JPH095299A - Pm measurement device in exhaust gas - Google Patents

Pm measurement device in exhaust gas

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JPH095299A
JPH095299A JP7174226A JP17422695A JPH095299A JP H095299 A JPH095299 A JP H095299A JP 7174226 A JP7174226 A JP 7174226A JP 17422695 A JP17422695 A JP 17422695A JP H095299 A JPH095299 A JP H095299A
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fid
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穣 井内
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成男 中村
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Abstract

PURPOSE: To enable high precision measurement for PM(particulate material) in exhaust gas by measuring soot contained in the gas exhausted from an internal combustion engine with a flame ionization detector(FID). CONSTITUTION: Sample gas S taken in a sampling channel 6 of exhaust gas G from a diesel engine 2 is so branched into the first branch gas channel 7 and the second branch gas channel 8 to flow, and then the sample gas S flowing in the first branch gas channel 7 is, through a dummy 12, supplied directly to the first FID 9. Meanwhile, the sample gas S flowing in the second branch gas channel 8 is, through a filter device 10, supplied to the second FID 11 with no PM contained. Analysis is done in the first FID 9 and the second FID 11, and the results are inputted to a calculation part 13. Then concentration of the PM contained in the sample gas S is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えばディーゼルエ
ンジンなど内燃機関から排出されるガス中に含まれるP
M(Particulate Matter、すすなど
の微粒子状物質)を定量分析する排ガス中のPM測定装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to P contained in gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine.
The present invention relates to a PM measuring device in exhaust gas for quantitatively analyzing M (Particulate Matter, particulate matter such as soot).

【0002】前記PMは、フィルタ重量法によって、次
のように定義されている。すなわち、エンジン排ガスを
希釈トンネルを用いて空気で52℃以下まで希釈、冷却
し、0.3μmの標準粒子を95%以上捕集できる炭化
フッ素被膜ガラス繊維フィルタやメンブランフィルタな
どによってフィルタ上に捕集された固形または液状の粒
子の総和をPMという。そして、捕集後、気温25℃、
湿度60%の雰囲気中に8時間以上放置した後の重量を
PMの重量という。
[0002] The PM is defined by the filter weight method as follows. That is, the engine exhaust gas is diluted with air to 52 ° C. or lower using a dilution tunnel, cooled, and collected on a filter using a fluorocarbon-coated glass fiber filter or a membrane filter capable of collecting 95% or more of 0.3 μm standard particles. The sum of the solid or liquid particles thus obtained is referred to as PM. And after collection, temperature 25 ℃,
The weight after being left in an atmosphere of 60% humidity for 8 hours or more is referred to as the weight of PM.

【0003】また、前記PMは、有機溶媒に溶解し主と
して炭化水素成分であるSOF(Soluble Or
ganic Fraction)とISF(Insol
uble Fraction)との大別でき、ISFに
は、主として炭素成分であるdry Soot(以下、
単にSootという)とサルフェートと水分とが含まれ
る。なお、PMの測定と分析については、例えば、日本
機会学会(No.95−29)講習会教材(’95.
6.1〜2、東京、内燃機関の燃焼と排気改善のための
計測技術)「粒子状物質の測定と分析」〔(財)日本自
動車研究所 山崎均〕がある。
[0003] The PM is dissolved in an organic solvent and is mainly a hydrocarbon component such as SOF (Soluble Or).
ganic fraction) and ISF (Insol)
and the ISF includes dry soot (hereinafter, referred to as a carbon component) which is mainly a carbon component.
Soot), sulfate and moisture. Note that, regarding the measurement and analysis of PM, for example, the teaching materials of the Japan Opportunity Society (No. 95-29) workshop ('95.
6.1-2, Tokyo, Measuring technology for improving combustion and emission of internal combustion engines) "Measurement and analysis of particulate matter" [Japan Automotive Research Institute Hitoshi Yamazaki].

【0004】[0004]

【従来の技術】ところで、上述のフィルタ重量法は、P
Mを付着・捕集したフィルタを精密天秤を用いて測定す
るものであり、所謂連続測定を行うことができない。こ
れに対して、排気ガス中のPMを連続的に測定する方法
としては、 PMを採取するときのフィルタにおける質量変化をパ
イプなどの曲げ共振周波数の変化として検出するマイク
ロバランス法(TEOM法)や、 CO2 レーザによるフォトアコースティック法(PA
S法)や、 ロール状フィルタに捕集したPMをCO2 レーザで焼
成し、発生したCO2、H2 O、SO2 を測定し、SO
F、SootおよびSO4 を演算定量するロール式フィ
ルタ酸化法や、 電界内の帯電したSoot粒子濃度の変化に対応した
導電率の変化を検出するEDM法、 などが提案されている。
2. Description of the Related Art By the way, the above-mentioned filter weight method uses P
The filter on which M has been attached and collected is measured using a precision balance, and so-called continuous measurement cannot be performed. On the other hand, as a method for continuously measuring PM in exhaust gas, a microbalance method (TEOM method) that detects a mass change in a filter when collecting PM as a change in bending resonance frequency of a pipe or the like, , CO 2 laser photoacoustic method (PA
S method) or PM collected on the roll-shaped filter is burned by a CO 2 laser, and the generated CO 2 , H 2 O, and SO 2 are measured, and SO
A roll-type filter oxidation method for calculating and quantifying F, Soot and SO 4 and an EDM method for detecting a change in conductivity corresponding to a change in charged Soot particle concentration in an electric field have been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
〜のいずれの手法においても、燃料の差や運転条件が
変化すれば排ガス条件が変化するため、フィルタ重量法
との相関が悪くなる場合があるなどの問題があり、PM
測定法として確立された手法となっていないのが現状で
ある。
However, in any of the above-mentioned methods, if the difference in fuel or the operating condition changes, the exhaust gas condition changes, so that the correlation with the filter weight method may deteriorate. Problem with PM
At present, the method is not established as a measurement method.

【0006】ところで、従来より、サンプルガス中の全
炭化水素(Total Hydro−Carbon)な
どHCを定量分析するものとして、図3に示すような水
素炎イオン化検出器(Flame Ionizatio
n Detector、以下、FIDという)30が知
られている。すなわち、図3において、31は燃焼室
で、その内部にはノズル32と、コレクタ電極33が設
けられている。そして、34はサンプルガスSを供給す
るためのサンプルガス供給路、35は水素ガスのみまた
は水素ガスと他の燃焼性ガスとからなる燃料ガスFを供
給する燃料ガス供給路で、両ガス供給管34,35はノ
ズル32の上流側で一体となってノズル32に接続され
ている。また、36は助燃用空気Aを供給するための助
燃ガス供給路で、その端部は燃焼室31の適宜箇所で開
口接続されている。
By the way, conventionally, as a quantitative analysis of HC such as total hydrocarbons (Total Hydro-Carbon) in a sample gas, a hydrogen flame ionization detector (Flame Ionizatio) as shown in FIG. 3 has been used.
n Detector (hereinafter, referred to as FID) 30 is known. That is, in FIG. 3, 31 is a combustion chamber in which a nozzle 32 and a collector electrode 33 are provided. Further, 34 is a sample gas supply path for supplying the sample gas S, 35 is a fuel gas supply path for supplying the fuel gas F consisting of only hydrogen gas or hydrogen gas and other combustible gas, both gas supply pipes 34 and 35 are integrally connected to the nozzle 32 on the upstream side of the nozzle 32. Reference numeral 36 denotes an auxiliary combustion gas supply passage for supplying the auxiliary combustion air A, the end of which is open-connected at an appropriate point in the combustion chamber 31.

【0007】前記ノズル32は、高圧配線37を介して
図示してない高圧直流電源に接続され、コレクタ電極3
3は、信号線38を介して信号処理回路(図示してな
い)に接続されている。なお、39は燃焼室31の内部
上方に設けられる着火装置、40は排気口、41は絶縁
スリーブである。
The nozzle 32 is connected to a high voltage DC power source (not shown) through a high voltage wiring 37, and the collector electrode 3
3 is connected to a signal processing circuit (not shown) via a signal line 38. Reference numeral 39 is an ignition device provided above the interior of the combustion chamber 31, 40 is an exhaust port, and 41 is an insulating sleeve.

【0008】上記構成のFID30においては、例えば
HC成分を含むサンプルガスSを、燃料ガスF、助燃用
空気Aとともに燃焼室31内に導入し、着火装置39に
よって例えば放電スパークを生じさせることにより、ノ
ズル32の先端に所望の炎42が形成され、この炎42
のエネルギーでHCの化学イオン化が生じ、サンプルガ
スS中に含まれる炭化水素HC量に比例した電流出力が
信号線38を介して出力され、これによって、サンプル
ガスS中のHC濃度を分析することができる。
In the FID 30 having the above structure, for example, the sample gas S containing the HC component is introduced into the combustion chamber 31 together with the fuel gas F and the auxiliary combustion air A, and the ignition device 39 causes, for example, a discharge spark to be generated. A desired flame 42 is formed at the tip of the nozzle 32.
The chemical ionization of HC is caused by the energy of the gas, and a current output proportional to the amount of hydrocarbon HC contained in the sample gas S is output via the signal line 38, whereby the concentration of HC in the sample gas S is analyzed. You can

【0009】ところで、ディーゼルエンジンからの排ガ
ス中に含まれるPMには、上述したように、主として炭
化水素成分であるSOFと主として炭素成分であるSo
otがあり、従来までの考えによれば、前記FID30
によっては、炭素成分を検出することができないとされ
ていた。
By the way, as described above, PM contained in the exhaust gas from the diesel engine is mainly SOF which is a hydrocarbon component and So which is a carbon component.
According to the conventional thinking, the FID30
According to some, it was not possible to detect the carbon component.

【0010】しかしながら、この出願の発明者らの研究
によれば、従来からHC成分の分析に使用されているF
ID30によって、HCのみならず、C(炭素)をも検
出することができることを見出した。
However, according to the research conducted by the inventors of the present application, F, which has been conventionally used for the analysis of HC components,
It has been found that ID30 can detect not only HC but also C (carbon).

【0011】すなわち、図4は、FID30の燃焼室3
1内における熱イオンの生成過程を説明するための図
で、ノズル32とコレクタ電極33との間に設けられる
高圧直流電源43によって、例えばノズル32に+30
0Vの電圧が印加した状態で、着火装置39によって放
電スパークを生じさせると、ノズル32の先端には例え
ば1500Kといった高温の炎42が形成される。
That is, FIG. 4 shows the combustion chamber 3 of the FID 30.
FIG. 3 is a diagram for explaining a process of generating thermionic ions in the inside of FIG. 1, and the high voltage DC power supply 43 provided between the nozzle 32 and the collector electrode 33 causes +30 to the nozzle 32, for example.
When a discharge spark is generated by the ignition device 39 with a voltage of 0 V applied, a high temperature flame 42 of 1500 K, for example, is formed at the tip of the nozzle 32.

【0012】このとき、炭素(グラファイト)を主成分
とするサンプルガスS中に含まれるSootは、下記の
理由により検出されると発明者らは推定している。すな
わち、上述のような高温下で、Sootは、熱エネルギ
ーにより電子を放出し、熱イオン化が行われるのではな
いかということである。このときグラファイトがイオン
化するエネルギーは4.5eV(103.7kcal/
mol)である。本来、グラファイトは、その比抵抗が
4×10-5Ω・cmであり、半導体であるが、前記大き
さのエネルギーを受けることにより、比較的容易に帯電
したグラファイトとなると考えられる。そして、このイ
オン化により放出される電子がノズル32に集められる
ことにより、C成分であるグラファイトをも検出するこ
とができると推定している。
At this time, the inventors presume that the soot contained in the sample gas S containing carbon (graphite) as a main component is detected for the following reason. That is, under the high temperature as described above, the soot emits electrons by thermal energy and thermal ionization may be performed. At this time, the energy for ionizing graphite is 4.5 eV (103.7 kcal /
mol). Originally, graphite has a specific resistance of 4 × 10 −5 Ω · cm and is a semiconductor, but it is considered that it is relatively easily charged graphite when it receives energy of the above-mentioned magnitude. It is estimated that the electrons emitted by this ionization are collected in the nozzle 32 so that the graphite as the C component can be detected.

【0013】図5は、前記FID30におけるグラファ
イトに対する応答性を示す実測例を示すものである。
FIG. 5 shows an actual measurement example showing the response of the FID 30 to graphite.

【0014】この発明は、上述の事柄および知見に基づ
いてなされたもので、ディーゼルエンジンなど内燃機関
から排出されるガス中に含まれるPMを連続的にしかも
精度よく定量分析することができる新規で有用な排ガス
中のPM測定装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made on the basis of the above-mentioned matters and findings, and is a novel one capable of continuously and accurately quantitatively analyzing PM contained in a gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine. It is an object of the present invention to provide a useful PM measuring device in exhaust gas.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の排ガス中のPM測定装置は、内燃機関か
ら排出されるガスに含まれるSootを水素炎イオン化
検出器によって測定することを特徴とするようにしてい
る。
In order to achieve the above object, the PM measuring apparatus for exhaust gas according to the present invention is characterized in that Soot contained in a gas discharged from an internal combustion engine is measured by a hydrogen flame ionization detector. I am trying to.

【0016】より具体的な排ガス中のPM測定装置の一
つは、内燃機関から排出されるガスがサンプルガスとし
て定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列的な2つ
のガス流路に分岐し、第1分岐ガス流路には第1水素炎
イオン化検出器を設け、第2分岐ガス流路には前記サン
プルガス中に含まれるPMを捕集するフィルタ装置を設
けるとともに、このフィルタ装置の下流側に第2水素炎
イオン化検出器を設け、前記両水素炎イオン化検出器か
らそれぞれ出力される信号の差に基づいてサンプルガス
中のPM濃度を得るように構成されている。
One of more specific PM measuring devices in exhaust gas is that a sample gas flow path in which gas discharged from an internal combustion engine flows as a sample gas at a constant volume is branched into two parallel gas flow paths. A first hydrogen flame ionization detector is provided in the first branch gas flow channel, a filter device for collecting PM contained in the sample gas is provided in the second branch gas flow channel, and a downstream side of the filter device is provided. Is provided with a second hydrogen flame ionization detector, and the PM concentration in the sample gas is obtained based on the difference between the signals output from the both hydrogen flame ionization detectors.

【0017】そして、具体的な排ガス中のPM測定装置
の他の一つは、内燃機関から排出されるガスがサンプル
ガスとして定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列
的な3つのガス流路に分岐し、第1分岐ガス流路には第
1水素炎イオン化検出器を設け、第2分岐ガス流路およ
び第3分岐ガス流路には前記サンプルガス中に含まれる
PMを捕集する特性が互いに異なるフィルタ装置をそれ
ぞれ設けるとともに、これらのフィルタ装置の下流側に
それぞれ第2水素炎イオン化検出器および第3水素炎イ
オン化検出器を設け、第1水素炎イオン化検出器と第2
水素炎イオン化検出器との差、第3水素炎イオン化検出
器と第2水素炎イオン化検出器との差、第1水素炎イオ
ン化検出器と第3水素炎イオン化検出器との差に基づい
てサンプルガス中のPM濃度、SOF濃度、Soot濃
度をそれぞれ得るように構成されている。
In another specific PM measuring apparatus for exhaust gas, a sample gas flow path in which a gas discharged from an internal combustion engine flows as a sample gas in a constant volume is formed into three parallel gas flow paths. A first hydrogen flame ionization detector is provided in the first branch gas flow channel, and the second branch gas flow channel and the third branch gas flow channel have characteristics of collecting PM contained in the sample gas. Filter devices different from each other are respectively provided, and a second hydrogen flame ionization detector and a third hydrogen flame ionization detector are respectively provided on the downstream side of these filter devices, and the first hydrogen flame ionization detector and the second hydrogen flame ionization detector are provided.
Sample based on difference between hydrogen flame ionization detector, difference between third flame flame ionization detector and second flame flame ionization detector, difference between first flame flame ionization detector and third flame flame ionization detector It is configured to obtain the PM concentration, the SOF concentration, and the Soot concentration in the gas, respectively.

【0018】上記他の排ガス中のPM測定装置において
は、複数のフィルタ装置を用いる必要があり、それらの
PM捕集特性を異ならせることが必要であるが、これ
は、 a.フィルタ装置の温度を互いに異ならせたり、 b.フィルタの材質を互いに異ならせたり、 c.フィルタにおける目の粗さを異ならせたり、 d.サンプルガスSがフィルタ装置を通過する際の速度
を異ならせたり、 することによって実現することができる。
In the other PM measuring device in exhaust gas, it is necessary to use a plurality of filter devices, and it is necessary to make the PM trapping characteristics different from each other. Different temperatures of the filter devices, b. Different filter materials, c. The roughness of the filter is different, d. This can be realized by changing the speed at which the sample gas S passes through the filter device, or by changing the speed.

【0019】[0019]

【作用】上述のように、この発明では、複数のFIDを
用い、二つのFIDの出力の差に基づいてサンプルガス
中のPM濃度、さらには、SOF濃度およびSoot濃
度をも得ることができる。
As described above, in the present invention, a plurality of FIDs can be used to obtain the PM concentration in the sample gas, as well as the SOF concentration and the Soot concentration, based on the difference between the outputs of the two FIDs.

【0020】そして、この発明によれば、ディーゼルエ
ンジンなど内燃機関からの排ガスにおけるPM濃度など
を連続的に得ることができる。そして、この発明による
測定結果は、図6に示すように、フィルタ重量法で測定
した結果との相関が良好であり、精度の高い測定が期待
できる。
According to the present invention, the PM concentration in exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel engine can be continuously obtained. As shown in FIG. 6, the measurement result according to the present invention has a good correlation with the result measured by the filter weight method, and a highly accurate measurement can be expected.

【0021】[0021]

【実施例】以下、この発明の詳細を、図を参照しながら
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は、この発明の第1実施例に係る排ガ
ス中のPM測定装置の構成を概略的に示すもので、この
図において、1はディーゼルエンジン2に接続される排
気管3が接続される希釈用トンネルで、その上流側から
フィルタ4を介して希釈エアーDAが供給され、下流側
には吸引ポンプなどを含む定流量採取装置(CVS)5
が設けられている。この希釈用トンネル1によって、デ
ィーゼルエンジン2からの排ガスGが適宜の倍率に希釈
されるとともに、一定流量流れる。6は希釈用トンネル
1に対して排気管3とCVS5との間において接続され
るサンプリング流路で、前記希釈されたガスGがサンプ
ルガスSとして一定流量流れる。
FIG. 1 schematically shows the structure of a PM measuring apparatus for exhaust gas according to the first embodiment of the present invention. In this figure, 1 is an exhaust pipe 3 connected to a diesel engine 2. In the dilution tunnel, the dilution air DA is supplied from the upstream side through the filter 4 and the constant flow rate sampling device (CVS) 5 including the suction pump is provided on the downstream side.
Is provided. The exhaust tunnel G for diluting the diesel engine 2 is diluted by the diluting tunnel 1 to an appropriate ratio and flows at a constant flow rate. Reference numeral 6 denotes a sampling flow path connected to the dilution tunnel 1 between the exhaust pipe 3 and the CVS 5, and the diluted gas G flows as a sample gas S at a constant flow rate.

【0023】前記サンプリング流路6は、その下流側が
二つのガス流路7,8に分岐している。一方のガス流路
7(以下、第1分岐ガス流路7という)には、前記図3
に示したものと同様のFID9(以下、第1FID9と
いう)を設ける一方、他方のガス流路8(以下、第2分
岐ガス流路8という)には、サンプルガスS中のPMを
捕集するフィルタ装置10を設けるとともに、このフィ
ルタ装置10の下流側に前記図3に示したものと同様の
FID11(以下、第2FID11という)を設けてい
る。
The sampling channel 6 has its downstream side branched into two gas channels 7 and 8. One of the gas flow paths 7 (hereinafter referred to as the first branch gas flow path 7) has the same structure as in
While the FID 9 (hereinafter, referred to as the first FID 9) similar to that shown in FIG. 1 is provided, PM in the sample gas S is collected in the other gas channel 8 (hereinafter, referred to as the second branched gas channel 8). Along with the filter device 10, a FID 11 (hereinafter referred to as a second FID 11) similar to that shown in FIG. 3 is provided on the downstream side of the filter device 10.

【0024】前記フィルタ装置10は、フィルタホルダ
内に例えば不純物の少ない石英やフッ素樹脂などよりな
るフィルタを備えている。このフィルタ装置10の温度
は、例えば52℃に保持される。また、12は第1分岐
ガス流路7と第2分岐ガス流路8とにおける容積を同じ
にするために第1分岐ガス流路7に載置されるダミー
で、フィルタ装置10と同容積を有し、フィルタは内蔵
してない。
The filter device 10 is provided with a filter made of, for example, quartz or fluororesin having a small amount of impurities in the filter holder. The temperature of the filter device 10 is maintained at 52 ° C., for example. Further, 12 is a dummy placed on the first branch gas channel 7 to make the volumes of the first branch gas channel 7 and the second branch gas channel 8 the same, and has the same volume as the filter device 10. Yes, with no built-in filter.

【0025】13は前記第1FID9および第2FID
11からそれぞれ出力される信号a,bが入力され、そ
の差を取る演算部で、例えばマイクロコンピュータであ
る。
13 is the first FID 9 and the second FID
Signals a and b respectively output from 11 are input, and an arithmetic unit that takes the difference between them is, for example, a microcomputer.

【0026】上記構成の排ガス中のPM測定装置の動作
を説明すると、ディーゼルエンジン2からの排ガスGが
希釈用トンネル6において適宜希釈され、この希釈され
たガスGは、サンプルガスSとしてサンプリング流路6
に一定流量取り込まれる。なお、この場合、サンプリン
グ流路6に取り込まれたサンプルガスSは、その温度が
191℃になるように温度調整される。
Explaining the operation of the PM measuring apparatus in the exhaust gas having the above-mentioned structure, the exhaust gas G from the diesel engine 2 is appropriately diluted in the dilution tunnel 6, and the diluted gas G is used as the sample gas S in the sampling channel. 6
A constant flow rate is taken in. In this case, the temperature of the sample gas S taken into the sampling channel 6 is adjusted so that its temperature becomes 191 ° C.

【0027】前記サンプリング流路6に取り込まれたサ
ンプルガスSは、第1分岐ガス流路7と第2分岐ガス流
路7とに分岐して流れ、第1分岐ガス流路7を流れるサ
ンプルガスSは、ダミー12を経てそのまま第1FID
9に供給される。一方、第2分岐ガス流路8を流れるサ
ンプルガスSは、フィルタ装置10を経て第2FID1
1に供給されるが、フィルタ装置10を通過する際、そ
れに含まれるPMが捕集され、PMを含まない状態で第
2FID11に供給される。
The sample gas S taken into the sampling channel 6 branches into the first branch gas channel 7 and the second branch gas channel 7, and flows through the first branch gas channel 7 to the sample gas S. S is the first FID as it is after passing through the dummy 12.
9. On the other hand, the sample gas S flowing through the second branched gas channel 8 passes through the filter device 10 and the second FID1.
However, when passing through the filter device 10, PM contained therein is collected and supplied to the second FID 11 without containing PM.

【0028】そして、第1FID9および第2FID1
1においては、図3に示したFID30と同様にして分
析が行われ、第1FID9からはHCの濃度(hc)と
PMの濃度(pm)との総量である信号a(=hc+p
m)が出力され、第2FID11からはHCの濃度(h
c)のみを表す信号b(=hc)が出力され、演算部1
3に入力される。そして、この演算部13において、
(a−b)なる演算を行うことにより、サンプルガスS
中に含まれるPMの濃度sを得ることができる。
Then, the first FID 9 and the second FID 1
In No. 1, the analysis is performed in the same manner as the FID 30 shown in FIG. 3, and from the first FID 9, the signal a (= hc + p) which is the total amount of the concentration of HC (hc) and the concentration of PM (pm) is obtained.
m) is output, and the concentration of HC (h
The signal b (= hc) representing only c) is output, and the calculation unit 1
Input to 3. Then, in this calculation unit 13,
By performing the calculation (ab), the sample gas S
The concentration s of PM contained therein can be obtained.

【0029】次に、図2は、この発明の第2実施例に係
る排ガス中のPM測定装置の構成を概略的に示すもの
で、この図において、図1に示した符号と同じものは同
一物を示している。この実施例においては、サンプリン
グ流路6の下流側を3つのガス流路7,8,14に分岐
している。そして、第1分岐ガス流路7および第2分岐
ガス流路8の構成は、前記第1実施例と同様であるが、
第3分岐ガス流路14には、フィルタ装置15と第3F
ID16とをこの順で設けている。
Next, FIG. 2 schematically shows the structure of a PM measuring device in exhaust gas according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same parts as those shown in FIG. Showing the thing. In this embodiment, the downstream side of the sampling flow path 6 is branched into three gas flow paths 7, 8 and 14. The configurations of the first branch gas channel 7 and the second branch gas channel 8 are the same as those in the first embodiment,
In the third branch gas flow passage 14, the filter device 15 and the third F
ID16 is provided in this order.

【0030】そして、前記フィルタ装置15は、前記フ
ィルタ装置10と同様に構成されているが、その温度が
191℃となるように温度調節される。また、第3FI
D16は、前記第1FID9や第2FID11と同様構
成のFIDが用いられる。
The filter device 15 has the same structure as that of the filter device 10, but the temperature thereof is adjusted to 191 ° C. Also, the third FI
For D16, an FID having the same configuration as the first FID 9 and the second FID 11 is used.

【0031】上記構成の排ガス中のPM測定装置の動作
を説明すると、ディーゼルエンジン2からの排ガスGが
希釈用トンネル6において適宜希釈され、この希釈され
たガスGは、サンプルガスSとしてサンプリング流路6
に一定流量取り込まれる。なお、この場合、サンプリン
グ流路6に取り込まれたサンプルガスSは、その温度が
191℃になるように温度調整される。
Explaining the operation of the PM measuring apparatus in the exhaust gas having the above-mentioned structure, the exhaust gas G from the diesel engine 2 is appropriately diluted in the dilution tunnel 6, and the diluted gas G is used as the sample gas S in the sampling flow path. 6
A constant flow rate is taken in. In this case, the temperature of the sample gas S taken into the sampling channel 6 is adjusted so that its temperature becomes 191 ° C.

【0032】前記サンプリング流路6に取り込まれたサ
ンプルガスSは、第1分岐ガス流路7、第2分岐ガス流
路7および第3分岐ガス流路14とに分岐して流れ、第
1分岐ガス流路7を流れるサンプルガスSは、ダミー1
2を経てそのまま第1FID9に供給される。そして、
第2分岐ガス流路8を流れるサンプルガスSは、フィル
タ装置10を経て第2FID11に供給されるが、フィ
ルタ装置10を通過する際、それに含まれるPMが捕集
され、PMを含まない状態で第2FID11に供給され
る。また、第3分岐ガス流路14を流れるサンプルガス
Sは、フィルタ装置15を経て第3FID16に供給さ
れるが、フィルタ装置15を通過する際、それに含まれ
るSootが捕集され、PMからSootが除去された
状態で第3FID16に供給される。
The sample gas S taken into the sampling channel 6 branches into the first branch gas channel 7, the second branch gas channel 7 and the third branch gas channel 14, and flows into the first branch gas channel 7. The sample gas S flowing through the gas channel 7 is the dummy 1
It is supplied to the first FID 9 through 2 as it is. And
The sample gas S flowing through the second branched gas flow path 8 is supplied to the second FID 11 through the filter device 10. However, when passing through the filter device 10, PM contained therein is collected, and the PM is not contained. It is supplied to the second FID 11. Further, the sample gas S flowing through the third branch gas flow path 14 is supplied to the third FID 16 through the filter device 15, but when passing through the filter device 15, the soot contained therein is collected, and the soot is collected from PM. It is supplied to the third FID 16 in the removed state.

【0033】そして、第1FID9、第2FID11お
よび第3FID16においてそれぞれ分析が行われ、第
1FID9からはHCの濃度(hc)とPMの濃度(p
m)との総量である信号a(=hc+pm)が出力さ
れ、第2FID11からはHCの濃度(hc)のみを表
す信号b(=hc)が出力され、第3FID16からは
HCの濃度(hc)とSOFの濃度(sof)との和で
ある信号c(=hc+sof)が出力され、演算部13
に入力される。
The first FID9, the second FID11 and the third FID16 are analyzed respectively, and from the first FID9, the concentration of HC (hc) and the concentration of PM (p) are calculated.
m) is output as a signal a (= hc + pm), the second FID 11 outputs a signal b (= hc) representing only HC concentration (hc), and the third FID 16 outputs HC concentration (hc). And a signal c (= hc + sof), which is the sum of the SOF concentration (sof), is output, and the calculation unit 13
Is input to

【0034】そして、前記演算部13において、(a−
b)なる演算を行うことにより、サンプルガスS中に含
まれるPMの濃度s1 (=s)を得ることができ,(c
−b)なる演算を行うことにより、サンプルガスS中に
含まれるSOF濃度s2 を得ることができ、(a−c)
なる演算を行うことにより、Soot濃度s3 を得るこ
とができる。
Then, in the arithmetic unit 13, (a-
By performing the calculation b), the concentration s 1 (= s) of PM contained in the sample gas S can be obtained, and (c
By performing the calculation of −b), the SOF concentration s 2 contained in the sample gas S can be obtained, and (ac)
The Soot concentration s 3 can be obtained by performing the following calculation.

【0035】なお、上述の第2実施例においては、フィ
ルタ装置10,15における温度を互いに異ならせるこ
とにより、それぞれのフィルタ装置10,15における
PM捕集特性が異なるようにしているが、これに代え
て、フィルタの材質を互いに異ならせたり、フィルタに
おける目の粗さを異ならせたり、サンプルガスSがフィ
ルタ装置を通過する際の速度を異ならせたりするように
してもよい。
In the second embodiment described above, the temperatures of the filter devices 10 and 15 are made different from each other so that the PM trapping characteristics of the filter devices 10 and 15 are made different. Alternatively, the materials of the filters may be different from each other, the roughness of the filters may be different, or the speed at which the sample gas S passes through the filter device may be different.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ディーゼルエンジンなど内燃機関からの排ガスにお
けるPM濃度などを連続的に得ることができる。また、
請求項3に記載の発明によれば、前記排ガスにおけるP
Mの濃度を、SootとSOFの区別をしてそれぞれ連
続的に得ることができる。
As described above, according to the present invention, the PM concentration in exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel engine can be continuously obtained. Also,
According to the invention of claim 3, P in the exhaust gas
The concentration of M can be continuously obtained by distinguishing between Soot and SOF.

【0037】そして、この発明によれば、フィルタ重量
法で測定した結果との相関が良好であり、精度の高い測
定結果を得ることができる。
Further, according to the present invention, the correlation with the result measured by the filter weight method is good, and the measurement result with high accuracy can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1実施例に係る排ガス中のPM測
定装置の構成を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a PM measuring device in exhaust gas according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2実施例に係る排ガス中のPM測
定装置の構成を概略的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a PM measuring device in exhaust gas according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明で用いる水素炎イオン化検出器の一例
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a hydrogen flame ionization detector used in the present invention.

【図4】前記水素炎イオン化検出器の燃焼室内における
熱イオンの生成過程を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a process of generating hot ions in a combustion chamber of the hydrogen flame ionization detector.

【図5】前記水素炎イオン化検出器におけるグラファイ
トに対する応答性を示す実測例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an actual measurement example showing the response to graphite in the hydrogen flame ionization detector.

【図6】この発明による測定結果とフィルタ重量法で測
定した結果との相関を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a correlation between the measurement result according to the present invention and the result measured by the filter weight method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…内燃機関、6…サンプルガス流路、7…第1分岐ガ
ス流路、8…第2分岐ガス流路、9…第1水素炎イオン
化検出器、10,15…フィルタ装置、11…第2水素
炎イオン化検出器、14…第3分岐ガス流路、16…第
3水素炎イオン化検出器、G…排ガス、S…サンプルガ
ス。
2 ... Internal combustion engine, 6 ... Sample gas flow path, 7 ... First branch gas flow path, 8 ... Second branch gas flow path, 9 ... First hydrogen flame ionization detector, 10, 15 ... Filter device, 11 ... 2 hydrogen flame ionization detector, 14 ... 3rd branch gas flow path, 16 ... 3rd hydrogen flame ionization detector, G ... Exhaust gas, S ... Sample gas.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関から排出されるガスに含まれる
Sootを水素炎イオン化検出器によって測定すること
を特徴とする排ガス中のPM測定装置。
1. An apparatus for measuring PM in exhaust gas, wherein Soot contained in gas discharged from an internal combustion engine is measured by a hydrogen flame ionization detector.
【請求項2】 内燃機関から排出されるガスがサンプル
ガスとして定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列
的な2つのガス流路に分岐し、第1分岐ガス流路には第
1水素炎イオン化検出器を設け、第2分岐ガス流路には
前記サンプルガス中に含まれるPMを捕集するフィルタ
装置を設けるとともに、このフィルタ装置の下流側に第
2水素炎イオン化検出器を設け、前記両水素炎イオン化
検出器からそれぞれ出力される信号の差に基づいてサン
プルガス中のPM濃度を得るようにしたことを特徴とす
る排ガス中のPM測定装置。
2. A sample gas flow path in which a gas discharged from an internal combustion engine flows as a sample gas in a constant volume is branched into two gas flow paths parallel to each other, and a first hydrogen flame ionization is provided in the first branch gas flow path. A detector is provided, a filter device for collecting PM contained in the sample gas is provided in the second branched gas flow path, and a second hydrogen flame ionization detector is provided downstream of the filter device. An apparatus for measuring PM in exhaust gas, wherein a PM concentration in a sample gas is obtained based on a difference between signals output from hydrogen flame ionization detectors.
【請求項3】 内燃機関から排出されるガスがサンプル
ガスとして定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列
的な3つのガス流路に分岐し、第1分岐ガス流路には第
1水素炎イオン化検出器を設け、第2分岐ガス流路およ
び第3分岐ガス流路には前記サンプルガス中に含まれる
PMを捕集する特性が互いに異なるフィルタ装置をそれ
ぞれ設けるとともに、これらのフィルタ装置の下流側に
それぞれ第2水素炎イオン化検出器および第3水素炎イ
オン化検出器を設け、第1水素炎イオン化検出器と第2
水素炎イオン化検出器との差、第3水素炎イオン化検出
器と第2水素炎イオン化検出器との差、第1水素炎イオ
ン化検出器と第3水素炎イオン化検出器との差に基づい
てサンプルガス中のPM濃度、SOF濃度、Soot濃
度をそれぞれ得るようにしたことを特徴とする排ガス中
のPM測定装置。
3. A sample gas flow passage in which a gas discharged from an internal combustion engine flows as a sample gas at a constant volume is branched into three gas flow passages parallel to each other, and a first hydrogen gas ionization is provided in the first branch gas flow passage. A detector is provided, and filter devices having different characteristics for trapping PM contained in the sample gas are provided in the second branch gas flow path and the third branch gas flow path, respectively, and downstream of these filter devices. A second hydrogen flame ionization detector and a third hydrogen flame ionization detector are respectively provided in the first flame flame ionization detector and the second hydrogen flame ionization detector.
Sample based on difference between hydrogen flame ionization detector, difference between third flame flame ionization detector and second flame flame ionization detector, difference between first flame flame ionization detector and third flame flame ionization detector An apparatus for measuring PM in exhaust gas, wherein PM concentration, SOF concentration, and Soot concentration in gas are respectively obtained.
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