JP2005114557A - Soot measuring apparatus - Google Patents
Soot measuring apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005114557A JP2005114557A JP2003349310A JP2003349310A JP2005114557A JP 2005114557 A JP2005114557 A JP 2005114557A JP 2003349310 A JP2003349310 A JP 2003349310A JP 2003349310 A JP2003349310 A JP 2003349310A JP 2005114557 A JP2005114557 A JP 2005114557A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- soot
- cathode
- anode
- measuring
- space
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出されるガス中に含まれるスートを測定する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for measuring soot contained in gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine.
例えばディーゼル機関から排出される粒子状物質(PM)は、有機溶媒に可溶性の物質(Soluble organic
fraction:SOF)と有機溶媒に不溶性の物質(dry soot:スート)とに分離できる。スートは、結晶構造を持つ球状粒子が鎖状に凝集したものであり、排出されると黒色となる。SOFは、スート生成過程における準安定中間生成物である凝集炭化水素液滴および潤滑油が排出されたものである。SOFおよびスートの排出特性は、負荷や回転速度等の運転条件によって著しく異なる。
For example, particulate matter (PM) discharged from diesel engines is soluble in organic solvents (Soluble organic
It can be separated into a fraction (SOF) and a substance insoluble in organic solvents (dry soot). Soot is a chain aggregate of spherical particles having a crystal structure, and turns black when discharged. SOF is a product obtained by discharging aggregated hydrocarbon droplets and lubricating oil, which are metastable intermediate products in the soot generation process. The discharge characteristics of SOF and soot vary significantly depending on operating conditions such as load and rotational speed.
排気ガス中のPMは、フィルタ重量法によって、次のように定義されている。エンジン排ガスを希釈トンネルを用いて空気で52℃以下まで希釈、冷却し、0.3μmの標準粒子を95%以上捕集できる炭化フッ素被膜ガラス繊維フィルタやメンブランフィルタなどによってフィルタ上に捕集された固形または液状の粒子の総和をPMという。そして、捕集後、気温25℃、湿度60%の雰囲気中に8時間以上放置した後の重量をPMの重量とする。 PM in exhaust gas is defined as follows by the filter weight method. The engine exhaust gas was diluted to 52 ° C or lower with air using a dilution tunnel, cooled, and collected on the filter by a fluorocarbon coated glass fiber filter or membrane filter that can collect 95% or more of 0.3 µm standard particles. The sum of solid or liquid particles is called PM. Then, after collection, the weight after standing for 8 hours or more in an atmosphere having an air temperature of 25 ° C. and a humidity of 60% is defined as the weight of PM.
ここで、スートを連続的に測定する方法としては、特許文献1、非特許文献1記載の方法を例示できる。特許文献1においては、内燃機関から排出されるガスに含まれるSootを水素炎イオン化検出器によって測定する。
非特許文献1においては、いわゆるEDM法によってスートを測定している。即ち、SOFや空気に比べてスートの導電率は著しく高い。そこで、図6に示すように、デバイス20の円筒形状の絶縁体21の内側に陽極22を形成し、筒内空間24の中央に細長い陰極23を固定する。そして陽極22と陰極23との間に直流電源25によって電圧を印加する。空間24内にディーゼル機関の排気ガスを流したときに、ディーゼル排気ガスの導電率の変化はスートによって決定され、空気(既燃ガス)やSOFの影響は無視できる。この排気ガスの導電率の変化は、陽極22と陰極23との間の微弱電流の変化として検出される。詳しくは、スート粒子が陽極22に衝突し、帯電する。この帯電したスート粒子が他のスート粒子と衝突し、電荷が拡散し、帯電したスート粒子が増加する。最終的には、帯電したスート粒子が陰極23に衝突し、微弱電流が流れる。微弱電流の大きさは、スート数の指数乗に比例する。
最近、ディーゼルパーティキュレート規制の法制化が検討されており、車両においてディーゼル機関からの排出スートをリアルタイムで測定するセンサーが要望される。しかし、運行中の車両において連続的にスート量を監視し続けるのに適したセンサーは未だ知られていない。 Recently, the regulation of diesel particulate regulations has been studied, and a sensor for measuring exhaust soot from a diesel engine in a vehicle in real time is desired. However, a sensor suitable for continuously monitoring the amount of soot in a running vehicle is not yet known.
本発明の課題は、運行中の車両において連続的にスート量を監視し続けるのに適したスート測定装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a soot measuring device suitable for continuously monitoring a soot amount in a running vehicle.
本発明は、内燃機関から排出されるガスに含まれるスートを測定するための装置であって、平板状の陰極、陰極と対向して設けられている平板状の陽極、陰極と陽極との間の空間に電界を生じさせるための電圧印加手段、および陰極および陽極を加熱する加熱手段を備えており、陰極と陽極との間に電圧を印加したときの陰極と陽極との間の電流値の変化に基づいてスートを測定することを特徴とする。 The present invention is an apparatus for measuring soot contained in a gas exhausted from an internal combustion engine, comprising a flat cathode, a flat anode provided facing the cathode, and between the cathode and the anode. A voltage applying means for generating an electric field in the space of the cathode and a heating means for heating the cathode and the anode, and a current value between the cathode and the anode when a voltage is applied between the cathode and the anode. It is characterized by measuring soot based on the change.
本発明によれば、平行平板型の陰極と陽極との間の空間に電界を生じさせ、陰極と陽極との間に電圧を印加したときの陰極と陽極との間の電流値の変化に基づいてスートを測定する。これと共に、陰極および陽極を加熱する加熱手段を設けることによって、陰極および陽極の表面に付着したスートを清浄化することができる。この際、従来のEDM法で使用した円筒形状のデバイスとは異なり、陰極および陽極の全体を均一に加熱し、清浄化することが容易である。この結果、車両の運行中において、スートを測定しつつ、一定時ごと、あるいは測定修了ごとに陰極および陽極表面を清浄化することができ、これによって車両を運行しながら継続的に所望の測定を行うことが可能になる。 According to the present invention, an electric field is generated in a space between a parallel plate type cathode and an anode, and based on a change in current value between the cathode and the anode when a voltage is applied between the cathode and the anode. Measure the soot. At the same time, by providing a heating means for heating the cathode and the anode, the soot adhering to the surfaces of the cathode and the anode can be cleaned. At this time, unlike the cylindrical device used in the conventional EDM method, it is easy to uniformly heat and clean the entire cathode and anode. As a result, it is possible to clean the cathode and anode surfaces at regular intervals or at the completion of measurement while measuring the soot while the vehicle is in operation. It becomes possible to do.
本発明においては、陰極と陽極との間の微弱電流を測定し、微弱電流をスートの重量と関連づける検量線を設けることによって、スートの重量を測定することができる。しかし、スートの重量を正確に測定することまでは必要ではない。例えば、ディーゼルパーティキュレートフィルターが破損したり、パーティキュレートの捕集効率が著しく低下すると、排気ガス中のスートの割合が増大し、微弱電流が上昇する。これによってフィルターの破損や効率低下を検出することができる。 In the present invention, the weight of the soot can be measured by measuring a weak current between the cathode and the anode and providing a calibration curve that associates the weak current with the weight of the soot. However, it is not necessary to accurately measure the weight of the soot. For example, if the diesel particulate filter is broken or the particulate collection efficiency is significantly reduced, the proportion of soot in the exhaust gas increases and the weak current rises. As a result, it is possible to detect filter breakage and efficiency reduction.
以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るスート測定装置6を概略的に示す正面図であり、図2は、図1の装置6を概略的に示す斜視図である。本例の装置6は、平板状のシート状ヒーター1、シート状ヒーター1上に載置された一対の基体2A、2B、基体2Aの表面に設けられた陰極3B、および基体2Bの表面に設けられた陽極3Aを備えている。各基体2A、2Bは、図2に示すように細長く延びている。陰極3Bと陽極3Aとは、細長く延びる空間4をはさむように、互いに対向している。またシート状ヒーター1には電源10が接続されている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view schematically showing a
スート検出モードにおいては、陰極3Bと陽極3Aとの間に所定の直流電圧を電源5から印加する。この状態で、図2に示すように、空間4内に矢印Fのように排気ガスを流し、矢印Gのように排出させる。空間4内に排気ガスを流したとき、排気ガスの導電率の変化はスートによって決定され、空気(既燃ガス)やSOFの影響は無視できる。排気ガスの導電率の変化は、陽極3Aと陰極3Bとの間の微弱電流の変化として検出される。即ち、図3に示すように、スート粒子が陰極3Bに衝突すると、陰極3B内の電子7が矢印Aのように結合し、粒子8Aが帯電する。この帯電したスート粒子8Aが、陽極3Aへと向かって矢印Bのように移動する過程において、帯電していない他のスート粒子8と矢印Cのように衝突し、電荷7が拡散し、帯電したスート粒子8Aの数が増加する。最終的には、帯電したスート粒子8Aが矢印Dのように陽極3Aに衝突し、矢印Eのように電子7を陽極3A内に放出する。これによって陰極と陽極との間に微弱電流が流れる。微弱電流の大きさは、スート数の指数乗に比例する。
In the soot detection mode, a predetermined DC voltage is applied from the
次いで、スートの測定が一旦終了すると、電源10をオンにし、シート状ヒーター1から発熱させ、基体2A、2B、陽極3A、陰極3Bを加熱する。これによって、陽極3A、陰極3Bの各表面に付着したスートを燃焼し、飛散させる。これによって、次のスート測定に迅速に移行することができる。
Next, once the soot measurement is completed, the
ここで、図6に示すような形態の、EDM原理による従来のスート測定装置の場合には、電極22、23の各表面に付着したスート等の粒子状物質を、スート測定を継続しながらリアルタイムで除去して清浄化する機構がなく、特に中心電極23の表面を清浄化することが困難である。本発明においては、平行平板型電極を使用しているので、各電極3A、3Bの各表面を加熱によって清浄化することが容易であり、車載用途に優れている。
Here, in the case of the conventional soot measuring device of the form shown in FIG. 6 based on the EDM principle, particulate matter such as soot adhering to each surface of the
本発明において、内燃機関は特に限定されないが、ディーゼル機関が特に好ましい。また、陰極や陽極の材質は特に限定されないが、タングステン、モリブデン、チタン、マンガン、クロム、ジルコニア、ニッケル、鉄、銀、銅、白金、及びパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属を含む電極を例示できる。また、加熱手段も特に限定されない。しかし、加熱手段をシート状ヒーターとし、シート状ヒーターを陰極および陽極と一体化することによって、陽極および陰極を迅速に高効率で加熱し、スートを除去することができる。シート状ヒーターの材質は限定されないが、厚膜印刷・焼成技術による白金ヒータを例示できる。 In the present invention, the internal combustion engine is not particularly limited, but a diesel engine is particularly preferable. The material of the cathode or anode is not particularly limited, but an electrode containing at least one metal selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, titanium, manganese, chromium, zirconia, nickel, iron, silver, copper, platinum, and palladium. Can be illustrated. Also, the heating means is not particularly limited. However, when the heating means is a sheet heater, and the sheet heater is integrated with the cathode and the anode, the anode and the cathode can be quickly heated with high efficiency and soot can be removed. Although the material of a sheet-like heater is not limited, The platinum heater by a thick film printing and baking technique can be illustrated.
好適な実施形態においては、上述したようにEDM法によってスートを測定することができる。しかし、陽極と陰極との間の空間における抵抗値の変化を測定できる限り、その具体的手法は限定されない。例えば、陽極と陰極との間の空間において、スートが凝集してブリッジを形成することを利用できる。陽極と陰極との間でスートが凝集してブリッジを形成すると、陽極と陰極との間の抵抗値が著しく低下し、微弱電流値が増大する。 In a preferred embodiment, soot can be measured by the EDM method as described above. However, the specific method is not limited as long as the change in resistance value in the space between the anode and the cathode can be measured. For example, it can be used that soot aggregates to form a bridge in the space between the anode and the cathode. When soot aggregates between the anode and the cathode to form a bridge, the resistance value between the anode and the cathode is remarkably lowered and the weak current value is increased.
図4は、この実施形態に係るスート測定装置19を概略的に示す斜視図であり、図5は、図4の装置19を概略的に示す平面図である。
本例の装置19は、シート状ヒーターからなる基板11上に一対の細長い電極供給部15、16が互いに略平行に設けられている。電極供給部16からは、これと直交する方向へと向かって細長い陽極13Aが複数本設けられている。電極供給部15からは、これと直交する方向へと向かって細長い陰極13Bが複数本設けられている。陽極13Aと陰極13Bとは入れ子状に交互に形成されている。電極供給部15と16との間の空間14は、特に図5に示すように曲折しており、対向する一対の陽極13Aと陰極13Bとの間にそれぞれ空隙14aが形成されている。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing the
In the
スート検出モードにおいては、陽極13Aと陰極13Bとの間に所定の直流電圧を電源5から印加する。この状態で、図5に示すように、空間4内に矢印Fのように排気ガスを流し、矢印Gのように排出させる。空間4内に排気ガスを流したとき、排気ガス中のスートが多いと、スートが凝集してブリッジ18を形成し、陽極と陰極との間の抵抗値が低下する。この結果、陰極と陽極との間に微弱電流が流れる。微弱電流の大きさは、スート数の指数乗に比例する。
In the soot detection mode, a predetermined DC voltage is applied from the
次いで、スートの測定が一旦終了すると、電源10をオンにし、シート状ヒーター11から発熱させ、陽極13A、陰極13Bを加熱する。これによって、陽極13A、陰極13Bの各表面に付着したスートを燃焼し、飛散させる。これによって、次のスート測定に迅速に移行することができる。
Next, once the soot measurement is completed, the
以上述べたように、本発明によれば、運行中の車両において連続的にスート量を監視し続けるのに適したスート測定装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a soot measuring device suitable for continuously monitoring the amount of soot in a running vehicle.
1 シート状ヒーター(加熱手段) 2A、2B 基体 3A、13A 陽極 3B、13B 陰極 4、14,14a 空間 5 直流電源 6、19 スート測定装置 7 電荷 8 帯電していないスート粒子 8A 帯電したスート粒子 10 交流電源 15、16 電力供給部 18 凝集したスート粒子 F、G 排気ガスの流れ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sheet heater (heating means) 2A,
Claims (2)
平板状の陰極、前記陰極と対向して設けられている平板状の陽極、前記陰極と陽極との間の空間に電界を生じさせるための電圧印加手段、および前記陰極および前記陽極を加熱する加熱手段を備えており、前記陰極と前記陽極との間に電圧を印加したときの前記陰極と前記陽極との間の電流値の変化に基づいて前記スートを測定することを特徴とする、スート測定装置。 An apparatus for measuring soot contained in a gas discharged from an internal combustion engine,
A flat cathode, a flat anode provided opposite to the cathode, voltage applying means for generating an electric field in a space between the cathode and the anode, and heating for heating the cathode and the anode Means for measuring the soot based on a change in a current value between the cathode and the anode when a voltage is applied between the cathode and the anode. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003349310A JP2005114557A (en) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | Soot measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003349310A JP2005114557A (en) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | Soot measuring apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005114557A true JP2005114557A (en) | 2005-04-28 |
Family
ID=34541211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003349310A Pending JP2005114557A (en) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | Soot measuring apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005114557A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008139294A (en) * | 2006-11-08 | 2008-06-19 | Honda Motor Co Ltd | Sensing device and method |
JP2010525367A (en) * | 2007-04-27 | 2010-07-22 | セラマテック・インク | Particulate matter sensor |
JP2010210533A (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Ngk Insulators Ltd | Particulate matter detector |
EP2407774A1 (en) | 2010-07-12 | 2012-01-18 | NGK Insulators, Ltd. | Particulate matter detector, and method for detecting particulate matter |
JP2014006103A (en) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Nippon Soken Inc | Particulate matter detection element and manufacturing method therefor |
CN112051195A (en) * | 2020-09-11 | 2020-12-08 | 韩山师范学院 | Smoke intensity measuring structure, smoke intensity measuring equipment and smoke intensity measuring method |
-
2003
- 2003-10-08 JP JP2003349310A patent/JP2005114557A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008139294A (en) * | 2006-11-08 | 2008-06-19 | Honda Motor Co Ltd | Sensing device and method |
JP2010525367A (en) * | 2007-04-27 | 2010-07-22 | セラマテック・インク | Particulate matter sensor |
JP2010210533A (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Ngk Insulators Ltd | Particulate matter detector |
EP2407774A1 (en) | 2010-07-12 | 2012-01-18 | NGK Insulators, Ltd. | Particulate matter detector, and method for detecting particulate matter |
JP2014006103A (en) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Nippon Soken Inc | Particulate matter detection element and manufacturing method therefor |
CN112051195A (en) * | 2020-09-11 | 2020-12-08 | 韩山师范学院 | Smoke intensity measuring structure, smoke intensity measuring equipment and smoke intensity measuring method |
CN112051195B (en) * | 2020-09-11 | 2024-05-14 | 韩山师范学院 | Smoke intensity measuring structure, smoke intensity measuring equipment and smoke intensity measuring method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5506128B2 (en) | Method and apparatus for measuring the number concentration and average diameter of aerosol particles | |
CN102918381B (en) | Method and particle sensor for detecting particles in an exhaust gas stream | |
JP5288472B2 (en) | Particulate matter detector | |
CN104641216B (en) | Sensor for detecting the method for the functional check of the sensor of particle and for detecting particle | |
JP4512658B2 (en) | Particulate matter detector | |
EP2120044A1 (en) | Granular substance detector and granular substance detecting method | |
JP2007514923A (en) | Method and sensor device for measuring particle emission from combustion engine exhaust gas | |
Zukeran et al. | Collection efficiency of ultrafine particles by an electrostatic precipitator under DC and pulse operating modes | |
JP2001330589A (en) | Measuring device and method for determining soot concentration | |
JP4574411B2 (en) | Wrinkle detection sensor and wrinkle detection method | |
JP5006847B2 (en) | Particulate matter detector | |
JP2005114557A (en) | Soot measuring apparatus | |
CN109459469A (en) | A kind of virtual sensors array and preparation method thereof | |
JP5006848B2 (en) | Particulate matter detector | |
Jędrusik et al. | The influence of fly ash physical and chemical properties on electrostatic precipitation process | |
JP4156276B2 (en) | Exhaust purification device | |
KR100871601B1 (en) | Electrostatic precipitator of a high flow velocity operated by a single high voltage supply method and method for electrostatic precipitation thereby | |
JP2006250661A (en) | Evaluation device and evaluation method for ceramic honeycomb filter | |
JP6014429B2 (en) | Particle sensor | |
JP2015225022A (en) | Particulate matter detector and particulate matter detection method | |
Lutic et al. | Detection of soot using a resistivity sensor device employing thermophoretic particle deposition | |
JPS6039542A (en) | Smoke density detecting method | |
JP2015094670A (en) | Particle sensor | |
JPWO2019049570A1 (en) | Particle count detector | |
KR102443748B1 (en) | A method of operating a sensor element for detecting particles of a measuring gas in a measuring gas chamber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060825 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090706 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20090826 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20100222 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |