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D 1030 : 1998

(1) 

まえがき

この規格は,工業標準化法に基づいて,日本工業標準調査会の審議を経て,通商産業大臣が改正した日

本工業規格である。これによって,JIS D 1030-1995 は改正され,この規格に置き換えられる。

今回の改正によって,炭化水素の測定が非分散形赤外線方式から水素炎イオン化方式による全炭化水素

としての測定に変更された。また,窒素酸化物の測定が新たに加えられた。

JIS D 1030 : 1998

には,次に示す附属書がある。

附属書 1(参考)  分析計の測定原理と一般特性

附属書 2(参考)  排気ガス中の測定成分の排出量計算式


D 1030 : 1998

(1) 

目次

ページ

1.

  適用範囲

1

2.

  引用規格

1

3.

  定義

1

4.

  測定方法の種類

2

5.

  測定装置

3

5.1

  構成

3

5.2

  試料採取装置

3

5.3

  分析計

6

5.4

  データ記録装置

8

6.

  ガス

8

6.1

  一般

8

6.2

  校正用ガス

8

6.3

  燃料ガス

9

6.4

  助燃ガス

9

6.5

  オゾン源ガス

9

7.

  操作

9

7.1

  一般

9

7.2

  準備

9

7.3

  ゼロ及びスパン調整

10

7.4

  定期点検及び校正

10

7.5

  測定

12

7.5.1

  直接測定法による排気ガスの測定

12

7.5.2

  希釈測定法による排気ガスの測定

12

7.5.3

  分析計の測定レンジ

13

8.

  測定結果のまとめ方

13

8.1

  記録

13

8.2

  排出量の計算

14

8.2.1

  直接測定法による場合(1)

14

8.2.2

  直接測定法による場合(2)

16

8.2.3

  希釈測定法による場合

18

附属書 1(参考)  分析計の測定原理と一般特性

21

1.

  NDIR

21

1.1

  測定原理

21

1.2

  干渉成分による影響

22


D 1030 : 1998

目次

(2) 

ページ

2.

  FID 及び HFID

23

2.1

  測定原理

23

2.2

  酸素干渉

24

2.3

  炭化水素応答(相対感度)

25

2.4

  燃料ガス

26

3.

  CL 及び HCL

27

3.1

  測定原理

27

3.2

  干渉成分による影響

29

附属書 2(参考)  排気ガス中の測定成分の排出量計算式

32

1.

  燃焼反応式

32

2.

  排気ガス及び吸入空気のモル数

33

3.

  直接測定法による場合(1)

33

3.1

  排気ガス流量

33

3.2

  乾き排気ガス濃度から湿り排気ガス濃度への換算式

35

4.

  直接測定法による場合(2)

37

5.

  希釈測定法における排出量の計算

39

5.1

  正味濃度の計算式

39

5.2

  希釈率の計算

39

5.3

  各測定成分の密度

41


日本工業規格

JIS

 D

1030

 : 1998

自動車−排気ガス中の一酸化炭素,

二酸化炭素,全炭化水素及び

窒素酸化物の測定方法

Automobiles

−Analytical procedure for measurement of

carbon monoxide, carbon dioxide, total hydrocarbons

and oxides of nitrogen in exhaust gas

1.

適用範囲  この規格は,非分散形赤外線分析計,水素炎イオン化形分析計及び化学発光分析計を用い,

ガソリン自動車,ディーゼル自動車及び液化石油ガス (LPG) 自動車,又はそれらに搭載されるエンジン

から排出される,排気ガス中の一酸化炭素,二酸化炭素,全炭化水素及び窒素酸化物を,排気管から直接

試料を採取して測定する直接測定法,及び排気ガスを空気で薄めて測定する希釈測定法について規定する。

2.

引用規格  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す

る。これらの引用規格は,その最新版を適用する。

JIS D 0101

  自動車の種類に関する用語

JIS D 0108

  自動車排出物質の公害防止関連用語

JIS K 0055

  ガス分析装置校正方法通則

JIS K 0211

  分析化学用語(基礎部門)

JIS K 2240

  液化石油ガス(LP ガス)

JIS K 2249

  原油及び石油製品−密度試験方法及び密度・質量・容量換算表

3.

定義  この規格で用いる主な用語の定義は,JIS D 0101JIS D 0108 及び JIS K 0211 によるほか,次

による。

a)

直接測定法  直接試料採取装置を用いて排気ガスを排気管から直接連続採取し,排気ガス中の測定成

分の濃度及び排出量を測定する方法。

b)

希釈測定法  排気ガスを定容量試料採取装置によって空気で薄めて採取し,希釈排気ガス中の測定成

分の濃度及び排出量を測定する方法。

c)

希釈排気ガス  定容量試料採取装置によって,清浄な空気で薄められた排気ガス。

d)

全炭化水素  排気ガス中に含まれる未燃焼燃料及び燃焼生成物で,水素炎イオン化形分析計に応答す

る有機化合物。THC と略称する。

e)

濃度  排気ガス又は希釈排気ガス中の一酸化炭素 (CO),二酸化炭素 (CO

2

)

,全炭化水素 (THC) 及び

窒素酸化物 (NO

x

)

の体積割合。排気ガスの水分を含んだ状態での濃度と,水分を除外した濃度との 2


2

D 1030 : 1998

種類の濃度を用途によって使い分ける。単位は,一般に,CO に対して vol ppm 又は vol%,NO

x

に対

して vol ppm,THC に対して vol ppmC,CO

2

に対して vol%を用いる。

f)

試料採取装置  試料を採取し,分析計に導くための装置。直接試料採取装置,定容量試料採取装置な

どが使われる。

g)

直接試料採取装置  排気管からの排気ガスの一部を直接採取する試料採取装置。直接測定法で用いる。

h)

定容量試料採取装置  排気ガスを清浄な空気で,希釈排気ガスの全流量がほぼ一定となるような条件

で薄め,その一部を全流量に対して一定比率の流量で試料採取バッグに採取混合する試料採取装置。

希釈測定法で用いる。

試料採取バッグ内に運転中の平均濃度を表す希釈排気ガスを得ることができる。希釈排気ガスの温

度低下による吸着などを避けるために,希釈排気ガスを連続測定する場合もある。通常,定容量ポン

プ方式(PDP 方式)と臨界流ベンチュリ方式(CFV 方式)とが使用される。CVS 装置と略称する。

i)

NDIR

  赤外線の領域に吸収帯をもつ気体又は液体の濃度を,その吸収波長での赤外線の吸収強度か

ら測定する装置のうち,吸収帯の選択を分光光度計のようにプリズム,回折格子などによらないで,

ガスフィルタ又は選択性検出器によって行う非分散形赤外線分析計の略称。

j)

FID

  水素炎に試料を加えたときに生じるイオン電流を測定して,全炭化水素 (THC) の濃度を測定す

る水素炎イオン化形分析計の略称。

k)  HFID

  試料採取流路への水分の凝縮,並びに炭化水素の吸着及び凝縮を防ぐために,検出器及び検出

器までの試料採取流路を加熱した加熱形水素炎イオン化形分析計の略称。

l)

CL

  試料中の一酸化窒素 (NO) とオゾン (O

3

)

とが反応して,二酸化窒素 (NO

2

)

を生成する際に生

じる化学発光を利用して窒素酸化物 (NO

x

)

の濃度を測定する化学発光分析計の略称。

m)  HCL

  凝縮した水分への二酸化窒素 (NO

2

)

の溶解を避けるために,NO

x

コンバータまでの試料採取

流路を,又は検出器及び検出器までの試料採取流路を加熱した加熱形化学発光分析計の略称。

n)

ハングアップ  排気ガス中の炭化水素が,試料採取流路及び分析計内の流路壁面において吸着離脱を

起こすことによって平衡状態となる現象。応答遅れの原因となる。

o)

テーリング  排気ガス中の炭化水素が,試料採取流路及び分析計内の流路壁面において吸着離脱を起

こすことによって,普通の応答より遅れて尾を引くようになる現象。

p)  NO

x

コンバータ  窒素酸化物 (NO

x

)

を測定するために,二酸化窒素 (NO

2

)

を一酸化窒素 (NO) にす

るための変換器。

q)

基準測定レンジ  排気ガスの濃度測定を行う場合に,一般に使用頻度の高い測定レンジのうち分析計

の作動性能試験の基準となる測定レンジ。

r)

レンジ切換精度  測定レンジ間における測定値の再現精度。

s)

バブリング  分析計の水分干渉の度合いを確認するために,ゼロガス又はスパンガスを水の中を通し

て供給すること。

4.

測定方法の種類  排気ガス又は希釈排気ガス中の CO,CO

2

,THC 及び NO

x

を測定するには,直接測

定法と希釈測定法とがある。

対象とする試料の性質によって,また要求される測定結果によって測定方法を使い分ける必要がある。

表 に測定方法の目的及び種類を,表 に各測定方法で用いる分析計を示す。


3

D 1030 : 1998

表 1  測定方法の目的及び種類

目的

適用方法

排気ガス中の各成分の濃度測定及び排出量の算出

直接測定法

希釈排気ガス中の各成分の濃度測定及び排出量の算出 希釈測定法

表 2  各測定方法に用いる分析計

自動車又はエンジンの種類

測定成分

直接測定法

希釈測定法

CO, CO

2

NDIR NDIR

THC FID

FID

ガソリン・LPG

NO

x

 CL

又は NDIR

CL

CO, CO

2

NDIR NDIR

THC HFID

HFID

(

1

)

ディーゼル

NO

x

 HCL

又は NDIR

HCL

,CL 又は NDIR

(

1

)

希釈排気ガスを連続測定

5.

測定装置

5.1

構成  測定装置は,排気ガスの分析に必要な前処理をして分析計に導くための試料採取装置,測定

成分の濃度を測定するための分析計,及び測定結果の記録装置から構成する。

5.2

試料採取装置  試料採取装置は,次による。

a)

直接試料採取装置  直接試料採取装置は,試料採取プローブ,試料導管,フィルタ,除湿器,試料採

取ポンプ,校正用ガス導入口及び試料流量制御系から構成する。必要に応じて加熱装置,圧力計,切

換弁,流量調整弁などを備える。

1)

直接試料採取装置及び分析計の構成例を

図 1.1 及び図 1.2 に示す。

2)

試料採取点から分析計までの試料採取流路は,ガスの流れに停滞を生じない構造とし,流路の内容

積は,できるだけ小さくする。

3) FID

の試料採取流路は,ハングアップを避けるために流路を加熱することができる。また,ディー

ゼル自動車の排気ガス中の THC を測定する HFID の試料採取流路は,

160

∼200℃の範囲に加熱する。

4)

ディーゼル自動車又はエンジンの排気ガス中の NO

x

を測定する HCL 又は NDIR の試料採取流路は,

NO

2

の水への溶解を避けるために,試料採取プローブから NO

x

コンバータまでの流路を 60℃以上に

加熱する。

5)

試料中の水分による影響が無視できない場合には,除湿器を使用する。除湿器を通過した試料の露

点は,0∼7℃の範囲とする。

b)

定容量試料採取装置(CVS 装置)  定容量試料採取装置の構成は,次による。

1)

定容量試料採取装置の構成例を,

図 2.1 及び図 2.2 に示す。

2)

希釈測定法によって多成分を測定する場合の流路系統及び分析計の構成例を,

図 に示す。

3)

試料採取点から分析計までの流路は,ガスの流れに停滞を生じない構造とし,流路の内容積は,で

きるだけ小さくする。

4) HFID

の試料は,排気ガスと空気とが十分に混合された位置から採取する。熱交換器付 CVS 装置を

用いて測定する場合の試料採取点は,熱交換器の上流側とする。ハングアップ及びテーリングを防

ぐために,分析計までの試料採取流路を 160∼200℃の範囲に加熱する。ただし,試料採取プローブ

は,必要に応じて加熱する。


4

D 1030 : 1998

図 1.1  直接試料採取装置及び分析計の構成例(ガソリン・LPG 燃料の場合)

図 1.2  直接試料採取装置及び分析計の構成例(軽油燃料の場合) 


5

D 1030 : 1998

図 2.1  定容量試料採取装置の構成例(PDP 方式) 

図 2.2  定容量試料採取装置の構成例(CFV 方式) 


6

D 1030 : 1998

図 3  希釈測定法によって多成分を測定する場合の流路系統及び分析計の構成例

5.3

分析計  分析計は,次による。

a)

測定レンジの範囲  分析計の測定レンジの範囲は,次による。

1)

分析計に必要とされる測定レンジの範囲及び基準測定レンジを,

表 に示す。

2)

測定レンジは,試料がフルスケールの 10%以上で測定できるものとする。ただし,自動車又はエン

ジンの過渡運転域を含む直接測定,及び希釈排気ガスの連続測定,並びに希釈空気の測定は除く。

3)

必要に応じて,

表 に示す測定レンジの範囲以外の分析計を用いてもよい。その場合には,分析計

の作動性能が b)に示すものと異なることを考慮する必要がある。

表 3  測定レンジの範囲

測定成分

分析計

測定レンジの範囲(

2

)

基準測定レンジ

希釈測定用 100∼3 000vol ppm

300vol ppm

又はその付近

CO NDIR

直接測定用 0.5∼12vol% 1vol%又はその付近

4vol%

又はその付近(希釈測定の場合)

CO

2

 NDIR

1.0

∼16vol%

16vol%

又はその付近(直接測定の場合)

THC FID

又は HFID 10∼5 000vol ppmC

100vol ppmC

又はその付近

CL

又は HCL 10∼5 000vol ppm

100vol ppm

又はその付近

NO

x

NDIR 200

∼6 000vol ppm

1 000vol ppm

又はその付近

(

2

)

測定レンジの範囲は,個々の分析計の最小及び最大の測定レンジを規定するもので
はない。個々の分析計の最小及び最大を含む測定レンジは,

3の範囲内において

任意な構成とする。

b)

分析計の作動性能  分析計の作動性能は,次による。


7

D 1030 : 1998

1)

作動性能の基準値  次に示す試験条件における分析計の作動性能は,各分析計に個別に要求するも

ののほかは,

表 による。ただし,表 に示す測定レンジの範囲以外では,表 以外の値を作動性

能の基準値として用いてもよい。

−  測定レンジ:

表 の基準測定レンジ

−  周囲温度  :5∼35℃の範囲内で試験中の変化は±5℃以内

−  湿度      :相対湿度 45∼85%

−  大気圧    :95∼106kPa の範囲内で試験中の変化は±0.5%以内

−  電源電圧  :定格電圧±2%以内

−  電源周波数:定格周波数±0.2%以内

−  ガス流路は,十分清浄になっている。

表 4  分析計の作動性能の基準値

項目

作動性能

ゼロドリフト

フルスケールの±1%以内/8 時間

スパンドリフト

フルスケールの±1%以内/8 時間

再現性

フルスケールの±1%以内

直線性

フルスケールの±1%以内(NDIR を除く。

フルスケールの±2%以内(NDIR ただし,直線化機能のない分析計は除く。

90%

応答時間(

3

)

2

秒以下(NDIR を除く。

5

秒以下 (NDIR)

レンジ切換精度(

4

)

フルスケールの±1%以内

暖機時間

2

時間以内(NDIR を除く。

8

時間以内 (NDIR)

周囲条件

温度 5∼35℃,相対湿度 45∼85%

(

3

)

分析計入口から試験用ガスを導入し,指示値が振れ始めてから最終指示値の90%
値に達するまでの時間。

(

4

)

レンジ切換精度には,ゼロ点の精密さ,及び隣接測定レンジ間の減衰率の正確さ
を含む。

2) CO

用分析計の干渉成分による影響の試験用ガス及び許容範囲を,

表 に示す。

表 5  干渉成分による影響の試験用ガス及び許容範囲

干渉成分 CO

2

及び水分

希釈測定用分析計 CO

2

3vol%

/窒素希釈を室温 (20∼30℃)  の水に通してバブリング(

5

)

試験用

ガス

直接測定用分析計 CO

2

15vol%

/窒素希釈を室温 (20∼30℃)  の水に通してバブリング(

5

)

300vol ppm

未満

±3vol ppm 以内

許容

範囲

300vol ppm

以上

フルスケールの±1%以内

(

5

)

試料採取流路に除湿器をもつ分析計では,除湿器を介して試験用ガスを分析計に
供給して干渉試験を行う。

3) CO

2

用分析計の干渉成分による影響の試験用ガス及び許容範囲を,

表 に示す。

表 6  干渉成分による影響の試験用ガス及び許容範囲

干渉成分

水分

試験用ガス

窒素を室温 (20∼30℃)  の水に通してバブリング(

5

)

3vol%

未満

±0.03vol%以内

許容

範囲  3vol%以上

フルスケールの±1%以内

4) THC

用分析計の作動性能は,次による。

4.1)

酸素干渉は,できるだけ少なくなければならない。


8

D 1030 : 1998

4.2)

炭化水素応答は,プロパン (C

3

H

8

)

を基準とする感度に近接していなければならない。

4.3) HFID

の検出器及び検出器までの試料採取流路は,160∼200℃の範囲に加熱する。

5) NO

x

用分析計の作動性能は,次による。

5.1) NO

x

用分析計は,NO

x

コンバータを取り付けたものでなければならない。

5.2) NO

x

コンバータの試料の保持時間は 2 秒以内とし,NO

2

から NO への変換効率は,95%以上とする。

5.3) NO

x

コンバータを通過しないで分析計に試料を流せる機構を備えていなければならない。

5.4)

ディーゼル自動車の排気ガスを直接測定する場合には,NO

x

コンバータまでの試料採取流路を,又

は検出器及び検出器までの試料採取流路を 60℃以上に加熱する。

5.5) CL

及び HCL を用いる NO

x

用分析計の二酸化炭素干渉は,できるだけ少なくなければならない。

5.6) NDIR

を用いる NO

x

用分析計の干渉成分による影響の試験用ガス及び許容範囲を,

表 に示す。

表 7  干渉成分による影響の試験用ガス及び許容範囲

干渉成分 CO

2

 CO

炭化水素

水分

試験用ガス CO

2

15vol%

窒素希釈

CO5vol%

窒素希釈

C

3

H

8

1vol%

窒素希釈

窒素を室温 (20∼30℃)  の

水に通してバブリング(

5

)

500vol ppm

未満

±5vol ppm

±5vol ppm

±5vol ppm

±5vol ppm

許容

範囲  500vol ppm 以上

フルスケール

の±1%

フルスケール

の±1%

フルスケール

の±1%

フルスケールの±1%

5.4

データ記録装置  データ記録装置は,次による。

a)

記録計

1)

応答時間は,有効記録幅の移動において 1 秒以内とする。

2)

有効記録幅は,100mm 以上とする。

3)

紙送り速度は,10∼200mm/min を含まなければならない。

b)

自動記録器

1)

自動記録器の測定精度は,フルスケールの 1%以内とする。

2)

過渡運転における自動記録器の測定周期は,0.2 秒間以下とする。

6.

ガス

6.1

一般  高圧容器に充てんされたガスの使用に際しては,ガスが直接接触する箇所が,使用ガスに対

して腐食性及び吸着性の少ない材質からなる,適正な減圧弁,絞り弁などを使用する。

6.2

校正用ガス  校正用ガスについては,JIS K 0055 の規定に準拠し,次による。

a)

ゼロガス  ゼロガスは,高純度空気又は高純度窒素を用いる。共存成分として含まれる成分及び許容

濃度は,

表 による。

表 8  ゼロガス中の共存成分 

及び許容濃度

共存成分

許容濃度

CO

1

vol

ppm

以下

CO

2

1

vol

ppm

以下

THC

1

vol

ppmC

以下

NO

x

0.1

vol

ppm

以下

また,測定成分と使用するゼロガスとの関係は,

表 による。


9

D 1030 : 1998

表 9  測定成分・ゼロガス

測定成分

ゼロガス

CO

高純度窒素

CO

2

高純度窒素

THC

高純度空気

高純度窒素(窒素希釈のスパンガスを用いる場合)

NO

x

高純度窒素

b)

スパンガス  スパンガスの濃度は,校正をする測定レンジのフルスケールの 70∼100%に相当する濃

度とし,

表 10 で示す成分ガスを,高純度空気又は高純度窒素で薄めたものを用いる。

表 10  スパンガス成分及び希釈ガス

測定成分  成分ガス

希釈ガス

CO CO

高純度窒素

CO

2

 CO

2

高純度窒素

THC C

3

H

8

高純度空気又は高純度窒素(

6

)

NO

x

 NO

高純度窒素

(

6

)

ガソリンを燃料とする直接測定法だけ
に適用する。

c)

中間点ガス  直線性点検用の中間点ガスの濃度は,点検をする測定レンジのフルスケールのおよそ

20%

,40%,60%及び 80%(又は 15%,30%,60%,75%及び 90%)の各濃度とする。

6.3

燃料ガス  FID 及び HFID の燃料ガスは,ヘリウムで薄められた 40±2vol%の水素又は純水素のうち

分析計に指定されたガスを用いる。いずれも共存成分として含まれる THC の濃度は,1vol ppmC 以下とす

る。

6.4

助燃ガス  FID 及び HFID の助燃ガスは,高純度空気を用いる。共存成分として含まれる THC 濃度

は,0.5vol ppmC 以下とする。

6.5

オゾン源ガス  CL 及び HCL に必要なオゾンは,その原料として酸素 (O

2

)

又は高純度空気を用いる。

共存成分として含まれる NO

x

濃度は 0.1vol ppm 以下とし,THC 濃度は 10vol ppmC 以下とする。

7.

操作

7.1

一般  測定装置の準備,点検及び測定操作は,7.27.5 によるほか,製造業者が指定する方法による。

7.2

準備  測定装置の準備は,次による。

a)

設置条件  分析計及び高圧ガス容器は,次の条件を満たしている場所に設置することが望ましい。

1)

振動が少ない。

2)

腐食性ガス及びほこりが少ない。

3)

湿度が高くなく,温度変化が少ない。

4)

直射日光が当たらない。

5)

電源電圧及び周波数の変動が少ない。

6)

吸着損失を少なくするために,試料導管をなるべく短くすることが可能である。

7)

保守上障害とならない。

8)

高圧ガス容器の取扱い及び設置は,高圧ガス保安法に準拠する。

9)

換気がよい。

10)

大気中の各測定成分の濃度が,十分低く安定している。


10

D 1030 : 1998

b)

測定の準備  測定の準備は,次による。校正時の準備もこれに準じる。

1)

測定装置の各部を点検し,特にガス漏れのないことを確認する。

2) FID

及び HFID の燃料ガス及び助燃ガスの流量又は圧力が所定の値であることを確認する。

3)

所定の順序に従って電源を入れ,各部が安定するまで暖機する。

4) CL

又は HCL のオゾン源ガスの流量又は圧力,反応槽の圧力,及び NO

x

コンバータの温度が,所定

の値を示していることを確認する。

5) HFID

及び HCL の試料採取流路が所定の温度になっていることを確認する。

7.3

ゼロ及びスパン調整  ゼロ及びスパン調整の実施周期は,分析計の種類・用途に応じ,その性能が

維持できる期間を調べて,あらかじめ定めておかなければならない。通常,測定の開始時・終了時のほか,

必要に応じて 8 時間,24 時間,1 週間,1 か月などを周期として行う。調整は,次による。

a)

ゼロガスを流し,使用する最低の測定レンジで分析計及び記録計の指示値をゼロに合わせた後,使用

する測定レンジ各々のゼロ点を確認する。

b)

使用する測定レンジに戻し,スパンガスを流して分析計及び記録計の指示値をスパンガス濃度を示す

値に合わせる。

c)

再びゼロガスを流してゼロ点を確かめる。ゼロ点がフルスケールの±1%以上外れた場合には,再度,

a)

及び b)を行う。

備考1.  自動校正機能付の分析計では,自動校正によってゼロ及びスパン調整を行ってもよい。

2.

自動記録器を用いる場合などには,分析計だけで調整してもよい。

7.4

定期点検及び校正  測定装置の定期点検及び校正の実施周期は,分析計の種類・用途に応じ,その

性能が維持できる期間を調べて,あらかじめ定めておかなければならない。通常,1 か月,3 か月,6 か月

など 1 年を超えない期間を周期として行う。また,分析計の設置時,修理後などにも行わなければならな

い。定期点検及び校正は,次による。

a)

レンジ切換精度の点検  レンジ切換精度の点検をする。その方法の例を次に示す。

1)

ゼロガスを流し,使用する最低の測定レンジにして,分析計の指示値をゼロに合わせる。必要に応

じて各測定レンジのゼロ点の調整も行う。

2)

使用する測定レンジに戻し,分析計の指示値をスパンガス濃度を示す値に合わせる。記録計を用い

る場合には,記録計のゼロ及びスパンを同時に調整する。

3)

スパンガスを流したまま測定レンジを上げて,順次隣接する測定レンジの減衰率を記録する。それ

ぞれの関係が,フルスケールの±1%を超えて外れた場合には,原因をよく調べ,処置する。

なお,使用する各測定レンジでのゼロ及びスパン校正が可能な分析計では,各測定レンジでのゼ

ロ及びスパン校正を行った後,レンジ切換精度の点検を行う。

b)

直線性の点検  直線性の点検をする。その方法の例を,次に示す。

1)

ゼロガスを流し,使用する測定レンジにして,分析計の指示値をゼロに合わせる。

2)

スパンガスを流して,分析計の指示値をスパンガス濃度を示す値に合わせる。記録計を用いる場合

には,記録計のゼロ及びスパンを同時に調整する。

3)

再びゼロガスを流して,ゼロ点を確かめた後,中間点ガスを流して分析計の指示値と中間点ガスの

濃度との差を記録する。それぞれの関係が,NDIR ではフルスケールの±2%以上,それ以外の分析

計ではフルスケールの±1%以上外れた場合には,原因をよく調べ,処置する。

なお,

中間点ガスの濃度は,

使用する測定レンジのフルスケールの約 50%の点を含むようにする。


11

D 1030 : 1998

c)

NDIR

の校正曲線の点検及び校正  直線化機能がない NDIR の校正曲線の点検は,次による。

1)

ゼロガスを流し,分析計及び記録計の指示値をゼロに合わせる。

2)

スパンガスを流し,分析計及び記録計の指示値がスパンガス濃度を示す値に合わせる。

3)

測定レンジのフルスケールの約 20%,40%,60%及び 80%(又は 15%,30%,45%,60%,75%及び

90%

)の各校正点に相当する中間点ガスもゼロ及びスパン調整したときと同一条件で導入し,中間

濃度に対する分析計の指示値を読み取る。これを,それぞれ 2 回以上繰り返して行い,その指示値

の平均値をとる。

備考  直線化機能が付いた分析計の場合には,直線化された出力を分析計の指示値とする。

4)

分析計の指示値と校正曲線とから求めた濃度が,各校正用ガスの濃度よりフルスケールの±2%以上

外れた場合には,新たに,各校正用ガスの濃度と指示値との関係から校正曲線を作成する。

備考  直線化機能が付いた分析計の場合には,分析計の指示値が各校正用ガスの濃度に相当する値と

なるよう調整する。

d)  NDIR

の干渉成分の影響の点検  干渉成分の影響の点検は,次による。

1)

ゼロガスを流し,分析計及び記録計の指示値をゼロに合わせる。

2)

スパンガスを流し,分析計及び記録計の指示値がスパンガス濃度を示す値に合わせる。

3)

表 5,表 及び表 のガスを分析計に流し,指示値が表 5,表 及び表 の許容範囲以内であること

を確認する。許容範囲以上外れた場合には原因を調べ処置する。

e)

NO

x

コンバータの効率の点検  NO

x

用分析計の NO

x

コンバータの効率の点検は,1 週間ごとに実施す

ることが望ましい。NO

x

コンバータの効率の点検は,NO

x

コンバータチェッカを用いて行う。その構

成例を,

図 に示す。

図 4  NO

x

コンバータチエッカの構成例 

NO

x

コンバータの効率の点検は,次に示す手順で行う。

1)

7.2b)

によって準備する。

2)

7.3

によって分析計を校正する。

3) NO

x

コンバータチェッカを分析計に接続する。分析計の測定ラインは NO 側にしておく。

4) NO

x

コンバータチェッカに,効率測定を行う測定レンジのスパンガスを流し,流量調整弁で分析計

の所定の流量に調整する。使用するスパンガスの NO の濃度は,使用する測定レンジのフルスケー

ルの約 80%とし,NO

2

含有量は,NO の 5%以下とする。このときの分析計の指示値を記録する。

5) NO

x

コンバータチェッカにオゾン源ガスを接続し,開閉弁を開き,分析計の指示値が約 10%減少す

るように流量調整弁で流量を調整する。このときの分析計の指示値  (A)  を記録する。

6)

オゾン発生器を作動させる。分析計の指示値が 4)の指示値の約 20%になるようにオゾン発生濃度を


12

D 1030 : 1998

調整する。ただし,10%を下回ってはならない。このときの分析計の指示値  (B)  を記録する。

7)

分析計の測定ラインを NO

x

側に切り換える。このときの分析計の指示値  (C)  を記録する。

8)

オゾン発生器の動作を停止させる。このときの分析計の指示値  (D)  を記録する。

9)

上記測定値を,次の式に代入して効率を算出する。

100

1

×

÷

ø

ö

ç

è

æ

+

=

B

A

D

C

η

ここに,

η

NO

x

コンバータ効率

 (%)

A

5)

で得られた指示値

B

6)

で得られた指示値

C

7)

で得られた指示値

D

8)

で得られた指示値

10)

点検の結果

NO

x

コンバータ効率が

95%

を下回ったときには,その原因を調べ処置する。

7.5

測定

7.5.1

直接測定法による排気ガスの測定  直接測定法による排気ガスの測定は,次による。

a)

7.2b)

によって準備する。

b)

7.3

によってゼロ及びスパン調整を行う。

c)

排気管から試料を採取する場合には,試料を排気管の中に

600mm

以上挿入する。

600mm

以上挿入で

きない場合には排気管の延長管を用いるが,その際には空気の吸引を生じないように考慮する。

d)

自動車又はエンジンを運転して,試料の採取を開始し,測定を行う。分析計及び試料採取装置の圧力

計,流量計などが所定の値を示していることを確認する。

e)

運転終了後,清浄な空気を試料採取流路に流して,試料採取装置及び分析計の試料採取流路をパージ

する。

f)

上記の b)と同一条件でゼロガス及びスパンガスを流して,測定中に生じたゼロ点及びスパン値の変化

を測定する。

ゼロ点,スパン値のいずれかの変化がフルスケールの±

2%

を超えた場合には,測定を再度行う。ゼ

ロ点及びスパン値の変化が共にフルスケールの±

2%

以内の場合には,その変化は無視してもよい。

7.5.2

希釈測定法による排気ガスの測定  希釈測定法による排気ガスの測定は,次による。

a)

7.2b)

によって準備する。

b)

自動車又はエンジン及び定容量試料採取装置を運転して,希釈排気ガス及び希釈空気を試料採取バッ

グに採取する。分析計及び試料採取装置の圧力計,流量計などが所定の値を示していることを確認す

る。

c)

運転終了後,試料採取バッグへの試料の採取を停止する。

d)

7.3

によってゼロ及びスパン調整を行う。

e)

採取した試料採取バッグ中の希釈排気ガス及び希釈空気の濃度を測定する。

f)

 HFID

THC

の濃度を測定する場合には,希釈排気ガス中の

THC

濃度を連続測定する。過渡運転時

の排気ガス測定などで,測定期間の平均濃度が要求される場合には,運転開始と同時に自動記録器な

どによって濃度積算を開始する。運転終了後,

THC

濃度の連続測定,希釈空気の試料採取バッグへの

採取,及び濃度積算を直ちに停止する。また,希釈空気中の

THC

濃度を測定する。

なお,運転開始前に 7.3 によってゼロ及びスパン調整を行う。

g)

清浄な空気を試料採取流路に流して,試料採取装置及び分析計の試料採取流路をパージする。


13

D 1030 : 1998

h)

上記の b)と同一条件でゼロガス及びスパンガスを流して,測定中に生じたゼロ点及びスパン値の変化

を測定する。

ゼロ点又はスパン値のいずれかの変化がフルスケールの±

2%

を超えた場合には,測定を再度行う。

ゼロ点及びスパン値の測定値の変化が共にフルスケールの±

2%

以内の場合にはその変化は無視して

もよい。

7.5.3

分析計の測定レンジ  分析計の測定レンジは,排気ガス又は希釈排気ガスをフルスケールの

10%

以上の範囲で測定できるように選ぶ。ただし,自動車又はエンジンの過渡運転条件を含む直接測定及び希

釈排気ガスの連続測定並びに希釈空気の測定の場合には,この条件に合わなくともよい。

8.

測定結果のまとめ方

8.1

記録  測定結果には,次の項目を付記する。なお,項目の一部を追加又は省略してもよい。

a)

試験番号

b)

自動車又はエンジンについて

1)

エンジンの場合

型式番号

方式の簡単な記述(

NA

TC

IDI

DI

など,

2

サイクル,

4

サイクルの別など)

主要諸元(排気量,ボアストロークなど)

2)

自動車の場合

型式番号

空車質量

変速機の種類(

5MT

4AT

など)

c)

試験年月日

d)

試験者

e)

試験場所

f)

測定開始及び終了の時刻

g)

計器の形式について

 CVS

装置の形式(

PDP

方式,

CFV

方式の別など)

分析計の形式(除湿器,吸着剤の有無など)

h)

試料採取方法(直接連続採取法,定容量採取法など)

i)

大気条件について

大気圧

大気温度

大気湿度

j)

試験条件について

測定モード(

10

15

モード,

13

モードなど)

テスト車両質量,等価慣性質量,走行抵抗,変速機位置

タイヤの空気圧

k)

各測定点でのエンジンの状態について

回転数


14

D 1030 : 1998

出力及びトルク

吸気管負圧

排気圧

冷却水及び潤滑油の温度(開始時及び終了時)

燃料温度

吸気温度,湿度

点火時期又は燃料噴射時期

l)

使用燃料の種類及び性状

m)

使用潤滑油の性状

n)

測定成分の濃度(測定値,測定レンジなど)

o)

測定成分の濃度補正値

p)

排気ガス流量又は希釈排気ガス流量

q)

空燃比(空気消費量/燃料消費量)

r)

測定成分の排出量

s)

記録紙の送り速度

8.2

排出量の計算

8.2.1

直接測定法による場合(1)  直接測定法による測定成分の濃度と排気ガス流量とから,測定成分の

排出量を求める場合には,次による。

a)

空燃比  空気と燃料との質量比(空燃比)は,次の式によって求める。

f

f

a

a

ρ

ρ

×

×

=

Q

Q

AF

ここに,

AF

空燃比

Q

a

吸入空気流量

 (L/h)

Q

f

燃料流量

 (L/h)

ρ

a

空気密度(空気

1L

当たりの質量

 (g/L)

ρ

f

燃料密度(燃料

1L

当たりの質量

 (g/L)

燃料密度は,JIS K 2240 又は JIS K 2249 による。

b)

排気ガス流量  標準状態

 (293.15K, 101.325kPa)

に換算した

1

時間当たりの排気管から排出される排

気ガス流量は,次の式によって求める。

Q

e

Q

a

0.802

×Q

f

×

ρ

f

(ガソリン燃料の場合)

Q

e

Q

a

0.820

×Q

f

×

ρ

f

(軽油燃料の場合)

Q

e

Q

a

1.082

×Q

f

×

ρ

f

LPG

燃料の場合)

又は,次の式によって求める。

Q

e

Q

a

×

 (1

0.965/AF)

(ガソリン燃料の場合)

Q

e

Q

a

×

 (1

0.989/AF)

(軽油燃料の場合)

Q

e

Q

a

×

 (1

1.302/AF)

LPG

燃料の場合)

ここに,

Q

e

排気ガス流量

 (L/h)

c)

湿り排気ガス中の測定成分の濃度  排気管から直接測定した乾き排気ガス中の測定成分の濃度を,湿

り排気ガス中の測定成分の濃度に換算する場合には,次の式による。

燃料がガソリン,軽油の場合

X

w

X

dr

×(

1

α

f

/

AF


15

D 1030 : 1998

 LPG

の場合

÷

÷

÷

÷

ø

ö

ç

ç

ç

ç

è

æ

×

×

+

+

×

=

AF

X

X

419

964

.

28

94

007

.

1

011

.

12

4

2

1

f

f

f

dr

w

α

α

α

ここに,

X

w

湿り排気ガス中の測定成分の濃度(

vol ppm

vol ppmC

又は

vol%

  ただし,分析計に除湿器を使用していない場合には,測定値
が湿り排気ガス中の測定成分の濃度となる。

X

dr

乾き排気ガス中の測定成分の濃度(

vol ppm

vol ppmC

又は

vol %

  通常,分析計には除湿器を使用しているため,測定値は乾き
排気ガス中の測定成分の濃度となる。

α

f

燃料の水素炭素原子数比の実測値又は推定値

  通常,ガソリンには

1.85

,軽油には

1.90

LPG

には

2.64

用いる。

AF

空燃比

d)

測定成分の排出量  各測定成分の排出量は,次の式によって求める。

1)

CO

の排出量

CO

の排出量は,次の式によって求める。

CO

mass

Q

e

×

CO

dens

×

CO

w

×

10

6

ここに,

  CO

mass

CO

の排出量

 (g/h)

CO

dens

1.16

(標準状態における

CO1L

当たりの質量)

 (g/L)

CO

w

乾き排気ガス中の

CO

濃度を湿り排気ガス中の

CO

濃度に換

算した値

 (vol ppm)

2)

THC

の排出量

THC

の排出量は,次の式によって求める。

THC

mass

Q

e

×

THC

dens

×

THC

w

×

10

6

ここに,

THC

mass

THC

の排出量

 (g/h)

THC

dens

標準状態における

THC1L

当たりの質量

 (g/L)

  一般に,排気ガス中の

THC

の水素炭素原子数比を

αe

した場合の標準状態における

THC1L

当たりの質量は,次

の式によって求める。

THC

dens

 (12.011

1.007 94

×

α

e

) /24.055

  ただし,通常,次の値を用いる。

0.577

(ガソリン燃料,

THC

α

e

1.85

とした場合)

0.579

(軽油燃料,

THC

α

e

1.90

とした場合)

0.610

LPG

燃料,

THC

α

e

2.64

とした場合)

THC

w

乾き排気ガス中の

THC

濃度を湿り排気ガス中の

THC

濃度

に換算した値,又は湿り排気ガス中の

THC

濃度の測定値

(vol ppmC)

3)

NO

x

の排出量

NO

x

の排出量は,次の式によって求める。ただし,

NO

x

は吸入空気の温度及び湿度

によって排出量が異なるので,測定に際して同一環境条件となるように考慮する必要がある。

NO

x mass

Q

e

×

NO

dens

×

NO

w

×

10

6

ここに,

  NO

mass

NO

x

の排出量

 (g/h)

NO

dens

1.91

NO

x

の全量を

NO

2

とみなしたときの,標準状態におけ

NO

x

1L

当たりの質量)

 (g/L)

NO

w

乾き排気ガス中の

NO

x

濃度を湿り排気ガス中の

NO

x

濃度に

換算した値

 (vol ppm)


16

D 1030 : 1998

参考

 NO

x

排出量の補正式の一例として米国環境保護庁

 (EPA)

で採用している例を示す。ただし,補

正式は特定の条件で統計的に求められたもので,工学的検討を基礎に決定されたものではない。

補正式によって

NO

x

値を補正する場合でも,測定に際し同一環境条件となるよう考慮する必要

がある。

NO

x mass

Q

e

×

NO

x dens

×

NO

x w

×

K

H

×

10

6

(

)

71

.

10

9

032

.

0

1

1

a

H

=

H

K

(ガソリン・LPG 燃料の場合)

(

)

71

.

10

2

018

.

0

1

1

a

H

=

H

K

(軽油燃料の場合)

100

/

22

.

6

a

d

a

d

a

a

R

P

P

P

R

H

×

×

=

ここに,

K

H

:  湿度補正係数

R

a

:  試験室内空気の相対湿度 (%)

P

d

:  試験室内気温における飽和水蒸気圧 (kPa)

P

a

:  試験室内大気圧の測定値 (kPa)

H

a

:  絶対湿度 (g/kg)

4)

CO

2

の排出量  CO

2

の排出量は,次の式によって求める。

CO

2 mass

Q

e

×

CO

2 dens

×

CO

2 w

×10

2

ここに,

CO

2 mass

CO

2

の排出量 (g/h)

CO

2 dens

1.83

(標準状態における CO

2

1L

当たりの質量) (g/L)

CO

2 w

乾き排気ガス中の CO

2

濃度を湿り排気ガス中の CO

2

濃度に

換算した値 (vol%)

8.2.2

直接測定法による場合(2)  直接測定法による測定成分の濃度と燃料流量とから,測定成分の排出

量を求める場合には,次による。

a)

燃料の質量流量  燃料の質量流量を体積流量の測定値から算出する場合には,次の式による。

G

f

Q

f

×

ρ

f

ここに,

G

f

:  燃料流量(質量) (g/h)

Q

f

:  燃料流量(体積) (L/h)

ρ

f

:  燃料密度(燃料 1L 当たりの質量) (g/L)

  燃料密度は,JIS K 2240 又は JIS K 2249 による。

b)

燃料による式量  燃料の水素炭素原子数比を

α

f

とし,その組成式を

CH

α

f

と仮定したときの燃料によ

る式量は,次の式による。

CH

α

f

=12.011+1.007 94×

α

f

ただし,通常,次の値を用いる。

13.88

(ガソリン燃料,水素炭素原子数比

α

f

を 1.85 とした場合)

13.93

(軽油燃料,水素炭素原子数比

α

f

を 1.90 とした場合)

14.67

(LPG 燃料,水素炭素原子数比

α

f

を 2.64 とした場合)

c)

測定成分の排出量  各測定成分の排出量の計算は,次による。

1)

CO

の排出量  CO の排出量は,次の式によって求める。

f

4

dr

4

dr

dr

2

4

dr

M

mass

10

10

10

f

G

THC

CO

CO

CO

CH

CO

CO

×

×

+

×

+

×

×

=

α

ここに,  CO

mass

: CO の排出量 (g/h)

CO

M

28.01

(CO の分子量)


17

D 1030 : 1998

CH

α

f

燃料による式量

CO

2 dr

乾き排気ガス中の CO

2

濃度 (vol%)

CO

dr

乾き排気ガス中の CO 濃度 (vol ppm)

THC

dr

乾き排気ガス中の THC 濃度 (vol ppmC)

2)

THC

の排出量  THC の排出量は,次の式によって求める。

f

4

dr

4

dr

dr

2

4

dr

M

mass

10

10

10

f

G

THC

CO

CO

THC

CH

THC

THC

×

×

+

×

+

×

×

=

α

ここに,

THC

mass

THC

の排出量 (g/h)

THC

M

THC

の分子量

  排気ガス中の THC の水素炭素原子数比を

α

e

とし,その

分子式を CH

α

e

と仮定したときの THC の分子量は,次の

式によって求める。 
    THC

M

=12.011+1.007 94×

α

e

  ただし,通常,次の値を用いる。 
13.88

(ガソリン燃料,THC の

α

e

を 1.85 とした場合)

13.93

(軽油燃料,THC の

α

e

を 1.90 とした場合)

14.67

(LPG 燃料,THC の

α

e

を 2.64 とした場合)

CH

α

f

燃料による式量

CO

2 dr

乾き排気ガス中の CO

2

濃度 (vol%)

CO

dr

乾き排気ガス中の CO 濃度 (vol ppm)

THC

dr

乾き排気ガス中の THC 濃度 (vol ppmC)

3)

NO

x

の排出量  NO

x

の排出量は,次の式によって求める。ただし,NO

x

は吸入空気の温度及び湿度

によって排出量が異なるので,測定に際して同一環境条件となるように考慮する必要がある。

f

4

dr

4

dr

dr

2

4

dr

M

mass

10

10

10

f

G

THC

CO

CO

NO

CH

NO

NO

r

x

x

x

×

×

+

×

+

×

×

=

α

ここに,

NO

mass

NO

x

の排出量 (g/h)

NO

x M

46.01

(NO

x

の全量を NO

2

とみなしたときの NO

x

の分子量)

NO

dr

乾き排気ガス中の NO

x

濃度 (vol ppm)

CH

α

f

燃料による式量

CO

2 dr

乾き排気ガス中の CO

2

濃度 (vol%)

CO

dr

乾き排気ガス中の CO 濃度 (vol ppm)

THC

dr

乾き排気ガス中の THC 濃度 (vol ppmC)

参考 NO

x

排出量の補正式の一例として米国環境保護庁 (EPA) で採用している例を示す。ただし,補

正式は特定の条件で統計的に求められたもので,工学的検討を基礎に決定されたものではない。

補正式によって NO

x

値を補正する場合でも,測定に際し同一環境条件となるよう考慮する必要

がある。

f

4

dr

4

dr

dr

2

H

4

dr

M

mass

10

10

10

f

G

THC

CO

CO

K

NO

CH

NO

NO

x

x

x

×

×

+

×

+

×

×

×

=

α

(

)

71

.

10

9

032

.

0

1

1

a

H

=

H

K

(ガソリン・

LPG

燃料の場合)

(

)

71

.

10

2

018

.

0

1

1

a

H

=

H

K

(軽油燃料の場合)

100

/

22

.

6

a

d

a

d

a

a

R

P

P

P

R

H

×

×

=


18

D 1030 : 1998

ここに,

K

H

湿度補正係数

R

a

試験室内空気の相対湿度

 (%)

P

d

試験室内気温における飽和水蒸気圧

 (kPa)

P

a

試験室内大気圧の測定値

 (kPa)

H

a

絶対湿度

 (g/kg)

4)

CO

2

の排出量

CO

2

の排出量は,次の式によって求める。

f

4

dr

4

dr

dr

2

4

dr

2

M

2

mass

2

10

10

10

f

G

THC

CO

CO

CO

CH

CO

CO

r

×

×

+

×

+

×

×

=

α

ここに,

CO

2 mass

CO

2

の排出量

 (g/h)

CO

2 M

44.01

CO

2

の分子量)

CH

α

f

燃料による式量

CO

2 dr

乾き排気ガス中の

CO

2

濃度

 (vol%)

CO

dr

乾き排気ガス中の

CO

濃度

 (vol ppm)

THC

dr

乾き排気ガス中の

THC

濃度

 (vol ppmC)

8.2.3

希釈測定法による場合  希釈測定法による測定成分の排出量の計算は,次による。

a)

希釈率  希釈率は,次の式による。

(

)

4

e

e

e

2

C

10

×

+

+

=

CO

THC

CO

DF

β

ここに,

DF

希釈率

CO

2 e

希釈排気ガス中の CO

2

濃度 (vol%)

THC

e

希釈排気ガス中の THC 濃度 (vol ppmC)

CO

e

希釈排気ガス中の CO 濃度 (vol ppm)

β

C

理論空燃比における排気ガス中の炭素原子モル% 
  使用した燃料の組成の実測比率を CxHyOz とすると

(

)

2

/

4

/

774

.

3

2

/

100

C

z

y

x

y

x

x

+

×

+

+

×

=

β

  ただし,通常,次の値を用いる。 
13.4

(ガソリン燃料,y/を 1.85,z/を 0 とした場合)

13.3

(軽油燃料,y/を 1.90,z/を 0 とした場合)

11.6

(LPG 燃料,y/を 2.64,z/を 0 とした場合)

b)

希釈排気ガス流量  標準状態 (293.15K, 101.325kPa) に換算した 1 時間当たりの希釈排気ガス流量は,

CVS

装置の方式に応じて次に示す方法によって算出する。

1)

定容量ポンプ方式(PDP 方式)CVS 装置による場合  PDP 方式 CVS 装置による場合には,希釈排

気ガス流量は,次の式によって求める。

60

p

p

e

1

mix

×

×

×

×

=

T

P

N

V

k

V

(

)

kPa

/

K

893

.

2

Pa

325

.

101

K

15

.

293

1

=

=

k

ここに,  V

mix

標準状態における 1 時間当たりの希釈排気ガス流量 (L/h)

V

e

定容量ポンプ 1 回転当たりに排出される希釈排気ガスの全量
(L/回転)

N

定容量ポンプの 1 分当たりの回転数 (min

1

)

P

p

定容量ポンプ入口における希釈排気ガスの絶対圧 (kPa) 
(大気圧から定容量ポンプに入る希釈排気ガスの圧力降下を
減じた圧力)

T

p

定容量ポンプ入口における希釈排気ガスの平均絶対温度 (K)


19

D 1030 : 1998

2)

臨界流ベンチュリ方式(CFV 方式)CVS 装置による場合  CFV 方式 CVS 装置による場合には,希

釈排気ガス流量は,次の式によって求める。

( )

( )

1

2

v

v

2

mix

600

3

2

1

t

t

dt

t

T

t

P

k

V

t

t

×

=

ò

ここに,

V

mix

標準状態における 1 時間当たりの希釈排気ガス流量 (L/h)

K

2

ベンチュリ校正係数

P

v

 (t)

ベンチュリ入口における希釈排気ガスの絶対圧 (kPa)

T

v

 (t)

ベンチュリ入口における希釈排気ガスの絶対温度 (K)

t

1

測定開始時刻 (s)

t

2

測定終了時刻 (s)

c)

測定成分の排出量  各測定成分の排出量の計算は,次による。

1)

CO

の排出量  CO の排出量は,次の式によって求める。

CO

mass

V

mix

×CO

dens

×CO

conc

×10

6

CO

conc

CO

e

CO

d

 (1

−1/DF)

ここに,  CO

mass

CO

の排出量 (g/h)

CO

dens

1.16

(標準状態における CO1L 当たりの質量) (g/L)

CO

conc

CO

の正味濃度 (vol ppm)

CO

e

希釈排気ガス中の CO 濃度 (vol ppm)

CO

d

希釈空気中の CO 濃度 (vol ppm)

なお,水蒸気及び CO

2

などを除去する目的で吸着剤を使用して CO 濃度を測定する場合には,CO

e

及び CO

d

は,次の式によって補正する。

CO

e

={1− (0.01+0.005

α

f

CO

2 e

−0.000 323R

d

CO

em

CO

d

=(1−0.000 323R

d

CO

dm

ここに,

α

f

燃料中の水素炭素原子数比の実測値又は推定値。 
  通常は,ガソリンには 1.85,軽油には 1.90,LPG には 2.64
を用いる。

CO

2 e

希釈排気ガス中の CO

2

濃度 (vol%)

R

d

希釈空気の相対湿度 (%)

CO

em

吸着剤を使用した場合の希釈排気ガス中の CO 濃度 (vol 
ppm)

CO

dm

吸着剤を使用した場合の希釈空気中の CO 濃度 (vol ppm)

2)

THC

の排出量  THC の排出量は,次の式によって求める。

THC

mass

V

mix

×THC

dens

×THC

conc

×10

6

THC

conc

THC

e

THC

d

 (1

−1/DF)

ここに,

THC

mass

THC

の排出量 (g/h)

THC

dens

標準状態における THC1L 当たりの質量 (g/L)

  一般に,排気ガス中の THC の水素炭素原子数比を

α

e

し,分子式を CH

α

e

と仮定した場合の標準状態における

THC1L

当たりの質量は,次の式によって求める。

    THC

dens

= (12.011+1.007 94×

α

e

) /24.055

  ただし,通常,次の値を用いる。

0.577

(ガソリン燃料,THC の水素炭素原子数比

α

e

を 1.85

とした場合)

0.579

(軽油燃料,THC の水素炭素原子数比

α

e

を 1.90 とし

た場合)

0.610

(LPG 燃料,THC の水素炭素原子数比

α

e

を 2.64 とし

た場合)


20

D 1030 : 1998

THC

conc

THC

の正味濃度 (vol ppmC)

THC

e

希釈排気ガス中の THC 濃度 (vol ppmC)

THC

d

希釈空気中の THC 濃度 (vol ppmC)

HFID

で希釈排気ガスを連続測定する場合には,THC の測定値から次の式によって求めた希釈排

気ガス中の平均 THC 濃度を使用する。

dt

THC

t

t

THC

t

t

ò

=

2

1

1

2

e

1

ここに,

t

1

測定開始時刻 (s)

t

2

測定終了時刻 (S)

THC

THC

の瞬時測定値 (vol ppmC)

3)

NO

x

の排出量  NO

x

の排出量は,次の式によって求める。ただし,NO

x

は吸入空気の温度,湿度に

よって排出量が異なるので測定に際し同一条件となるよう考慮する必要がある。

NO

x mass

V

mix

×NO

x dens

×NO

x conc

×10

6

NO

x conc

NO

x e

NO

x d

 (1

−1/DF)

ここに,  NO

mass

NO

x

の排出量 (g/h)

NO

x dens

1.91

(NO

x

の全量を NO

2

とみなしたときの標準状態におけ

る NO

x

1L

当たりの質量) (g/L)

NO

x conc

NO

x

の正味濃度 (vol ppm)

NO

x e

希釈排気ガス中の NO

x

濃度 (vol ppm)

NO

x d

希釈空気中の NO

x

濃度 (vol ppm)

参考 NO

x

排出量の補正式の一例として米国環境保護庁 (EPA) で採用している例を示す。ただし,補

正式は特定の条件で統計的に求められたもので、工学的検討を基礎に決定されたものではない。

補正式によって NO

x

値を補正する場合でも,測定に際し同一環境条件となるよう考慮する必要

がある。

NO

x mass

V

mix

×NO

x dens

×NO

x conc

×K

H

×10

6

(

)

71

.

10

9

032

.

0

1

1

a

H

=

H

K

(ガソリン・LPG 燃料の場合)

(

)

71

.

10

2

018

.

0

1

1

a

H

=

H

K

(軽油燃料の場合)

100

/

22

.

6

a

d

a

d

a

a

R

P

P

P

R

H

×

×

=

ここに,  K

H

:  湿度補正係数

R

a

:  試験室内空気の相対湿度 (%)

P

d

:  試験室内気温における飽和水蒸気圧 (kPa)

P

a

:  試験室内大気圧の測定値 (kPa)

H

a

:  絶対湿度 (g/kg)

4)

CO

2

の排出量  CO

2

の排出量は,次の式によって求める。

CO

2 mass

V

mix

×CO

2 dens

×CO

2 conc

×10

2

CO

2 conc

CO

2 e

CO

2 d

 (1

−1/DF)

ここに,  CO

2 mass

CO

2

の排出量 (g/h)

CO

2 dens

1.83

(標準状態における CO

2

 1L

当たりの質量) (g/L)

CO

2 conc

CO

2

の正味濃度 (vol%)

CO

2 e

希釈排気ガス中の CO

2

濃度 (vol%)

CO

2 d

希釈空気中の CO

2

濃度 (vol%)


21

D 1030 : 1998

附属書 1(参考)  分析計の測定原理と一般特性

この附属書は,分析計の測定原理と一般特性について記述するものであり,規格の一部ではない。

1.

NDIR

1.1

測定原理  非分散形赤外線分析計 (NDIR) は赤外線の領域に吸収帯をもつ気体又は液体の濃度をそ

の吸収波長での赤外線の吸収強度から測定する装置である。異なった原子からなる分子に赤外線を照射す

ると,分子振動のうち,双極子モーメントの変化を伴う振動による分子固有の赤外線吸収が生じる。そこ

で,試料に赤外線を照射すると,ランバート・ベアの法則によって,その濃度に対応したエネルギーの吸

収が行われる。

I

I

0

exp (

µ

cl)

ここに,

I

:  吸収エネルギー

I

0

:  照射エネルギー

µ

:  赤外線吸収係数

c

:  試料の濃度

l

:  試料層の厚さ

CO

,CO

2

,NO などの分子は,赤外線領域の特定の波長 (CO4.7

µm,CO

2

4.3

µm,NO5.3µm)  に主吸収帯

をもっており,

この吸収帯の赤外線エネルギーの吸収量を測ることで濃度を測定することができる。

また,

NO

x

コンバータを通した試料の NO を測定することによって,NO

x

濃度を測定することができる。

NDIR

の構成例を

附属書 図 に示す。

附属書 図 1  NDIR の構成例 

分析部はニクロム線などの黒体放射に近い光源,回転セクタ,波長選択用フィルタ(通常,光学的な固

体フィルタ又は吸収ガスを封入したフィルタを使用する。

,基準セル,試料セル,検出器などから構成さ

れる。

検出器は,通常コンデンサ・マイクロホン式である。このコンデンサ膜を境として二つの受光室がある。

この中には測定すべき成分,すなわち CO,CO

2

又は NO などが一定条件の分圧で封入されており,それぞ

れの吸収スペクトルに対応する赤外線エネルギーだけを吸収し,受光室内のガス温度を上昇させる。

今,光源から放射される相等しい二つの赤外線光束は,それぞれ,試料セル又は基準セルを通過し,回


22

D 1030 : 1998

転セクタによって断続光となり,検出器に入る。試料セルを通過する赤外線が,試料中の測定成分ガスに

よって吸収されると,検出器の左右の室で吸収される測定成分の吸収帯域でのエネルギーに差が生じ,左

右の室に圧力差が生じる。その結果,圧力差に対応してコンデンサ・マイクロホンの静電容量が変化する

ので,これを電気的に検出し,測定成分の濃度の測定を行うことができる。

1.2

干渉成分による影響  赤外線の吸収波長に重なりがある成分が共存するときは,干渉成分による影

響として誤差を生じるので,これを低減するために,波長選択用フィルタを光路の途中に設ける。特に,

影響の大きい水分は,これを完全に除去するか,一定の水分濃度になるように校正用ガス及び試料を調湿

して干渉を補償する手段がとられている。また,光学的に直列に配置された補償検出器をもつ分析計もよ

く用いられる。補償形 NDIR の構成例を,

附属書 図 に示す。

附属書 図 2  補償形 NDIR の構成例

主検出器の受光室は光透過形である。補償検出器は通常の検出器と同じ形状をしている。主検出器には

測定成分の低分圧のガスが封入されており,一方補償検出器には,主検出器より高い分圧の測定成分が封

入されている。このため

附属書 図 3(a)に示すように主検出器は赤外線の吸収帯域が狭く,補償検出器は

吸収帯域が広い。したがって,

附属書 図 3(b)(c)に示すように主検出器は測定成分と H

2

O

によるエネル

ギーの変化を受け,補償検出器は,主に主検出器の吸収帯域より外域の吸収帯域で,主に H

2

O

によるエネ

ルギーの変化を受けることになる。この両出力を電気的に,演算させることによって,干渉成分による影

響の少ない出力を得ることができる。


23

D 1030 : 1998

附属書 図 3  補償形 NDIR の吸収スペクトル

例として,NO 分析計の干渉成分による影響の例を

附属書 表 に示す。

CO

2

の影響は水分に比べて少ないが,特に高感度計においては補正を必要とする。補償検出器を用いた

分析計では,干渉成分による影響は実用上問題とならない程度まで小さくなる。

附属書 表 1  干渉成分による影響の例

単位  NO vol ppm 相当

妨害成分

ガスフィルタ

固体フィルタ

補償形(

1

)

CO

2

16vol%

窒素希釈

25

10

4

CO 5vol%

窒素希釈

 10

 5

1

C

3

H

8

0.2vol%

窒素希釈

 10

 6

2

SO

2

0.15vol%

窒素希釈

  5

 3

1

NO

2

50vol ppm

窒素希釈

  0

 0

0

NH

3

400vol ppm

窒素希釈

 10

 7

1

H

2

O 0.6vol%

窒素希釈 100

80

4

(

1

)

固体フィルタ使用0.6vol%H

2

O

窒素希釈で補償調整したもの。

2.

FID

及び HFID

2.1

測定原理  水素炎イオン化形分析計 (FID) では,試料である炭化水素がジェットノズルの先端で燃

焼している水素炎中に導入され,燃焼する過程で複雑にイオン化され,炎が導電性をもつようになる。こ

こで,炎を挟んで対向した電極(対極)を設け,電場をかけると炭化水素の炭素原子数及び試料流量にほ

ぼ比例した微小電流が得られる。この FID の試料採取流路と検出器を加熱したものが HFID である。この

検出器の構成例を

附属書 図 に示す。


24

D 1030 : 1998

附属書 図 4  FID 及び HFID の検出器の構成例 

2.2

酸素干渉  FID 及び HFID は,一般に有機物質に比べイオン化ポテンシャルの高い無機ガスは感知し

ないとされているが,酸素 (O

2

)

からは特異な影響を受けることが知られており,これを酸素干渉という。

直接測定における試料中の O

2

濃度は,広範囲に変化するので,あらかじめ酸素干渉をチェックし,生じる

誤差を確認しておくことが望ましい。希釈測定においては,試料中の O

2

濃度の範囲は,通常 18∼21vol%

で 3vol%程度の変化と考えられるので酸素干渉の影響は小さい。

この干渉は,検出器の構造,各流量(試料,燃料及び助燃ガス)

,燃料ガスの種類などによって左右され

る。40vol%H

2

/60vol%He

以外の燃料では酸素干渉が大きくなる場合があるので,酸素干渉の影響を考慮し

て使用する必要がある。

酸素干渉の測定方法の例を以下に示す。

分析計の測定レンジを 0∼500vol ppmC に設定し,以下の

附属書 表 に示す試験用ガスを準備する。標

準ガス濃度はフルスケール近くとし,プロパン濃度はできるだけ高精度のものを用意する。

附属書 表 2  試験用ガスの例

成分名

濃度

希釈ガス

a)

プロパン (C

3

H

8

)

150vol ppm (450vol ppmC)

高純度窒素

b)

プロパン (C

3

H

8

)

150vol ppm (450vol ppmC)

  0

2

5vol%

残 N

2

c)

プロパン (C

3

H

8

)

150vol ppm (450vol ppmC)

  O

2

 10vol%

残 N

2

d)

プロパン (C

3

H

8

)

150vol ppm (450vol ppmC)

  O

2

15vol%

残 N

2

e)

プロパン (C

3

H

8

)

150vol ppm (450vol ppmC)

高純度空気

これらのガスを順次校正ラインから導入するか,試料導入口でオーバーフローさせながら吸引させ測定

する。

次にその測定値をそれぞれの炭化水素の濃度 (vol ppmC) で除し,a)のガスすなわち窒素希釈のプロパン

を導入した場合との百分率 (%) を求める。

以上のようにして測定した酸素干渉の測定例を

附属書 図 に示す。


25

D 1030 : 1998

附属書 図 5  酸素干渉の測定例

2.3

炭化水素応答(相対感度)  排気ガスに含まれる THC は,広範な成分の炭化水素から構成されてい

る。一方,FID は,ぎ酸 (HCOOH) とホルムアルデヒド (HCHO) を除く,ほとんどすべての有機化合物

に対して感度をもっている。中でも炭素と水素だけから成る化合物の場合が最も感度がよく,その応答は

含有炭素数にほぼ比例する。炭化水素の構造による差異は少ないが,化合物中に酸素,窒素,ハロゲンな

どの異種元素があると感度は低下する。また,炭化水素応答は,酸素干渉と同様に検出器の構造や燃焼条

件によって左右される。

参考1.  炭化水素応答(相対感度)の測定方法  HFID の炭化水素応答の測定方法例を,次に示す。

分析計の測定レンジを 0∼500vol ppmC に設定し,高純度空気で薄められたフルスケール近

くの濃度のプロパンガスを含む試験用ガスを準備する。また,常温で液体状態の高沸点炭化

水素を加熱し,気化した蒸気を高純度空気で薄めて,所定の濃度とする。高沸点炭化水素の

測定においては,接ガス部を 160℃以上に加熱して吸着を防ぐとともに,発生ガス濃度のモ

ニタを同時に行い,濃度が安定していることを確認する必要がある。

これらのガスを試料導入口でオーバーフローさせながら吸引させ測定する。次にその測定

値をそれぞれの炭化水素の濃度 (vol ppmC) で除しプロパンとの比率を求める。

実際の排気ガス測定において,広範囲の炭化水素にほぼ等しい感度をもつよう,この結果

が 1.0 に近似していることが望ましい。

このようにして求めた炭化水素応答の測定例を,

附属書 表 に示す。

附属書 表 3  炭化水素応答の測定例

試験用炭化水素成分名  炭化水素応答

試験用炭化水素成分名

炭化水素応答

プロパン (C

3

H

8

) 1.000

ヘキシルベンゼン (C

12

H

18

) 0.967

メタン (CH

4

) 1.074

シクロドデカン (C

12

H

24

) 1.000

アセチレン (C

2

H

2

) 0.963

ドデカン (C

12

H

26

) 0.978

1-

ブテン (1-C

4

H

8

) 0.993

テトラデカン (C

14

H

30

) 0.980

n

−ヘキサン  (n-C

6

H

14

) 0.989 1-

ヘキサデセン (1-C

16

H

32

) 0.959

トルエン (C

7

H

8

) 0.998

n-

セタン  (n-C

16

H

34

) 0.978

ナフタレン (C

10

H

8

) 0.975

備考  試料採取流路及び分析計温度:191℃

試験用ガス濃度:約 450vol ppmC/空気希釈

参考2.  代替燃料に関する炭化水素応答(相対感度)  近年,石油燃料の代替化,エネルギー源の多

様化のため,アルコール,圧縮天然ガス (CNG) をはじめとする代替燃料を用いた自動車の


26

D 1030 : 1998

開発が進められている。

アルコール燃料車において未燃焼のアルコールを含む排気ガス中の炭化水素濃度を FID で

測定する場合,アルコールに対する FID の感度は,ほかの炭化水素と異なるため,アルコー

ルに対する炭化水素応答を考慮する必要がある。また,FID でアルコールの測定を行う場合

には,試料採取流路でのアルコールの吸着や凝縮水へのアルコールの溶解を防ぐため,一般

に HFID が使用される。加熱温度などが,アルコールの分解や凝縮に影響があるといわれて

いるが,これに関しては十分な知見が得られていないので,加熱温度の範囲などについては

今後の検討が必要である。

一方,CNG 燃料車において排気ガス中の炭化水素濃度を FID で測定する場合,CNG の主

成分がメタン (CH

4

)

で構成されているため,排気ガス中の THC の中にもメタンの比率が特

異的に高いことが多い。このため,CNG 車の排気ガスを,より精度よく測定するにはメタン

に対する炭化水素応答を考慮する必要がある。

附属書 表 にアルコール及びメタンのプロパンに対する炭化水素応答(相対感度)の測

定例を示す。

附属書 表 4  アルコール及びメタンの 

炭化水素応答の測定例

試験用炭化水素成分名

炭化水素応答

プロパン (C

3

H

8

) 1.000

メタノール (CH

3

OH) 0.647

エタノール (C

2

H

5

OH) 0.731

メタン (CH

4

) 1.074

アルコール: HFID(試料採取流路及び分析計温度:191℃)

試験用ガス濃度:約 450vol ppmC/空気希釈

メタン    : FID

試験用ガス濃度:100vol ppmC/空気希釈

2.4

燃料ガス  燃料ガス中の水素の濃度,助燃ガスと燃料ガスとの流量比などの条件によって,酸素干

渉,炭化水素応答などの性能が影響を受けるので,分析計の使用に当たって,これらの影響を十分に考慮

する必要がある。燃料ガスは,40vol%H

2

/60vol%He

の混合燃料が特性的に優れていることが実験的に裏付

けられている。混合燃料の H

2

濃度変化に対する酸素干渉の変化についての実測例及び燃料変化による酸素

干渉の変化の実測例を

附属書 図 及び附属書 図 に示す。また,燃料と炭化水素応答との関係の例を

附属書 図 に示す。40vol%H

2

/60vol%He

の場合,試料との混合比は 20 倍程度が適切である。燃料ガスに

炭化水素の不純物が含まれている場合,この倍率でゼロ点に影響する。


27

D 1030 : 1998

附属書 図 6  酸素干渉の変化の例(燃料ガス中の H

2

濃度変化の影響)

附属書 図 7  酸素干渉の例(燃料ガスの希釈ガスの影響)

附属書 図 8  炭化水素応答の例(燃料ガス中の H

2

濃度の影響)

3.

CL

及び HCL

3.1

測定原理  化学発光分析計 (CL) は,試料中の一酸化窒素 (NO) とオゾン (O

3

)

とが反応して,二酸

化窒素 (NO

2

)

を生成する際に生じる化学発光を利用した分析計で,その発光強度は,一般的に反応槽に導

入される NO の質量流量に比例する。反応槽は,通常,ステンレス鋼などで作られており,試料とオゾン

導入口及び排気口があり,反応に伴う発光を有効に取り出せる方向に測光用の光学窓があけてある。CL

及び HCL の検出部の構成例を

附属書 図 に示す。反応槽の圧力は減圧法の場合には 0.13∼1.3kPa の減圧

に,常圧法の場合には常圧に保たれている。


28

D 1030 : 1998

附属書 図 9  CL 及び HCL の検出部の構成例 

NO

と O

3

は,

NO

+O

3

→ NO

2

+O

2

(1)

NO

+O

3

→ NO

2

*

+O

2

(2)

NO

2

*

→ NO

2

hv

(3)

NO

2

*

+M

→ NO

2

+M

*

(4)

のように反応するが,NO が O

3

によって酸化されて生じる NO

2

の一部が励起状態 (NO

2

*

)

となり,この

NO

2

*

が NO

2

(基底状態)に遷移する際に 590nm から 2 500nm の波長の光を放射する。式(2)の反応による

NO

2

*

の収率は約 10%であり,温度の 1℃の上昇によって収率の 0.9%が増加する。

この反応によって光の強度は,

I

I

0

 [NO] [O

3

] / [M]

で与えられる。式(4)で示したように,NO

2

*

は共存成分 M との衝突によって容易に基底状態に戻る。減圧

法では [M] の値が低いため NO

2

*

との衝突による感度の低下が少なく,高い感度が得られる。この光は

590nm

より短波長の光をカットする光学フィルタを透過後,適切な分光感度特性をもつ光電子増倍管やホ

トダイオードによって検出される。減圧形 CL の構成例を

附属書 図 10 に,常圧形 CL の構成例を附属書

1

図 11 に示す。多くの分析計では,検出器の前に試料中の NO

2

を NO に変換する NO

x

コンバータを内蔵し

ている。また,余剰のオゾンを安全のため分解処理する分解器などをつけることが多い。

附属書 図 10  減圧形 CL の構成例


29

D 1030 : 1998

附属書 図 11  常圧形 CL の構成例

3.2

干渉成分による影響  自動車の排気ガス成分の中には,NO 以外にも O

3

との反応によって化学発光

を生じるものがあり,CO,二酸化硫黄 (SO

2

)

,オレフィン系炭化水素,カルボニル化合物などがよく知ら

れている。以上は測定値に対する正の干渉であるが,ほかに,化学発光に対する消光現象(クェンチング

現象)による負の干渉がある。消光現象は励起された NO

2

が共存成分との衝突によって励起エネルギーを

失い,発光に至らないために起こるものである。具体的には CO

2

及び水分の影響がよく知られている。こ

の干渉を減少させる目的で,反応槽内での CO

2

及び水分の濃度を低くするために,流入する O

3

と試料の

流量比を大きくしたり,試料を薄めた後反応槽に導入するなどの手法がとられている。希釈測定法での希

釈排気ガス中に含まれる CO

2

及び水分の濃度は 2vol%程度であり,それらの濃度での干渉は 3%以下であ

ることが望ましい。

なお,直接測定法の場合,CO

2

及び除湿機能をもたない HCL での水分は希釈測定法に比べて高濃度とな

るためこれらの成分による干渉には十分な考慮が必要である。これらの干渉のほかに,NO

x

コンバータに

熱化学反応を用いているため,試料中に共存する水素と NO との反応によって負干渉を示したり,試料中

のアンモニア (NH

3

)

が酸化され NO を生じて正干渉を示す場合もある。干渉成分の影響について減圧法の

例を

附属書 表 5に,常圧法の例を附属書 表 810 にそれぞれ示す。

附属書 表 5  共存成分の影響(減圧法)

0

∼10vol ppm フルスケールのゼロ点における干渉

影響値(フルスケールの%)

組成

NO

x

コンバータ

を通さない場合

NO

x

コンバータ

を通した場合

CO 0.856vol%

窒素希釈

<0.1

<0.1

CO

2

 7.61vol%

窒素希釈

<0.1

<0.1

C

3

H

8

 155vol

ppm

窒素希釈

<0.1

<0.1

CH

4

 390vol

ppm

空気希釈

<0.1

<0.1

n-C

6

H

14

 70.6vol

ppm

空気希釈

<0.1

<0.1

1-C

4

H

8

 111vol

ppm

空気希釈

<0.1

<0.1

C

7

H

8

 57.5vol

ppm

空気希釈

<0.1

<0.1

C

2

H

2

 85.3vol

ppm

空気希釈

<0.1

<0.1

C

2

H

2

 95.6vol

ppm

窒素希釈

<0.1

<0.1

C

2

H

4

 169vol

ppm

窒素希釈

<0.1

<0.1

SO

2

 80.0vol

ppm

窒素希釈

<0.1

<0.1


30

D 1030 : 1998

附属書 表 6  共存成分の影響(減圧法)

0

∼50vol ppm フルスケールの校正点における干渉

影響値(フルスケールの%)

組成

NO

x

コンバータ

を通さない場合

NO

x

コンバータ

を通した場合

47.7vol ppm NO

+2.23vol% CO

窒素希釈

<0.1

+0.2

47.1vol ppm NO

+3.44vol% CO

2

窒素希釈

−1.4

−1.4

45.0vol ppm NO

+20.0vol% O

2

窒素希釈

−2.5

−2.1

48.1vol ppm NO

+17.9vol% H

2

窒素希釈

+0.2

+0.6

48.3vol ppm NO

+785vol ppm CH

4

窒素希釈

−0.2

<0.1

48.7vol ppm NO

+144vol ppm C

2

H

4

窒素希釈

<0.1

+0.2

40.0vol ppm NO

+600vol ppm C

3

H

8

窒素希釈

<0.1

<0.1

48.1vol ppm NO

+29℃飽和 H

2

O

窒素希釈

−1.0

−0.8

46.8vol ppm NO

+86.0vol ppm SO

2

窒素希釈

<0.1

<0.1

附属書 表 7  共存成分の影響(減圧法)

0

∼500vol ppm フルスケールの校正点における干渉

影響値(フルスケールの%)

組成

NO

x

コンバータ

を通さない場合

NO

x

コンバータ

を通した場合

453vol ppm NO

+2.23 vol% CO

窒素希釈

−0.3

+0.3

447vol ppm NO

+3.44 vol% CO

2

窒素希釈

−1.4

−1.4

390vol ppm NO

+20.0 vol% O

2

窒素希釈

−2.6

−2.2

465vol ppm NO

+17.9 vol% H

2

窒素希釈

+0.5

+0.4

459vol ppm NO

+747 vol ppm CH

4

窒素希釈

−0.2

<0.1

462vol ppm NO

+144 vol ppm C

2

H

4

窒素希釈

<0.1

<0.1

387vol ppm NO

+600 vol ppm C

3

H

8

窒素希釈

<0.1

<0.1

456vol ppm NO

+26℃飽和 H

2

O

窒素希釈

−1.0

−0.9

453vol ppm NO

+86.0volppm SO

2

窒素希釈

−0.3

−0.3

附属書 表 8  共存成分の影響(常圧法)

0

∼10vol ppm フルスケールのゼロ点における干渉

影響値(フルスケールの%)

組成

NO

x

コンバータ

を通さない場合

NO

x

コンバータ

を通した場合

CO 0.973vol%

窒素希釈

<0.1

<0.1

CO

2

 8.33vol%

窒素希釈

<0.1

<0.1

CH

4

 97.2vol ppm

窒素希釈

<0.1

<0.1

C

2

H

8

 100vol ppm

空気希釈

<0.1

<0.1

n-C

6

H

14

 51.4vol ppm

空気希釈

<0.1

<0.1

C

2

H

4

 162vol ppm

空気希釈

<0.1

<0.1

H

2

 4.17vol%

窒素希釈

<0.1

<0.1

SO

2

 93vol ppm

窒素希釈

<0.1

<0.1

NH

3

 98vol ppm

窒素希釈

<0.1

<0.1

NH

3

 88.2vol ppm

+O

2

 9.9vol%

窒素希釈

<0.1

<0.2(

2

)

(

2

) NH

3

干渉  NO

x

コンバータ温度  350℃


31

D 1030 : 1998

附属書 表 9  共存成分の影響(常圧法)

0

∼50vol ppm フルスケールの校正点における干渉

影響値(フルスケールの%)

組成

NO

x

コンバータ

を通さない場合

NO

x

コンバータ

を通した場合

43.8vol ppm NO

+0.879vol% CO

窒素希釈

<0.1

<0.1

43.8vol ppm NO

+1.88vol% CO

2

窒素希釈

−1.0

−1.0

43.8vol ppm NO

+33.3vol ppm CH

4

窒素希釈

<0.1

<0.1

43.8vol ppm NO

+97.0vol ppm C

2

H

4

窒素希釈

<0.1

<0.1

43.8vol ppm NO

+635voI ppm C

3

H

8

窒素希釈

<0.1

<0.1

43.8vol ppm NO

+235vol ppm C

6

H

14

窒素希釈

<0.1

<0.1

43.8vol ppm NO

+93vol ppm SO

2

窒素希釈

<0.1

<0.1

43.8vol ppm NO

+20vol% O

2

窒素希釈

−1.0

−1.0

43.8volppm NO

+29℃飽和 H

2

O

窒素希釈

−1.0

−1.0

附属書 表 10  共存成分の影響(常圧法)

0

∼500vol ppm フルスケールの校正点における干渉

影響値(フルスケールの%)

組成

NO

x

コンバータ

を通さない場合

NO

x

コンバータ

を通した場合

498vol ppm NO

+2.4vol% CO

窒素希釈

<0.1

<0.1

498vol ppm NO

+2.5vol% CO

2

窒素希釈

−1.5

−1.5

496vol ppm NO

+595vol ppm CH

4

窒素希釈

<0.1

<0.1

483vol ppm NO

+139vol ppm C

2

H

4

窒素希釈

<0.1

<0.1

490vol ppm NO

+560vol ppm C

3

H

8

窒素希釈

<0.1

<0.1

499vol ppm NO

+ 232vol ppm

n-C

6

H

14

窒素希釈

<0.1

<0.1

445vol ppm NO

+92vol ppm SO

2

窒素希釈

+0.1

+0.1

497vol ppm NO

+23vo1% O

2

窒素希釈

−2.0

−2.0

483vol ppm NO

+20℃飽和 H

2

O

窒素希釈

−0.9

−0.9


32

D 1030 : 1998

附属書 2(参考)  排気ガス中の測定成分の排出量計算式

この附属書は,排気ガス中の各測定成分の排出量の計算式の導入過程を記述するものであり,規格の一

部ではない。

1.

燃焼反応式  1 モルの燃料 (CxHyOz) が燃焼した場合,排気ガス中の炭化水素も燃料と同じ組成であ

ると仮定すると,次の式が成り立つ。

Inerts)

(O

)

2

/

4

/

(

O

H

C

2

O

2

z

y

x

β

λ

z

y

x

  →a・CO

2

b・CO+c・O

2

d・CxHyOz+eH

2

f・H

2

O

    +

2

O

β ・

λ

 (x

y/4−z/2) Inerts  (1)

ここに,

λ: 空気過剰率

2

O

β : 乾き空気中の不活性ガスと O

2

とのモル比

x

燃料中の炭素原子数

y

燃料中の水素原子数

z

燃料中の酸素原子数

a

排気ガス中の CO

2

のモル数

b

排気ガス中の CO のモル数

c

排気ガス中の O

2

のモル数

d

排気ガス中の未燃焼燃料 (CxHyOz) のモル数

e

排気ガス中の H

2

のモル数

f

排気ガス中の水のモル数

Inerts

不活性ガス

炭素,水素及び酸素の各原子数は燃焼前後において等しいことから次の式が成り立つ。

C : x

abx (2)

H : y

yd+2・e+2・ (3)

O : z

+2

λ (xy/4−z/2)  =2・ab+2・czdf (4)

また,水性ガス反応定数を とすると,

K

e

a

f

b

=

=

濃度

濃度

濃度

濃度

2

2

2

H

CO

O

H

CO

 (5)

式(2),式(3)及び式(5)から排気ガス中の水素及び水分のモル数は,

(

)

d

a

K

b

a

K

b

y

e

+

=

1

/

1

/

2

 (6)

(

)

d

a

K

b

y

f

+

=

1

/

1

1

2

 (7)

式(2),式(7)及び式(4)から排気ガス中の O

2

のモル数は,次の式となる。

(

)(

)

(

)

d

a

K

b

a

K

b

y

b

z

y

x

d

c

+

+

+

+

+

=

1

/

1

/

4

2

/

2

/

4

/

1

λ

 (8)

燃焼ガスの全モル数を M

e

とすると,

M

e

a+b+c+d+e+f+

λ・

2

O

β (xy/4−z/2)


33

D 1030 : 1998

(

)

a

1

2

/

1

/

1

4

2

M

d

z

a

K

b

a

K

b

y

d

b

+

þ

ý

ü

î

í

ì

+

÷

ø

ö

ç

è

æ

+

+

+

+

=

 (9)

ここに,

M

e

燃料 1 モル当たりの排気ガスのモル数

M

a

燃料 1 モル当たりの空気のモル数

  M

a

= (1+

2

O

β ) λ (xy/4−z/2)

また,各成分を体積割合 P

i

で表すと,

a/M

e

2

CO

P

 (10)

b/M

e

P

CO

 (11)

d/M

e

=P

CxHyOz

    =P

THC

/x  (12)

ここで,P

THC

は未燃焼燃料を炭素数等量として表した体積割合である。

P

THC

xP

CxHyOz

式(2)の両辺を M

e

で割ると式(10)∼(12)から,次の式が得られる。

CxHyOz

CO

CO

e

e

e

e

2

P

x

P

P

M

d

x

M

b

M

a

M

x

+

+

=

+

+

=

  =

2

CO

P

CO

THC

 (13)

2.

排気ガス及び吸入空気のモル数

  式(9)及び式(10)∼(12)から,

燃料 1 モル当たりの排気ガスのモル数は,

m

y/及び nz/として M

e

についてまとめると,次の式となる。

THC

CO

CO

CO

CO

CxHyOz

CO

a

CO

CO

CO

CO

2

/

1

/

1

4

2

1

2

/

1

/

1

4

2

2

2

2

P

z

P

K

P

P

K

P

y

P

P

M

z

P

K

P

P

K

P

y

M

e

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

+

+

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

=

 (14)

THC

CO

CO

CO

CO

THC

CO

a

CO

CO

CO

CO

2

/

1

/

1

4

2

1

2

/

1

/

1

4

2

2

2

2

P

n

P

K

P

P

K

P

m

x

P

P

M

n

P

K

P

P

K

P

m

x

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

+

+

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

=

(14)'

3.

直接測定法による場合(1)

3.1

排気ガス流量

  排気ガス流量の計算式の導入過程を以下に示す。

燃料

1

モル当たりの排気ガスのモル数に燃料のモル流量を乗じると排気ガスの流量を求めることができ

る。燃料の質量流量を

G

f

 (g/h)

とすると燃料のモル流量

M

Gf

 (mol/h)

は,

n

m

x

G

z

y

x

G

M

+

+

=

+

+

=

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

/

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

f

f

Gf

 (15)

吸入空気のモル流量を

M

Ga

 (mol/h)

として式

(14)

,式

(15)

から,次の式を得る。


34

D 1030 : 1998

THC

CO

CO

CO

CO

THC

CO

Ga

f

CO

CO

CO

CO

Ge

2

/

1

/

1

4

2

1

9994

.

15

00794

.

1

011

.

12

2

/

1

/

1

4

2

2

2

2

P

n

P

K

P

P

K

P

m

x

P

P

M

n

m

G

n

P

K

P

P

K

P

m

M

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

+

+

+

+

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

=

 (16)

(16)

の両辺にモル当たりの体積を乗じると体積流量が得られる。

THC

CO

CO

CO

CO

THC

CO

a

f

f

CO

CO

CO

CO

e

2

/

1

/

1

4

2

1

9994

.

15

94

007

.

1

011

.

12

055

.

24

2

/

1

/

1

4

2

2

2

2

P

n

P

K

P

P

K

P

m

x

P

P

Q

Q

n

m

n

P

K

P

P

K

P

m

Q

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

+

+

+

+

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

=

ρ

 (17)

ここに,

Q

e

標準状態における排気ガスの体積流量

 (L/h)

Q

a

標準状態における吸入空気の体積流量

 (L/h)

m

燃料

 (CxHyOz)

中の炭素に対する水素の原子数比

y/x

n

燃料

 (CxHyOz)

中の炭素に対する酸素の原子数比

z/x

Q

f

燃料の体積流量

 (L/h)

ρ

f

燃料の密度

 (g/L)

24.055

標準状態

 (293.15K, 101.325kPa)

における理想気体の体積

(L/mol)

22.414 10

×

293.15/273.15

実際の排気ガスでは

P

CO

/2

P

THC

1

であるから,排気ガス流量は以下の近似式で求めることができる。

f

f

a

e

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

055

.

24

2

4

ρ

+

+

÷

ø

ö

ç

è

æ +

+

=

Q

n

m

n

m

Q

Q

 (18)

各種の燃料に対する計算式を,以下に示す。

Q

e

Q

a

0.802

×

Q

f

×

ρ

f

(ガソリン燃料の場合,

m

1.85

n

0

Q

e

Q

a

0.820

×

Q

f

×

ρ

f

(軽油燃料の場合,

m

1.90

n

0

Q

e

Q

a

1.082

×

Q

f

×

ρ

f

LPG

燃料の場合,

m

2.64

n

0

一方,空燃比をパラメータとして排気ガスの体積流量を求めると,空気の密度を

ρ

a

,質量流量

G

a

として

(17)

から

a

THC

CO

CO

CO

CO

THC

CO

a

a

f

CO

CO

CO

CO

e

2

/

1

/

1

4

2

1

/

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

055

.

24

2

/

1

/

1

4

1

2

2

2

2

Q

P

n

P

K

P

P

K

P

m

x

P

P

G

G

n

m

n

P

K

P

P

K

P

m

Q

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

+

+

+

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

+

=

ρ

a

THC

CO

CO

CO

CO

THC

CO

CO

CO

CO

CO

2

/

1

/

1

4

2

1

1

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

419

964

.

28

2

/

1

/

1

4

1

   

2

2

2

2

Q

P

n

P

K

P

P

K

P

m

x

P

P

AF

n

m

n

P

K

P

P

K

P

m

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

+

+

+

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

+

=

 (19)


35

D 1030 : 1998

ここに,

 AF

空燃比

f

f

a

a

f

a

ρ

ρ

=

=

Q

Q

G

G

AF

G

a

吸入空気の質量流量

 (g/h)

ρ

a

標準状態における空気の密度

 (g/L)

055

.

24

419

964

.

28

=

28.964 419

空気の分子量

実際の排気ガスでは

P

CO

/2

P

THC

1

であるから,排気ガス流量は以下の近似式で求めることができる。

þ

ý

ü

î

í

ì

+

+

÷

ø

ö

ç

è

æ +

+

=

AF

n

m

n

m

Q

Q

1

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

419

964

.

28

2

4

1

a

e

 (20)

各種の燃料について計算式を求めると,次の式となる。

Q

e

Q

a

×

 (1

0.965/

AF)

(ガソリン燃料の場合,

m

1.85

n

0

Q

e

Q

a

×

 (1

0.989/

AF)

(軽油燃料の場合,

m

1.90

n

0

Q

e

Q

a

×

 (1

1.302/

AF)

LPG

燃料の場合,

m

2.64

n

0

3.2

乾き排気ガス濃度から湿り排気ガス濃度への換算式

  直接測定法では,

CO

CO

2

などの成分は,排

気ガス中の水分を除去した後の濃度が測定される。したがって,排出量を算出するためには,除湿後の濃

度から除湿前の濃度に換算する必要がある。

乾き排気ガスの体積

  (

V

dr

)

と測定成分の濃度

  (

C

dr

)

と湿り排気ガスの体積

  (

V

w

)

と測定成分の濃度

  (

C

w

)

の関係は,

C

dr

V

dr

C

w

V

w

したがって,乾き排気ガス中の測定成分の濃度から湿り排気ガス中の測定成分の濃度への換算係数

K

w

は,次の式となる。

e

e

w

dr

dr

w

w

M

M

V

V

C

C

K

=

=

=

 (21)

ここに,

C

w

湿り排気ガス中の測定成分の濃度

C

dr

乾き排気ガス中の測定成分の濃度

M'

e

乾き排気ガスのモル数

V

w

湿り排気ガスの体積

V

dr

乾き排気ガスの体積

(1)

から水分は,燃料

1

モル当たり

f

モル発生するから,乾き排気ガスのモル数

M'

e

は排気ガスの全モ

ル数

M

e

から

f

モルを差し引いて求められる。

e

e

e

w

1

M

f

M

f

M

K

=

=

 (22)

(7)

,式

(10)

(13)

から

÷÷ø

ö

ççè

æ

+

=

=

e

e

e

w

1

/

1

1

2

1

1

M

d

M

a

K

b

y

M

f

K

2

2

CO

CO

CHO

e

CO

CO

/

1

2

1

/

1

1

2

1

 

P

K

P

P

m

M

P

K

P

y

+

+

+

=

  

 (23)

式(14)から求めた M

e

を式(22)に代入して整理すると,次の式を得る。


36

D 1030 : 1998

(

)

2

2

2

CO

CO

a

CO

CO

CO

CO

a

THC

CO

w

/

1

2

2

/

1

/

1

4

1

2

1

1

P

K

P

m

x

M

n

P

K

P

P

K

P

m

M

x

P

P

K

+

+

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

=

 (24)

ここで,M

a

は,燃料 1 モル当たりの空気のモル数であるから,空燃比 AF で表すことができる。

燃料及び空気のモル流量を M

Gf

M

Ga

,質量流量を G

f

G

a

として,

(

)

z

y

x

G

G

M

M

M

+

+

=

=

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

/

419

964

.

28

/

f

a

Gf

Ga

a

AF

x

n

m

+

+

=

419

964

.

28

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

 (25)

式(25)を式(24)に代入すると,次の式が求められる。

2

2

2

CO

CO

CO

CO

CO

CO

THC

CO

w

/

1

2

/

419

964

.

28

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

2

/

1

/

1

4

1

419

964

.

28

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

2

1

1

P

K

P

m

AF

n

m

n

P

K

P

P

K

P

m

AF

n

m

x

P

P

K

+

+

+

+

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

÷

ø

ö

ç

è

æ

+

+

=

                                                   (26)

ここで,P

CO

P

THC

≪1 とみなせるとすると次の近似式が得られる。

AF

n

m

n

m

m

K

+

+

+

+

=

419

964

.

28

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

2

4

2

/

1

w

 (27)

また,

AF

n

m

n

m

+

+

÷

ø

ö

ç

è

æ +

419

964

.

28

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

2

4

とみなせるとすると,次の簡易式を得る。

AF

m

n

m

K

w

2

/

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

419

964

.

28

1

+

+

=

(27)'

各種の燃料について計算式を求めると,

ガソリン

m

=1.85,n=0

K

w

=1−1.044m/AF

軽油

m

=1.90,n=0

K

w

=1−1.040m/AF

LPG

m

=2.64,n=0

K

w

=1−0.987m/AF

上記の計算結果から m/AF の係数はほぼ 1 であるから,式(27)'の簡易式として式(27)"が得られる。

K'

w

=1−m/AF (27)"

簡易式を用いたときの誤差を,

附属書 表 に示す。

附属書 表 1  湿り/乾き換算係数  簡易式の誤差

燃料

m

n

AF

K

w

式(27)"

K

w

式(27)'

誤差(%)

ガソリン 1.85  0

14.57

0.873

0.876

−0.34

軽油 1.90

0

14.64

0.870  0.874

−0.46

LPG 2.64

0

15.64

0.831  0.846

−1.77

計算結果から,ガソリン,軽油に対しては簡易式(27)"を適用しても誤差は 1%以下であるが,水素炭素

原子数比 の大きい LPG では誤差が大きくなる。

このため,排気管から直接測定した乾き排気ガス中の測定成分の濃度から,湿り排気ガス中の測定成分

の濃度への換算は,次の式によって求める。


37

D 1030 : 1998

−  燃料がガソリン,軽油の場合

X

w

X

dr

× (1−

α

f

/AF)

− LPG の場合

÷

÷

÷

÷

ø

ö

ç

ç

ç

ç

è

æ

×

×

+

+

×

=

AF

X

X

419

964

.

28

94

007

.

1

011

.

12

4

2

1

f

f

f

dr

w

α

α

α

ここに,

X

w

:  排気管から直接測定した乾き排気ガス中の CO,CO

2

,NO

x

THC

などの測定成分の濃度から,湿り,排気ガス中の測定

成分の濃度に換算した値(vol ppm,vol ppmC 又は vol%)

    ただし,分析計に除湿器を使用していない場合には,測定

値が湿り排気ガス中の測定成分の濃度となる。

X

dr

:  排気管から直接測定した乾き排気ガス中の測定成分の濃度

(vol ppm,vol ppmC 又は vol%)

    通常,分析計には除湿器を使用しているため,測定値は乾

き排気ガス中の測定成分の濃度となる。

α

f

:  燃料中の水素炭素原子数比の実測値又は推定値

    通常,ガソリンは 1.85,ディーゼルは 1.90,LPG は 2.64

を用いる。

AF

:  空燃比は,次の式によって求める。

f

f

a

a

f

a

ρ

ρ

×

×

=

=

Q

Q

G

G

AF

4.

直接測定法による場合(2)  燃料 (CxHyOz) 1 モル当たりの排気ガスのモル数を M

e

排気ガス中の CO

2

CO

,THC の体積割合を

2

CO

p

P

CO

P

CxHyOz

とすると,排気ガス中の炭素原子数と燃料中の炭素原子数は

等しいから,次の式が成り立つ。

M

e

 (

2

CO

p

P

CO

xP

CxHyOz

)

 (28)

P

CxHyOz

を炭素数等量として表した体積割合 P

THC

で表すと,P

THC

xP

CxHyOz

だから

M

e

x/ (

2

CO

p

P

CO

P

THC

) (29)

一方,1 時間当たり G

f

グラムの燃料が燃焼すれば,燃料のモル数は,

z

y

x

G

M

+

+

=

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

f

Gf

 (mol/h) (30)

よって,1 時間当たりに発生する排気ガスのモル数 M

Ge

は,燃料 1 モル当たりの排気ガスのモル数 M

e

に 1

時間当たりの燃料のモル数を乗じて求めることができる。

z

y

x

G

P

P

P

x

M

M

M

e

Ge

+

+

+

+

=

=

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

f

THC

CO

CO

Gf

2

n

m

G

P

P

P

+

+

+

+

=

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

1

   

f

THC

CO

CO

2

 (mol/h)  (31)

各成分の排出量は成分の体積割合を P

i

,分子量を M

i

として,次の式で表すことができる。

f

THC

CO

CO

i

i

i

2

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

G

P

P

P

P

n

m

M

G

+

+

+

+

=

 (g/h)  (32)

ここに,

G

i

:  測定成分の排出量 (g/h)

M

i

:  測定成分の分子量 (g/mol)


38

D 1030 : 1998

P

i

:  測定成分の体積割合

G

f

:  燃料流量 (g/h)

m

:  燃料中の水素炭素原子数比  y/x

n

:  燃料中の酸素炭素原子数比  z/x

また,除湿後の測定成分の体積割合を P'

i

とすると,各成分の排出量は,次の式となる。

f

THC

CO

CO

i

i

i

2

4

999

.

15

94

007

.

1

011

.

12

G

P

P

P

P

n

m

M

G

+

+

+

+

=

 (g/h)  (33)

ここで,直接測定法による乾き排気ガス中の各成分の濃度を CO

dr

CO

2 dr

THC

dr

NO

x dr

とすると,各

成分の排出量は,次の式となる。

f

4

dr

4

dr

dr

2

4

dr

m

M

mass

10

10

10

G

THC

CO

CO

CO

CH

CO

CO

×

×

+

×

+

×

×

=

α

f

4

dr

4

dr

dr

2

4

dr

m

M

mass

10

10

10

G

THC

CO

CO

THC

CH

THC

THC

×

×

+

×

+

×

×

=

α

f

4

dr

4

dr

dr

2

4

dr

m

M

mass

10

10

10

G

THC

CO

CO

NO

CH

NO

NO

x

x

x

×

×

+

×

+

×

×

=

α

f

4

dr

4

dr

dr

2

4

dr

2

m

M

2

mass

2

10

10

10

G

THC

CO

CO

CO

CH

CO

CO

×

×

+

×

+

×

×

=

α

ここに,

CO

mass

CO

の排出量 (g/h)

THC

mass

THC

の排出量 (g/h)

NO

mass

NO

x

の排出量 (g/h)

CO

2 mass

CO

2

の排出量 (g/h)

CH

α

m

=12.011+1.007 94×m+15.999 4×n

13.88

(ガソリン燃料,m=1.85,n=0 とした場合)

13.93

(軽油燃料,m=1.90,n=0 とした場合)

14.67

(LPG 燃料,m=2.64,n=0 とした場合)

CO

2 dr

乾き排気ガス中の CO

2

濃度 (vol%)

2

CO

p

×10

2

CO

dr

乾き排気ガス中の CO 濃度 (vol ppm)

P'

CO

×10

6

THC

dr

乾き排気ガス中の THC 濃度 (vol ppmC)

P'

THC

×10

6

NO

x dr

乾き排気ガス中の NO

x

濃度 (vol ppm)

x

NO

p

×10

6

CO

M

=12.011+15.999 4(CO の分子量)

=28.01

THC

M

=12.011+1.007 94×

α

e

(THC の分子量)

13.88

(ガソリン燃料,

THC

の水素炭素原子数比

α

e

を 1.85

とした場合)

13.93

(軽油燃料,THC の水素炭素原子数比

α

e

を 1.90 と

した場合)

14.67

(LPG 燃料,THC の水素炭素原子数比

α

e

を 2.64 と

した場合)

NO

x M

=14.006 74+15.999 4×2(NO

2

の分子量)

=46.01


39

D 1030 : 1998

CO

2 M

=12.011+15.999 4×2(CO

2

の分子量)

=44.01

5.

希釈測定法における排出量の計算

5.1

正味濃度の計算式  排気ガスの体積を V

e

,測定成分の希釈前の体積割合を P

ei

,希釈空気の体積を

V

d

,及び希釈空気中の測定成分の体積割合を P

di

とすると,希釈後の測定成分の体積割合 P'

ci

は,次の式と

なる。

di

d

e

d

ei

d

e

e

ci

P

V

V

V

P

V

V

V

P

+

+

+

=

 (34)

希釈排気ガスと排気ガスとの体積比,つまり希釈率 DF は,次の式で定義される。

e

d

e

V

V

V

DF

+

=

 (35)

よって,希釈空気中の測定成分による影響を補正した,測定成分の希釈後の正味の体積割合 P

ci

は,次の

式で求めることができる。

(

)

di

ci

di

d

e

d

ci

ei

d

e

e

ci

/

1

1

P

DF

P

P

V

V

V

P

P

V

V

V

P

=

+

=

+

=

 (36)

ここで,希釈排気ガス中の各成分の濃度を,CO

e

THC

e

NO

x  e

及び CO

2 e

,希釈空気中の各成分の濃度

を CO

d

THC

d

NO

x d

及び CO

2 d

とすると,各成分の希釈測定における正味濃度は,次の式となる。

CO

conc

CO

e

CO

d

 (1

−1/DF)

THC

conc

THC

e

THC

d

 (1

−1/DF)

NO

x conc

NO

x e

NO

x d

 (1

−1/DF)

CO

2 conc

CO

2 e

CO

2 d

 (1

−1/DF)

ここに,

CO

conc

CO

の正味濃度 (vol ppm)

THC

conc

THC

の正味濃度 (vol ppmC)

NO

x conc

NO

x

の正味濃度 (vol ppm)

CO

2 conc

CO

2

の正味濃度 (vol%)

CO

e

希釈排気ガス中の CO 濃度 (vol ppm)

THC

e

希釈排気ガス中の THC 濃度 (vol ppmC)

NO

x e

希釈排気ガス中の NO

x

濃度 (vol ppm)

CO

2 e

希釈排気ガス中の CO

2

濃度 (vol%)

CO

d

希釈空気中の CO 濃度 (vol ppm)

THC

d

希釈空気中の THC 濃度 (vol ppmC)

NO

x d

希釈空気中の NO

x

濃度 (vol ppm)

CO

2 d

希釈空気中の CO

2

濃度 (vol%)

5.2

希釈率の計算  希釈率の計算式の根拠は,以下による。

燃料 (CxHyOz) 1 モル当たりの排気ガスのモル数を M

e

排気ガス中の CO

2

CO

THC

の体積割合を

2

CO

p

P

CO

P

CxHyOz

とすると,排気ガス中の炭素原子数と燃料中の炭素原子数は等しいから,次の式が成り立つ。

x

M

e

 (

2

CO

p

P

CO

xP

CxHyOz

)  (37)

P

CxHyOz

を炭素等量として表した体積割合 P

THC

で表すと,排気ガスのモル数は,次の式となる。

M

e

x/ (

2

CO

p

P

CO

P

THC

) (38)

希釈後の排気ガス中の CO

2

,CO,THC の体積割合を

2

CO

c

p

P

c CO

P

c THC

,希釈排気ガスのモル数を M

c

とすると,希釈後も炭素原子数は変わらないのて,次の式が成り立つ。


40

D 1030 : 1998

M

c

x/ (

2

CO

c

p

P

c CO

P

c THC

)  (39)

よって希釈率 DF は,次の式によって計算される。

(

)

(

)

THC

c

CO

c

CO

c

THC

CO

CO

THC

CO

CO

THC

c

CO

c

CO

c

e

c

2

2

2

2

/

/

P

P

P

P

P

P

P

P

P

x

P

P

P

x

M

M

DE

+

+

+

+

=

+

+

+

+

=

=

 (40)

一方,排気ガス中の CO

2

,CO 及び THC の体積割合の合計は式 (13) から

e

THC

CO

CO

2

M

x

P

P

P

=

+

+

(13)'

式(14)から M

e

を式(13)'に代入すると,次の式が得られる。

(

)

÷

ø

ö

ç

è

æ

+

+

+

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

+

÷

÷
ø

ö

ç

ç
è

æ

+

+

+

=

+

+

2

4

1

1

2

/

1

/

1

4

2

/

1

/

1

4

2

1

2

2

2

2

2

2

O

CO

CO

CO

CO

THC

CO

CO

CO

CO

THC

CO

THC

CO

CO

n

m

n

P

K

P

P

K

P

m

P

n

P

K

P

P

K

P

m

x

P

P

P

P

P

β

λ

                                                   (41)

ここで,P

CO

P

THC

≪1 であるから,排気ガス中の CO

2

,CO 及び THC の体積割合の合計は,次の式で求

めることができる。

(

)

(

)

2

/

4

/

1

1

2

/

4

/

1

2

2

O

THC

CO

CO

n

m

n

m

P

P

P

+

+

+

+

=

+

+

β

λ

 (42)

理論空燃比  (

λ

=1)  における体積割合の合計は,次の式となる。

(

)

2

/

4

/

1

2

/

1

1

2

2

O

THC

CO

CO

n

m

m

P

P

P

+

+

+

=

+

+

β

 (43)

(

)

2

/

4

/

2

/

2

O

z

y

x

y

x

x

+

+

+

=

β

(43)'

式(43)'と式(40)から希釈率は,次の式によって求めることができる。

(

)

THC

c

CO

c

CO

c

O

2

2

2

/

4

/

2

/

P

P

P

z

y

x

y

x

x

DF

+

+

+

+

+

=

β

 (44)

ここに,

2

O

β

乾き空気中の不活性ガスと

O

2

とのモル比

m

燃料中の水素炭素原子数比

y/x

n

燃料中の酸素炭素原子数比

z/x

各種の燃料について,

2

O

β

3.774

として計算式を求めると以下となる。

ガソリン燃料の場合

m

1.85

n

0

DF

0.134/ (

2

CO

c

p

P

c CO

P

c THC

)

軽油燃料の場合

m

1.90

n

0

DF

0.133/ (

2

CO

c

p

P

c CO

P

c THC

)

LPG

燃料の場合

m

2.64

n

0

DF

0.116/ (

2

CO

c

p

P

c CO

P

c THC

)

(44)

は理論空燃比における希釈率であるから,理論空燃比を外れる場合には誤差が生じる。ただし,

希釈排気中の各測定成分の濃度が,希釈空気の濃度より高くなる通常の測定では,その誤差は無視するこ

とができる。

ここで,希釈排気ガス中の各成分の濃度を

CO

e

THC

e

NO

x e

及び

CO

2 e

とすると,希釈率は次の式とな

る。


41

D 1030 : 1998

(

)

4

e

e

e

2

C

10

×

+

+

=

CO

THC

CO

DF

β

ここに,

DF

希釈率

CO

2 e

希釈排気ガス中の

CO

2

濃度

 (vol%)

P

c CO

×

10

2

THC

e

希釈排気ガス中の

THC

濃度

 (vol ppmC)

P

c THC

×

10

4

CO

e

希釈排気ガス中の

CO

濃度

 (vol ppm)

P

c CO

×

10

4

β

C

理論空燃比における炭素原子モル

 (vol%)

  使用した燃料の組成の実測比率を

CxHyOz

とすると,

(

)

2

/

4

/

774

.

3

2

/

100

C

z

y

x

y

x

x

+

×

+

+

×

=

β

ただし,通常は,ガソリン

13.4

,ディーゼル

13.3

及び

LPG

11.6

を用いる。

5.3

各測定成分の密度  排出量の計算に必要な,標準状態

 (293.15K, 101.325kPa)

における各測定成分の

1L

当たりの質量は,有効数字

3

けたとして次の式によって求めることができる。

CO

dens

 (12.011

15.999 4) /24.055

      =

1.16

(標準状態における

CO1L

当たりの質量)

 (g/L)

THC

dens

 (12.011

1.007 94

×

α

e

) /24.055

      =

0.577

(ガソリン燃料,

THC

の水素炭素原子数比

α

e

1.85

とした場合)

      =

0.579

(軽油燃料,

THC

の水素炭素原子数比

α

e

1.90

とした場合)

      =

0.610

LPG

燃料,

THC

の水素炭素原子数比

α

e

2.64

とした場合)

      (標準状態における

THC1L

当たりの質量)

 (g/L)

NO

x dens

 (14.006 74

15.999 4

×

2) /24.055

1.91

NO

x

の全量を

NO

2

とみなしたときの,標準状態における

NO

x

1L

当たりの質量)

 (g/L)

CO

2 dens

 (12.011

15.999 4

×

2) /24.055

      =

1.83

(標準状態における

CO

2

1L

当たりの質量)

 (g/L)

備考

以上の計算式で使用した定数の根拠は以下による。

2

O

β

:乾き空気中の不活性ガスと

O

2

とのモル比

SAE J1829 MAY92

Stoichiometric Air/fuel Ratio of Automotive Fuel

”から空気中の

O

2

の体積割合を

0.209 476

として算出した。

3.774

)/

1

(

2

2

2

O

O

O

P

P

=

β

空気の分子量:

SAE J1829 MAY92

Stoichiometric Air/fuel Ratio of Automotive Fuel

”から

28.964 419

した。

原子量:

IUPAC

(国際純正及び応用化学連合)の原子量表による。

標準状態における理想気体の体積:

ICSP

(国際学術連合会議)

CODATA

(化学技術データ委員会)による

1986

年調整値

による。

  標準状態:温度

273.15 K

101325 Pa (1atm)


42

D 1030 : 1998

社団法人自動車技術会原動機部会排気ガス連続測定法分科会  構成表

氏名

所属

(分科会長)

篠  山  鋭  一

通商産業省工業技術院機械技術研究所エネルギー部環境技術

研究室

(幹事)

浅  野  一  朗

株式会社堀場製作所エンジン計測開発部

(幹事)

江  口  正  一

日産ディーゼル工業株式会社開発本部パワートレイン実験部

(幹事)

椎  名  孝  則

株式会社本田技術研究所栃木研究所

赤  井  泉  明

財団法人日本自動車研究所第一研究部

石  川      茂

運輸省自動車交通局技術安全部保安・環境課

岡  本  康  男

通商産業省工業技術院標準部消費生活規格課

押  野  幸  一

社団法人日本自動車工業会技術部安全公害課

塚  本  雄次郎

運輸省交通安全公害研究所交通公害部計測研究室

福  島  健  彦

環境庁大気保全局自動車環境対策第二課

秋  本  健  二

公明理化学工業株式会社研究所第三研究室

中  沢  徹  一

社団法人日本自動車機械器具工業会業務部

浜  田  敏  義

富士電機株式会社システム事業本部計測システム事業部開発

宮  川  清  孝

社団法人日本分析機器工業会

渡  辺  良  昭

理研計器株式会社研究部

内  田  謙  一

トヨタ自動車株式会社第

4

開発センター第

2

エンジン技術部

加  藤  哲  朗

三菱自動車工業株式会社トラック・バス開発本部エンジン研究

鈴  木  康  弘

日野自動車工業株式会社エンジン

RD

田  村  健  次

日産自動車株式会社第一エンジン開発部

(関係者)

浅  見  好  洋

いすゞ自動車株式会社小型エンジン設計部

臼  井  岩  男

富士重工業株式会社開発本部技術管理部

大  塚  雅  仁

スズキ株式会社四輪エンジン設計部

北  村  敏  郎

ダイハツ工業株式会社パワートレイン部

末  次      元

マツダ株式会社パワートレイン開発部

花  城  規  之

本田技研工業株式会社認証部鈴鹿

(事務局)

平  野  修  二

社団法人自動車技術会規格部門