WO2012039325A1 - 排ガス分析システム及び排ガス分析プログラム - Google Patents

排ガス分析システム及び排ガス分析プログラム Download PDF

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concentration measuring
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浅野　一朗
篠原　政良
和郎 花田
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株式会社堀場製作所
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    • G01N2001/2282—Devices for withdrawing samples in the gaseous state with cooling means

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas analysis system and an exhaust gas analysis program for measuring the concentration of particles in exhaust gas emitted from an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • Patent Document 1 As a method for measuring the concentration of particles in exhaust gas discharged from a diesel engine, there is a method of counting the number of particles by introducing the exhaust gas into a particle counter such as CPC as shown in Patent Document 1.
  • the exhaust gas Since the exhaust gas is discharged at a high temperature (for example, 500 ° C.), in order to measure the particle concentration of the exhaust gas, it is necessary to reduce the temperature of the exhaust gas to a measurable temperature of the particle counter.
  • a high temperature for example, 500 ° C.
  • the exhaust gas in a high temperature state is circulated through the pipe to be cooled by heat conduction of the pipe.
  • particles in the exhaust gas adhere to the inner wall of the pipe by thermophoresis or the like, and the number of particles in the exhaust gas introduced into the particle counter decreases, resulting in a measurement error.
  • a diluting device for diluting the sampled exhaust gas with low-temperature diluting air is provided on the upstream side of the particle counting device (see FIG. 4 of Patent Document 1).
  • the exhaust gas is lowered to the measurable temperature of the particle counter while preventing particles from adhering to the inner wall of the pipe due to thermophoresis or the like.
  • the configuration in which the diluting device is provided has a problem that the diluting device, peripheral devices (mass flow controller, pressure sensor, on-off valve, etc.) and piping are required, and the system becomes large, complicated, and expensive.
  • the control of the dilution rate becomes a new error factor by interposing the dilution device.
  • the system becomes complicated, and the maintenance work of the system becomes complicated.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems all at once, and its main intended task is to enable accurate measurement of particle concentration while cooling the exhaust gas without diluting it. Is.
  • the exhaust gas analysis system has a particle concentration measuring device for measuring the concentration of particles contained in the exhaust gas, an exhaust gas inlet for introducing the exhaust gas, and an exhaust gas outlet connected to the particle concentration measuring device, A sampling cooling pipe that cools and introduces the introduced exhaust gas to a measurable temperature of the particle concentration measuring device without diluting, a temperature sensor that detects the exhaust gas temperature flowing into the exhaust gas inlet, and an exhaust gas temperature of the exhaust gas inlet Then, using the relational expression between the particle concentration and the exhaust gas temperature and particle concentration at the exhaust gas outlet, the measured particle of the particle concentration measuring device is calculated from the detected temperature of the temperature sensor and the exhaust gas temperature introduced into the particle concentration measuring device. And an arithmetic unit that corrects the concentration and calculates the concentration of exhaust gas particles flowing through the exhaust gas inlet.
  • the sampling cooling pipe cools the exhaust gas without diluting it and leads it to the particle concentration measuring device, so that the diluting device can be dispensed with.
  • the system can be reduced in size, simplified and reduced in cost.
  • the arithmetic unit corrects the measured particle concentration of the particle concentration measuring device using a predetermined relational expression, it is possible to correct a measurement error caused by particles adhering to the inner wall of the sampling cooling pipe by thermophoresis or the like. . Therefore, the particle concentration in the exhaust gas can be accurately measured regardless of the particle loss due to thermophoresis.
  • the apparatus further includes a second temperature sensor that detects the temperature of the exhaust gas flowing into the particle concentration measuring device, and the arithmetic device is configured to measure the particle concentration. It is desirable to use the temperature detected by the second temperature sensor as the temperature of the exhaust gas flowing into the apparatus.
  • the sampling cooling pipe is simply used. It is desirable that it is made of a single metal tube and is spirally wound.
  • the system can be reduced in size and weight, and can be suitably used as a vehicle-mounted type.
  • FIG. 1 is an overall schematic view schematically showing the configuration of the exhaust gas analysis system of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the arithmetic device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an overall schematic view schematically showing a configuration of an exhaust gas analysis system according to a modified embodiment.
  • the exhaust gas analysis system 100 includes, for example, particulate matter (PM) of 1 ⁇ m or less contained in exhaust gas flowing through an exhaust pipe 200 that is an exhaust gas circulation pipe connected to an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • PM particulate matter
  • the particulate matter includes soot, which is atomic carbon, organic solvent-soluble component (SOF) by unburned fuel or lubricating oil, sulfate, which is sulfuric acid and sulfate, and the like.
  • the particle concentration is the number (or number concentration) of particles, the mass concentration of particles, the volume concentration of particles, or the like. In the following embodiment, a case where the number of particles is measured will be described.
  • this is connected to the particle concentration measuring device 2 for measuring the concentration of particles contained in the exhaust gas, the exhaust pipe 200 and the particle concentration measuring device 2 and flows through the exhaust pipe 200.
  • a sampling cooling pipe 3 that cools high-temperature (for example, 500 to 600 ° C.) exhaust gas and introduces it into the particle concentration measuring device 2, and is inserted into the exhaust pipe 200, and the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 200 is set.
  • a temperature sensor 4 for detection and an arithmetic unit 5 for correcting the measured particle concentration obtained by the particle concentration measuring device 2 are provided.
  • the particle concentration measuring device 2 is a particle number counting device that counts the number of particles contained in the exhaust gas sampled by the sampling cooling pipe 3.
  • the particle number counting device of this embodiment is, for example, a laser scattering type condensed particle counter (CPC), and its operating temperature (measurable temperature) is, for example, 5 ° C. to 35 ° C.
  • CPC laser scattering type condensed particle counter
  • the sampling cooling pipe 3 is provided with an exhaust gas sampling port (exhaust gas introduction port) 31 which is one end opening in the exhaust pipe 200, and an exhaust gas outlet 32 which is the other end opening is connected to the particle concentration measuring device 2. .
  • the sampling cooling pipe 3 cools the collected exhaust gas to a measurable temperature (for example, 5 ° C. to 35 ° C.) of the particle concentration measuring device 2 without diluting and introduces it into the particle concentration measuring device 2.
  • the exhaust gas sampling port 31 is provided in the exhaust pipe 200 so as to face the upstream side of the exhaust gas flow.
  • the sampling cooling pipe 3 is made of, for example, a single metal pipe made of stainless steel or the like, and an air cooling region 33 is formed by being spirally wound between the exhaust gas sampling port 31 and the exhaust gas outlet port 32.
  • the air cooling region 33 is formed by spirally winding the tube, thereby increasing the contact area with the surrounding air as much as possible to improve the cooling performance.
  • the sampling cooling pipe 3 of the present embodiment has a pipe diameter, a length, and the like so that the exhaust gas is cooled to the ambient environment temperature (for example, about 30 ° C.) at the gas outlet 32.
  • the temperature sensor 4 is a temperature sensor 4 such as a thermocouple provided by being inserted into the exhaust pipe 200 from the side wall of the exhaust pipe 200.
  • the temperature sensor 4 is for detecting a gas temperature upstream of the exhaust gas sampling port 31 of the sampling cooling pipe 3, that is, in the present embodiment, in the vicinity of the exhaust gas sampling port 31 of the sampling cooling pipe 3.
  • the arithmetic device 5 is composed of a digital or analog electric circuit having a CPU, memory, A / D converter, D / A converter, etc. (not shown), and may be a dedicated one or a part of it. Alternatively, a general-purpose computer such as a personal computer may be used for all. Further, it may be configured such that the functions of the respective units are achieved by using only an analog circuit without using a CPU, and need not be physically integrated, but includes a plurality of devices connected to each other by wire or wirelessly. It may be a thing.
  • the arithmetic device 5 functions as a relational expression data storage unit 51, a correction arithmetic unit 52, and the like. Demonstrate.
  • the relational expression data storage 51 exists between the exhaust gas temperature (T 1 ) and particle concentration (C 1 ) of the exhaust gas sampling port 31 and the exhaust gas temperature (T 2 ) and particle concentration (C 2 ) of the exhaust gas outlet 32.
  • the relational expression data indicating the relational expression (the following expression 1) related to the loss due to thermophoresis is stored.
  • the loss due to thermophoresis is independent of the particle size.
  • the relational expression is established when the flow of the exhaust gas in the sampling cooling pipe 3 is turbulent, and the unit of T 1 and T 2 is Kelvin [K].
  • the correction calculation unit 52 acquires the relational expression data stored in advance from the relational expression data storage 51, and acquires the detected temperature data from the temperature sensor 4 and the measured particle concentration data from the particle concentration measuring device 2. Then, using the following equation 2 obtained from the relational data, the particle concentration measuring device is calculated from the detected temperature of the temperature sensor 4 and the exhaust gas temperature introduced into the particle concentration measuring device 2 (in this embodiment, the ambient environment temperature). 2 is corrected in real time, and the particle concentration of the exhaust gas flowing through the exhaust gas circulation pipe 200 is calculated.
  • the correction calculation unit 52 receives the measured particle concentration of the particle concentration measuring apparatus 2 to C 2, and inputs the detected temperature of the temperature sensor 4 to T 1, operable temperature of the particle concentration measuring apparatus 2 to T 2 Enter (for example, ambient temperature). As a result, the correction calculation unit 52 calculates the corrected particle concentration obtained by correcting the particle concentration attached to the sampling cooling pipe 3 in real time with respect to the measured particle concentration of the particle concentration measuring device 2, and outputs output means such as a display. Output to.
  • the sampling cooling pipe 3 is connected to the exhaust pipe 200 and the particle concentration measuring device 2 and cooled to a measurable temperature without diluting the collected exhaust gas. Then, since it is led to the particle concentration measuring device 2, a diluting device can be dispensed with. Thereby, the system 100 can be reduced in size, simplified and reduced in cost. In addition, other problems caused by providing a diluting device can be solved.
  • the arithmetic unit 5 corrects the measured particle concentration of the particle concentration measuring device 2 using the relational expression shown in Equation 1, a measurement error caused by particles adhering to the inner wall of the sampling cooling pipe 3 due to thermophoresis or the like is eliminated. It can be corrected. Therefore, the particle concentration in the exhaust gas can be accurately measured regardless of the particle loss due to thermophoresis.
  • the above-described theoretical formula 1 is used as the turbulent flow of the exhaust gas flowing through the sampling cooling pipe 3, but other theoretical formulas may be used. It may be used. Also, when the exhaust gas flowing through the sampling cooling pipe becomes a laminar flow, the corresponding theoretical formula and experimental formula are used.
  • the relational expression related to the loss due to thermophoresis is used, but in addition to the loss due to thermophoresis, the relational expression considering all the loss of particles caused by passing through the sampling cooling pipe is used. May be.
  • the ambient temperature is input to the arithmetic unit 5 as T 2 because the exhaust gas is cooled to the same temperature as the ambient temperature by the sampling cooling tube 3.
  • the exhaust gas further includes a second temperature sensor 6 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the particle concentration measuring device 2, and the arithmetic device 5.
  • the detected temperature of the second temperature sensor 6 may be used as the exhaust gas temperature (T 2 ) flowing into the particle concentration measuring device 2.
  • the exhaust gas distribution pipe may be not only the exhaust pipe 200 of the internal combustion engine but also a full-flow dilution tunnel (full tunnel) that introduces the entire amount of exhaust gas flowing through the exhaust pipe 200 and dilutes it with dilution air.
  • it may be a diverting dilution tunnel (mini tunnel or micro tunnel) in which a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 200 is sampled and diluted with dilution air. In this case, there is no need to provide a diluting device in the lower stage of the diluting tunnel.
  • the particle concentration in the dilution tunnel can be calculated by correcting the measured particle concentration obtained by the particle concentration measuring device 2, and the particle concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 200 is calculated from the dilution rate by the dilution tunnel. can do.
  • the particle concentration measurement system of the above embodiment does not require a diluting device, the system can be reduced in size and weight, and the piping configuration is extremely simple.
  • the exhaust gas inlet of the sampling cooling pipe 3 is disposed in the exhaust gas circulation pipe 200, and the exhaust gas inlet functions as an exhaust gas sampling port.
  • a diluter is provided upstream of the sampling cooling pipe.
  • the exhaust gas inlet is connected to the outlet of the diluter and introduces the exhaust gas diluted by the diluter. That is, in the exhaust gas analysis system of the above-described embodiment, an exhaust gas sampling unit and a diluter that collect exhaust gas flowing through the exhaust gas circulation pipe 200 may be provided upstream of the exhaust gas inlet 31 of the sampling cooling pipe 3.
  • the temperature sensor 4 is provided on the downstream side of the diluter so as to detect the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust gas inlet of the sampling cooling pipe 3.
  • the arithmetic device 5 calculates the concentration of particles flowing through the exhaust gas inlet 31 of the sampling cooling pipe 3 by correcting the measured particle concentration obtained by the particle concentration measuring device 2, and further uses the dilution rate of the diluter. The particle concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2 is calculated.
  • an exhaust gas sampling unit may be separately provided at the exhaust gas inlet of the sampling cooling pipe via a pipe. In this case, the exhaust gas collected by the exhaust gas sampling unit is introduced into the exhaust gas inlet.
  • the sampling cooling pipe need not be spirally wound, and may be a straight pipe.
  • the particle concentration measuring apparatus measures the number (or number concentration) of particles in the exhaust gas, but may measure the mass concentration or volume concentration of other particles. .
  • the present invention is used to cool the exhaust gas concentration to the heat resistant temperature of the dilution device of the particle concentration measuring device. It may be applied.

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Abstract

　本発明は、排ガスを希釈することなく冷却しながらも、粒子濃度を正確に測定できるようにするものであり、粒子濃度測定装置２と、排ガス流通管２００から採取した排ガスを希釈することなく粒子濃度測定装置２の測定可能温度まで冷却して粒子濃度測定装置２に導入するサンプリング冷却管３と、排ガス採取口３１に流入する排ガスの温度を検出する温度センサ４と、温度センサ４の検出温度及び粒子濃度測定装置２に導入される排ガス温度から、粒子濃度測定装置２の測定粒子濃度をリアルタイムに補正して、排ガス流通管２００を流れる排ガスの粒子濃度を算出する演算装置５とを備える。

Description

排ガス分析システム及び排ガス分析プログラム
　本発明は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関から出る排ガス中の粒子濃度を測定する排ガス分析システム及び排ガス分析プログラムに関するものである。
　例えばディーゼルエンジンから排出される排ガス中の粒子濃度を測定するものとして、特許文献１に示すように、排ガスを例えばＣＰＣ等の粒子計数装置に導入して粒子数を計数するものがある。
　そして排ガスは、高温状態（例えば５００℃）で排出されることから、当該排ガスの粒子濃度を測定するためには、排ガスの温度を粒子計数装置の測定可能温度まで低下させる必要がある。ここで、高温状態の排ガスを配管に流通させることにより、当該配管の熱伝導によって冷却することが考えられる。ところがこの方法では、排ガス中の粒子が熱泳動等によって配管の内壁に付着してしまい、粒子計数装置に導入される排ガス中の粒子数が低下して測定誤差を生じてしまうという問題がある。
　そのため従来の粒子測定システムは、サンプリングした排ガスを低温の希釈用空気によって希釈する希釈装置を粒子計数装置の上流側に設けている（特許文献１の図４参照）。これにより、熱泳動等による配管の内壁への粒子付着を防止しながら、排ガスを粒子計数装置の測定可能温度まで低下させるように構成している。
　しかしながら、希釈装置を設ける構成にすると、希釈装置、周辺機器（マスフローコントローラ、圧力センサ、開閉弁等）及び配管が必要となりシステムが大型化、複雑化及び高コスト化するという問題がある。また、希釈装置を介在させることで希釈率の制御等が新たな誤差要因となってしまう。さらに、システムが複雑化することで、システムの保守作業も煩雑となってしまう。
特開２００８－１６４４１９号公報
　そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、排ガスを希釈することなく冷却しながらも、粒子濃度を正確に測定できるようにすることをその主たる所期課題とするものである。
　すなわち本発明に係る排ガス分析システムは、排ガス中に含まれる粒子濃度を測定する粒子濃度測定装置と、排ガスを導入する排ガス導入口及び前記粒子濃度測定装置に接続される排ガス導出口を有し、導入した排ガスを希釈することなく前記粒子濃度測定装置の測定可能温度まで冷却して導くサンプリング冷却管と、前記排ガス導入口に流入する排ガス温度を検出する温度センサと、前記排ガス導入口の排ガス温度及び粒子濃度と前記排ガス導出口の排ガス温度及び粒子濃度との関係式を用いて、前記温度センサの検出温度及び前記粒子濃度測定装置に導入される排ガス温度から、前記粒子濃度測定装置の測定粒子濃度を補正して、前記排ガス導入口を流れる排ガスの粒子濃度を算出する演算装置とを備えることを特徴とする。
　このようなものであれば、サンプリング冷却管が排ガスを希釈することなく冷却して粒子濃度測定装置に導くので希釈装置を不要にすることができる。これによりシステムを小型化、簡素化及び低コスト化することができる。また、演算装置が、所定の関係式を用いて粒子濃度測定装置の測定粒子濃度を補正するので、熱泳動等によって粒子がサンプリング冷却管の内壁に付着して生じる測定誤差を補正することができる。したがって、熱泳動による粒子ロスに関係なく排ガス中の粒子濃度を正確に測定することができる。
　サンプリング冷却管の冷却性能により、ガス導出口から出る排ガス温度が例えば周囲環境温度等の一定温度であれば、あえて粒子濃度測定装置に流入する排ガス温度を検出する必要はない。しかしながら、ガス導出口から出る排ガス温度が一定温度ではない場合には、前記粒子濃度測定装置に流入する排ガスの温度を検出する第２の温度センサをさらに備え、前記演算装置が、前記粒子濃度測定装置に流入する排ガス温度として前記第２の温度センサの検出温度を用いることが望ましい。
　サンプリング冷却管の構成を簡単化するとともに、排ガス流通管及び粒子濃度測定装置の距離を狭くした場合であっても採取した排ガスを効率良く冷却できるようにするためには、前記サンプリング冷却管が単一の金属管からなり、螺旋状に巻回されていることが望ましい。
　このように本発明では、希釈装置及びそれに付随する周辺機器及び配管を不要とすることができるので、システムの小型化及び軽量化が可能であり、車両搭載型として好適に用いることができる。
　このように構成した本発明によれば、排ガスを希釈することなく冷却しながらも、粒子濃度を正確に測定できるようにすることができる。
図1は本実施形態の排ガス分析システムの構成を概略的に示す全体概略図である。 図2は同実施形態における演算装置の機能構成を示す図である。 図3は変形実施形態の排ガス分析システムの構成を概略的に示す全体概略図である。
１００・・・粒子濃度測定システム
２００・・・排気管（排ガス流通管）
２　　・・・粒子濃度測定装置
３　　・・・サンプリング冷却管
３１　・・・排ガス採取口
３２　・・・排ガス導出口
４　　・・・温度センサ
５　　・・・演算装置
５１　・・・関係式データ格納部
５２　・・・補正演算部
６　　・・・第２の温度センサ
　以下に本発明に係る排ガス分析システムの一実施形態について図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る排ガス分析システム１００は、図１に示すように、ディーゼルエンジン等の内燃機関に接続された排ガス流通管たる排気管２００を流れる排ガスに含まれる例えば１μｍ以下の粒子状物質（ＰＭ、以下、単に粒子ともいう。）の粒子濃度を測定するものである。ここで粒子状物質には、原子状炭素である煤（Ｓｏｏｔ）、未燃の燃料や潤滑油による有機溶媒可溶成分（ＳＯＦ）、硫酸及び硫酸塩であるサルフェート（Ｓｕｌｆａｔｅ）等を含む。また、粒子濃度とは、粒子数（又は数濃度）、粒子の質量濃度又は粒子の体積濃度等である。以下の実施形態では、粒子数を測定する場合について説明する。
　具体的にこのものは、図１に示すように、排ガス中に含まれる粒子濃度を測定する粒子濃度測定装置２と、排気管２００と粒子濃度測定装置２とに接続されて排気管２００を流れる高温（例えば５００～６００℃）の排ガスを冷却して粒子濃度測定装置２に導入するサンプリング冷却管３と、排気管２００内に挿入して設けられて、当該排気管２００を流れる排ガスの温度を検出する温度センサ４と、前記粒子濃度測定装置２により得られた測定粒子濃度を補正する演算装置５とを備えている。
　粒子濃度測定装置２は、サンプリング冷却管３によりサンプリングされた排ガス中に含まれる粒子数を計数する粒子数計数装置である。本実施形態の粒子数計数装置としては、例えばレーザ散乱式凝縮粒子カウンタ（ＣＰＣ）であり、その動作温度（測定可能温度）は、例えば５℃～３５℃である。
　サンプリング冷却管３は、その一端開口である排ガス採取口（排ガス導入口）３１が排気管２００内に設けられるとともに、他端開口である排ガス導出口３２が粒子濃度測定装置２に接続されている。そしてこのサンプリング冷却管３は、採取した排ガスを希釈することなく粒子濃度測定装置２の測定可能温度（例えば５℃～３５℃）まで冷却して、粒子濃度測定装置２に導入するものである。なお、排ガス採取口３１は排気管２００内おいて排ガス流れの上流側を向くように設けられている。
　具体的にサンプリング冷却管３は、例えばステンレス鋼等から形成される単一の金属管からなり、排ガス採取口３１及び排ガス導出口３２の間に螺旋状に巻回されてなる空冷領域３３が形成されている。このように空冷領域３３が管を螺旋状に巻回して形成されることにより、周囲空気との接触面積を可及的に大きくして冷却性能を向上させている。また、本実施形態のサンプリング冷却管３は、ガス導出口３２において排ガスが周囲環境温度（例えば約３０℃）に冷却されるように、配管径や長さ等が構成されている。
　温度センサ４は、排気管２００の側壁から当該排気管２００内に挿入して設けられた例えば熱電対等の温度センサ４である。この温度センサ４は、サンプリング冷却管３の排ガス採取口３１の上流側、本実施形態ではサンプリング冷却管３の排ガス採取口３１近傍のガス温度を検出するためのものである。
　演算装置５は、図示しないＣＰＵやメモリ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を有したデジタル乃至アナログ電気回路で構成されたもので、専用のものであってもよいし、一部又は全部にパソコン等の汎用コンピュータを利用するようにしたものであってもよい。また、ＣＰＵを用いず、アナログ回路のみで前記各部としての機能を果たすように構成してもよいし、物理的に一体である必要はなく、有線乃至無線によって互いに接続された複数の機器からなるものであってもよい。
　そして前記メモリに所定のプログラムを格納し、そのプログラムにしたがってＣＰＵやその周辺機器を協働動作させることによって、この演算装置５は、関係式データ格納部５１及び補正演算部５２等としての機能を発揮する。
　関係式データ格納部５１は、排ガス採取口３１の排ガス温度（Ｔ１）及び粒子濃度（Ｃ１）と排ガス導出口３２の排ガス温度（Ｔ２）及び粒子濃度（Ｃ２）との間に存在する熱泳動による損失に関連する関係式（下記の式１）を示す関係式データを格納するものである。なお熱泳動による損失は粒径に無関係である。具体的に前記関係式は、サンプリング冷却管３内の排ガスの流れが乱流の場合に成り立つものであり、Ｔ１及びＴ２の単位をケルビン［Ｋ］として、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 である（ＩＳＯ８１７８－１（ＪＩＳ　Ｂ８００８－１））。
　補正演算部５２は、関係式データ格納部５１から予め格納された関係式データを取得するとともに、温度センサ４から検出温度データ及び粒子濃度測定装置２から測定粒子濃度データを取得する。そして、関係式データから得られた下記の式２を用いて、温度センサ４の検出温度及び粒子濃度測定装置２に導入される排ガス温度（本実施形態では周囲環境温度）から、粒子濃度測定装置２の測定粒子濃度をリアルタイムに補正して、排ガス流通管２００を流れる排ガスの粒子濃度を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、補正演算部５２は、Ｃ２に粒子濃度測定装置２の測定粒子濃度を入力し、Ｔ１に温度センサ４の検出温度を入力し、Ｔ２に粒子濃度測定装置２の動作可能温度（例えば周囲環境温度）を入力する。これにより補正演算部５２は、粒子濃度測定装置２の測定粒子濃度に対してサンプリング冷却管３に付着した粒子濃度分をリアルタイムに補正した補正後の粒子濃度を算出して例えばディスプレイなどの出力手段に出力する。
　＜本実施形態の効果＞
　このように構成した本実施形態に係る排ガス分析システム１００によれば、サンプリング冷却管３が排気管２００及び粒子濃度測定装置２に接続されて、採取した排ガスを希釈することなく測定可能温度まで冷却して粒子濃度測定装置２に導くので希釈装置を不要にすることができる。これによりシステム１００を小型化、簡素化及び低コスト化することができる。また希釈装置を設けることによるその他の問題点も解消することができる
　また、演算装置５が、式１に示す関係式を用いて粒子濃度測定装置２の測定粒子濃度を補正するので、熱泳動等によって粒子がサンプリング冷却管３の内壁に付着して生じる測定誤差を補正することができる。したがって、熱泳動による粒子ロスに関係なく排ガス中の粒子濃度を正確に測定することができる。
　＜その他の変形実施形態＞
　なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
　例えば、前記実施形態ではサンプリング冷却管３を流れる排ガスが乱流として上記理論式１を用いているが、その他の理論式を用いても良いし、予め実験等により作成した実験式又は関係テーブルを用いるようにしても良い。また、サンプリング冷却管を流れる排ガスが層流になる場合にも、それに対応した理論式や実験式を用いる。その他、前記実施形態では、熱泳動による損失に関連する関係式であったが、熱泳動による損失の他、サンプリング冷却管を通過することにより生じる粒子の損失全てを考慮した関係式を用いるようにしても良い。
　また、前記実施形態ではサンプリング冷却管３により排ガスが周囲環境温度と同一温度に冷却されるとして演算装置５にＴ２として周囲環境温度を入力するようにしているが、その他、サンプリング冷却管３による排ガスの冷却後温度が周囲環境温度と異なる場合等には、図３に示すように、粒子濃度測定装置２に流入する排ガスの温度を検出する第２の温度センサ６をさらに備え、演算装置５が、粒子濃度測定装置２に流入する排ガス温度（Ｔ２）として第２の温度センサ６の検出温度を用いるようにしても良い。
　さらに、排ガス流通管としては、内燃機関の排気管２００だけでなく、排気管２００を流れる排ガスの全量を導入して希釈用空気によって希釈する全流希釈トンネル（フルトンネル）であっても良いし、排気管２００を流れる排ガスの一部を分流採取して希釈用空気によって希釈する分流希釈トンネル（ミニトンネル又はマイクロトンネル）であっても良い。これならば、希釈トンネル下段に希釈装置を設ける必要が無い。このとき、粒子濃度測定装置２により得られる測定粒子濃度を補正することによって希釈トンネル内の粒子濃度を算出することができ、希釈トンネルによる希釈率から排気管２００を流れる排ガス中の粒子濃度を算出することができる。
　その上、前記実施形態の粒子濃度測定システムは希釈装置が不要であることから、システムを小型化及び軽量化でき、また配管構成も極めて簡単であることから、車両搭載型としても良い。
　加えて前記実施形態では、サンプリング冷却管３の排ガス導入口が排ガス流通管２００内に配置されて、排ガス導入口が排ガス採取口として機能するが、その他、サンプリング冷却管の上流側に希釈器が設けられる場合には、排ガス導入口は希釈器の出口に接続されて、この希釈器により希釈された排ガスを導入するものとなる。つまり、前記実施形態の排ガス分析システムにおいて、サンプリング冷却管３の排ガス導入口３１の上流側に排ガス流通管２００を流れる排ガスを採取する排ガスサンプリング部及び希釈器を設けても良い。この場合、温度センサ４は希釈器の下流側に設けられて、サンプリング冷却管３の排ガス導入口を流れる排ガス温度を検出するように設ける。この場合、演算装置５は、粒子濃度測定装置２により得られる測定粒子濃度を補正することによってサンプリング冷却管３の排ガス導入口３１を流れる粒子濃度を算出し、さらに希釈器の希釈率を用いて、排気管２を流れる排ガス中の粒子濃度を算出する。その他、サンプリング冷却管の排ガス導入口に配管を介して別途排ガスサンプリング部を設けても良い。この場合、排ガス導入口は、排ガスサンプリング部により採取された排ガスが導入されることになる。
　さらにその上、排気管と粒子濃度測定装置との距離が十分に取れるような場合には、サンプリング冷却管を螺旋状に巻回する必要はなく、直管状としても良い。
　さらに加えて、前記実施形態の粒子濃度測定装置は、排ガス中の粒子数（又は数濃度）を測定するものであったが、その他粒子の質量濃度や体積濃度を測定するものであっても良い。
　また、粒子濃度測定装置が、冷却及び／又は粒子濃度を低減する目的で希釈装置を有している場合、排ガス濃度を粒子濃度測定装置の希釈装置の耐熱温度まで冷却するために、本発明を適用しても良い。
　その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
　本発明により、排ガスを希釈することなく冷却しながらも、粒子濃度を正確に測定できるようにすることができる。

Claims (4)

  1. 　排ガス中に含まれる粒子濃度を測定する粒子濃度測定装置と、
    　排ガスを導入する排ガス導入口及び前記粒子濃度測定装置に接続される排ガス導出口を有し、導入した排ガスを希釈することなく前記粒子濃度測定装置の測定可能温度まで冷却して導くサンプリング冷却管と、
    　前記排ガス導入口に流入する排ガス温度を検出する温度センサと、
    　前記排ガス導入口の排ガス温度及び粒子濃度と前記排ガス導出口の排ガス温度及び粒子濃度との関係式を用いて、前記温度センサの検出温度及び前記粒子濃度測定装置に導入される排ガス温度から、前記粒子濃度測定装置の測定粒子濃度を補正して、前記排ガス導入口を流れる排ガスの粒子濃度を算出する演算装置とを備える排ガス分析システム。
  2. 　前記粒子濃度測定装置に流入する排ガスの温度を検出する第２の温度センサをさらに備え、
    　前記演算装置が、前記粒子濃度測定装置に流入する排ガス温度として前記第２の温度センサの検出温度を用いる請求項１記載の排ガス分析システム。
  3. 　前記サンプリング冷却管が単一の金属管からなり、螺旋状に巻回されている請求項１記載の排ガス分析システム。
  4. 　排ガス中に含まれる粒子濃度を測定する粒子濃度測定装置と、排ガスを導入する排ガス導入口及び前記粒子濃度測定装置に接続される排ガス導出口を有し、導入した排ガスを希釈することなく前記粒子濃度測定装置の測定可能温度まで冷却して導くサンプリング冷却管と、前記排ガス導入口に流入する排ガス温度を検出する温度センサとを備えた排ガス分析システムに用いられるものであって、
    　前記排ガス導入口の排ガス温度及び粒子濃度と前記排ガス導出口の排ガス温度及び粒子濃度との関係式を示す関係式データを格納する関係式データ格納部と、
    　前記関係式データ格納部に格納された関係式データを用いて、前記温度センサの検出温度及び前記粒子濃度測定装置に導入される排ガス温度から、前記粒子濃度測定装置の測定粒子濃度を補正して、前記排ガス導入口を流れる排ガスの粒子濃度を算出する補正演算部との機能をコンピュータに備えさせる排ガス分析プログラム。
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