(57)【要約】【課題】簡易に排気ガスの計測が行えるガス計測方法及びガス計測装置を提供すること。【解決手段】エンジン２の複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量して燃料噴射を行い、エンジン２の排気系３にて燃料噴射量の増量に伴って排気ガス中で増加する炭化水素の濃度を検出し、その濃度に基づいて排気ガスの流動状態を演算する。これにより、燃料以外のトレーサガスの注入を行うことなく、排気ガスの流動計測が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを計測するガス計測方法であって、
前記内燃機関の複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量又は減量して燃料噴射を行う燃料噴射工程と、
前記内燃機関の排気系にて、前記燃料噴射量の増減に伴って増加する前記排気ガス中の特定成分の濃度を検出する濃度検出工程と、
前記濃度に基づいて前記排気ガスの流動状態を演算する演算工程と、
を備えたことを特徴とするガス計測方法。
【請求項２】
前記燃料噴射工程では、前記内燃機関の複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量して燃料噴射を行い、
前記濃度検出工程では、前記排気ガスに含まれる炭化水素の濃度を検出し、
前記演算工程では、前記炭化水素の濃度に基づいて前記排気ガスの流動状態を演算すること、
を特徴とする請求項１に記載のガス計測方法。
【請求項３】
内燃機関の排気ガスを計測するガス計測装置において、
前記内燃機関の複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量又は減量して燃料噴射を行う燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関の排気系にて、前記燃料噴射量の増減に伴って増加する前記排気ガス中の特定成分の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度に基づいて前記排気ガスの流動状態を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とするガス計測装置。
【請求項４】
前記燃料噴射手段は、前記内燃機関の複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量して燃料噴射を行い、
前記濃度検出手段は、前記排気ガスに含まれる炭化水素の濃度を検出し、
前記演算手段は、前記炭化水素の濃度に基づいて前記排気ガスの流動状態を演算すること、
を特徴とする請求項３に記載のガス計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガスの流動状態を計測するガス計測方法及びガス計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のガス計測装置として、特開２００１−１２４６７４号公報に記載されるように、エンジンの排気管にトレーサガスとして六フッ化硫黄を注入し、排気管における注入位置の下流側で排気ガスの各成分の濃度をトレーサガスの濃度と同時に連続分析するものが知られている。この装置は、トレーサガスの濃度を検出し、そのトレーサガスの濃度に基づいて排気ガスの排出重量を検出しようとするものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２４６７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなガス計測装置にあっては、トレーサガスを排気管の途中から注入する必要があり、ガス計測に必要な設備が大掛かりになってしまう。このため、より簡易な設備によって排気ガスの計測が行える技術開発が切望されている。
【０００５】
そこで本発明は、このような技術課題に鑑みてなされたものであって、簡易に排気ガスの計測が行えるガス計測方法及びガス計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係るガス計測方法は、内燃機関の排気ガスを計測するガス計測方法であって、内燃機関の複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量又は減量して燃料噴射を行う燃料噴射工程と、内燃機関の排気系にて燃料噴射量の増減に伴って増加する排気ガス中の特定成分の濃度を検出する濃度検出工程と、濃度に基づいて排気ガスの流動状態を演算する演算工程とを備えて構成される。
【０００７】
また本発明に係るガス計測方法は、前述の燃料噴射工程では内燃機関の複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量して燃料噴射を行い、前述の濃度検出工程では排気ガスに含まれる炭化水素の濃度を検出し、前述の演算工程では炭化水素の濃度に基づいて排気ガスの流動状態を演算することを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係るガス計測装置は、内燃機関の排気ガスを計測するガス計測装置において、内燃機関の複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量又は減量して燃料噴射を行う燃料噴射制御手段と、内燃機関の排気系にて燃料噴射量の増減に伴って増加する排気ガス中の特定成分の濃度を検出する濃度検出手段と、濃度に基づいて排気ガスの流動状態を演算する演算手段とを備
えて構成される。
【０００９】
また本発明に係るガス計測装置は、前述の燃料噴射手段が内燃機関の複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量して燃料噴射を行い、前述の濃度検出手段が排気ガスに含まれる炭化水素の濃度を検出し、前述の演算手段が炭化水素の濃度に基づいて排気ガスの流動状態を演算することを特徴とする。
【００１０】
これらの発明によれば、一部の気筒の燃料噴射量を増量又は減量することにより、意図的に燃料を不完全燃焼させて排気ガス中に炭化水素などの特定の成分を増加させ、その成分濃度を検出することで排気ガスの流動状態を演算する。このため、燃料とは別個にトレーサガスを注入する必要がない。従って、簡易設備で排気ガスの計測が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１に本実施形態に係るガス計測装置の構成概略図を示す。
【００１３】
本実施形態に係るガス計測装置１は、エンジン２の排気系３を流れる排気ガスの流動を計測する装置である。図１に示すように、ガス計測装置１は、濃度検出器４を備えている。濃度検出器４は、エンジン２の排気系３を流れる排気ガスに含まれる炭化水素の濃度を検出するものである。
【００１４】
この濃度検出器４は、排気系３に設置されたプローブ５を通じて排気ガスに含まれる特定成分の濃度、即ち炭化水素の濃度を検出する。プローブ５は、排気系３に沿って所定の間隔で複数箇所に設けることが望ましい。このように複数設けることにより、排気系３を流れる排気ガスの流速の計測が可能となる。
【００１５】
濃度検出器４としては、炭化水素の濃度を検出できるものであれば、いずれの検出方式のものでもよいが、応答速度の速いものを用いることが好ましい。例えば、４ｍｓｅｃ．程度の応答速度で連続して計測できるものが好適である。
【００１６】
ガス計測装置１は、ＥＣＵ６を備えている。ＥＣＵ６は、ガス計測装置１の装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。また、ＥＣＵ６は、エンジン２に設置されるインジェクタ７に噴射制御信号を出力し、燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段として機能する。
【００１７】
エンジン２は複数の気筒を有しており、各気筒に対し少なくとも一つのインジェクタ７を備えており、気筒ごとに燃料噴射量を調整できるようになっている。
【００１８】
ＥＣＵ６は、濃度検出器４と接続され、濃度検出器４に燃料噴射制御信号に同期する同期信号を出力可能となっている。濃度検出器４は、同期信号を受けることにより、インジェクタ７の燃料噴射タイミングを検知することができる。
【００１９】
図２に濃度検出位置の説明図を示す。
【００２０】
図２は排気系３を構成する管体３ａの断面をとって示したものである。排気系３の管体３ａには、プローブ５を挿通するための挿通孔３ｂが周方向に所定の間隔で複数形成されている。この挿通孔３ｂは、管体３ａの外側から差し込んだプローブ５が計測ポイントｘに配置できるように形成される。
【００２１】
計測ポイントｘは、管体３ａの断面を網羅するように複数設定するのが好ましい。例えば、図２に示すように、計測ポイントｘは、外側に８つ、内側に４つ設定される。
【００２２】
このように、排気系３のエキゾーストマニホルドの集合部や排気管の分岐部に多点計測できるようにプローブ５を配置可能とすることにより、排気系３の所定の断面において排気ガスの流動状態が計測可能となる。
【００２３】
次に、本実施形態に係るガス計測装置の動作及びガス計測方法について説明する。
【００２４】
まず、排気ガスの流速を計測する場合について説明する。
【００２５】
図１に示すように、エンジン２の排気系３の上流から下流にかけて複数の計測位置にそれぞれプローブ５を設置する。このとき、各計測位置においてプローブ５を一つ設置すればよい。
【００２６】
そして、エンジン２を駆動させる。このとき、エンジンの複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対して増量して燃料噴射が行われる。例えば、複数ある気筒のうち一つの気筒の燃料噴射量が他の気筒に対して増量される。その際、燃料の増量噴射は、例えば一つの気筒について一サイクルだけ行う。この燃料増量により、燃料が不完全燃焼の状態となり、排気ガス中の炭化水素の濃度が増加する。
【００２７】
そして、各プローブ５の設置位置における炭化水素の濃度を濃度検出器４で検出する。ここで、炭化水素は、燃料噴射量の増量に伴って排気ガス中に増加する特定成分である。
【００２８】
そして、濃度検出器４にて検出された濃度に基づいて排気ガスの流速が演算される。この演算処理は、濃度検出器４で行ってもよいし、ＥＣＵ６に濃度検出信号を入力しＥＣＵ６で行ってもよい。
【００２９】
例えば、図１に示すように、排気系４の位置Ａ、Ｂ、Ｃで濃度検出を行う場合、各検出位置Ａ、Ｂ、Ｃにおける濃度の時間的変化を計測する。
【００３０】
そして、図３に示すように、炭化水素（ＨＣ）の濃度変化を計測したら、検出位置Ａ、Ｂ、Ｃにおける濃度増加時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃをそれぞれ検出する。そして、検出位置における濃度増加時間の時間差と距離に基づいて排気ガスの流速を算出する。例えば、検出位置Ａ、Ｂにおける濃度増加時間の時間差をｔｂ−ｔａ、検出位置Ａ、Ｂ間の距離をｄ１とすると、Ａ−Ｂ間の排気ガスの流速がｄ１／（ｔｂ−ｔａ）を計算することにより算出できる。
【００３１】
次に、排気ガスの挙動状態を計測する場合について説明する。
【００３２】
図２に示すように、排気系３の管体３ａ内の計測ポイントｘにプローブ５を配置し、各計測ポイントｘの濃度変化を検出できるようにする。例えば、計測ポイントｘの全てにプローブ５を配置する。なお、後述するように計測ポイントｘの一部、例えば一つの計測ポイントｘにプローブ５を配置する場合もある。
【００３３】
そして、エンジン２を駆動させる。このとき、エンジンの複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対して増量して燃料噴射が行われる。例えば、複数ある気筒のうち一つの気筒の燃料噴射量が他の気筒に対して増量される。この燃料増量により、燃料が不完全燃焼の状態となり、排気ガス中の炭化水素の濃度が増加する。
【００３４】
そして、各計測ポイントｘにおける炭化水素の濃度を濃度検出器４で検出する。ここで、炭化水素は、燃料噴射量の増量に伴って排気ガス中に増加する特定成分である。
【００３５】
そして、濃度検出器４にて検出された濃度に基づいて排気ガスの挙動が演算される。この演算処理は、濃度検出器４で行ってもよいし、ＥＣＵ６に濃度検出信号を入力しＥＣＵ６で行ってもよい。
【００３６】
例えば、図２の各計測ポイントｘにおける炭化水素の濃度変化を検出し、所定時間ごとの濃度分布を演算し画像として表す。図４に排気ガスの挙動を示した図を示す。本図は、クランク角３０度ごとに濃度分布を示したものである。図４中の暗い部分は濃度が濃く、明るい部分は濃度が薄い部分である。図４では、特定の気筒の排気ガスが下方の位置から右回りに回転して移動していることがわかる。
【００３７】
なお、この排気ガスの挙動計測において、計測ポイントｘの一つにのみプローブ５を配置して濃度検出を行う場合には、計測ポイントｘの一つについて濃度計測を行った後、プローブ５の配置位置を順次変えて、複数ある計測ポイントｘの全てについて濃度計測を行い、燃料噴射タイミングに基づいて時間軸を合わせて、各計測ポイントｘの濃度検出結果を合成すればよい。これにより、図４に示すような排気ガスの挙動を示す画像が得られる。
【００３８】
以上のように、本実施形態に係るガス計測装置及びガス計測方法によれば、エンジン２の一部の気筒の燃料噴射量を増量することにより、意図的に燃料を不完全燃焼させて排気ガス中の炭化水素の成分を増加させ、その成分濃度を検出することで排気ガスの流動状態を演算する。このため、燃料とは別個にトレーサガスを注入する必要がない。従って、簡易な設備で排気ガスの計測が精度良く行える。
【００３９】
また、エンジン２の一つの気筒の燃料噴射量を増量することにより、気筒ごとの排気ガスの流動状態を計測することができる。このため、Ｏ２センサに対する気筒ごとの排気ガスのガス当たりの状態などを正確に検出することができる。
【００４０】
なお、上述した実施形態では、複数ある気筒のうち一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し増量する場合について説明したが、本発明に係るガス計測方法及びガス計測装置はそのようなものに限定されるものではなく、一部の気筒の燃料噴射量を他の気筒に対し減量してガス計測を行ってもよい。この場合、エンジン２の排気系３にて排気ガスの特定成分として窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を検出し、その成分濃度に基づいて排気ガスの流動状態を演算すればよい。このようなガス計測方法及びガス計測装置であっても、上述したガス計測方法及びガス計測装置と同様な作用効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡易に排気ガスの計測が行えるガス計測方法及びガス計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るガス計測装置の構成概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るガス計測装置及びガス計測方法におけるプローブの配置の説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るガス計測装置及びガス計測方法における排気ガスの流動計測の説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るガス計測装置及びガス計測方法における排気ガスの挙動計測の説明図である。
【符号の説明】
１…ガス計測装置、２…エンジン（内燃機関）、３…排気系、４…濃度検出器、５…プローブ、６…ＥＣＵ、７…インジェクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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