JP2004097878A - ガス混合装置及びこのガス混合装置を用いたエンジン吸気系の評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス混合装置１の小型化を実現する。
【解決手段】ガス混合装置１は、第１及び第２のガス導入パイプ４、５が、ガス混合室２ａの円筒中心からオフセットした位置に配置されているので、ガス混合室２ａに流入した第１のガスと第２のガスが、共に渦流を生じながら混ざり合うことで、第１のガスと第２のガスとの混合が促進される。また、ガス拡散室３ａの内径が第１及び第２のガス導入口の内径より充分に大きく設けられているので、第１及び第２のガス導入口からガス混合室２ａに流入する時のガス流速より、ガス混合室２ａからガス拡散室３ａへ流入する時のガス流速の方が大きく低下する。この結果、ガス拡散室３ａへ流入したガスが拡散されて混ざり合う時間を稼ぐことができるので、拡散が進行して濃度のばらつきを低減でき、均一に混合したガスを得ることができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のガスを混合するためのガス混合装置、及びこのガス混合装置を用いたエンジン吸気系の評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、実開平５−４０９０９　号公報に開示されたガス混合装置がある。
このガス混合装置は、ガス流路を形成する管の内部に複数枚の多孔仕切板と１枚の中央仕切板とを配置して構成される。中央仕切板は、例えば中央部に１個の小さな開口を有し、２枚の多孔仕切板の間に配置される。
この構成によれば、管内に流入した複数のガスが上流側の多孔仕切板を通過する際にある程度の混合と整流が行われた後、中央仕切板の開口を通る際に絞られることで充分に混合され、最後に下流側の多孔仕切板で拡散と整流がなされて均一な混合ガス流を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のガス混合装置では、複数のガスを積極的に混合させている訳ではないので、ガスの混合が不十分である。つまり、複数のガスが中央仕切板の開口を通る際に絞られるだけでは、混合状態に偏りが生じる可能性が高い。
また、１本の細長い管の内部に複数枚の仕切板（多孔仕切板と中央仕切板）を流路に沿って配置しているため、ガスの拡散によって混合させるためには、管を充分に長くする必要があり、装置が大型化するという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、大型化することなく、第１のガスと第２のガスとが充分に混合された混合ガスを得ることのできるガス混合装置及びこのガス混合装置を用いたエンジン吸気系の評価装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、内周面に第１及び第２のガス導入口が開口し、その第１及び第２のガス導入口より導入された第１のガスと第２のガスとを混合させるガス混合室と、このガス混合室に連通して設けられ、ガス混合室より流入したガスを拡散させるガス拡散室と、このガス拡散室から均一に混合したガスを取り出すガス取出口とを有するガス混合装置であって、ガス拡散室は、ガス混合室と天地方向に連通して設けられ、且つガス混合室との連通口が、第１及び第２のガス導入口より充分に大きい内径を有していることを特徴とする。
【０００５】
この構成によれば、第１のガスと第２のガスがガス混合室にて混合され、更にガス拡散室で拡散される際に混合が促進される。特に、ガス拡散室は、ガス混合室に対し天地方向に連通しているので、第１及び第２のガス導入口からガス混合室に流入するガスの流れ方向と、ガス混合室からガス拡散室へ流入するガスの流れ方向とが大きく変化する。また、ガス拡散室の内径が第１及び第２のガス導入口の内径より充分に大きく設けられているので、第１及び第２のガス導入口からガス混合室に流入する時のガス流速より、ガス混合室からガス拡散室へ流入する時のガス流速の方が大きく低下する。この結果、ガス混合室からガス拡散室へ流入したガスが拡散されて混ざり合う時間を稼ぐことができるので、拡散が進行して濃度のばらつきを低減でき、均一に混合したガスを得ることが可能である。
【０００６】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したガス混合装置において、
第１及び第２のガス導入口は、ガス混合室の中心に対しオフセットした位置に開口していることを特徴とする。
この場合、第１及び第２のガス導入口からガス混合室に流入した第１のガスと第２のガスが、それぞれ渦流を発生することにより、第１のガスと第２のガスとの混合が促進される。
【０００７】
（請求項３の発明）
請求項１に記載したガス混合装置において、
ガス混合室に流入した第１のガス及び第２のガスに渦流を生じさせる案内板をガス混合室内に設置したことを特徴とする。
この場合、第１及び第２のガス導入口からガス混合室に流入した第１のガスと第２のガスが、それぞれ案内板によって渦流を発生することにより、第１のガスと第２のガスとの混合が促進される。
【０００８】
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのガス混合装置において、
ガス混合室とガス拡散室との間に、ガス混合室からガス拡散室へ流入するガスの流れを整流する整流手段を設けたことを特徴とする。
この構成では、ガス混合室からガス拡散室へ流入するガスの流れが整流手段によって整流されるので、濃度の偏りが少なく、より均一な混合ガスを得ることができる。
【０００９】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかのガス混合装置において、
ガス取出口は、ガス混合室とガス拡散室との連通口から天地方向に離れた位置に設けられていることを特徴とする。
この構成では、連通口を通ってガス拡散室に流入したガスがガス取出口に到達するまでの時間（拡散時間）を稼ぐことができるので、ガスの拡散が充分に行われる。その結果、拡散によるガスの混合が促進され、より均一に混合したガスを得ることができる。
【００１０】
（請求項６の発明）
請求項１〜４に記載した何れかのガス混合装置において、
ガス拡散室は、ガス混合室から流入したガスが天地方向に折り返しながら流れる折り返し流路を有し、この折り返し流路の下流端にガス取出口が設けられていることを特徴とする。
この構成では、ガス混合室からガス拡散室に流入したガスがガス取出口に到達するまでの流路長をより長く確保できるので、拡散によるガスの混合が促進され、より均一に混合したガスを得ることができる。
【００１１】
（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れかのガス混合装置で濃度調整された混合ガスをエンジン吸気系の評価対象に導入して評価試験を行うエンジン吸気系の評価装置であって、
ガス混合装置は、第１のガスであるガソリン蒸気を第２のガスとの混合により必要なガソリン蒸気濃度に調整することを特徴とする。
これにより、ガス混合装置で濃度調整されたガソリン蒸気をエンジン吸気系の評価対象に導入して評価試験を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はガス混合装置１の断面図（ａ）と整流格子７の平面図（ｂ）である。
本実施例のガス混合装置１は、図１（ａ）に示す様に、ガス混合容器２とガス拡散容器３を備える。
ガス混合容器２は、円筒形状のガス混合室２ａを形成すると共に、このガス混合室２ａに第１のガスを導入する第１のガス導入パイプ４と、ガス混合室２ａに第２のガスを導入する第２のガス導入パイプ５、及び後述するガス取出パイプ６が設けられている。
【００１３】
第１及び第２のガス導入パイプ４、５は、ガス混合容器２の左右両側に分かれて設けられ、且つガス混合室２ａの円筒中心からオフセットした位置に配置され、それぞれのガス導入口４ａ、５ａがガス混合室２ａの円筒内周面に開口している（図２参照）。
ガス拡散容器３は、ガス混合容器２の上部に配置され、ガス混合室２ａと整流格子７を介して天地方向に連通するガス拡散室３ａを形成している。
このガス拡散室３ａは、ガス混合室２ａより内径が大きい円筒形状を有し、且つ天地方向の高さがガス混合室２ａより大きく設定されている。
【００１４】
整流格子７は、例えば図１（ｂ）に示す様に、薄い金属板の全面に多数の小孔７ａが均一に開口して設けられたもので、ガス混合室２ａとガス拡散室３ａとの連通口に配置されている。なお、ガス混合室２ａとガス拡散室３ａとの連通口は、ガス混合室２ａの内径と同一に設けられている。
ガス取出パイプ６は、ガス拡散室３ａからガスを取り出すためのパイプで、図１に示す様に、ガス混合容器２と整流格子７の中央部を挿通して設けられ、上端開口部（ガス取出口６ａ）がガス拡散室３ａの上部に開口し、下端側がガス混合容器２の底面を貫通して外部に取り出されている。
【００１５】
次に、ガス混合装置１の作用を説明する。
第１及び第２のガス導入パイプ４、５を通ってガス混合室２ａに導入された第１のガスと第２のガスは、図２に示す様に、それぞれガス混合室２ａの円筒内周面に沿って流れながら渦流を発生して互いに混ざり合い、その後、ガス混合室２ａから整流格子７に設けられた多数の小孔７ａを通過してガス拡散室３ａへ流入する。
ガス拡散室３ａに流入したガスは、拡散しながらガス拡散室３ａの上方へ押し流され、ガス拡散室３ａの上部に開口するガス取出口６ａよりガス取出パイプ６に流入して外部に取り出される。
【００１６】
（第１実施例の効果）
本実施例のガス混合装置１は、第１及び第２のガス導入パイプ４、５が、ガス混合室２ａの円筒中心からオフセットした位置に配置されている。これにより、ガス混合室２ａに流入した第１のガスと第２のガスが、共に渦流を生じながら混ざり合うことで、第１のガスと第２のガスとの混合が促進される。
また、ガス混合室２ａとガス拡散室３ａとの連通口に整流格子７を配置しているので、ガス混合室２ａからガス拡散室３ａへガスが流入する際に、整流格子７に設けられた多数の小孔７ａをガスが通過することでガスの流れが整流され、濃度の偏りを少なくできる。
【００１７】
更に、ガス拡散室３ａは、ガス混合室２ａに対し天地方向に連通しているので、第１及び第２のガス導入口４ａ、５ａからガス混合室２ａに流入するガスの流れ方向と、ガス混合室２ａからガス拡散室３ａへ流入するガスの流れ方向とが大きく変化する。また、ガス拡散室３ａの内径が第１及び第２のガス導入口４ａ、５ａの内径より充分に大きく設けられているので、第１及び第２のガス導入口４ａ、５ａからガス混合室２ａに流入する時のガス流速より、ガス混合室２ａからガス拡散室３ａへ流入する時のガス流速の方が大きく低下する（例えば第１及び第２のガス導入口４ａ、５ａから同じ流量が出ている場合に、第１及び第２のガス導入口４ａ、５ａの内径に対してガス拡散室３ａの内径が１０倍であれば、ガス流速は略１／５０まで低下する）。この結果、ガス拡散室３ａへ流入したガスが拡散されて混ざり合う時間を稼ぐことができるので、拡散が進行して濃度のばらつきを低減でき、均一に混合したガスを得ることができる。
【００１８】
また、ガス取出口６ａがガス拡散室３ａの上部に開口しているので、ガス拡散室３ａに流入したガスがガス取出口６ａに到達するまでの時間が長くなる。その結果、ガスの拡散が充分に行われるため、拡散によるガスの混合が促進されて、より均一に混合したガスを取り出すことができる。
以上の様に、本実施例のガス混合装置１は、第１及び第２のガス導入口４ａ、５ａからガス取出口６ａまでの流路長を直線的に設ける必要がないので、装置全体を小型化することができ、且つ従来のガス混合装置と比較しても、濃度の偏りが極めて少なく、均一に混合したガスを得ることができる。
【００１９】
なお、第１及び第２のガス導入パイプ４、５は、第１のガス及び第２のガスがガス混合室２ａで渦流を発生しながら混ざり合うことができる様に配置されていれば良い。従って、図２に示した配置に限定される必要はなく、例えば図３に示す様に、ガス混合容器２の同一側面に第１及び第２のガス導入パイプ４、５を設けて、それぞれガス混合室２ａの中心に対してオフセットした位置に配置することも可能である。
また、第１のガスと第２のガスが、例えば水素ガスと窒素ガスのように密度が離れている場合は、水素ガスが窒素ガスと充分混合する前に浮力によってガス取出口６ａに到達することが考えられるため、図１に示すガス混合装置１を上下逆向きにして使用することが望ましい。
【００２０】
（第２実施例）
図４はガス混合装置１の断面図（ａ）と整流格子７の平面図（ｂ）である。
本実施例のガス混合装置１は、ガス拡散室３ａに蛇行状の折り返し流路８を設けた場合の一例である。
ガス拡散室３ａには、図４に示す様に、ガス混合室２ａから流入した混合ガスが天地方向（図４の上下方向）に折り返しながら蛇行状に流れる折り返し流路８が設けられ、この折り返し流路８の下流端にガス取出口６ａが開口している。
【００２１】
この構成によれば、ガス拡散容器３の大きさを拡大することなく、第１実施例の場合と同じ大きさのまま、ガス拡散室３ａに流入したガスがガス取出口６ａに到達するまでの流路長を長く形成できる。その結果、ガスの拡散が更に進行して、拡散によるガスの混合が促進されるので、より均一に混合したガスを得ることができる。
なお、整流格子７は、折り返し流路８を流れるガスが整流格子７の小孔７ａを通ってガス混合室２ａに逆流しない様に、折り返し流路８の外側だけに多数の小孔７ａが設けられている（図４（ｂ）参照）。
【００２２】
（第３実施例）
図５はエンジン吸気系の評価装置を示す全体構成図である。
このエンジン吸気系の評価装置は、成分調整されたガソリン蒸気を発生し、そのガソリン蒸気を評価対象９（例えばキャニスタ）に導入して性能を評価するものであり、図５に示す様に、ガス発生装置１０、ガス供給装置１１、ガス混合装置１、及び可燃ガス測定装置１２より構成される。
【００２３】
Ａ）ガス発生装置１０は、図６に示す様に、温度コントロールされたガソリンに対しバブリングを行うことで、Ｃ８以上の重質成分が含まれるガソリン蒸気を発生させる装置である。なお、バブリングとは、ガソリン中に気泡を発生させて、ガソリン蒸気の飽和状態を崩すことにより、ガソリンを蒸発させることを言う。このガス発生装置１０は、ガソリンを貯留する燃料タンク１３（半密閉容器）と、この燃料タンク１３の内部に挿入される複数本の多孔管１４、この多孔管１４に接続されるガス導入管１５、このガス導入管１５に設けられる小流量計１６と大流量計１７、燃料タンク１３内のガソリン温度を調整する温度調整手段（後述する）等を備える。
【００２４】
燃料タンク１３の上面には、タンク内で発生したガソリン蒸気を取り出す蒸気取出口１３ａが設けられ、この蒸気取出口１３ａとガス供給装置１１に使用されるインジェクタ１８とがガス供給管１９によって連結されている。
多孔管１４は、略Ｌ字状に屈曲成形されて、その屈曲部から先端までの直線部分に多数の小孔１４ａが管壁を貫通して設けられている。この多孔管１４は、燃料タンク１３の上面中央部に開口する開口部から燃料タンク１３内に挿入されて、多数の小孔１４ａを有する直線部分がガソリン中に浸って配置され、燃料タンク１３の開口部を閉塞するフランジ２０に支持されている。
【００２５】
ガス導入管１５は、下流側が多孔管１４の本数（図６では２本）に応じて分岐され、フランジ２０を介してそれぞれ多孔管１４に接続されている。一方、ガス導入管１５の上流側は、大流量計１７を有するガス導入ライン１５ａと、小流量計１６を有するガス導入ライン１５ｂとに分岐して設けられ、ガソリンと化学反応を生じない窒素ガス（Ｎ_２）が封入されたガスボンベ（図示しない）にそれぞれ接続されている。
【００２６】
小流量計１６と大流量計１７は、それぞれガス流量を可変する弁部材（図示しない）を内蔵し、その弁開度がコンピュータ２１にて制御される。
なお、小流量計１６は、実際にエンジン吸気系の評価を行う段階で使用されるもので、ガソリン蒸気の発生によりガソリン成分自体に大きな変化を及ぼさない程度のガス流量を調整する。一方、大流量計１７は、エンジン吸気系の評価を行う前に、ガソリン性状を調整する段階で使用されるもので、ガソリン性状に影響が出るほどの蒸発を誘引するガス流量を調整する。
【００２７】
このガス発生装置１０では、ガソリン蒸気の発生による気化熱で燃料タンク１３内の温度が低下してガソリン性状の調整結果に影響を及ぼすことが考えられる。そこで、燃料タンク１３内のガソリン温度を調整する温度調整手段が設けられている。
その温度調整手段は、燃料タンク１３内のガソリン温度を検出する温度センサ２２と、燃料タンク１３内のガソリン中に配置されるヒータ２３、このヒータ２３を加熱して燃料タンク１３内のガソリン温度を一定に保つ温調器２４より構成され、この温調器２４がコンピュータ２１に接続されている。
【００２８】
次に、バブリングの実施方法について説明する。
まず、バブリングに使用される窒素ガスの導入量を決定する。
この窒素ガス量は、ガソリン蒸気中に含まれるＣ８以上成分の濃度比（％）を選択し、この濃度比に対応するガソリン蒸発率から決定される。即ち、Ｃ８以上の重質成分は、図７に示す様に、ガソリン蒸発率が高くなる程、蒸気中に含まれる濃度比が大きくなる。また、ガソリン蒸発率は、図８に示す様に、バブリングに使用される窒素ガス量が増大する程、比例的に高くなる相関を有している。従って、図７に示す特性図より、Ｃ８以上の重質成分が蒸気中に含まれる濃度比からガソリン蒸発率を求め、更に、図８に示す特性図より、前のガソリン蒸発率から窒素ガス量を決定している。
【００２９】
その後、大流量計１７によりガス流量を調整して多孔管１４に窒素ガスを導入し、多孔管１４の小孔１４ａからガソリン中に気泡を放出させてガソリンを蒸発させる。ここでは、ガソリンの成分調整を短時間で行うために、先に決定された窒素ガス量の大部分（例えば８０％）を大流量計１７により導入する。
なお、この段階（ガソリン性状を調整する段階）で発生するガソリン蒸気は、ガソリン成分が大きく変化してエンジン吸気系の評価に使用できないので、排気処理することが望ましい。これに対し、本実施例では、図６に示す様に、ガス供給管１９に三方弁２５を介して排気設備２６（例えばキャニスタ）を接続し、三方弁２５を排気設備２６側に開くことで、発生したガソリン蒸気を排気処理している。
【００３０】
大流量計１７により窒素ガス量の大部分を導入した後、大流量計１７から小流量計１６に切り換えて残りの窒素ガスを導入する。この時、燃料タンク１３内で発生したガソリン蒸気がガス供給管１９を通ってインジェクタ１８へ送られる様に、三方弁２５をインジェクタ１８側に開く。
この小流量計１６により多孔管１４に導入されるガス流量は、大流量計１７のガス流量より大幅に少なく（例えば１／１０）、ガソリン蒸気の発生によってガソリン成分自体に大きな変化を及ぼさないため、エンジン吸気系の評価に悪影響を与えることはない。
【００３１】
Ｂ）ガス供給装置１１は、上記のガス発生装置１０にて成分調整されたガソリン蒸気を必要量コントロールしてガス混合装置１に供給するもので、図９に示す様に、ガソリン蒸気を噴射するガス用インジェクタ１８と、このインジェクタ１８を駆動する駆動回路２７とを備え、この駆動回路２７をコンピュータ２１により制御してインジェクタ１８の噴射量（ガス濃度）をコントロールしている。
コンピュータ２１は、インジェクタ１８の開時間と駆動周波数および燃料タンク１３の内圧（タンク内圧と呼ぶ）に基づいてガス供給量を制御する。
【００３２】
以下に、インジェクタ１８の駆動方法を図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓｔｅｐ１００　…タンク内圧（設定圧Ｐｏ　と呼ぶ）を決定する。ここでは、予め算出されたインジェクタ噴射量から図１１に示す変換テーブルを用いて設定圧Ｐｏ　が決定される。なお、図１１に示す変換テーブルは、タンク内圧Ｐとインジェクタ噴射量Ｑｓ　との関係を予め実測して作成したもので、コンピュータ２１のメモリに記憶されている。
上記のインジェクタ噴射量Ｑｓ　は、ガス混合装置１から評価対象９に供給される供給ガス流量Ｑと、その供給濃度Ｄとから算出される。
【００３３】
Ｓｔｅｐ１１０　…現在のタンク内圧Ｐを制御する。具体的には、ガス供給管１９に接続された分岐管１９ａにバルブ２８が設けられており、このバルブ２８の開閉動作によって制御される。なお、バルブ２８の下流側には絞り弁２９が設けられており、バルブ２８を開いた時にタンク内圧が急激に低下しない様に、絞り弁２９の開度が調整されている。
Ｓｔｅｐ１２０　…タンク内圧Ｐが（設定圧Ｐｏ　−ΔＰ）より大きいか否かを判定する。タンク内圧Ｐは、例えばガス供給管１９に接続される圧力計３０（図９参照）にて測定できる。なお、圧力計３０の接続位置は、バルブ２８を有する分岐管１９ａの接続位置より上流側（燃料タンク１３側）であることは言うまでもない。
この判定結果がＹＥＳ　の時、つまりタンク内圧Ｐが設定圧Ｐｏ　より高い場合は、Ｓｔｅｐ１１０　へ戻ってバルブ２８を開弁する。
【００３４】
Ｓｔｅｐ１３０　…現在のタンク内圧Ｐが（設定圧Ｐｏ　＋ΔＰ）より小さいか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳ　の時、つまりタンク内圧Ｐが設定圧Ｐｏ　より低い場合は、Ｓｔｅｐ１１０　へ戻ってバルブ２８を閉弁する。
Ｓｔｅｐ１４０　…タンク内圧Ｐが設定圧Ｐｏ　に維持された状態で、単位時間当たりのインジェクタ開時間をτ・ｆａｖｅ　にセットする。
このτ・ｆａｖｅ　について説明する。インジェクタ駆動周期での開時間τ（ｓｅｃ）　、駆動周波数ｆ（Ｈｚ）とすると、単位時間当たりのインジェクタ開時間はτ・ｆ（ｓｅｃ）　となる。そこで、予めインジェクタ１８のτ・ｆでダイナミックレンジの平均値を決めておき、この値をτ・ｆａｖｅ　とする（図１１参照）。
【００３５】
Ｓｔｅｐ１５０　…Ｓｔｅｐ１４０　でセットされたτ・ｆａｖｅ　でインジェクタ１８を駆動する。
Ｓｔｅｐ１６０　…τ・ｆａｖｅ　でインジェクタ１８より噴射されるガソリン蒸気の濃度（実濃度Ｄｓ　）が設定濃度より大きいか否かを判定する。なお、実濃度は、図示しない濃度センサにて検出され、コンピュータ２１に出力される。
この判定結果がＮＯの時、つまり実濃度が設定濃度以下の場合はＳｔｅｐ１７０　へ進み、判定結果がＹＥＳ　の時はＳｔｅｐ１８０　へ進む。
【００３６】
Ｓｔｅｐ１７０　…実濃度が設定濃度より小さいか否かを判定する。この判定結果がＮＯの時、つまり実濃度が設定濃度と一致する場合は、本処理を終了して再度Ｓｔｅｐ１００　へ戻り、判定結果がＹＥＳ　の時はＳｔｅｐ１９０　へ進む。
Ｓｔｅｐ１８０　…τ・ｆを減少してＳｔｅｐ２００　へ進む。
Ｓｔｅｐ１９０　…τ・ｆを加算してＳｔｅｐ２００　へ進む。なお、Ｓｔｅｐ１８０　及びＳｔｅｐ１９０　では、τのみ、あるいはｆのみを変更しても良いし、両方を変更しても良い。
Ｓｔｅｐ２００　…Ｓｔｅｐ１８０　またはＳｔｅｐ１９０　でセットされたτ・ｆにてインジェクタ１８を駆動する。
【００３７】
上記の制御方法によれば、タンク内圧Ｐが設定圧Ｐｏ　にコントロールされた状態でインジェクタ開時間τ・ｆを調整しているので、噴射量の異なるインジェクタ１８を複数本使用する必要がなく、１本のインジェクタ１８で広いダイナミックレンジをカバーできる。その結果、インジェクタ１８の駆動回路２７や噴射量マップ等を最小限に抑えることができるので、制御に要する負担を軽減できる。
【００３８】
Ｃ）ガス混合装置１は、第１実施例または第２実施例で説明した装置であり、インジェクタ１８から噴射されるガソリン蒸気（第１のガス）と、流量計３１（図５参照）にて流量調整された窒素ガス（第２のガス）とを均一に混合して所望のガソリン蒸気濃度に調整している。
このガス混合装置１の構成及び作動は、第１実施例及び第２実施例に記載した通りであり、ここでの説明は省略する。
【００３９】
ガス混合装置１から評価対象９に送られるガソリン蒸気は、濃度センサ３２により濃度が保証され、且つ流量計３３（図５及び図９参照）にて流量計測される。なお、濃度センサ３２は、ガソリン蒸気と酸素との酸化反応を検出する接触燃焼式センサであり、図９に示す様に、バッファ３４に蓄えられたガソリン蒸気に絞り弁３５によって流量調整された支燃ガス（例えばエア）を混合して酸素濃度を調整した後、ポンプ３６にて濃度センサ３２に導入される。
【００４０】
この濃度センサ３２で測定されるガソリン蒸気の濃度（検出濃度Ｄ′）は、以下の数式より算出される。
なお、インジェクタ１８より噴射されるガソリン蒸気の実濃度Ｄｓ（ｐｐｍ）、インジェクタ噴射量Ｑｓ（ＮｍＬ／ｍｉｎ）、ガス供給装置１１に導入される窒素ガス流量ＱＮ（ＮｍＬ／ｍｉｎ）、絞り弁３５を通じて供給される支燃ガスの供給流量Ｑａ（ＮｍＬ／ｍｉｎ）、ポンプ３６の吸引流量Ｑｐ（ＮｍＬ／ｍｉｎ）とする。
Ｄ′＝｛Ｄｓ　・Ｑｓ　／（Ｑｓ　＋ＱＮ　）｝×（Ｑｐ　−Ｑａ　）／Ｑｐ
また、ガス混合装置１から評価対象９に送られる供給ガス流量Ｑ、及び供給濃度Ｄは、それぞれ以下の式で求められる。
Ｑ＝Ｑｓ　＋ＱＮ　−Ｑｐ　＋Ｑａ
Ｄ＝Ｄｓ　・Ｑｓ　／（Ｑｓ　＋ＱＮ　）
【００４１】
Ｄ）可燃ガス測定装置１２は、評価対象９を通過した極低流量の試験ガソリン蒸気の濃度を測定する装置であり、図１２に示す様に、試験ガソリン蒸気をサンプリングするサンプリング通路３７と、このサンプリング通路３７に設けられるバッファ３８、支燃ガス（例えばエア）を導入するエア通路３９、このエア通路３９に設けられるバッファ４０、サンプリング通路３７とエア通路３９とを連通する第１の連通路４１と第２の連通路４２、この第２の連通路４２に設けられる濃度センサ４３とポンプ４４等より構成される。
【００４２】
サンプリング通路３７には、評価対象９とバッファ３８との間に三方弁４５が設けられ、この三方弁４５を介して排気通路４６が分岐接続されている。また、バッファ３８の下流側にはバルブ４７が設けられ、このバルブ４７より下流側が大気に開放されている。
バッファ３８は、評価対象９を通過してサンプリング通路３７を流れる試験ガソリン蒸気を所定量蓄えることのできる容器である。
エア通路３９には、バッファ４０の上流側と下流側とにバルブ４８と流量調整用の絞り弁４９及びバルブ５０が設けられ、このバルブ５０より下流側が大気に開放されている。
バッファ４０は、エア通路３９を流れる支燃ガスを所定量蓄えることのできる容器である。
【００４３】
第１の連通路４１は、一端がサンプリング通路３７の三方弁４５とバッファ３８との間に接続され、他端がエア通路３９の絞り弁４９とバッファ４０との間に接続されてサンプリング通路３７とエア通路３９とを連通している。この第１の連通路４１には、バルブ５１が設けられている。
第２の連通路４２は、一端がサンプリング通路３７のバッファ３８とバルブ４７との間に接続され、他端がエア通路３９のバッファ４０とバルブ５０との間に接続されてサンプリング通路３７とエア通路３９とを連通している。この第２の連通路４２には、バルブ５２とバルブ５３が設けられている。
【００４４】
濃度センサ４３は、接触燃焼式センサであり、第２の連通路４２のバルブ５２とバルブ５３との間に配置され、第２の連通路４２を流れるサンプルガス（試験ガソリン蒸気＋支燃ガス）の濃度を測定してコンピュータ２１に出力する。
ポンプ４４は、例えば第２の連通路４２のバルブ５２と濃度センサ４３との間に設けられ、バッファ３８に蓄えられた試験ガソリン蒸気とバッファ４０に蓄えられた支燃ガスとを混合させて、そのサンプルガスを濃度センサ４３に導入する働きを有する。
【００４５】
次に、可燃ガス測定装置１２の作動を説明する。
なお、この可燃ガス測定装置１２は、試験ガソリン蒸気と支燃ガスとをそれぞれバッファ３８及びバッファ４０に蓄えるガスサンプルモードと、バッファ３８に蓄えられた試験ガソリン蒸気とバッファ４０に蓄えられた支燃ガスとを混合して濃度センサ４３にて濃度を測定する計測モードが設定され、三方弁４５及びバルブ４７、４８、５０〜５３の切り換えによって何方か一方のモードを選択できる。
【００４６】
ａ）ガスサンプルモード
三方弁４５をＣＯＭ−ＮＯ側に開くと共に、バルブ４７、４８、５０を開き、バルブ５１、５２、５３を閉じて、エア通路３９に支燃ガスを導入する。
これにより、評価対象９を通過した極低流量の試験ガソリン蒸気がサンプリング通路３７に導入されてバッファ３８に蓄えられ、エア通路３９に導入された支燃ガスがバッファ４０に蓄えられる。このガスサンプルモードでは、前回の計測モード時に残っているサンプルガスをパージする必要がある。そこで、ガスサンプル時間は、経験的に、試験ガソリン蒸気がバッファ３８に充満する時間の３〜５倍で設定すると良い。
【００４７】
ｂ）計測モード
三方弁４５をＣＯＭ−ＮＣ側に開き、バルブ４７、４８、５０を閉じて、バルブ５１、５２、５３を開く。また、支燃ガスの供給を停止して、ポンプ４４をＯＮする。
これにより、第１の連通路４１と第２の連通路４２とを介してバッファ３８とバッファ４０とを循環する閉流路が形成されるため、ポンプ４４の働きによって、バッファ３８に蓄えられた試験ガソリン蒸気とバッファ４０に蓄えられた支燃ガスとが混ざり合い、濃度センサ４３で測定可能な酸素濃度（約５ｖｏｌ　％以上）まで混合されると、濃度センサ４３に出力が生じてコンピュータ２１に送られる。
【００４８】
なお、評価対象９を通過した試験ガソリン蒸気は、三方弁４５から排気通路４６に導入されて大気に放出されるので、計測モード中に試験ガソリン蒸気が停滞することはない。
コンピュータ２１は、出力の変動が略停止した時点でサンプルガスの濃度が安定したものと判断してガスサンプルモードに移行する。また、評価対象９から計測可能レベルの試験ガソリン蒸気が出てこないことを考え、一定時間経過後、出力のない場合は、タイムアウトとしてガスサンプルモードへ移行する。
【００４９】
この可燃ガス測定装置１２では、ガスサンプルモードでサンプリングした一定量の試験ガソリン蒸気を支燃ガスと混ぜ合わせて濃度センサ４３で測定可能な酸素濃度まで混合させることにより、濃度センサ４３として、少量のサンプルガスを測定する目的に適した接触式燃焼センサを用いることができる。
上述したエンジン吸気系の評価装置によれば、評価試験に必要なガソリン蒸気をガス発生装置１０にて発生し、更にガス供給装置１１とガス混合装置１にて所望の濃度に調整することにより、任意の濃度及び流量のガソリン蒸気を得ることができる。その結果、例えばキャニスタ（評価対象９）に使用される活性炭の破過を実車に近い状態で検出できる。なお、評価対象９としては、キャニスタ以外に、例えばエアクリーナ、ガスセンサ（車両で言えば、例えばＡ／Ｆセンサ）等が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス混合装置の断面図（ａ）と整流格子の平面図（ｂ）である（第１実施例）。
【図２】ガス混合容器の断面図（Ａ−Ａ断面図）である。
【図３】ガス混合容器の断面図（変形例）である。
【図４】ガス混合装置の断面図（ａ）と整流格子の平面図（ｂ）である（第２実施例）。
【図５】エンジン吸気系の評価装置の全体構成図である（第３実施例）。
【図６】ガス発生装置の構成図である。
【図７】ガソリンの蒸発率による成分比を示すグラフである。
【図８】バブリングによるガソリン蒸発率を示すグラフである。
【図９】ガス供給装置の構成図である。
【図１０】インジェクタの制御フロチャートである。
【図１１】タンク内圧とインジェクタ噴射量との関係を示す変換テーブルである。
【図１２】可燃ガス測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１　　ガス混合装置
２ａ　ガス混合室
３ａ　ガス拡散室
４ａ　第１のガス導入口
５ａ　第２のガス導入口
６ａ　ガス取出口
７　　整流格子（整流手段）
８　　折り返し流路
９　　エンジン吸気系の評価対象
１０　　ガス発生装置
１１　　ガス供給装置
１２　　可燃ガス測定装置

Claims (7)

1. 内周面に第１及び第２のガス導入口が開口し、その第１及び第２のガス導入口より導入された第１のガスと第２のガスとを混合させるガス混合室と、
   このガス混合室に連通して設けられ、前記ガス混合室より流入したガスを拡散させるガス拡散室と、
   このガス拡散室から均一に混合したガスを取り出すガス取出口とを有するガス混合装置であって、
   前記ガス拡散室は、前記ガス混合室と天地方向に連通して設けられ、且つ前記ガス混合室との連通口が、前記第１及び第２のガス導入口より充分に大きい内径を有していることを特徴とするガス混合装置。
2. 請求項１に記載したガス混合装置において、
   前記第１及び第２のガス導入口は、前記ガス混合室の中心に対しオフセットした位置に開口していることを特徴とするガス混合装置。
3. 請求項１に記載したガス混合装置において、
   前記ガス混合室に流入した前記第１のガス及び第２のガスに渦流を生じさせる案内板を前記ガス混合室内に設置したことを特徴とするガス混合装置。
4. 請求項１〜３に記載した何れかのガス混合装置において、
   前記ガス混合室と前記ガス拡散室との間に、前記ガス混合室から前記ガス拡散室へ流入するガスの流れを整流する整流手段を設けたことを特徴とするガス混合装置。
5. 請求項１〜４に記載した何れかのガス混合装置において、
   前記ガス取出口は、前記ガス混合室と前記ガス拡散室との連通口から天地方向に離れた位置に設けられていることを特徴とするガス混合装置。
6. 請求項１〜４に記載した何れかのガス混合装置において、
   前記ガス拡散室は、前記ガス混合室から流入したガスが天地方向に折り返しながら流れる折り返し流路を有し、この折り返し流路の下流端に前記ガス取出口が設けられていることを特徴とするガス混合装置。
7. 請求項１〜６に記載した何れかのガス混合装置で濃度調整された混合ガスをエンジン吸気系の評価対象に導入して評価試験を行うエンジン吸気系の評価装置であって、
   前記ガス混合装置は、前記第１のガスであるガソリン蒸気を前記第２のガスとの混合により必要なガソリン蒸気濃度に調整することを特徴とするエンジン吸気系の評価装置。

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