【誤訳訂正書】
【提出日】平成25年6月19日(2013.6.19)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ｆで周期的に脈動する流体の流れの瞬間質量流量を決定する方法であって、
無次元周波数Ｆの各値に対応する、無次元質量流量の振幅係数｜Ψｎ｜と位相差Δθｎの値とが表として予め記憶されており、
ａ）１周期（Ｐ）の間の前記周期的に脈動する流れの圧力勾配を決定するステップと、
ｂ）フーリエ変換を用いて前記圧力勾配の高調波振幅を計算するステップと、
ｃ）周波数ｆおよび時刻ｔを無次元周波数Ｆ，無次元時刻τへ変換するステップと、
ｄ）前記表から、前記周波数ｆの前記無次元数周波数Ｆの、各々の、値に対応する、無次元質量流量および位相差の値を取得し、取得した値に基づいて瞬間質量流量を決定するステップと、を含む方法。
【請求項２】
各周期（Ｐ）毎に前記ステップａ）からｄ）を繰り返す請求項１記載の方法。
【請求項３】
１周期（Ｐ）の間に少なくとも５００の前記瞬間質量流量の値を決定する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記瞬間質量流量
【数１】
2008544236.tif 000001
が無次元質量流量
【数２】
2008544236.tif 000002
と平均質量流量
【数３】
2008544236.tif 000003
の積、すなわち、
【数４】
2008544236.tif 000004
によって決定され、
ここにおいて、
無次元質量流量の振幅係数「Ψｎ」，フーリエ級数第ｎ項の無次元複素圧力振幅「Ｐ＊ｅｎ」，圧力勾配と質量流量との位相のずれ「Δθｎ」，複素無次元圧力振幅の位相「θＰ＊ｅｎ」，測定した圧力勾配とそのフーリエ近似が所定の一致を示すためのフーリエ級数の項の総数「ｍ」，定数「ρ」，１噴射周期（Ｔ＝１／ｆ）毎の平均圧力勾配「Ｐｍ」，前記流体の通過する管の半径「Ｒ」，前記流体の動粘性係数「ν」をそれぞれ代入した
【数５】
2008544236.tif 000005
を無次元質量流量
【数６】
2008544236.tif 000006
に適用し
【数７】
2008544236.tif 000007
を平均質量流量
【数８】
2008544236.tif 000008
に適用して前記瞬間質量流量
【数９】
2008544236.tif 000009
を決定する、請求項１から請求項３迄のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
周波数の各無次元数Ｆ毎に正確に１つのΨｎの値と正確に１つのΔθｎの値が保存されており、指定した無次元数Ｆ毎に前記表からΨｎとΔθｎを取り出して無次元質量流量を演算する、請求項１から請求項４迄のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
熱電素子により前記流体の温度を測定する、請求項１から請求項５迄のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記測定した温度とに基づいて、前記流体の動粘性係数を演算する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
粘性値を繰り返し変更して演算し、演算した前記粘性値と時刻ｔ＝０とにより、前記瞬間質量流量
【数１０】
2008544236.tif 000010
の関数に基づいて、前記動粘性係数νを計算する、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記動粘性係数νを前記質量流量ｍの関数の質量流量の代数符号の変化から演算する請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
周波数ｆで周期的に脈動する流体の流れの瞬間質量流量を決定する装置であって、
無次元周波数Ｆの各値に対応する、無次元質量流量の振幅係数｜Ψｎ｜と位相差Δθｎの値とが表として予め記憶されており、
ａａ）１周期（Ｐ）の間の前記周期的に脈動する流れの圧力勾配を決定する圧力決定手段と、
ｂｂ）前記圧力決定手段と接続したプロセスコンピュータ（７）と、を備え、
該プロセスコンピュータ（７）は、
ｂｂ１）フーリエ変換を用いて前記圧力勾配の高調波振幅を計算する手段と、
ｂｂ２）周波数ｆおよび時刻ｔを無次元周波数Ｆ，無次元時刻τに変換する手段と、
ｂｂ３）前記表から、前記周波数の各々の無次元周波数Ｆの値に対応する、無次元質量流量および位相差の値を取得し、取得した値に基づいて瞬間質量流量を決定する手段と、を含む装置。
【請求項１１】
工程（ｂｂ１）〜（ｂｂ３）を含む計算手順を開始させるトリガ装置（８）を備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記トリガ装置（８）によって制御可能な流れ制御要素を備える請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記圧力決定手段がその下流に接続したアナログデジタル変換器を含む増幅器（５）を備える、請求項１０から請求項１２迄のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記圧力決定手段が差圧センサーを備える、請求項１０から請求項１３迄のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記差圧センサーが少なくとも１：１，０００のダイナミックレンジを有する請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記圧力決定手段が、流れ方向において互いに離間する２つの、圧電式またはピエゾ抵抗式の圧力センサー（３ａ，３ｂ）と、圧力差を演算する手段とを含む請求項１０から請求項１５迄のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記圧力センサー（３ａ，３ｂ）が少なくとも１：１０，０００、好ましくは少なくとも１：１００，０００のダイナミックレンジを有する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
流れる流体の温度を測定する温度測定装置を備える、請求項１０から請求項１７迄のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記プロセスコンピュータ（７）が、さらに動粘性係数を計算する手段を含む、請求項１０から請求項１８迄のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
動粘性係数を、測定した温度の値に基づいて計算する、請求項１８または請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記圧力決定手段と、該当する場合、温度測定装置と、が管（１）の流体に接触して設けられる、請求項１０から請求項２０迄のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記圧力決定手段と、該当する場合、温度測定装置と、が管（１）の第１端（Ｅｌ）に備えられた圧力源の下流に設けられる、請求項１０から請求項２１迄のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記流れ制御要素が前記圧力決定手段と、該当する場合、温度測定装置の下流に設けられる、請求項１２に記載の装置。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】瞬間質量流量を決定する方法および装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は脈動流を伴う瞬間質量流の決定のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、脈動流についての解析的解法としては、非特許文献１が知られている。
【０００３】
非特許文献２に、管軸方向脈動流の流速測定についてのＵｃｈｉｄａの解析的解法がレーザードップラー流速計（ＬＤＡ）で利用できることが示されている。これらの研究の成果に基づく測定方法は、例えばＵＳ  ６，５１０，８４２  Ｂ２にも記載されている。しかし、ＬＤＡの原理に基づく方法にはいくつか点で課題がある。この解析的解法には、実際の運用において高度な演算作業を必要とするベッセル関数が含まれる。この方法では周期的な脈動流を連続して測定することは不可能である。またＬＤＡを実行する装置の整備には費用がかさむ。この他にも、このような装置は損傷を受けやすく、特に振動による損傷を受けやすいため、自動車用燃料噴射装置の制御または調節用には適しない。
【０００４】
非特許文献３に無次元数を用いたさらなる解析的解法が開示されている。この解法を利用することによって多大な時間を要するベッセル関数の計算を避けることができる。
【非特許文献１】Ｕｃｈｉｄａ，Ｓ．１９５６，「円形管内非圧縮性流体の定常層流運動に重畳させた脈動粘性流（Ｔｈｅ  Ｐｕｌｓａｔｉｎｇ  ｖｉｓｃｏｕｓ  Ｆｌｏｗ  Ｓｕｐｅｒｐｏｓｅｄ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｓｔｅａｄｙ  Ｌａｍｉｎａｒ  Ｍｏｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ  Ｆｌｕｉｄ  ｉｎ  ａ  Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｐｉｐｅ）」，  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｍａｔ．  Ｐｈｙｓ．（ＺＡＭＰ），  Ｖｏｌ．７，４０３〜４２２ページ
【非特許文献２】Ｄｕｒｓｔ  ｅｔ  ａｌ．，「周期的に作動する噴射装置における瞬間流量の測定（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｔｅｓ  ｉｎ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」，  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｆｌｕｉｄｓ  ２０  （１９９６），１７８〜１８８ページ
【非特許文献３】Ｒａｙ  Ｓ．ら，２００５年，「質量流量を制御した管内完全発達脈動層流（Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｆｕｌｌｙ  Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ  Ｌａｍｉｎａｒ  Ｐｕｌｓａｔｉｎｇ  Ｐｉｐｅ  Ｆｌｏｗｓ）」，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｉｄｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  Ｖｏｌ．１２７，  １〜１３ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、最新の技術によって上記の課題を除去することを目的とする。特に、周期的な脈動流の瞬間質量流が、改善された時間分解能で決定可能な方法および装置を提案する。本発明のさらなる目的によると、本方法はできる限り堅牢で安価な装置で実現する。特に、自動車の燃料噴射装置で発生するような周期的に振動する流れの連続測定を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１から請求項１１の特長によって解決される。本発明の有益な実施の形態は、請求項２から請求項１０および請求項１２から請求項２４の特長からえられる。
【０００７】
本発明によると、周波数ｆで周期的に脈動する流体の流れの瞬間質量流量を決定する方法が提供される。本方法は、
ａ）１周期（Ｐ）の間の流れの圧力勾配を決定するステップと、
ｂ）フーリエ変換を用いて前記圧力勾配の高調波振幅を計算するステップと、
ｃ）周波数ｆおよび時間ｔを無次元数Ｆ，τへ変換するステップと、
ｄ）周波数ｆの無次元数Ｆ毎に、対応する質量流速および／または位相差を記述する数値の少なくとも１つを取り出せる表を用いて質量流量を決定するステップと、を含む。
ここに提案する方法は、流体又は液体の瞬間質量流量を迅速かつ正確に決定することを可能にする。提案する方法は、極めて高い時間分解能をもって瞬間質量流量を決定できる。特に、自動車の噴射装置における燃料の質量流を、噴射工程毎に正確に測定できる。これによって、噴射工程を正確に制御することが可能になる。さらに、エンジンの効率性を向上し、望ましくない燃料の不完全燃焼を防止できる。特に、提案する方法は、１回のストローク中での複数の噴射工程を正確に制御することも可能にする。これらの利点は、特に、提案する圧力勾配の測定と、今日のプロセスコンピュータで迅速に実行できる、表を用いた計算ステップと、によって可能になる。提案する圧力勾配の測定は、公知の光学的方法とは対照的に、最新の技術に従って、１周期および同様の周期内の流体の瞬間質量流量の連続的な決定を可能にする。
【０００８】
有利な実施の形態では、各周期（Ｐ）毎に前記ステップａ）からｄ）を繰り返す。これによって、瞬間質量流量の極めて正確なレポートを可能とし、測定値に基づいた液体の流れの制御のための制御要素の迅速な制御も可能にする。少なくとも５００、好ましくは少なくとも１，０００の瞬間質量流量の値を決定することが有益である。これによって、１周期の間の質量流量の時間的推移を識別できるので、特に、ノズルまたは弁の改良に有益である。これは、脈動流の質量流量に関する流れ管理または制御要素の最適化に用いることができる。
【０００９】
本発明の有利な実施の形態では、瞬間質量流量
【数１】
2008544236.tif 000011
は、無次元質量流量
【数２】
2008544236.tif 000012
と平均質量流量
【数３】
2008544236.tif 000013
の積、すなわち、
【数４】
2008544236.tif 000014
によって決定され、
ここにおいて、
【数５】
2008544236.tif 000015
を無次元質量流量
【数６】
2008544236.tif 000016
に適用し
【数７】
2008544236.tif 000017
を平均質量流量
【数８】
2008544236.tif 000018
に適用する。
【００１０】
これに関連して、本発明が提案する表において、周波数の各無次元数Ｆ毎に正確に１つのΨｎの値と正確に１つのΔθｎの値が保存されており、指定した無次元数Ｆ毎に前記表から前記Ψｎと前記Δθｎの値取り出して前記無次元質量流量を演算することが有益である。
【００１１】
これによって、瞬間質量流量の計算が極めて迅速になる。
【００１２】
さらに、特に有利な実施の形態では、流体の温度を測定する。前記流体の動粘性係数を前記温度から演算できる。これによって、液体の温度が変更しても、瞬間流量を、極めて正確に計算することができる。提案する方法は、普遍的である。
【００１３】
さらに、特に有利な実施の形態では、前記動粘性係数として最初に粘性値を想定し、つぎに正確に計算する。さらに、前記想定され、反復して変更された粘性値による時刻ｔ＝０における前記質量流量ｍの関数から前記動粘性係数を計算できる。この場合、前記動粘性係数を、例えば、前記関数の質量流量ｍの代数符号の変化から演算できる。この実施の形態において、液体の動粘性係数は、過渡的な通過流の再現時に、追加的に利用可能な情報を用いて決定する。特に、この情報は、フロー管の出口（通常、内燃エンジンの噴射弁）でシャットオフ要素が開く前に通過流をゼロにする必要がある場合に、利用できる。動粘性係数の値は、再構築した周期的な質量流推移をシフトさせる原因となるため、想定した粘性値も正しい場合のみにゼロの再構築した質量流が計算される。粘性がパラメトリックに変化するため、既に既知の基準とする時点（例えば、弁が閉じてゼロ）の再構築した通過流を既知の値と比較を行い、単純で数値的な方法を行うことができる。続けて、内挿により、基準とする時点の正しく再構築した通過流の値となるように粘性値が演算できる。この粘性値が、測定経路の流体の実際に一般的な動粘性係数に相当する。
【００１４】
上述の方法も、流体の動粘性係数を演算するために用いることができる。
【００１５】
導入する装置は、好ましくは、演算された通過流の推移の他に、流体の粘性を決定し出力できる。
【００１６】
あるいは、既知の流体で、温度と動粘性係数の関係が既知であれば、温度を演算することもできる。
【００１７】
本発明はさらに、周波数ｆで周期的に脈動して流れる流体の瞬間質量流量を決定する装置を提供する。本装置は、
（ａａ）１周期の間の流れの圧力勾配を決定する圧力決定手段と、
（ｂｂ）前記圧力決定手段と接続したプロセスコンピュータと、を備え、該プロセスコンピュータは、
ｂｂ１）フーリエ変換によって前記圧力勾配の高調波振幅を計算する手段と、
（ｂｂ２）周波数ｆおよび時間ｔを無次元数Ｆ，τに変換する手段と、
（ｂｂ３）周波数の無次元数Ｆ毎に、対応する質量流量および／または位相差を記述する数値の少なくとも１つを取り出せる表を用いて質量流量を決定する手段とを含む。
【００１８】
提案する装置は、堅固であり、瞬間質量流量を迅速かつ正確に測定できる。最新のものと比較して、誤作動を起こしにくく、製造も簡単である。
【００１９】
有利な実施の形態によると、工程（ｂｂ１）〜（ｂｂ３）を含む計算手順を開始させるトリガ装置（８）を備える。さらに、前記トリガ装置（８）によって制御可能な流れ制御要素、好ましくは弁、備える。これによって、装置を極めて簡単に設定することができる。同時に、例えば、計算手順の動作時間の周期を、弁の開閉時間と確実に相関を持たせることができる。
【００２０】
本発明のさらなる実施の形態では、前記圧力決定手段がその下流に接続したアナログデジタル変換器を含む増幅器を備える。これによって、測定された信号をさらにデジタル処理することができる。
【００２１】
前記圧力決定手段は差圧センサーを備えることができる。差圧センサは、少なくとも１：１，０００のダイナミックレンジを有することが有利である。あるいは、圧力決定手段は、流れ方向において互いに離間する２つの、好ましくは圧電式またはピエゾ抵抗式圧力センサーと、圧力差を演算する手段とを含むことができる。この場合、圧力センサは、少なくとも１：１０，０００、好ましくは少なくとも１：８０，０００、特に好ましくは少なくとも１：１００，０００以上のダイナミックレンジを有することが有利である。この差圧センサまたは圧力センサによって、高圧の脈動流であっても瞬間質量流量を測定することができる。圧力差の分解能を１から１００Ｐａの範囲とすることができる。提案する圧力測定手段を使用すると、特に、エンジン、タービン、燃焼器などの噴射装置の瞬間質量流量の決定が可能となる。
【００２２】
さらに有利な実施の形態によると、流体の温度を測定する温度測定装置を設ける。これは、例えば、熱電素子などである。
【００２３】
さらに、プロセスコンピュータは、動粘性係数を計算する手段を含むことが有利である。前記動粘性係数は、上述の方法に従って、想定する動粘性係数値に基づいて計算できる。あるいは、前記動粘性係数は、測定した温度値に基づいて計算することもできる。これによって、液体の温度の変化による誤差を防止できる。瞬間質量流量の決定は極めて正確になる。
【００２４】
さらなる実施の形態では、前記圧力決定手段と、該当する場合、前記温度測定装置と、が管の流体に接触して設けられる。例えば、管は、圧力源、例えば、噴射ポンプと、噴射ノズルとの間の配管であってもよい。
【００２５】
前記圧力決定手段と、該当する場合、前記温度測定装置と、は管の第１端に備えられた圧力源の下流に設けることが有利である。流れ制御要素は、前記圧力決定手段と、該当する場合、前記温度測定装置の下流に設けることが有利である。例えば、ノズルは、流れ制御要素の下流に結合できる。提案する装置は、特に、噴射装置の質量流の正確な制御に好適である。
【００２６】
本発明によって提供される方法の理論的原理および例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
特許請求する方法の理論的原理についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
調和振動（ｈａｒｍｏｎｉｃａｌｌｙ  ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ）し、十分に発達した管内層流の速度場のために、Ｌａｍｂｏｓｓｙ  （Ｌａｍｂｏｓｓｙ，Ｐ．（１９５２），Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒｃｅｅｓ  ｄ’ｕｎ  ｌｉｑｕｉｄｅ  ｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ  ｅｔ  ｖｉｓｑｕｅｕｘ  ｄａｎｓ  ｕｎ  ｔｕｂｅ  ｒｉｇｉｄｅ  ｅｔ  ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ．  Ｃａｌｃｕｌ  ｄｅ  ｌａ  ｆｏｒｃｅ  ｆｒｏｔｔｅｍｅｎｔ，  Ｈｅｌｖ．  Ｐｈｙｓｉｃａ  Ａｃｔａ  ２５，  ３７１〜３８６ページ）から導かれた数式は、下記のフーリエ級数で表現できる任意の可変時間圧力勾配について展開できる。
【数９】
2008544236.tif 000019
ここにおいて、Ｃ．Ｃ．は共役複素偏角（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｃｏｎｊｕｇａｔｉｎｇ  ａｒｇｕｍｅｎｔ）を示す。管内層流は簡略化したナビエ・ストークス方程式を用いて表現できる。
【数１０】
2008544236.tif 000020
数式１の圧力勾配（∂Ｐ／∂Ｚ）を数式２に用いると、速度場を表わす偏微分方程式が得られる。この方程式の線形性により、圧力勾配の全ｎ項を加算して用いられる調和問題（ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｃａｓｅ）の解として、この方程式をＬａｍｂｏｓｓｙ方程式を重畳することによって結果として生じる速度場を計算できる。
【数１１】
2008544236.tif 000021
この方程式は第ｎ次調和振動（ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）のテイラー数Ｔａｎを含んでおり、そのため得られた速度プロファイルは各周波数部分毎に定義される。テイラー数Ｔａｎは下記のように定義される。
【数１２】
2008544236.tif 000022
脈動流の圧力勾配はフーリエ級数として下記の一般形で表現できる。
【数１３】
2008544236.tif 000023
無次元形とし、複素圧力勾配を導入すると、以下のようになる。
【数１４】
2008544236.tif 000024
複素形式の方程式３により、Ｌａｍｂｏｓｓｙ解に相当する相当過渡速度場は下記で表現できる。
【数１５】
2008544236.tif 000025
ここで下記の標準化を行うと、
【数１６】
2008544236.tif 000026
質量流は無次元複素形で計算できる。
【数１７】
2008544236.tif 000027
標準化した質量流は定常部分と高調波の合計部分とから構成される。
【数１８】
2008544236.tif 000028
【数１９】
2008544236.tif 000029
無次元周波数Ｆのみに依存する複素変数Ψを導入すると、
【数２０】
2008544236.tif 000030
振動する質量流部分の第ｎ番目の高調波は下記のように表現できる。
【数２１】
2008544236.tif 000031
したがって、標準化された全質量流は下記のように表現できる。
【数２２】
2008544236.tif 000032
圧力勾配を測定し、以下の形式において各調和係数（ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ）が既知の場合、フーリエ変換により、
【数２３】
2008544236.tif 000033
前記標準化された全質量流は以下のように計算できる。
【数２４】
2008544236.tif 000034
ここで、
【数２５】
2008544236.tif 000035
１周期当たりの平均値が標準化のため必要である。
【数２６】
2008544236.tif 000036
上記処理によって、振動する質量流部分の各ｎ番目の高調波の決定に必要となるのは無次元周波数Ｆの関数である質量流振動と圧力勾配振動の間の無次元振幅比｜Ψｎ｜および位相差Δθｍ，ｎが既知であることだけになる。この無次元振幅比および位相差の無次元周波数に対する従属的な関係は、一度だけ決定して保存しておく必要がある。このようにして演算された関数は、圧力勾配の過渡的な推移が測定された場合に、脈動している、層流の、十分に発達した任意の管内流の過渡的質量流を迅速に計算するために、表またはルックアップテーブルの形で利用できる。さらに、圧力勾配の推移から過渡的な質量流を決定するために知る必要があるのは動粘性係数νのみであり、密度はこの計算においては省略でき、さらに体積流を計算する場合にのみ必須となる。
【００２９】
図１に、質量流の振動と圧力勾配の振動の間の標準振幅比および位相差を無次元周波数の関数として示す。
【００３０】
同様に、所定の半径方向位置における速度測定も無次元形式で過渡的通過流の決定に使用できる。
【数２７】
2008544236.tif 000037
標準化した速度振動と質量流の振動の振幅比を、無次元質量流の各ｎ番目の高調波成分毎に定めることができる。
【数２８】
2008544236.tif 000038
速度振動と質量流振動との間の位相差ΔθＵｎと同様に定められる。速度の標準化は平均速度によって行うことができる。
【数２９】
2008544236.tif 000039
速度測定値の各半径方向位置毎に、無次元周波数にわたって振幅比と位相差との異なる関数が得られる。図２ａおよび図２ｂは、無次元周波数にわたる管の軸方向位置における振幅比と位相差の推移を示す。
【００３１】
好ましくは、コンピュータで実行可能な、瞬間質量流量の計算の具体例について、以下、より詳細に説明する。
【００３２】
１Ａ．管に沿って２ヶ所に設置した２つの圧力センサーを用いて、圧力測定を同時に行う。１噴射周期に対して以下を適用する。
【数３０】
2008544236.tif 000040
ここにおいて、ｔは時間、Ｐは圧力を示す。
２Ａ．圧力測定点の間の既知の距離（Δｘ）毎の、ｔ＝一定としたときの圧力勾配（∂Ｐ／∂ｘ）の計算。
【数３１】
2008544236.tif 000041
３Ａ．１噴射周期（Ｔ＝１／ｆ）毎の平均圧力勾配（Ｐｍ）の計算。ここにおいて、Ｔは噴射周期、ｆは噴射周波数であり、これらの値は噴射弁の制御信号から既知である。
４Ａ．以下に明記される、圧力勾配を平均圧力勾配で除した無次元圧力勾配、無次元時間τおよび無次元周波数Ｆの計算。
・無次元圧力勾配
【数３２】
2008544236.tif 000042
・無次元時間
【数３３】
2008544236.tif 000043
・無次元周波数Ｆ
【数３４】
2008544236.tif 000044
ここにおいて、Ｒは管の半径、νは流体の動粘性係数である。
５Ａ．無次元圧力振幅Ｐ＊ｅｎを計算するための無次元圧力勾配の高速フーリエ変換。
【数３５】
2008544236.tif 000045
ここにおいてｎは加算指標、Ｐ＊ｅｎはフーリエ級数第ｎ項の無次元複素圧力振幅、ｍは測定した圧力勾配とそのフーリエ近似が妥当な一致を示すためのフーリエ成分の総数である。
６Ａ．下記の無次元質量流量の計算。
【数３６】
2008544236.tif 000046
ここにおいて、｜Ψｎ｜は無次元質量流量の振幅係数、Δθｎは圧力勾配と質量流量との位相のずれ、θＰ＊ｅｎは複素無次元圧力振幅の位相である。上述の方程式における未知の無次元質量流量は以下のように計算できる。
ａ．下記式より、ルックアップテーブルから、ｎ＝１からｎ＝ｍまでの各フーリエ成分ｎＦ毎に、無次元質量流量の振幅係数｜Ψｎ｜および下記の位相差Δθｎの値を読み取る。
【数３７】
2008544236.tif 000047
適当なルックアップテーブルは、例えば、以下のように作成できる。
【表１】
2008544236.tif 000048
ｂ．下記式より、ルックアップテーブルから、ｎ＝１からｎ＝ｍまでの各フーリエ成分ｎＦ毎に、既知のＰ＊ｅｎから下記θＰ＊ｅｎを計算。
【数３８】
2008544236.tif 000049
７Ａ．下記式より、平均圧力勾配（Ｐｍ）から計算される平均質量流量
【数３９】
2008544236.tif 000050
の計算。
【数４０】
2008544236.tif 000051
８Ａ．下記式より、平均質量流量を乗ずることによる、無次元質量流量
【数４１】
2008544236.tif 000052
の流量を乗ずることによって瞬間質量流量
【数４２】
2008544236.tif 000053
への変換。
【数４３】
2008544236.tif 000054
上記計算方法に基づき、例えば、以下のステップによって、動粘性係数を正確に計算できる。
【００３３】
１Ｂ．ステップ１Ａから３Ａによる圧力勾配の計算。
２Ｂ．動粘性係数νの想定値の使用。流体が既知であれば、この値として良好な近似値を想定できる。
３Ｂ．ステップ４Ａから８Ａによる質量流量の計算。
４Ｂ．時刻ゼロにおける質量流量値
【数４４】
2008544236.tif 000055
を、動粘性係数νの想定値とともに記録。
記録はプロセス・コンピュータに保存して行うことができる。
５Ｂ．動粘性係数の想定値を変更して
【数４５】
2008544236.tif 000056
の値の符号が変わるまでステップ２Ｂから４Ｂを反復。
６Ｂ．ステップ４Ｂで想定した値を内挿して動粘性係数νを特定。
図３において、時刻ｔ＝０における質量流量が動粘性係数νの想定値に適用される。動粘性係数は質量流量の値の符号の変化から正確に演算できる。
【００３４】
要約すれば、一度計算した無次元位相差および振幅比を無次元周波数の関数としてルックアップテーブルの形で利用でき、例えば、燃料噴射弁を用いる場合ように時間依存通過流を得ることができる、上記の解析的処理から「オンライン」のように評価方法を構築できる、と言える。通過流は、任意の固定した半径方向位置に、過渡的な圧力勾配または速度推移を測定することによって再現できる。前者のケースにおいて、質量流を直接再現できるが、後者のケースではまず体積流を再現し、流体の密度が既知であれば質量流も再現できる。
【００３５】
このため、ステップａ）では、圧力勾配の代わりに、１周期間の速度推移も測定できる。
これは従来法およびＬＤＡ原理を用いて実現できる。
【００３６】
図４は本方法を実行するのに好適な装置の主要構成要素の概略説明図である。管１のジャケットには、流れ方向Ｓにお互いに距離Ａをもって離間する２つの貫流孔２が設けてある。管１の第１端を参照符号Ｅｌで、また第２端を参照符号Ｅ２で示す。貫流孔２は、内部に固定して圧電式圧力センサー３ａ，３ｂを密封して装着している。圧力センサー３ａ，３ｂは通常１：１００，０００のダイナミック・レンジを有する。圧力センサー３ａ，３ｂは、第１ケーブル４ａ，４ｂで増幅器５に接続されており、圧力センサー３ａ，３ｂで生成された電荷信号は増幅器５によって増幅され、アナログ・デジタル変換器（図示省略）によってデジタル変換される。
【００３７】
増幅器５は、第２ケーブル６を介してプロセス・コンピュータ、具体的にはコンピュータ７に接続される。コンピュータ７に第３ケーブル９を介して接続される制御装置、すなわちトリガを参照番号８で示す。制御装置８には管１の第２端Ｅ２を周期的に開閉できる弁（図示省略）を接続できる。
【００３８】
図５は圧力センサー３ａ，３ｂから送出された１周期Ｐの間の圧力信号の推移を示す図である。１周期Ｐの間、両圧力信号は（ここにおいてはほとんど認知できない）バラツキを示した。
【００３９】
図６は上記時間の間の圧力差勾配の推移を示す図である。
【００４０】
最後に、図７は本発明の方法により演算した、１周期Ｐの間の質量流量の推移を示す図である。
【００４１】
図８は本発明の方法の主要なステップを再び要約した図である。圧力差は、例えば、２つの圧力センサー３ａ，３ｂによって測定できる。測定した圧力値から圧力差を演算できる。しかし、２つの圧力センサー３ａ，３ｂに代わって、１つの差圧センサーを用いて圧力差を測定することもできる。
【００４２】
次のステップでは、圧力差から圧力勾配を算術的に演算する。圧力勾配を用いて、続いて上述の理論近似に基づくルックアップテーブルを用いて、質量流量を計算する。そこにおいて、特に数式（６）から数式（１８）を参照する。この計算は、比較的少量の演算処理しか必要としないので、プロセスコンピュータ７を用いて、脈動して流れる液体の瞬間質量流の連続測定が十分可能な程度に迅速に行える。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】質量流の振動と圧力勾配の振動の間の標準振幅比および位相差を無次元周波数の関数として示す図である。
【図２ａ】無次元周波数にわたる振幅比の関係を示す図である。
【図２ｂ】無次元周波数にわたる位相変動を示す図である。
【図３】動粘性係数νの想定値による、時刻τ＝０における質量流量を示す図である。
【図４】本発明の測定装置の概略説明図である。
【図５】図４のセンサーで測定した１周期分の圧力値の推移を示す図である。
【図６】図５の圧力値の推移に基づいて計算した圧力勾配の時間変化を示す図である。
【図７】図６の圧力勾配に基づいて計算した質量流量の時間変化を示す図である。
【図８】主要な計算手順を示すフロー図である。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図７
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図７】
2008544236.tif 000057
【誤訳訂正４】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図８
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図８】
2008544236.tif 000058