with dichloromethane.
In other words, the estimated weight is shown when only the dry suit is collected on the filter 52. Other items not shaded indicate estimated weights without Soxhlet extraction. From this figure, the estimated weight is the highest when not heated by the coil heater 54, and as the temperature increases, the estimated weight decreases, and becomes almost constant at 200°C or higher, which is the same as when Soxhlet extraction is performed. In other words, when the temperature in front of the filter 52 reaches 200°C or more, only the dry suit is collected on the filter 52, and the SOF passes through the filter 52, and the fine particles in the exhaust gas are collected. is separated into dry suit and SOF.
このSOFは適当に延長されたサンプリングパ
イプ中で冷却して凝縮させ、このパイプの途中に
設けられたフイルタにより捕集することが可能で
あり、第1図に示す実施例においては、このため
に冷却パイプ45が設けられる。 This SOF can be cooled and condensed in a suitably extended sampling pipe and collected by a filter installed in the middle of this pipe. A cooling pipe 45 is provided.
次にフイルタ上に捕集されたドライスーツ及び
SOFの推積重量と、フイルタ前後の差圧との関
係について説明する。一般に、フイルタ上への微
粒子の推積量が増すにつれてフイルタの通気抵抗
が増すであろうことは容易に推定出来るが、両者
の間に定量的な関係が無ければ本発明は成立しな
い。また同一重量の微粒子が推積した場合にも、
微粒子の性状が異なると通気抵抗が異なつて来る
ことが考えられ、デイーゼルエンジンより排出さ
れるドライスーツ及びSOFも運転条件のちがい
により性状が変化することが考えられる。第4図
及び第5図は実験的に求めたドライスーツ及び
SOFの捕集量と、フイルタにおける圧力損失ΔP
の関係を示すグラフである。図中AとA′,Bと
B′,CとC′は各々エンジン運転条件が1000回転低
負荷、2000回転中負荷、3000回転高負荷で排出さ
れた微粒子の捕集量と圧力損失ΔPの関係を示す。
またDとD′で示す部分は、フイルタ自身の通気
抵抗を示す。第4図および第5図より明らかなよ
うに、捕集フイルタの圧力損失ΔPはドライスー
ツ及びSOFの捕集量と非常に良い比例関係に有
り、エンジンの運転条件にはあまり左右されない
ことが判る。 Next, the dry suit and
The relationship between the estimated weight of SOF and the differential pressure before and after the filter will be explained. Generally, it can be easily estimated that the ventilation resistance of the filter will increase as the amount of particles deposited on the filter increases, but the present invention will not work unless there is a quantitative relationship between the two. Also, when fine particles of the same weight are estimated,
It is thought that the ventilation resistance will differ if the properties of the particles differ, and the properties of the dry suits and SOF discharged from diesel engines may also change depending on the operating conditions. Figures 4 and 5 show the experimentally determined dry suit and
Collection amount of SOF and pressure loss ΔP in the filter
It is a graph showing the relationship between. In the diagram, A, A', and B
B', C, and C' show the relationship between the amount of collected particulates and the pressure drop ΔP under engine operating conditions of 1000 rpm low load, 2000 rpm medium load, and 3000 rpm high load, respectively.
Furthermore, the portions indicated by D and D' indicate the ventilation resistance of the filter itself. As is clear from Figures 4 and 5, the pressure loss ΔP of the collection filter has a very good proportional relationship with the amount of collection of the dry suit and SOF, and it is understood that it is not affected much by the engine operating conditions. .
なお第4図におけるフイルタ前の温度は225℃、
第5図におけるフイルタ前の温度は45℃である。
またサンプリングガスの流量は、25℃において20
/分である。 In addition, the temperature before the filter in Figure 4 is 225℃,
The temperature before the filter in FIG. 5 is 45°C.
The sampling gas flow rate is 20°C at 25°C.
/minute.
以上述べたフイルタの圧力損失特性を利用し
て、目的とするモード走行中のドライスーツ及び
SOFの排出状況、すなわち刻々変化する単位時
間当りのドライスーツ及びSOFの排出量を知る
には次のようにすれば良い。単位時間に排出され
るドライスーツあるいはSOF微粒子の重量を
W′とするならば、W′は次式(2)で表わされる。 Using the pressure loss characteristics of the filter described above, the dry suit and the
To know the SOF emission status, that is, the ever-changing dry suit and SOF emission amount per unit time, you can do the following. Calculate the weight of dry suit or SOF particles emitted per unit time.
If W′, W′ is expressed by the following equation (2).
W′=m×(Q+q) ……(2)
ここで
W′;単位時間当りの微粒子排出量(mg/秒
等)
m;サンプリングガス単位体積中の微粒子重
量(mg/m2秒等)
Q;希釈混合ガスブロアー流量(m3/秒等)
q;サンプリングガス流量(m3/秒等)
上式(2)に含まれる各量のうち、サンプリング中
のサンプリングガス単位体積中の微粒子重量mは
従来の方法では求め得なかつたが、前述したフイ
ルタ14,34の圧力損失特性を考慮すると、次
の様にして求めることができる。フイルタ14,
34の圧力損失は微粒子の捕集量に比例し、かつ
流量に比例するので、微小時間dt間のフイルタの
圧力損失増加量d(ΔP)は、
d(ΔP)=K・m・q・dt・q ……(3)
ΔP;圧力損失(Kg/m2等)
K;フイルタ径その他により定まる定数
m・q・dt;dt間にフイルタに捕集される微粒
子の重量(mg等)
と表わされる。(3)式よりmは下式(4)で求められ
る。 W' = m x (Q + q) ... (2) where W': Amount of particulate emissions per unit time (mg/sec, etc.) m: Weight of particulates in a unit volume of sampling gas (mg/m 2 seconds, etc.) Q ; Diluted mixed gas blower flow rate (m 3 /sec, etc.) q; Sampling gas flow rate (m 3 /sec, etc.) Among the amounts included in the above formula (2), the particle weight m in the unit volume of sampling gas during sampling could not be determined by conventional methods, but can be determined as follows by considering the pressure loss characteristics of the filters 14 and 34 described above. filter 14,
Since the pressure loss of 34 is proportional to the amount of particles collected and proportional to the flow rate, the increase in pressure loss d(ΔP) of the filter during the minute time dt is as follows: d(ΔP) = K・m・q・dt・q...(3) ΔP: Pressure loss (Kg/ m2, etc.) K: Constant determined by filter diameter and other factors m・q・dt: Weight of fine particles collected by the filter during dt (mg, etc.) It will be done. From equation (3), m can be found using equation (4) below.
m=1/K・q2・d(ΔP)/dt ……(4)
K;フイルタ径等により定まる定数
d(ΔP)/dt;フイルタ圧力損失の微分値
(4)式によりサンプリングガス単位体積中の微粒
子の重量mを求めることにより、モード走行中の
時々刻々の微粒子排出量を前述した(2)式によつて
求めることができる。なお(2)式に含まれる希釈混
合ガスのブロアー流量Q及びサンプリングガス流
量qは試験中ほぼ一定値を取るので定数として扱
えば良い。 m = 1/K・q 2・d(ΔP)/dt...(4) K: Constant determined by filter diameter, etc. d(ΔP)/dt: Differential value of filter pressure loss Unit volume of sampling gas using equation (4) By determining the weight m of the particles in the vehicle, the amount of particles emitted moment by moment during mode driving can be determined using equation (2) described above. Note that the blower flow rate Q of the diluted mixed gas and the sampling gas flow rate q included in equation (2) take approximately constant values during the test, so they can be treated as constants.
以上まとめて述べるならば、微粒子捕集量に比
例し、かつサンプリングガス流量に比例するとい
う特性を有するフイルタ14,34の圧力損失の
時間微分値を求めることにより、サンプリングガ
ス単位体積中のドライスーツ及びSOF重量を知
ることが出来、結局モード走行中のドライスーツ
及びSOFの排出量を知ることが出来る。 To summarize the above, by determining the time differential value of the pressure loss of the filters 14 and 34, which has the characteristics of being proportional to the amount of collected particles and proportional to the sampling gas flow rate, the dry suit in the unit volume of the sampling gas is You can know the weight of the dry suit and SOF, and ultimately the amount of emissions of the dry suit and SOF while driving in the mode.
次に上記実施例の作動について説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be explained.
まず、モード走行開始とともにバルブ12,3
2が開放し、希釈混合ガスは第1および第2サン
プリングパイプ10,30へ吸引され、コイルヒ
ータ13,22,33,42により200℃以上の
一定温度に加熱される。加熱されたガスは、第1
フイルタ14および補助フイルタ44を通り、こ
れによりこれらのフイルタ14,44にはドライ
スーツが捕集される。一方、SOFはフイルタ1
4,44を通過するが、第1フイルタ14を通つ
たSOFは第1サンプリングポンプ11内の図示
しないフイルタにより捕集され、補助フイルタ4
4を通つたSOFは冷却パイプ45を通過した後
第2フイルタ34により捕集される。 First, at the start of mode driving, valves 12 and 3
2 is opened, the diluted mixed gas is drawn into the first and second sampling pipes 10, 30, and heated to a constant temperature of 200° C. or higher by the coil heaters 13, 22, 33, 42. The heated gas is
It passes through a filter 14 and an auxiliary filter 44, which collect the dry suit. On the other hand, SOF is filter 1
4, 44, but the SOF that has passed through the first filter 14 is collected by a filter (not shown) in the first sampling pump 11, and then passed through the auxiliary filter 4.
The SOF that has passed through the cooling pipe 45 is collected by the second filter 34.
第1および第2フイルタ14,34のそれぞれ
の前後差圧は、第1および第2差圧変換器18,
38により求められ、その信号はそれぞれ第1お
よび第2演算器19,39に入力される。これら
の演算器19,39はさらに、温度検出器15,
35の信号と、サンプリングポンプ11,31か
らのサンプリング流量を示す信号とが入力され
る。このようにフイルタ14,34の前の温度を
演算器19,39にそれぞれ入力するのは、ガス
温度の上昇によりガスの体積及び粘度が大きくな
つてフイルタ前後の差圧が上昇するので、この温
度に基く差圧上昇分を修正するためである。この
温度と、温度に基く差圧上昇分との関係は、質量
流量一定の条件で、ΔP=aT+bとなり、この
ΔPを上記差圧変換器18,38により求められ
た差圧から引いて温度修正を行なう。ただしTは
絶対温度、a,bはサンプリング流量及びフイル
タの種類によつて決まる定数である。 The differential pressure across the first and second filters 14, 34 is determined by the first and second differential pressure converters 18,
38, and the signals thereof are input to first and second arithmetic units 19 and 39, respectively. These computing units 19, 39 further include temperature detectors 15,
35 and a signal indicating the sampling flow rate from the sampling pumps 11 and 31 are input. The reason why the temperatures in front of the filters 14 and 34 are input into the calculators 19 and 39, respectively, is because as the gas temperature increases, the volume and viscosity of the gas increases, and the differential pressure before and after the filters increases. This is to correct the increase in differential pressure due to The relationship between this temperature and the differential pressure increase based on temperature is ΔP = aT + b under the condition of constant mass flow rate, and this ΔP is subtracted from the differential pressure determined by the differential pressure converters 18 and 38 to correct the temperature. Do this. However, T is the absolute temperature, and a and b are constants determined by the sampling flow rate and the type of filter.
第1および第2演算器19,39は、以上のよ
うな信号を受取り、上述した計算式に基いてサン
プリングガスの単位体積中のドライスーツ及び
SOFの重量を求め、これを読取ることにより車
両走行中のドライスーツ及びSOFの排出量をリ
アルタイムで知ることができる。 The first and second computing units 19 and 39 receive the above-mentioned signals and calculate the dry suit and
By determining and reading the weight of the SOF, it is possible to know in real time the amount of dry suit and SOF emissions while the vehicle is running.
さて、コイルヒータ13,33はサンプリング
ガスをそれぞれ最終加熱温度の60〜80%まで加熱
し、サンプリングガスはコイルヒータ22,42
によりそれぞれ最終加熱温度まで加熱される。上
述のように、コイルヒータ13,33は常時一定
の電力を供給されて一定量だけ発熱するが、コイ
ルヒータ22,42はPID温調器21,42が温
度検出器15,35の検出温度に基いてフイード
バツクの制御することにより発熱量を調節され
る。ところで、コイルヒータ13,33を設け
ず、コイルヒータ22,42、温度検出器15,
43、PID温調器21,41によりサンプリング
ガスを一定温度まで加熱することも可能である。
しかし、モード走行中にはサンプリングパイプ1
0,30内の温度が約±5℃変動し、しかもその
変動が急激に起こるものであるためにPID温調器
21,41では充分制御できないこと、また仮に
制御できたとしても温度変化の微分値が非常に大
きいために微粒子の推積量の測定誤差が大きくな
ること等の理由により、本実施例では一定電力で
発熱するコイルヒータ13,33をPID温調器2
1,41により制御されるコイルヒータ22,4
2の上流側に設けている。 Now, the coil heaters 13 and 33 heat the sampling gas to 60 to 80% of the final heating temperature, respectively, and the sampling gas is heated to the coil heaters 22 and 42.
are respectively heated to the final heating temperature. As mentioned above, the coil heaters 13 and 33 are always supplied with constant power and generate a certain amount of heat, but the coil heaters 22 and 42 are connected to the temperature detected by the temperature detectors 15 and 35 by the PID temperature controllers 21 and 42. Based on this, the amount of heat generated is adjusted by controlling the feedback. By the way, the coil heaters 22, 42, the temperature detector 15,
43. It is also possible to heat the sampling gas to a constant temperature using the PID temperature controllers 21, 41.
However, when running in mode, sampling pipe 1
The temperature within 0 and 30 fluctuates by about ±5 degrees Celsius, and the fluctuations occur rapidly, so the PID temperature controllers 21 and 41 cannot adequately control the temperature, and even if they could control it, the differential of the temperature change would be difficult to control. In this embodiment, the coil heaters 13 and 33, which generate heat with constant power, are replaced with the PID temperature controller 2 because the value is very large, which increases the error in measuring the estimated amount of particles.
Coil heaters 22, 4 controlled by 1, 41
It is installed on the upstream side of 2.
サンプリングガスが一定電力で発熱するコイル
ヒータ13,33を通つて流出することにより温
度変動を減少させるのは次の理由による。 The reason why the sampling gas flows out through the coil heaters 13 and 33 that generate heat with constant power to reduce temperature fluctuations is as follows.
コイルヒータの加熱温度をθw、流入ガスのコ
イルヒータ入口温度をθgi、流入ガスのコイルヒ
ータ出口温度をθgo、コイルヒータからガスへの
熱伝達率をα、ガスの熱容量をCとするとθgoは
次式のように書ける。 If the heating temperature of the coil heater is θw, the coil heater inlet temperature of the inflowing gas is θgi, the coil heater outlet temperature of the inflowing gas is θgo, the heat transfer coefficient from the coil heater to the gas is α, and the heat capacity of the gas is C, θgo is as follows. It can be written like an expression.
θgo=θgi(1−α/C)+α/C・θw ……(5)
(5)式より、流入ガスのコイルヒータ入口温度が
Δθgiだけ変化した場合のコイルヒータ出口温度
の変化分Δθgoを算出すると
Δθgo=Δθgi・(1−α/C) ……(6)
となる一方、流入ガスのコイルヒータ出口温度
θgoがコイルヒータ温度を越えないという条件、
つまりθgo<θwの条件から、
O<1−α/C<1となるため|Δθgo|<|
Δθgi|となり、この式は一定電力で加熱された
コイルヒータを通ると温度変動が減少することを
示している。例えばθw=250℃、θgi=50℃、θgo
=150℃とすると、1−α/C=0.5となり温度変
動が半減することになる。(1−α/C)の値は
流入ガスのコイルヒータ出口温度が高くなれば小
さくなり、すなわち、この出口温度を高くすれば
温度変動を抑えられることがわかる。流入ガスの
コイルヒータ13,33の入口温度の変動が非常
に大きいので、このコイルヒータ13,33にお
いてガスが最終加熱温度の60〜80%程度まで加熱
されるようにコイルヒータ13,33に入力する
電力を調整すればよい。 θgo = θgi (1-α/C) + α/C・θw ...(5) From equation (5), calculate the change Δθgo in the coil heater outlet temperature when the coil heater inlet temperature of the inflow gas changes by Δθgi. Then, Δθgo = Δθgi・(1−α/C) ...(6) On the other hand, the condition that the coil heater outlet temperature θgo of the inflow gas does not exceed the coil heater temperature,
In other words, from the condition θgo<θw, O<1−α/C<1, so |Δθgo|<|
Δθgi|, and this equation shows that temperature fluctuations are reduced when the temperature passes through a coil heater heated with constant power. For example, θw=250℃, θgi=50℃, θgo
= 150°C, 1-α/C = 0.5, which means that the temperature fluctuation is halved. It can be seen that the value of (1-α/C) decreases as the coil heater outlet temperature of the inflowing gas increases, that is, temperature fluctuations can be suppressed by increasing the outlet temperature. Since the inlet temperature of the incoming gas to the coil heaters 13, 33 fluctuates significantly, input is made to the coil heaters 13, 33 so that the gas is heated to about 60 to 80% of the final heating temperature in the coil heaters 13, 33. All you have to do is adjust the power.
補助フイルタ44のところに第1フイルタ14
および圧力検出器16,17を設ければ、1本の
サンプリングパイプによりドライスーツ及び
SOFを測定することが可能である。しかし、補
助フイルタ44のところに、ドライスーツの推積
量に応じた差圧感度の高い小型の第1フイルタ1
4を設けると、冷却パイプ45中の圧力が大きく
減少するため、流速が増大して第2フイルタ34
の前後の差圧を増大させることとなる。この差圧
の増大の傾向はフイルタごとに20〜30%程度のば
らつきがあり、演算器19,20により充分修正
することはできない。よつて上記実施例のよう
に、サンプリングパイプを2本設けて、ドライス
ーツとSOFとを別々に測定するよう構成したの
である。なお、フイルタ径をx倍にすると、推積
量当りの差圧感度は1/x4に低下する。 The first filter 14 is placed at the auxiliary filter 44.
If pressure detectors 16 and 17 are installed, a single sampling pipe can be used to
It is possible to measure SOF. However, at the auxiliary filter 44, there is a small first filter 1 with high differential pressure sensitivity depending on the estimated volume of the dry suit.
4, the pressure in the cooling pipe 45 is greatly reduced, so the flow velocity increases and the second filter 34
This will increase the differential pressure before and after. This tendency for the differential pressure to increase varies by about 20 to 30% from filter to filter, and cannot be sufficiently corrected by the calculators 19 and 20. Therefore, as in the above embodiment, two sampling pipes were provided to measure the dry suit and SOF separately. Note that when the filter diameter is increased by x times, the differential pressure sensitivity per estimated amount decreases to 1/x 4 .
上記実施例ではコイルヒータ13,33を用い
てサンプリングガスを加熱したが、これに代え、
サンプリングパイプの外周にリボンヒータを巻い
て加熱してもよく、あるいはバーナ等で加熱して
もよい。 In the above embodiment, the sampling gas was heated using the coil heaters 13 and 33, but instead of this,
Heating may be performed by wrapping a ribbon heater around the outer periphery of the sampling pipe, or heating may be performed using a burner or the like.
またサンプリングガスをコイルヒータで加熱す
る場合、パイプ外部に断熱材等を設けてもよい。 Further, when heating the sampling gas with a coil heater, a heat insulating material or the like may be provided outside the pipe.
さらに、第6図に示されるように、補助フイル
タ44の上流側のパイプをこのフイルタ44の外
径と略同じに成形し、このパイプの中に径の大き
いコイルヒータ42を設けてもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 6, the pipe on the upstream side of the auxiliary filter 44 may be formed to have substantially the same outer diameter as the filter 44, and the coil heater 42 having a large diameter may be provided in this pipe.
発明の効果
以上のように本発明によれば、排気ガス中のド
ライスーツ及びSOFをリアルタイムで測定する
ことが可能になり、しかもその測定を常に正確に
行なうことができるという効果が得られる。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to measure the dry suit and SOF in exhaust gas in real time, and the measurement can always be performed accurately.
第1図は本発明の一実施例を示し、一部を断面
とした系統図、第2図はフイルタ上の捕集物とフ
イルタ前の温度との関係を求めるための実験装置
を示す断面図、第3図はフイルタ上の捕集物とフ
イルタ前温度との関係を示すグラフ、第4図はド
ライスーツ捕集量とフイルタ圧力損失との関係を
示すグラフ、第5図はSOF捕集量とフイルタ圧
力損失との関係を示すグラフ、第6図は補助フイ
ルタの上流側のパイプとコイルヒータの他の実施
例を示す断面図である。
5……希釈トンネル、10……第1サンプリン
グパイプ、11……第1サンプリングポンプ、1
3……コイルヒータ(第1加熱手段)、14……
第1フイルタ、18……第1差圧変換器、22…
…コイルヒータ(第2加熱手段)、30……第2
サンプリングパイプ、31……第2サンプリング
ポンプ、33……コイルヒータ(第3加熱手段)、
34……第2フイルタ、38……第2差圧変換
器、42……コイルヒータ(第4加熱手段)、4
4……補助フイルタ。
Fig. 1 shows an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a partial cross-sectional system diagram, and Fig. 2 is a sectional view showing an experimental apparatus for determining the relationship between the collected matter on the filter and the temperature in front of the filter. , Figure 3 is a graph showing the relationship between the collected matter on the filter and the temperature in front of the filter, Figure 4 is a graph showing the relationship between the amount of dry suit collection and filter pressure loss, and Figure 5 is the graph showing the amount of SOF collected. FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment of the pipe and coil heater on the upstream side of the auxiliary filter. 5... Dilution tunnel, 10... First sampling pipe, 11... First sampling pump, 1
3... Coil heater (first heating means), 14...
First filter, 18... First differential pressure converter, 22...
...Coil heater (second heating means), 30...Second
sampling pipe, 31... second sampling pump, 33... coil heater (third heating means),
34... Second filter, 38... Second differential pressure converter, 42... Coil heater (fourth heating means), 4
4...Auxiliary filter.
Claims (1)
て多量の清浄空気で希釈混合した後この希釈混合
ガスを第1および第2検知手段に導き、第1検知
手段が排気ガス中のドライスーツ量を検出し、第
2検知手段が排気ガス中の可溶性有機物を検出す
る車輌用微粒子排出量測定装置であつて、上記第
1検知手段は、希釈混合ガスの一部を上記希釈ト
ンネルから取出すための第1サンプリングパイプ
と、この第1サンプリングパイプ内に希釈混合ガ
スを流動させる第1サンプリングポンプと、上記
第1サンプリングパイプの途中に設けられてドラ
イスーツを捕集する第1フイルタと、この第1フ
イルタよりも上記第1サンプリングパイプの上流
側に設けられ、一定の発熱量を有する第1加熱手
段と、この第1加熱手段の下流側に設けられ、希
釈混合ガスを最終加熱温度まで加熱する第2加熱
手段と、上記第1フイルタの前後の圧力差を検出
する第1差圧変換器と、該圧力差の信号の時間微
分値に基いて排気ガス中のドライスーツ量を演算
する第1演算装置とを備え、上記第2検知手段
は、希釈混合ガスの一部を上記希釈トンネルから
取出すための第2サンプリングパイプと、この第
2サンプリングパイプ内に希釈混合ガスを流動さ
せる第2サンプリングポンプと、上記第2サンプ
リングパイプの途中に設けられてドライスーツを
捕集する比較的大型の補助フイルタと、この補助
フイルタよりも上記第2サンプリングパイプの上
流に設けられ、一定の発熱量を有する第3加熱手
段と、この第3加熱手段の下流側に設けられ、希
釈混合ガスを最終加熱温度まで加熱する第4加熱
手段と、上記補助フイルタの下流側に設けられて
可溶性有機物を捕集する第2フイルタと、この第
2フイルタの前後の圧力差を検出する第2差圧変
換器と、該圧力差の信号の時間微分値に基いて排
出ガス中の可溶性有機物量を演算する第2演算装
置とを備えることを特徴とする車輌用微粒子排出
量測定装置。1 After diluting and mixing the exhaust gas of the internal engine with a large amount of clean air in a dilution tunnel, the diluted mixed gas is guided to first and second detection means, and the first detection means detects the amount of dry suit in the exhaust gas. The second detection means detects soluble organic matter in exhaust gas, and the first detection means includes a first detection means for extracting a part of the diluted mixed gas from the dilution tunnel. a sampling pipe, a first sampling pump for flowing diluted mixed gas into the first sampling pipe, a first filter provided in the middle of the first sampling pipe to collect dry suit, and a first filter for collecting dry suit from the first filter. A first heating means is provided upstream of the first sampling pipe and has a constant calorific value, and a second heating means is provided downstream of the first heating means and heats the diluted mixed gas to a final heating temperature. means, a first differential pressure converter for detecting the pressure difference before and after the first filter, and a first calculation device for calculating the amount of dry suit in the exhaust gas based on the time differential value of the signal of the pressure difference. The second detection means includes a second sampling pipe for taking out a part of the diluted mixed gas from the diluted tunnel, a second sampling pump for flowing the diluted mixed gas into the second sampling pipe, and a relatively large auxiliary filter provided in the middle of the second sampling pipe to collect the dry suit; and a third heating means provided upstream of the second sampling pipe from the auxiliary filter and having a constant calorific value. and a fourth heating means provided downstream of the third heating means to heat the diluted mixed gas to a final heating temperature; and a second filter provided downstream of the auxiliary filter to collect soluble organic matter. , a second differential pressure converter that detects the pressure difference before and after the second filter, and a second calculation device that calculates the amount of soluble organic matter in the exhaust gas based on the time differential value of the signal of the pressure difference. A vehicle particulate emission measurement device characterized by the following.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1921385A JPS61178641A (en) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | Apparatus for measuring discharge amount of fine particles for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1921385A JPS61178641A (en) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | Apparatus for measuring discharge amount of fine particles for vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61178641A JPS61178641A (en) | 1986-08-11 |
| JPH0415897B2 true JPH0415897B2 (en) | 1992-03-19 |
Family
ID=11993091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1921385A Granted JPS61178641A (en) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | Apparatus for measuring discharge amount of fine particles for vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61178641A (en) |
-
1985
- 1985-02-05 JP JP1921385A patent/JPS61178641A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61178641A (en) | 1986-08-11 |
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