(57)【要約】【課題】シリンダー内を撮影して得た画像を解析することでシリンダー壁面への燃料の付着位置や付着面積を知るのに適した方法を提供する。【解決手段】エンジンの試験用のシリンダーの内壁面の画像から、内壁面に付着する燃料を検出する方法。ステップＳ２１で、シリンダーの内壁面の蛍光画像の複数のものから平均化画像を取得する。蛍光画像は透明のシリンダー内に蛍光剤入りの燃料を噴射するとともに、シリンダーの側方からシリンダーの胴体を撮影することで取得したものである。ステップＳ２２で、平均化画像に判別分別法を適用することで共通の初期輪郭を作成する。ステップＳ２３で個々の蛍光画像に初期輪郭を設定する。ステップＳ２４で個々の蛍光画像に動的輪郭モデルを適用することで蛍光の強い部分の輪郭を燃料の付着部分として抽出する。設定された初期輪郭を動的輪郭モデルの適用のために使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの試験用のシリンダーの内壁面の画像から、前記内壁面に付着する燃料を検出する方法であって、
シリンダーの内壁面の蛍光画像の複数のものから平均化画像を取得するところ、前記蛍光画像は透明のシリンダー内に蛍光剤入りの燃料を噴射するとともに、前記シリンダーの側方から前記シリンダーの胴体を撮影することで取得したものであり、
前記平均化画像に判別分別法を適用することで共通の初期輪郭を作成し、
個々の蛍光画像に前記初期輪郭を設定し、
前記個々の蛍光画像に動的輪郭モデルを適用することで蛍光の強い部分の輪郭を燃料の付着部分として抽出するところ、前記設定された初期輪郭を前記動的輪郭モデルの適用のために使用する、
シリンダーの内壁面に付着する燃料の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のシリンダーの内壁面に付着する燃料の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は内燃機関の診断装置を開示している。この診断装置は燃料挙動モデルを用いてシリンダー壁面に付着する燃料の量を算出する。ここで燃料挙動モデルとは燃料インジェクターから噴射された後の燃料の挙動をモデル化したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４３２５０号公報
【特許文献２】特開平１０−０１１５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料挙動モデルによる算出では、シリンダー壁面への燃料の付着位置や付着面積を知ることができない。シリンダーの壁面に付着する燃料の検出のために、シリンダー内を可視化することが考えられる。本発明は、シリンダー内を撮影して得た画像を解析することでシリンダー壁面への燃料の付着位置や付着面積を知るのに適した方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
エンジンの試験用のシリンダーの内壁面の画像から、前記内壁面に付着する燃料を検出する方法であって、
シリンダーの内壁面の蛍光画像の複数のものから平均化画像を取得するところ、前記蛍光画像は透明のシリンダー内に蛍光剤入りの燃料を噴射するとともに、前記シリンダーの側方から前記シリンダーの胴体を撮影することで取得したものであり、
前記平均化画像に判別分別法を適用することで共通の初期輪郭を作成し、
個々の蛍光画像に前記初期輪郭を設定し、
前記個々の蛍光画像に動的輪郭モデルを適用することで蛍光の強い部分の輪郭を燃料の付着部分として抽出するところ、前記設定された初期輪郭を前記動的輪郭モデルの適用のために使用する、
方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によりシリンダー内を撮影して得た画像を解析することでシリンダー壁面への燃料の付着位置や付着面積を知るのに適した方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】検出のフロー。
【図２】シリンダーモデルの観察の模式図。
【図３】蛍光画像。
【図４】平均化画像と初期輪郭。
【図５】初期輪郭と個々の蛍光の強い部分との関係図。
【図６】初期輪郭の適用図。
【図７】抽出された輪郭。
【図８】撮影のフロー。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に検出のフローが示されている。本実施形態ではシリンダーモデルの内壁面に付着する燃料を検出する。検出のフローの説明に先立ち、解析されるべき画像の取得の一例を、図２を用いて説明する。
【０００９】
図２はシリンダー３２からなるシリンダーモデルとその観察の様子を模式的に示す。シリンダー３２内を可視化することで画像が取得できる。シリンダー３２はエンジン部品の試験用のシリンダーモデルである。シリンダー３２は透明である。シリンダー３２はガラス製でもよい。
【００１０】
図２において、ガラス製のシリンダー３２と試験用のエンジン部品とを用いてガラスシリンダーエンジンを組み上げることができる。エンジン部品の例は燃料インジェクターであるがこれに限定されない。電子部品やコンピュータープログラムを含めて燃料と空気とを混合するために必要な要素のいずれも本実施形態の方法を利用して試験することができる。
【００１１】
図２においてシリンダー３２内に燃料３３を噴射すると、シリンダー３２の内壁面にウェット３４が付着する場合がある。ウェットとは、このようなシリンダーの内壁面に付着した燃料をいう。ウェットはインジェクターから供給されたものの、空気と混ざり合わなかった液体状の燃料である。ウェットは排ガス中の粒子（PM, Particulate. Matter）の生成の原因の一つである。ウェットを削減することで、排ガス中の粒子の個数濃度（PN, Particulate Number）を低減することができる。ウェットの削減のための手段の一つはエンジン部品の諸元設計の改善である。シリンダー３２から得られたデータをフィードバックすることで諸元設計の改善を図ることができる。
【００１２】
図２において燃料３３には予め蛍光剤を配合しておく。一例として燃料３３として用いるガソリンに５％ナフタレンと３％ジメチルアニリン（ＤＭＡ）を配合することができる。これらの蛍光剤は紫外線に反応して蛍光を発する。
【００１３】
図２において光源３６からシリンダー３２の胴体に向かって紫外線を当てる。光源３６は紫外線レーザーの発振器を備えていてもよい。カメラ３７でシリンダー３２の側方からシリンダー３２の胴体を撮影する。シリンダー３２の手前の内壁面か、奥の内壁面かにカメラ３７のピントを合わせる。撮影によりシリンダー３２の内壁面の蛍光の静止画像を得る。この蛍光画像から蛍光の輝度の二次元的な分布が分かる。この蛍光画像から付着する燃料を検出する。撮影は複数のサンプルに対して行う。位置合わせはシリンダー３２の位置と、カメラ３７の光軸及び距離とを揃えることで行う。
【００１４】
図３は複数の蛍光画像を示す。上段はサンプルＳ０１の画像、下段はサンプルＳ０２の画像である。各画像の中央にはウェットと思われる、蛍光の強い部分が見られる。しかしながら、これらの画像を観察しただけでは、どこまでがウェットの部分でどこからが背景かは切り分けられない。
【００１５】
図１に戻る。上述の通りシリンダー内を撮影して得た画像を解析する。まずステップＳ２１にて、シリンダーの内壁面の蛍光画像を平均化する。具体的には複数得ておいた蛍光画像から平均化画像を取得する。
【００１６】
図４の上段は平均化画像Ａｖｅを示す。平均化画像ＡｖｅはサンプルＳ０１及びサンプルＳ０２の画像を平均することで得る。具体的には画像から分かる蛍光の輝度の二次元的な分布中のそれぞれのピクセルの輝度を平均することで得る。平均化画像Ａｖｅを得るためにさらに他のサンプルを追加的に用いて平均化画像Ａｖｅを得てもよい。
【００１７】
図１に戻る。次にステップＳ２２において平均化画像に判別分別法を適用することでサンプルＳ０１及びサンプルＳ０２に共通の初期輪郭を作成する。判別分別法は判別分析法とも呼ばれ、大津の二値化法などとして知られるものである。判別分別法では平均化画像から閾値を取得することで、複数の蛍光画像の間において共通して蛍光強度の高い領域を特定することができる。
【００１８】
図４の下段は初期輪郭Ｉｎｉを示す。初期輪郭Ｉｎｉは平均化画像Ａｖｅに判別分別法を適用することで得た、蛍光強度の高い領域の輪郭である。平均化画像Ａｖｅを用いて初期輪郭Ｉｎｉを得ることで、個々の蛍光画像にあったノイズの影響は小さくなっている。ノイズの発生源としては例えばシリンダー内で霧状になっている燃料である。
【００１９】
図５は初期輪郭Ｉｎｉと蛍光の輝度の二次元的な分布との関係を模式的に示す。各一点鎖線の楕円は個々のサンプルの蛍光の強い部分。この部分はウェットと考えられる。ただし動的輪郭モデルによる輪郭抽出を行っていない今の段階では、ウェットかどうかは分からない。領域Ｆ０１はサンプルＳ０１の蛍光の強い部分を表す。領域Ｆ０２はサンプルＳ０２の蛍光の強い部分を表す。図は他のサンプルの蛍光の強い部分も例示している。初期輪郭Ｉｎｉは個々のサンプルの蛍光の強い部分の広がりの重なり合う部分に位置する。
【００２０】
図１に戻る。ステップＳ２３において個々の蛍光画像に初期輪郭を設定する。一態様において、平均化画像を得るために使用した元の個々のサンプルの蛍光画像に初期輪郭を適用する。一態様において、平均化画像を得るために使用した個々のサンプルの蛍光画像とは異なるサンプルの蛍光画像に初期輪郭を適用してもよい。
【００２１】
図６は初期輪郭ＩｎｉをサンプルＳ０１及びＳ０２の蛍光画像に対して個別に適用する様子を表す。説明の便宜のため、適用された後の初期輪郭Ｉｎｉを破線で描かれた２個の楕円で表している。
【００２２】
図６において適用後の初期輪郭ＩｎｉはサンプルＳ０１の蛍光の強い部分に含まれる。初期輪郭ＩｎｉはサンプルＳ０２の蛍光の強い部分に含まれる。初期輪郭Ｉｎｉは各サンプルのウェットの占める範囲を跨いでいないことが期待される。また初期輪郭Ｉｎｉは各サンプルのウェットの広がりよりも広すぎることはないと期待される。これらの点は図５を用いて説明した、初期輪郭Ｉｎｉと蛍光の輝度の二次元的な分布との関係に対応する。
【００２３】
図１に戻る。ステップＳ２４において個々の蛍光画像に対して、特許文献２に示されるような動的輪郭モデルを適用する。これにより、蛍光の強い部分の輪郭をウェットとして抽出する。動的輪郭モデルの適用のために、ステップＳ２３で個々の蛍光画像に設定された初期輪郭を使用する。動的輪郭モデルはスネーク法と呼ばれる動的な閉曲線からなる輪郭線モデルを用いた輪郭抽出処理に関するものでもよい。スネーク法は初期輪郭を必要とする。
【００２４】
図６に示すサンプルＳ０１及びＳ０２の蛍光画像から背景と対象物とを切り分ける。これによりウェットを可視化する。言い換えればウェットの蛍光とウェット以外の背景の蛍光とを切り分ける。これによりウェットの輪郭を抽出する。
【００２５】
図７は蛍光画像から抽出された輪郭を示す。上段がサンプルＳ０１のウェットの輪郭を、下段がサンプルＳ０２のウェットの輪郭をあらわす。これらの輪郭からウェットの付着位置や付着面積を知ることができる。ガラスシリンダーエンジンに取り付けた部品等の諸元設計がウェットの付着位置や付着面積に影響を及ぼす。したがってウェットの付着位置や付着面積の情報は、部品等の諸元設計にフィードバックがさせることができる。
【００２６】
比較例として、動的輪郭モデルを用いずに個々の蛍光画像に閾値を用いた切り分け方法を適用した場合を考える。このような方法では蛍光画像の撮影ごとに、蛍光の強い部分の蛍光強度のバラつきを考慮しない。したがってウェットの広がる範囲を過小評価したり、過大評価したりする結果をもたらす。
【００２７】
これに対して本実施形態では複数の蛍光画像から作成した平均化画像を用いて共通の初期輪郭を取得している。この初期輪郭を用いて動的輪郭モデルを個々の蛍光画像からウェットの輪郭を抽出している。動的輪郭モデルを用いることでウェットの輪郭の抽出を高速化できる。動的輪郭モデルを用いることで抽出のためのパラメータの調整を容易にすることができる。動的輪郭モデルを用いることでウェットの付着位置や付着面積の定量化に資する程度に正確なウェットの輪郭を抽出できる。
【００２８】
補足として、図８を用いて個々の蛍光画像の撮影のフローを説明する。図の左側にはフローが、右側にステップごとのスケジュールが記載されている。ステップＳ４１でエンジンのモータリングを開始する。このエンジンはガラスシリンダーエンジンである。スケジュールにおいてモータリングの開始を白い三角形、モータリングの終了を黒い三角形で表す。他のステップにおいて白と黒の三角形の示すところは同様である。
【００２９】
図８において、ステップＳ４２で燃料の噴射を開始する。噴射開始から終了までインジェクターはエンジンサイクルに合わせて繰り返し燃料を噴射する。上述の通り燃料には蛍光剤が含まれている。一例においてエンジンの一サイクルは吸入、圧縮、燃焼及び排気からなる。燃料は上記サイクルの吸入時に噴射する。
【００３０】
図８に示すステップＳ４３においてレーザーの照射を開始する。図２に示すように光源３６がＵＶレーザーをシリンダー３２に向かって照射する。レーザーの照射は燃料の噴射に同期して行う。レーザーの照射はエンジンの吸入時に行う。
【００３１】
図８に示すステップＳ４４においてカメラでの撮影を開始する。図２に示すようにカメラ３７がシリンダー３２を撮影する。撮影はレーザーの照射に同期して行う。撮影はレーザーの照射はエンジンの吸入時に行う。エンジンの１サイクルにつき１枚の画像を撮影してもよい。
【００３２】
所定の記録装置がカメラから画像の信号を定期的に受け取りシリンダー内の蛍光画像のデータを蓄積する。記録された画像を上述の検出方法に用いる。エンジンのサイクルごとに得た蛍光画像を個々のサンプルとして取り扱ってもよい。これらの蛍光画像から平均化画像を取得し、さらに平均化画像から初期輪郭を作成してもよい。かかる初期輪郭を使用してサイクルごとの蛍光画像に動的輪郭モデルを適用してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
３２  シリンダー，  ３３  燃料，  ３４  ウェット，  ３６  光源，  ３７  カメラ，  Ａｖｅ  平均化画像，  Ｆ０１  領域，  Ｆ０２  領域，  Ｉｎｉ  初期輪郭，  Ｓ０１−０２  サンプル，  Ｓ２１−Ｓ２４  ステップ，  Ｓ４１−Ｓ４４  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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