JPS6319507A - 噴霧流測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は噴霧流測定装置に関し、更に詳細に述べると、
例えば内燃機関用燃料噴射弁等から噴射される燃料油等
の噴霧流の形状を示す三次元データを得るための装置に
関する。

（従来の技術） 例えば、内燃機関用の燃料噴射弁等において、その特性
の良否判断のためにそれによる噴ｎ流の形状の観測を行
なう場合、従来では、燃料噴射と同期して発光するスト
ロボ発光器等を用いて噴霧流を直接目視によって観測す
る方法が一般的であった。しかし上記した如き従来の方
法によるときは噴霧流形状の側面からの観測のみが可能
であって、燃料油噴射軸方向における形状、噴射角度、
噴霧流の割れ具合、傾き等を観測し得るが、断面方向に
おける噴霧流の形状についての観測ができないほか、デ
ータの数値化が不可能であり、判断が主観的になるとい
う欠点があった。

この点に鑑み、本出願人は、シート状のレーザ光を噴霧
流に照射し、噴霧流のシート状レーザ光位置における断
面形状を表示しうるようにした装置を提案している（特
開昭５９−２５０７５号公報）。

（発明が解決しようとする問題点） この提案された装置では、噴霧流の所望の断面における
噴霧粒子の粒度分布或いは濃度等をよ（観測することが
できるが、噴霧全体の拡がりの様子を知ることができず
、結局、噴霧流の全体像を捉えることができないという
不具合を有している。

本発明の目的は、したがって、噴霧流の外形形状のみな
らずその内部の状態をも知ることができるようにした噴
霧流測定装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の構成は、噴霧流の形
状に関する三次元データを得るための噴霧流測定装置で
あって、シート状レーザ光を出力する第１手段と、該シ
ート状レーザ光を受け取り上記噴霧流の進行方向と交差
する予め定められた複数の観測平面に該シート状レーザ
光を順次一致させるための第２手段と、上記シート状レ
ーザ光によって得られた前記複数の観測平面における上
記噴霧流の各断面の画像のデータを得る第３手段とを備
えた点に特徴を有する。

（作　用） 第１手段からのシート状レーザ光は第２手段によって所
定の複数のｎ側平面に順次−敗せしめろれ、これらの観
測平面における噴霧流の断面の様子がシート状レーザ光
によって可視像として得られる。この可視像は適宜のイ
メージセンサ又はビジコン等によって電気信号に変換さ
れ、各切断面の画像のデータが得られる。これらの画像
データに基づき、噴霧流の外形形状はもとより、その内
部の様子を詳細に知ることができる。

（実施例） 以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図には、本発明による噴霧流測定装置の一実施例の
構成図が示されている。ここでは、噴霧流測定装置１に
よって内燃機関用の燃料噴射弁５から噴射される燃料油
の噴霧流の形状、すなわち外形形状及びその内部状態、
を測定する場合が一例として示されており、噴霧測定装
置１はシート状レーザ光りを発生するための測定光発生
装置２と、測定光発生装置２からのシート状レーザ光り
を受け取り、燃料噴射弁５から噴射される燃料油の噴霧
流３の進行方向日に沿って予め定められた複数の観測平
面０　＋　＋　Ｏｔ　＋・・・Ｏｆｉにシート状レーザ
光りを順次一致させるための偏向装置４とを有している
。図示の実施例では、これらの観測平面Ｏ１，０□、・
・・Ｏｆｉは、燃料噴射弁５のノズル噴口５１からその
噴霧の進行方向Ｂに沿って距離ｘ１おきに定められてい
る。

測定光発生装置２は、半導体レーザまたはＨｅ−Ｎｅレ
ーザ等から成るレーザ光源２１を有し、レーザ光源２１
からの投射レーザ光Ｌ０は電子シャッタを形成するブラ
ッグセル２２及びスリット板２３を介して変換装置２４
に入射される構成をなしている。変換装置２４は、投射
レーザ光Ｌ０をシート状レーザ光しに変換するためのも
のであり、変換装置２４は投射レーザ光Ｌ０を平行レー
ザ光綿に変換するだめのシリンドリカルレンズ２５から
成り、変換装置２４からシート状レーザ光りが出力され
る。

偏向装置４は、モータ４１によって矢示Ａ方向に回転駆
動されるポリゴンミラー４２を有し、シート状レーザ光
しはポリゴンミラー４２の外周面上に設けられた複数の
反射鏡のうちの１つに入力され、シート状レーザ光りを
ポリゴンミラー４２の回動位置に応じた方向に反射させ
る構成となっている。ポリゴンミラー４２の回転軸４３
は噴霧流３の進行方向Ｂと直角をなすように配置されて
おり、ポリゴンミラー４２の回転位置に応じてシート状
レーザ光りをその進行方向Ｂと交差する所定の複数の観
測平面０１乃至ｏ７のうちの所望の観測平面に一致させ
ることができる。モータ４１によるポリゴンミラー４２
の制御はミラー制御回路４４からの第１制御信号に基づ
いて後述のようにして行なわれる。

噴霧測定装置１による測定タイミングを定めることがで
きるようにするため、燃料噴射弁５には燃料の噴射開始
タイミングを検出するためのセンサ５２が設けられてお
り、センサ５２からは燃料の噴射開始毎にタイミングパ
ルスｐｔが出力され、マイクロコンピュータ６に入力さ
れる。マイクロコンピュータ６では、測定タイミングを
示すデー夕が自動的に順次設定され、タイミングパルス
ｐｔが出力されてからそのデータによって示される所要
時間が経過する毎に、マイクロコンピュータ６からトリ
ガパルスＴＰが出力され、ブラッグセル２２に印加され
る。ブラッグセル２２はトリガパルスＴＰが印加された
ときだけ作動して対応して配置されたスリット板２３の
スリットからレーザ光を通過せしめる。したがって、ト
リガパルスＴＰが出力された場合にのみ、シート状レー
ザ光りが偏向装置４に入力されることになる。

トリガパルスＴＰが出力されたときに、シート状レーザ
光りが所望の観測平面に一致するように偏向装置４を制
御するため、トリガパルスＴＰが出力される前のタイミ
ングにおいて、マイクロコンピュータ６から、偏向装置
４によってシート状レーザ光りを一致させるべき観測平
面を示す制御信号Ｐｓが出力され、ミラー制御回路４４
に入力される。

ミラー制御回路４４は、ポリゴンミラー４２が制御信号
Ｐｓに従う所要の回動位置に位置決めさせるようモータ
４１を回転させる。

この結果、燃料の噴射が開始されてから所定期間経過後
に、所望の観測平面にシート状レーザ光りが出力され、
その観測平面における噴霧流の断面が可視状態とされる
。

所定の観測平面０　＋　、　Ｏｚ、・・・０１における
各断面の画像を電気信号として取り出すため、噴霧体３
がその視野内に入るように配置されたテレビジョンカメ
ラ７が燃料噴射弁５の近傍に設けられており、マイクロ
コンピュータ６から出力される制御信号Ｃｓがコントロ
ールライン１０を介してＴＶ制御回路８に入力されてい
る。テレビジョンカメラ７はこの制御信号Ｃｓに従って
オン、オフされ、オンとなったことにより得られたその
映像出力信号ＳｖはＴＶ制御回路８によってディジタル
形式に変換されデータバス９を介してマイクロコンピュ
ータ６に送られる。テレビジョンカメラ７の視野内にお
いて観測平面０１乃至Ｏｆｉのいずれかの平面に噴霧流
の断面の可視像が現われたとき、その断面形状に関する
データがマイクロコンピュータ６にディジタルデータと
して入力されストアされる。

マイクロコンピュータ６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ
）６１、読出し専用メモリ　（ＲＯＭ）６２、ランダム
アクセスメモリ　（ＲＡＭ）６３を有し、これらの各要
素がパスライン６４を介して接続されている公知の構成
を有し、パスライン６４に接続されている入出力装置（
Ｉｌｏ）６５はセンサ５２、測定光発生装置２及び偏光
装置４と夫々接続され、他の入出力装置（Ｉｌｏ）６６
はＴＶ制御回路８と接続されている。そして、ＲＱＭ６
Ｚ内には、噴霧流３の形状を測定するため、噴霧流３の
断面画像をうる動作を所定の順序で行なわせるための制
御プロゲラｌ、がストアされている。

次に、第２図を参照してこの制御プログラムについて説
明する。

この制御プログラム７０はタイミングパルスＰｔの出力
に応答して起動され、ステップ７１においてタイマの値
りを零にリセットしたのち、ステップ７２においてタイ
マの値ｔを所定値む、だけ増加させステップ７３に進む
。ステップ７３ではタイマの値ｔが所定値ｔ２より大き
くなったか否かの判別を行ない、１＞１２の場合には制
御が終了し、ｔ≦ｔ２の場合にはステップ７４に進み、
ここでＸの値をリセットする。しかる後、ステップ７５
に進み、Ｘの値を所定値ｘ１だけ増加させ、ステップ７
６においてＸの値が所定値ｘ２より大きいか否かの判別
が行なわれる。Ｘ＞Ｘ２の場合にはステップ７２に戻り
、Ｘ≦ｘ２の場合にはステップ７７に進み、ステップ７
５において設定されたＸの値によって示される観測点に
おける切断面の可視像を得ることができるようにポリゴ
ンミラー４２をセットするための制御信号Ｐｓが出力さ
れる。この結果、ミラー制御回路４４によってモータが
駆動され、ポリゴンミラー４２が所定の状態にセットさ
れる。

しかるのち、ステップ７８に進み、センサ５２からのタ
イミングパルスＰｔが出力されたか否か、すなわち、燃
料の噴射が開始されたか否かの判別を行なう。燃料噴射
が開始されるまでステップ７８を操り返し実行し、燃料
噴射が開始されると、ステップ７９に進み、テレビジョ
ンカメラ（ＩＴＶ）７をオンとする。しかる後、燃料が
噴射してから時間を秒が経過したか否かの判別をステッ
プ８０で行ない、を秒経過時にステップ８００判別結果
がＹＥＳとなる。この結果ステップ８１が実行され、ト
リガパルスＴＰが出力されてブラッグセル２２に印加さ
れ、トリガパルスＴＰが出力されている期間だけシート
状レーザ光りがポリゴンミラー４２に供給され、Ｘの値
によって定められる所望の観測点における噴霧流の切断
面のみが可視像化される。この可視像化された画像はＩ
ＴＶ７により描像され、その画像データは直ちにＲＡＭ
６３に転送され（ステップ８２）、その後ＩＴＶ７はオ
フとされる（ステップ８３）。

このようにして得られた画像データは、シート状レーザ
光りによって可視像化された切断面を進行方向Ｂとは所
定の角度をなす斜めの方向から見た場合の画像を示すデ
ータであるため、進行方向Ｂから見た場合の様子とは異
なっている。ステップ８４ではこの差を補正するための
補正演算が実行され、補正された画像を示すデータがフ
ァイル化される（ステップ８５）。しかる後、プログラ
ムはステップ７５に戻り、Ｘの値をＸｔだけ増し、次の
燃料噴射のときに次の観測点の切断面の画像データを得
る。このようにして、燃料が噴射される毎に、異なる観
測点の切断面の画像データが得られる。観測五〇７にお
ける切断面の画像が撮影されると、Ｘ＝　（ｎ＋１＞　
　・Ｘｉ　となり、ｘ＞ｘ。

の状態となり、ステップ７６の判別結果はＹＥＳとなる
。このため、プログラムはステップ７２に進み、ｔの値
の変更が行なわれ、しかるのち、ステップ７４において
Ｘの値がリセットされ、同様の画像データの取り込みが
実行される。

すなわち、このプログラムによれば、先ず噴射開始後１
．秒経過した場合の噴霧流について、その噴口から距離
Ｘ、毎の切断面の画像データを噴口から距離ｘ２までの
範囲内において、１回の噴射につき１回の撮影を行なう
ことにより得る。しかるのち、噴射開始後、２ｔｔ、３
ｔ＋、・・・後の噴霧流について同様の操作をくりかえ
し、１＞１．となった場合にこのプログラムの実行が終
了する。

したがって、１回のプログラムの実行により、噴射後ｔ
２秒経過するまでの間の複数の噴霧流の形状につき、そ
れぞれ３次元のデータを得ることができる。

なお、第１図に示す装置において、テレビジ目ンカメラ
７の前にレーザ光の波長と同一波長の干渉フィルタを設
けることにより、燃焼中の噴霧の三次元形状の測定も可
能である。

上記実施例では、内燃機関用の燃料噴射弁からの燃料の
噴霧流の形状に関する３次元データを得る場合を示した
が、勿論、本発明はこの目的に使用されるのに限定され
るものではなく、他の噴霧流、煙などの三次元形状又は
２液の拡散プロセスでの拡散形状パターンの測定にも広
く適用することが可能である。

（発明の効果） 本発明によれば、上述の如く、シート状レーザ光により
被測定流体の進行方向に沿った複数の切断面を可視像化
し、この可視像をテレビジョンカメラの如きイメージセ
ンサにより電気信号に変換して被測定流体の三次元認識
を行なうようにしたので、被測定流体の外形形状は勿論
のこと、その内部状態も正確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による噴霧流測定装置の一実施例を示す
構成図、第２図は第１図に示す装置のマイクロコンピュ
ータにおいて実行される制御プログラムを示すフローチ
ャートである。 １・・・噴霧流測定装置、２・・・測定光発生装置、Ｌ
・・・シート状レーザ光、３・・・噴霧流、０１〜Ｏイ
・・・観測平面、４・・・偏向装置、６・・・マイクロ
コンピュータ、７・・・テレビジョンカメラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１．噴霧流の形状に関する三次元データを得るための
   噴霧流測定装置であって、シート状レーザ光を出力する
   第１手段と、該シート状レーザ光を受け取り前記噴霧流
   の進行方向と交差する予め定められた複数の観測平面に
   該シート状レーザ光を順次一致させるための第２手段と
   、前記シート状レーザ光によって得られた前記複数の観
   測平面における前記噴霧流の各断面の画像のデータを得
   る第３手段とを備えたことを特徴とする噴霧流測定装置
   。