JP2005127818A - Gas flow measuring device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2005127818A
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Shinzo Mori
信三 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy of flow analysis by enabling measurement of a gas flow distribution in a cylinder by a laser Doppler current meter. <P>SOLUTION: The wavelength of a laser beam generated from a wavelength changing type laser 1 is switched at high speed to λ1, λ2, λ3, and the laser beams having each wavelength λ1, λ2, λ3 are condensed by the same condensing lens 8. Since the condensing position of the condensing lens 8, namely, the measuring position is different according to the difference of a refractive index caused by the difference of the wavelength of the laser beam, confused light generated on each measuring position is detected respectively, to thereby detect a gas flow velocity on each measuring position individually and approximately simultaneously. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関のガス流動計測装置に関し、詳しくは、レーザドップラ流速計を用いて筒内におけるガス流動を計測する装置に関する。   The present invention relates to a gas flow measurement device for an internal combustion engine, and more particularly to a device for measuring gas flow in a cylinder using a laser Doppler velocimeter.

従来から、レーザドップラ流速計を用いて、内燃機関の筒内における空気の動きを検出し、該検出結果に基づいて、吸気ポート形状,ガス流動制御バルブ,ピストン冠面形状等を評価・選定することが行われていた(特許文献1,2参照)。
前記レーザドップラ流速計は、2本のレーザビームを筒内で集光させることで、間隔Lの干渉縞を筒内に生成し、筒内のガス流動に追従するトレーサ粒子が前記干渉縞を通過することで、周波数fのバースト信号を生じる錯乱光を発生させる。
Conventionally, a laser Doppler velocimeter is used to detect air movement in a cylinder of an internal combustion engine, and an intake port shape, a gas flow control valve, a piston crown shape, and the like are evaluated and selected based on the detection result. (See Patent Documents 1 and 2).
The laser Doppler velocimeter collects two laser beams in the cylinder, thereby generating interference fringes with an interval L in the cylinder, and tracer particles that follow the gas flow in the cylinder pass through the interference fringes. By doing so, the confusion light which generates the burst signal of frequency f is generated.

そして、前記バースト信号から、ガス流速を
ガス流速=L×f
として求めるものである。
特開平11−083885号公報 特開2003−056385号公報
Then, from the burst signal, the gas flow rate is expressed as follows: Gas flow rate = L × f
Is what you want.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-083885 JP 2003-056385 A

ところで、筒内のガス流動の大部分は縦に渦を巻いており、渦中心を挟んで上下では流れの方向が反対になる。
このため、ガス流速の計測を特定の一点で行わせると、流れ方向の反転を検出したときに、渦中心が計測位置を跨いで変化したのか、実際に流速の方向が反転したのかを判別することができず、以って、筒内におけるガス流動の解析精度が低下するという問題があった。
By the way, most of the gas flow in the cylinder is swirled vertically, and the flow direction is reversed up and down across the center of the swirl.
For this reason, when the gas flow rate is measured at a specific point, it is determined whether the center of the vortex has changed across the measurement position or the direction of the flow rate has actually been reversed when the reversal of the flow direction is detected. Therefore, there is a problem that the analysis accuracy of the gas flow in the cylinder is lowered.

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、渦中心の変化と流速方向の反転とを区別して検出でき、以って、筒内におけるガス流動を精度良く解析できるガス流動計測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a gas flow measuring device that can distinguish and detect a change in the vortex center and a reversal of the flow velocity direction, and thus can analyze the gas flow in the cylinder with high accuracy. The purpose is to do.

そのため、本発明では、2本のレーザビームを筒内の測定位置に集光させ、該測定位置に生じる干渉縞内を粒子が通過する際に発生する錯乱光を検出して、筒内におけるガス流動を計測する内燃機関のガス流動計測装置であって、前記筒内の複数の測定位置それぞれで前記錯乱光に基づいて略同時にガス流動を計測して、前記筒内におけるガス流動分布を検出する構成とした。   Therefore, in the present invention, two laser beams are condensed at the measurement position in the cylinder, and the confusion light generated when the particles pass through the interference fringes generated at the measurement position is detected, and the gas in the cylinder is detected. A gas flow measuring device for an internal combustion engine for measuring a flow, wherein a gas flow distribution in the cylinder is detected by measuring the gas flow substantially simultaneously based on the scattered light at each of a plurality of measurement positions in the cylinder. The configuration.

かかる構成によると、筒内の複数位置でレーザビームを集光させ、それぞれでの錯乱光に基づき複数位置でガス流動を略同時に検出する。
これにより、筒内におけるガス流動分布が求められ、渦中心を推定することが可能になるから、測定位置で流速方向の反転が検出されたときに、これが、渦中心の振動に因るものであるか、実際に流速方向が反転したかを判別でき、吸気ポート形状,ガス流動制御バルブ,ピストン冠面形状等の評価・選定を精度良く行うことができる。
According to this configuration, the laser beam is condensed at a plurality of positions in the cylinder, and the gas flow is detected substantially simultaneously at the plurality of positions based on the confusion light at each position.
As a result, the gas flow distribution in the cylinder can be obtained and the vortex center can be estimated, and this is due to the vibration of the vortex center when the reversal of the flow velocity direction is detected at the measurement position. Whether or not the flow velocity direction is actually reversed can be determined, and the evaluation and selection of the intake port shape, gas flow control valve, piston crown shape, etc. can be performed with high accuracy.

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、実施形態において、内燃機関の筒内におけるガス流動を計測するためのガス流動計測装置を構成するレーザドップラ流速計を示す図である。
図1において、波長変動型レーザ1は、電圧又は電流制御によって、発生するレーザビームの波長が変化するレーザ装置である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a laser Doppler velocimeter constituting a gas flow measuring device for measuring gas flow in a cylinder of an internal combustion engine in the embodiment.
In FIG. 1, a wavelength variation laser 1 is a laser device in which the wavelength of a generated laser beam is changed by voltage or current control.

前記波長変動型レーザ1で発生したレーザビームは、分光プリズム2に入射し、レーザビームの波長の違いによる屈折率の違いによって、波長によって異なる光路で分光プリズム2から出射する。
分光プリズム2の出射側には、特定波長λ1,λ2,λ3のレーザビームを選択的に反射させて、それぞれのレーザビームをビーム分離装置3a,3b,3cに入射させるべく、ミラー4a,4b,4cが配置されている。
The laser beam generated by the wavelength-variable laser 1 is incident on the spectral prism 2 and is emitted from the spectral prism 2 through an optical path that differs depending on the wavelength due to a difference in refractive index due to a difference in wavelength of the laser beam.
On the emission side of the spectroscopic prism 2, mirrors 4a, 4b, 4b, 4c, 4c, 4c, 4c, 4c, 4c, 4c, 4c, 4c, 4c, 4c, 4c 4c is arranged.

尚、前記波長λ1,λ2,λ3は、λ1>λ2>λ3である。
前記波長λ1のレーザビームは、ミラー4aで反射してビーム分離装置3aに入射し、前記ビーム分離装置3aで2本のレーザビームに分離される。
前記ビーム分離装置3aから出射される波長λ1である2本のレーザビームは、ハーフミラー5a,5bで反射することで、集光レンズ8の軸と平行な方向に進む。
The wavelengths λ1, λ2, and λ3 satisfy λ1>λ2> λ3.
The laser beam having the wavelength λ1 is reflected by the mirror 4a and enters the beam separation device 3a, and is separated into two laser beams by the beam separation device 3a.
The two laser beams having the wavelength λ1 emitted from the beam separation device 3a are reflected by the half mirrors 5a and 5b, and proceed in a direction parallel to the axis of the condenser lens 8.

前記波長λ1である2本のレーザビームは、集光レンズ8の中心軸と平行でかつ中心軸を挟んで等距離に対向する光路を進む。
そして、2本のレーザビームは、集光レンズ8によって屈折し、波長によって定まる焦点距離の位置で交叉する。
同様に、前記波長λ2のレーザビームは、ミラー4bで反射してビーム分離装置3bに入射し、前記ビーム分離装置3bで2本のレーザビームに分離された後、ハーフミラー6a,6bで反射される。
The two laser beams having the wavelength λ1 travel along an optical path that is parallel to the central axis of the condenser lens 8 and that is equidistant from the central axis.
The two laser beams are refracted by the condensing lens 8 and intersect at a focal length determined by the wavelength.
Similarly, the laser beam having the wavelength λ2 is reflected by the mirror 4b and is incident on the beam separation device 3b. After being separated into two laser beams by the beam separation device 3b, the laser beam is reflected by the half mirrors 6a and 6b. The

その後、波長λ2のレーザビームは、ハーフミラー5a,5bを透過することで、前記波長λ1のレーザビームと同じ光路を通って集光レンズ8に入射する。
前記波長λ2のレーザビームは、波長の違いによる屈折率の違いによって、前記波長λ1のレーザビームとは異なる焦点位置に集光される。
更に、前記波長λ3のレーザビームは、ミラー4cで反射してビーム分離装置3cに入射し、前記ビーム分離装置3cで2本のレーザビームに分離された後、ハーフミラー7a,7bで反射される。
Thereafter, the laser beam with the wavelength λ2 is transmitted through the half mirrors 5a and 5b, and enters the condenser lens 8 through the same optical path as the laser beam with the wavelength λ1.
The laser beam with the wavelength λ2 is focused at a focal position different from the laser beam with the wavelength λ1 due to a difference in refractive index due to a difference in wavelength.
Further, the laser beam having the wavelength λ3 is reflected by the mirror 4c and incident on the beam separation device 3c. After being separated into two laser beams by the beam separation device 3c, the laser beam is reflected by the half mirrors 7a and 7b. .

その後、波長λ3のレーザビームは、ハーフミラー6a,6b,5a,5bを透過することで、前記波長λ1のレーザビームと同じ光路を通って集光レンズ8に入射する。
前記波長λ3のレーザビームは、波長の違いによる屈折率の違いによって、前記波長λ1,λ2のレーザビームとは異なる焦点位置に集光される。
上記のようにして、波長λ1,λ2,λ3のレーザビームを同一の集光レンズ8で集光させることで、波長による屈折率の違いによって相互に異なる焦点位置で2本のレーザビームを交叉させる。
Thereafter, the laser beam having the wavelength λ3 passes through the half mirrors 6a, 6b, 5a, and 5b, and enters the condenser lens 8 through the same optical path as the laser beam having the wavelength λ1.
The laser beam with the wavelength λ3 is condensed at a focal position different from the laser beams with the wavelengths λ1 and λ2 due to a difference in refractive index due to a difference in wavelength.
As described above, the laser beams having the wavelengths λ1, λ2, and λ3 are condensed by the same condenser lens 8, so that the two laser beams are crossed at different focal positions depending on the refractive index depending on the wavelength. .

ここで、前記集光レンズ8は、内燃機関のシリンダヘッドに設置され、波長λ1,λ2,λ3のレーザビームが集光される位置が、筒内に直線的に並ぶようになっている。
2本のレーザビームが交叉すると、図2に示すように、その交叉位置に間隔Lの干渉縞が生成され、筒内のガス流動に追従するトレーサ粒子が、前記干渉縞を通過することで、周波数fのバースト信号を生じる錯乱光を発生させ、前記バースト信号からガス流速が、
ガス流速=L×f
として求められる。
Here, the condensing lens 8 is installed in the cylinder head of the internal combustion engine, and the positions where the laser beams of wavelengths λ1, λ2, and λ3 are condensed are linearly arranged in the cylinder.
When the two laser beams cross, as shown in FIG. 2, an interference fringe with an interval L is generated at the crossing position, and tracer particles that follow the gas flow in the cylinder pass through the interference fringe. A confusion light that generates a burst signal of frequency f is generated, and a gas flow velocity is calculated from the burst signal.
Gas flow rate = L x f
As required.

前記錯乱光の検出は、図3に示すようにして行われる。
前記錯乱光は、前記集光レンズ8に入射することで平行光に変換されて進み、集光レンズ8の上側に配置される分光レンズ10に入射する。
分光レンズ10は、前記平行光が直角に入射する下側平面と該下側平面に対して斜めに交叉する上側平面とを有する三角プリズム部10aと、該三角プリズム部10aの上側平面上に設けられる凸レンズ部10bとからなる。
The detection of the scattered light is performed as shown in FIG.
The confusion light is converted into parallel light by entering the condenser lens 8, and enters the spectroscopic lens 10 disposed on the upper side of the condenser lens 8.
The spectroscopic lens 10 is provided on a triangular prism portion 10a having a lower plane on which the parallel light is incident at a right angle and an upper plane obliquely intersecting the lower plane, and on the upper plane of the triangular prism portion 10a. And a convex lens portion 10b.

そして、分光レンズ10に入射した錯乱光は、波長による屈折率の違いによって周方向の異なる位置に集光される。
ここで、前記波長λ1,λ2,λ3のレーザビームによる錯乱光がそれぞれ集光する位置に、錯乱光を検出するセンサ11a,11b,11cが配置されており、波長λ1,λ2,λ3毎に異なる位置で発生した錯乱光が各センサ11a,11b,11cで検出される。
Then, the confusion light incident on the spectroscopic lens 10 is condensed at different positions in the circumferential direction due to the difference in refractive index depending on the wavelength.
Here, sensors 11a, 11b, and 11c for detecting the confusion light are arranged at positions where the confusion light by the laser beams having the wavelengths λ1, λ2, and λ3 is collected, and the sensors 11a, 11b, and 11c are different for each of the wavelengths λ1, λ2, and λ3. The scattered light generated at the position is detected by each sensor 11a, 11b, 11c.

前記センサ11a,11b,11cで検出される錯乱光から、個別にガス流速が検出されることになり、これらのガス流速は、前記波長λ1,λ2,λ3のレーザビームが集光する3つの測定位置それぞれにおけるガス流速となる。
従って、前記3つの測定位置それぞれにおけるガス流速として、筒内におけるガス流動分布が求められることになる。
The gas flow velocities are individually detected from the scattered light detected by the sensors 11a, 11b, and 11c, and these gas flow velocities are measured by three laser beams with the wavelengths λ1, λ2, and λ3. It becomes the gas flow velocity at each position.
Accordingly, the gas flow distribution in the cylinder is obtained as the gas flow velocity at each of the three measurement positions.

前記波長変動型レーザ1は、発生するレーザビームの波長が、λ1→λ2→λ3→λ2→λ1→λ2・・・の順に高速で周期的に変化するように制御され、これによって略同時に3つの測定位置でのガス流速が求められるようになっている。
但し、波長を、λ1,λ2,λ3の3種類に切り換えるときに、これらの波長λ1,λ2,λ3の中間波長のレーザビームが発生し、これが計測誤差の原因となってしまう。
The wavelength-variable laser 1 is controlled so that the wavelength of the generated laser beam changes periodically at high speed in the order of λ 1 → λ 2 → λ 3 → λ 2 → λ 1 → λ 2. The gas flow rate at the measurement position is required.
However, when switching the wavelength to three types of λ1, λ2, and λ3, a laser beam having an intermediate wavelength between these wavelengths λ1, λ2, and λ3 is generated, which causes a measurement error.

そこで、本実施形態では、要求される波長λ1,λ2,λ3となるタイミングだけ波長変動型レーザをONさせるか、或いは、波長変動型レーザ1の光路上にチョッパー又はフィルタなどのレーザビームの通過・遮蔽を高速で切り換え制御できる遮蔽デバイス12を介装し、要求される波長λ1,λ2,λ3となるタイミングだけレーザビームを通過させるようにしてある(図4参照)。   Therefore, in this embodiment, the wavelength-variable laser is turned on only at the timing of the required wavelengths λ1, λ2, and λ3, or a laser beam such as a chopper or filter is passed on the optical path of the wavelength-variable laser 1. A shielding device 12 capable of switching and controlling the shielding at a high speed is provided so that the laser beam is allowed to pass only at the required wavelengths λ1, λ2, and λ3 (see FIG. 4).

上記のようにして、ガス流動の計測に不要な波長のレーザビームを取り除くようにすれば、離散化された波長λ1,λ2,λ3のレーザビームに対応する、それぞれ異なる測定位置での錯乱光を精度良く検出することができる。
これにより、3つの測定位置でのガス流速計測が時系列的に高速かつ精度良く行え、筒内の異なる3箇所でのガス流速を略同時に検出することができる。
If the laser beam having a wavelength unnecessary for gas flow measurement is removed as described above, the confusion light at different measurement positions corresponding to the discrete laser beams having the wavelengths λ1, λ2, and λ3 can be obtained. It can be detected with high accuracy.
Thereby, the gas flow velocity measurement at the three measurement positions can be performed at high speed and accuracy in time series, and the gas flow velocity at three different locations in the cylinder can be detected almost simultaneously.

前記レーザビームの波長λ1,λ2,λ3の違いによる3つの測定位置は、図5に示すように、筒内の中心軸に沿って上下方向に3箇所並ぶように、前記集光レンズ8のシリンダヘッドに対する位置が設定され、該集光レンズ8の位置を基準に、要求の測定位置でガス流動が計測されるように、波長λ1,λ2,λ3が選定される。
筒内のガス流動の大部分は縦に渦を巻き、この渦はサイクル毎にばらつきを生じるが、ピストンが上昇してくると渦の形は燃焼室形状に応じてある程度固定される。しかし、歳差運動のため渦中心が振動する。
As shown in FIG. 5, the three measurement positions due to the differences in the wavelengths λ1, λ2, and λ3 of the laser beam are arranged in three cylinders in the vertical direction along the central axis in the cylinder. The position with respect to the head is set, and the wavelengths λ1, λ2, and λ3 are selected so that the gas flow is measured at the required measurement position with reference to the position of the condenser lens 8.
Most of the gas flow in the cylinder swirls vertically, and this vortex varies from cycle to cycle, but when the piston moves up, the shape of the vortex is fixed to some extent according to the shape of the combustion chamber. However, the vortex center vibrates due to precession.

ここで、上記のようにして、筒内中心軸上の異なる複数の測定位置でガス流動をそれぞれ略同時に計測して、ガス流動分布が求まれば、各測定位置におけるガス流動の方向及び流速から渦中心を推定でき、渦中心が振動しても、渦流の向きを誤判断することがない。
更に、測定位置から壁面までの距離を予め求めておけば、壁面近傍でのガス流速、即ち、最大流速を推定でき、更には、渦エネルギーを推定することができる。
Here, as described above, when the gas flow is measured substantially simultaneously at a plurality of different measurement positions on the central axis in the cylinder and the gas flow distribution is obtained, the gas flow direction and flow velocity at each measurement position are obtained. The vortex center can be estimated, and even if the vortex center vibrates, the direction of the vortex flow is not erroneously judged.
Furthermore, if the distance from the measurement position to the wall surface is obtained in advance, the gas flow velocity in the vicinity of the wall surface, that is, the maximum flow velocity can be estimated, and furthermore, the vortex energy can be estimated.

また、ガス流速は、ピストンが上昇することで増大するが、上死点に近づくと流れが乱れに変換されるので、流速の上昇はなくなってくる。
一般的には、BTDC60deg前後から流れに乱れに変換し始め、BTDC30deg前後からは流れが押さえつけられて、乱れも崩壊する。
そこで、特定のクランク角度(例えば点火時期)の流速を比較することで、内燃機関の燃焼度の重要パラメータである乱れ速度を判断でき、機関性能の良否を判断することが可能である。
The gas flow rate increases as the piston rises. However, when the gas approaches the top dead center, the flow is converted into turbulence, so the flow rate does not increase.
In general, the flow starts to be converted into turbulence from around BTDC 60 deg, and the flow is suppressed from around BTDC 30 deg.
Therefore, by comparing the flow rates at a specific crank angle (for example, ignition timing), it is possible to determine the turbulence speed, which is an important parameter of the burnup of the internal combustion engine, and to determine whether the engine performance is good or bad.

また、前記乱れは、なるべく保存されることが好ましいので、乱れの崩壊がBTDC30degよりも後であれば、それだけ乱れが残って燃焼効率や燃焼安定性が高いと評価することが可能である。
上記のように、最大流速,渦エネルギー,乱れの崩壊の開始時期などを診断することで、燃焼効率や燃焼安定性の観点から、吸気ポート形状,ガス流動制御バルブ,ピストン冠面形状等を評価・選定することができる。
In addition, since the disturbance is preferably stored as much as possible, if the breakdown of the disturbance is after BTDC 30 deg, it can be evaluated that the disturbance remains so much that combustion efficiency and combustion stability are high.
As described above, the intake port shape, gas flow control valve, piston crown shape, etc. are evaluated from the viewpoint of combustion efficiency and combustion stability by diagnosing the maximum flow velocity, vortex energy, turbulence start time, etc.・ Can be selected.

尚、上記実施形態では、測定位置を3点としたが、最低でも2点を測定位置とするものであれば良く、4点以上の測定点を設定することも可能である。
また、波長の異なるレーザビームを、それぞれ異なるレーザで発生させることも可能であるが、実施形態のように、波長変動型レーザを用いれば、高価なレーザを複数設ける必要がなく、また、レーザ位置の調整作業を簡略化でき、メンテナンスの頻度も低くできる。
In the above embodiment, three measurement positions are used, but at least two measurement positions may be used, and four or more measurement points can be set.
In addition, laser beams having different wavelengths can be generated by different lasers, but if a wavelength variation laser is used as in the embodiment, it is not necessary to provide a plurality of expensive lasers, and the laser position Adjustment work can be simplified and the frequency of maintenance can be reduced.

更に、波長変動型レーザ1においてレーザビームの波長を変更する順番を、図4に示すパターンに限定するものではなく、例えば、λ1→λ3→λ2→λ1→・・・の順で波長を変動させることも可能である。
また、3点以上の測定位置での測定を可能に構成しつつ、測定要求に応じて2点のみでガス流速の測定を行わせるような使い方も可能である。
Further, the order of changing the wavelength of the laser beam in the wavelength-variable laser 1 is not limited to the pattern shown in FIG. 4. For example, the wavelength is changed in the order of λ1 → λ3 → λ2 → λ1 →. It is also possible.
In addition, it is possible to use the gas flow rate at only two points in response to a measurement request while allowing measurement at three or more measurement positions.

また、複数の測定位置が、筒内の横方向(ピストン冠面に平行な方向)に並ぶようにしたり、筒内に斜めに並ぶようにすることも可能である。   In addition, a plurality of measurement positions can be arranged in the horizontal direction (direction parallel to the piston crown surface) in the cylinder, or can be arranged obliquely in the cylinder.

実施形態のレーザドップラ流速計におけるレーザビーム集光系を示す図。The figure which shows the laser beam condensing system in the laser Doppler velocimeter of embodiment. 実施形態における干渉縞発生の様子を示す図。The figure which shows the mode of the interference fringe generation | occurrence | production in embodiment. 実施形態のレーザドップラ流速計における錯乱光の検出系を示す図。The figure which shows the detection system of the confusion light in the laser Doppler velocimeter of embodiment. 実施形態におけるレーザビームの発生制御の様子を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the mode of the generation control of the laser beam in embodiment. 実施形態におけるレーザドップラ流速計の測定位置を示す図。The figure which shows the measurement position of the laser Doppler velocimeter in embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…波長変動型レーザ、2…分光プリズム、3a〜3c…ビーム分離装置、4a〜4c…ミラー、5a,5b,6a,6b,7a,7b…ハーフミラー、8…集光レンズ、10…分光レンズ、11a〜11c…センサ、12…遮蔽デバイス     DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wavelength variation type laser, 2 ... Spectral prism, 3a-3c ... Beam separation apparatus, 4a-4c ... Mirror, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b ... Half mirror, 8 ... Condensing lens, 10 ... Spectroscopy Lens, 11a to 11c ... sensor, 12 ... shielding device

Claims (9)

2本のレーザビームを筒内の測定位置に集光させ、該測定位置に生じる干渉縞内を粒子が通過する際に発生する錯乱光を検出して、筒内におけるガス流動を計測する内燃機関のガス流動計測装置であって、
前記筒内の複数の測定位置それぞれで前記錯乱光に基づいて略同時にガス流動を計測して、前記筒内におけるガス流動分布を検出することを特徴とする内燃機関のガス流動計測装置。
An internal combustion engine for measuring gas flow in a cylinder by condensing two laser beams at a measurement position in the cylinder and detecting the scattered light generated when particles pass through the interference fringes generated at the measurement position The gas flow measuring device of
A gas flow measuring device for an internal combustion engine, wherein gas flow distribution in the cylinder is detected by measuring gas flow substantially simultaneously based on the scattered light at each of a plurality of measurement positions in the cylinder.
波長の異なるレーザビームを発生させると共に、これら波長の異なるレーザビームを同一の集光レンズで集光させる構成とし、前記レーザビームの波長の違いによる集光位置の違いによって複数の測定位置を設定することを特徴とする請求項1記載の内燃機関のガス流動計測装置。   A laser beam having a different wavelength is generated, and the laser beam having a different wavelength is condensed by the same condenser lens, and a plurality of measurement positions are set according to a difference in a condensing position due to a difference in the wavelength of the laser beam. The gas flow measuring device for an internal combustion engine according to claim 1. 波長変動型レーザが発生するレーザビームの波長を周期的に高速で変動させて、異なる波長のレーザビームを時系列的に発生させることを特徴とする請求項2記載の内燃機関のガス流動計測装置。   3. A gas flow measuring device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the wavelength of the laser beam generated by the wavelength-variable laser is periodically varied at high speed to generate laser beams of different wavelengths in time series. . 前記波長変動型レーザが発生するレーザビームの波長を高速で変動させると共に、複数の要求測定位置に対応する離散化した波長のレーザビームを前記集光レンズに選択的に入射させることを特徴とする請求項3記載の内燃機関のガス流動計測装置。   The wavelength of the laser beam generated by the wavelength-variable laser is varied at a high speed, and a laser beam having a discrete wavelength corresponding to a plurality of required measurement positions is selectively incident on the condenser lens. The gas flow measuring device for an internal combustion engine according to claim 3. 前記波長変動型レーザが不要な波長のレーザビームを発生させる間で、前記波長変動型レーザをOFFすることで、複数の要求測定位置に対応する離散化した波長のレーザビームを前記集光レンズに選択的に入射させることを特徴とする請求項4記載の内燃機関のガス流動計測装置。   By turning off the wavelength variation laser while the wavelength variation laser generates a laser beam having an unnecessary wavelength, a laser beam having a discrete wavelength corresponding to a plurality of required measurement positions is applied to the condenser lens. 5. The gas flow measuring device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the light is selectively incident. 前記波長変動型レーザが不要な波長のレーザビームを発生させる間で、レーザビームを光路上で遮蔽することで、複数の要求測定位置に対応する離散化した波長のレーザビームを前記集光レンズに選択的に入射させることを特徴とする請求項4記載の内燃機関のガス流動計測装置。   While the wavelength-variable laser generates a laser beam having an unnecessary wavelength, the laser beam is shielded on the optical path so that the laser beam having a discrete wavelength corresponding to a plurality of required measurement positions is applied to the condenser lens. 5. The gas flow measuring device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the light is selectively incident. 前記波長変動型レーザが発生するレーザビームを分光プリズムで分光して、複数の要求測定位置に対応する離散化した波長のレーザビームを選択的に前記集光レンズに入射させることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1つに記載の内燃機関のガス流動計測装置。   The laser beam generated by the wavelength-variable laser is dispersed by a spectral prism, and a laser beam having a discrete wavelength corresponding to a plurality of required measurement positions is selectively incident on the condenser lens. Item 7. The gas flow measuring device for an internal combustion engine according to any one of Items 3 to 6. 前記錯乱光を分光レンズによって複数の要求測定位置に対応する離散化した波長毎に異なる位置に集光し、前記離散化した波長毎に設けられるセンサによって前記錯乱光を検出することを特徴とする請求項3〜7のいずれか1つに記載の内燃機関のガス流動計測装置。   The scattered light is condensed at different positions for each discrete wavelength corresponding to a plurality of required measurement positions by a spectroscopic lens, and the scattered light is detected by a sensor provided for each discrete wavelength. The gas flow measuring device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 7. 前記筒内におけるガス流動分布に基づいて、渦中心及び/又は壁近傍の最大ガス流速を求めることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の内燃機関のガス流動計測装置。   9. The gas flow measuring device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a maximum gas flow velocity near the vortex center and / or near the wall is obtained based on a gas flow distribution in the cylinder.
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