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D 1030 : 1998
b y b/ K a z
d 1 1 d Ma (9)
2 4 1 b/ K a 2
ここに, Me : 燃料1モル当たりの排気ガスのモル数
Ma : 燃料1モル当たりの空気のモル数
Ma= (1+ O戀
2
x+y/4−z/2)
また,各成分を体積割合Piで表すと,
a/Me= PCO 2 (10)
b/Me=PCO (11)
d/Me=PCxHyOz
=PTHC/x (12)
ここで,PTHC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。
PTHC=xPCxHyOz
式(2)の両辺をMeで割ると式(10)(12)から,次の式が得られる。
x a b xd
PCO 2PCO x PCxHyOz
Me Me Me Me
= PCO 2 +PCO+PTHC (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/x及びn=z/xとしてMeについてまとめると,次の式となる。
y PCO / K PCO 2 z
1 Ma
4 1 PCO / K PCO 2 2
Me (14)
PCO y PCO / K PCO 2 z
1 PCxHyOz 1 PTHC
2 4 1 PCO / K PCO 2 2
m PCO / K PCO 2 n
x 1 Ma
4 1 PCO / K PCO 2 2
(14)'
PCO PTHC m PCO / K PCO 2 n
1 1 PTHC
2 x 4 1 PCO / K PCO 2 2
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Gf (g/h) とすると燃料のモル流量MGf (mol/h) は,
Gf Gf / x
MGf
12.011 x .1007 94y 15.9994z 12.011 .1007 94 m 15.9994 n
(pdf 一覧ページ番号 )
吸入空気のモル流量をMGa (mol/h) として式(14),式(15)から,次の式を得る。
――――― [JIS D 1030 pdf 36] ―――――
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D 1030 : 1998
m PCO / K PCO 2 n Gf
1 MGa
4 1 PCO / K PCO 2 2 12.011 .100794 m 15.9994 n
MGe
PCO PTHC m PCO / K PCO 2 n
1 1 PTHC
2 x 4 1 PCO / K PCO 2 2
(pdf 一覧ページ番号 )
式(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。
m PCO / K PCO 2 n 24.055
1 Qf f Qa
4 1 PCO / K PCO 2 2 12.011 .1007 94 m 15.9994 n
Qe
PCO PTHC m PCO / K PCO 2 n
1 1 PTHC
2 x 4 1 PCO / K PCO 2 2
(pdf 一覧ページ番号 )
ここに, Qe : 標準状態における排気ガスの体積流量 (L/h)
Qa : 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
Qf : 燃料の体積流量 (L/h)
替 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PCO/2,PTHC≪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。
m n 24.055
Qe Qa Qf f (18)
4 2 12.011 .1007 94 m 15.9994n
各種の燃料に対する計算式を,以下に示す。
Qe=Qa+0.802×Qf× (ガソリン燃料の場合,m=1.85,n=0)
Qe=Qa+0.820×Qf× (軽油燃料の場合,m=1.90,n=0)
Qe=Qa+1.082×Qf× (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 懿 質量流量Gaとして
式(17)から
m PCO / K PCO 2 n 24.055 Gf
1 1
4 1 PCO / K PCO 2 2 12.011 .1007 94 m 15.9994n Ga / a
Qe Qa
PCO PTHC m PCO / K PCO 2 n
1 1 PTHC
2 x 4 1 PCO / K PCO 2 2
m PCO / K PCO 2 n 28.964 419 1
1 1
4 1 PCO / K PCO 2 2 12.011 .1007 94 m 15.9994n AF
Qa
PCO PTHC m PCO / K PCO 2 n
1 1 PTHC
2 x 4 1 PCO / K PCO 2 2
(pdf 一覧ページ番号 )
――――― [JIS D 1030 pdf 37] ―――――
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D 1030 : 1998
ここに, AF : 空燃比
Ga Qa a
AF
Gf Qf f
Ga : 吸入空気の質量流量 (g/h)
懿 標準状態における空気の密度 (g/L)
28.964 419
24.055
28.964 419 : 空気の分子量
実際の排気ガスではPCO/2,PTHC≪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。
m n 28.964 419 1
Qe Qa 1 (20)
4 2 12.011 .1007 94 m 15.9994 n AF
各種の燃料について計算式を求めると,次の式となる。
Qe=Qa× (1+0.965/AF) (ガソリン燃料の場合,m=1.85,n=0)
Qe=Qa× (1+0.989/AF) (軽油燃料の場合,m=1.90,n=0)
Qe=Qa× (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,CO2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 (Vdr) と測定成分の濃度 (Cdr) と湿り排気ガスの体積 (Vw) と測定成分の濃度 (Cw)
の関係は,
Cdr・Vdr=Cw・Vw
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Kw
は,次の式となる。
Cw Vdr Me
Kw (21)
Cdr Vw Me
ここに, Cw : 湿り排気ガス中の測定成分の濃度
Cdr : 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
Vw : 湿り排気ガスの体積
Vdr : 乾き排気ガスの体積
式(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Meからfモルを差し引いて求められる。
Me f 1Mf
Kw (22)
Me e
式(7),式(10)(13)から
f y 1 1 d
Kw 1 1
Me 2 1 b/ K a Me Me
y 1 1 m PCHO
1 (23)
2 1 Me
PCO / K PCO 2 2 1 PCO / K PCO 2
式(14)から求めたMeを式(22)に代入して整理すると,次の式を得る。
――――― [JIS D 1030 pdf 38] ―――――
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D 1030 : 1998
PCO PTHC m
1 Ma 1
Kw 1 2 x 2 (24)
m PCO / K PCO 2 n Ma 1 PCO /K PCO 2
1
4 1 PCO / K PCO 2 2 x
ここで,Ma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MGf,MGa,質量流量をGf,Gaとして,
MGa Ga / 28.964 419
Ma
MGf Gf / 12.011 x.1007 94y 15.9994
12.011 .1007 94 m 15.9994 n
AF (25)
28.964 419 x
式(25)を式(24)に代入すると,次の式が求められる。
PCO PTHC 12.011.1007 94 m15.9994n
1 AF 1
2 x 28.964 419 m/ 2
Kw 1
m PCO / K PCO 2 n 12.011.1007 94 m
15.9994n 1 PCO / K PCO 2
1 AF
4 1 PCO / K PCO 22 28.964 419
(pdf 一覧ページ番号 )
ここで,PCO,PTHC≪1とみなせるとすると次の近似式が得られる。
m2/
Kw 1 (27)
m n 12.011 .1007 94 m 15.9994n
AF
4 2 28.964 419
m n 12.011 .1007 94 m 15.9994n
また, ≪ AF とみなせるとすると,次の簡易式を得る。
4 2 28.964 419
28.964 419 m2/
Kw 1 (27)'
12.011 .1007 94 m 15.9994 n AF
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 Kw=1−1.044m/AF
軽油 m=1.90,n=0 Kw=1−1.040m/AF
LPG m=2.64,n=0 Kw=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2表1に示す。
附属書2表1 湿り/乾き換算係数 簡易式の誤差
燃料 m n AF Kw式(27)"Kw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m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。
――――― [JIS D 1030 pdf 39] ―――――
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D 1030 : 1998
− 燃料がガソリン,軽油の場合
Xw=Xdr× (1−愀一
− LPGの場合
f
Xw Xdr 1 2
f 12.011 .1007 94 f
AF
4 28.964 419
ここに, Xw : 排気管から直接測定した乾き排気ガス中のCO,CO2,NOx,
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。
Xdr : 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。
愀替 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。
Ga Qa a
AF
Gf Qf f
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Me,排気ガス中のCO2,
CO,THCの体積割合を pCO 2 ,PCO,PCxHyOz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。
Me ( pCO 2 +PCO+x・PCxHyOz) =x (28)
PCxHyOzを炭素数等量として表した体積割合PTHCで表すと,PTHC=x・PCxHyOzだから
Me=x/ ( pCO 2 +PCO+PTHC) (29)
一方,1時間当たりGfグラムの燃料が燃焼すれば,燃料のモル数は,
Gf
MGf (mol/h) (30)
12.011 x .1007 94y 15.9994z
よって,1時間当たりに発生する排気ガスのモル数MGeは,燃料1モル当たりの排気ガスのモル数Me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。
x Gf
MGe Me MGf
PCO 2 PCO PTHC 12.011 x .1007 94y 15.9994z
1 Gf
(mol/h) (31)
PCO2 PCO PTHC 12.011 .1007 94 m 15.9994 n
各成分の排出量は成分の体積割合をPi,分子量をMiとして,次の式で表すことができる。
Mi Pi
Gi Gf (g/h) (32)
12.011 .1007 94 m 15.9994 n PCO 2 PCO PTHC
ここに, Gi : 測定成分の排出量 (g/h)
Mi : 測定成分の分子量 (g/mol)
――――― [JIS D 1030 pdf 40] ―――――
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JIS D 1030:1998の国際規格 ICS 分類一覧
- 13 : 環境.健康予防.安全 > 13.040 : 気質 > 13.040.50 : 交通機関からの排気ガス
JIS D 1030:1998の関連規格と引用規格一覧
- 規格番号
- 規格名称
- JISD0101:1993
- 自動車の種類に関する用語
- JISD0108:1985
- 自動車排出物質の公害防止関連用語
- JISK0055:2002
- ガス分析装置校正方法通則
- JISK0211:2013
- 分析化学用語(基礎部門)
- JISK2240:2013
- 液化石油ガス(LPガス)
- JISK2249:1995
- 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