JPH0260254B2 - - Google Patents
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- JPH0260254B2 JPH0260254B2 JP9747384A JP9747384A JPH0260254B2 JP H0260254 B2 JPH0260254 B2 JP H0260254B2 JP 9747384 A JP9747384 A JP 9747384A JP 9747384 A JP9747384 A JP 9747384A JP H0260254 B2 JPH0260254 B2 JP H0260254B2
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- sof
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Links
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Classifications
-
- 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
Landscapes
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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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
まれるドライスーツ（可溶性有機物（SOF）が
付着していないカーボン粒子）および可溶性有機
物（SOF，soluble organic fraction）のリアル
タイム式の微粒子濃度の測定装置に関する。
まれるドライスーツ（可溶性有機物（SOF）が
付着していないカーボン粒子）および可溶性有機
物（SOF，soluble organic fraction）のリアル
タイム式の微粒子濃度の測定装置に関する。
従来の技術
従来、ドライスーツとSOFの濃度測定は希釈
トンネルからサンプリングポンプを用いて、パテ
イキユレート（Particulate）をフイルタ上に吸
引捕集し、そのフイルタを調温調湿した後に、化
学天秤で秤量することにより、パテイキユレート
濃度を求めていた。さらにドライスーツとSOF
の濃度測定はパテイキユレートを捕集した前記フ
イルタからSOFのみをソツクスし−抽出し、残
されたドライスーツの量を秤量することにより行
つていたが、測定に長時間要すること、リアルタ
イムの測定が不可能であることなどの問題点を有
していた。
トンネルからサンプリングポンプを用いて、パテ
イキユレート（Particulate）をフイルタ上に吸
引捕集し、そのフイルタを調温調湿した後に、化
学天秤で秤量することにより、パテイキユレート
濃度を求めていた。さらにドライスーツとSOF
の濃度測定はパテイキユレートを捕集した前記フ
イルタからSOFのみをソツクスし−抽出し、残
されたドライスーツの量を秤量することにより行
つていたが、測定に長時間要すること、リアルタ
イムの測定が不可能であることなどの問題点を有
していた。
発明の目的
本発明の目的は、一本のサンプリングパイプ内
に配置された２枚のフイルタ上にドライスーツと
SOFを各々分離して吸引捕集し、ドライスーツ
に関してはフイルタ前後の圧力損失の増加分が堆
積重量にほぼ比例すること、SOFに関してはフ
イルタ前後の圧力損失の増加分からドライスーツ
捕集用フイルタにおける圧力損失から受ける影響
分を差し引いた圧力損失の量が堆積重量にほぼ比
例することを用いることができるという構想にも
とづき、リアルタイム式に、比較的短時間に内燃
機関排気ガス中の微粒子濃度測定を正確に行うこ
とにある。
に配置された２枚のフイルタ上にドライスーツと
SOFを各々分離して吸引捕集し、ドライスーツ
に関してはフイルタ前後の圧力損失の増加分が堆
積重量にほぼ比例すること、SOFに関してはフ
イルタ前後の圧力損失の増加分からドライスーツ
捕集用フイルタにおける圧力損失から受ける影響
分を差し引いた圧力損失の量が堆積重量にほぼ比
例することを用いることができるという構想にも
とづき、リアルタイム式に、比較的短時間に内燃
機関排気ガス中の微粒子濃度測定を正確に行うこ
とにある。
発明の構成
本発明においては内燃機関の排気ガスを多量の
清浄空気で希釈混合し該希釈混合されたガスを検
知手段へ導く希釈トンネル、希釈混合ガスの一部
を上記希釈トンネルから取り出すためのサンプリ
ングパイプ、前記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、
前記第１フイルタよりも前記サンプリングパイプ
の上流側に設けられた加熱手段、前記第１フイル
タの前後の圧力差を検出する第１差圧変換器、該
圧力差の信号の時間微分値に基づいて排気ガス中
のドライスーツ量を演算するドライスーツ量演算
回路、第１フイルタよりも下流側であつて前記サ
ンプリングポンプよりも上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、前記第２フイ
ルタの前後の圧力差を検出する第２差圧変換器、
および、該圧力差の信号の時間微分値を前記第１
差圧変換器からの圧力差の信号値を用いて前記第
１フイルタ前後の圧力差が零である場合の値に補
正し該補正後圧力差信号に基づいて排気ガス中の
可溶性有機物量を演算する可溶性有機物量演算回
路を具備することを特徴とする内燃機関排気ガス
中の微粒子濃度測定装置が提供される。
清浄空気で希釈混合し該希釈混合されたガスを検
知手段へ導く希釈トンネル、希釈混合ガスの一部
を上記希釈トンネルから取り出すためのサンプリ
ングパイプ、前記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、
前記第１フイルタよりも前記サンプリングパイプ
の上流側に設けられた加熱手段、前記第１フイル
タの前後の圧力差を検出する第１差圧変換器、該
圧力差の信号の時間微分値に基づいて排気ガス中
のドライスーツ量を演算するドライスーツ量演算
回路、第１フイルタよりも下流側であつて前記サ
ンプリングポンプよりも上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、前記第２フイ
ルタの前後の圧力差を検出する第２差圧変換器、
および、該圧力差の信号の時間微分値を前記第１
差圧変換器からの圧力差の信号値を用いて前記第
１フイルタ前後の圧力差が零である場合の値に補
正し該補正後圧力差信号に基づいて排気ガス中の
可溶性有機物量を演算する可溶性有機物量演算回
路を具備することを特徴とする内燃機関排気ガス
中の微粒子濃度測定装置が提供される。
実施例
本発明の一実施例としての内燃機関排気ガス中
の微粒子濃度測定装置が第１図に示される。
の微粒子濃度測定装置が第１図に示される。
本発明の実施例説明の前提として、ドライスー
ツ捕集用フイルタの圧力損失がSOF捕集用フイ
ルタに与える影響について説明する。
ツ捕集用フイルタの圧力損失がSOF捕集用フイ
ルタに与える影響について説明する。
サンプリングポンプ１６が等質量流量Ｑで吸引
を行つている場合、ドライスーツ捕集用フイルタ
１３を通過する直前の圧力をPd、流速をVdとし、
SOF捕集用フイルタ１５を通過する直前の圧力
をPs、流速をVsとすると、次の式(1)が成立する。
を行つている場合、ドライスーツ捕集用フイルタ
１３を通過する直前の圧力をPd、流速をVdとし、
SOF捕集用フイルタ１５を通過する直前の圧力
をPs、流速をVsとすると、次の式(1)が成立する。
Ｑ＝k1・Pd・Vd＝k1・Ps・Vs（k1は定数） …(1)
ドライスーツ捕集用フイルタ１３の圧力損失が
ΔPdであるとするとPs＝Pd−△PdとなるためVs
はPd／（Pd−△Pd）だけ上昇することになる。
一方フイルタでの圧力損失△Ｐは通過する流体の
流速Ｖ、および粘性係数μにより次式(2)で表わさ
れる。
ΔPdであるとするとPs＝Pd−△PdとなるためVs
はPd／（Pd−△Pd）だけ上昇することになる。
一方フイルタでの圧力損失△Ｐは通過する流体の
流速Ｖ、および粘性係数μにより次式(2)で表わさ
れる。
△Ｐ＝k2・Ｖ・μ（k2は定数） …(2)
したがつて、Vsが上昇するとSOF捕集用フイ
ルタ１５での圧力損失が増加することになる。つ
まり、SOF捕集用フイルタ１５での圧力損失△
Psは、ドライスーツ捕集用フイルタ１３通過直後
の圧力すなわちSOF捕集用フイルタ１５直前の
圧力がPs1からPs2に減少した時、次式(3)のように
増加する。
ルタ１５での圧力損失が増加することになる。つ
まり、SOF捕集用フイルタ１５での圧力損失△
Psは、ドライスーツ捕集用フイルタ１３通過直後
の圧力すなわちSOF捕集用フイルタ１５直前の
圧力がPs1からPs2に減少した時、次式(3)のように
増加する。
△ps1＝P01＋k3・Ｗ …(3)
△Ps2＝k4（Ps1／Ps2）（P01＋k3・Ｗ） …(4)
ここで、P01はフイルタにSOFが堆積していな
い時の圧力損失分であり、ＷはSOF堆積量、k3，
k4は定数である。よつてPs1を基準の圧力とする
と、ドライスーツ捕集フイルタ１３での圧力損失
が△Pd増した時のSOF堆積量Ｗは、(4)式のPs2を
Ps1−△Pdと置き換えて次式(5)のように求められ
る。
い時の圧力損失分であり、ＷはSOF堆積量、k3，
k4は定数である。よつてPs1を基準の圧力とする
と、ドライスーツ捕集フイルタ１３での圧力損失
が△Pd増した時のSOF堆積量Ｗは、(4)式のPs2を
Ps1−△Pdと置き換えて次式(5)のように求められ
る。
Ｗ＝｛△Ps2（Ps1−△Pd）
／（k4・Ps1）−P01｝／k3 …(5)
第１図装置において、Ｅはデイーゼルエンジ
ン、３は希釈トンネルで排気ガスは図示しないル
ーツブロア等により矢印３１の方向に等速吸引さ
れる。４３は分割バルブで希釈トンネル３および
排気口４４に排気ガスを適度に分割できる。２５
はサンプリングパイプで、２６，２７はバルブ、
２８はコイルヒータ、２９はコイルヒータ通過後
の排気ガス温度を調整する温度調整器である。１
３はドライスーツ捕集フイルタで材質はテフロン
コーテイングを施したガラス繊維である。１５は
SOF捕集フイルタで材質はテフロンである。１
２，１４は温度検出器でフイルタ１３，１５の直
前にセツトしてある。
ン、３は希釈トンネルで排気ガスは図示しないル
ーツブロア等により矢印３１の方向に等速吸引さ
れる。４３は分割バルブで希釈トンネル３および
排気口４４に排気ガスを適度に分割できる。２５
はサンプリングパイプで、２６，２７はバルブ、
２８はコイルヒータ、２９はコイルヒータ通過後
の排気ガス温度を調整する温度調整器である。１
３はドライスーツ捕集フイルタで材質はテフロン
コーテイングを施したガラス繊維である。１５は
SOF捕集フイルタで材質はテフロンである。１
２，１４は温度検出器でフイルタ１３，１５の直
前にセツトしてある。
５４，５５は差圧変換器で、ドライスーツ捕集
フイルタ１３前後の差圧およびSOF捕集フイル
タ１５前後の差圧を検出するものである。１６は
等流量吸引するためのサンプリングポンプで、内
部にはポンプ、バツフアタンク、流量計、演算器
等の機器を有している。６は、ドライスーツおよ
びSOF濃度を算出する演算装置で、温度検出器
１２，１４の出力信号、差圧変換器５４，５５の
出力信号およびサンプリングポンプ１６からのサ
ンプリング流量信号を受けとり演算を行う。なお
ドライスーツ捕集フイルタ１３とSOF捕集フイ
ルタ１５の間には比較的長い冷却用パイプ１８が
設けられる。
フイルタ１３前後の差圧およびSOF捕集フイル
タ１５前後の差圧を検出するものである。１６は
等流量吸引するためのサンプリングポンプで、内
部にはポンプ、バツフアタンク、流量計、演算器
等の機器を有している。６は、ドライスーツおよ
びSOF濃度を算出する演算装置で、温度検出器
１２，１４の出力信号、差圧変換器５４，５５の
出力信号およびサンプリングポンプ１６からのサ
ンプリング流量信号を受けとり演算を行う。なお
ドライスーツ捕集フイルタ１３とSOF捕集フイ
ルタ１５の間には比較的長い冷却用パイプ１８が
設けられる。
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
が以下に説明される。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１５１の下流
側にはフイルタ１５２、このフイルタ１５２のす
ぐ上流側に温度検出器１５３、この温度検出器１
５３の上流側にコイルヒータ１５４がそれぞれ設
けられコイルヒータ１５４は可変直流電源１５５
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１５１中を矢印１５６方向へ吸引され、
フイルタ１５２を通つて排出される。ここでフイ
ルタ１５２前の温度は可変直流電源１５５を調節
することにより変化する。
微粒子をドライスーツとSOFに分離できること
が以下に説明される。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１５１の下流
側にはフイルタ１５２、このフイルタ１５２のす
ぐ上流側に温度検出器１５３、この温度検出器１
５３の上流側にコイルヒータ１５４がそれぞれ設
けられコイルヒータ１５４は可変直流電源１５５
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１５１中を矢印１５６方向へ吸引され、
フイルタ１５２を通つて排出される。ここでフイ
ルタ１５２前の温度は可変直流電源１５５を調節
することにより変化する。
第３図はフイルタ１５２の前の温度TEMP１
５２とフイルタ１５２上の捕集物の堆積重量Ｕと
の関係を示す。第３図中、斜線を施したものU7
は、加熱しない場合のフイルタ１５２をジクロル
メタンでソツクスレー抽出した後、すなわちフイ
ルタ１５２上にドライスーツのみが捕集されてい
る場合の堆積重量を示す。斜線を施されていない
ものU1〜U6は、ソツクスレー抽出しない場合の
堆積重量を示す。U1は加熱なし、U2は50℃、U3
は100℃、U4は150℃、U5は200℃、U6は250℃の
場合をそれぞれ表わす。
５２とフイルタ１５２上の捕集物の堆積重量Ｕと
の関係を示す。第３図中、斜線を施したものU7
は、加熱しない場合のフイルタ１５２をジクロル
メタンでソツクスレー抽出した後、すなわちフイ
ルタ１５２上にドライスーツのみが捕集されてい
る場合の堆積重量を示す。斜線を施されていない
ものU1〜U6は、ソツクスレー抽出しない場合の
堆積重量を示す。U1は加熱なし、U2は50℃、U3
は100℃、U4は150℃、U5は200℃、U6は250℃の
場合をそれぞれ表わす。
第３図より、コイルヒータ１５４により加熱し
ない場合の堆積重量が最も多く、温度が高くなる
に従つて堆積重量は減少し、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１５２
の前の温度が200℃以上になると、フイルタ１５
２上にはドライスーツのみが捕集され、SOFは
フイルタ１５２を通廻することとなる。排気ガス
中の微粒子は、ドライスーツとSOFに分離され
る。
ない場合の堆積重量が最も多く、温度が高くなる
に従つて堆積重量は減少し、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１５２
の前の温度が200℃以上になると、フイルタ１５
２上にはドライスーツのみが捕集され、SOFは
フイルタ１５２を通廻することとなる。排気ガス
中の微粒子は、ドライスーツとSOFに分離され
る。
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図装置においてはこのために冷却パイ
プ１８が設けられる。
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図装置においてはこのために冷却パイ
プ１８が設けられる。
フイルタ上に捕集されたドライスーツおよび
SOFの堆積重量と、フイルタ前後の差圧との関
係が以下に説明される。一般にフイルタ上への微
粒子の堆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できるが、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堆積した場合にも、
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
れるドライスーツおよび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。
SOFの堆積重量と、フイルタ前後の差圧との関
係が以下に説明される。一般にフイルタ上への微
粒子の堆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できるが、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堆積した場合にも、
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
れるドライスーツおよび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図および第５図は実験的に求めたドライス
ーツおよびSOFの捕集量Ｕ（SOF）（mg）と、フ
イルタにおける圧力損失△Ｐ（mmAq）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△Ｐ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△Ｐはドライスーツ
および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
ことがわかる。
ーツおよびSOFの捕集量Ｕ（SOF）（mg）と、フ
イルタにおける圧力損失△Ｐ（mmAq）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△Ｐ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△Ｐはドライスーツ
および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
ことがわかる。
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。
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。
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
(6)で表わされる。
SOF微粒子の重量をW′とするならば、W′は次式
(6)で表わされる。
W′＝ｍ（Ｑ＋ｑ） …(6)
ここで、W′は単位時間当りの微粒子排出
（mg／秒等）、
ｍはサンプリングガス単位体積中の微粒子重量
（mg／m3等）、 Ｑは希釈混合ガスブロア流量（m3／秒等）、 ｑはサンプリングガス流量（m3／秒等）であ
る。
（mg／m3等）、 Ｑは希釈混合ガスブロア流量（m3／秒等）、 ｑはサンプリングガス流量（m3／秒等）であ
る。
上式(6)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１３，１５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１３，
１５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（△Ｐ）は、式(7)で表わされる。
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１３，１５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１３，
１５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（△Ｐ）は、式(7)で表わされる。
ｄ（△Ｐ）＝Ｋ・ｍ・ｑ・dt・ｑ …(7)
ここに、△Ｐは圧力損失（Kg／m3等）、
Ｋはフイルタ径その他により定まる定数、
ｍ・ｑ・dtはdt間にフイルタに捕集される微粒
子の重量（ｇ等）、 と表わされる。式(7)よりｍは式(8)で求められる。
子の重量（ｇ等）、 と表わされる。式(7)よりｍは式(8)で求められる。
ｍ＝１／Kq2・ｄ（△Ｐ）／dt …(8)
ここに、Ｋはフイルタ径等により定まる定数、
ｄ（△Ｐ）／dtはフイルタ圧力損失の時間微分値で
ある。
式(8)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式(6)によつて
求めることができる。なお式(6)に含まれる希釈混
合ガスのブロア流量Ｑおよ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
えばよい。
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式(6)によつて
求めることができる。なお式(6)に含まれる希釈混
合ガスのブロア流量Ｑおよ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
えばよい。
このように、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１３，１５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
ドライスーツおよびSOF重量を知ることができ、
結局モード走行中のドライスーツおよびSOFの
排出量を知ることができる。
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１３，１５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
ドライスーツおよびSOF重量を知ることができ、
結局モード走行中のドライスーツおよびSOFの
排出量を知ることができる。
第５図の実験結果は第６図に示す実験装置を用
いて求めたものである。第６図は排気ガスを矢印
１６０の方向に吸引し、コイルヒータ１６１で
200℃以上に加熱し、ドライスーツのみを大型の
補助フイルタ１６２で捕集し、SOFをSOF捕集
フイルタ１６３で捕集し、その前後差圧を差圧変
換器１６４で検出する実験装置の構成を示し、フ
イルタ前温度は温度検出器１６５によつて検出さ
れ50℃程度の時効率よくSOFが捕集される。ま
た補助フイルタはドライスーツが10mg程度堆積し
てもフイルタ前部位１６７とフイルタ後部位１６
８との差圧がほとんど上昇しないようなフイルタ
である。実験中、差圧変換器１６６により、フイ
ルタ前部位１６７とフイルタ後部位１６８がほぼ
同圧力であることが知られるようになつている。
いて求めたものである。第６図は排気ガスを矢印
１６０の方向に吸引し、コイルヒータ１６１で
200℃以上に加熱し、ドライスーツのみを大型の
補助フイルタ１６２で捕集し、SOFをSOF捕集
フイルタ１６３で捕集し、その前後差圧を差圧変
換器１６４で検出する実験装置の構成を示し、フ
イルタ前温度は温度検出器１６５によつて検出さ
れ50℃程度の時効率よくSOFが捕集される。ま
た補助フイルタはドライスーツが10mg程度堆積し
てもフイルタ前部位１６７とフイルタ後部位１６
８との差圧がほとんど上昇しないようなフイルタ
である。実験中、差圧変換器１６６により、フイ
ルタ前部位１６７とフイルタ後部位１６８がほぼ
同圧力であることが知られるようになつている。
第１図装置においては、ドライスーツ捕集用フ
イルタとして、第４図に示されるような圧力損失
特性を持つものを用いているため、ドライスーツ
の堆積とともにかなり大きな圧力損失をフイルタ
後部位に与えることになる。つまり、等流量吸引
を行つている場合ドライスーツ捕集フイルタ１３
における圧力損失は、SOF捕集フイルタ１５を
通過する排気ガス速度を増加させることになり、
SOF捕集フイルタ１５の圧力損失特性が第５図
に示したものと異なることになるため、圧力損失
の値をドライスーツ捕集フイルタ１３の圧力損失
の値を用いて補正しなくてはならない。
イルタとして、第４図に示されるような圧力損失
特性を持つものを用いているため、ドライスーツ
の堆積とともにかなり大きな圧力損失をフイルタ
後部位に与えることになる。つまり、等流量吸引
を行つている場合ドライスーツ捕集フイルタ１３
における圧力損失は、SOF捕集フイルタ１５を
通過する排気ガス速度を増加させることになり、
SOF捕集フイルタ１５の圧力損失特性が第５図
に示したものと異なることになるため、圧力損失
の値をドライスーツ捕集フイルタ１３の圧力損失
の値を用いて補正しなくてはならない。
この補正方法が以下に説明される。第１図にお
いて、サンプリングポンプ１６が等質量流量Ｑで
吸引している時、ドライスーツ捕集フイルタ１３
を通過する直前の圧力をPd、流速をVdとし、
SOF捕集フイルタ１５を通過する直前の圧力を
Ps、流速をVsとすると次の関係が成り立つ。
いて、サンプリングポンプ１６が等質量流量Ｑで
吸引している時、ドライスーツ捕集フイルタ１３
を通過する直前の圧力をPd、流速をVdとし、
SOF捕集フイルタ１５を通過する直前の圧力を
Ps、流速をVsとすると次の関係が成り立つ。
Ｑ＝k1pdVd＝k1psVs（但しk1は定数） …(9)
そこで、ドライスーツ捕集用フイルタ１３の圧
力損失が△pdであるとps＝pd−△pdとなるため、
式(10)となる。
力損失が△pdであるとps＝pd−△pdとなるため、
式(10)となる。
Vs＝Vdpd／（pd−△pd） …(10)
一方、一般に流体がフイルタを通過する時の圧
力損失△ｐは流体の流速Ｖおよび粘性係数μによ
り式(11)のように表わされる。
力損失△ｐは流体の流速Ｖおよび粘性係数μによ
り式(11)のように表わされる。
△ｐ＝k2Vμ …(11)
ここに、k2はフイルタによつてきまる定数であ
る。
る。
そこでドライスーツ捕集フイルタ１３を通過す
る直前の圧力をpd、圧力損失を△pdとした時、
SOF捕集フイルタ１５における圧力損失を△p′s
とすると、ドライスーツ捕集フイルタ１３におけ
る圧力損失の影響を取り除いた圧力損失△psは式
(12)のようになる。
る直前の圧力をpd、圧力損失を△pdとした時、
SOF捕集フイルタ１５における圧力損失を△p′s
とすると、ドライスーツ捕集フイルタ１３におけ
る圧力損失の影響を取り除いた圧力損失△psは式
(12)のようになる。
△ps＝△p′s（pd−△pd）／pd …(12)
つまり、この補正された圧力損失△psがSOF捕
集量に対して第５図に示す比例関係を持つことに
なる。
集量に対して第５図に示す比例関係を持つことに
なる。
第１図装置の作動が以下に説明される。まずモ
ード走行開始とともにバルブ２６が開放し、希釈
混合ガスはサンプリングパイプ２５へ吸引され、
コイルヒータ２８により200℃以上に加熱される。
加熱されたガスはドライスーツ捕集フイルタ１３
をまず通過するが、ドライスーツはフイルタ１３
に捕集される。この時SOFはフイルタ１５を通
過するが冷却パイプ１８を通過後SOF捕集フイ
ルタ１５に捕集される。ドライスーツ捕集フイル
タ１３、SOF捕集フイルタ１５のそれぞれの前
後差圧は、差圧変換器５４，５５により求めら
れ、その信号はそれぞれ演算装置６に入力され
る。
ード走行開始とともにバルブ２６が開放し、希釈
混合ガスはサンプリングパイプ２５へ吸引され、
コイルヒータ２８により200℃以上に加熱される。
加熱されたガスはドライスーツ捕集フイルタ１３
をまず通過するが、ドライスーツはフイルタ１３
に捕集される。この時SOFはフイルタ１５を通
過するが冷却パイプ１８を通過後SOF捕集フイ
ルタ１５に捕集される。ドライスーツ捕集フイル
タ１３、SOF捕集フイルタ１５のそれぞれの前
後差圧は、差圧変換器５４，５５により求めら
れ、その信号はそれぞれ演算装置６に入力され
る。
演算装置６には、さらに温度検出器１２，１４
の信号と、サンプリングポンプ１６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１３，１５の前の温度を演算装置６に
それぞれ入力するのは、ガス温度の上昇によりガ
スの体積およ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。
の信号と、サンプリングポンプ１６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１３，１５の前の温度を演算装置６に
それぞれ入力するのは、ガス温度の上昇によりガ
スの体積およ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、△ｐ＝aT＋ｂとな
り、この△ｐを上記差圧変換器５４，５５により
求められた差圧から引いて温度修正を行う。ただ
し、Ｔは絶体温度ａ，ｂはサンプリング流量およ
びフイルタの種類によつて決まる定数である。
は、質量流量一定の条件で、△ｐ＝aT＋ｂとな
り、この△ｐを上記差圧変換器５４，５５により
求められた差圧から引いて温度修正を行う。ただ
し、Ｔは絶体温度ａ，ｂはサンプリング流量およ
びフイルタの種類によつて決まる定数である。
演算装置６は、以上のような信号を受け取り、
上述した計算式に基づいてサンプリングガスの単
位体積中のドライスーツおよびSOFの重量を求
め、これを読み取ることにより車両走行中のドラ
イスーツおよびSOFの排出量をリアルタイムで
知ることができる。
上述した計算式に基づいてサンプリングガスの単
位体積中のドライスーツおよびSOFの重量を求
め、これを読み取ることにより車両走行中のドラ
イスーツおよびSOFの排出量をリアルタイムで
知ることができる。
演算装置６における演算処理が以下に説明され
る。第７図は演算装置６の構成を示すブロツク図
である。まず、ドライスーツ排出量の演算処理が
説明される。ドライスーツ捕集フイルタの差圧信
号pdを常時200℃での差圧に補正するためにフイ
ルタ前の温度検出器信号Tdを用い、比較器７１、
掛算器６０２にて差圧信号pdを温度補正してい
る。
る。第７図は演算装置６の構成を示すブロツク図
である。まず、ドライスーツ排出量の演算処理が
説明される。ドライスーツ捕集フイルタの差圧信
号pdを常時200℃での差圧に補正するためにフイ
ルタ前の温度検出器信号Tdを用い、比較器７１、
掛算器６０２にて差圧信号pdを温度補正してい
る。
次にその差圧信号を２組のゲート回路６０３，
６０５にて、あるサンプリングタイムごとに通し
てやり、それぞれホールド回路６０４，６０６で
ホールドしホールド回路６０４の出力からホール
ド回路６０６の出力を減算器６０７で減算するこ
とにより、差圧信号の時間微分dpd／dtとなる。
次にこの信号をサンプリングポンプからの流量を
２乗したものに相当する信号Q2 dで割算器６１２
を通し割算することにより１／Q2／d・dpd／dtとなり式
(4) と同様の演算ができ結局ドライスーツ排出量が求
まる。この信号をサンプリングタイムごとにAD
変換し表示している。
６０５にて、あるサンプリングタイムごとに通し
てやり、それぞれホールド回路６０４，６０６で
ホールドしホールド回路６０４の出力からホール
ド回路６０６の出力を減算器６０７で減算するこ
とにより、差圧信号の時間微分dpd／dtとなる。
次にこの信号をサンプリングポンプからの流量を
２乗したものに相当する信号Q2 dで割算器６１２
を通し割算することにより１／Q2／d・dpd／dtとなり式
(4) と同様の演算ができ結局ドライスーツ排出量が求
まる。この信号をサンプリングタイムごとにAD
変換し表示している。
次に、SOF排出量の演算処理は、ドライスー
ツの場合とほとんど同様であるが、SOF捕集フ
イルタの差圧信号psの温度補正は温度検出器信号
Tsを用い比較器６１５、掛算器６１６により、
常時50℃の差圧に補正している。またドライスー
ツ捕集フイルタの差圧の増加によりSOF捕集フ
イルタの差圧がみかけ以上増加しているため、こ
れを補正するために温度補正後のドライスーツ差
圧信号（掛算器６０２の出力）を用い、比較器６
１７、掛算器６１８で行つている。またドライス
ーツ排出量信号ｓ（６１２）、およびSOF排出量
信号ｓ（６２４）を加算器６２７で加えたものが
パテイキユレート排出量となり、これも同様に表
示される。
ツの場合とほとんど同様であるが、SOF捕集フ
イルタの差圧信号psの温度補正は温度検出器信号
Tsを用い比較器６１５、掛算器６１６により、
常時50℃の差圧に補正している。またドライスー
ツ捕集フイルタの差圧の増加によりSOF捕集フ
イルタの差圧がみかけ以上増加しているため、こ
れを補正するために温度補正後のドライスーツ差
圧信号（掛算器６０２の出力）を用い、比較器６
１７、掛算器６１８で行つている。またドライス
ーツ排出量信号ｓ（６１２）、およびSOF排出量
信号ｓ（６２４）を加算器６２７で加えたものが
パテイキユレート排出量となり、これも同様に表
示される。
本発明の実施にあたつては前述の実施例のほか
種々の変形形態をとることができる。例えば前述
においては、コイルヒータ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、又はバーナ等で加熱してもよい。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ることができる。
種々の変形形態をとることができる。例えば前述
においては、コイルヒータ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、又はバーナ等で加熱してもよい。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ることができる。
発明の効果
本発明によれば、一本のサンプリングパイプ内
に配置された２枚のフイルタ上のドライスーツと
SOFが各々分離して吸引捕集され、ドライスー
ツに関してはフイルタ前後の圧力損失の増加分が
堆積重量にほぼ比例すること、SOFに関しては
フイルタ前後の圧力損失の増加分からドライスー
ツ捕集用フイルタにおける圧力損失から受ける影
響分を差し引いて圧力損失の量が堆積重量にほぼ
比例することを用いることができ、リアルタイム
式に、比較的短時間に内燃機関排気ガス中の微粒
子濃度測定を正確に行うことができる。
に配置された２枚のフイルタ上のドライスーツと
SOFが各々分離して吸引捕集され、ドライスー
ツに関してはフイルタ前後の圧力損失の増加分が
堆積重量にほぼ比例すること、SOFに関しては
フイルタ前後の圧力損失の増加分からドライスー
ツ捕集用フイルタにおける圧力損失から受ける影
響分を差し引いて圧力損失の量が堆積重量にほぼ
比例することを用いることができ、リアルタイム
式に、比較的短時間に内燃機関排気ガス中の微粒
子濃度測定を正確に行うことができる。
第１図は本発明の一実施例としての内燃機関排
気ガス中の微粒子濃度の測定装置を示す図、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図、第３図は
フイルタの前の温度とフイルタ上の捕集物の堆積
重量との関係を示す特性図。第４図はドライスー
ツ捕集量とフイルタ圧力損失の関係を示す特性
図、第５図はSOF捕集量とフイルタ圧力損失の
関係を示す特性図、第６図はSOF捕集量とフイ
ルタ圧力損失の関係を求めるための実験装置を示
す図、第７図は第１図装置における計算回路の構
成を示す図である。 符号の説明、１２……温度検出器、１３……ド
ライスーツ捕集フイルタ、１４……温度検出器、
１５……SOF捕集フイルタ、１６……サンプリ
ングポンプ、１８……冷却用パイプ、２５……サ
ンプリングパイプ、２６，２７……バルプ、２８
……コイルヒータ、２９……温度調整器、３……
希釈トンネル、４３……分割バルプ、４４……排
気口、５４，５５……差圧変換器、６……演算装
置、Ｅ……デイーゼルエンジン。
気ガス中の微粒子濃度の測定装置を示す図、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図、第３図は
フイルタの前の温度とフイルタ上の捕集物の堆積
重量との関係を示す特性図。第４図はドライスー
ツ捕集量とフイルタ圧力損失の関係を示す特性
図、第５図はSOF捕集量とフイルタ圧力損失の
関係を示す特性図、第６図はSOF捕集量とフイ
ルタ圧力損失の関係を求めるための実験装置を示
す図、第７図は第１図装置における計算回路の構
成を示す図である。 符号の説明、１２……温度検出器、１３……ド
ライスーツ捕集フイルタ、１４……温度検出器、
１５……SOF捕集フイルタ、１６……サンプリ
ングポンプ、１８……冷却用パイプ、２５……サ
ンプリングパイプ、２６，２７……バルプ、２８
……コイルヒータ、２９……温度調整器、３……
希釈トンネル、４３……分割バルプ、４４……排
気口、５４，５５……差圧変換器、６……演算装
置、Ｅ……デイーゼルエンジン。
Claims (1)
- １ 内燃機関の排気ガスを多量の清浄空気で希釈
混合し該希釈混合されたガス検知手段へ導く希釈
トンネル、希釈混合ガスの一部を前記希釈トンネ
ルから取り出すためのサンプリングパイプ、前記
サンプリングパイプの途中に設けられてドライス
ーツを補集する第１フイルタ、前記第１フイルタ
よりも前記サンプリングパイプの上流側に設けら
れた加熱手段、前記第１フイルタの前後の圧力差
を検出する第１差圧変換器、該圧力差の信号の時
間微分値に基づいて排気ガス中のドライスーツ量
を演算するドライスーツ量演算回路、前記第１フ
イルタよりも下流側であつてサンプリングポンプ
よりも上流側に設けられて可溶性有機物を補集す
る第２フイルタ、前記第２フイルタの前後の圧力
差を検出する第２差圧変換器、および、該圧力差
の信号の時間微分値を前記第１差圧変換器からの
圧力差の信号値を用いて前記第１フイルタ前後の
圧力差が零である場合の値に補正し該補正された
圧力差信号に基づいて排気ガス中の可溶性有機物
量を演算する可溶性有機物量演算回路、を具備す
ることを特徴とする内燃機関排気ガス中の微粒子
濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9747384A JPS60242341A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 内燃機関排気ガス中の微粒子濃度の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9747384A JPS60242341A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 内燃機関排気ガス中の微粒子濃度の測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60242341A JPS60242341A (ja) | 1985-12-02 |
| JPH0260254B2 true JPH0260254B2 (ja) | 1990-12-14 |
Family
ID=14193268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9747384A Granted JPS60242341A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 内燃機関排気ガス中の微粒子濃度の測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60242341A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4553363B2 (ja) * | 2005-02-17 | 2010-09-29 | ボッシュ株式会社 | パティキュレート量の測定装置、パティキュレート量の測定方法、及び排気浄化装置 |
| EP1914537A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-23 | Ibiden Co., Ltd. | Particulate matter sensor |
| US7658064B2 (en) | 2006-10-17 | 2010-02-09 | Ibiden Co., Ltd. | Exhaust gas purifying apparatus |
| PL1916394T3 (pl) | 2006-10-17 | 2009-08-31 | Ibiden Co Ltd | Urządzenie oczyszczające gazy wydechowe, sposób oczyszczania gazów wydechowych oraz sposób pomiaru osadu cząstek stałych |
| JP2008101604A (ja) | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Ibiden Co Ltd | 排ガス浄化装置 |
| WO2010113293A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | イビデン株式会社 | 微粒子濃度測定装置 |
| WO2011033603A1 (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-24 | イビデン株式会社 | 微粒子センサ及び排ガス浄化装置 |
| JP2011179491A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-09-15 | Ibiden Co Ltd | 微粒子センサ及び排ガス浄化装置 |
| WO2011036772A1 (ja) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | イビデン株式会社 | 微粒子センサ及び排ガス浄化装置 |
-
1984
- 1984-05-17 JP JP9747384A patent/JPS60242341A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60242341A (ja) | 1985-12-02 |
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