JPH0648238B2

JPH0648238B2 - 噴射燃料の平均粒径計測装置

Info

Publication number: JPH0648238B2
Application number: JP61114821A
Authority: JP
Inventors: 武征神本
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPS62273431A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は噴射燃料の平均粒径計測装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼル機関においては燃料噴射弁から噴射された燃
料の粒径が燃焼に大きな影響を与え、従ってディーゼル
機関の燃焼を解析するためには噴射燃料の粒径を知る必
要がある。噴射燃料の粒径を調べるために従来では例え
ば噴射された燃料の微粒子をガラス板表面に塗布した捕
獲液内に捕獲し、次いで顕微鏡写真を撮った後にこれら
微粒子の一個一個について粒径を調べることにより全噴
射燃料の微粒子の粒径分布を調べるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのように一個一個の微粒子の粒径を調べ
ることはかなりの手間を要するばかりでなく噴射された
瞬間の微粒子の粒径を調べることができないという問題
がある。また、この方法によれば粒径分布を知ることが
できるが最も知りたいのは平均粒径であり、また粒径分
布曲線は予め予想がつくので平均粒径を知ることができ
れば十分である。

〔問題点を解決するための手段〕

光源と、光源から出た光を平行光線に変換する手段と、
平行光線の光路内に計測すべき全燃料を噴射する燃料噴
射装置と、燃料噴射装置から燃料が噴射されたときに光
源から瞬間的に光を放出させる手段と、光源から瞬間的
に光が放出されたときまでに燃料噴射装置から噴射され
た全燃料噴射量を求める手段と、光源から瞬間的に光が
放出されたときにそれまでに噴射された全噴射燃料の全
燃料粒子の通過光を受光するイメージセンサと、イメー
ジセンサの出力信号に基いて燃料粒子を通過しない光の
強度Ｉｏと燃料粒子の通過光の強度Ｉとからイメージセ
ンサ上における燃料粒子通過光の到達領域全体に亘る燃
料粒子通過光の対数減衰量（lnIo-lnI）の総和を求めて
この減衰量の総和と燃料噴射量から平均粒径を計算する
計算手段とを具備している。

〔実施例〕

第１図を参照すると、その全体を符号１で示す平均粒径
計測装置は高圧容器２を具備する。この高圧容器２は互
いに平行をなす一対の透明ガラス板３，４を具え、これ
らガラス板３，４の間に高圧室５が形成される。高圧室
５の頂部には燃料噴射弁６が配置され、この燃料噴射弁
６から燃料７が噴射される。

一方、高圧容器２の一側には光源８、集光レンズ９、ピ
ンホール１０を具えたスクリーン１１および凸レンズ１
２が配置され、高圧容器２の他側には凸レンズ１３、開
孔１４を具えたスクリーン１５およびイメージセンサ１
６が配置される。光源８としてはパルスレーザが適して
おり、レーザとしてはルビーレーザを使用することがで
きる。なお、パルスレーザの代りにフラッシュを用いる
こともできるがこの場合にはイメージセンサ１６の前に
一定の波長の光のみを通過せしめるフィルタを挿入する
必要がある。光源８から出た光は集光レンズ９により集
光された後にピンホール１０を通り、次いで開拡しなが
ら凸レンズ１２に向かう。次いでこの光は凸レンズ１２
により平行光線とされ、この平行光線はガラス板３、高
圧室５およびガラス板４を通って凸レンズ１３に向か
う。次いでこの平行光線は凸レンズ１３により集光さ
れ、この集光された光線は開孔１４を通ってイメージセ
ンサ１６に達する。イメージセンサ１６は平面内におい
て格子状に配列された例えば400×500個程度の多数の画
素を有し、高圧容器２を通過した各点における光の強度
が対応する画素により検出される。イメージセンサ１６
としては例えばＣＣＤ型（Charge Coupled Device）カ
メラを使用することができる。光源８は極めて短かい時
間、光線を出し、このときに各画素により検出された光
の強度はフレームメモリ１７に送り込まれてフレームメ
モリ１７に記憶される。フレームメモリ１７内に記憶さ
れた光の強度は電子制御ユニット１８に供給されて処理
される。電子制御ユニット１８はディジタルコンピュー
タからなり、双方向性バス１９によって相互に接続され
たＲＯＭ（リードオンメモリ）２０、ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）２１、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）
２２、入力ポート２３および出力ポート２４を具備す
る。フレームメモリ１７は入力ポート２３に接続され
る。また、燃料噴射弁６は燃料噴射圧を検出するための
圧力センサ２５と、ニードルのリフト量を検出するため
のニードルリフトセンサ２６とを具備し、これら圧力セ
ンサ２５およびニードルリフトセンサ２６は夫々対応す
るＡＤ変換器２７，２８を介して入力ポート２３に接続
される。一方、出力ポート２４は適当な表示装置２９に
接続される。

第２図は平均粒径計測装置１の別の実施例を示す。この
実施例では第１図の凸レンズ１２に代えて凹面鏡１２′
が用いられていると共に第１図の凸レンズ１３に代えて
凹面鏡１３′が用いられおり、その他の点については基
本的に第１図に示す実施例と変りはない。

次にまず始めに本発明を概念的に説明する。噴霧燃焼で
は燃焼特性が燃料粒子の体積Ｖに対する燃料粒子の表面
積Ｓの大小によって左右されるので、燃焼を解析にする
に当っては比表面積Ｓ／Ｖが重量な因子となる。これを
燃料粒子全体について考えると全燃料粒子の体積の総和は全燃料粒子の表面積の総和はここでｘｉは燃料粒子の直径、Δｎｉは直径がｘｉであ
る燃料粒子の個数、は平均粒径、ｎは燃料粒子の総数
である。

(1)式の両辺を(2)式で割るとこのがいわゆるザウター平均粒径と称され、以下このを₃₂と表わす。

(3)式からわかるようには燃料粒子の体積の総和を表わしており、これは燃料噴
射量を計測することによって容易に求められる。

一方、燃料粒子群に光線を照射すると燃料粒子を通過し
た光は減衰するから燃料粒子群を通過した光線をスクリ
ーン上に当てると燃料粒子を通過した光はスクリーン上
で影となる。単純に考えた場合、この影の面積は燃料粒
子の断面積に一致しており、従って影の総面積は全燃料
粒子の断面積の総和に一致する。ところが(3)式におい
ては全燃料粒子の断面積の総和を示しており、従って影の
総面積を計測すればが求まることになる。従って燃料噴射量を計測しかつ影
の総面積を計測することによって(3)式から平均粒径が
求められる。

このように本発明は燃料粒子群によって形成される影か
ら平均粒径を求めるようにしたものである。しかしなが
ら燃料粒子の断面積と影との関係は上述したような単純
なものではなく、影の総面積からただちに平均粒径が求
められるものではない。しかしながら燃料粒子の断面積
と影との間に何らかに関係があれば影を計測することに
よって平均粒径を求めることができる。しかも燃料粒子
群によって形成される影については電気的にただちに検
出できるので極めて有効である。

そこで本発明者は燃料粒子の断面積と影の物理的意味を
追究してそれらの関係を見い出し、それによって瞬時に
して平均粒径を計測しうるようにしたのである。

そこで次に燃料粒子の断面積と影との関係をまず始めに
説明し、次いで影から平均粒径を求める方法について説
明する。

第３図に示されるように断面積Ａの平行光線内に１個の
燃料粒子Ｐが浮遊しているとこの粒子により一部の光は
減衰されて燃料粒子の後方に影が生じる。断面積Ａを通
過する光のエネルギの総和をＩｏとした場合において断
面積Ａ′を通過する光のエネルギＩがＩ＝Ｉｏ（Ａ−Ce
xt）になった場合、このCextを減衰断面積と称する。こ
の減衰断面積は燃料粒子によって形成される影を全く光
が通らない影に換算した場合の影の断面積に相当する。

ところで燃料粒子の断面積は（π／４）xi²であり、こ
れを光学断面積とする減衰断面積Cextは光学断面積を用
いて次のように表わされる。

Cext＝Qext・（π／４）xi² ここで、Qextは減衰係数と称される。

光線中に物体が存在する場合には光は吸収および散乱に
よって減衰するが燃料は一般に非導電体であるので燃料
粒子は光、即ち電磁波を吸収せず、従って散乱のみを生
ずる。従って燃料粒子については減衰係数Qextは散乱係
数と同一になる。

ところで散乱係数は粒子パラメータαｉ（＝πｘｉ／
λ，ここでλは光の波長）と粒子の屈折率ｍの関数であ
り、Mieの理論から厳密に導びかれる。第４図は燃料と
してノルマルトリデカンＣ₁₃Ｈ₂₈(m＝1.413)を用い、波
長λ＝0.6328μｍの光を用いた場合の厳密解を示してい
る。α→∞でQextが2.0に近づくことがわかる。αが小
さな場合を除いてαは2.0程度であり、一方減衰断面積
は上述したようにCext＝Qext・（π／４）xi²で表わさ
れるので減衰断面積Cextは光学断面積（π／４）xi²の
ほぼ２倍となることがわかる。

ところで減衰係数Qextは平行光線の減衰を意味している
ので減衰係数Qextが厳密解と一致するのは開孔１４（第
１図および第２図）内を平行光線のみが通過する場合で
ある。開孔１４の径が大きくなると平行光線に対して傾
斜した散乱光も開孔１４内を通過するので影の面積が小
さくなり、減衰係数Qextはみかけ上小さくなる。第５図
に示されるように平行光線の光軸に対して角度θだけ傾
いた散乱光が開孔１４内を通過し、散乱光が角度θ以上
であれば開孔１４を通過しない場合にこの角度θを検出
半角を称する。即ち、開孔１４の径が大きくなれば検出
半角θが大きくなり、減衰係数Qextはみかけ上小さくな
る。また、光の波長、燃料粒子の径の大きさおよび屈折
率によって各方向へ散乱する光のエネルギが変化し、従
って散乱光が開孔１４を通過してもこの散乱光のエネル
ギは光の波長、燃料粒子の径の大きさおよび屈折率によ
って変化する。開孔１４を通過する散乱光のエネルギが
大きくなれば減衰係数Qextはみかけ上小さくなる。ここ
で減衰係数Qextの減少率を補正係数Ｒで表わすとみかけ
の減衰係数はＲ・Qextとなり、補正係数Ｒは検出半角
θ、光の波長λ、燃料粒子の径ｘｉ、燃料粒子の屈折率
ｍの関数となる。光の波長λと燃料粒子の径ｘｉを粒子
パラメータαｉ（＝πｘｉ／λ）で代表すると、粒子パ
ラメータαｉおよび屈折率ｍに対する散乱パターンはMi
eの理論により厳密に求められる。燃料の種類が定まれ
ば屈折率ｍが定まるので燃料が定まれば結局補正係数Ｒ
は検出半角θおよび粒子パラメータαｉの関数となる。
粒子パラメータαｉを一定とした場合の補正係数Ｒと検
出半角θとの関数を第６図に示す。第６図からわかるよ
うに検出半角θが大きくなると補正係数Ｒは0.5に近づ
く。

前述したように減衰係数Qextは粒子パラメータαｉと粒
子の屈折率ｍの関数である。また補正係数Ｒは粒子パラ
メータαｉと、粒子の屈折率ｍと、検出半角θとの関数
である。燃料が定まれば屈曲率ｍが定まるので燃料が定
まれば減衰係数Qextは粒子パラメータαｉのみの関数と
なり、補正係数Ｒは粒子パラメータαｉおよび検出半角
θのみの関数となる。従ってこの場合、みかけの減衰係
数Ｒ・QextはＲ（αｉ，θ），Qext（αｉ）と表わされ
る。

前述したように燃料粒子一個に対する減衰断面積はCext
＝Qext・（π／４）xi²で表わされるから燃料粒子一個
に対する減衰断面積CextをＲ（αｉ，θ），Qext（α
ｉ）で表わすと次のようになる。

Cext＝Ｒ（αｉ，θ）・Qext（αｉ）・（π／４）xi²
従って全燃料粒子に対する減衰断面積Cextの総和Ａｆは
次のように表わされる。

(4)式は種々の粒径の燃料粒子が混在している場合の減
衰断面積の総和Ａｆを示している。(4)式において粒子
パラメータαｉは光の波長λおよび粒径ｘｉの関数であ
り、検出半角θは開孔１４（第５図）の径によって定ま
るから光の波長λおよび開孔１４の径が定まれば減衰断
面積の総和Ａｆは粒子の粒径ｘｉと、粒径ｘｉである粒
子の個数との関数となる。従って減衰断面積の総和Ａｆ
を計測することができ、粒子の全個数と粒度分布がわか
れば粒径ｘｉの粒子が何個あるかがわかり、従って平均
粒径を求めることができる。しかしながら噴射燃料の粒
子の全個数と粒度分布は不明であるからたとえ減衰断面
積の総和Ａｆを計測することができたとしてもただちに
平均粒径を求めることができない。

上述したように噴射燃料の粒子の全個数と粒度分布は不
明であるが燃料噴射弁から噴射された燃料の粒度分布に
ついては一定性があることが知られる。このような粒度
分布を表わす式として以下に示す抜山−棚沢の分布曲線
が知られている。

ｆ（ｙ）＝Ａｙ^αｅｘｐ（−Ｂｙ^β……(5) ただし、ｙ＝ｘｉ／ｉ₃₂（ｉ₃₂は平均粒径）Ａ，Ｂ，α，βは定数 (5)式で表わされる分布曲線を第７図に示す。

ｆ（ｙ）は全粒子巾において粒径がｙである粒子が占め
る割合を示している。

このように(5)式から粒度分布を知ることができ、従っ
て不明なのは粒子の全個数である。そこで夫々粒径の異
なる各粒子に対する平均的なみかけの減衰係数Ｒ（₃₂
θ）・Qext（₃₂）を考え、光は各粒子についてこのみ
かけの減衰係数に従って減衰するものとする。ここで
₃₂は平均粒径₃₂に対するパラメータである。

このように考えると減衰断面積の総和Ａｆで次式で表わ
されることになる。

(6)式において平均粒径₃₂が決まったとすると(6)式は
次のようになる。

ところでこの(7)式のＡｆは(4)式のＡｆに一致するから
(4)式および(7)式からＡｆを消去すると次のようにな
る。

(8)式のΔｎｉは分母、分子の双方に含まれているから
粒子の実際の個数ではなく、このΔｎｉは粒径ｘｉの粒
子が存在する割合で表わせばよい。従って平均粒径₃₂
が決まったとすると(5)式或いは第７図からΔｎｉが求
まることになる。従って(5)式或いは第７図を用いて(8)
式から平均粒径₃₂に対する粒子パラメータ₃₂とみか
けの減衰係数Ｒ（₃₂θ）・Qext（₃₂θ）との関係が
検出半角θの関数として求まることになる。この関数を
第８図に示す。即ち、平均粒径₃₂が決まり、検出半角
θが決まれば第８図からただちにみかけの減衰係数Ｒ
（₃₂θ）・Qext（₃₂θ）が定まることになる。

一方、燃料噴射弁６（第１図および第２図）から噴射さ
れた燃料の質量Ｍｆは次式のように表わされる。

ここでρｆは燃料の密度である。

(7)式，(9)式を(3)式に代入しておよびを消去し、更に₃₂＝π₃₂／λの関係を用いると次式
が得られる。₃₂ ＝（π／λ）・（３／２）・｛Ｒ（₃₂θ）・Qext（₃₂）／ρｆ｝・（Ｍｆ／Ａｆ）……(10) (10)式において光線８が定まれば光の波長λが定まり、
燃料が定まれば燃料の密度ρｆが定まり、開孔１４の径
が定まれば検出半角が定まる。従って噴射燃料の質量Ｍ
ｆと減衰断面積の総和Ａｆを計測できればまず始めに
₃₂を仮定することにより第８図からＲ（₃₂θ）・Qext
（₃₂）を求め、次いで(10)式から粒子パラメータ₃₂
を求めることができる。(10)式から求めた₃₂が仮定し
た₃₂と異なる場合には₃₂を再び仮定して(10)式から
₃₂を求める。仮定した₃₂と(10)式から求められた
₃₂とが一致するまでこれを繰返すことによって正しい
₃₂が求められ、従って平均粒径₃₂が求まる。実際には
Ｒ（₃₂θ）・Qext（₃₂）の値は₃₂が多少変化して
もさほど変化せず、従って₃₂はＭｆ／Ａｆの値によっ
て定まることになる。

上述したように平均粒径₃₂は噴射燃料の質量Ｍｆおよ
び減衰断面積の総和Ａｆが計測できれば(10)式から求ま
ることになる。そこで次にこれらＭｆおよびＡｆの求め
方について説明する。

まず始めにＭｆについて考えると噴射燃料の質量Ｍｆは
予め求めておくこともできるし、また粒径の計測時に計
算することもできる。いずれの方法にせよ燃料噴射弁の
ニードルが開弁したときから一定時間経過するときまで
の燃料噴射量は燃料噴射率を表わす曲線から求めること
ができる。粒径の計測と同時に噴射量を計測する場合
は、第１図および第２図に示すように燃料噴射弁６に取
付けた噴射圧力計２５とニードルリフトセンサ２６の出
力信号から燃料噴射率、即ち噴射燃料の質量Ｍｆを計算
することができる。なお、一回の噴射が完了した直後の
粒径を計測する場合には一回の噴射によって噴射される
燃料の量は予め容易に計測することができるので特にニ
ードルリフトセンサ２６を取付けなくても噴射燃料の質
量Ｍｆを計算することができる。従って第１図および第
２図に示すようにニードルリフトセンサ２６および燃料
噴射圧力センサ２５を燃料噴射弁６に取付けておけば燃
料噴射時にこれらセンサの出力信号から噴射燃料の質量
Ｍｆを計算することができる。このように噴射燃料の質
量Ｍｆについては種々の求め方がある。

次に減衰断面積Cextの総和Ａｆの求め方について説明す
る。減衰断面積Cextの総和Ａｆが大きくなればそれだけ
粒子群を通過する光の強度が弱まるので粒子群を通過し
た光の強度を計測すれば減衰断面積Cextの総和Ａｆが求
まることになる。そのためにイメージセンサ１６が使用
される。イメージセンサ１６は多数を画素を平面的に配
置したスクリーンを有し、このスクリーン上に燃料噴霧
の投影像が結像され、各画素が受光した光の強度に応じ
た出力電圧を発生する。従ってイメージセンサ１６の出
力電圧から減衰断面積Cextの総和Ａｆが求められること
になる。

ところで単位断面積当りの減衰断面積を考え、これをａ
ｆとするとこのａｆは光の強度の減衰率を示すことにな
る。従って粒子群への入射光の強度をＩｏ、粒子群を通
過した光の強度をＩとすると単位断面積当りの通過光の
強度Ｉの減少量、即ち（Ｉｏ−Ｉ）はafIoに一致し、従
ってａｆ＝（Ｉｏ−Ｉ）／Ｉｏになるものと一見考えら
れる。即ち、減衰しなかった光Ｉｏと減衰した光Ｉとの
差をイメージセンサ１６によって検出すれば単位断面積
当りの減衰断面積ａｆを求めることができ、従って減衰
断面積Cextの総和Ａｆを求めることができるように考え
られる。このように（Ｉｏ−Ｉ）がafIoに一致するとい
うのはイメージセンサ１６によって感知される光の減少
量が個々の粒子による光の減衰量の単なる総和であるこ
とを意味している。

しかしながらアトランダムに浮遊する多数の粒子群を通
過した光の減衰量は個々の粒子による光の減衰量を単な
る総和ではなく、次に示すBouguer-Lambert-Beerの法則
に従って減衰する。

ｄＩ／Ｉ＝−Cext ＮｄＬ……(11) ここでＩは粒子群を通過した光の強度、Cextは減衰断面
積、Ｎは単位体積当りの粒子個数、ｄＩは光が距離ｄＬ
を通過したときの光の強度の減衰量を示している。

従って粒子の存在する距離Ｌを光が通過したときに光の
強度がＩｏからＩまで減衰したとすると(11)式の両辺を
積分することにより次式が得られる。

ｌｎＩｏ−ｌｎＩ＝Cext・Ｎ・Ｌ……(12) 又はＩ／Ｉｏ＝exp（−Cext・Ｎ・Ｌ）ここでCext・Ｎ・Ｌは本発明におけるａｆに相当し、従
って、αｆ＝ｌｎＩｏ−ｌｎＩとなる。従って単位断面
積当りの減衰断面積αｆは入射光と通過光との単なる差
（Ｉｏ−Ｉ）に比例するのではなく、それらの対数の差
によって表わされることがわかる。第９図はイメージセ
ンサ１６のスクリーン上に結像された噴霧パターンＺ
（Ｘ−Ｙ平面上）と、通過光の減衰量（ｌｎＩｏ−ｌｎ
Ｉ）との関係を図解的に示している。従って次式に示す
ように噴霧パターンＺの全領域に亘ってｌｎＩｏ−ｌｎ
Ｉを積分すれば減衰断面積の総和Ａｆが求められること
になる。

Ａｆ＝_ｘｙａｆｄｘｄｙ＝_ｘｙ（ｌｎＩｏ−ｌｎＩ）ｄｘｄｙ……(13) イメージセンサ１６では入射光Ｉｏおよび通過光Ｉの双
方を検出しうる。この検出結果はフレームメモリ１７内
に一時的に記憶され、次いで電子制御ユニット１８によ
り(13)式に基づいてＡｆが計算される。このＡｆの計算
のしかたについては次の２つの方法が考えられる。一つ
の方法は燃料噴射を行なう前に光源８を発光させ、この
ときのＩｏをフレームメモリ１７に記憶する。次いで燃
料噴射したときに再び光源８を発光させてこのときのＩ
をフレームメモリ１７に記憶する。次いで第９図のＸ−
Ｙ平面の各点について順次（ｌｎＩｏ−ｌｎＩ）を計算
し、次いでこれらを全て加算することによってＡｆを求
めることができる。もう一つの方法は燃料噴射をしたと
きのみ光源８を発光させてこのときのＩをフレームメモ
リ１７に記憶する。このとき第９図のＸ−Ｙ平面におい
て噴射パターンＺ以外の領域はＩｏがフレームメモリ１
７内に記憶されている。従ってＩｏが記憶されているフ
レームメモリ１７の数点からＩｏを読み出してこれらの
平均値を計算し、この平均値をＩｏとする。次いで第９
図のＸ−Ｙ平面の各点について順次（ｌｎＩｏ−ｌｎ
Ｉ）を計算し、次いでこれらを全て加算することによっ
てＡｆを求めることができる。

上述したようにＡｆを求めることができ、また前述した
ようにＭｆを求めることができるので(10)式から₃₂を
求めることができ、斯くして平均粒径₃₂を求めること
ができる。

次に燃料噴射弁６の燃料噴射量を予め求めておき、噴射
前に光源８を一度発光させ、次いで噴射完了後に再度光
源８を発光させて噴射完了直後の粒径を計測する場合を
例にとって平均粒径を計測する方法を第１０図を参照し
つつ説明する。

第１０図を参照すると、まず始めにステップ３０におい
て燃料噴射弁６の燃料噴射処理および光源８の発光処理
が行なわれる。即ち、まず第１に燃料噴射が行なわれる
前に光源８が発光せしめられ、このとき入射光そのもの
の強度Ｉｏがイメージセンサ１６に記憶される。このＩ
ｏを表わすデータはただちにフレームメモリ１７に送り
込まれて記憶される。次いで燃料噴射弁６から燃料が噴
射され、燃料噴射期間中の任意の時刻に再び光源８が発
光せしめられるこのときイメージセンサ１６に記憶され
た通過光の強度Ｉはただちにフレームメモリ１７に送り
込まれて記憶される。次いでステップ３１ではフレーム
メモリ１７に記憶されたＩｏおよびＩから減衰断面積の
総和Ａｆが(13)式に基いて計算される。次いでステップ
３２では予めRAM２１内に記憶してある噴射燃料の質量
Ｍｆ、光の波長λ、噴射燃料の密度ρｆ、検出半角θお
よび粒子パラメータの仮定値₃₂′を読み出す。次いで
ステップ３３では与えられた検出半角θと、仮定された
₃₂′から第８図に示す関係に基いてみかけの減衰係数
Ｒ（₃₂′θ）・Qext（₃₂′）が計算される。なお、
第８図に示す関係は関数式或いはデータテーブルの形で
予めＲＯＭ２０内に記憶されている。従ってステップ３
３ではこの記憶された関数からみかけの減衰係数が計算
される。次いでステップ３４では(10)式から粒子パラメ
ータ₃₂の第１近似値が求められる。次いでステップ３
５では第１近似値₃₂と仮定値₃₂′の差が一定値ε以
下であるか否かが判別される。

｜₃₂−₃₂′｜≧εであればステップ３６に進んで
₃₂を₃₂′とし、次いで₃₂の第２近似値が求められ
る。｜₃₂−₃₂′｜＜εとなるとステップ３７に進ん
で₃₂＝λ₃₂／πなる式から平均粒径₃₂が求めら
れ、次いでステップ３７において平均粒径₃₂を示すデ
ータが表示装置２９に出力されて表示される。

〔発明の効果〕

本発明によれば噴射燃料の平均粒径をただちに計測する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は平均粒径計測装置の第１実施例の全体図、第２
図は平均粒径計測装置の第２実施例の全体図、第３図は
単一粒子による光の減衰を説明するための図、第４図は
粒子パラメータと減衰係数の関係を示す線図、第５図は
検出半角を説明するための図、第６図は補正係数と検出
半角との関係を示す線図、第７図は燃料粒度の分布曲線
を示す線図、第８図はみかけの減衰係数を示す線図、第
９図はイメージセンサによって感知される光の減衰量を
示す図、第１０図は平均粒径を求めるための一つの例を
示すフローチャートである。１……平均粒径計測装置、２……高圧容器、６……燃料噴射弁、８……光源、１２，１３……凸レンズ、１６……イメージセンサ、１７……フレームメモリ、１８……電子制御ユニット。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−90139（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−15541（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−126361（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−17940（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−61934（ＪＰ，Ａ) 「粒度測定技術」昭和50．８．20 日刊工業新聞社、161〜174頁光透過法

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源から出た光を平行光線に変
換する手段と、該平行光線の光路内に計測すべき全燃料
を噴射する燃料噴射装置と、該燃料噴射装置から燃料が
噴射されたときに該光源から瞬間的に光を放出させる手
段と、該光源から瞬間的に光が放出されたときまでに燃
料噴射装置から噴射された全燃料噴射量を求める手段
と、該光源から瞬間的に光が放出されたときにそれまで
に噴射された全噴射燃料の全燃料粒子の通過光を受光す
るイメージセンサと、該イメージセンサの出力信号に基
いて燃料粒子を通過しない光の強度Ｉｏと燃料粒子の通
過光の強度Ｉとからイメージセンサ上における燃料粒子
通過光の到達領域全体に亘る燃料粒子通過光の対数減衰
量（InIo-InI）の総和を求めてこの減衰量の総和と上記
燃料噴射量から平均粒径を計算する計算手段とを具備し
た噴射燃料の平均粒径計測装置。