JP4590454B2 - テストスタンド - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念（所謂おいて部分、プリアンブル部分）に記載の様式の装置に関する。

内燃機関用、特にスポーツエンジン用のテストスタンドでは、一般に、エンジンのテストスタンド燃焼試験の際に生じる排ガスが、エンジン付近の触媒を介在せずに、建屋一体型排気配管系を通り煙道に送られ、そこから周囲に放出されている。

許容限界値を達成するためには、排気管路に排気浄化システムを組み込むことが必要である。
しかし排気配管系に設けられる排気浄化システムが使用される場合、正にスポーツエンジンでは、ミスファイヤ時に比較的大量の未燃炭化水素が排気配管系に入り込み、そこに設けられた排気浄化システムの機能を阻害したり、ましてやこれを破壊したりしかねない。

従って本発明の課題は、浄化後の排ガスが周囲に放出されて、被験エンジンの燃焼不良時に排気浄化システムを損傷しない、建屋一体型排気配管系を備えたテストスタンドを提案することにある。

この課題は、本発明により請求項１の特徴部分に記載の各特徴によって解決される。
本発明は、未燃炭化水素が排気系統に存在し、そのため排気配管系にも存在する場合は、未燃炭化水素を負担した排ガスを、これが高温の排気浄化システムを通過する前に周囲に逃がすという発想に基づくものである。それにより、爆発可能量の未燃炭化水素が排気浄化システムに到達することなく、このためその機能が阻害されないことを保証している。

エンジンの異常燃焼が出現するのは短時間に限られており、またそれにより直ちにテストスタンドでの運転が停止されるために、周囲に逃がされる未燃炭化水素および未処理排ガスの量も相応に極僅かとなっている。即ちここで問題にされるのは、その重大性において通常運転とは比較にならない極短時間の非常事態である。

従属請求項には、本発明の有利な構成例が説明される。
請求項２に従った展開構成例により、排気配管系に周囲空気を添加することによって、その始点から直ちに、未燃炭化水素が流入しても、排気配管系で着火性混合気が一切生成されないことが保証されるために、排気設備の保安性が向上される。そこでは、周囲空気がテストスタンドから取り出されるようにすることが好ましい。

請求項３に従った本発明の構成形態は、異常事態の発生時、即ち爆発可能量の未燃炭化水素が排気配管系に入り込んだ場合には、排気配管系の排気浄化システムが設けられた遮断エリアを新気で掃気できるために、そこに万一爆発可能な残留炭化水素が存在したとしても、排気浄化システムの内部に、その動作を阻害したり、ましてや排気浄化システムを破壊したりしかねない反応を来たさないという長所を有している。

請求項４に従った本発明の構成形態は、排気配管系および分岐部の内部の排ガスが吸い出されることにより、排気配管系の始点に周囲空気が流入することが可能となり、異常事態においては分岐管路も含めて排気設備全体を未燃炭化水素から浄化できるという長所を有している。

排気配管系の比較的長い全長、および排気配管系の始点への周囲空気の直接添加により、排気浄化システムへの到達時には排ガスの温度が排気浄化システムの機能が確実に保証されないほど低下しているために、請求項５に従って加熱装置が備えられる。

加熱容量を制限するために、さらに請求項６においては排気配管系に熱交換器を備えることが提案されるが、この熱交換器により、請求項７に従って、排気浄化システムの下流側の高温排ガスから熱を吸収できるようにするとよい。

請求項８に提案されるように、排気浄化システムとして酸化触媒が使用されると有利である。
請求項９に従った展開構成例は、排気配管系の排ガスのスムーズな排出が保証されるという長所を有している。

次に本発明を好ましい実施例に基づき詳しく説明する。
唯一の図には、本発明に従った排気配管系が備えられる、テストスタンドの概要が示されている。

テストスタンド１においては、触媒なしでエンジン２の試験が行われる。その排ガスは、二本の排気管路３および４を通り本発明に従って構成される排気配管系５に入り込む。排気管路３および４には、排気浄化装置が一切組み込まれていない。

排気配管系５は、その入口６に、テストスタンド１に向かって開口した二本の管路７および８を有しており、これらは、排気管路３および４を差し込むことができるとともに、この始点６のところに十分な自由空間が残されて、テストスタンド１から大量の周囲空気を同時に吸い込むことができるように、寸法決定されている。

これらの管路７および８は、流れの静定および均一化に利用される緩衝容器９に合流している。
その後排ガスは、比較的短い管路１０を介在して排気フィルタ１１に入り込むが、その内部で排ガスは、排気浄化システムの動作を阻害しかねない微細塵埃から排ガスを浄化するために、複数のフィルタを通り流れなければならない。他にも排気フィルタ１１には、フィルタ火災を消火するためのウォータミスト発生装置が備えられるとよいが、その場合は排気フィルタ１１が火災発生区間を隔離する防火装置としても機能する。

排気フィルタ１１を通過した後、塵埃から浄化された排ガスは、管路部分１２を通り一群の消音器１３に到達する。
排ガスはそこから管路部分１４を通り分岐点１５に到達する。この分岐点１５から、第１の遮断弁１７により開閉可能な分岐管路１６が分岐している。第１遮断弁１７の下流側にはさらに吸込みファン１８が配置される。この分岐管路１６はその後引き続いて周囲に開口している。

流れの方向で分岐点１５の下流側の管路部分１４には、第２の遮断弁１９が配置されている。排ガスは、この第２遮断弁１９を通過した後、管路部分２０に到達するが、この管路部分２０には他にも供給管路２１が合流しており、その周囲側の開口部は第３の遮断弁２２により管理されている。

排ガスは、管路部分２０を通り向流熱交換器２３に導かれ、そこから管路部分２４を通り加熱装置２５および酸化触媒として構成された排気浄化装置２６に導かれる。
そこから、浄化されその際に加熱された排ガスは、管路部分２７を通り向流熱交換器２３の吸熱側に到達し、そこで排ガスはその熱を、管路部分２０を通り供給される排ガスに引き渡してこれを加熱する。

向流熱交換器２３で冷却された排ガスは、引き続き管路部分２８を通り吸込みブロア２９に到達し、吸込みブロア２９は浄化され冷却された排ガスを、管路部分３０、さらにもう一つの消音器３１を介して煙道３２に導き、排ガスはその内部を通り周囲に放出される。

遮断弁１７、１９および２２の動作制御は、一つのセンサ３３により図示されない制御回路を介して行われる。ここではセンサ３３が管路部分１２の排気フィルタ１７と消音器１３との間に配置されている。

センサ３３により排ガス中の未燃炭化水素が計測されると、直ちに遮断弁１９が閉じられて、遮断弁１７および２２が開かれる。それ以外にも吸込みファン１８の運転が開始される。

それにより未燃炭化水素を負担した排ガスは、分岐管路１６に入り込むために、周囲に到達する。この未燃炭化水素を随伴した排ガスは、排気配管系の遮断弁１９から続いた部分を通り流れることはない。

遮断弁２２の開放により、排気配管系のこの部分には新気が入り込むが、これは、向流熱交換器２３、加熱装置２５、排気浄化装置２６、およびブロア２９を通り流れて、そこに存在する全ての排ガスを煙道３２から周囲に放出する。排ガス中に大量の未燃炭化水素が検出されると同時に被験エンジンが停止されるために、排気浄化システムが損傷したり、ましてや破壊されたりすることが、それにより確実に防止されるようになる。

周囲空気を排気配管系５の入口のところで添加することにより、過量の未燃炭化水素が流れる管路部分や組付け部品の内部で着火性混合気が生成されるのを防止している。
個々の管路部分の寸法諸元および総延長距離が適切に決定される場合は、テストスタンド１上で、出力１００ｋＷ以上、燃料消費量毎時２００ｋｇまでのエンジンの試験を行うことができる。他にも、排気配管系５に流入する際の排気温が５°から１，０００°までである排ガスの、問題のない浄化が可能となる。

最大で１ｋｇの未燃燃料が排気配管系に短時間流入する怖れがある異常事態は、本発明に従った配列により、問題なく克服することができる、具体的には、未燃炭化水素を負担した排ガスは、分岐管路１６を通り問題なく周囲に逃がされるようになっている。排気浄化装置が設けられた排気配管系の部分には、排気設備を損傷ないしは破壊しかねない未燃炭化水素が一切流入しない。それに加えてさらに、排ガスが排気配管系の始点で希薄化されるために、炭化水素が流れる排気配管系の分岐点１５までの部分に着火性混合気が生成される可能性も確実に防止される。

本発明に従った排気配管系を有するテストスタンドの概略図である。

符号の説明

１ テストスタンド
２ エンジン
３ 排気管路
４ 排気管路
５ 排気配管系
６ 入口
７ 管路
８ 管路
９ 緩衝容器
１０ 管路
１１ 排気フィルタ
１２ 管路部分
１３ 消音器
１４ 管路部分
１５ 分岐点
１６ 分岐管路
１７ 第１遮断弁
１８ 吸込みファン
１９ 第２遮断弁
２０ 管路部分
２１ 供給管路
２２ 第３遮断弁
２３ 熱交換器
２４ 管路部分
２５ 加熱装置
２６ 排気浄化システム
２７ 管路部分
２８ 管路部分
２９ 吸込みブロア
３０ 管路部分
３１ 消音器
３２ 煙道
３３ センサ

Claims (9)

1. テストスタンド上で燃焼試験が行われる内燃機関の排ガスを大気に逃がすための排気配管系（５）にして、直接又は間接的に内燃機関の少なくとも１つの排気管路と連通可能な排気管系（５）を備えたテストスタンドにおいて、
   前記排気配管系（５）に、排ガスの流れの方向で、最初に未燃炭化水素を計測するセンサ（３３）が、次に第１の遮断弁（１７）を有し周囲に導通する分岐管路（１６）が、その後に第２の遮断弁（１９）が、その後に排気浄化システム（２６）が備えられていること、及び
   制御回路が上記センサ（３３）に接続されており、また、上記制御回路が遮断弁（１７、１９）を以下のように、すなわち、センサ（３３）が排ガス中の未燃炭化水素を計測すると、第２の遮断弁（１９）が閉じられ又第１の遮断弁（１７）が開かれるように、制御すること
   を特徴とする、テストスタンド。
2. 請求項１に記載のテストスタンドにおいて、
   前記排気配管系（５）の入口（６）に、周囲空気の供給部が備えられることを特徴とする、テストスタンド。
3. 請求項１または２に記載のテストスタンドにおいて、
   排ガスの流れの方向で前記第２遮断弁（１９）の下流側に、周囲空気を前記排気配管系（５）に供給するための、第３の遮断弁（２２）を有する供給管路（２１）が組み付けられることを特徴とする、テストスタンド。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のテストスタンドにおいて、
   排ガスの流れの方向で前記第１遮断弁（１７）の下流側に、吸込みファン（１８）が前記分岐管路（１６）に組み付けられることを特徴とする、テストスタンド。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のテストスタンドにおいて、
   排ガスの流れの方向で前記排気浄化システム（２６）の上流側に、加熱装置（２５）が備えられることを特徴とする、テストスタンド。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のテストスタンドにおいて、
   前記加熱装置（２６）の上流側で、熱交換器（２３）が前記排気配管系（５）に備えられることを特徴とする、テストスタンド。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のテストスタンドにおいて、
   前記熱交換器が向流熱交換器（２３）として構成され、その放熱側が前記排気浄化システム（２６）の下流側の前記排気配管系（５）に接続されることを特徴とする、テストスタンド。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のテストスタンドにおいて、
   排気浄化システム（２６）として酸化触媒が使用されることを特徴とする、テストスタンド。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のテストスタンドにおいて、
   排ガスの流れの方向で前記向流熱交換器（２３）の放熱側の下流側に、吸込みブロア（２９）が前記排気配管系（５）に組み付けられることを特徴とする、テストスタンド。

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