(57)【要約】【課題】燃焼状態の評価の精度を向上させるためのエンジンの燃焼状態評価方法を提供する。【解決手段】燃焼状態評価方法は、光ファイバを用いてエンジンの燃焼状態を評価する燃焼状態評価方法であって、ハウジングの先端面より突出した状態でエンジンに装着された光ファイバにおいて、エンジン内の燃焼生成物が放射する赤外線を受光し、赤外線検出器において、光ファイバにより受光された赤外線から赤外線エネルギーを検出して電気信号として電気ケーブルを介して出力し、情報処理装置において、電気ケーブルを介して入力された電気信号に基づく赤外線エネルギーが、所定サイクル数当たりで閾値を超えた割合を算出し、当該割合に基づいてエンジンの燃焼状態の良否を判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを用いてエンジンの燃焼状態を評価する燃焼状態評価方法であって、
ハウジングの先端面より突出した状態で前記エンジンに装着された光ファイバにおいて、前記エンジン内の燃焼生成物が放射する赤外線を受光し、
赤外線検出器において、前記光ファイバにより受光された赤外線から赤外線エネルギーを検出して電気信号として電気ケーブルを介して出力し、
情報処理装置において、前記電気ケーブルを介して入力された電気信号に基づく赤外線エネルギーが、所定サイクル数当たりで閾値を超えた割合を算出し、当該割合に基づいて前記エンジンの燃焼状態の良否を判定する、
燃焼状態評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼状態評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関におけるノッキングや誤発火を検出するための光ファイバによる燃焼圧力センサに関する技術が開示されている。特許文献１にかかる燃焼圧力センサは、点火プラグに埋め込まれ、光ファイバに接続されている。また、センサの先端部分がエンジンの内面に接するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第１９９７／０３１２５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかる技術は、光ファイバの先端から、エンジンの燃焼室まで距離があり、燃焼状態の評価の精度が低下してしまうという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、燃焼状態の評価の精度を向上させるためのエンジンの燃焼状態評価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】
【０００６】
本発明にかかる燃焼状態評価方法は、光ファイバを用いてエンジンの燃焼状態を評価する燃焼状態評価方法であって、ハウジングの先端面より突出した状態で前記エンジンに装着された光ファイバにおいて、前記エンジン内の燃焼生成物が放射する赤外線を受光し、赤外線検出器において、前記光ファイバにより受光された赤外線から赤外線エネルギーを検出して電気信号として電気ケーブルを介して出力し、情報処理装置において、前記電気ケーブルを介して入力された電気信号に基づく赤外線エネルギーが、所定サイクル数当たりで閾値を超えた割合を算出し、当該割合に基づいて前記エンジンの燃焼状態の良否を判定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃焼状態の評価の精度を向上させるためのエンジンの燃焼状態評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるプローブの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかるエンジンの燃焼状態評価システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる燃焼行程の分光特性の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかるエンジンの燃焼状態評価処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例１にかかる燃焼状態の良否判定の例を示す図である。
【図６】本発明の実施例１にかかる燃焼状態の良否判定の例を示す図である。
【図７】本発明の実施例２にかかる燃焼状態の良否判定の例を示す図である。
【図８】本発明の実施例２にかかる燃焼状態の良否判定の例を示す図である。
【図９】本発明の実施例２にかかる燃焼状態の良否判定の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例２にかかる燃焼状態の良否判定の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、上述した各態様を含む本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。
【００１０】
＜発明の実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１にかかるプローブ１の断面図である。プローブ１は、コネクタ１１と、ハウジング１２と、光ファイバ１３と、溶着部１４とを備える。ハウジング１２は、光ファイバ１３を保持し、エンジンの燃焼圧及び燃焼温度に耐え得るシール性能を有する保持治具である。ハウジング１２は、例えば、ステンレス材である。光ファイバ１３は、燃焼室内の燃焼生成物が放射する赤外線を受光する。光ファイバ１３は、高温、高圧環境に耐え得るものである。光ファイバ１３は、例えば、耐熱６００度、耐圧２０ＭＰａ以上である。溶着部１４は、光ファイバ１３とハウジング１２とを耐熱６００度以上の金属で溶着した部分である。ここで、光ファイバ１３の先端は、ハウジング１２の先端面より突出している。
【００１１】
図２は、本発明の実施の形態１にかかるエンジンＷの燃焼状態評価システムの全体構成を示すブロック図である。燃焼状態評価システムは、光ファイバ１３によってエンジンＷの燃焼状態を評価するシステムである。エンジンＷには、プローブ１が装着されている。ここで、プローブ１の光ファイバ１３（赤外線伝送ファイバ２）の先端（一端）は、エンジンＷの燃焼室内にある。赤外線伝送ファイバ２の他端は、赤外線検出器３に接続されている。赤外線検出器３は、電気ケーブル５を介して多機能ボード搭載ＰＣ６と接続されている。
【００１２】
プローブ１の光ファイバ１３は、エンジンＷ内の燃焼生成物が放射する赤外線を受光する。赤外線検出器３は、光ファイバ１３において受光された赤外線から、予め選定された波長の赤外線エネルギーを検出し、電気信号４として多機能ボード搭載ＰＣ６へ出力する。電気信号４は、時間当たりの受光エネルギーを示す時系列データである。
【００１３】
ここで、多機能ボード搭載ＰＣ６は、内部の記憶装置（不図示）に、予め燃焼状態の判定基準となる分光特性を複数の運転条件ごとに保持しているものとする。尚、分光特性は、燃焼状態の評価より前に、測定されたものである。分光特性は、例えば、赤外線伝送ファイバ２と接続された分光器を用いて、受光された赤外線の波長ごとの受光エネルギーが測定されたものである。
【００１４】
図３は、本発明の実施の形態１にかかる燃焼行程の分光特性の例を示す図である。図３では、運転条件１から３のそれぞれにおける波長ごとの受光エネルギーを示す。そして、多機能ボード搭載ＰＣ６は、運転条件の変化に対し、感度の良い波長を予め選定する。
【００１５】
多機能ボード搭載ＰＣ６は、情報処理装置の一例であり、上述した記憶装置、演算処理等を行う制御装置、及び、演算処理の結果等を表示する表示装置等を備える。多機能ボード搭載ＰＣ６は、電気ケーブル５を介して電気信号４を受信し、電気信号４が示すエネルギーの時系列データから、所定のサイクル数当たりで閾値を超える割合を算出する。ここで、閾値は、上述した分光特性で選定された波長におけるエネルギー値である。そして、多機能ボード搭載ＰＣ６は、算出した割合に基づいて、エンジンＷの燃焼状態の良否を判定する。
【００１６】
図４は、本発明の実施の形態１にかかるエンジンの燃焼状態評価処理の流れを示すフローチャートである。まず、プローブ１をエンジンＷの燃焼室に取り付ける（Ｓ１１）。次に、エンジンＷの運転を開始する（Ｓ１２）。
【００１７】
ここで、プローブ１は、光ファイバ１３によりエンジンＷの燃焼室により放射される赤外線を受光する（Ｓ１３）。そして、受光した赤外線は、赤外線伝送ファイバ２により赤外線検出器３へ伝送される（Ｓ１４）。
【００１８】
赤外線検出器３は、伝送された赤外線から特定の波長におけるエネルギーを検出して（Ｓ１５）出力する。そして、赤外線検出器３は、その出力を、電気ケーブル５を介して電気信号４として多機能ボード搭載ＰＣ６へ送信する（Ｓ１６）。
【００１９】
多機能ボード搭載ＰＣ６は、予め記憶していた判定基準と、電気信号４とを比較して、燃焼状態の良否を判定する（Ｓ１７）。そして、多機能ボード搭載ＰＣ６は、判定結果を表示し（Ｓ１８）、記録する（Ｓ１９）。
【００２０】
ここで、燃焼状態の良否判定の例について説明する。
実施例１：燃焼生成物が放射する赤外線エネルギーに閾値を設け、閾値を超えるか否かにより燃焼状態の良否を判定する。
【００２１】
図５及び図６は、本発明の実施例１にかかる燃焼状態の良否判定の例を示す図である。ここで、燃焼生成物ａは、エンジンＷの燃焼室内の燃焼の良し悪しを適切に表す物質、例えば、煤等であるとよい。図５の例では、燃焼生成物ａが放射する赤外線のエネルギーが良否判定の閾値を超えていないため、燃焼状態が「良」と判定される。一方、図６の例では、燃焼生成物ａが放射する赤外線のエネルギーが良否判定の閾値を超えているため、燃焼状態が「否」と判定される。
【００２２】
実施例２：単位時間（所定サイクル数）において赤外線エネルギーの閾値を超えたデータの割合を算出し、当該割合の閾値を超えるか否かにより燃焼状態の良否を判定する。図７〜図１０は、本発明の実施例２にかかる燃焼状態の良否判定の例を示す図である。図７の例では、燃焼生成物ａが放射する赤外線のエネルギーについて、所定サイクル数当たりで閾値を超えているサイクル数の割合（ＮＧ率）が０％であることを示す。同様に、図８の例では、ＮＧ率が１０％、図９の例では、ＮＧ率が３０％、図１０の例では、ＮＧ率が７０％であることを示す。そのため、例えば、割合の閾値を任意に設定することで、燃焼状態の良否を適切に判定することができる。
【００２３】
このように、本発明の実施の形態では、光ファイバのハウジング先端面よりも突出した状態でエンジンに装着された光ファイバにより、赤外線エネルギーの検出感度が向上する。さらに、エンジンの燃焼状態が、燃焼生成物が放射する赤外線エネルギーが閾値を超えた割合に基づいて評価（判定）されるため、検出精度のばらつきなどに影響されることなく、精度の良い評価を行うことができる。
【００２４】
また、評価目的に対して最適となる赤外線波長を選定しておき、その波長のエネルギー量に基づき、燃焼状態の良否を判定するため、評価目的に応じて燃焼状態の柔軟な評価が可能である。
【００２５】
そして、エンジン運転時の燃焼状態を定量的に知ることが可能となる。また、エンジンの制御パラメータと燃焼状態の関係を明確にすることができるため、エンジンの制御性が向上し、エンジン性能が向上する。さらに、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）による予測結果の検証制度が向上し、エンジンの開発期間を短縮できる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
Ｗ  エンジン
１  プローブ
１１  コネクタ
１２  ハウジング
１３  光ファイバ
１４  溶着部
２  赤外線伝送ファイバ
３  赤外線検出器
４  電気信号
５  電気ケーブル
６  多機能ボード搭載ＰＣ
【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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【図９】
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【図１０】
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