JP3523906B2 - レシプロ式内燃機関の燃焼室における混合気の渦流速度計測装置及び計測方法並びにレシプロ式内燃機関のシリンダ - Google Patents
レシプロ式内燃機関の燃焼室における混合気の渦流速度計測装置及び計測方法並びにレシプロ式内燃機関のシリンダInfo
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P5/18—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- Testing Of Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレシプロ式内燃機関の燃
焼室内で渦流をともない回転する空気および燃料の混合
気の流体速度を計測する計測装置に関するものである。
焼室内で渦流をともない回転する空気および燃料の混合
気の流体速度を計測する計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レシプロ式内燃機関におけるシリンダの
燃焼室内での燃焼制御には、燃焼室内において渦流をと
もない回転する空気および燃料の混合気の流体速度がメ
インパラメーターとして用いられている。この流体速度
の計測は燃焼制御に大きな意味を持つ。以下において、
レシプロ式内燃機関の燃焼室内で渦流をともない回転す
る空気および燃料の混合気の流体速度を渦流速度と称す
る。理論的には、混合気の渦流速度は数値モデルを用い
ることにより算出することが可能である。従来、数値モ
デルにより算出された流体速度の確認にはレーザ計測学
に基づく方法（ＬＤＡ）、または燃焼室内における混合
気の流れを映画撮影し、この撮影された映像を解析する
方法が用いられてきた。
燃焼室内での燃焼制御には、燃焼室内において渦流をと
もない回転する空気および燃料の混合気の流体速度がメ
インパラメーターとして用いられている。この流体速度
の計測は燃焼制御に大きな意味を持つ。以下において、
レシプロ式内燃機関の燃焼室内で渦流をともない回転す
る空気および燃料の混合気の流体速度を渦流速度と称す
る。理論的には、混合気の渦流速度は数値モデルを用い
ることにより算出することが可能である。従来、数値モ
デルにより算出された流体速度の確認にはレーザ計測学
に基づく方法（ＬＤＡ）、または燃焼室内における混合
気の流れを映画撮影し、この撮影された映像を解析する
方法が用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの計測
方法は計測を容易に実行することが難しく、日常的な計
測には不向きなうえ、計測に使用される装置が高価であ
るといった問題点があった。
方法は計測を容易に実行することが難しく、日常的な計
測には不向きなうえ、計測に使用される装置が高価であ
るといった問題点があった。
【０００４】本発明の目的は従来の渦流速度の計測方法
と比べ、容易に日常の計測を行うことが可能であるとと
もに製造コストが安価な渦流速度計測装置を提供するこ
とにある。
と比べ、容易に日常の計測を行うことが可能であるとと
もに製造コストが安価な渦流速度計測装置を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ためにレシプロ式内燃機関の燃焼室に１つの計測ノズル
および２つの光学計測ヘッドを配置する。燃焼室内へ噴
射される燃料の少なくとも一部を混合気の渦流の流れに
対し直角に噴射するため、計測ノズルを燃料噴射ノズル
として形成する。２つの光学計測ヘッドを渦流の流れの
方向に沿って計測ノズルの下流に配置する。この際、２
つの光学計測ヘッドのうちの１つは渦流の流れの方向に
沿って、他方の光学計測ヘッドの下流に配置される。
ためにレシプロ式内燃機関の燃焼室に１つの計測ノズル
および２つの光学計測ヘッドを配置する。燃焼室内へ噴
射される燃料の少なくとも一部を混合気の渦流の流れに
対し直角に噴射するため、計測ノズルを燃料噴射ノズル
として形成する。２つの光学計測ヘッドを渦流の流れの
方向に沿って計測ノズルの下流に配置する。この際、２
つの光学計測ヘッドのうちの１つは渦流の流れの方向に
沿って、他方の光学計測ヘッドの下流に配置される。
【０００６】
【作用】計測ノズルから発せられた火炎は混合気の渦流
の流れに沿って計測ノズルの下流に配置された２つの光
学計測ヘッドへと伝播される。２つの光学計測ヘッドに
到達した火炎の光はそれぞれの光学計測ヘッド内におい
て光信号へと変換される。それぞれの光学計測ヘッドに
おいて変換された光信号をもとに２つの光学計測ヘッド
間における火炎の到達時間差を求め、この時間差から２
つの光学計測ヘッド間を伝播される火炎の伝播速度を計
測する。火炎は１つの光学計測ヘッドから別の光学計測
ヘッドまで渦流速度と同じ速度で伝播されるため、２つ
の光学計測ヘッドの間の火炎の伝播速度を求めることに
より混合気の渦流速度を確定することができる。
の流れに沿って計測ノズルの下流に配置された２つの光
学計測ヘッドへと伝播される。２つの光学計測ヘッドに
到達した火炎の光はそれぞれの光学計測ヘッド内におい
て光信号へと変換される。それぞれの光学計測ヘッドに
おいて変換された光信号をもとに２つの光学計測ヘッド
間における火炎の到達時間差を求め、この時間差から２
つの光学計測ヘッド間を伝播される火炎の伝播速度を計
測する。火炎は１つの光学計測ヘッドから別の光学計測
ヘッドまで渦流速度と同じ速度で伝播されるため、２つ
の光学計測ヘッドの間の火炎の伝播速度を求めることに
より混合気の渦流速度を確定することができる。
【０００７】
【実施例】本発明に基づく渦流速度計測装置は従来のレ
シプロ式内燃機関へ取り付けることが可能である。レシ
プロ式内燃機関の燃焼室における計測ノズルおよび光学
計測ヘッドの配置位置の一例を簡単に説明する。計測ノ
ズルは従来のレシプロ式内燃機関の通常の駆動時におい
て燃料噴射ノズルが配置される位置へ取り付けられる。
また、２つの光学計測ヘッドは光学計測ヘッド取り付け
装置に取り付けられており、光学計測ヘッドを備えた光
学計測ヘッド取り付け装置はレシプロ式内燃機関の通常
の駆動時において始動混合気弁が配置される位置へ取り
付けられる。この場合、シリンダに形成された既存のボ
アを計測ノズルおよび光学計測ヘッドの取り付けに使用
することができる。
シプロ式内燃機関へ取り付けることが可能である。レシ
プロ式内燃機関の燃焼室における計測ノズルおよび光学
計測ヘッドの配置位置の一例を簡単に説明する。計測ノ
ズルは従来のレシプロ式内燃機関の通常の駆動時におい
て燃料噴射ノズルが配置される位置へ取り付けられる。
また、２つの光学計測ヘッドは光学計測ヘッド取り付け
装置に取り付けられており、光学計測ヘッドを備えた光
学計測ヘッド取り付け装置はレシプロ式内燃機関の通常
の駆動時において始動混合気弁が配置される位置へ取り
付けられる。この場合、シリンダに形成された既存のボ
アを計測ノズルおよび光学計測ヘッドの取り付けに使用
することができる。
【０００８】本発明の実施例を添付図面に基づき更に詳
細に説明する。図１はディーゼルエンジンの駆動原理に
基づく多気筒、低速および２サイクルのレシプロ式内燃
機関のうち上下動する作動ピストン２を有するシリンダ
１の上部を示す。作動ピストン２およびシリンダヘッド
３はシリンダ１内に形成された燃焼室４にその一部が面
するよう形成されている。図２に示すように通常の駆動
時に燃焼室４内へディーゼルエンジン用燃料を噴射する
噴射ノズルを取り付けるボア５，６，７がシリンダヘッ
ド３の周方向に沿って所定の間隔でそれぞれ形成されて
おり、各ボア５，６，７は燃焼室４に連通する開口部を
有する。図２に示すように、３つのボアのうちボア５，
６にのみ噴射用ノズル１５，１６がそれぞれ取り付けら
れている。ボア７にはノズル１０が取り付けられてお
り、ノズル１０はディーゼルエンジン用の燃料を燃焼室
４内へ噴射することが可能である。しかし、ノズル１０
による燃焼室４内への燃料の噴射は計測のためのもので
ある。このため、本実施例ではノズル１０を計測ノズル
１０と称する。計測ノズル１０の機能については後述す
る。
細に説明する。図１はディーゼルエンジンの駆動原理に
基づく多気筒、低速および２サイクルのレシプロ式内燃
機関のうち上下動する作動ピストン２を有するシリンダ
１の上部を示す。作動ピストン２およびシリンダヘッド
３はシリンダ１内に形成された燃焼室４にその一部が面
するよう形成されている。図２に示すように通常の駆動
時に燃焼室４内へディーゼルエンジン用燃料を噴射する
噴射ノズルを取り付けるボア５，６，７がシリンダヘッ
ド３の周方向に沿って所定の間隔でそれぞれ形成されて
おり、各ボア５，６，７は燃焼室４に連通する開口部を
有する。図２に示すように、３つのボアのうちボア５，
６にのみ噴射用ノズル１５，１６がそれぞれ取り付けら
れている。ボア７にはノズル１０が取り付けられてお
り、ノズル１０はディーゼルエンジン用の燃料を燃焼室
４内へ噴射することが可能である。しかし、ノズル１０
による燃焼室４内への燃料の噴射は計測のためのもので
ある。このため、本実施例ではノズル１０を計測ノズル
１０と称する。計測ノズル１０の機能については後述す
る。
【０００９】シリンダヘッド３の周方向において、ボア
７およびボア５の間にはボア８が形成されている。ディ
ーゼルエンジンの通常の駆動時には始動混合気弁がボア
８に取り付けられている。図２に示すように本実施例で
は始動混合気弁の代わりに、２つの光学計測ヘッド１
１，１２を備えた光学計測ヘッド保持装置９がボア８内
に取り付けられている。光学計測ヘッド１１，１２の機
能については後述する。
７およびボア５の間にはボア８が形成されている。ディ
ーゼルエンジンの通常の駆動時には始動混合気弁がボア
８に取り付けられている。図２に示すように本実施例で
は始動混合気弁の代わりに、２つの光学計測ヘッド１
１，１２を備えた光学計測ヘッド保持装置９がボア８内
に取り付けられている。光学計測ヘッド１１，１２の機
能については後述する。
【００１０】図２に示されるように、排気ガスが燃焼室
４から排出されることを許容する排出弁１３がシリンダ
ヘッド３の中央に配置されている。燃焼室４内の空気は
シリンダ１の下方に位置する掃気ポート（図示略）を介
し、当業者にとって自明な作用に従ってシリンダ１内に
流入する。掃気ポートはシリンダ１内における吸入空気
の渦状の流れを形成する。排気弁１３が閉鎖されても、
シリンダ１の縦軸３０の周囲に形成される渦流の流れは
作動ピストン２の圧縮行程全般にわたり継続される。ま
た、作動ピストン２の上死点では渦流は閉塞した流れに
なる。図２において渦流の流れは矢印Ｂで示される。デ
ィーゼルエンジンの通常の駆動では、燃料は図２の噴射
ノズル１５，１６の矢印Ｃで示される方向に向かって３
つの噴射ノズルから渦流をなす圧縮空気中へ噴射され
る。渦流の速さの度合いは燃焼室４内での燃焼過程に影
響を及ぼす。計測ノズル１０および光学計測ヘッド１
１，１２を含む本発明に基づく装置は燃焼室４内におけ
る空気と燃料の混合気の渦流速度を計測するためのもの
である。
４から排出されることを許容する排出弁１３がシリンダ
ヘッド３の中央に配置されている。燃焼室４内の空気は
シリンダ１の下方に位置する掃気ポート（図示略）を介
し、当業者にとって自明な作用に従ってシリンダ１内に
流入する。掃気ポートはシリンダ１内における吸入空気
の渦状の流れを形成する。排気弁１３が閉鎖されても、
シリンダ１の縦軸３０の周囲に形成される渦流の流れは
作動ピストン２の圧縮行程全般にわたり継続される。ま
た、作動ピストン２の上死点では渦流は閉塞した流れに
なる。図２において渦流の流れは矢印Ｂで示される。デ
ィーゼルエンジンの通常の駆動では、燃料は図２の噴射
ノズル１５，１６の矢印Ｃで示される方向に向かって３
つの噴射ノズルから渦流をなす圧縮空気中へ噴射され
る。渦流の速さの度合いは燃焼室４内での燃焼過程に影
響を及ぼす。計測ノズル１０および光学計測ヘッド１
１，１２を含む本発明に基づく装置は燃焼室４内におけ
る空気と燃料の混合気の渦流速度を計測するためのもの
である。
【００１１】図３に示すように、計測ノズル１０は計測
ノズル１０の縦軸４０を含む平面上において縦軸４０か
ら放射状に延びる５つの噴射ホール２０ａ〜ｅを有す
る。前記縦軸４０を含む平面が渦流の流れる方向に対し
直交する方向に配置されるよう計測ノズル１０がボア７
内に取り付けられている。噴射ホール２０ａは縦軸４０
上に位置する。図３に示すように、２つの噴射ホール２
０ｂ，ｃは噴射ホール２０ａのそれぞれ両側において噴
射ホール２０ａから離間した位置において縦軸４０から
放射状に延びる開口部を有する。混合気は渦流の流れの
方向に沿って光学計測ヘッド１１，１２の計測領域へ導
かれる。計測用ノズル１０から計測用ヘッド１１，１２
の計測領域へ向かう燃料ジェットの流れは実質的に３つ
の噴射ホール２０ａ〜ｃからの噴射によって形成される
ため、これら３つの噴射ホールは流体速度の計測に重要
な意味を持つ。レシプロ式内燃機関の通常の駆動時にボ
ア７に取り付けられる噴射ノズルから燃焼室４内へ噴射
される燃料の量と同一量の燃料噴射を計測ノズル１０に
て確実に行うため、さらに噴射ホール２０ｄ，ｅが計測
ノズル１０上に形成されている。計測ノズル１０からの
燃料噴射中に同ノズルから発せられた火炎は光学計測ヘ
ッド１１，１２に向かって伝播され、さらに光学計測ヘ
ッド１１，１２を通過して伝播される。各光学計測ヘッ
ド１１，１２は約３度の計測領域角度を有する。光学計
測ヘッド１１，１２を通過する火炎の光は光学計測ヘッ
ド１１，１２内において光信号へ変換され、変換された
光信号は渦流速度の算出に用いられる。光学計測ヘッド
１１，１２は当業者にとって自明な構造からなり、石英
ガラス板、光ファィバーおよび光ダイオードを有する。
計測ノズル１０が噴射を行う間、２つの噴射ノズル１
５，１６を介し燃料を噴射することが可能である。そし
て噴射ノズル１５，１６からの燃料噴射によって形成さ
れた火炎は計測ノズル１０における火炎伝播の開始から
光学計測ヘッド１１，１２における渦流速度の計測終了
まで、計測装置の外側に位置する。図４は火炎の伝播に
よって生じた２つの光信号を再現したグラフである。Ｘ
軸に示される時間の単位はミリ秒（ｍｓ）であり、計測
ノズル１０からの火炎の噴射開始時間を０ｍｓとして表
示している。火炎は計測ノズル１０からの火炎の噴射開
始から５ｍｓ後に光学計測ヘッド１１に到達しており、
光学計測ヘッド１１に到達した火炎の光は曲線Ｅによっ
て示される特性を備えた光信号へと変換される。曲線Ｅ
は急な上昇曲線を示した後、ほぼ一定の値に推移してい
る。また、火炎の燃焼が終わるにつれ曲線は下降する
（図示略）。光学計測ヘッド１１を通過した火炎は光学
計測ヘッド１２へと伝播され、光学計測ヘッド１２に到
達した火炎の光は図４の曲線Ｆに示される特性の光信号
へと変換される。曲線Ｆの特性はおおむね曲線Ｅの特性
と同じである。燃焼室４内の混合気の渦流速度の算出に
は図２に示される実測距離Ｇ（光学計測ヘッド１１およ
び光学計測ヘッド１２の間の距離、単位＝ｍｍ）が用い
られ、２つの曲線Ｅ，Ｆの間の時間差デルタｔ（単位＝
ｍｓ）から下記の数１に基づいて渦流速度Ｄが算出され
る。但し、２つの曲線Ｅ，Ｆの間の時間差デルタｔを求
める際の光信号の強さの閾値はそれぞれの光信号の最大
値の約２０％である。
ノズル１０の縦軸４０を含む平面上において縦軸４０か
ら放射状に延びる５つの噴射ホール２０ａ〜ｅを有す
る。前記縦軸４０を含む平面が渦流の流れる方向に対し
直交する方向に配置されるよう計測ノズル１０がボア７
内に取り付けられている。噴射ホール２０ａは縦軸４０
上に位置する。図３に示すように、２つの噴射ホール２
０ｂ，ｃは噴射ホール２０ａのそれぞれ両側において噴
射ホール２０ａから離間した位置において縦軸４０から
放射状に延びる開口部を有する。混合気は渦流の流れの
方向に沿って光学計測ヘッド１１，１２の計測領域へ導
かれる。計測用ノズル１０から計測用ヘッド１１，１２
の計測領域へ向かう燃料ジェットの流れは実質的に３つ
の噴射ホール２０ａ〜ｃからの噴射によって形成される
ため、これら３つの噴射ホールは流体速度の計測に重要
な意味を持つ。レシプロ式内燃機関の通常の駆動時にボ
ア７に取り付けられる噴射ノズルから燃焼室４内へ噴射
される燃料の量と同一量の燃料噴射を計測ノズル１０に
て確実に行うため、さらに噴射ホール２０ｄ，ｅが計測
ノズル１０上に形成されている。計測ノズル１０からの
燃料噴射中に同ノズルから発せられた火炎は光学計測ヘ
ッド１１，１２に向かって伝播され、さらに光学計測ヘ
ッド１１，１２を通過して伝播される。各光学計測ヘッ
ド１１，１２は約３度の計測領域角度を有する。光学計
測ヘッド１１，１２を通過する火炎の光は光学計測ヘッ
ド１１，１２内において光信号へ変換され、変換された
光信号は渦流速度の算出に用いられる。光学計測ヘッド
１１，１２は当業者にとって自明な構造からなり、石英
ガラス板、光ファィバーおよび光ダイオードを有する。
計測ノズル１０が噴射を行う間、２つの噴射ノズル１
５，１６を介し燃料を噴射することが可能である。そし
て噴射ノズル１５，１６からの燃料噴射によって形成さ
れた火炎は計測ノズル１０における火炎伝播の開始から
光学計測ヘッド１１，１２における渦流速度の計測終了
まで、計測装置の外側に位置する。図４は火炎の伝播に
よって生じた２つの光信号を再現したグラフである。Ｘ
軸に示される時間の単位はミリ秒（ｍｓ）であり、計測
ノズル１０からの火炎の噴射開始時間を０ｍｓとして表
示している。火炎は計測ノズル１０からの火炎の噴射開
始から５ｍｓ後に光学計測ヘッド１１に到達しており、
光学計測ヘッド１１に到達した火炎の光は曲線Ｅによっ
て示される特性を備えた光信号へと変換される。曲線Ｅ
は急な上昇曲線を示した後、ほぼ一定の値に推移してい
る。また、火炎の燃焼が終わるにつれ曲線は下降する
（図示略）。光学計測ヘッド１１を通過した火炎は光学
計測ヘッド１２へと伝播され、光学計測ヘッド１２に到
達した火炎の光は図４の曲線Ｆに示される特性の光信号
へと変換される。曲線Ｆの特性はおおむね曲線Ｅの特性
と同じである。燃焼室４内の混合気の渦流速度の算出に
は図２に示される実測距離Ｇ（光学計測ヘッド１１およ
び光学計測ヘッド１２の間の距離、単位＝ｍｍ）が用い
られ、２つの曲線Ｅ，Ｆの間の時間差デルタｔ（単位＝
ｍｓ）から下記の数１に基づいて渦流速度Ｄが算出され
る。但し、２つの曲線Ｅ，Ｆの間の時間差デルタｔを求
める際の光信号の強さの閾値はそれぞれの光信号の最大
値の約２０％である。
【００１２】
【数１】
【００１３】信号値から渦流速度を算出する別の方法と
しては数２に示す相関関数Ｋ（Ｔ）の計算が挙げられ
る。
しては数２に示す相関関数Ｋ（Ｔ）の計算が挙げられ
る。
【００１４】
【数２】
【００１５】ここでＥ（ｔ）およびＦ（ｔ）は光学計測
ヘッド１１，１２におけるそれぞれの光信号の強さを示
す。この相関関数は光信号の最大値を含み、この最大値
から信号ＥおよびＦの間の時間差を確定することが可能
である。
ヘッド１１，１２におけるそれぞれの光信号の強さを示
す。この相関関数は光信号の最大値を含み、この最大値
から信号ＥおよびＦの間の時間差を確定することが可能
である。
【００１６】火炎の伝播は渦流の乱れによる影響を受け
るため、計測データには誤差が含まれる。この誤差を考
慮し、渦流速度の計測結果の精度を許容範囲の３％にお
さめるために１００を越えるエンジンサイクルを統計的
に分析する。
るため、計測データには誤差が含まれる。この誤差を考
慮し、渦流速度の計測結果の精度を許容範囲の３％にお
さめるために１００を越えるエンジンサイクルを統計的
に分析する。
【００１７】本発明に基づく装置を用いることにより、
従来の計測法方による渦流速度の計測と比べ更に正確な
渦流速度の計測が可能な点が確認されている。また本発
明に基づく渦流速度計測装置は従来のレシプロ式内燃機
関の燃焼室に形成された既存のボアへの取り付けが可能
なため、新たな形式のレシプロ式内燃機関の開発を不要
とする。さらには、同装置の取り付けが簡単であり容易
に日常計測を実施することが可能である。これに加え、
本発明に基づく渦流速度計測装置は構造が簡単であるた
め、製造価格を低く抑えることが可能である。
従来の計測法方による渦流速度の計測と比べ更に正確な
渦流速度の計測が可能な点が確認されている。また本発
明に基づく渦流速度計測装置は従来のレシプロ式内燃機
関の燃焼室に形成された既存のボアへの取り付けが可能
なため、新たな形式のレシプロ式内燃機関の開発を不要
とする。さらには、同装置の取り付けが簡単であり容易
に日常計測を実施することが可能である。これに加え、
本発明に基づく渦流速度計測装置は構造が簡単であるた
め、製造価格を低く抑えることが可能である。
【００１８】計測の終了後、計測ノズル１０および光学
計測ヘッド保持装置９を外し、第３の噴射ノズルおよび
始動混合気弁を元通りに挿入し直すことにより、シリン
ダを通常の駆動状態に戻すことができる。
計測ヘッド保持装置９を外し、第３の噴射ノズルおよび
始動混合気弁を元通りに挿入し直すことにより、シリン
ダを通常の駆動状態に戻すことができる。
【００１９】また、計測のためにシリンダ１内へ噴射さ
れた燃料のジェットの流れの方向は実質的に作動ピスト
ン２のピストンヘッド表面と平行をなす。さらに、計測
ノズル１０を単独で用いるか、または計測ノズル１０お
よび通常の噴射ノズルを組み合わせて用いることが可能
である。
れた燃料のジェットの流れの方向は実質的に作動ピスト
ン２のピストンヘッド表面と平行をなす。さらに、計測
ノズル１０を単独で用いるか、または計測ノズル１０お
よび通常の噴射ノズルを組み合わせて用いることが可能
である。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば従
来の渦流速度の計測方法と比べ、日常の計測を容易に行
うことが可能であるとともに製造コストが安価であると
いう優れた効果を発揮する。
来の渦流速度の計測方法と比べ、日常の計測を容易に行
うことが可能であるとともに製造コストが安価であると
いう優れた効果を発揮する。
【図１】図１は本発明の装置を備えたシリンダの上部に
おける縦断面である。
おける縦断面である。
【図２】図２はシリンダヘッドを燃焼室内から見た平面
図である。
図である。
【図３】図３は計測ノズルを図１の矢印Ａの方向から見
た側面図である。
た側面図である。
【図４】図４は時間に対する光信号の強さの変化を示す
グラフである。
グラフである。
１…シリンダ、４…燃焼室、９…光学計測ヘッド保持装
置、１０…計測ノズル、１１…光学計測ヘッド、１２…
光学計測ヘッド、２０ａ〜ｅ…噴射ホール。
置、１０…計測ノズル、１１…光学計測ヘッド、１２…
光学計測ヘッド、２０ａ〜ｅ…噴射ホール。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−175440（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−127258（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−79741（ＪＰ，Ｕ)
実公 平２−36953（ＪＰ，Ｙ２)
特表 昭59−501027（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01P 5/01,5/18
G01J 1/02
F02B 23/02,31/00
F02P 17/00
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも１つのシリンダ（１）を有す
るレシプロ式内燃機関の燃焼室における混合気の渦流速
度計測装置であって、 前記燃焼室（４）内に１つの計測ノズル（１０）および
２つの光学計測ヘッド（１１，１２）を配置し、 前記計測ノズル（１０）から燃焼室内へ噴射される燃料
の少なくとも一部を混合気の渦流の流れに対し直角に噴
射するよう前記計測ノズル（１０）を燃料噴射ノズルと
して形成し、 ２つの光学計測ヘッド（１１，１２）が混合気の渦流の
流れの方向に沿って前記計測ノズル（１０）の下流に配
置され、２つの前記光学計測ヘッド（１１，１２）の１
つを渦流の流れの方向に沿って他方の光学計測ヘッドの
下流に配置したことを特徴とするレシプロ式内燃機関の
燃焼室における混合気の渦流速度計測装置。 - 【請求項２】 燃焼室（４）内において燃料噴射ノズル
が通常時に取り付けられている位置へ前記計測ノズル
（１０）を取り付けるとともに、 燃焼室（４）内においてレシプロ式内燃機関用の始動混
合気弁が通常時に取り付けられている位置へ、２つの前
記光学計測ヘッド（１１，１２）を備えた光学計測ヘッ
ド保持装置（９）を取り付けたことを特徴とする請求項
１に記載の渦流速度計測装置。 - 【請求項３】 燃焼室における混合気の渦流速度計測装
置を備えたレシプロ式内燃機関のシリンダであって、 前記計測装置は、燃料噴射ノズルとして形成された１つ
の計測ノズル（１０）および２つの光学計測ヘッド（１
１，１２）を含み、それらの計測ノズル（１０）および
２つの光学計測ヘッド（１１，１２）は前記燃焼室
（４）内に配置され、 前記計測ノズル（１０）は、該計測ノズル（１０）から
燃焼室内へ噴射される燃料の少なくとも一部を混合気の
渦流の流れに対し直角に噴射するように形成配置され、 ２つの光学計測ヘッド（１１，１２）が混合気の渦流の
流れの方向に沿って前記計測ノズル（１０）の下流に配
置され、２つの前記光学計測ヘッド（１１，１２）の１
つを渦流の流れの方向に沿って他方の光学計測ヘッドの
下流に配置したことを特徴とするレシプロ式内燃機関の
シリンダ。 - 【請求項４】 前記計測ノズル（１０）は、２つの前記
光学計測ヘッド（１１，１２）の計測領域が延びる方向
と同一方向を指向する少なくとも１つの噴射ホール（２
０ａ〜ｅ）を有することを特徴とする請求項３に記載の
シリンダ。 - 【請求項５】 前記計測ノズル（１０）が３つ以上の前
記噴射ホール（２０ａ〜ｅ）を混合気の渦流方向に直交
する方向に広がる平面上に有し、この内の３つが同一方
向、すなわち２つの前記光学計測ヘッド（１１，１２）
の計測領域が延びる方向を指向するように配置されてい
ることを特徴とする請求項４に記載のシリンダ。 - 【請求項６】 少なくとも１つのシリンダ（１）を有す
るレシプロ式内燃機関の燃焼室における混合気の渦流速
度計測方法であって、 前記燃焼室（４）内に、燃料噴射ノズルとして形成され
た１つの計測ノズル（１０）および２つの光学計測ヘッ
ド（１１，１２）を配置し、 前記計測ノズル（１０）から燃焼室内へ噴射される燃料
の少なくとも一部を混合気の渦流の流れに対し直角に噴
射し、 ２つの光学計測ヘッド（１１，１２）を混合気の渦流の
流れの方向に沿って前記計測ノズル（１０）の下流に配
置し、２つの前記光学計測ヘッド（１１，１２）の１つ
を渦流の流れの方向に沿って他方の光学計測ヘッドの下
流に配置することを特徴とする渦流速度計測方法。
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