JP2004232520A

JP2004232520A - 排気系部材の加熱試験装置及び加熱試験方法

Info

Publication number: JP2004232520A
Application number: JP2003020406A
Authority: JP
Inventors: Masatsune Kondo; 正恒近藤; Nobuhiro Nakagawa; 信広中川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】試験雰囲気をより機関搭載状態に近づけることのできる排気系部材の加熱試験装置及び加熱試験方法を提供することにある。
【解決手段】本試験装置には、高圧に圧縮された圧縮空気が導入される導入パイプ１と、その圧縮空気の量を調節する空気用調量弁３とが備えられている。導入パイプ１の内部において空気用調量弁３の下流には、第１燃焼器４、第２燃焼器８が配設されている。これら各第１燃焼器４及び第２燃焼器８はいずれもタービン発電機用の燃焼器である。第１燃焼器４は、燃焼筒５、燃焼用燃料を噴射するノズル６、点火プラグ７とを備えている。同様に、第２燃焼器８は、燃焼筒９、燃焼用燃料を噴射するノズル１０、点火プラグ１１とを備えている。また、導入パイプ１は、その下流側が複数の流路に分岐するフレキシパイプ１２に連結されている。また、フレキシパイプ１２はダミーヘッド１４を介して排気マニホルド１５に連結されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気系部材の加熱試験装置及び加熱試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に取り付けられる排気系部材、例えば排気マニホルドにおいて、その熱疲労強度や耐食性等の熱耐久性の試験を行う試験装置が提案されている。
【０００３】
例えば、排気管を想定した耐熱性の管状部材の内部に燃焼筒を配設し、その内部のバーナによって発生させた高温ガスを試験対象となる排気系部材に供給するようにした加熱試験装置がある（特許文献１参照）。また、こうした装置では、通常、上記バーナの燃焼用燃料としてＬＰＧを使用することにより、短時間で大量の熱を発生させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−４９２９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、排気マニホルド等、試験対象となる排気系部材に対して未燃成分を多く含む不完全燃焼状態の高温ガス、すなわち酸化性の極めて高いガスが供給されてしまうようになる。このため、排気系部材の酸化が過度促進され、排気系部材を内燃機関に取り付けた場合と比較して試験雰囲気が大きく異なるものとなっていた。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、試験雰囲気をより機関搭載状態に近づけることのできる排気系部材の加熱試験装置及び加熱試験方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、上述した目的を達成するための手段及びその作用効果を記載する。
請求項１に記載の発明は、燃焼器により発生した高温ガスを内燃機関用の排気系部材に供給して同排気系部材を加熱する排気系部材の加熱試験装置において、前記燃焼器は燃焼筒と同燃焼筒内に燃焼用燃料を供給するノズルとその供給される燃焼用燃料に点火する点火プラグとを備えるタービン用燃焼器であるを要旨とする。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、燃焼器により発生した高温ガスを内燃機関用の排気系部材に供給して同排気系部材を加熱する排気系部材の加熱試験方法において、前記燃焼器として燃焼筒と同燃焼筒内に燃焼用燃料を供給するノズルとその供給される燃焼用燃料に点火する点火プラグとを備えるタービン用の燃焼器を用いることを要旨とする。
【０００９】
大気圧で用いられるバーナ等の燃焼器と比較して、タービン用燃焼器では、高圧空気をその内部に導入させるため、燃料の完全燃焼を促進させることができる。したがって、上記請求項１又は４に記載の構成によれば、排気系部材は内燃機関に搭載した場合と略同様の試験雰囲気下において、その加熱試験を行うことができるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排気系部材の加熱試験装置において、前記燃焼用燃料は灯油であることを要旨とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の排気系部材の加熱試験方法において、前記燃焼用燃料として灯油を用いることを要旨とする。
【００１１】
上記請求項２又は請求項５に記載の構成によれば、例えば燃焼用燃料としてＬＰＧを使用した場合と比較して、燃焼用燃料を更に完全燃焼に近い状態で燃焼させることができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の排気系部材の加熱試験装置において、前記排気系部材は排気マニホルドであることを要旨とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の排気系部材の加熱試験方法において、前記排気系部材は排気マニホルドであることを要旨とする。
【００１３】
上記請求項３又は請求項６に記載の構成によれば、排気系部材のうち特に熱耐久性が要求される排気マニホルドについてその加熱試験を好適に行うことができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる排気系部材の加熱試験装置及び加熱試験方法についてその一実施の形態を図１及び図２を参照して説明する。なお、以下では、試験対象となる排気系部材を４気筒内燃機関の排気マニホルドとした例について説明する。
【００１５】
図１は、加熱試験装置の正面図である。また、図２は、同装置の平面図である。これら各図に示されるように、この試験装置は高圧に圧縮された圧縮空気が導入される導入パイプ１と、その圧縮空気の量を調節する空気用調量弁３とを備えている。導入パイプ１の内部において空気用調量弁３の下流には、第１燃焼器４、第２燃焼器８が配設されている。これら各第１燃焼器４及び第２燃焼器８はいずれもタービン用燃焼器、詳しくはタービン発電機用の燃焼器である。第１燃焼器４は、燃焼筒５、燃焼用燃料を噴射するノズル６、点火プラグ７とを備えている。同様に、第２燃焼器８は、燃焼筒９、燃焼用燃料を噴射するノズル１０、点火プラグ１１とを備えている。
【００１６】
また、図２に示されるように、導入パイプ１は、その下流側が複数の流路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに分岐するフレキシパイプ１２に連結されている。なお、本実施の形態においては、４つの流路１２ａ〜１２ｄに分岐する例を示している。このフレキシパイプ１２には、各流路１２ａ〜１２ｄに対応してガス用調量弁１３がそれぞれに設けられている。そして、このフレキシパイプ１２はダミーヘッド１４を介して排気マニホルド１５に連結されている。
【００１７】
次に、上記加熱試験装置による試験方法について説明する。
導入パイプ１に導入された高圧の圧縮空気は、空気用調量弁３により調量された後に、第１燃焼器４に送られる。そして、この圧縮空気とノズル６から噴射される燃焼用燃料とが混合されて混合気となり、これが点火プラグ７によって着火されて高温ガスが発生する。また、導入パイプ１に導入される圧縮空気のうち、第１燃焼器４における燃焼に供されない分は、第２燃焼器８に供給され、第１燃焼器４と同様にしてこの第２燃焼器８から高温ガスが発生する。なお、本実施の形態では各第１燃焼器４及び第２燃焼器８における燃焼用燃料として灯油を使用している。
【００１８】
こうして、第１燃焼器４及び第２燃焼器８から発生した高温ガスは、フレキシパイプ１２へと供給され、ガス用調量弁１３によって流路１２ａ〜１２ｄ毎にその流量がそれぞれ調節される。その後、高温ガスはダミーヘッド１４を介して排気マニホルド１５へと供給される。
【００１９】
ちなみに、排気マニホルド１５に供給される高温ガスの温度制御方法としては、第１燃焼器４及び第２燃焼器８から発生する高温ガスの温度を検出し、その温度と排気マニホルド１５の温度とを比較するフィードバック制御により、好適な高温ガスを供給させることができる。また、第１燃焼器４及び第２燃焼器８の燃料噴射量や、空気用調量弁３及びガス用調量弁１３の開度は、第１燃焼器４及び第２燃焼器８から発生する高温ガスの温度や排気マニホルド１５の温度に基づいて制御することができる。
【００２０】
上述したように、本実施の形態では、各第１燃焼器４及び第２燃焼器８としてタービン用のものを使用しており、またその燃料として灯油を用いているため、完全燃焼に近いかたちでこれを燃焼させることができる。このため、高温ガスに含まれる未燃成分を大幅に低減させることができるようになる。したがって、機関搭載状態と殆ど同様の雰囲気下で加熱試験を行うことができ、その試験結果の信頼性を高めることができるようになる。
【００２１】
また、従来用いられてきたＬＰＧと比較して灯油の管理に際してはその保守が容易であるため、試験コストの低減を図ることも可能である。さらに、灯油を用いた場合は、ＬＰＧを用いた場合と異なり圧縮貯蔵タンクが不要になるなど、試験装置についてもその小型化を図ることができるようになる。
【００２２】
なお、上記実施の形態は以下のように変更してもよい。
・第１燃焼器４及び第２燃焼器８の双方を同時に使用する必要は必ずしもない。すなわち、排気マニホルド１５に供給させる高温ガスの温度の設定により、第１燃焼器４又は第２燃焼器８のいずれか一方を用いてもよい。例えば、排気マニホルド１５に比較的高温のガスを供給させる場合においては、第１燃焼器４及び第２燃焼器８の双方を用いる一方で、それよりも低温のガスを供給する場合には第１燃焼器４又は第２燃焼器８のみを用いるようにしてもよい。
【００２３】
・フレキシパイプ１２には４本の流路が形成されているが、これは想定する内燃機関の気筒数に依存するものである。すなわち、フレキシパイプ１２の流路は内燃機関の気筒数に応じて適宜変更することができる。
【００２４】
・本試験装置では、燃焼器を２つ使用する形態の他、３つ又はそれ以上の燃焼器を使用する形態を採用することもできる。また、それぞれの燃焼器の配設方法についても、導入パイプ１に沿って直列に配列されるものに限るものではなく、例えば並列に配設する等、その配列方法は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の排気マニホルドの試験装置を示す正面図。
【図２】本実施の形態の排気マニホルドの試験装置を示す平面図。
【符号の説明】
１…導入パイプ、３…空気用調量弁、４…第１燃焼器、５，９…燃焼筒、６，１０…ノズル、７，１１…点火プラグ、８…第２燃焼器、１２…フレキシパイプ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…流路、１３…ガス用調量弁、１４…ダミーヘッド、１５…排気マニホルド。

Claims

燃焼器により発生した高温ガスを内燃機関用の排気系部材に供給して同排気系部材を加熱する排気系部材の加熱試験装置において、前記燃焼器は燃焼筒と同燃焼筒内に燃焼用燃料を供給するノズルとその供給される燃焼用燃料に点火する点火プラグとを備えるタービン用燃焼器である
ことを特徴とする排気系部材の加熱試験装置。
前記燃焼用燃料は灯油である
請求項１に記載の排気系部材の加熱試験装置。
前記排気系部材は排気マニホルドである
請求項１又は２に記載の排気系部材の加熱試験装置。
燃焼器により発生した高温ガスを内燃機関用の排気系部材に供給して同排気系部材を加熱する排気系部材の加熱試験方法において、前記燃焼器として燃焼筒と同燃焼筒内に燃焼用燃料を供給するノズルとその供給される燃焼用燃料に点火する点火プラグとを備えるタービン用の燃焼器を用いる
ことを特徴とする排気系部材の加熱試験方法。
前記燃焼用燃料として灯油を用いる
請求項４に記載の排気系部材の加熱試験方法。
前記排気系部材は排気マニホルドである
請求項４又は５に記載の排気系部材の加熱試験方法。