JP4320021B2 - Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas - Google Patents
Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas Download PDFInfo
- Publication number
- JP4320021B2 JP4320021B2 JP2006065592A JP2006065592A JP4320021B2 JP 4320021 B2 JP4320021 B2 JP 4320021B2 JP 2006065592 A JP2006065592 A JP 2006065592A JP 2006065592 A JP2006065592 A JP 2006065592A JP 4320021 B2 JP4320021 B2 JP 4320021B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- filter
- heating furnace
- particulate matter
- exhaust gas
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
この発明は、例えばディーゼルエンジンなどから排出されるガス中に含まれる粒子状物質(パーティキュレートマター、以下、PMという)の分析方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for analyzing particulate matter (particulate matter, hereinafter referred to as PM) contained in gas discharged from, for example, a diesel engine.
ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるPMを測定する手法として、ディーゼルエンジンから排出される高温の排ガスを清浄な空気で希釈し、この希釈排ガスを定容量吸引してPMをフィルタによって捕集し、このフィルタを精密天秤などで秤量して、PM捕集前のフィルタとの重量差に基づいて定量分析するフィルタ重量法が一般に知られている。 As a method for measuring PM contained in exhaust gas from a diesel engine, high-temperature exhaust gas discharged from a diesel engine is diluted with clean air, and the diluted exhaust gas is sucked at a constant volume and collected by a filter. A filter weight method is generally known in which a filter is weighed with a precision balance or the like and quantitatively analyzed based on a weight difference from the filter before PM collection.
しかしながら、上記フィルタ重量法においては、フィルタに吸着した水分が測定誤差として大きく影響するため、捕集前後のフィルタ中の水分を一定にするため定温・定湿処理が必要となる。また、低濃度PMの排ガスを測定する場合、例えば200mgのフィルタの上に捕集された0.1mgのPMを正確に秤量する必要があり、フィルタそのものの重量の測定誤差がPM重量の測定誤差に大きな影響を与えるといった問題がある。 However, in the filter weight method, moisture adsorbed on the filter greatly affects the measurement error, so that constant temperature / humidity treatment is required to keep the moisture in the filter before and after collection constant. In addition, when measuring exhaust gas of low concentration PM, for example, it is necessary to accurately weigh 0.1 mg of PM collected on a 200 mg filter, and the measurement error of the weight of the filter itself is the measurement error of PM weight. There is a problem that it has a big influence on.
これに対して、上記特許文献1に示されるように、PMを捕集したフィルタを加熱炉において段階的に昇温加熱しPMを酸化してガス分析計で測定する手法がある。
On the other hand, as shown in the above-mentioned
しかしながら、PMの大部分は、ドライスート(Dry Soot)と呼ばれる無機炭素(以下、ドライスートという)、SOF(Soluble Organic Fraction)と呼ばれる炭化水素(以下、SOFという)およびサルフェートと呼ばれる硫酸水和物(以下、サルフェートという)から構成されており、前記公報に記載された手法によっては、高沸点SOFの分離および酸化雰囲気中でのサルフェートの還元が困難であり、このため、PM中の大部分を占めるドライスート、SOFおよびサルフェートを個々に分別してその重量を測定することが困難であった。 However, most of the PM is composed of inorganic carbon called dry soot (hereinafter referred to as dry soot), hydrocarbons called SOF (soluble organic fraction) (hereinafter referred to as SOF), and sulfate hydrate called sulfate. (Hereinafter referred to as sulfate), and depending on the method described in the above publication, it is difficult to separate high boiling SOF and reduce sulfate in an oxidizing atmosphere. It was difficult to measure the weight of dry soot, SOF and sulfate separately.
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、エンジン排ガス中に含まれるPMにおけるドライスート、SOFおよびサルフェートを、それらが微量であっても、個々に分別して簡便かつ精度よく測定することができるエンジン排ガス中の粒子状物質の分析方法および装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters. The purpose of the present invention is to separate dry soot, SOF, and sulfate in PM contained in engine exhaust gas, even if they are in trace amounts, individually and conveniently. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas that can be measured with high accuracy.
上記目的を達成するため、この発明のエンジン排ガス中のPMの分析方法は、エンジン排ガス中に含まれるPMを捕集したフィルタを加熱炉内に設け、まず、加熱炉内に不活性ガスを流しながらフィルタを所定温度で加熱してPM中のSOFとサルフェートを気化し、気化したSOFを酸化してCO2 とする一方、気化したサルフェートを還元してSO2 とし、前記CO2 およびSO2 をガス分析部で分析し、その後、前記加熱炉内に酸素を流しながら前記フィルタを加熱してこのフィルタ上に残ったPMを酸化してCO2 を発生させ、このCO2 をガス分析部で分析するようにしている(請求項1)。 In order to achieve the above object, a method for analyzing PM in engine exhaust gas according to the present invention is provided with a filter for collecting PM contained in engine exhaust gas in a heating furnace, and first, an inert gas is allowed to flow in the heating furnace. While heating the filter at a predetermined temperature to vaporize the SOF and sulfate in the PM, the vaporized SOF is oxidized to CO 2 , while the vaporized sulfate is reduced to SO 2 to convert the CO 2 and SO 2 into was analyzed by gas analysis unit, then the while flowing oxygen into the heating furnace to heat the filter by oxidizing the remaining PM on the filter to generate CO 2, analysis of the CO 2 gas analyzer (Claim 1).
そして、上記分析方法を実施する装置として、この発明では、加熱炉に対して不活性ガスまたは酸素を択一的に供給するガス供給部と、前記不活性ガスまたは酸素が供給されている状態においてエンジン排ガス中に含まれるPMを捕集したフィルタを所定温度で加熱する加熱炉と、この加熱によって発生するガスを酸化または還元する酸化還元処理部と、この酸化還元処理部からのガスが供給され、CO2 およびSO2 の濃度を測定するガス分析部とを含む装置を用いている(請求項4)。 As an apparatus for carrying out the analysis method, in the present invention, in a state in which an inert gas or oxygen is selectively supplied to the heating furnace, and the inert gas or oxygen is supplied. A heating furnace that heats a filter that collects PM contained in engine exhaust gas at a predetermined temperature, a redox treatment unit that oxidizes or reduces gas generated by the heating, and a gas from the redox treatment unit are supplied. , A gas analyzer that measures the concentration of CO 2 and SO 2 is used.
この発明のエンジン排ガス中の粒子状物質の分析方法は、エンジンからの排ガスが流れる流路にフィルタを設置し、排ガスを定流量流して排ガス中のPMをフィルタで捕集する。このフィルタを例えば1000℃に保温された加熱炉内に設け、まず、加熱炉内に窒素ガスなどの不活性ガスを流しながらフィルタを加熱してPM中のSOFとサルフェートを気化し、気化したSOFを酸化してCO2 とする一方、気化したサルフェートを還元してSO2 とし、前記CO2 およびSO2 をガス分析部で分析することによって、CO2 濃度およびSO2 濃度が得られる。これらのCO2 濃度およびSO2 濃度と不活性ガスの全流量とからCO2 およびSO2 の重量が得られ、これらの重量に基づいて、フィルタに捕集されたSOFおよびサルフェートの重量が得られる。
その後、前記加熱炉内に酸素を流しながら前記フィルタを加熱してこのフィルタ上に残ったPMを酸化してCO2 を発生させ、このCO2 をガス分析部で分析することにより、CO2 濃度が得られる。このCO2 濃度と酸素の全流量とからCO2 の重量が求められ、この重量に基づいてフィルタに捕集されたドライスートの重量が得られる。
In the method for analyzing particulate matter in engine exhaust gas according to the present invention, a filter is installed in a flow path through which exhaust gas from the engine flows, and exhaust gas is flowed at a constant flow rate, and PM in the exhaust gas is collected by the filter. This filter is provided in a heating furnace maintained at, for example, 1000 ° C. First, the filter is heated while flowing an inert gas such as nitrogen gas in the heating furnace to vaporize SOF and sulfate in PM, thereby vaporizing SOF. while the CO 2 by oxidizing, and SO 2 by reducing vaporized sulfate, the CO 2 and SO 2 by analyzing a gas analyzer, CO 2 concentration and SO 2 concentration is obtained. From these CO 2 concentration and SO 2 concentration and the total flow rate of the inert gas, the weight of CO 2 and SO 2 is obtained, and based on these weights, the weight of SOF and sulfate collected in the filter is obtained. .
After that, the heating said filter while flowing oxygen into the heating furnace to oxidize the remaining PM on the filter to generate CO 2, the analysis of this CO 2 gas analyzer, CO 2 concentration Is obtained. The weight of CO 2 is obtained from the CO 2 concentration and the total flow rate of oxygen, and the weight of the dry soot collected by the filter is obtained based on this weight.
そして、上記エンジン排ガス中のPMの分析方法において、加熱炉内に不活性ガスを流しながらフィルタを加熱する際、まず、低沸点のSOFが気化する程度の低温加熱を行い、その後、高沸点のSOFが気化する程度の高温加熱を行うようにしてもよい(請求項2)。このようにした場合、高沸点のSOFと低沸点のSOFとを区別して測定することができる。 In the method for analyzing PM in the engine exhaust gas, when heating the filter while flowing an inert gas into the heating furnace, first, low-temperature heating is performed so that low-boiling SOF is vaporized, and then high-boiling point is heated. You may make it perform high temperature heating to such an extent that SOF vaporizes (Claim 2). In such a case, it is possible to distinguish between high-boiling SOF and low-boiling SOF.
また、上記エンジン排ガス中のPMの分析方法において、気化したサルフェートを還元してSO2 とする際に、加熱した石英綿に前記サルフェートを通すようにしてもよい(請求項3)。このようにした場合、サルフェートの加熱を効率良くかつ確実に行うことができ、サルフェートをより確実にSO2 へと還元させることが可能となる。 Further, in the method for analyzing PM in the engine exhaust gas, when reducing the vaporized sulfate to SO 2 , the sulfate may be passed through heated quartz cotton. In this case, the sulfate can be heated efficiently and reliably, and the sulfate can be more reliably reduced to SO 2 .
この発明によれば、PM中のドライスート、SOFおよびサルフェートを簡単かつ精度よく測定することができる。特に、従来のフィルタ重量法や特許文献1に開示された手法などでは測定できなかったPM中の大部分を占めるドライスート、SOFおよびサルフェートを個々に分別してその濃度または重量を測定することができるとともに、低濃度のPMも精度よく測定することができる。
According to the present invention, dry soot, SOF and sulfate in PM can be measured easily and accurately. In particular, dry soot, SOF and sulfate, which occupy most of the PM, which could not be measured by the conventional filter weight method or the method disclosed in
この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1および図2は、この発明の第1の実施の形態を示している。まず、図1は、エンジン排ガス中の粒子状物質の分析装置の一つの構成例を概略的に示すもので、この図において、1はエンジン排ガス中に含まれるPMを捕集したフィルタ2(PMを捕集するための構成は後述する)を加熱するための加熱炉で、例えば電気炉よりなり、加熱用ヒータ3を備えている。この加熱用ヒータ3は、温度調整機構(図示していない)によってその発熱状態が制御され、したがって、加熱炉1内の温度は、任意の所定温度になるように設定される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. First, FIG. 1 schematically shows one configuration example of an analyzer for particulate matter in engine exhaust gas. In this figure, 1 is a filter 2 (PM) that collects PM contained in engine exhaust gas. Is a heating furnace for heating (which will be described later), for example, an electric furnace, and provided with a
4は加熱炉1に対して不活性ガス(例えば窒素ガス)または酸素を択一的に供給するガス供給部で、流量測定および流量制御の機能を備えたマスフローコントローラなどの流量制御装置5、6をそれぞれ備えた窒素ガス供給路7および酸素供給路8と、これらの供給路7,8の下流側および加熱炉1への接続流路9がそれぞれ接続される三方電磁弁10とから構成されている。
Reference numeral 4 denotes a gas supply unit that selectively supplies an inert gas (for example, nitrogen gas) or oxygen to the
11は加熱炉1において生じたガスが流れるガス流路で、その下流側は二つの互いに並列的なガス流路12,13に分岐している。そして、これらのガス流路12,13の下流側には、酸化還元処理部14およびガス分析部15がこの順に直列に設けられている。
より詳しくは、一方のガス流路12には、マスフローメータなどの流量計16、例えばCuOなどの酸化触媒が設けられ、酸素を供給するための酸素供給路17が接続された酸化処理部14AおよびCO2 分析計15Aがこの順に設けられている。そして、他方のガス流路13には、前記流量計16と同様の流量計18、例えばカーボンなどの還元触媒が設けられた還元処理部14BおよびSO2 分析計15Bがこの順に設けられている。ここで用いるCO2 分析計15AおよびSO2 分析計15Bは、例えば非分散型赤外線ガス分析計(NDIRガス分析計)である。つまり、酸化還元処理部14においては、酸化処理部14Aと還元処理部14Bとが互いに並列的に配置され、ガス分析部15においては、CO2 分析計15AとSO2 分析計15Bとが互いに並列的に配置されている。
More specifically, one
なお、図示していないが、ガス流路9,11およびガス流路12,13のガス分析部13までの部分(酸化処理部14Aおよび還元処理部14Bも含む)は、例えばヒータによって適宜の温度になるように加熱・保温できるように構成されている。これは、加熱炉1において生じたガスに含まれる成分の変化を防止するとともに、酸化および還元処理が確実に行われるようにするためである。
In addition, although not shown in figure, the part (including
そして、19は装置各部からの信号(流量信号Qや濃度信号Cなど)に基づいて演算を行ったり、この演算結果に基づいて装置各部に対して制御信号を送出する演算制御部で、例えばパソコンよりなる。
ところで、前記フィルタ2は、不純物の少ない例えば石英からなり、このフィルタ2にエンジン排ガス中に含まれるPMを捕集させるには、例えば、図2に示すように構成され、エンジンからの排ガスを定流量流すことができるサンプリング装置が用いられる。すなわち、図2において、20は例えば自動車に搭載されるディーゼルエンジン、21はこれに連なる排気管である。22は排気管21に挿入接続され、排気管21中を流れる排ガスGをサンプリングするためのプローブで、その下流側はサンリングされた排ガスGを希釈する希釈トンネル23に接続されている。24はこの希釈トンネル23の上流側に接続される希釈用空気の供給管である。
By the way, the
25は希釈トンネル23の下流側に接続され、希釈されたサンプルガスSが流れるガス流路で、この流路25の下流側は二つの流路26,27に分岐し、それぞれの流路26,27にサンプルガスS中に含まれるPMを捕集するためのフィルタ装置28,29を設けて、一方の流路26はPM採取時の排気ガスを流すためのサンプルガス流路に、また、他方の流路27はPM非採取時の排気ガスを流すためのバイパス流路にそれぞれ構成されている。なお、フィルタ装置28,29のうち、一方のフィルタ28が測定用フィルタであり、他方のフィルタ装置29はダミーフィルタである。
30はサンプルガス流路26、バイパス流路27の下流側に設けられる流路切換え手段としての三方電磁弁で、その下流側はガス流路31に接続され、このガス流路31には、回転数制御によって吸引能力を変えることができる吸引ポンプ、例えばルーツブロアポンプ32と、測定精度の高い流量計、例えばベンチュリ計33とがこの順に設けられている。
次に、上記構成のエンジン排ガス中の粒子状物質の分析装置を用いた粒子状物質の分析方法について、図3をも参照しながら説明する。この図3は、加熱炉1内の雰囲気およびフィルタ2の加熱温度の時間的変化と、各雰囲気における出力の状態を示すものである。符号a,cはCO2 濃度出力、bはSO2 濃度出力である。
Next, a method for analyzing particulate matter using the particulate matter analyzer in engine exhaust gas having the above-described configuration will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the temporal change in the atmosphere in the
まず、分析に先立って、図2に示したサンプリング装置を用いて、エンジン20からの排ガスGを定流量サンプリングして、この排ガスG中のPMをフィルタ2に捕集する。
First, prior to the analysis, the exhaust gas G from the
前記PMを捕集したフィルタ2を、内部が予め1000℃になるように加熱されている加熱炉1内に載置する。そして、まず、ガス供給部4の電磁弁10を動作させて窒素ガス供給路7を加熱炉1と連通させ、流量制御装置5を介して加熱炉1内に窒素ガスを供給する。このときの窒素ガスの流量は、流量制御装置5によって測定され、その結果は流量信号Qとしてパソコン19に送られる。
The
前記加熱炉1内においては、窒素ガス雰囲気下においてフィルタ2が1000℃で加熱されることにより、フィルタ2に捕集されたPM中のSOFおよびサルフェートがガス化し、これらが窒素ガスとともにガス流路11に流れ出る。
In the
前記ガス流路11を流れ出たガス(ガス化したSOFおよびサルフェートや他の発生ガスを含んでいる)は、二分された状態でガス流路12,13を流れる。そして、一方のガス流路12を流れるガスは、流量計16を経て酸化還元処理部14の酸化処理部14Aに流れ込む。この酸化処理部14Aには酸素が供給されており、ガス化したSOFおよびサルフェートのうちのSOFが酸化触媒および酸素によって酸化されて、CO2 およびH2 Oになり、他のガスとともにガス分析部15のCO2 分析計15Aに送られ、CO2 濃度が測定される。また、他方のガス流路13を流れるガスは、流量計18を経て酸化還元処理部14の還元処理部14Bに流れ込み、ガス化したSOFおよびサルフェートのうちのサルフェートが還元触媒によって還元されて、SO2 になり、他のガスとともにガス分析部15のSO2 分析計15Bに送られ、SO2 濃度が測定される。
The gas flowing out of the gas flow path 11 (including gasified SOF, sulfate and other generated gases) flows through the
なお、図4に示すように、前記還元処理部14Bにおいて、還元触媒を設ける代わりに、石英綿34を設けて、これにサルフェートを通すようにすることにより、サルフェートのSO2 への還元を促進するようにしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 4, in the
すなわち、サルフェートを気化することにより、SO3 が得られ、このSO3 に熱を加えることにより、
SO3 →SO2 +(1/2)O2 −23.1kcal
という反応が起こるが、SO3 をヒータ35によって加熱した管36の内部に通すだけでは、SO3 が十分に加熱されず、SO2 への還元が行われないまま分析計15Bへと送られるおそれがある。しかし、上記のように還元処理部14B内に石英綿を設けて、これをヒータで加熱しておき、この石英綿にSO3 を通すようにすれば、SO3 が石英綿を通過していくとき、管壁からの熱が石英綿によりSO3 に効率良く伝わるようになり、SO3 を効率よくかつ確実に加熱することができ、SO2 への還元がより確実に行われ、PM中のサルフェートを精度良く測定することが可能となる。もちろん、前記還元処理部14Bに、前記還元触媒と石英綿の両方を設けてもよい。
That is, by evaporating sulfate, SO 3 is obtained, and by applying heat to this SO 3 ,
SO 3 → SO 2 + (1/2) O 2 −23.1 kcal
However, if the SO 3 is simply passed through the
そして、前記ガス分析部15からは、例えば図3において符号a,bで示すような形状のCO2 濃度およびSO2 濃度信号が出力され、これがパソコン19に入力される。パソコン19には、窒素ガスの流量を表す信号が入力されているので、この窒素ガス流量とCO2 濃度およびSO2 濃度とに基づいて、フィルタ2に捕集されたPM中のSOFおよびサルフェートの重量がそれぞれ求められる。
From the
次いで、前記ガス供給部4の電磁弁10を切り換えて、酸素供給路8を加熱炉1と連通させ、流量制御装置6を介して加熱炉1内に酸素を供給する。このときの酸素の流量は、流量制御装置6によって測定され、その結果はパソコン19に流量信号として送られる。
Next, the
前記加熱炉1内においては、酸素雰囲気下においてフィルタ2が1000℃で加熱されることにより、前記フィルタ2に残ったドライスートが燃焼(酸化)してCO2 およびCO(これはほとんど微量)が発生し、これらが酸素とともにガス流路11に流れ出る。
In the
前記ガス流路11を流れ出たガス(前記燃焼によって生じたCO2 およびCOや他の発生ガスを含んでいる)は、ガス流路12,13に分岐して流れる。そして、一方のガス流路12を流れるガスは、流量計16を経て酸化還元処理部14の酸化処理部14Aに流れ込む。この酸化処理部14Aには酸素が供給されているので、前記ガス中に含まれているCOが酸化されてCO2 となり、前記ガス中のCO2 と混ざり、他のガスとともにガス分析部15のCO2 分析計15Aに送られ、CO2 濃度が測定される。また、他方のガス流路13を流れるガスは、流量計18を経て酸化還元処理部14の還元処理部14Bに流れ込むが、この場合、なんら処理されることなくガス分析部15のSO2 分析計15Bに送られ、濃度測定されることなく廃棄される。
The gas flowing out of the gas flow path 11 (including CO 2 and CO generated by the combustion and other generated gases) branches and flows to the
そして、前記ガス分析部15からは、図3において符号cで示すような形状のCO2 濃度を表す信号が出力され、これがパソコン19に入力される。パソコン19には、酸素流量を表す信号が入力されているので、この酸素流量とCO2 濃度とに基づいて、フィルタ2に捕集されたPM中のドライスートの重量が求められる。
The
この実施の形態においては、フィルタ2によるPMの捕集に際して、エンジン20からの排ガスGを希釈しているので、この希釈率を考慮に入れて、前記ドライスート、SOFおよびサルフェートの重量に基づいて演算を行うことにより、前記排ガスG中のドライスート、SOFおよびサルフェートの重量を得ることができる。
In this embodiment, when collecting PM by the
上述のように、この発明のエンジン排ガス中の粒子状物質の分析方法および装置においては、PMを捕集したフィルタ2を加熱炉1内に収容し、まず、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気において前記フィルタ2を所定の温度で加熱して、SOFおよびサルフェートをガス化し、これらをさらにそれぞれ酸化または還元処理して、CO2 およびSO2 とし、これらの濃度を測定し、これらの濃度に基づいて、フィルタ2に捕集されたPM中のSOFおよびサルフェートの重量を求めるとともに、前記フィルタ2を加熱炉1内において酸素雰囲気下で加熱してCO2 を発生させ、このCO2 の濃度を測定し、この濃度に基づいて、フィルタ2に捕集されたPM中のドライスートの重量を求めるようにしているので、エンジン20の排ガスG中に含まれるPMにおけるドライスート、SOFおよびサルフェートを、個々に分別して簡便かつ精度よく測定することができる。
As described above, in the method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas according to the present invention, the
上述の実施の形態においては、加熱炉1の下流側に設けられるガス流路11をガス流路12,13に二分し、一方のガス流路12に酸化処理部14AおよびCO2 分析計15Aを設け、他方のガス流路13に還元処理部14BおよびSO2 分析計15Bを設けていたため、装置の全体構成が複雑となる。この点を解消する構成を、第2の実施の形態として、図5を参照しながら説明する。
In the above-described embodiment, the
図5において、33は加熱炉1の下流側のガス流路11に設けられる流量計で、第1の実施の形態における流量計16,18と同様のものである。そして、この流量計33の下流側に設けられる酸化還元処理部14には、白金(Pt)を主成分とする酸化還元触媒が設けられるとともに、酸素供給路17が接続されている。また、この酸化還元処理部14の下流側に設けられるガス分析部15は、CO2 分析計15AとSO2 分析計15Bとが直列的に配置されている。
In FIG. 5, 33 is a flow meter provided in the
上記図5に示されるエンジン排ガス中の粒子状物質の分析装置を用いた粒子状物質の分析方法について説明すると、まず、分析に先立って、図2に示したサンプリング装置を用いて、エンジン20からの排ガスGを定流量サンプリングして、この排ガスG中のPMをフィルタ2に捕集する。
The particulate matter analysis method using the particulate matter analyzer in the engine exhaust gas shown in FIG. 5 will be described. First, prior to the analysis, the sampling device shown in FIG. The exhaust gas G is sampled at a constant flow rate, and PM in the exhaust gas G is collected by the
前記PMを捕集したフィルタ2を、内部が予め1000℃になるように加熱されている加熱炉1内に載置する。そして、まず、ガス供給部4の電磁弁10を動作させて窒素ガス供給路7を加熱炉1と連通させ、流量制御装置5を介して加熱炉1内に窒素ガスを供給する。このときの窒素ガスの流量は、流量制御装置5によって測定され、その結果は流量信号としてパソコン19に送られる。
The
前記加熱炉1内においては、窒素ガス雰囲気下においてフィルタ2が1000℃で加熱されることにより、フィルタ2に捕集されたPM中のSOFおよびサルフェートがガス化し、これらが他の発生ガスや窒素ガスとともにガス流路11に流れ出る。
In the
前記ガス流路11を流れ出たガス(ガス化したSOFおよびサルフェートを含んでいる)は、流量計33を経て酸化還元処理部14に流れ込む。この酸化還元処理部14には酸素が供給されているので、ガス化したSOFおよびサルフェートのうちのSOFが酸化還元触媒および酸素によって酸化されて、CO2 およびH2 Oとなる一方、前記サルフェートが酸化還元触媒によって還元されて、SO2 になる。これらのCO2 、H2 OおよびSO2 は、その状態で、ガス分析部15に送られる。
The gas flowing out of the gas flow path 11 (including gasified SOF and sulfate) flows into the oxidation-
そして、前記ガス分析部15に流れ込んだガスは、まず、CO2 分析計15AにおいてCO2 の濃度が測定され、次いで、SO2 分析計15BにおいてSO2 濃度が測定され、ガス分析部15からはCO2 濃度およびSO2 濃度信号が出力され、これがパソコン19に入力される。パソコン19には、窒素ガスの流量を表す信号が入力されているので、この窒素ガス流量とCO2 濃度およびSO2 濃度とに基づいて、フィルタ2に捕集されたPM中のSOFおよびサルフェートの重量がそれぞれ求められる。
The gas flowing into the
次いで、前記ガス供給部4の電磁弁10を切り換えて、酸素供給路8を加熱炉1と連通させ、流量制御装置6を介して加熱炉1内に酸素を供給する。このときの酸素の流量は、流量制御装置6によって測定され、その結果はパソコン19に流量信号として送られる。
Next, the
前記加熱炉1内においては、酸素雰囲気下においてフィルタ2が1000℃で加熱されることにより、前記フィルタ2に残ったドライスートが燃焼(酸化)してCO2 およびCO(これはほとんど微量)が発生し、これらが酸素とともにガス流路11に流れ出る。
In the
前記ガス流路11を流れ出たガス(前記燃焼によって生じたCO2 およびCOを含んでいる)は、流量計33を経て酸化還元処理部14に流れ込む。この酸化還元処理部14には酸素が供給されているので、前記ガス中に含まれているCOが酸化されてCO2 となり、前記ガス中のCO2 とともにガス分析部15のCO2 分析計15Aに送られ、CO2 濃度が測定され、この濃度信号はパソコン19に入力される。そして、CO2 分析計15Aを出たガスは、SO2 分析計15Bに送られるが、濃度測定されることなく廃棄される。
The gas flowing out of the gas flow path 11 (including CO 2 and CO generated by the combustion) flows into the oxidation-
前記パソコン19には、酸素の流量を表す信号が入力されているので、この酸素ガス流量と前記CO2 濃度とに基づいて、フィルタ2に捕集されたPM中のドライスートの重量が求められる。
Since the signal representing the flow rate of oxygen is input to the
そして、この第2の実施の形態においても、フィルタ2によるPMの捕集に際して、エンジン20からの排ガスGを希釈しているので、上述の第1の実施の形態と同様に、希釈率を考慮に入れて、前記ドライスート、SOFおよびサルフェートの重量に基づいて演算を行うことにより、前記排ガスG中のドライスート、SOFおよびサルフェートの重量を得ることができる。
Also in the second embodiment, when collecting PM by the
上述のように、第2の実施の形態によっても、エンジン20の排ガスG中に含まれるPMにおけるドライスート、SOFおよびサルフェートを、個々に分別して簡便かつ精度よく測定することができる。
As described above, according to the second embodiment, dry soot, SOF, and sulfate in the PM contained in the exhaust gas G of the
そして、上述した第2の実施の形態においては、加熱炉1において生じたガスを途中で二分せず、また、ガス分析部15においては、直列に配置されたCO2 分析計15AおよびSO2 分析計15Bを順次通過させるようにしているので、装置の全体構成がシンプルであるといった利点がある。
In the second embodiment described above, the gas generated in the
上述の第1および第2の実施の形態においては、最初に加熱炉1内で行う不活性ガス雰囲気でのフィルタ2の加熱を、一定の温度(1000℃)で行うようにしていたが、この加熱を、低温加熱と高温加熱との組み合わせによって行うようにしてもよい。以下、これを第3の実施の形態として説明する。
In the first and second embodiments described above, the heating of the
ディーゼルエンジン20から排出される排ガスG中に含まれるSOFとしては、軽油に起因するものとエンジンオイルに起因するものとがあり、前者のSOFは比較的低温(例えば350℃程度)で気化し、後者のSOFは比較的高温(700℃程度)で気化する。前記第1および第2の実施の形態においては、加熱炉1内を不活性ガス雰囲気にしてフィルタ2を加熱する場合、フィルタ2を一定温度になるようにしていたため、軽油に起因するSOFとエンジンオイルに起因するSOFとを区別して測定することができなかった。
The SOF contained in the exhaust gas G discharged from the
これに対して、第3の実施の形態においては、不活性ガス雰囲気下でのフィルタ2の加熱を行う場合、フィルタ2の加熱温度を、低沸点のSOFが気化する程度の低温加熱を行い、その後、高沸点のSOFが気化する程度の高温加熱を行うのである。このように、不活性ガス雰囲気下でのフィルタ2の加熱を、低高2段階の温度で行うことにより、軽油に起因するSOFとエンジンオイルに起因するSOFとを区別して測定することができる。
On the other hand, in the third embodiment, when heating the
前記低高2段階の温度での加熱手法としては、例えば、加熱炉1内の温度を温度調整機構によって切り換え、最初に低温状態でフィルタ2を加熱し、次いで、高温状態でフィルタ2を加熱したり、あるいは、加熱炉1内に低温加熱部と高温加熱部とを設け、低温加熱部による加熱後、フィルタ2を高温加熱部に移動して加熱するなど適宜の方法がある。
As a heating method at the low and high two-stage temperatures, for example, the temperature in the
この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、種々に変形して実施することができる。例えば、加熱炉1として、高周波加熱炉や赤外イメージ炉を用いてもよい。そして、加熱炉1に供給される不活性ガスとして、窒素ガスのほかに、アルゴンガスなど適宜のものを用いてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications. For example, a high-frequency heating furnace or an infrared image furnace may be used as the
また、窒素ガス雰囲気下においてフィルタ2を所定温度で加熱した際に生ずるガス化したSOFを酸化処理部14A、あるいは、酸化還元処理部14において酸化した場合、CO2 とともにH2 Oが生ずるが、このH2 Oは、CO2 やSO2 の測定に干渉成分となることがある。そこで、ガス分析部15に供給する前にこれを除去するようにしたり、また、ガス分析部15に設けられるCO2 分析計15AやSO2 分析計15Bとして、干渉成分の影響を補償できるような構成のガス分析計を用いてもよい。
Further, when the gasified SOF generated when the
さらに、ガス分析部15に設けられるガス分析計として、フーリエ変換赤外分光光度計を用いたガス分析装置(FTIRガス分析装置)を設けてもよい。このFTIRガス分析装置は、これ1台でCO2 およびSO2 の濃度を同時に測定することができるとともに、NOX なども測定できるので、PM中に含まれるドライスート、SOFおよびサルフェートは勿論のこと、他の成分の濃度も一挙に測定することができる。また、ガス分析部15に設けられるガス分析計として、マススペクトロメータ(質量分析計)を用いてもよい。このマススペクトロメータにおいても、これ1台でCO2 、SO2 、NOX などの測定を同時に行うことができる。したがって、これらのFTIRガス分析装置あるいはマススペクトロメータをガス分析部15に設けた場合、装置全体の構成が簡略化される。
Further, a gas analyzer (FTIR gas analyzer) using a Fourier transform infrared spectrophotometer may be provided as a gas analyzer provided in the
上記3つの実施の形態では、粒子状物質中の炭化水素およびドライスートをCO2 に変化させ、ガス分析部15においてCO2 の分析(濃度測定)を行うとともに、粒子状物質中のサルフェートをSO2 に変化させ、ガス分析部15においてSO2 の分析(濃度測定)を行うようにしているが、このような構成に限るものではなく、例えば、前記ガス分析部15において、CO2 のみまたはSO2 のみを分析するようにしてもよい。
In the above-described three embodiments, changing the hydrocarbons and dry soot in the particulate matter into CO 2, performs analysis of the CO 2 (concentration measurement) in the
前記ガス分析部15においてCO2 のみを分析する場合には、加熱炉1に対して不活性ガスまたは酸素を択一的に供給するガス供給部4と、前記不活性ガスまたは酸素が供給されている状態においてエンジン排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集したフィルタ2を所定温度で加熱する加熱炉1と、この加熱によって発生するガスを酸化する酸化処理部14Aと、この酸化処理部14Aからのガスが供給され、CO2 の濃度を測定するガス分析部15(CO2 分析計15A)とを含む装置を用いて、エンジン排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集したフィルタ2を加熱炉1内に設け(セットし)、まず、加熱炉1内に不活性ガスを流しながらフィルタ2を所定温度(例えば、約1000℃)で加熱して粒子状物質中の炭化水素を気化し、気化した炭化水素を酸化してCO2 とし、前記CO2 をガス分析部15(CO2 分析計15A)で分析し、その後、前記加熱炉1内に酸素を流しながら前記フィルタ2を加熱してこのフィルタ2上に残った粒子状物質(ドライスート)を酸化してCO2 を発生させ、このCO2 をガス分析部(CO2 分析計15A)で分析するようにすればよい。
In the case of analyzing only CO 2 in the
前記ガス分析部15においてSO2 のみを分析する場合には、加熱炉1に対して不活性ガスを供給するガス供給部と、前記不活性ガスが供給されている状態においてエンジン排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集したフィルタ2を所定温度で加熱する加熱炉1と、この加熱によって発生するガスを還元する還元処理部14Bと、この還元処理部14Bからのガスが供給され、SO2 の濃度を測定するガス分析部15(SO2 分析計15B)とを含む装置を用いて、エンジン排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集したフィルタ2を加熱炉1内に設け(セットし)、まず、加熱炉1内に不活性ガスを流しながらフィルタ2を所定温度(例えば、約1000℃)で加熱して粒子状物質中のサルフェートを気化し、気化したサルフェートを還元してSO2 とし、前記SO2 をガス分析部15(SO2 分析計15B)で分析するようにすればよい。
In the case of analyzing only SO 2 in the
1 加熱炉
2 フィルタ
4 ガス供給部
14 酸化還元処理部
15 ガス分析部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
A gas supply unit that selectively supplies an inert gas or oxygen to the heating furnace, and a filter that collects particulate matter contained in the engine exhaust gas in a state where the inert gas or oxygen is supplied. A heating furnace that heats at a predetermined temperature, an oxidation-reduction treatment unit that oxidizes or reduces the gas generated by this heating, and a gas analysis that measures the concentration of CO 2 and SO 2 supplied with gas from this oxidation-reduction treatment unit And an analysis device for particulate matter in engine exhaust gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006065592A JP4320021B2 (en) | 2000-03-29 | 2006-03-10 | Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000092283 | 2000-03-29 | ||
JP2000261344 | 2000-08-30 | ||
JP2006065592A JP4320021B2 (en) | 2000-03-29 | 2006-03-10 | Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001087378A Division JP3872657B2 (en) | 2000-03-29 | 2001-03-26 | Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006153896A JP2006153896A (en) | 2006-06-15 |
JP4320021B2 true JP4320021B2 (en) | 2009-08-26 |
Family
ID=36632334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006065592A Expired - Lifetime JP4320021B2 (en) | 2000-03-29 | 2006-03-10 | Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4320021B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4676420B2 (en) * | 2006-12-21 | 2011-04-27 | 株式会社堀場製作所 | Multistage switching particulate matter measuring device |
JP4749324B2 (en) * | 2006-12-28 | 2011-08-17 | 株式会社堀場製作所 | Particulate matter measuring device |
JP5994440B2 (en) * | 2012-07-09 | 2016-09-21 | いすゞ自動車株式会社 | Method for analyzing exhaust gas of internal combustion engine |
-
2006
- 2006-03-10 JP JP2006065592A patent/JP4320021B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006153896A (en) | 2006-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6516654B2 (en) | Apparatus and method for analyzing particulate matter in gas and apparatus and method for carbon differentiating | |
CN104165665B (en) | Exhaust flow-meter and exhaust gas analysis system | |
EP0558628B1 (en) | Diesel particulate monitor | |
US7454950B2 (en) | Vehicle exhaust gas analyzer | |
JP4246867B2 (en) | Exhaust gas analysis system | |
JP2006506640A (en) | Apparatus and method for real-time measurement of mass, particle size and number of particulate matter in engine exhaust gas | |
WO2008099224A3 (en) | Diluter for exhaust gas sampling and method therefor | |
US6615678B2 (en) | Exhaust gas sampling device | |
JP2005091043A (en) | Method and instrument for measuring particulate substance | |
JP4320021B2 (en) | Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas | |
JP3872657B2 (en) | Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas | |
JP3764701B2 (en) | Oil content measuring method and apparatus | |
JP4057959B2 (en) | Method for analyzing particulate matter in engine exhaust gas | |
JP2003028765A (en) | Analytical device and method of particulate matter in engine exhaust gas | |
JP2002148250A5 (en) | ||
JP2006284508A (en) | On-vehicle exhaust gas analyzer | |
JP2003035636A (en) | Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas | |
JP3998190B2 (en) | Method and apparatus for analyzing nitrogen compounds in particulate matter contained in exhaust gas from combustion means | |
JP2002350339A (en) | Method for analyzing particulate material in exhaust gas from engine | |
JP3035115B2 (en) | Particulate continuous analysis method | |
JP3957643B2 (en) | Filter holding jig and analysis method using the same | |
JP3195728B2 (en) | Sulfur component measurement device | |
JP2002243600A (en) | Analyzer | |
JP3064030B2 (en) | Analysis method for diesel engine exhaust gas | |
JP3957642B2 (en) | Filter mounting jig |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060310 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090519 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090529 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120605 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4320021 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120605 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120605 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130605 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130605 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130605 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |