JP2010223650A - Method and instrument for measuring component in exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関から排出された排出ガス中の成分を測定する排ガス成分の測定方法及び排ガス成分測定装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas component measuring method and an exhaust gas component measuring device for measuring components in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
従来から、エンジンから排出されたガスを分析するための排ガス分析装置は知られており、一般にNOxやアンモニアなどの窒素化合物の計測が可能である。また、この装置では、一般に尿素濃度の測定も行なえる。 Conventionally, exhaust gas analyzing apparatus for analyzing the gas discharged from the engine are known, it is generally possible to measure the nitrogen compounds such as NO x and ammonia. This apparatus can also generally measure the urea concentration.
尿素濃度の測定方法としては、液体中に含まれる尿素の濃度を測定する方法が種々知られている(例えば、特許文献1〜2参照)。 Various methods for measuring the concentration of urea contained in a liquid are known as methods for measuring the urea concentration (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
また、ディーゼルエンジンの排気処理(NOx浄化)において、例えば、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction:選択触媒還元)システムが有効とされており、近年ではトラック等に搭載されて市販されている。このシステムは、NOxの還元剤となるアンモニア(NH3)を、尿素水を噴射して噴射された尿素の熱分解や加水分解反応を経ることにより生成し、これをSCR触媒に供給してNOx浄化を行なっている。 Further, in the exhaust process of a diesel engine (NO x purification), for example, urea SCR (Selective Catalytic Reduction: Selective Catalytic Reduction) system has been effective, in recent years are available mounted to the track or the like. This system generates ammonia (NH 3 ), which is a reducing agent for NO x , by injecting urea water through thermal decomposition and hydrolysis reaction of the injected urea, and supplies this to the SCR catalyst. It has carried out the NO x purification.
しかしながら、NOxの浄化性能の点では未だ充分ではなく、触媒をより高効率に機能させるため、触媒への均質な還元剤の供給が望まれている。 However, in terms of NO x purification performance, it is not yet sufficient, and in order to make the catalyst function more efficiently, it is desired to supply a homogeneous reducing agent to the catalyst.
エンジン等の内燃機関と繋がる排気管内において、尿素水の噴射からアンモニアの生成に至る反応の中で、例えばある領域の雰囲気をサンプリングし、尿素濃度を測定する場合、アンモニア濃度計測装置とは別に、尿素計測装置が必要になる。また、尿素分析には、液体クロマトグラフィ等の計測方法が一般的であり、このような方法ではリアルタイムな計測は困難であるのが実状である。 In an exhaust pipe connected to an internal combustion engine such as an engine, in a reaction from injection of urea water to generation of ammonia, for example, when sampling an atmosphere in a certain region and measuring urea concentration, separately from the ammonia concentration measuring device, A urea measuring device is required. In addition, measurement methods such as liquid chromatography are generally used for urea analysis, and it is actually difficult to perform real-time measurement using such a method.
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、内燃機関の排出ガス中の成分の反応を促進させて生成した所定の化合物濃度に基づくことにより、簡易な装置構成でありながら(例えばリアルタイムに)排出ガス中の目的成分を定量できる排ガス成分の測定方法及び排ガス成分測定装置を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above, and based on a predetermined compound concentration generated by promoting the reaction of components in the exhaust gas of an internal combustion engine, while having a simple device configuration (for example, in real time). An object of the present invention is to provide an exhaust gas component measuring method and an exhaust gas component measuring device capable of quantifying a target component in exhaust gas, and to achieve the object.
本発明は、排出ガス中の成分から反応生成した所定の生成物から排出ガス中の成分を特定する方法によると、連続的に排出されるガス中の特定成分を(例えばリアルタイムに)把握でき、装置も所定の生成物が検出できる簡易な構成にできるとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。 According to the present invention, according to a method for identifying a component in exhaust gas from a predetermined product produced by reaction from a component in exhaust gas, the specific component in continuously discharged gas can be grasped (for example, in real time) The device has also been obtained based on the knowledge that it has a simple configuration capable of detecting a predetermined product.
上記目的を達成するために、第1の発明である排ガス成分の測定方法は、内燃機関から排出された排出ガスを採取する排出ガス採取工程と、採取された排出ガス中の成分の反応を反応促進手段により促進させる反応促進工程と、前記反応により生成された生成物の濃度を計測する濃度計測工程と、計測された前記濃度に基づいて、排出ガス中の少なくとも前記成分の濃度を取得する濃度取得工程とを設けて構成したものである。 In order to achieve the above object, an exhaust gas component measuring method according to a first aspect of the present invention includes an exhaust gas sampling process for sampling exhaust gas exhausted from an internal combustion engine and a reaction of components in the collected exhaust gas. A reaction promoting step promoted by the promoting means, a concentration measuring step for measuring the concentration of the product produced by the reaction, and a concentration for obtaining the concentration of at least the component in the exhaust gas based on the measured concentration The acquisition process is provided.
第1の発明においては、排出ガス中の所望成分の濃度を求める際に、その所望成分の反応を促進させて目的とする生成物を生成し、その濃度を基準にすることで、従来から不可欠とされた複数種の化合物の測定が不要で、生成物の定量時点での複数種の測定のために次サンプルの測定待ちが不要になるので、排出ガス中の所望成分を(例えばリアルタイムに)把握できると共に、目的とする生成物の他は測定に適さない簡易な装置を用いて構成することが可能である。また、例えば配管内に堆積する等で測定バラツキが生じやすい系内でも、測定精度を高く保つことができる。 In the first invention, when the concentration of the desired component in the exhaust gas is determined, the desired product is generated by promoting the reaction of the desired component, and the concentration is used as a standard, which is indispensable conventionally. This eliminates the need to measure multiple types of compounds, and eliminates the need to wait for the next sample for multiple types of measurements at the time of product quantification. In addition to being able to grasp, other than the target product, it can be configured using a simple device that is not suitable for measurement. In addition, the measurement accuracy can be kept high even in a system in which measurement variations are likely to occur due to, for example, accumulation in piping.
第1の発明の反応促進手段には、排出ガスを所定温度に調節する温度調節手段、又は触媒を用いることができる。 As the reaction promoting means of the first invention, a temperature adjusting means for adjusting the exhaust gas to a predetermined temperature or a catalyst can be used.
例えば、反応促進手段として、排出ガスを所定温度に調節する温度調節手段を用いて構成した場合には、濃度計測工程において、ある1つの所定温度あるいは2つ以上の所定温度に調節されたときの排出ガス中の生成物濃度を計測することが可能である。例えば、排出ガス中の所望成分が温度によって反応進行が変化する場合、温度ごとに所望成分の濃度を測定し、得られた複数の測定データから排出ガス中の所望成分の濃度を取得することができる。 For example, when the reaction promoting means is configured using a temperature adjusting means for adjusting the exhaust gas to a predetermined temperature, in the concentration measurement step, when the temperature is adjusted to one predetermined temperature or two or more predetermined temperatures. It is possible to measure the product concentration in the exhaust gas. For example, when the reaction progress of the desired component in the exhaust gas changes depending on the temperature, the concentration of the desired component is measured for each temperature, and the concentration of the desired component in the exhaust gas can be obtained from a plurality of obtained measurement data. it can.
具体的には、内燃機関からの排出ガスに尿素を供給して測定する場合は、以下の通りである。この場合、第1の発明である排ガス成分の測定方法は、
内燃機関から排出された排出ガスに少なくとも尿素を供給する尿素供給工程と、少なくとも尿素が供給された前記排出ガスを所定の採取点で採取する排出ガス採取工程と、採取された前記排出ガスを所定温度に調節し、供給された尿素の反応を促進させる温度調節工程と、アンモニアの生成反応が進行する温度以下の温度T1に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C1、アンモニア及びイソシアン酸の生成反応が進行する温度T2に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C2、並びに前記イソシアン酸からのアンモニア生成反応が進行する温度T3に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C3を計測するアンモニア濃度計測工程と、計測された前記アンモニア濃度から下記式1〜式2により尿素、イソシアン酸、及びアンモニアの濃度を取得する濃度取得工程と、を設けた構成とすることができる。
尿素濃度=C2−C1 ・・・式1
イソシアン酸濃度=C3−C2−(C2−C1) ・・・式2
Specifically, the measurement is performed as follows when urea is supplied to the exhaust gas from the internal combustion engine. In this case, the exhaust gas component measuring method according to the first invention is
A urea supply step of supplying at least urea to the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, an exhaust gas sampling step of sampling at least a predetermined sampling point of the exhaust gas supplied with urea, and a predetermined amount of the collected exhaust gas A temperature adjusting step for adjusting the temperature and promoting the reaction of the supplied urea, and an ammonia concentration C 1 , ammonia and isocyanate in the exhaust gas adjusted to a temperature T 1 that is equal to or lower than a temperature at which the ammonia generation reaction proceeds The ammonia concentration C 2 in the exhaust gas adjusted to the temperature T 2 at which the production reaction proceeds, and the ammonia concentration C 2 in the exhaust gas adjusted to the temperature T 3 at which the ammonia production reaction from the isocyanic acid proceeds. 3 and ammonia concentration measurement step of measuring the urea by the following formula 1 formula 2 from the measured the ammonia concentration was, isocyanic acid, A concentration acquisition step of acquiring the concentration of the fine ammonia, may be configured to provided.
Urea concentration = C 2 -C 1 Formula 1
Isocyanic acid concentration = C 3 -C 2- (C 2 -C 1 ) Formula 2
この場合、所望成分として尿素を用い、下記反応式のように、尿素の熱分解反応、加水分解反応を促進させ、目的とする生成物としてアンモニアを生成する。
(NH2)2CO → NH3 + HNCO ・・・(a)
HNCO+H2O → NH3 + CO2 ・・・(b)
In this case, urea is used as a desired component, and the thermal decomposition reaction and hydrolysis reaction of urea are promoted as shown in the following reaction formula to produce ammonia as a target product.
(NH 2 ) 2 CO → NH 3 + HNCO (a)
HNCO + H 2 O → NH 3 + CO 2 (b)
なお、「アンモニアの生成反応が進行する温度以下の温度T1」とは、基本的には反応(a)が進行する前の温度領域である。すなわち、前記アンモニア濃度C1は、サンプリング点で、流通している排出ガス中に含有されるアンモニア濃度を指す。 The “temperature T 1 below the temperature at which the ammonia production reaction proceeds” is basically a temperature region before the reaction (a) proceeds. That is, the ammonia concentration C 1 is a sampling point, refers to the ammonia concentration contained in exhaust gas in circulation.
尿素を供給して行なう第1の発明では、まず反応(a)の進行が活発に進行し始める温度以下の温度T1におけるガス雰囲気中のアンモニア濃度C1を計測した後、排出ガスの昇温を開始し、温度T2のガス雰囲気下で反応(a)を完全に進行させることにより、尿素からアンモニアとイソシアン酸を生成してアンモニア濃度C2を計測する。さらに、高温の温度T3としたガス雰囲気下でガス中の水分を利用して反応(b)を進行させ、排出ガス中のアンモニア濃度C3を計測する。これらのアンモニアの濃度を基準に、前記式1〜式2により排出ガス中の尿素、イソシアン酸、及びアンモニアの濃度を取得する。このようにして各成分の濃度を定量することができ、触媒への均質な還元剤の供給を容易に(好ましくはリアルタイムに)行なうことができる。結果として、触媒をより高効率に機能させることが可能になる。 In the first aspect of the present invention carried out by supplying the urea, after measuring the ammonia concentration C 1 in the gas atmosphere in first reaction temperature T 1 of progression of the temperature following start to actively progressed in (a), raising the temperature of exhaust gas Then, the reaction (a) is allowed to proceed completely under a gas atmosphere at a temperature T 2 to generate ammonia and isocyanic acid from urea and measure the ammonia concentration C 2 . Furthermore, by utilizing the moisture in the gas is allowed to proceed reaction (b) in a gas atmosphere which has a high temperature of the temperature T 3, to measure the ammonia concentration C 3 in the exhaust gas. Based on these ammonia concentrations, the concentrations of urea, isocyanic acid, and ammonia in the exhaust gas are obtained by the equations 1 and 2. In this way, the concentration of each component can be quantified, and the homogeneous reducing agent can be supplied to the catalyst easily (preferably in real time). As a result, it becomes possible to make the catalyst function more efficiently.
上記のように排出ガス中の所望成分に尿素を用い、アンモニアを目的とする生成物として計測する場合、前記温度T1を100℃以上150℃以下とし、前記温度T2を150℃超160℃以下(150℃<T2≦160℃)とし、前記温度T3を160℃を超える温度とすることにより好適に行なえる。尿素は、150℃を超える温度にすることで分解反応が促進され、およそ160℃では全てアンモニアとイソシアン酸に分解され、さらに160℃を超える温度にすることでイソシアン酸の加水分解が促進され、例えば300℃でイソシアン酸の全てからアンモニアが得られる。 When urea is used as a desired component in the exhaust gas as described above and ammonia is measured as a target product, the temperature T 1 is set to 100 ° C. or more and 150 ° C. or less, and the temperature T 2 is set to more than 150 ° C. and 160 ° C. below (150 ℃ <T 2 ≦ 160 ℃) and, suitably performed by the temperature T 3 to a temperature in excess of 160 ° C.. Urea is promoted to decompose at a temperature exceeding 150 ° C., and is decomposed to ammonia and isocyanic acid at about 160 ° C., and further to 160 ° C., hydrolysis of isocyanic acid is promoted. For example, ammonia can be obtained from all of the isocyanic acid at 300 ° C.
第2の発明である排ガス成分測定装置は、内燃機関から排出された排出ガスを採取する排出ガス採取手段と、採取された排出ガス中の成分の反応を促進させる反応促進手段と、前記反応により生成された生成物の濃度を計測する濃度計測手段と、計測された前記濃度に基づいて、排出ガス中の前記成分の濃度を取得する濃度取得手段とを設けて構成したものである。 An exhaust gas component measuring apparatus according to a second aspect of the present invention includes an exhaust gas collecting means for collecting exhaust gas discharged from an internal combustion engine, a reaction promoting means for promoting the reaction of components in the collected exhaust gas, and the above reaction. Concentration measuring means for measuring the concentration of the produced product and concentration acquisition means for acquiring the concentration of the component in the exhaust gas based on the measured concentration are provided.
第2の発明においては、排出ガス中の所望成分の濃度を求める際に、その所望成分の反応を促進させて目的とする生成物を生成し、その濃度を基準にすることで、従来から不可欠とされた複数種の化合物を測定するための装置が不要で、生成物の定量時点での複数種の測定のために次サンプルの測定待ちも不要になる。これにより、排出ガス中の所望成分を(例えばリアルタイムに)把握できると共に、目的とする生成物の他は測定に適さない簡易な装置を用いて構成することが可能である。また、例えば配管内に堆積する等で測定バラツキが生じやすい系内でも、測定精度を高く保つことができる。
なお、第2の発明における反応促進手段には、第1の発明と同様に、排出ガスを所定温度に調節する温度調節手段、又は触媒を用いることができる。
In the second invention, when the concentration of the desired component in the exhaust gas is determined, the desired product is generated by promoting the reaction of the desired component, and the concentration is used as a standard, which is indispensable conventionally. A device for measuring a plurality of types of compounds is not required, and waiting for measurement of the next sample is not required for a plurality of types of measurements at the time of product quantification. Thus, the desired component in the exhaust gas can be grasped (for example, in real time), and other than the target product can be configured using a simple device not suitable for measurement. In addition, the measurement accuracy can be kept high even in a system in which measurement variations are likely to occur due to, for example, accumulation in piping.
The reaction promoting means in the second invention can be a temperature adjusting means for adjusting the exhaust gas to a predetermined temperature, or a catalyst, as in the first invention.
例えば、反応促進手段として、排出ガスを所定温度に調節する温度調節手段を用いて構成した場合には、濃度計測手段では、ある1つの所定温度あるいは2つ以上の所定温度に調節されたときの排出ガス中の生成物濃度を計測することが可能である。例えば、排出ガス中の所望成分が温度によって反応進行が変化する場合、採取された排出ガスを温度調節手段で調節し、温度ごとに濃度計測手段により所望とする成分濃度を測定し、得られた複数の測定データから排出ガス中の所望成分の濃度を濃度取得手段を用いて取得する。 For example, when the reaction promoting means is configured by using a temperature adjusting means for adjusting the exhaust gas to a predetermined temperature, the concentration measuring means is used when the temperature is adjusted to one predetermined temperature or two or more predetermined temperatures. It is possible to measure the product concentration in the exhaust gas. For example, when the reaction progress of the desired component in the exhaust gas changes depending on the temperature, the sampled exhaust gas is adjusted by the temperature adjusting means, and the desired component concentration is measured by the concentration measuring means for each temperature. The concentration of the desired component in the exhaust gas is acquired from the plurality of measurement data using the concentration acquisition means.
例えば内燃機関からの排出ガスに尿素を供給して測定する場合、以下のように構成することができる。この場合、第2の発明である排ガス成分測定装置は、
内燃機関から排出された排出ガスに少なくとも尿素を供給する尿素供給手段と、少なくとも尿素が供給された前記排出ガスを所定の採取点で採取する排出ガス採取手段と、採取された前記排出ガスが供給され、供給された排出ガスの温度を所定温度に調節して尿素の反応を促進させる温度調節手段と、アンモニアの生成反応が進行する温度以下の温度T1に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C1、アンモニア及びイソシアン酸の生成反応が進行する温度T2に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C2、並びに前記イソシアン酸からのアンモニア生成反応が進行する温度T3に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C3を計測するアンモニア濃度計測手段と、計測された前記アンモニア濃度から下記式1〜式2により尿素、イソシアン酸、及びアンモニアの濃度を取得する濃度取得手段と、を設けた構成とすることができる。
尿素濃度=C2−C1 ・・・式1
イソシアン酸濃度=C3−C2−(C2−C1) ・・・式2
For example, when measuring by supplying urea to the exhaust gas from an internal combustion engine, it can comprise as follows. In this case, the exhaust gas component measuring apparatus according to the second invention is
Urea supply means for supplying at least urea to the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, exhaust gas collection means for collecting the exhaust gas supplied with at least urea at a predetermined sampling point, and the collected exhaust gas supplied And a temperature adjusting means for promoting the reaction of urea by adjusting the temperature of the supplied exhaust gas to a predetermined temperature, and ammonia in the exhaust gas adjusted to a temperature T 1 which is not higher than a temperature at which the ammonia generation reaction proceeds. The concentration C 1 , the ammonia concentration C 2 in the exhaust gas adjusted to the temperature T 2 at which the formation reaction of ammonia and isocyanic acid proceeds, and the temperature T 3 at which the ammonia formation reaction from the isocyanic acid proceeds were adjusted. the ammonia-concentration measuring means for measuring the ammonia concentration C 3 in the exhaust gas and, measured following formula 1 formula 2 from the ammonia concentration More urea, a concentration acquisition means for acquiring a concentration of isocyanic acid and ammonia, may be a structure provided with.
Urea concentration = C 2 -C 1 Formula 1
Isocyanic acid concentration = C 3 -C 2- (C 2 -C 1 ) Formula 2
この場合、所望成分として尿素を用い、前記反応式(a)〜(b)のように、尿素の熱分解反応、加水分解反応を促進させ、目的とする生成物としてアンモニアを生成する。そして、上記同様にアンモニアの濃度に基づき、各成分の濃度を計測でき、尿素水噴射方法の改良等によって触媒への均質な還元剤の供給法を検討でき、触媒をより高効率に機能させることが可能になる。 In this case, urea is used as a desired component, and as shown in the reaction formulas (a) to (b), the thermal decomposition reaction and hydrolysis reaction of urea are promoted, and ammonia is generated as a target product. As above, the concentration of each component can be measured based on the ammonia concentration, and a method for supplying a homogeneous reducing agent to the catalyst can be studied by improving the urea water injection method, etc., and the catalyst can function more efficiently. Is possible.
第2の発明の排出ガス採取手段は、採取点における排出ガスを採取する採取孔を有し、所望の排出ガスをサンプリングできる態様が好ましい。 The exhaust gas collection means of the second invention preferably has a collection hole for collecting the exhaust gas at the collection point and can sample a desired exhaust gas.
また、第2の発明を構成する排出ガス採取手段と前記濃度計測手段との間には、反応促進手段を設けて構成されたガス流通管を配設し、このガス流通管により排出ガス採取手段と濃度計測手段とを連通した態様に構成することができる。排出ガス採取手段で採取された排出ガスは、濃度計測手段に送られる経路内で温度調節され、所望の温度に調節された排出ガスを被検ガスとして濃度計測手段に導入することが可能である。 Further, a gas circulation pipe provided with a reaction promoting means is arranged between the exhaust gas collecting means constituting the second invention and the concentration measuring means, and the exhaust gas collecting means is provided by this gas circulation pipe. And the concentration measuring means can be configured to communicate with each other. The exhaust gas collected by the exhaust gas collecting means is temperature-adjusted in the path sent to the concentration measuring means, and the exhaust gas adjusted to a desired temperature can be introduced into the concentration measuring means as the test gas. .
本発明は、排出ガス中の所望成分とその反応生成物を計測・解析できることにより、排出ガスの浄化等に最適なシステムの開発、構築に有用である。例えばディーゼルエンジンの排気処理(NOx浄化)する尿素SCRシステムにおいて、尿素、イソシアン酸及びアンモニアを分離して計測、解析できることは有用であり、これにより尿素やイソシアン酸などに起因するデポジットの配管中への堆積等の影響を解消しながら、排出ガスの浄化等に適したシステムを構築することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for the development and construction of an optimum system for purifying exhaust gas and the like because it can measure and analyze desired components and reaction products in exhaust gas. For example, in a urea SCR system for exhaust gas treatment of a diesel engine (NO x purification), urea, measured by separating the isocyanate and ammonia, it is useful to be able to analyze, thereby deposit a pipe in due like urea or isocyanic acid It is possible to construct a system suitable for exhaust gas purification while eliminating the influence of accumulation on the surface.
本発明によれば、内燃機関の排出ガス中の成分の反応を促進させて生成した所定の化合物濃度に基づくことにより、簡易な装置構成でありながら、(例えばリアルタイムに)排出ガス中の目的成分を定量できる排ガス成分の測定方法及び排ガス成分測定装置を提供することができる。 According to the present invention, the target component in the exhaust gas is obtained (for example, in real time) while having a simple apparatus configuration based on the predetermined compound concentration generated by promoting the reaction of the component in the exhaust gas of the internal combustion engine. It is possible to provide an exhaust gas component measuring method and an exhaust gas component measuring apparatus capable of quantitatively determining the amount of exhaust gas.
以下、図面を参照して、本発明の排ガス成分の測定方法の実施形態について詳細に説明すると共に、該説明を通じて、排ガス成分測定装置についても詳細に述べることとする。 Hereinafter, an embodiment of a method for measuring an exhaust gas component of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, and an exhaust gas component measuring device will be described in detail through the description.
(第1実施形態)
本発明の排ガス成分の測定方法の第1実施形態を図1〜図3を参照して説明する。本実施形態の排ガス成分の測定方法は、ディーゼル後処理に用いられる尿素SCRシステムにおいて、ガス浄化用のSCR触媒の排出ガス流通方向上流側に設けたサンプリングプローブに繋がる単管のサンプリング管を温度可変にし、所定温度に調節後のガス中のアンモニア濃度を計測する構成としたものである。
(First embodiment)
1st Embodiment of the measuring method of the waste gas component of this invention is described with reference to FIGS. In the urea SCR system used for diesel post-processing, the exhaust gas component measuring method of the present embodiment is a variable temperature controlled single sampling tube connected to a sampling probe provided upstream of the gas purification SCR catalyst in the exhaust gas flow direction. The ammonia concentration in the gas adjusted to a predetermined temperature is measured.
本実施形態では、図1に示すように、ディーゼルエンジンの排気口に接続された排気管11に浄化装置12が取り付けられており、排気管11を流通してきた排出ガスは、浄化装置12に供給されて浄化されるようになっている。浄化装置12は、内径が排気管11の管径より大きい断面を有する浄化室内にSCR触媒13を備えている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
SCR触媒13には、例えば、ゼオライト系触媒、あるいはアルミナ、ジルコニア、バナジア/チタニア等の金属酸化物系触媒を用いることができる。
As the
排出ガスが流通する排出ガス流通方向(図1中の矢印方向)におけるSCR触媒13の上流側には、尿素水を排出ガスに供給するための尿素水噴射装置15と、排出ガスを採取(サンプリング)するためのサンプリングプローブ16とが、排出ガス流通方向に沿って順次配置されており、尿素供給前の排出ガス、あるいは尿素水が供給されたときには尿素含有の排出ガスをサンプリングできるようになっている。
On the upstream side of the
尿素水噴射装置15には、液体を噴霧、シャワー噴射等することが可能な例えばインジェクタなどの公知の噴射装置を使用することができる。
As the urea
サンプリングプローブ16は、気体の流通が可能な管状の配管であり、このサンプリングプローブ16の浄化装置内に位置する一端にはサンプリング孔(採取孔)17が設けられている。このサンプリング孔から所望とするサンプリング点の排出ガスをサンプリングすることができる。サンプリングプローブ16の配管形状は、断面形状が例えば円形や楕円、矩形などの任意の形状を選択することが可能であり、サンプリング孔の形状、サイズも配管スケールやガス流量などに応じて選択することができる。
The
サンプリングプローブ16の他端には、温度可変のサンプリング管18の一端が接続されており、サンプリングされた排出ガス(以下、被検ガスともいう。)の温度を所望温度に調節することができるようになっている。サンプリング管18の長さは、反応(a)及び(b)が充分に進行する時間が得られる範囲で任意に選択すればよいが、サンプリング管の内径を調節して滞留時間を変化させ、反応が充分に進行し得るようにしてもよい。サンプリング管18の外側には、管の一部又は全体を覆うように加熱ヒータ20が配置されており、この加熱ヒータによりサンプリング管18が熱せられることによって、被検ガスの温度を調節することができる。また、加熱されたサンプリング管を冷却するための冷却ファンが取り付けられてもよい。
One end of a temperature-
また、加熱ヒータのほか、サンプリング管18の外壁面に、熱媒を循環して熱媒との間で熱交換が行なえる熱媒循環用配管を配設することにより、サンプリング管(被検ガス)の温度調節を行なうようにすることもできる。この場合、熱媒の温度を図示しない温度調節装置で制御することにより被検ガスの加熱・冷却を迅速に行なうことが可能である。
In addition to the heater, a sampling pipe (test gas) is provided on the outer wall surface of the
サンプリング管18の他端は、排ガス中のアンモニアガスの濃度を計測するためのアンモニア計測装置30と接続されている。サンプリングプローブ16とアンモニア計測装置30とは、このサンプリング管18を介して連通されており、サンプリングプローブ16で採取された排出ガスは、サンプリング管18で所定の温度に温調されてアンモニア計測装置30に供給される構成になっている。アンモニア計測装置は、アンモニア分析機能しかもたない簡易な装置である。
なお、アンモニア計測装置には、特に制限はなく、従来から公知のアンモニアの計測が可能ないずれの装置も使用することができる。
The other end of the
The ammonia measuring device is not particularly limited, and any conventionally known device capable of measuring ammonia can be used.
アンモニア計測装置30は、コンピュータ端末40と電気的に接続されており、アンモニア計測装置30で計測された濃度値は、所望のタイミングでコンピュータ端末に取り込まれ、排出ガス中の尿素、イソシアン酸、及びアンモニアの分離計測が可能に構成されている。
The
本実施形態では、被検ガスのサンプリングと温度調節は、以下のように行なわれる。
まず初めに、尿素水が供給された排出ガス(温度T0)を、所望のサンプリング点(採取点)に配置されたサンプリング孔17からサンプリングする。このとき、アンモニア生成反応を生じさせないため、サンプリングプローブ16の温度はT1以下に保持される。また、既に前記反応(a)が進行してイソシアン酸及びアンモニアが含まれている。図2に示すように、尿素水噴射装置15により噴射された尿素水は、高温の排出ガス中で蒸発し、尿素、イソシアン酸、アンモニアがともにガス中に存在する。このガスがサンプリングプローブ16(温度T1以下)のサンプリング孔17からサンプリング(温度T0)される。次に、サンプリング管18で160℃(温度T2)に加熱されると、前記反応(a)のように、尿素は分解し、アンモニア及びイソシアン酸が生成する。引き続き、サンプリング孔17からサンプリング(温度T0)してサンプリング管18の温度を300℃(温度T3)に上げて加熱すると、前記反応(b)のように、イソシアン酸が分解してアンモニアが生成する。このように、反応(a)及び(b)の反応進行温度が異なるため、サンプリング時に被検ガスの温度を調節することにより、前記反応(a)又は(b)を選択することができる。
In the present embodiment, sampling of the test gas and temperature adjustment are performed as follows.
First, the exhaust gas (temperature T 0 ) supplied with urea water is sampled from a
上記のようにして所望の温度を選択して被検ガスの温度の調節を行なった後、被検ガスは、サンプリング管18の他端で繋がるアンモニア計測装置30に導入される。アンモニア計測装置18では、前記温度ごとに被検ガス中のアンモニア濃度(C1,C2,C3)を計測する。計測値は、アンモニア計測装置30に接続されたコンピュータ端末40に送られ、例えば、以下のように排出ガス中の成分量を取得する。
After the desired temperature is selected and the temperature of the test gas is adjusted as described above, the test gas is introduced into the
アンモニア濃度C1,C2,C3の計測について、図3を参照して具体的に説明する。
図3に示すように、まず所定の初期濃度の尿素を含む尿素水が噴射された排出ガスをサンプリング孔17からサンプリングし(この時、アンモニア生成反応を生じさせないため、サンプリングプローブ16の温度はT1以下に維持)、これを被検ガスとしてサンプリング管18(この時のサンプリング管18の温度はT1以下に維持)を通じてアンモニア計測装置30に導入する。このとき、例えばT1以下の温度を130℃としてアンモニアの濃度(アンモニア濃度C1)を計測する。続いて、サンプリング孔17からサンプリングした排出ガス(温度T1)をサンプリング管18で160℃(温度T2)に加熱し、尿素を完全にアンモニアとイソシアン酸に分解した後〔尿素濃度=0(ゼロ)〕、被検ガス中のアンモニアの濃度(アンモニア濃度C2)を計測する。この時、サンプリングプローブ16の温度は、T1以下であってもT2であってもよい。さらに引き続き、サンプリング孔17からサンプリングした排出ガス(温度T0)をサンプリング管18で300℃(温度T3)に加熱し、イソシアン酸を完全にアンモニア及び二酸化炭素に加水分解した後、被検ガス中のアンモニアの濃度(アンモニア濃度C3)を計測する。この時、サンプリングプローブ16の温度は、T1以下であってもT3であってもよい。
そして、得られたアンモニア濃度を利用し、図3に示すように、アンモニア濃度C1及びアンモニア濃度C2から下記式1のように減算することにより、サンプリング点での尿素濃度を求めることができる。つまり、160℃に昇温することで尿素濃度は0(ゼロ)になっており、130℃と160℃でのアンモニア濃度の差が、サンプリングした排出ガス中の尿素濃度となる。また、アンモニア濃度C2及びアンモニア濃度C3から下記式2のように減算することにより、サンプリング点でのイソシアン酸濃度を求めることができる。
尿素濃度=アンモニア濃度C2−アンモニア濃度C1 ・・式1
イソシアン酸濃度=アンモニア濃度C3−アンモニア濃度C2−尿素濃度 ・・式2
The measurement of the ammonia concentration C 1 , C 2 , C 3 will be specifically described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, first, exhaust gas into which urea water containing urea of a predetermined initial concentration is injected is sampled from the sampling hole 17 (at this time, the temperature of the
Then, utilizing the ammonia concentration obtained, as shown in FIG. 3, by subtracting from the ammonia concentration C 1 and ammonia concentration C 2 as shown in Equation 1, it is possible to determine the urea concentration at the sampling point . That is, when the temperature is raised to 160 ° C., the urea concentration becomes 0 (zero), and the difference in ammonia concentration between 130 ° C. and 160 ° C. becomes the urea concentration in the sampled exhaust gas. Further, the isocyanate concentration at the sampling point can be obtained by subtracting from the ammonia concentration C 2 and the ammonia concentration C 3 as shown in the following formula 2.
Urea concentration = ammonia concentration C 2 - ammonia concentration C 1 · · Formula 1
Isocyanic acid concentration = ammonia concentration C 3 -ammonia concentration C 2 -urea concentration
このように、分析部としてアンモニア分析しか行なえない簡易な装置を用いて、サンプリング管の温度を調節してアンモニア濃度をその温度領域ごとに計測することにより、排出ガス中の尿素及びイソシアン酸の計測が可能である。
なお、上記の実施形態では、サンプリング管18において温度調節するようにしたが、必要に応じて、サンプリングプローブ16自体をT1,T2と変える等、サンプリングプローブ16を温度調節するようにしてもよい。また、サンプリングプローブ16はT1以下一定でもよい。
In this way, by using a simple device that can only perform ammonia analysis as an analysis unit, the temperature of the sampling tube is adjusted and the ammonia concentration is measured for each temperature range, thereby measuring urea and isocyanate in the exhaust gas. Is possible.
In the above embodiment, the temperature is adjusted in the
また、アンモニア濃度C1を計測する温度T1を130℃としたが、温度T1は、前記反応(a)により尿素の熱分解でアンモニアが分解生成しにくい温度領域であればよく、その点で100℃以上150℃以下であるのが好ましい。温度が100℃未満では、アンモニアが容易に水に溶解するため、100℃以上が好ましい。アンモニア濃度C2を計測する温度T2を160℃としたが、温度T2は、前記反応(a)により尿素が熱分解で完全にアンモニア及びイソシアン酸に分解できる温度領域であればよく、150℃を超えて160℃以下であるのが好ましい。また、アンモニア濃度C3を計測する温度T3を300℃としたが、温度T3は、前記反応(b)によりイソシアン酸が完全に加水分解される温度領域であればよく、160℃を超え500℃以下であるのが好ましい。 Although the temperatures T 1 for measuring the ammonia concentration C 1 was 130 ° C., temperatures T 1 is long the reaction (a) with ammonia is a difficult temperature region generated decomposed by pyrolysis of urea, the point It is preferably 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. When the temperature is less than 100 ° C., ammonia is easily dissolved in water, and therefore, 100 ° C. or more is preferable. Although temperature T 2 to measure the ammonia concentration C 2 was 160 ° C., a temperature T 2 are, as long the reaction (a) by a temperature region where the urea can be decomposed completely ammonia and isocyanic acid by thermal decomposition, 150 It is preferable that the temperature is over 160 ° C. and below. Although the temperature T 3 for measuring the ammonia concentration C 3 and 300 ° C., a temperature T 3, the the reaction (b) may be a temperature region where the isocyanate is completely hydrolyzed, exceed 160 ° C. It is preferable that it is 500 degrees C or less.
上記の第1実施形態では、排出ガス中に尿素を供給し、アンモニア濃度を計測して行なう場合を中心に説明したが、本発明の排ガス成分の測定方法は、尿素を用いた場合に限られるものではなく、下記式に示すように、化学種をA,B,C,・・・とし、そのモル数をそれぞれa,b,c,・・・として表した場合に適用が可能である。
すなわち、複数の化合物aA,bB,cC,・・・を含む雰囲気の温度T1の系において、化学種Aのみが濃度計測装置等での計測が可能であるが、化学種B,C等に対する濃度計測手法がない、あるいは極めて困難であって、これらの濃度が未知であるときには、系の雰囲気温度を、化学種BがAへと全て変換(分解等)する温度T2に変化させ、そのときの化学種Aのモル数a+Δa(T2−T1)を濃度計測装置等で計測することにより、温度T1時の化学種Bのモル数がΔa(T2−T1)となることを利用して、化学種Bの濃度を計測することができる。また、さらに系の雰囲気温度を化学種Cが化学種Aへと全て変換(分解等)する温度T3に変化させ、そのときの化学種Aのモル数a+Δa(T2−T1)+Δa(T3−T2)を濃度計測装置等で計測することにより、温度T1時の化学種Cのモル数がΔa(T3−T2)となることを利用して、化学種Cの濃度を計測することができる。これに加え、dD,eE,fF・・・の複数種を含む雰囲気においても同様である。
なお、上記の実施形態では、化学種Aがアンモニア、化学種Bが尿素、化学種Cがイソシアン酸にそれぞれ対応している。
In the first embodiment described above, urea has been supplied to the exhaust gas and the ammonia concentration is measured. However, the method for measuring an exhaust gas component of the present invention is limited to the case where urea is used. However, as shown in the following formula, the present invention can be applied to the case where the chemical species are A, B, C,... And the number of moles is a, b, c,.
That is, only the chemical species A can be measured by the concentration measuring device or the like in the system of the atmosphere temperature T 1 including a plurality of compounds aA, bB, cC,. When there is no concentration measurement technique or it is extremely difficult and these concentrations are unknown, the atmospheric temperature of the system is changed to a temperature T 2 at which the chemical species B is completely converted (decomposed) into A, by measuring the number of moles a + .DELTA.a species a the (T 2 -T 1) in a concentration measuring apparatus or the like when, the number of moles of species B o'clock temperature T 1 is a Δa (T 2 -T 1) Can be used to measure the concentration of the chemical species B. Further, the atmospheric temperature of the system is changed to a temperature T 3 at which the chemical species C is completely converted (decomposed) into the chemical species A, and the number of moles of the chemical species A at that time a + Δa (T 2 −T 1 ) + Δa ( By measuring T 3 -T 2 ) with a concentration measuring device or the like, the chemical species C concentration at the temperature T 1 becomes Δa (T 3 -T 2 ). Can be measured. In addition, the same applies to an atmosphere including a plurality of types of dD, eE, fF.
In the above embodiment, the chemical species A corresponds to ammonia, the chemical species B corresponds to urea, and the chemical species C corresponds to isocyanate.
また、上記した実施形態では、反応促進手段として、排出ガスを所定の温度に調節する温度調節手段を採用した例を説明したが、温度調節手段のほか、触媒を利用した方法など他の反応促進手段を採用して上記同様に排ガス成分の測定を行なうことが可能である。
例えば、上記のようにアンモニア生成反応を促進する手段としては、上記の温度調節による手段のほか、例えば、1)特開2007−321680号公報に記載の、パルス放電又は交流放電を発生させて尿素をアンモニアに転化し、尿素から転化したアンモニアを抽出するプラズマアシスト型の尿素改質装置を用いた方法、あるいは2)特開2006−122792号公報に記載の、酸化チタン担体に酸化タングステンを添加した構造の尿素加水分解触媒、3)尿素水をアンモニアに変換する酸化チタン系の加水分解触媒、4)特開2006−223937号公報に記載の、バナジウムの酸化物またはバナジウムのオキソ酸塩を主成分とした尿素分解触媒などの触媒を利用した方法、等を用いることができる。
In the above-described embodiment, the example in which the temperature adjusting means for adjusting the exhaust gas to a predetermined temperature has been described as the reaction promoting means. However, in addition to the temperature adjusting means, other reaction promotion such as a method using a catalyst is used. It is possible to measure exhaust gas components in the same manner as described above by adopting means.
For example, as means for promoting the ammonia production reaction as described above, in addition to the means by temperature control, for example, 1) urea discharge by generating pulse discharge or alternating current discharge described in JP-A-2007-321680. A method using a plasma assist type urea reforming apparatus that converts ammonia into ammonia and extracting ammonia converted from urea, or 2) Tungsten oxide added to a titanium oxide carrier as described in JP-A-2006-122792 Urea hydrolysis catalyst having structure, 3) Titanium oxide based hydrolysis catalyst for converting urea water into ammonia, 4) Vanadium oxide or vanadium oxoacid salt as described in JP-A-2006-223937 For example, a method using a catalyst such as a urea decomposition catalyst may be used.
(第2実施形態)
本発明の排ガス成分の測定方法の第2実施形態を図4を参照して説明する。本実施形態は、第1実施形態の単管のサンプリング管を3本に分岐し、各温度でのアンモニア濃度を同時計測できるように構成したものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the method for measuring exhaust gas components of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the single sampling tube of the first embodiment is branched into three, and the ammonia concentration at each temperature can be measured simultaneously.
なお、SCR触媒は第1実施形態で使用した材料にて第1実施形態と同様に形成することが可能であり、第1実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。 The SCR catalyst can be formed in the same manner as in the first embodiment using the material used in the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment. Detailed description is omitted.
本実施形態の排ガス成分の測定方法は、図4に示すように、サンプリングプローブ16に接続されたサンプリング共通管28が3本に分岐し、それぞれ独立に温度調節が可能なサンプリング管51、52、53が設けられた構成になっている。サンプリング孔17からサンプリングされた排出ガスは、3本のサンプリング管51、52、53の各々に供給され、排出ガスを同時に異なる温度に調節することができる。このとき、サンプリング孔から分岐までの間は、水へのアンモニアの吸着を回避しつつ、前記反応(a)が進行しないように、100〜150℃に保たれるように構成されている。
As shown in FIG. 4, the measuring method of the exhaust gas component of the present embodiment is divided into three sampling
なお、サンプリング管51、52、53の長さは、前記反応(a)及び(b)が充分に進行する時間が得られる範囲で任意に選択すればよく、また、サンプリング管の内径を調節して滞留時間を変化させ、反応が充分に進行し得るようにしてもよい。各サンプリング管の外側には、加熱ヒータ20が配置されており、この加熱ヒータにより第1実施形態と同様に被検ガスの温度を調節することができる。また、加熱されたサンプリング管を冷却するための冷却ファンが取り付けられてもよい。加熱ヒータのほか、第1実施形態と同様に熱交換が行なえる熱媒循環用配管を配設することもできる。また、サンプリングプローブ16及びサンプリング共通管28にも同様に加熱ヒータや熱媒循環用配管を設け、サンプリング孔から分岐までの間を100〜150℃に保つことが必要である。
Note that the length of the
各サンプリング管51、52、53の他端は、それぞれ排出ガス中のアンモニアガスの濃度を計測するためのアンモニア計測装置30a、30b、30cと接続されている。サンプリングプローブ16とアンモニア計測装置30a、30b又は30cとは、それぞれ異なるサンプリング管51、52、53を介して連通されており、サンプリングプローブ16で採取された排出ガスは3本のサンプリング管でそれぞれ異なる所定温度に温調され、アンモニア計測装置に供給される。このような構成により、例えば、採取された排出ガス(被検ガス)は、サンプリング管51で130℃(温度T1以下)に温調されると同時に、サンプリング管52で160℃(温度T2)に加熱され、さらに同時にサンプリング管53では300℃(温度T3)に加熱されることになり、各サンプリング管に繋がるアンモニア計測装置にてアンモニア濃度(C1,C2,C3)を同時計測することができる。
本実施形態では、被検ガスを複数の温度に同時に調節することにより、前記反応(a)又は(b)を選択することができる。このように、簡易な装置構成でありながらも、リアルタイムに排出ガス中の目的成分を定量することができる。
The other ends of the
In the present embodiment, the reaction (a) or (b) can be selected by simultaneously adjusting the test gas to a plurality of temperatures. In this way, the target component in the exhaust gas can be quantified in real time while having a simple apparatus configuration.
アンモニア計測装置30a、30b、30cは、1台のコンピュータ端末40と電気的に接続されており、各アンモニア計測装置で計測された濃度値はそれぞれ所望のタイミングでコンピュータ端末40に集められ、排出ガス中の尿素、イソシアン酸、及びアンモニアの分離計測が迅速に行なえる構成になっている。
The
得られたアンモニア濃度を利用することにより、第1実施形態と同様に図3のように、アンモニア濃度C1及びアンモニア濃度C2から前記式1のように減算することでサンプリング点での尿素濃度が求められ、また、アンモニア濃度C2及びアンモニア濃度C3から下記式2のように減算することで、サンプリング点でのイソシアン酸濃度が求められる。 By using the obtained ammonia concentration, the urea concentration at the sampling point is obtained by subtracting from the ammonia concentration C 1 and the ammonia concentration C 2 as shown in the above equation 1 as shown in FIG. 3 as in the first embodiment. Further, the isocyanate concentration at the sampling point is obtained by subtracting from the ammonia concentration C 2 and the ammonia concentration C 3 as shown in the following formula 2.
このように本実施形態においても、分析部としてアンモニア分析しか行なえない簡易な装置を用いて、3本のサンプリング管の温度を別個に調節し、アンモニア濃度を各温度領域ごとに計測することにより、排出ガス中の尿素及びイソシアン酸の計測が可能である。
なお、上記の実施形態では、3本のサンプリング管51、52、53において温度調節するようにしているが、サンプリングプローブ16、サンプリング共通管28はT1以下に保持することが必要である。
Thus, also in this embodiment, by using a simple device that can only perform ammonia analysis as an analysis unit, the temperature of the three sampling tubes is adjusted separately, and the ammonia concentration is measured for each temperature region, Urea and isocyanic acid in exhaust gas can be measured.
In the above embodiments, although as to temperature control in three
なお、アンモニア濃度を計測する温度T1、T2、T3については、第1実施形態と同様であり、また本実施形態も、排出ガス中に尿素を供給してアンモニア濃度を計測して行なう場合に限られるものではない。また、温度調節手段のほか、触媒を利用した方法など他の反応促進手段を採用して上記同様に排ガス成分の計測を行なうことが可能である。 The temperatures T 1 , T 2 , and T 3 for measuring the ammonia concentration are the same as in the first embodiment, and this embodiment is also performed by supplying urea into the exhaust gas and measuring the ammonia concentration. It is not limited to cases. Further, in addition to the temperature adjusting means, other reaction promoting means such as a method using a catalyst can be employed to measure the exhaust gas component in the same manner as described above.
(第3実施形態)
本発明の排ガス成分の測定方法の第3実施形態を図5を参照して説明する。本実施形態は、第1実施形態の単管のサンプリング管を3本に分岐し、被検ガスを所望の温度に合わせてサンプリンング管を選択して温度調節した後、再び単管のサンプリング管を介してアンモニア濃度を計測する構成としたものである。
(Third embodiment)
A third embodiment of the method for measuring exhaust gas components of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the single-tube sampling tube of the first embodiment is branched into three, the sampling gas is selected according to the desired temperature and the temperature is adjusted by selecting the sampling tube, and then the single-tube sampling tube is again used. It is set as the structure which measures ammonia concentration via this.
なお、SCR触媒は第1実施形態で使用した材料にて第1実施形態と同様に形成することが可能であり、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。 The SCR catalyst can be formed by using the material used in the first embodiment in the same manner as in the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same constituent elements as those in the first and second embodiments. The detailed description is omitted.
本実施形態の排ガス成分の測定方法は、図5に示すように、サンプリングプローブ16に接続されたサンプリング共通管28が3本に分岐され、それぞれ独立に温度調節が可能なサンプリング管51、52、53が設けられた構成になっている。サンプリング管51、52及び53には、バルブV1、V2、V3が取り付けられており、調節温度に合わせて開閉させることにより、サンプリング孔17からサンプリングされた排出ガスは、被検ガスとして3本のサンプリング管51、52、53のいずれかに供給され、温度調節が行なえるようになっている。
As shown in FIG. 5, the measuring method of the exhaust gas component of the present embodiment is divided into three sampling
サンプリング管51、52、53は、サンプリング共通管28と繋がる一端と反対の他端において単管のサンプリング共通管38の一端と接続されている。サンプリング共通管38の他端は、排出ガス中のアンモニアガスの濃度を計測するためのアンモニア計測装置30と接続されている。サンプリングプローブ16とアンモニア計測装置30とは、サンプリング共通管28、サンプリング管51、52、53、及びサンプリング管38を介して連通されており、サンプリングプローブ16で採取された排出ガスは、3本のサンプリング管でそれぞれ異なる所定温度に温調された後、サンプリング共通管38を通じてアンモニア計測装置30に供給される。このような構成により、例えば、バルブV1を開きバルブV2及びV3を閉じることにより、サンプリング管51で被検ガスを130℃(温度T1以下)に温調してアンモニア濃度C1を計測し、バルブV2を開きバルブV1及びV3を閉じることにより、サンプリング管52で被検ガスを160℃(温度T2)に加熱し、尿素を完全にアンモニアとイソシアン酸に分解した後〔尿素濃度=0(ゼロ)〕、被検ガス中のアンモニア濃度C2を計測する。さらに、バルブV3を開きバルブV1及びV2を閉じることにより、サンプリング管53で被検ガスを300℃(温度T3)に加熱し、イソシアン酸を完全にアンモニア及び二酸化炭素に加水分解した後、被検ガス中のアンモニア濃度C3を計測することができる。
The
このとき、サンプリング孔から分岐までの間及び単管のサンプリング共通管38は、水へのアンモニアの吸着を回避しつつ、前記反応(a)が進行しないように、100〜150℃に保たれるように構成されている。サンプリングプローブ16及びサンプリング共通管28、38は、第1実施形態と同様に加熱ヒータや熱媒循環用配管を設けることにより100〜150℃に保つことが必要である。
At this time, the sampling
アンモニア計測装置30は、コンピュータ端末40と電気的に接続されており、アンモニア計測装置30で計測された濃度値は、所望のタイミングでコンピュータ端末に取り込まれ、排出ガス中の尿素、イソシアン酸、及びアンモニアの分離計測が可能である。本実施形態でも、被検ガスを複数の温度に調節することにより、前記反応(a)又は(b)を選択することができる。
The
得られたアンモニア濃度を利用することにより、第1実施形態と同様に図3のように、アンモニア濃度C1及びアンモニア濃度C2から前記式1のように減算することでサンプリング点での尿素濃度が求められ、また、アンモニア濃度C2及びアンモニア濃度C3から下記式2のように減算することで、サンプリング点でのイソシアン酸濃度が求められる。このように、本実施形態においても、分析部としてアンモニア分析しか行なえない簡易な装置を用いて、3本のサンプリング管の温度を別個に調節し、アンモニア濃度を各温度領域ごとに計測することにより、排出ガス中の尿素及びイソシアン酸の計測が可能である。 By using the obtained ammonia concentration, the urea concentration at the sampling point is obtained by subtracting from the ammonia concentration C 1 and the ammonia concentration C 2 as shown in the above equation 1 as shown in FIG. 3 as in the first embodiment. Further, the isocyanate concentration at the sampling point is obtained by subtracting from the ammonia concentration C 2 and the ammonia concentration C 3 as shown in the following formula 2. Thus, also in this embodiment, by using a simple device that can only perform ammonia analysis as an analysis unit, the temperature of the three sampling tubes is adjusted separately, and the ammonia concentration is measured for each temperature region. Measurement of urea and isocyanic acid in exhaust gas is possible.
本実施形態では、3本のサンプリング管51、52、53において温度調節するようにしたが、必要に応じて、サンプリングプローブ16、サンプリング共通管28、28を温度調節するようにしてもよい。
なお、アンモニア濃度を計測する温度T1、T2、T3については、第1実施形態と同様であり、また本実施形態も、排出ガス中に尿素を供給してアンモニア濃度を計測して行なう場合に限られるものではない。また、温度調節手段のほか、触媒を利用した方法など他の反応促進手段を採用して上記同様に排ガス成分の測定を行なうことが可能である。
In this embodiment, the temperature is adjusted in the three
The temperatures T 1 , T 2 , and T 3 for measuring the ammonia concentration are the same as in the first embodiment, and this embodiment is also performed by supplying urea into the exhaust gas and measuring the ammonia concentration. It is not limited to cases. Further, in addition to the temperature adjusting means, other reaction promoting means such as a method using a catalyst can be employed to measure the exhaust gas component in the same manner as described above.
15・・・尿素水噴射装置
16・・・サンプリングプローブ
17・・・サンプリング孔
18,51,52,53・・・サンプリング管
28,38・・・サンプリング共通管
30,30a,30b,30c・・・アンモニア計測装置
15 ... Urea
Claims (10)
採取された前記排出ガス中の成分の反応を反応促進手段により促進させる反応促進工程と、
前記反応により生成された生成物の濃度を計測する濃度計測工程と、
計測された前記濃度に基づいて、排出ガス中の少なくとも前記成分の濃度を取得する濃度取得工程と、
を有する排ガス成分の測定方法。 An exhaust gas collecting step for collecting exhaust gas discharged from the internal combustion engine;
A reaction promoting step of promoting the reaction of components in the collected exhaust gas by a reaction promoting means;
A concentration measuring step for measuring the concentration of the product produced by the reaction;
A concentration acquisition step of acquiring a concentration of at least the component in the exhaust gas based on the measured concentration;
A method for measuring exhaust gas components.
前記濃度計測工程は、少なくとも1つの所定温度に調節された排出ガス中における前記生成物の濃度を計測することを特徴とする請求項1に記載の排ガス成分の測定方法。 The reaction promoting means is a temperature adjusting means for adjusting the exhaust gas to a predetermined temperature,
The method for measuring an exhaust gas component according to claim 1, wherein the concentration measuring step measures the concentration of the product in the exhaust gas adjusted to at least one predetermined temperature.
前記排出ガス採取工程は、少なくとも尿素が供給された前記排出ガスを所定の採取点で採取し、
前記反応促進工程は、採取された前記排出ガスを所定温度に調節することにより、供給された尿素の反応を促進し、
前記濃度計測工程は、アンモニアの生成反応が進行する温度以下の温度T1に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C1と、アンモニア及びイソシアン酸の生成反応が進行する温度T2に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C2と、前記イソシアン酸からのアンモニア生成反応が進行する温度T3に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C3とを計測し、
前記濃度取得工程は、計測された前記アンモニア濃度から下記式1〜式2により尿素、イソシアン酸、及びアンモニアの濃度を取得する、ことを特徴とする請求項1に記載の排ガス成分の測定方法。
尿素濃度=C2−C1 ・・・(式1)
イソシアン酸濃度=C3−C2−(C2−C1) ・・・(式2) And a urea supply step of supplying at least urea to the exhaust gas discharged from the internal combustion engine,
The exhaust gas collecting step collects at least a predetermined sampling point of the exhaust gas supplied with urea,
The reaction promoting step promotes the reaction of supplied urea by adjusting the collected exhaust gas to a predetermined temperature,
The concentration measuring step is adjusted to an ammonia concentration C 1 in the exhaust gas adjusted to a temperature T 1 that is equal to or lower than a temperature at which the ammonia production reaction proceeds, and a temperature T 2 at which the ammonia and isocyanate production reaction proceeds. the ammonia concentration C 2 of the exhaust gas and the on ammonia concentration C 3 of the exhaust gas ammonia formation reaction is adjusted to a temperature T 3 which proceeds from the isocyanic acid is measured,
2. The method for measuring an exhaust gas component according to claim 1, wherein the concentration acquisition step acquires the concentrations of urea, isocyanic acid, and ammonia from the measured ammonia concentration according to the following formulas 1 and 2.
Urea concentration = C 2 −C 1 (Formula 1)
Isocyanic acid concentration = C 3 -C 2- (C 2 -C 1 ) (Formula 2)
採取された前記排出ガス中の成分の反応を促進させる反応促進手段と、
前記反応により生成された生成物の濃度を計測する濃度計測手段と、
計測された前記濃度に基づいて、排出ガス中の前記成分の濃度を取得する濃度取得手段と、
を備えた排ガス成分測定装置。 Exhaust gas collecting means for collecting exhaust gas discharged from the internal combustion engine;
Reaction promoting means for promoting reaction of components in the collected exhaust gas;
Concentration measuring means for measuring the concentration of the product produced by the reaction;
A concentration acquisition means for acquiring the concentration of the component in the exhaust gas based on the measured concentration;
Exhaust gas component measuring device equipped with.
前記排出ガス採取手段は、少なくとも尿素が供給された前記排出ガスを所定の採取点で採取し、
前記反応促進手段は、採取された前記排出ガスを所定温度に調節することにより、供給された尿素の反応を促進させる温度調節手段であり、
前記濃度計測手段は、アンモニアの生成反応が進行する温度以下の温度T1に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C1と、アンモニア及びイソシアン酸の生成反応が進行する温度T2に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C2と、前記イソシアン酸からのアンモニア生成反応が進行する温度T3に調節された前記排出ガス中のアンモニア濃度C3とを計測するアンモニア濃度計測手段であり、
前記濃度取得手段は、計測された前記アンモニア濃度から下記式1〜式2により尿素、イソシアン酸、及びアンモニアの濃度を取得するアンモニア濃度取得手段である、ことを特徴とする請求項6に記載の排ガス成分測定装置。
尿素濃度=C2−C1 ・・・(式1)
イソシアン酸濃度=C3−C2−(C2−C1) ・・・(式2) Furthermore, provided with upstream of the exhaust gas collecting means in the exhaust gas circulation direction, provided with urea supply means for supplying at least urea to the exhaust gas discharged from the internal combustion engine,
The exhaust gas sampling means collects the exhaust gas supplied with at least urea at a predetermined sampling point,
The reaction promoting means is a temperature adjusting means for promoting the reaction of the supplied urea by adjusting the collected exhaust gas to a predetermined temperature.
The concentration measuring means is adjusted to an ammonia concentration C 1 in the exhaust gas adjusted to a temperature T 1 that is equal to or lower than a temperature at which ammonia production reaction proceeds, and a temperature T 2 at which ammonia and isocyanate production reaction proceeds. the ammonia concentration C 2 of the exhaust gas was a ammonia-concentration measuring unit that ammonia formation reaction to measure the ammonia concentration C 3 of the exhaust gas is adjusted to a temperature T 3 which proceeds from the isocyanate,
The said density | concentration acquisition means is an ammonia concentration acquisition means which acquires the density | concentration of urea, an isocyanic acid, and ammonia from the measured said ammonia density | concentration by the following formula 1-2 formula, It is characterized by the above-mentioned. Exhaust gas component measuring device.
Urea concentration = C 2 −C 1 (Formula 1)
Isocyanic acid concentration = C 3 -C 2- (C 2 -C 1 ) (Formula 2)
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