KR20110063442A - 측정값 감지 및 측정값 표시를 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

측정 가스의 NOx 농도를 결정하기 위한 방법에서, NOx 농도의 측정값은 가스 센서의 센서 신호로부터 결정되고, 측정가스에서 제2성분의 농도에 대한 측정값이 산출되며, 이 때 측정값들로부터 측정가스에서 NOx의 농도에 대한 보정된 값이 결정되고, 이 때 NOx 농도에 대한 상기 측정값 및 보정된 측정값은 표시되거나/표시되고 출력된다.

Description

측정값 감지 및 측정값 표시를 위한 방법{METHOD FOR CAPTURING MEASUREMENT VALUES AND DISPLAYING MEASUREMENT VALUES}
본 발명은 측정가스에서 NOx 농도를 결정하기 위해, NOx 에 대해 민감하며 측정가스와 접촉하는 가스 센서의 센서 신호를 감지하고, 상기 센서 신호로부터 NOx 농도에 대한 측정값을 결정하는 방식의 방법 및 이러한 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.
이와 같은 방법은 이미 공지되어 있고, 가스 센서로서 바람직하게는 화학 발광 검출기(CLD)가 사용된다. 예컨대, 이와 같은 방법은 법정 한계값을 검사하기 위해 사용되며, 예컨대 내연기관의 배기가스 지수로서 특정한 산화 질소 방출량을 결정하기 위해 사용되며, 물론 이러한 방법은 다른 응용물에도 적용될 수 있다.
기후 보호 또는 기타 정책적 이유를 들어 예컨대 내연기관의 배기가스와 같은 측정 가스에서 산화질소 함량의 법정 한계값이 설정되는 경우가 많으며, 이를 지키지 않을 경우 제재조치가 가해질 수 있다. 이와 같은 규정은 법적 불확실성을 배제하기 위해 정확하게 규정된 측정 방법과 관련하는 경우가 많다.
본 발명의 과제는 측정가스에서 NOx 의 농도를 결정하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것으로, 본 방법은 법정 규정 또는 기타 규정의 준수 여부를 관리하기에 적합하다.
상기 과제를 해결하기 위해 서두에 언급한 종류의 방법에서는, 측정가스에서 제2성분의 농도에 대한 측정값(measured value)이 산출되고, 측정가스의 제2성분의 농도에 대한 측정값으로부터 상기 측정가스에서 NOx 농도에 대한 수치값(numeric value)가 결정된다. 본 발명에 따른 방법의 이점은, 측정가스에서 제2성분의 농도를 산출함으로써 법적으로 규정된 가스 센서와 또한 법적으로 규정된 측정 방법으로 모의실험하거나, 또는 기준으로 확정된 가스센서유형 또는 그와 같이 확정된 기준 측정 방법으로 모의실험할 수 있다는 것, 또는 규정된 측정 방법의 계통적인(systematic) 측정 오류가 그 외의 측정을 위해 교정될 수 있다는 것이며, 이 때 사용된 방법은 규정된 한계값을 준수하는 가를 나타내거나 또는 다른 수치값과의 비교하기 위한 목적으로 적절하고 무리가 없다. 본 발명에 따른 방법은 엔진 조절을 위해서도 유리하게 사용될 수 있으며, 이 때 조립 기사는 다른 방식으로 기록한 측정값 또는 다른 측정 방법과의 비교가 가능한 측정 장치를 사용해야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2성분은 산소일 수 있다. 실험 결과, 자주 사용되는 화학 발광 검출기의 경우에 NOx 농도의 결정 시 계통적 측정 오류가 발생하며, 이러한 오류는 예컨대 O2가 있어서 발생할 수 있다. NOx 농도가 낮을 때 신뢰할만한 CLD 방법은 NOx 와 O2의 농도가 높을 때 계통적 오차를 가지는 것으로 확인되었다. 본 발명에 따른 방법은 NOx 농도의 측정값과 NOx 농도의 수치값을 산출하고, 이 때 수치값은 교정된 측정값으로서 사용되거나, 교정된 측정값과의 차이값 또는 배수로서 사용될 수 있다. 대안적 또는 부가적으로, 제2성분으로 예컨대 CO2와 같은 산소화합물이 사용될 수 있다. 이 때, 예컨대 O2 비율은 측정가스의 CO2비율 및 λ값에 의해 간접적으로 결정될 수 있다. 또는 규정된 측정 방법에 의해 산출된 NOx 농도에 미치는 CO2의 직접적 영향이 고려된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 측정가스에서 NOx 농도에 대한 측정값 및 수치값이 표시될 수 있다. 따라서, 본 발법의 사용자는 스스로, 두 개의 표시된 값들 중 어떤 값을 구체적 응용 목적으로 사용할 것인가를 결정해야 하고, 이 때 수치값은 교정된 측정값이거나, 또는 상기 측정값에 가산되거나 상기 측정값으로부터 공제되어야 하는 차이값이거나, 또는 측정값과 곱할 수 있는 배수일 수 있다.
내연 기관의 규정을 감시하기 위해, 예컨대 디젤 엔진과 같은 내연기관의 배기가스로부터 측정가스를 추출하는 것이 고려될 수 있다. 이는, 배기 가스의 O2 비율이 높은 경우에도 상기 방법을 사용할 수 있어서 유리하다.
측정가스에서 제2성분의 농도 산출은 별도의 분석 방법을 이용하거나, 관련된 값들을 다른 방식으로 입력하여 수행할 수 있다. 한편, 측정가스에서 다른 성분의 농도 산출을 위해 제2가스 센서가 구비되는 경우, 본 발명에 따른 방법을 자동화 방식으로 실시하는 것이 유리하다.
가스 센서의 센서 신호로부터 NOx 농도의 측정값을 산출하기 위해, 측정가스에서의 NOx 농도의 측정값은 제1가스 센서의 센서 신호로부터의 저장된 제1특성선에 의거하여 결정되는 것이 고려될 수 있다.
대안적 또는 부가적으로, 측정가스에서 NOx 농도에 대한 수치값은 제1 및/또는 제2가스 센서의 센서 신호로부터의 저장된 제2특성선에 의거하여 결정되는 것이 고려될 수 있다. 따라서, NOx 농도에 대한 수치값은 제1 및 제2센서 신호에 의존하여 교정된 측정값 그리고/또는 NOx 농도를 위해 제1가스 센서에 의해 결정된 측정값과 제2가스센서의 센서 신호로부터의 얻은 값의 차이값로서 결정될 수 있다.
제1특성선 및/또는 제2특성선이 각각의 특성 곡선의 보정점들(calibration points) 또는 지지점들의 보간법 또는 보외법에 의해 형성되는 경우에, 측정값 또는 수치값을 매우 간단히 결정될 수 있다. 그러므로, 유리하게도, 본 발명에 따른 방법을 준비하기 위해 적은 수의 보정점들만을 이용할 필요가 있다. 바람직하게는, 특성선은 보정 측정 및/또는 비교 측정에 의해 정의되거나/정의되고 산출된다.
측정의 정확도를 개선하기 위해, 제1특성선 및/또는 제2특성선은 연속 데이터(date series), 즉 다수의 측정점들을 포함하여 저장되는 것이 고려될 수 있다. 이러한 점은, 특히, 보간법 또는 보외법을 적용할 때, 사용된 가스 센서 유형의 특정한 특성에 의해 원하지 않는 오차 및/또는 계통적 오류가 예상될 수 있는 경우에 유리하다.
본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 제1특성선은 전기 화학적 센서, 적외선 센서, UV 센서 또는 반도체 센서의 특성선이고, 제2특성선은 측정가스에서 다른 성분의 농도값이 상이할 때의 제1특성선으로부터 화학 발광 검출기가 가지는 오차를 나타내는 경우가 고려될 수 있다. 실험의 결과, NOx 에 대해 민감하게 형성되는 것이 바람직한 적외선 센서, UV 센서 또는 전기 화학적 센서는 측정가스에서 O2 비율이 클 때, 주로 규정되어 있는 화학 발광 검출기들과는 상이한 측정 거동을 보이고, 이러한 거동에서는 원하지 않는 계통적 오류원이 제거되거나 적어도 감소한다. 전기 화학적 센서 대신 반도체 센서도 사용될 수 있다.
다른 유리한 실시예에 따르면, 제1특성선은 화학 발광 검출기의 특성선이고, 제2특성선은 측정가스에서 다른 성분의 농도가 상이한 값들을 가질 때의 제1특성선으로부터 전기 화학적 센서, 적외선 센서, UV 센서 또는 반도체 센서의 특성선이 가지는 오차를 나타내는 것이 고려될 수 있다. 그러므로, 유리하게도, 주로 법적으로 규정되어 있거나 기타 이유로 규정한 화학 발광 검출기를 사용할 때조차도, 본 발명에 따른 방법을 이용하여 NOx 농도에 대한 교정된 측정값들을 제공할 수 있고, 이때의 교정된 측정값들은 상기에 기재된 계통적 오류를 고려한다.
바람직하게는, 적외선 센서는 비분산형 IR 센서로서 형성된다. 바람직하게는, CLD 센서는 NOx -민감성으로 형성된다.
매우 유리한 실시예는, 제1특성선 또는 제2특성선을 위해 전기 화학적 센서가 사용되는 경우이다.
법적 규정을 간단히 감시하기 위해, 측정가스에서 NOx 농도의 측정값 및/또는 수치값에 대하여 한계값의 초과 및/또는 미만으로 각각 신호화될 수 있다. 신호화 작업은 광학적, 음향적 또는 프로토콜 기록을 통해 또는 그 외의 방법으로 이루어질 수 있다. 그러므로, 사용자는 계통적 오류가 해소된 NOx 농도 정보에 제한될 수 있어 유리하며, 반면 이러한 제한과 무관하게, 본 발명에 따른 방법에 의해, 법적으로 규정되거나 기타 이유로 규정된 한계값의 초과 및/또는 미만이 신호화되는 것이 보장된다.
예컨대, 본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 측정가스에서 NOx 농도에 대한 측정값과 수치값 사이의 차는 측정가스에서 제2성분의 농도가 증가함에 따라 증가하거나 감소할 수 있다.
다른 개선된 방법은, 측정가스에서 다른 성분의 농도를 위해 적어도 하나의 추가적 측정값 및/또는 지표값이 산출되거나/산출되고 입력되며 상기 추가적 측정값 및/또는 지표값으로부터 측정가스에서의 NOx 농도의 교정값이 결정되는 것이다. 예컨대, 측정가스의 다른 성분의 농도에 의해 상기 측정가스의 습기 함량이 결정되고, 특히 상기 다른 성분은 물 또는 수증기이다. 대안적 또는 부가적으로, 상기 다른 성분이 CO2인 경우가 고려될 수 있다. 다른 성분을 관찰함으로써, 이러한 다른 성분의 존재에 의한 계통적 오류가 더욱 양호하게 관찰되거나, 또는 습기 함량이 측정값에 미치는 영향이 관찰된다. 적어도 하나의 성분에 대한 결정은 예컨대 그에 상응하여 형성된 가스 센서를 이용한다.
방법을 더욱 개선하기 위해, 측정가스에서 NOx 농도의 수치값이 측정가스의 습기 함량에 따른 제2성분 및/또는 다른 성분의 농도에 대한 측정값으로부터 결정되는 경우가 고려된다. 측정가스의 습기함량은 예컨대 수치값의 입력에 의해 그리고/또는 측정가스에서 이슬점(dew point)의 입력에 의해 그리고/또는 예컨대 ZrO2 탐침을 이용한 측정가스의 측정에 의해 얻어질 수 있다. 실험 결과, 측정 정확도 요건이 높은 경우에 측정가스의 습기 함량의 영향력이 현저한데, 측정가스에 함유된 물이 산소를 분리시킬 수 있어, 횡감도(cross sensitivity)의 교정이 더욱 더 유리해지기 때문이다. 간단한 구현예는, 측정가스의 습기 함량이 단계별로만 고려되고, 예컨대 2개, 3개 또는 그 이상의 단계로 고려되는 경우일 수 있다.
가스 센서앞에 연결되는 가스 건조 유닛, 예컨대 가스 냉각기를 사용하면, 습한 측정가스의 NOx 농도가 산출되어야 하는 경우, 측정가스에서 습기함량을 고려할 필요가 있다. 이와 반대로, 습기 함량은, 가스 건조를 포함하지 않은 측정 시에 건조된 측정가스의 NOx 농도를 산출하거나 예측하기 위해 사용될 수 있다.
측정 가스가 내연 기관의 배기 가스인 경우, 습기 함량은 내연 기관에 공급된 화학 물질, 특히 연료 및/또는 공기의 매개변수와 연소 생산물의 매개변수로부터 예측될 수 있다. 또는, 습기 함량은 직접 측정될 수 있다.
측정 가스의 습기 함량을 고려하기 위해, 화학 물질이 공급된 경우에 원소 분석에 의해 원소 성분, 특히 H 및/또는 C가 결정되거나/결정되고 측정가스의 습기 함량이 특히 특정한 원소 성분으로부터 산정될 수 있다. 바람직하게는, 원소 분석에서 원소 성분의 농도가 결정되고, 이러한 농도로부터 습기 함량이 산출될 수 있다. 대안적 또는 부가적으로, 내연 기관에 공급된 공기의 습기 함량이 결정될 수 있다.
과제를 해결하고 특히 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위해, 측정가스에서 NOx 농도를 결정하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 NOx -민감성이며 측정 가스와 접촉할 수 있는 가스 센서 및 상기 가스 센서의 센서신호로부터 측정가스의 NOx 농도에 대한 측정값을 결정하기 위한 평가 유닛을 포함하고, 이 때 다른 가스 센서가 더 구비되며, 상기 다른 가스 센서는 측정가스에서 제2성분의 농도 결정을 위해 형성되고, 상기 평가 유닛은 측정가스에서 NOx 농도에 대하여 제1가스 센서를 이용하여 결정된 측정값과 제2가스 센서의 센서 신호를 이용하여 상기 측정가스의 NOx 농도에 대한 수치값을 결정하기 위한 수단을 포함한다. 바람직하게는, 상기 장치에는 기술된 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 수단이 구비된다.
유리한 실시예에서, 예컨대 장치의 부속 부품들이 공통 하우징에 배치되면서 상기 장치는 휴대용으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 장치안에 또는 장치옆에 저장 수단이 구비되는 것이 고려될 수 있고, 상기 저장 수단에서는 제1가스 센서의 센서 신호를 평가하기 위한 제1특성선 및 제2가스 신호의 평가를 위한 제2특성선이 저장되고, 이 때 제2특성선으로부터, 수치값이 측정가스의 NOx 농도에 대한 측정값에 대하여 얼마만큼 오차가 있는가를 나타내는 차이값, 또는 NOx 농도 측정값이 교정된 측정값, 즉 수치값의 결정을 위해 몇배로 곱해져야 되는가를 나타내는 배수가 추론될 수 있다. 그러므로, 계통적 측정 오류는 제2성분의 영향에 의해, 또는 법적으로 미리 정해져있거나 이미 확립된 측정 방법의 모의 실험을 통해 매우 간단히 교정될 수 있고, 본 발명에 따른 장치는 상기 장치에 대해 변경된 법적 규정 또는 다른 기준 방법의 선택에 간단히 맞춰질 수 있다. 저장된 특성선들은 바람직하게는 기준 측정에 의해 얻어지며, 연속 데이터 및/또는 함수 종속(functional dependence)으로서 저장된다.
일 발전예에서, 다양한 기준 측정 방법을 위해 다양한 특성선이 저장되어, NOx 농도에 대해 도출된 각 측정값을 위해 여러 측정 방법이 제공될 수 있다. 간단한 경우, 다양한 측정 방법에 의한 평균 특성선 또는 그것의 매개변수가 저장될 수 있다.
측정 가스의 다른 성분에 의해 발생하는 영향을 더욱 잘 관찰하기 위해, 측정 가스에서 다른 성분의 농도의 입력 및/또는 결정을 위한 수단이 형성될 수 있고, 이러한 다른 성분 농도의 다양한 수치값을 위해 다양한 특성선들이 저장되며, 이러한 특성선들로부터 각각, 상기 수치값이 측정가스의 NOx 농도의 측정값과 얼마나 상이한가를 나타내는 차이값 또는 배수가 추론될 수 있다. 이러한 차이값 또는 배수는 본 발명에서 일반적으로, 측정 방법에 의해 얻어진 측정값 및 계통적 측정 오류만큼 교정된 수치값이 저장되고 이 때 감산에 의해 차가 발생함으로써 얻어지거나, 또는 상기 측정값이 얼마만큼 곱해져야 교정된 측정값에 도달하는가를 나타내는 배수가 저장되며 이 때 상기 배수가 몫의 계산에 의해 발생함으로써 얻어지거나, 또는 상기 차이값 또는 배수가 직접적으로 저장됨으로써 얻어질 수 있다. 다양한 응용 요건을 위해, 이산적 단계별로 측정 가스의 다른 성분 농도가 입력될 수 있는 것으로 이미 충분하다. 예컨대, 상기 다른 성분이란 측정가스에서 물의 함량, 즉 측정 가스의 습기 함량일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 가스 냉각기 및/또는 응축기(Condensate trap)가 측정 가스의 가스 흐름 경로에서 가스 센서 또는 가스센서들의 앞에 배치되는 경우가 고려될 수 있다. 이 때, 앞에 연결된 가스 냉각기 또는 앞에 연결된 응축기에 의해 측정 가스의 소정 습기 함량이 조절되어, 계통적 측정 오류가 줄어든다는 이점이 있다.
측정 가스에서 습기 함량의 영향을 관찰하기 위해, 측정 가스의 가스 흐름 경로에 가스 냉각기 또는 응축기가 있는 지를 확인하기 위한 수단 및/또는 가스 냉각기 또는 응축기의 작업 온도를 확인하거나/확인하고 입력하기 위한 수단이 구비될 수 있다. 이러한 수단에 의해, 계통적 측정 오류의 교정을 위해 사용될 수 있는, 측정 가스에서의 습기 함량에 대한 판단을 적어도 대략적인 단계별로 할 수 있다.
측정가스에서 습기 함량을 결정하기 위해, 가스 냉각기 앞에 또는 일반적으로 가스 건조 장치 앞에 또는 가스 건조 장치 대신 습기 센서가 측정 가스와 접촉할 수 있다. 상기 습기 센서는 예컨대 ZrO2 탐침이다. 습기의 측정값을 이용하면 건조한 측정 가스에서 NOx 농도의 교정된 측정값이 습한 측정가스의 경우로 환산될 수 있거나, 그 반대의 경우가 가능하다.
본 발명에 따른 장치가 내연 기관의 배기 가스에서 NOx 비율을 결정하기 위해 사용되면, 습기 함량의 결정을 위해 센서 및/또는 입력 수단이 구비될 수 있고, 이러한 센서 및/또는 입력 수단에 의해 사용된 연료의 매개변수, 예컨대 H 비율 또는 C 비율, 그리고 공급된 공기, 예컨대 O2 비율이 산출될 수 있거나 입력될 수 있다. 이 경우, 장치에는 이러한 매개변수로부터 배기가스의 습기 함량을 산정할 수 있는 수단이 구비된다.
본 발명은 실시예에 의거하여 기술되긴 하나, 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 다른 실시예는 특허청구범위의 특징들이 상호간 조합되거나/조합되고 실시예들의 특징들과 조합됨으로써 도출된다.
본 발명에 따른 장치가 내연 기관의 배기 가스에서 NOx 비율을 결정하기 위해 사용되면, 습기 함량의 결정을 위해 센서 및/또는 입력 수단이 구비될 수 있고, 이러한 센서 및/또는 입력 수단에 의해 사용된 연료의 매개변수, 예컨대 H 비율 또는 C 비율, 그리고 공급된 공기, 예컨대 O2 비율이 산출될 수 있거나 입력될 수 있다.
도 1은 엔진 배기 가스에서 NOx 농도를 결정하기 위한 본 발명에 따른 조립체를 도시한다.
도 2는 서로 다른 측정 방법으로 결정된 NOx 농도에 미치는 산소 농도의 영향을 도시한다.
도 1은 측정가스(3)에서 NOx 농도를 결정하기 위해 장치(2)를 포함하며 일반적으로 도면부호 1로 표시되는 조립체의 개략적 원칙도이다.
이러한 조립체는 탐침(4)을 포함하고, 상기 탐침을 이용하여 측정가스(3)의 일부가 추출되며, 가열되지 않은 관(5)을 경유하여 장치(2)에 공급된다. 관(5)을 통한 측정가스(3)의 공급은 DE 196 31 002 C2에서 특히 3쪽 29행 내지 4쪽 10행에서, 그리고 이 문헌의 특허청구범위에 기술된 바와 같이 수행된다.
다른 실시예에서, 관(5)은 가열될 수 있다.
도 1의 측정 가스 시료의 추출을 위해, 탐침(4)은 상기 탐침의 고정 플랜지(6)를 이용하여 연통(7)에 고정되고, 상기 연통으로부터 측정가스(3)가 추출된다.
장치(2)는 필요에 따라 O2, CO, NO, NO2, SO2의 농도를 결정하기 위해 전기 화학적 센서가 장착되고, 부가적으로 절대 압력 측정 기능을 포함한 CO2 IR 센서를 제공한다.
장치(2)는 평가 유닛(8)을 제공하며, 이 때, 상기 평가 유닛은 측정가스(3)에서 NOx 농도에 대해 제1가스센서에 의해 결정된 측정값과, 측정가스(3)에서 O2 농도에 대해 제2가스 센서로부터 얻은 센서 신호를 이용하여 측정가스에서 NOx 농도의 수치값을 결정하기 위한 수단을 포함한다.
평가 유닛(8)은 데이터라인(9)을 경유하여 장치(2)의 기본 몸체(10)에 연결되고, 상기 장치의 기본 몸체는 탐침(4)에 의해 추출된 측정 가스(3)의 일부분에서 구성성분의 농도를 결정하기 위한 센서들을 둘러싸면서 하우징을 형성한다.
기본 몸체(10)에 의해 분리될 수 있는 평가 유닛(8)에는 조작 명령 및/또는 수치값을 입력하기 위한 입력 수단(11), 조작 단계, 입력 요건 또는 측정값 및/또는 산정된 수치값을 표시하기 위한 표시 수단(12), 그리고 측정 프로토콜 및 측정값을 출력하기 위한 출력수단(13)이 구비된다.
평가 유닛(8)안에 저장 수단이 배치되고, 상기 저장 수단에서는 NOx 가스 센서의 센서 신호를 평가하기 위한 제1특성선 및 O2 센서의 제2센서 신호의 평가를 위한 제2특성선이 저장된다.
평가 유닛(8)에는 환경 습도 및 환경 온도를 결정하기 위해 다른 측정 장치(14)가 다른 데이터 라인(15)을 경유하여 연결된다.
산출된 측정값 및/또는 측정 프로토콜을 계속 처리하기 위해, PC(16)가 결합 라인(17)을 경유하여 평가 유닛(8)에 연결된다. 조립체(1)의 구성 요소는 이송용 부속 트렁크(18)에 쌓일 수 있다.
도 1에 도시된 장치(2)에는, 측정가스(3)에서의 NOx 성분을 결정하기 위해 전기 화학적 센서가 구비되며, 평가 유닛(8)에는 특성선이 저장되고, 상기 특성선을 이용하면 CLD 센서를 이용한 NOx 농도의 측정을 모의실험하기 위해 O2 센서의 센서 신호를 평가할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 1의 평가 유닛(8)은 NOx 농도 결정을 위한 CLD 센서를 포함하고, 평가 유닛(8)에는 O2센서의 센서 신호의 평가를 위한 특성선이 저장되며, 상기 특성선을 이용하면 측정가스에서 O2 비율이 클 때 상기 기술한 CLD 센서가 교정될 수 있다. 실시예에서, 측정가스의 공급을 위한 관(5)이 가열되고, 건조한 배기 가스의 측정 시 측정 가스 흐름 경로에 가스 냉각기가 구비되고, 습한 배기 가스의 측정 시 측정 가스 흐름 경로에 가스 냉각기가 구비되지 않는다.
기술된 조립체를 이용하면, 측정가스(3)에서 NOx 농도의 결정을 위한 방법이 실시될 수 있고, 이러한 방법은 이하에 더욱 상세하게 설명된다.
평가 유닛(8)에서는 기본 몸체(10)안에 배치되며 NOx 민감성인 가스 센서의 센서 신호가 탐지되고, 상기 신호는 탐침(4) 및 관(5)을 경유하여 측정 가스(3)와 접촉한다.
이와 같이 탐지된 센서 신호로부터 NOx 농도의 측정값이 결정된다.
장치(2)의 기본 몸체(10)에 위치한 다른 센서를 이용하여 측정가스(3)에서 O2의 농도 측정값이 산출된다.
NOx 와 O2에 대해 산출된 두 개의 측정값들로부터, 이제, 측정가스(3)에서의 NOx 농도를 위한 수치값이 결정되고, 이러한 수치값은 전기 화학적 센서 대신 CLD 센서의 사용 시에 도출될 수 있다.
전기 화학적 센서를 이용하여 측정한, 측정가스(3)의 NOx 농도의 측정값 및 CLD 센서를 이용하여 얻을 수 있는 특정한 수치값은 평가 유닛(8)의 표시 수단(12)에 표시된다.
측정값 및 수치값의 결정을 위해 평가 유닛(8)에는 특성선들이 저장된다.
장치(2)는 기본 몸체(10)에서 도면에서 확인할 수 없는 가스 냉각기를 더 제공하고, 상기 가스 냉각기는 측정 가스 흐름 경로에서 가스 센서들보다 앞에 연결된다. 그러므로, 기본 몸체(10)에서 가스 센서는 건조한 측정 가스 흐름을 측정한다. 가스 냉각기로 유입되기 전에 측정 가스(3)의 습기 함량을 확인함으로써 습한 측정 가스를 위한 NOx 농도가 산정될 수 있다.
다른 실시예에서, 가스 냉각기는 별도로 형성된다.
도 2는 산소 농도가 서로 다를 때 측정 가스에서 NOx 농도가 서로 다른 측정 방법으로 결정되는 일련의 측정 결과를 도시한다. 비분산 적외선 센서(19), 화학 발광 검출기(20) 및 전기 화학적 센서(21)를 이용하여 산출한 NOx 농도가 도시되어 있다.
그래프는, 측정 가스에서 산소 농도가 다양할 때 서로 다른 방법으로 측정된 NOx 농도의 값을 제시한다. 산소 함량이 증가하면서 오차가 현저히 관찰된다.
비분산 적외선 센서(19)를 이용하여 얻은 측정값은 전기 화학 센서(21)를 이용하여 얻은 측정값과 통계적 편차 범위내에서 일치하는 반면, CLD 센서의 측정값(20)에 대해서는 오차가 도출되는 것을 분명히 확인할 수 있다. 상기 오차는 산소 함량 증가에 따라 비율적으로 증가한다.
이러한 정보로부터 특성선이 유도될 수 있고, 이러한 특성선을 이용하면, O2의 농도를 알고 있을 때 CLD 센서로부터 산출한 NOx 농도를 교정할 수 있거나, 또는 CLD 센서를 이용한 측정을 IR 센서 또는 전기 화학 센서를 이용한 NOx 농도 측정에 토대를 두어 모의실험할 수 있다.
언급한 정보는 특성선의 형태로 평가 유닛(8)에 저장되며, NOx 농도를 위한 수치값의 결정을 위해 역할하고, 상기 수치값은 표시 수단(12)에 표시되며, 경우에 따라서 출력 수단(13)을 통해 출력된다.
평가 유닛(8)에는 법적으로 규정되거나 기준으로 규정된 NOx 농도 한계값이 저장되고, 측정 가스의 NOx 농도의 측정값 및 수치값에 대해 각각 상기 한계값의 초과 및/또는 미만이 각각 표시 수단(12)에 신호화되거나 측정 프로토콜로 작성된다. 평가 유닛(8)에는 측정 가스(3)의 다른 성분, 특히 CO2 및 물의 경우에 도 2와 유사하게 다양한 측정 방법들간의 오차가 저장되어, 상기 다른 성분들이 NOx 농도 결정에 미치는 영향이 관찰될 수 있다.
평가 유닛(8)에는 기본 몸체(10)에서 가스 센서들의 센서 신호들이 최종적으로 처리되되, 측정 가스(3)의 습기 함량이 가스 냉각기로의 유입 전에 산정될 수 있도록 처리된다.
측정 가스에서 NOx 농도 결정을 위한 방법에서는, NOx 농도의 측정값이 가스 센서의 센서 신호로부터 결정되고, 측정가스에서 제2성분의 농도를 위한 측정값이 산출되며, 이 때 측정값들로부터 측정 가스에서 NOx 농도를 위한 교정값이 결정되고, 상기 NOx 농도의 측정값 및 교정된 측정값은 표시되거나/표시되고 출력된다.
1: 조립체 2: 장치
3: 측정장치 4: 탐침
5: 관 6: 고정 플랜지
7: 연통 8: 평가 유닛
9: 데이터라인 10: 기본 몸체
11: 입력 수단 12: 표시 수단
13: 출력수단 14: 측정 장치
15: 데이터 라인 16: 퍼스널 컴퓨터(PC)
17: 결합라인 18: 이송용 부속 트렁크
19: 비분산 적외선 센서 20: 화학 발광 검출기
21: 전기 화학적 센서

Claims (24)

  1. 측정 가스에서 NOx 농도를 결정하기 위해, NOx 민감성이며 상기 측정 가스와 접촉하는 가스 센서의 센서 신호를 감지하여 상기 센서 신호로부터 NOx 농도의 측정값을 결정하는 방법에 있어서,
    상기 측정가스에서 제2성분의 농도를 위한 측정값이 산출되고, 상기 측정가스에서 제2성분의 농도를 위한 측정값으로부터 상기 측정가스에서 NOx 농도를 위한 수치값이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2성분은 산소 또는 산소화합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 측정가스에서 NOx 농도를 위한 측정값 및 수치값은 표시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 가스는 내연 기관의 배기 가스로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 가스에서 상기 다른 성분의 농도를 산출하기 위해 제2가스 센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정가스에서 NOx 농도를 위한 측정값은 제1가스센서의 센서 신호로부터의 저장된 제1특성선(19, 20, 21)에 의거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정가스에서 NOx 농도를 위한 수치값은 상기 제1 및/또는 제2가스 센서의 센서 신호로부터의 저장된 제2특성선에 의거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1특성선(19, 20, 21) 및/또는 제2특성선은 각각의 특성 곡선의 보정점들 또는 지지점들의 보간법 또는 보외법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1특성선(19, 20, 21) 및/또는 제2특성선은 연속 데이터(data series)로서 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1특성선(19, 20, 21)은 적외선 센서, UV 센서, 전기 화학적 센서 또는 반도체 센서 또는 화학 발광 검출기의 특성선인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2특성선은 상기 측정가스에서 상기 다른 성분의 농도값이 상이할 때의 제1특성선으로부터 NOx 민감성 전기 화학적 센서, 적외선 센서, UV 센서 또는 반도체 센서 또는 화학 발광 검출기의 특성선이 가지는 오차를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 가스에서 NOx 농도를 위한 측정값 및 수치값에 있어서 한계값의 초과 및/또는 미만은 각각 신호화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정가스에서 NOx 농도의 측정값과 수치값 사이의 차는 상기 측정 가스에서 상기 제2성분의 농도가 증가하면서 증가하거나 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정가스에서 다른 성분의 농도에 대한 적어도 하나의 다른 측정값 및/또는 지표값이 산출되거나/산출되고 입력되며, 상기 다른 측정값 및/또는 지표값으로부터 상기 측정가스에서 NOx 농도의 교정값이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정가스에서 NOx 농도의 수치값은 상기 측정가스의 습기 함량에 따르는 상기 제2성분 및/또는 상기 다른 성분의 농도에 대한 측정값으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정가스는 내연 기관의 배기가스이고, 상기 내연 기관에 공급된 화학 물질, 특히 연료에서는 원소분석에 의해 원소 성분, 특히 H 및/또는 C 의 농도 그리고/또는 상기 내연 기관에 공급된 공기의 습기 함량의 농도가 결정되거나/결정되고 상기 측정 가스의 습기 함량이 산정되며, 특히 상기 원소성분 및/또는 상기 내연 기관에 공급된 공기의 습기 함량을 위한 상기 결정된 농도로부터 산정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 가스에서 습기 함량이 감지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 측정가스에서 NOx 농도를 결정하기 위해 NOx -민감성이며 상기 측정가스와 접촉할 수 있는 가스센서 및 상기 가스센서의 센서 신호로부터 상기 측정가스(3)에서의 NOx 농도의 측정값을 결정하기 위한 평가 유닛(8)을 구비한 장치에 있어서,
    추가 가스 센서가 구비되고, 상기 추가 가스 센서는 상기 측정가스(3)에서 제2성분의 농도를 결정하기 위해 형성되고, 상기 평가 유닛(8)은 제1가스센서를 이용하여 결정된 상기 측정가스의 NOx 농도의 측정값 및 상기 제2가스센서의 센서 신호를 이용하여 상기 측정가스(3)에서 NOx 농도의 수치값을 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    저장 수단이 구비되고, 상기 저장 수단에서 상기 제1가스센서의 센서 신호를 평가하기 위한 제1특성선(19, 20, 21) 및 상기 제2센서신호의 평가를 위한 제2특성선이 저장되고, 이 때 상기 제2특성선으로부터 상기 수치값이 상기 측정가스에서의 NOx 농도에 대한 측정값으로부터 얼마만큼 상이한가를 나타내는 차이값 또는 배수가 추론될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 측정가스에서 또 다른 성분의 농도의 입력(11) 및/또는 결정을 위한 수단이 형성되고, 상기 다른 성분의 농도의 다양한 수치값을 위해 다양한 특성선들(19, 20, 21)이 저장되며, 이러한 특성선들로부터 각각, 상기 측정가스에서 NOx 농도에 대한 측정값으로부터 상기 수치값이 얼마나 상이한가를 나타내는 차이값 또는 배수가 추론될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 청구항 18 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정가스의 가스 흐름 경로에 가스 냉각기 또는 응축기가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 청구항 18 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 가스의 가스 흐름 경로에서 가스 냉각기 또는 응축기의 존재를 확인하기 위한 수단 및/또는 상기 가스 냉각기 또는 응축기의 작업 온도의 확인 및/또는 입력을 위한 수단 및/또는 특히 상기 가스 냉각기안으로 유입되기 전에 상기 측정 가스의 습기 함량의 결정을 위한 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 청구항 18 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2가스 센서는 O2 센서, 특히 전기 화학적 O2 센서인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 청구항 18 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치(2)는 휴대용으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
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