(57)【要約】【課題】給気時における燃焼容器内での予混合気の急激な体積膨張を軽減して、該予混合気の温度と圧力を安定化し得、又、給気開始直後の予混合気中の燃料濃度並びに予混合気の温度を安定化し得、待ち時間の短縮と試験効率向上を図り得る予混合気供給試験装置を提供する。【解決手段】予混合気を燃焼容器１内に導入し燃焼関連試験を行う装置において、給気バイパス排気バルブ１３が設けられた給気バイパス排気ライン１４を、ガスヒータ４と給気バルブ５との間の予混合気給気ライン６から分岐させて真空ポンプ８より下流側の排気ライン９に接続し、排気バルブ７と真空ポンプ８との間の排気ライン９に排気補助バルブ１５を設け、圧力制御バルブ１６が設けられた圧力制御ライン１７を、排気バルブ７と排気補助バルブ１５との間の排気ライン９から分岐させ真空ポンプ８より下流側の排気ライン９に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気とを予混合した予混合気を燃焼容器内に導入し、該燃焼容器内で燃焼関連試験を行うための予混合気供給試験装置において、
各々流量調節器を介して供給される燃料と空気とを予混合した予混合気を前記燃焼容器内に供給する予混合気給気手段と、
前記燃焼容器内のガスを外部へ排出する排気手段と
を備え、
該排気手段が圧力制御バルブを有し、
前記予混合気給気手段にて予混合気を燃焼容器内に供給しつつ、前記排気手段の圧力制御バルブを開度調節することにより、前記燃焼容器内の圧力を所定圧とする給気行程を行うよう構成したことを特徴とする予混合気供給試験装置。
【請求項２】
前記予混合気給気手段が、途中に給気バイパス排気バルブが設けられた給気バイパス排気ラインを有し、
前記給気行程を行う前の給気準備行程として、供給開始直後の予混合気を前記給気バイパス排気バルブの開操作にて給気バイパス排気ラインから外部へ排出するよう構成した請求項１記載の予混合気供給試験装置。
【請求項３】
前記排気手段が真空ポンプを有し、
前記給気準備行程を行う前の排気行程として、前記真空ポンプの作動により燃焼容器内を真空引きするよう構成した請求項２記載の予混合気供給試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料と空気とを予め混合した予混合気を燃焼室で燃焼させるエンジン等の各種燃焼関連試験を行うための予混合気供給試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、有害排出物の低減とエネルギ節減の視点から予混合圧縮自着火燃焼方式のエンジンが注目されている。
【０００３】
前記予混合圧縮自着火燃焼方式のエンジンは、従来のガソリンエンジンとディーゼルエンジンの両方の特長を生かし、燃費性能が良い上に排出ガスの大幅な低公害化を実現できるという点で従来のエンジンよりも優れており、窒素酸化物（ＮＯx）や煤の排出が少ない上に、効率はディーゼルエンジンに匹敵する高効率を達成可能である。
【０００４】
因みに、前記予混合圧縮自着火燃焼方式のエンジンでは、燃料と空気とを混合し予混合気とした後、該予混合気を燃焼室に供給し、ピストンで圧縮することによって自己着火させるようになっており、この燃焼方式のエンジンによれば、多量の空気に少量の燃料を混合した希薄な予混合気でも着火、燃焼が可能であり、そのため燃焼温度を低く抑えてＮＯxの生成を低減可能である。
【０００５】
又、燃料と空気を完全に混合し酸素不足を生じさせずに均質燃焼させ得るので煤が発生せず、その上、この燃焼方式のエンジンでは、ディーゼルエンジン並みの高圧縮比で燃焼させるので、熱効率が高いという特長を持つ。
【０００６】
尚、前述の如き予混合圧縮自着火燃焼方式のエンジンの一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【０００７】
ところで、前述の如き予混合圧縮自着火燃焼方式のエンジン等においては、燃焼容器としてのシリンダ内での予混合気の燃焼状態や火炎伝播状態等を確認するために前記エンジン等を模した試験装置が必要となる。
【０００８】
図４は従来の予混合気供給試験装置の一例を示すものであって、内部で燃焼状態や火炎伝播状態等を確認するための燃焼関連試験が行われる燃焼容器１に、各々マスフローコントローラ２，３を介して供給される燃料と空気とを予混合した予混合気を前記燃焼容器１内に供給可能で且つ途中にガスヒータ４と給気バルブ５（ＳＶ１）とが設けられた予混合気給気ライン６を接続すると共に、途中に排気バルブ７（ＳＶ２）と真空ポンプ８とが設けられた排気ライン９を接続し、前記ガスヒータ４と給気バルブ５との間の予混合気給気ライン６に、予混合気の温度１０ａを検出する温度センサ１０を設け、前記燃焼容器１に、該燃焼容器１内の圧力１１ａを検出する圧力センサ１１を設け、更に、前記温度センサ１０で検出された予混合気の温度１０ａと前記圧力センサ１１で検出された燃焼容器１内の圧力１１ａに基づき、前記マスフローコントローラ２，３へ制御信号２ａ，３ａを出力し、前記給気バルブ５と排気バルブ７へ開閉信号５ａ，７ａを出力し、且つ前記真空ポンプ８へ駆動信号８ａを出力する制御器１２を設けている。
【０００９】
尚、前記燃焼容器１の壁面は、図示していないヒータにより常に予混合気の温度１０ａと同じ温度になるように加熱されている。
【００１０】
次に、図４に示される従来の予混合気供給試験装置の作動を図５を用いて説明する。尚、図５には前記制御器１２の図示を省略してある。
【００１１】
先ず、図５（ａ）に示される如く、前記給気バルブ５を閉じると共に、前記排気バルブ７を開いた状態で、前記真空ポンプ８の作動により、前記燃焼容器１内を真空引きする排気行程が行われ、燃焼容器１内の圧力１１ａは、図６に示される如く、低下して行く。このとき、マスフローコントローラ２，３は閉じた状態に保持されている。
【００１２】
続いて、図５（ｂ）に示される如く、給気行程として、前記給気バルブ５を開くと共に、前記排気バルブ７を閉じた状態で、前記マスフローコントローラ２，３を図６に示される如く開き、前記燃焼容器１内の圧力１１ａを上昇させてから、前記マスフローコントローラ２，３を閉じ、前記給気バルブ５と排気バルブ７の開閉を繰り返して微調整を行い、前記燃焼容器１内の圧力１１ａが所定圧となって安定した時点で給気完了（図５（ｃ）参照）とし、この後、図５（ｄ）に示される如く、前記燃焼容器１内部で燃焼状態や火炎伝播状態等を確認するための燃焼関連試験が行われる。
【特許文献１】特開２００３−２３９７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前述の如き従来の予混合気供給試験装置では、予め真空引きした燃焼容器１内へ予混合気を供給する際に、急激な体積膨張によって予混合気の温度１０ａが低下してしまい、又、予混合気の給気開始直後はマスフローコントローラ２，３及びガスヒータ４の動作が安定しないため、予混合気中の燃料濃度や予混合気の温度１０ａが不安定となる欠点を有していた。
【００１４】
更に、前記予混合気の温度１０ａの低下を補うために、前記燃焼容器１壁面からの伝熱によって前記予混合気の温度１０ａを所定温度まで加熱しなければならず、しかも、この加熱によって前記燃焼容器１内部の圧力１１ａも上昇して安定化しにくくなることから、待ち時間が長くなり、試験効率が低下するという問題もあった。
【００１５】
本発明は、斯かる実情に鑑み、給気時における燃焼容器内での予混合気の急激な体積膨張を軽減して、該予混合気の温度と圧力を安定化し得、又、給気開始直後の予混合気中の燃料濃度並びに予混合気の温度を安定化し得、待ち時間の短縮と試験効率向上を図り得る予混合気供給試験装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、燃料と空気とを予混合した予混合気を燃焼容器内に導入し、該燃焼容器内で燃焼関連試験を行うための予混合気供給試験装置において、
各々流量調節器を介して供給される燃料と空気とを予混合した予混合気を前記燃焼容器内に供給する予混合気給気手段と、
前記燃焼容器内のガスを外部へ排出する排気手段と
を備え、
該排気手段が圧力制御バルブを有し、
前記予混合気給気手段にて予混合気を燃焼容器内に供給しつつ、前記排気手段の圧力制御バルブを開度調節することにより、前記燃焼容器内の圧力を所定圧とする給気行程を行うよう構成したことを特徴とする予混合気供給試験装置にかかるものである。
【００１７】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１８】
前述の如く、予混合気給気手段にて予混合気を燃焼容器内に供給しつつ、前記排気手段の圧力制御バルブを開度調節することにより、前記燃焼容器内の圧力を所定圧とする給気行程を行うよう構成すると、燃焼容器内へ予混合気を供給する際には、予混合気の一部が外部へ排気されつつ給気が行われる形となるため、燃焼容器内での急激な体積膨張が起こりにくくなって予混合気の温度も低下しなくなる。
【００１９】
前記予混合気供給試験装置においては、前記予混合気給気手段が、途中に給気バイパス排気バルブが設けられた給気バイパス排気ラインを有し、
前記給気行程を行う前の給気準備行程として、供給開始直後の予混合気を前記給気バイパス排気バルブの開操作にて給気バイパス排気ラインから外部へ排出するよう構成することができ、このようにすると、予混合気の給気開始直後に、予混合気中の燃料濃度や予混合気の温度が不安定となっていたとしても、該燃料濃度や温度が不安定となっている予混合気は、前記給気バイパス排気ラインから外部へ排出されるため、前記燃料濃度や温度が安定化した後の予混合気を燃焼容器内へ供給することが可能となる。
【００２０】
又、前記排気手段が真空ポンプを有し、
前記給気準備行程を行う前の排気行程として、前記真空ポンプの作動により燃焼容器内を真空引きするよう構成することができる。
【００２１】
この結果、前記給気行程完了時点で、前記予混合気の温度の低下がほとんどなく、前記燃焼容器壁面と予混合気との温度差が小さくなり、前記予混合気の加熱に伴う前記燃焼容器内部の圧力の上昇も最小限に抑えられることから、待ち時間が短くて済み、試験効率を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の予混合気供給試験装置によれば、給気時における燃焼容器内での予混合気の急激な体積膨張を軽減して、該予混合気の温度と圧力を安定化し得、又、給気開始直後の予混合気中の燃料濃度並びに予混合気の温度を安定化し得、待ち時間の短縮と試験効率向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４〜図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４〜図６に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１〜図３に示す如く、途中に給気バイパス排気バルブ１３（ＳＶ３）が設けられた給気バイパス排気ライン１４を、ガスヒータ４と給気バルブ５との間の予混合気給気ライン６途中から分岐させて真空ポンプ８より下流側の排気ライン９に接続することにより、各々マスフローコントローラ２，３を介して供給される燃料と空気とを予混合した予混合気を給気バルブ５の開操作にて燃焼容器１内に供給可能で且つ前記給気バイパス排気バルブ１３の開操作にて給気バイパス排気ライン１４から外部へ排出可能な予混合気給気手段１８を構成すると共に、排気バルブ７と真空ポンプ８との間の排気ライン９途中に排気補助バルブ１５（ＳＶ４）を設け、途中に圧力制御バルブ１６（ＰＣＶ）が設けられた圧力制御ライン１７を、前記排気バルブ７と排気補助バルブ１５との間の排気ライン９途中から分岐させて前記真空ポンプ８より下流側の排気ライン９に接続することにより、前記排気バルブ７及び排気補助バルブ１５の開操作と前記真空ポンプ８の作動にて前記燃焼容器１内を真空引き可能で且つ前記排気バルブ７の開操作と圧力制御バルブ１６の開度調節にて前記燃焼容器１内の圧力１１ａを所定圧に設定可能な排気手段１９を構成した点にある。
【００２５】
尚、前記予混合気給気手段１８の給気バイパス排気バルブ１３は、制御器１２から出力される開閉信号１３ａによって開閉制御され、前記排気手段１９の排気補助バルブ１５は、制御器１２から出力される開閉信号１５ａによって開閉制御され、前記排気手段１９の圧力制御バルブ１６は、制御器１２から出力される開度調節信号１６ａによって開度調節されるようにしてある。
【００２６】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２７】
先ず、図２（ａ）に示す如く、前記予混合気給気手段１８の給気バルブ５と給気バイパス排気バルブ１３と前記排気手段１９の圧力制御バルブ１６とを閉じると共に、前記排気手段１９の排気バルブ７と排気補助バルブ１５とを開いた状態で、前記排気手段１９の真空ポンプ８の作動により、前記燃焼容器１内を真空引きする排気行程が行われ、燃焼容器１内の圧力１１ａは、図３に示す如く、低下して行く。このとき、前記予混合気給気手段１８のマスフローコントローラ２，３は閉じた状態に保持されている。
【００２８】
続いて、図２（ｂ）に示す如く、前記給気バルブ５と排気バルブ７と排気補助バルブ１５と圧力制御バルブ１６とを閉じると共に、前記給気バイパス排気バルブ１３を開き、更に前記マスフローコントローラ２，３を図３に示す如く開くことにより、給気準備行程として前記供給開始直後の予混合気を給気バイパス排気ライン１４から排気ライン９へ排出すると、予混合気の給気開始直後にマスフローコントローラ２，３及びガスヒータ４の動作が安定していないために、予混合気中の燃料濃度や予混合気の温度１０ａが不安定となっていたとしても、該燃料濃度や温度１０ａが不安定となっている予混合気は、前記給気バイパス排気ライン１４から排気ライン９へ排出されるため、前記燃料濃度や温度１０ａが安定化した後の予混合気を、この後の給気行程（図２（ｃ）参照）で前記給気バルブ５と排気バルブ７と圧力制御バルブ１６とを開き前記給気バイパス排気バルブ１３と排気補助バルブ１５とを閉じることにより、速やかに燃焼容器１内へ供給することが可能となる。
【００２９】
前記給気準備行程完了後の給気行程においては、前記給気バルブ５と排気バルブ７とを開くと共に、前記給気バイパス排気バルブ１３と排気補助バルブ１５とを閉じた状態で、前記圧力制御バルブ１６が開度調節されることにより、前記燃焼容器１内の圧力１１ａが所定圧とされ、このようにすると、予め真空引きした燃焼容器１内へ予混合気を供給する際には、予混合気の一部が圧力制御ライン１７から排気されつつ給気が行われる形となるため、燃焼容器１内での急激な体積膨張が起こりにくくなって予混合気の温度１０ａも低下しなくなる。
【００３０】
前記給気行程完了後、図２（ｄ）に示す如く、前記給気バルブ５と排気バルブ７と排気補助バルブ１５と圧力制御バルブ１６とを閉じると共に、前記給気バイパス排気バルブ１３を開くと、予混合気給気ライン６内に残留したガスが前記給気バイパス排気ライン１４から排気ライン９へ排出され、図２（ｅ）に示す如く、前記燃焼容器１内で燃焼状態や火炎伝播状態等を確認するための燃焼関連試験が行われる。
【００３１】
この結果、前記給気行程完了時点で、前記予混合気の温度１０ａの低下がほとんどなく、前記燃焼容器１壁面と予混合気との温度差が小さくなり、前記予混合気の加熱に伴う前記燃焼容器１内部の圧力１１ａの上昇も最小限に抑えられることから、待ち時間が短くて済み、試験効率を高めることが可能となる。
【００３２】
こうして、給気時における燃焼容器１内での予混合気の急激な体積膨張を軽減して、該予混合気の温度１０ａと圧力１１ａを安定化し得、又、給気開始直後の予混合気中の燃料濃度並びに予混合気の温度１０ａを安定化し得、待ち時間の短縮と試験効率向上を図り得る。
【００３３】
尚、本発明の予混合気供給試験装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、マスフローコントローラに限らず流量調節器であればどのようなものを用いても良いこと、又、燃焼関連試験によってはガスヒータを必ずしも設ける必要はないこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例における作動状態図であって、（ａ）は排気行程、（ｂ）は給気準備行程、（ｃ）は給気行程、（ｄ）は給気完了状態、（ｅ）は燃焼関連試験実施状態をそれぞれ示す図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例における各バルブ及びマスフローコントローラの開閉タイミングと圧力との関係を示すタイミングチャートである。
【図４】従来の予混合気供給試験装置の一例を示す概要構成図である。
【図５】図４の従来例における作動状態図であって、（ａ）は排気行程、（ｂ）は給気行程、（ｃ）は給気完了状態、（ｄ）は燃焼関連試験実施状態をそれぞれ示す図である。
【図６】従来例における各バルブ及びマスフローコントローラの開閉タイミングと圧力との関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１    燃焼容器
２    マスフローコントローラ（流量調節器）
２ａ  制御信号
３    マスフローコントローラ（流量調節器）
３ａ  制御信号
４    ガスヒータ
５    給気バルブ
５ａ  開閉信号
６    予混合気給気ライン
７    排気バルブ
７ａ  開閉信号
８    真空ポンプ
８ａ  駆動信号
９    排気ライン
１０    温度センサ
１０ａ  温度
１１    圧力センサ
１１ａ  圧力
１２    制御器
１３    給気バイパス排気バルブ
１３ａ  開閉信号
１４    給気バイパス排気ライン
１５    排気補助バルブ
１５ａ  開閉信号
１６    圧力制御バルブ
１６ａ  開度調節信号
１７    圧力制御ライン
１８    予混合気給気手段
１９    排気手段
【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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