(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの排気ガスを流通させる排気管と、前記排気管に取り付けられたガスセンサと、を有する試験装置を用いて前記ガスセンサの被水試験を行う方法であって、
前記エンジンが停止した状態で前記排気管に霧状の水又は水蒸気を注入することによって、前記排気管の内壁面に水分を付着させる注水工程と、
前記注水工程の後に、前記エンジンを駆動させることによって、前記排気管に排気ガスを流通させて前記排気管内の水分を飛散させて前記ガスセンサに水分を付着させる被水工程と、
を備えることを特徴とするガスセンサの被水試験方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサの被水試験方法であって、
前記注水工程において、圧縮空気によって霧状の水を発生させるノズルを有する水噴霧装置を用いて前記排気管に前記霧状の水を注入することを特徴とするガスセンサの被水試験方法。
【請求項３】
請求項１に記載のガスセンサの被水試験方法であって、
前記注水工程において、熱源によって水蒸気を発生させる水蒸気発生装置を用いて前記排気管に前記水蒸気を注入することを特徴とするガスセンサの被水試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガスセンサの被水試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気ガスのうちの特定のガス成分の濃度測定を行うために、ガスセンサが利用されている。特許文献１，２には、ガスセンサの被水による影響を調べるために被水試験を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３４７５７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５７１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスセンサの被水試験では、排気管内に水を貯めるための前工程を行った後に、エンジンをレーシング（空ぶかし）することにより排気管内の水分を飛散させてガスセンサに水分を付着させる被水工程を実行する。しかしながら、従来技術では、前工程にかなりの長時間を要するという問題があった。例えば、特許文献２の方法では、前工程として、排気管を氷点下まで冷却した後にエンジンを始動してアイドル運転する、というサイクルを複数回実行していたので、前工程に数時間を要していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、エンジンと、前記エンジンの排気ガスを流通させる排気管と、前記排気管に取り付けられたガスセンサと、を有する試験装置を用いて前記ガスセンサの被水試験を行う方法が提供される。この試験方法は、前記エンジンが停止した状態で前記排気管に霧状の水又は水蒸気を注入することによって、前記排気管の内壁面に水分を付着させる注水工程と；前記注水工程の後に、前記エンジンを駆動させることによって、前記排気管に排気ガスを流通させて前記排気管内の水分を飛散させて前記ガスセンサに水分を付着させる被水工程と；を備えることを特徴とする。
このガスセンサの被水試験方法によれば、被水工程の前工程である注水工程において、エンジンが停止した状態で排気管に霧状の水又は水蒸気を注入することによって排気管の内壁面に水分を付着させるので、従来技術に比べて短時間で排気管内に水分を分散して付着させることができる。
【０００７】
（２）上記ガスセンサの被水試験方法において、前記注水工程において、圧縮空気によって霧状の水を発生させるノズルを有する水噴霧装置を用いて前記排気管に前記霧状の水を注入するものとしてもよい。
この構成によれば、水噴霧装置を用いて排気管に霧状の水を短時間で注入できる。
【０００８】
（３）上記ガスセンサの被水試験方法において、前記注水工程において、熱源によって水蒸気を発生させる水蒸気発生装置を用いて前記排気管に前記水蒸気を注入するものとしてもよい。
この構成によれば、水蒸気発生装置を用いて排気管に水蒸気を短時間で注入できる。
【０００９】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ガスセンサの試験方法や試験装置等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスセンサの被水試験を行う試験装置の構成を示す説明図。
【図２】試験装置を用いたガスセンサの被水試験方のフローチャート。
【図３】実施形態における注水工程の様子を示す概念図。
【図４】比較例における注水工程の様子を示す概念図。
【図５】実施形態と比較例の被水試験のタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ガスセンサの被水試験を行う試験装置１００の構成を示す説明図である。この試験装置１００は、実際の自動車を用いた試験装置であり、内燃機関であるエンジン１５０と、吸気管１１０と、排気管１２０とを有する。なお、試験装置としては、エンジン、吸気管、排気管等を有するエンジンベンチシステムを用いても良い。吸気管１１０は吸気マニホールド１１２を有し、排気管１２０は排気マニホールド１２２を有する。排気管１２０には、更に、ターボチャージャ１２４と、触媒コンバータ１２６と、複数のガスセンサ２００とが設けられている。排気管１２０には、水分を排気管１２０内に注入するために複数の注入位置ＷＰ１〜ＷＰ５が設けられている。これらの注入位置ＷＰ１〜ＷＰ５からの水分の注入方法については後述する。なお、水分の注入位置を複数設ける必要は無く、１つ以上設けておけば良い。複数のガスセンサ２００としては、通常は異なる種類のガスセンサ（例えばＡ／Ｆセンサと酸素センサ）が排気管１２０に設置されるが、ここでは説明の便宜上、同じ符号を付している。また、ターボチャージャ１２４や触媒コンバータ１２６などの付属装置は、省略してもよい。
【００１２】
図２は、試験装置１００を用いたガスセンサ２００の被水試験のフローチャートである。工程Ｓ２１０では、エンジン１５０が停止した状態で、排気管１２０内に結露水が発生しやすい低温（例えば−１０℃）まで試験装置１００を冷却する。この冷却工程Ｓ２１０を実行するために、試験装置１００を試験室内に収容し、その試験室全体を冷房装置で冷却することが好ましい。但し、この冷却工程Ｓ２１０は省略し、次の注水工程Ｓ２２０を常温で実施してもよい。
【００１３】
次の工程Ｓ２２０では、エンジン１５０が停止した状態で、注入位置ＷＰ１〜ＷＰ５のうちの１つ以上の注入位置から、注水装置を用いて排気管１２０内に注水を行う。なお、冷却工程Ｓ２１０と注水工程Ｓ２２０は、次の被水工程Ｓ２３０の前段階として行われるので、２つの工程Ｓ２１０，Ｓ２２０を併せて「前工程」と呼ぶことが可能である。
【００１４】
図３は、実施形態における注水工程Ｓ２２０の様子を示す概念図である。ここでは、排気管１２０に設けられた注水孔１２１に、水噴霧装置３００又は水蒸気発生装置４００を用いて水分ＷＲが注入される。水噴霧装置３００としては、例えば、圧縮空気を用いて霧状の水滴ＷＳを発生させる２流体ノズルを有する装置や、超音波振動子を用いて霧状の水滴ＷＳを発生させる装置などを利用することができる。また、水蒸気発生装置４００としては、ヒーターなどの熱源によって水蒸気ＳＴを発生させる装置を利用することができる。水噴霧装置３００を用いる場合には、ノズルの先端形状や圧縮空気の圧力などの噴霧条件を変更することによって、排気管１２０への注水量や注水範囲を変更できる。また、水蒸気発生装置４００を用いる場合には、ノズルの先端形状やヒータ出力などの水蒸気発生条件を変更することによって、排気管１２０への注水量や注水範囲を変更できる。
【００１５】
この注水工程Ｓ２２０により、排気管１２０の内壁面に水分ＷＲを分散して付着させることが可能である。また、前述した冷却工程Ｓ２１０において試験装置１００を０℃以下に冷却していた場合には、水分ＷＲの一部は氷として排気管１２０の内壁面に付着する。この注水工程の後、注水孔１２１はメクラ栓等を用いて封止される。なお、注水孔１２１を排気管１２０に設ける代わりに、ガスセンサ２００が取り付けられるポートを用いて注水を行うようにしてもよい。
【００１６】
図４は、比較例における注水工程の様子を示す概念図である。ここでは、排気管１２０に設けられた注水孔１２１に、液体状の水（液水）が注入されている。この場合には、水分ＷＲは液水の形態で排気管１２０内の底部に溜まる状態となる。
【００１７】
図３に示したように、実施形態における注水工程Ｓ２２０では、霧状の水滴ＷＳ又は水蒸気ＳＴの形態で水分ＷＲを排気管１２０に注入するので、液水の形態で水分ＷＲを注入した場合に比べて、排気管１２０内に広く分散した状態で水分ＷＲを排気管１２０の内壁面に付着させることができる。従って、従来技術のように、排気管を氷点下まで冷却した後にエンジンを始動してアイドル運転する、というサイクルを複数回実行する必要が無く、従来に比べて短時間で水分ＷＲを排気管１２０内に分散して付着させることが可能である。
【００１８】
なお、注水工程Ｓ２２０では、ガスセンサ２００に水分ＷＲが付着しないことが好ましい。この理由は、次の被水工程Ｓ２３０においてエンジンをレーシングしたときにガスセンサ２００に水分ＷＲがどの程度付着するかを調べたいので、被水工程Ｓ２３０の前にはガスセンサ２００に水分ＷＲを付着させたくないからである。この意味では、注水工程Ｓ２２０では、ガスセンサ２００を排気管１２０から取り外した状態で実行することが好ましい。この場合には、注水の完了後にガスセンサ２００が排気管１２０に取り付けられる。但し、注水孔１２１がガスセンサ２００から十分に遠く離れた位置に設けられている場合には、ガスセンサ２００を排気管１２０に装着した状態で注水工程Ｓ２２０を実行してもよい。
【００１９】
こうして前工程Ｓ２１０，Ｓ２２０が終了すると、被水工程Ｓ２３０（図２）が実行される。被水工程Ｓ２３０では、エンジン１５０を駆動させることによって、排気管１２０に排気ガスを流通させて排気管１２０内の水分ＷＲを飛散させ、ガスセンサ２００に水分ＷＲを付着させる。そして、ガスセンサ２００の素子部分（図示省略）が水分ＷＲの飛散による熱衝撃で割れるリスクを確認する。この確認を行う方法としては、例えば、ガスセンサ２００の素子部分を水変色性の着色剤で着色しておく方法を採用できる。こうすれば、ガスセンサ２００の素子部分に水分ＷＲが付着したことによる色の変化の有無を目視で調べることができ、その変色の程度から、ガスセンサ２００が熱衝撃で割れるリスクを確認することが可能となる。なお、被水工程Ｓ２３０では、水分ＷＲを十分に飛散させるために、エンジン１５０のレーシングとアイドリングのセットを複数回繰り返し実行することが好ましい。
【００２０】
図５（Ａ）は、実施形態の被水試験のタイミングチャートであり、図５（Ｂ）は、比較例の被水試験のタイミングチャートである。これらの図において、横軸は時間を示し、縦軸はエンジン１５０の回転数を示している。
【００２１】
図５（Ａ）に示す実施形態では、まず、図２で説明した前工程（冷却工程Ｓ２１０と注水工程Ｓ２２０）により排気管１２０内に水分を注入する。このとき、前工程のうちの注水工程Ｓ２２０（図３）では、霧状の水滴ＷＳ又は水蒸気ＳＴの形態で水分ＷＲを排気管１２０に注入するので、短時間で水分ＷＲを排気管１２０内に分散して付着させることが可能である。その後、被水工程Ｓ２３０において、エンジン１５０を駆動させることによってガスセンサ２００に水分を付着させる。なお、この例では、エンジン１５０の駆動の態様として，レーシング（空ぶかし）を利用している。また、被水工程Ｓ２３０において、エンジン１５０のレーシングとアイドリングのセットを４回繰り返し実行している。
【００２２】
一方、図５（Ｂ）に示す比較例では、前工程において、排気管１２０を氷点下まで冷却した後にエンジン１５０を始動してアイドル運転する、というサイクルを４回実行している。このため、前工程として極めて長い時間（例えば約４時間）を要する。
【００２３】
このように、実施形態の試験方法では、前工程のうちの注水工程Ｓ２２０において霧状の水滴ＷＳ又は水蒸気ＳＴの形態で水分ＷＲを排気管１２０に注入するので、比較例に比べて短時間で水分ＷＲを排気管１２０の内壁面に分散して付着させることが可能である。この結果、全体の試験時間を短縮することができ、試験効率が向上する。また、水噴霧装置３００や水蒸気発生装置４００を使用して排気管１２０内へ注水を行うので、排気管１２０の内壁面に水分を均等に付着させることが可能であり、短時間で従来技術と同等の排気管内環境を再現できる。更に、水噴霧装置３００や水蒸気発生装置４００を用いて注水を行えば、注水量が明確になるため、車両やエンジンごとの被水環境について比較が容易となる。
【００２４】
・変形例
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００２５】
・変形例１：
上述した実施形態の試験装置の構成は例示であり、本発明はこれ以外の種々の構成を有する試験装置を利用した試験方法にも適用可能である。また、被水工程Ｓ２３０におけるエンジン１５０の駆動の態様としては、図５（Ａ）に示したレーシング以外の他の態様を利用しても良い。例えば、エンジン１５０の始動のみを利用して被水工程Ｓ２３０を実行しても良い。この場合には、例えば、エンジン１５０を始動させて直ぐに停止する、という動作を複数回以上繰り返して行うことが好ましい。
【符号の説明】
【００２６】
１００…試験装置
１１０…吸気管
１１２…吸気マニホールド
１２０…排気管
１２１…注水孔
１２２…排気マニホールド
１２４…ターボチャージャ
１２６…触媒コンバータ
１５０…エンジン
２００…ガスセンサ
３００…水噴霧装置
４００…水蒸気発生装置
【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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