JP3617261B2 - 連続パティキュレート測定装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるパティキュレート(粒子状物質)の排出量(PM量)を測定するための連続パティキュレート測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンの排ガス中のPM量を測定するため希釈トンネル装置が用いられている。これはトンネル内で排ガスを希釈し、希釈後のガスにフィルタを通過させ、測定対象となる粒子状物質を直接フィルタ上に捕集し、フィルタの測定前後の重量差からPM量を算出するものである。トンネルにはフルトンネルとミニトンネルとがあり、フルトンネルは排ガスの全量を、ミニトンネルは排ガスの一部をそれぞれ希釈するようになっている。
【0003】
排ガス規制に対する試験(タイプテスト)はフルトンネルで受けなければならないが、フルトンネルの場合、排ガス中の微粒子を空気で均一に混合させるためにある程度長い区間が必要である。ちなみに米国では内径の10倍以上のトンネル長が必要とされており、設備的に大きくなりがちである。このため、通常の開発業務においては比較的小型の設備で済むミニトンネル装置が多用されている。
【0004】
なお、パティキュレートの成分は大きくSOF(可溶性有機物質)とISF(非溶性有機物質)とに分けられる。SOFは未燃の燃料分やオイル分(燃えかす等)を含み、ISFはすす(スート)や硫黄分(サルフェート)を含むものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のPM量の測定方法はエンジンを一定時間、定常状態で運転させておき、粒子状物質を直接捕集する方法であるため、定常状態での測定しかできず、逆にいえばエンジン回転数が変化するときなどの過渡状態での測定ができない。特にトランジェントモード試験等ではエンジンの運転状態が時々刻々と変化するため、過渡状態でのPM量を測定することは重要である。従来の測定方法だとモード試験全体としてのトータル値しか分からず、モード中のどの状態でどれだけの量のパティキュレートが排出されたかが分からない。なお、パティキュレートの大部分をすすが占めるため、PHSメータ(光の減衰量からSM濃度を検知する装置)等により定性的にはパティキュレートの排出傾向を知ることができるが、その定量的な測定には供し得ない。
【0006】
一方、従来の測定方法だと、重量差により捕集量を求めるものであるため、1回当たりの捕集時間がかかるうえ、測定誤差が生じてしまうこともある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る連続パティキュレート測定装置は、少なくともエンジン運転時におけるエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、CO排出量、HC排出量及びスモーク濃度を検出する手段を有し、少なくとも燃料流量、吸気流量及びスモーク濃度からISF量を算出し、少なくともエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、CO排出量及びHC排出量からSOF量を算出し、ISF量とSOF量の和をパティキュレート量と算出する演算手段を設けたものである。
【0008】
本発明者は、実際の試験結果を基に、上記エンジン回転数等とパティキュレート排出量との間に一定の相関があることを見出だした。よって検出手段により上記エンジン回転数等を検出し、演算手段によりこれら検出値に対し所定の演算を行うことで、時々刻々と変化するPM量を定量的に知ることができるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0010】
図1は本発明に係るパティキュレート測定装置を示し、その構成は周知の排ガス試験装置と大略同様である。即ち、ディーゼルエンジン1からは排気管2が延出され、排気管2には矢示方向に排ガスが流される。排気管2の下流側には排気ブロワ(図示せず)が配設され、これによって排ガスが外部に排出される。排気管2には排ガス分析計6とSMメータ7とが設けられる。排ガス分析計6は、排気管2から排ガスのサンプルを取り出し、これより排ガス中に含まれるCO及びHCの排出量を計測する。またSMメータ7も同様に、排ガスのサンプルに基づいて排ガス中に含まれるスモークの濃度を計測する。さらにエンジン1には空気流量計9、燃料流量計10及びエンジン回転数センサ11が設けられ、空気流量計9はエンジン1の吸気流量を、燃料流量計10はエンジン1に供給される燃料の流量を、エンジン回転数センサ11はエンジン1の回転数を、それぞれ計測する。なお12は動力計である。
【0011】
このように、これら計測器及びセンサは、エンジン運転時におけるCO排出量、HC排出量、スモーク濃度、吸気流量、燃料流量及びエンジン回転数をそれぞれ検出している。またこれら計測器及びセンサはそれぞれ演算装置13に電気的に接続され、各検出値に相当する出力信号を演算装置13に送出する。ここで演算装置13は、上述の検出値から吸気流量と燃料流量との和を求め、これを排ガス流量としている。このように、上述の計測器、センサ及び演算装置13が本発明の検出手段を構成している。検出は連続的に行われ、つまり各計測器、センサ及び演算装置13は各瞬間毎に、各流量、排出量、濃度を計測するようになっている。
【0012】
さらに、演算装置13は、これら検出値に基づきパティキュレート排出量を算出する。つまり演算装置13が本発明の演算手段を構成している。このように、ここではPM量が間接的に測定される。以下これについて詳しく説明する。
【0013】
図2及び図3は、通常のミニトンネル装置による排ガス試験の結果を示す表である。各モード(MODE)1〜8において、エンジン1は一定回転数で一定時間、定常に運転される。なおこれら各モードは米国のトランジェント規制に対応した代用モードである。各モードのエンジン回転数NE (rpm) は、モード1では600(rpm)、モード2では760(rpm)、モード3では962(rpm)、モード4では1196(rpm) 、モード5では2600(rpm) 、モード6では2470(rpm) 、モード7では2470(rpm) 、モード8では2340(rpm) である。図2中、UHC、UCO、USM、UFUEL、UEXT 、UAIR 、UPMはそれぞれHC排出量、CO排出量、スモーク濃度、燃料流量、排ガス流量、吸気流量、パティキュレート排出量の実測値を示す。USMを除き単位はg/h で、USMは 0から10までの低濃度SMメータへの換算値を示す。
【0014】
一方、UISF (g/h) をISF流量、USOF (g/h) をSOF流量とすると、UPMは
UPM=UISF +USOF
で表される。図3には、実際に捕集したパティキュレートを分析した結果を示す。
【0015】
これらの実測値から、本発明者は各値とパティキュレート排出量との間に一定の相関があることを見出だした。即ち、以下式 (1)〜(5) に基づき計算を行うと、パティキュレートを実際に捕集することなく、パティキュレート排出量を間接的に知ることができる。ここでKISF 、KSOF はそれぞれISF係数、SOF係数とする。
【0016】
図4及び図5は、実測値と計算値との比較を示す表であり、かっこ書が計算値を示している。これから分かるように実測値と計算値とは大略近似している。従ってこのような計算を演算装置13で行わせることにより、パティキュレートを実際に捕集することなくパティキュレート排出量を知ることができる。特に上述の計測器等が瞬間毎の流量等を計測するため、計算も順次行わせることで、パティキュレート排出量を各瞬間毎に連続的に測定できるようになる。こうして、モード試験等でエンジンの運転状態が時々刻々と変化する場合でも、過渡状態でのPM量を定量的に測定することが可能となる。また測定時間が大幅に短縮され、近似値ではあるもののPM量の大まかな傾向が把握でき、迅速なエンジン開発等が可能となる。さらにPM量の測定が通常の排ガス試験装置で行え、大掛かりなトンネル装置が不要となる。
【0017】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【0018】
(1) エンジン過渡状態でのPM量を定量的に測定できる。
【0019】
(2) 測定時間が大幅に短縮され、迅速なエンジン開発等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るパティキュレート測定装置を示す構成図である。
【図2】排ガス試験の結果を示す表である。
【図3】パティキュレートの分析結果を示す表である。
【図4】ISF流量とSOF流量との実測値と計算値とを示す表である。
【図5】パティキュレート排出量の実測値と計算値とを示す表である。
【符号の説明】
1 エンジン
6 排ガス分析計
7 SMメータ
9 空気流量計
10 燃料流量計
11 エンジン回転数センサ
13 演算装置
NE エンジン回転数
UAIR 吸気流量
UCO CO排出量
UEXT 排ガス流量
UFUEL 燃料流量
UHC HC排出量
UPM パティキュレート排出量
USM スモーク濃度
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるパティキュレート(粒子状物質)の排出量(PM量)を測定するための連続パティキュレート測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンの排ガス中のPM量を測定するため希釈トンネル装置が用いられている。これはトンネル内で排ガスを希釈し、希釈後のガスにフィルタを通過させ、測定対象となる粒子状物質を直接フィルタ上に捕集し、フィルタの測定前後の重量差からPM量を算出するものである。トンネルにはフルトンネルとミニトンネルとがあり、フルトンネルは排ガスの全量を、ミニトンネルは排ガスの一部をそれぞれ希釈するようになっている。
【0003】
排ガス規制に対する試験(タイプテスト)はフルトンネルで受けなければならないが、フルトンネルの場合、排ガス中の微粒子を空気で均一に混合させるためにある程度長い区間が必要である。ちなみに米国では内径の10倍以上のトンネル長が必要とされており、設備的に大きくなりがちである。このため、通常の開発業務においては比較的小型の設備で済むミニトンネル装置が多用されている。
【0004】
なお、パティキュレートの成分は大きくSOF(可溶性有機物質)とISF(非溶性有機物質)とに分けられる。SOFは未燃の燃料分やオイル分(燃えかす等)を含み、ISFはすす(スート)や硫黄分(サルフェート)を含むものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のPM量の測定方法はエンジンを一定時間、定常状態で運転させておき、粒子状物質を直接捕集する方法であるため、定常状態での測定しかできず、逆にいえばエンジン回転数が変化するときなどの過渡状態での測定ができない。特にトランジェントモード試験等ではエンジンの運転状態が時々刻々と変化するため、過渡状態でのPM量を測定することは重要である。従来の測定方法だとモード試験全体としてのトータル値しか分からず、モード中のどの状態でどれだけの量のパティキュレートが排出されたかが分からない。なお、パティキュレートの大部分をすすが占めるため、PHSメータ(光の減衰量からSM濃度を検知する装置)等により定性的にはパティキュレートの排出傾向を知ることができるが、その定量的な測定には供し得ない。
【0006】
一方、従来の測定方法だと、重量差により捕集量を求めるものであるため、1回当たりの捕集時間がかかるうえ、測定誤差が生じてしまうこともある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る連続パティキュレート測定装置は、少なくともエンジン運転時におけるエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、CO排出量、HC排出量及びスモーク濃度を検出する手段を有し、少なくとも燃料流量、吸気流量及びスモーク濃度からISF量を算出し、少なくともエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、CO排出量及びHC排出量からSOF量を算出し、ISF量とSOF量の和をパティキュレート量と算出する演算手段を設けたものである。
【0008】
本発明者は、実際の試験結果を基に、上記エンジン回転数等とパティキュレート排出量との間に一定の相関があることを見出だした。よって検出手段により上記エンジン回転数等を検出し、演算手段によりこれら検出値に対し所定の演算を行うことで、時々刻々と変化するPM量を定量的に知ることができるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0010】
図1は本発明に係るパティキュレート測定装置を示し、その構成は周知の排ガス試験装置と大略同様である。即ち、ディーゼルエンジン1からは排気管2が延出され、排気管2には矢示方向に排ガスが流される。排気管2の下流側には排気ブロワ(図示せず)が配設され、これによって排ガスが外部に排出される。排気管2には排ガス分析計6とSMメータ7とが設けられる。排ガス分析計6は、排気管2から排ガスのサンプルを取り出し、これより排ガス中に含まれるCO及びHCの排出量を計測する。またSMメータ7も同様に、排ガスのサンプルに基づいて排ガス中に含まれるスモークの濃度を計測する。さらにエンジン1には空気流量計9、燃料流量計10及びエンジン回転数センサ11が設けられ、空気流量計9はエンジン1の吸気流量を、燃料流量計10はエンジン1に供給される燃料の流量を、エンジン回転数センサ11はエンジン1の回転数を、それぞれ計測する。なお12は動力計である。
【0011】
このように、これら計測器及びセンサは、エンジン運転時におけるCO排出量、HC排出量、スモーク濃度、吸気流量、燃料流量及びエンジン回転数をそれぞれ検出している。またこれら計測器及びセンサはそれぞれ演算装置13に電気的に接続され、各検出値に相当する出力信号を演算装置13に送出する。ここで演算装置13は、上述の検出値から吸気流量と燃料流量との和を求め、これを排ガス流量としている。このように、上述の計測器、センサ及び演算装置13が本発明の検出手段を構成している。検出は連続的に行われ、つまり各計測器、センサ及び演算装置13は各瞬間毎に、各流量、排出量、濃度を計測するようになっている。
【0012】
さらに、演算装置13は、これら検出値に基づきパティキュレート排出量を算出する。つまり演算装置13が本発明の演算手段を構成している。このように、ここではPM量が間接的に測定される。以下これについて詳しく説明する。
【0013】
図2及び図3は、通常のミニトンネル装置による排ガス試験の結果を示す表である。各モード(MODE)1〜8において、エンジン1は一定回転数で一定時間、定常に運転される。なおこれら各モードは米国のトランジェント規制に対応した代用モードである。各モードのエンジン回転数NE (rpm) は、モード1では600(rpm)、モード2では760(rpm)、モード3では962(rpm)、モード4では1196(rpm) 、モード5では2600(rpm) 、モード6では2470(rpm) 、モード7では2470(rpm) 、モード8では2340(rpm) である。図2中、UHC、UCO、USM、UFUEL、UEXT 、UAIR 、UPMはそれぞれHC排出量、CO排出量、スモーク濃度、燃料流量、排ガス流量、吸気流量、パティキュレート排出量の実測値を示す。USMを除き単位はg/h で、USMは 0から10までの低濃度SMメータへの換算値を示す。
【0014】
一方、UISF (g/h) をISF流量、USOF (g/h) をSOF流量とすると、UPMは
UPM=UISF +USOF
で表される。図3には、実際に捕集したパティキュレートを分析した結果を示す。
【0015】
これらの実測値から、本発明者は各値とパティキュレート排出量との間に一定の相関があることを見出だした。即ち、以下式 (1)〜(5) に基づき計算を行うと、パティキュレートを実際に捕集することなく、パティキュレート排出量を間接的に知ることができる。ここでKISF 、KSOF はそれぞれISF係数、SOF係数とする。
【0016】
図4及び図5は、実測値と計算値との比較を示す表であり、かっこ書が計算値を示している。これから分かるように実測値と計算値とは大略近似している。従ってこのような計算を演算装置13で行わせることにより、パティキュレートを実際に捕集することなくパティキュレート排出量を知ることができる。特に上述の計測器等が瞬間毎の流量等を計測するため、計算も順次行わせることで、パティキュレート排出量を各瞬間毎に連続的に測定できるようになる。こうして、モード試験等でエンジンの運転状態が時々刻々と変化する場合でも、過渡状態でのPM量を定量的に測定することが可能となる。また測定時間が大幅に短縮され、近似値ではあるもののPM量の大まかな傾向が把握でき、迅速なエンジン開発等が可能となる。さらにPM量の測定が通常の排ガス試験装置で行え、大掛かりなトンネル装置が不要となる。
【0017】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【0018】
(1) エンジン過渡状態でのPM量を定量的に測定できる。
【0019】
(2) 測定時間が大幅に短縮され、迅速なエンジン開発等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るパティキュレート測定装置を示す構成図である。
【図2】排ガス試験の結果を示す表である。
【図3】パティキュレートの分析結果を示す表である。
【図4】ISF流量とSOF流量との実測値と計算値とを示す表である。
【図5】パティキュレート排出量の実測値と計算値とを示す表である。
【符号の説明】
1 エンジン
6 排ガス分析計
7 SMメータ
9 空気流量計
10 燃料流量計
11 エンジン回転数センサ
13 演算装置
NE エンジン回転数
UAIR 吸気流量
UCO CO排出量
UEXT 排ガス流量
UFUEL 燃料流量
UHC HC排出量
UPM パティキュレート排出量
USM スモーク濃度
Claims (1)
- 少なくともエンジン運転時におけるエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、CO排出量、HC排出量及びスモーク濃度を検出する手段を有し、少なくとも燃料流量、吸気流量及びスモーク濃度からISF量を算出し、少なくともエンジン回転数、燃料流量、吸気流量、CO排出量及びHC排出量からSOF量を算出し、ISF量とSOF量の和をパティキュレート量と算出する演算手段を設けたことを特徴とする連続パティキュレート測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19150597A JP3617261B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 連続パティキュレート測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19150597A JP3617261B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 連続パティキュレート測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1137899A JPH1137899A (ja) | 1999-02-12 |
JP3617261B2 true JP3617261B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=16275776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19150597A Expired - Fee Related JP3617261B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 連続パティキュレート測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3617261B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11199419B2 (en) | 2019-04-16 | 2021-12-14 | Robert Bosch Gmbh | Method for reducing exhaust gas emissions of a drive system of a vehicle including an internal combustion engine |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4603951B2 (ja) | 2005-08-08 | 2010-12-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関のすす発生量推定装置 |
AT8308U3 (de) * | 2005-12-29 | 2007-01-15 | Ditest Fahrzeugdiagnose Gmbh | Verfahren sowie vorrichtung zur abgasuntersuchung bei dieselmotoren |
JP4910844B2 (ja) * | 2007-04-05 | 2012-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1997
- 1997-07-16 JP JP19150597A patent/JP3617261B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11199419B2 (en) | 2019-04-16 | 2021-12-14 | Robert Bosch Gmbh | Method for reducing exhaust gas emissions of a drive system of a vehicle including an internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1137899A (ja) | 1999-02-12 |
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