定置型エンジンにおける排ガス測定の効率化

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産業用エンジンシステムは、主に分散型エネルギー生成や、石油・ガス産業のポンプステーションなどの駆動装置として使用されています。これらは、負荷サイクルの変化、異なる燃料（天然ガス、バイオガス、下水ガス、ディーゼルなど）の使用、複雑な排ガス組成によって特徴付けられます。排気ガス測定は、法的要求事項を遵守するためだけでなく、燃焼の最適化や故障の分析にも極めて重要です。モータの運転パラメーターを正確に設定することは、システムを効率的、経済的、省資源的に運転するために極めて重要です。

長期的に完全な運転能力を確保するためには、定期的なメンテナンス間隔を守る必要があります。排ガス中のO₂含有量は、燃料空気比を分析することを可能にする。COとNOxの値は、システムの現状と排出制限値の遵守に関する貴重な情報を提供する。排ガスパラメータとエンジンの燃焼プロセス設定との間の複雑な相互作用は、最適な性能を発揮するために極めて重要です。したがって、効率的な運転には、信頼性の高い高精度の測定器が不可欠です。

課題

定置エンジンの燃焼プロセスは複雑で、多くの課題を伴います。負荷変動や燃料品質のばらつきによる運転条件の変動は、燃焼の安定性に影響を与えます。さらに、NOx、CO、粒子状物質などの汚染物質を精密に制御する必要がある厳しい排出規制があり、排ガスの複雑な組成が規制をさらに困難にしています。

最適な空燃比は高効率にとって重要であり、空気が多すぎると性能が低下し、少なすぎると排出ガスや部品の損傷を引き起こす可能性があります。

理想的な（化学量論的）燃焼の場合、燃焼空気中の酸素は燃料を完全に燃焼させるのにちょうど十分な量です。

実際には、

この最小限の酸素量では不十分です。燃料と空気の混合は決して完全ではないため、過剰な空気が必要となり、その過剰空気量と理論空燃比λの比率が表されます。過剰な空気が多すぎると燃焼温度が低下し、エネルギー損失が発生して効率が低下し、未燃焼炭化水素の排出量が増加します。

λの値に応じて、希薄混合気（λ > 1）のエンジンと濃厚混合気（λ ≤ 1）のエンジンが区別されます。燃焼プロセスには、安定した点火と制御された炎も必要です。点火時期の設定が不適切だと、早期点火が発生し、極端な圧力と温度のピークを伴う制御不能な燃焼プロセスを引き起こす可能性があります。これにより、失火やシリンダー損傷のリスクが高まり、局所的な高温と高圧が窒素酸化物の生成を促進するため、NOxの生成がさらに増加します。NOx排出量を最小限に抑えるには、適切な点火調整と安定した燃焼制御が不可欠です。

CO値も重要な指標です。

CO濃度が高すぎると、不完全燃焼、ひいては効率の低下を示し、燃料費の増加につながります。調整作業中に発生する可能性のある高CO値は、ガス分析装置のCOセンサーを損傷する可能性もあります。そのため、エンジンの効率を確保し、損傷を防ぐためには、定期的なメンテナンスが不可欠です。すべてのサービスには、O2、CO、NOxなどの関連パラメータの排ガス測定を含める必要があります。これらのパラメータは、燃焼プロセスの機能性と効率に関する情報を提供するからです。

総じて、以下のことが当てはまります。排ガスパラメータ、空気比、点火調整、および燃焼プロセス設定間の複雑な相互作用が、最適な性能の基礎を形成します。したがって、燃焼を確実に監視および最適化するために、高精度の測定機器は、効率的で低排出ガスな運転に不可欠です。

解決策

Testoは、testo 340およびtesto 350 排ガス分析計により、定置型エンジンシステムの排ガス測定に関するすべての要件を満たす2つのソリューションを提供します。両機器は、さまざまなガスセンサー（O₂、CO、NO、NO₂）を柔軟に組み合わせることで精密な分析を可能にし、堅牢性、使いやすさ、簡単なメンテナンスを特長としています。

測定は触媒コンバーターの前と後ろで行われます。

触媒コンバーター前では、エンジン設定を最適化し、効率を向上させ、摩耗を低減します。
触媒コンバーター後では、排気ガス浄化システムの効率を確認し、公式テスト前に排出ガスを評価します。

触媒コンバーターのないエンジンでは、エンジンがO₂、CO、NO、NO₂の法定制限値に適合するように設定する必要があります。排ガス測定は排出ガス適合性を確認する唯一の手段であるため、特に重要です。

燃焼プロセスの最適化

testo 340およびtesto 350排ガス測定器は、定置型エンジンの燃焼プロセスにおける複雑な課題に対し、高精度なソリューションを提供します。これらの測定器は、O₂、CO、NO、NO₂といった排ガス中のあらゆる関連パラメータを測定し、燃焼状態を正確に分析することを可能にします。これは、効率向上、排出量削減、および法規制遵守のために不可欠です。堅牢な設計と耐熱性エンジンプローブにより、これらの測定器は過酷な圧力および温度条件下でも確実に使用できます。

空気と燃料の混合比を確認する

理想的な化学量論的燃焼は実際には実現できないため、制御された過剰空気が必要となります。測定機器は空気比（λ）に関する正確なデータを提供し、混合気をリーン（λ > 1）またはリッチ（λ ≤ 1）のいずれにも正確に設定することを可能にします。これにより、エンジンタイプに応じて燃焼が最適化され、エネルギー損失が回避され、エンジンの効率が最適に維持されます。特殊な低濃度ガスセンサーは、非常に低いガス濃度でも正確な値を提供します。

適切な点火設定とNOx削減

点火設定が不適切だと、早期着火、極端な圧力・温度ピーク、NOx生成量の増加につながる可能性があります。排ガス測定器は、NOx値に基づいてこのような異常を検知し、点火時期の精密な調整に必要な情報を提供します。これにより、失火やシリンダーの損傷を防ぎ、エンジンの寿命を延ばし、排出ガスを大幅に削減します。自動CO希釈機能は、ピーク値発生時にセンサーを保護し、調整作業中でも途切れることなく測定を継続できます。