JP3020626B2 - フーリエ変換赤外分光計を用いたエンジン排ガス分析装置 - Google Patents

フーリエ変換赤外分光計を用いたエンジン排ガス分析装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、測定試料に対して赤外
光を照射し、そのとき得られる吸収スペクトル中の複数
の指定された波数ポイントにおける吸光度に基づいて測
定試料中に含まれる多成分を定量分析するFTIR(フ
ーリエ変換赤外分光計)を用いたエンジン排ガス分析装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記エンジン排ガス分析装置は、例えば
図1に示すように構成されている。この図において、1
は排ガス源であるエンジンを搭載した供試車両(例えば
乗用車)、2は車両1のエンジンから排出される排ガス
を適宜希釈するダイリューショントンネル、3は希釈用
エヤー導入管、4はガス流路、5はクリティカルフロー
ベンチュリ(Critical Flow Venturi )、6は吸引ブ
ロアである。そして、ダイリューショントンネル2の途
中には希釈ガス(これが測定対象としての測定ガスとな
る)を採取するガス採取管7が接続してあって、その下
流側にはFTIR8が設けられている。
【0003】前記FTIR8は、詳細には図示してない
が、前記ガス採取管7によって導かれる測定ガスや比較
ガスを収容するセルと、このセルに対して平行な赤外光
を発するように構成された赤外光源と、ビームスプリッ
タ,固定ミラー,可動ミラーからなる干渉機構と、セル
を透過した赤外光が入射される半導体検出器などからな
る分析部9と、この分析部9から出力されるインターフ
ェログラムを加算平均し、その加算平均出力を高速でフ
ーリエ変換し、さらに、このフーリエ変換出力に基づい
て測定対象成分に関するスペクトル演算などを行うデー
タ処理部10とからなり、このデータ処理部10は例えばコ
ンピュータよりなる。なお、11は入力装置としてのキー
ボード、12はディスプレイとしてのCRTである。
【0004】このように構成されたFTIR8において
は、次のようにして多成分を定量分析することができ
る。すなわち、前記セルに比較試料または測定試料をそ
れぞれ収容して赤外光源からの赤外光をセルに照射し、
比較試料または測定試料のインターフェログラムを測定
する。これらのインターフェログラムをデータ処理部10
において、それぞれフーリエ変換してパワースペクトル
を得た後、比較試料のパワースペクトルに対する測定試
料のパワースペクトルの比を求め、これを吸光度スケー
ルに変換することにより吸収スペクトルを得た後、この
吸収スペクトル中の複数の波数ポイントにおける吸光度
に基づいて測定試料中に含まれる成分を定量分析するの
である。
【0005】上記成分を定量分析する方法として、例え
ば本願出願人に係る平成2年6月28日付けの特許出願
(特願平2−171038号)があり、その概要は、吸収スペ
クトル中の複数の波数ポイントにおける局所的ピーク値
と局所的バレー値との差である相対吸光度の和を求め、
この和に基づいて各成分の濃度を各別に得ると云うもの
であり、FTIRによれば、吸収スペクトルにおける波
数ポイント群を適宜選ぶことにより測定試料中の多成分
を定量分析することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
なFTIR方式のガス分析計を用いて測定試料中の多成
分を同時に定量分析する場合、測定試料中に実際に存在
するガスの組成・濃度が予想していたものと大きくずれ
ていると、干渉影響が出たり、十分な精度が得られない
などといった問題がある。
【0007】殊に、自動車のエンジンからの排ガスの組
成・濃度は、燃料の種類,触媒の有無,排気量といった
供試エンジンの条件やサンプリング方法,運転モードと
いった試験条件により多様であり、これら全てに対応す
るのは困難である。また、測定対象ガス種がある程度選
択可能な場合でも、適当な組み合わせを選ぶにはかなり
の知識が必要で、分析を失敗しやすい。そして、その対
策として、吸収スペクトルまたはパワースペクトル,イ
ンターフェログラムの形でデータを保存し再計算可能と
すると、ファイル容量が膨大になり、連続分析時間が制
限されてしまう。
【0008】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、供試車両の条件,試
験条件によって組成やその濃度が大きく異なる排ガス
を、常に最適の条件で同時に多成分定量分析できるフー
リエ変換赤外分光計を用いたエンジン排ガス分析装置を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の請求項1に記載の発明は、エンジンからの排
ガスをサンプリング装置を介してフーリエ変換赤外分光
計に測定試料として導き、このフーリエ変換赤外分光計
において、分析部のセルに比較試料または測定試料をそ
れぞれ収容して赤外光源からの赤外光をセルに照射し、
比較試料または測定試料のインターフェログラムを測定
し、これらのインターフェログラムをデータ処理部にお
いて、それぞれフーリエ変換してパワースペクトルを得
た後、比較試料のパワースペクトルに対する測定試料の
パワースペクトルの比を求め、これを吸光度スケールに
変換することにより吸収スペクトルを得た後、この吸収
スペクトル中の複数の指定された波数ポイントにおける
吸光度に基づいて排ガス中に含まれる多成分を定量分析
するフーリエ変換赤外分光計を用いたエンジン排ガス分
析装置において、濃度計算対象のガス種・濃度レンジを
決定するために少なくとも供試車両の条件を設定する条
件設定画面を備え、前記供試車両の条件は燃料の種類お
よび/または触媒の有無を含むまた、本願の請求項2
に記載の発明は、前記供車両の条件により、判定テー
ブルに従って、予め用意してある測定対象成分とその濃
度レンジとの組み合わせのうち適当と思われるものを一
つまたは複数選定し、これをディスプレイに表示すると
ともに、濃度計算対象の測定対象成分とその濃度レンジ
に対応する予め指定された複数の波数ポイントを用いて
濃度計算上必要な設定を行うように構成されている。
【0010】
【作用】上記構成のFTIRを用いたエンジン排ガス分
析装置によれば、少なくとも供試車両の条件に応じて測
定対象ガス種・濃度レンジを簡単に変更することがで
き、従って、多様なエンジン排ガスの多成分の定量分析
を精度よく行うことができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
【0012】本発明に係るFTIRを用いたエンジン排
ガス分析装置が従来のこの種の装置と大きく異なる点
は、濃度計算対象のガス種・濃度レンジを決定するため
少なくとも供試車両の条件を設定する条件設定画面を
備え、前記供試車両の条件は燃料の種類および/または
触媒の有無を含む点である。また、前記供車両の条件
により、判定テーブルに従って、予め用意してある測定
対象成分とその濃度レンジとの組み合わせのうち適当と
思われるものを一つまたは複数選定し、これをディスプ
レイに表示するとともに、濃度計算対象の測定対象成分
とその濃度レンジに対応する予め指定された複数の波数
ポイントを用いて濃度計算上必要な設定を行うように構
成した点である。
【0013】ところで、供試車両の条件と試験条件を種
々に変えたときに排出される排ガス中に含まれるガス組
成とその濃度範囲はおおよそ予想することができるの
で、それに対応する濃度計算用の波数ポイント群を予め
指定し、これをCPU10のメモリ内に登録しておく。そ
して、このメモリ内には、表1に示すような判定テーブ
ルが格納されている。
【0014】
【表1】
【0015】この表1は自動車エンジンを想定した場合
に燃料、触媒、排気量、運転モード、サンプリング法を
それぞれ選択することにより、測定対象成分とその濃度
レンジとの組み合わせを1または複数個示す判定テーブ
ルで、表中の1〜8の数字はその組み合わせに付した番
号(候補番号)を示している。
【0016】而して、本発明に係るFTIRを用いたエ
ンジン排ガス分析装置においては、先ず、測定を開始す
る前に、供試車両の条件と試験条件を指定する必要があ
るが、これは次のようにして行われる。すなわち、図2
は前記供試車両の条件と試験条件を設定するために、C
RT12に表示された「条件設定」画面の一例を示すもの
で、この図において、項目Aは車両エンジンにおいて使
用する燃料の種類を、項目Bは触媒の有無を、項目Cは
エンジンの排気量をそれぞれ示しており、ここまでが供
車両の条件である。また、項目Dはサンプリング方法
を、項目Eは運転モードの種類をそれぞれ示しており、
これらが試験条件である。そして、条件設定に際して
は、キーボード11を用いてこれらA〜Eの各項目につい
て適当なものを選択し、「確認」の項にカーソルを移動
してリターンキー(図外)を押す。
【0017】前記リターンキーを押すことにより、図3
に示すような「測定ガス種・濃度レンジ」画面が表示さ
れる。この「測定ガス種・濃度レンジ」は、測定対象と
濃度レンジとを対にして表したもので、この例では、
「候補1:ガソリン用2」と「候補2:ガソリン用3」
とが表示される。ここで云う候補とは、前記表1に示す
判定テーブルにおける候補番号で表されるものである。
そして、この場合、候補1,2のいずれかを選択して
「確認」の項にカーソルを移動してリターンキーを押す
ことにより、濃度計算対象のガス種・濃度レンジが決定
され、これに伴って濃度計算上必要な設定が行われるの
である。
【0018】上述の説明では、測定に際して、最適と思
われる測定対象および濃度レンジを自動判断して指定で
きるようにしてあるが、本発明はこれに限られるもので
はなく、前記候補の選択時、ユーザー(分析施行者)の
判断で「測定対象:」欄に他の適当な候補名を入力でき
るようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るFT
IRを用いたエンジン排ガス分析装置おいては、少なく
とも供試車両の条件に応じて濃度計算ガス種・濃度レン
ジを変更することができるので、多様なエンジン排ガス
の多成分の定量分析を精度よく行うことができる。そし
て、自動判断機能を持たせたことにより、ガス種の設定
は容易であり、熟練を要求されないから誰にでも比較的
簡単にしかも失敗することなく所望の分析を行うことが
できる。また、必要に応じて、ユーザーの判断でべつの
設定に変更することができるから、特殊な場合にも対応
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る装置の一例を概略的に示す図であ
る。
【図2】条件設定を行うときの表示画面の一例を示す図
である。
【図3】測定ガス種・濃度レンジの候補を選択するとき
の表示画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
8…フーリエ変換赤外分光計、9…分析部、10…デー
タ処理部、12…ディスプレイ(CRT)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−55938(JP,A) 特開 昭56−147042(JP,A) 特開 平2−87044(JP,A) 特開 昭63−212827(JP,A) 特開 昭58−2637(JP,A) 実開 昭56−149945(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/61

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンからの排ガスをサンプリング装
    置を介してフーリエ変換赤外分光計に測定試料として導
    き、このフーリエ変換赤外分光計において、分析部のセ
    ルに比較試料または測定試料をそれぞれ収容して赤外光
    源からの赤外光をセルに照射し、比較試料または測定試
    料のインターフェログラムを測定し、これらのインター
    フェログラムをデータ処理部において、それぞれフーリ
    エ変換してパワースペクトルを得た後、比較試料のパワ
    ースペクトルに対する測定試料のパワースペクトルの比
    を求め、これを吸光度スケールに変換することにより吸
    収スペクトルを得た後、この吸収スペクトル中の複数の
    指定された波数ポイントにおける吸光度に基づいて排ガ
    ス中に含まれる多成分を定量分析するフーリエ変換赤外
    分光計を用いたエンジン排ガス分析装置において、濃度
    計算対象のガス種・濃度レンジを決定するために少なく
    とも供試車両の条件を設定する条件設定画面を備え、前
    記供試車両の条件は燃料の種類および/または触媒の有
    無を含むことを特徴とするフーリエ変換赤外分光計を用
    いたエンジン排ガス分析装置。
  2. 【請求項2】 記供試車両の条件により、判定テーブ
    ルに従って、予め用意してある測定対象成分とその濃度
    レンジとの組み合わせのうち適当と思われるものを一つ
    または複数選定し、これをディスプレイに表示するとと
    もに、濃度計算対象の測定対象成分とその濃度レンジに
    対応する予め指定された複数の波数ポイントを用いて濃
    度計算上必要な設定を行うように構成した請求項1に記
    載のフーリエ変換赤外分光計を用いたエンジン排ガス分
    析装置。
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