JP2985459B2 - ガソリン燃料混合気の可視化方法 - Google Patents
ガソリン燃料混合気の可視化方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガソリン燃料混合気の可
視化方法に関するものである。
視化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関例えば自動車エンジンにおい
て、燃料と空気との混合気の状態を観察することは燃料
噴射弁の作動状態やシリンダー内のガソリン燃料混合気
の分布状態を知るうえで非常に重要である。従来、エン
ジンのシリンダー内におけるガソリン燃料混合気の分布
状態を知る方法としては、例えば噴霧燃料にキセノンラ
ンプからの光線やレーザー光線を照射した際の液相から
の散乱光をスチールカメラや高速ビデオカメラを使用し
て撮影する方法などが使用されていた。
て、燃料と空気との混合気の状態を観察することは燃料
噴射弁の作動状態やシリンダー内のガソリン燃料混合気
の分布状態を知るうえで非常に重要である。従来、エン
ジンのシリンダー内におけるガソリン燃料混合気の分布
状態を知る方法としては、例えば噴霧燃料にキセノンラ
ンプからの光線やレーザー光線を照射した際の液相から
の散乱光をスチールカメラや高速ビデオカメラを使用し
て撮影する方法などが使用されていた。
【０００３】又、気化した燃料まで可視化できる方法と
しては、例えばプリンストン大学のエム．イー．エイ．
バーズレイ（M.E.A.Bardsley）、ピー．ジー．フェルト
ン（P.G.Felton）及びエフ．ヴイ．ブラッコ（F.V.Brac
co）により、液体燃料にＮ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメ
チル−ｐ−フェニレンジアミン（ＴＭＰＤ）とナフタレ
ンとを少量添加した後この液体燃料と窒素との混合気を
形成し、次いで混合気に紫外線レーザーを照射し、この
際に気相から発生する蛍光と液相から発生する蛍光とを
別々に撮影する方法が提案されている。即ち、ＴＭＰＤ
は気相状態と液相状態とで異なる蛍光を発することか
ら、内燃機関においてシリンダー内に燃料を噴霧した際
の気化燃料の蛍光と液状燃料の蛍光とを分離して撮影す
ることができる。
しては、例えばプリンストン大学のエム．イー．エイ．
バーズレイ（M.E.A.Bardsley）、ピー．ジー．フェルト
ン（P.G.Felton）及びエフ．ヴイ．ブラッコ（F.V.Brac
co）により、液体燃料にＮ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメ
チル−ｐ−フェニレンジアミン（ＴＭＰＤ）とナフタレ
ンとを少量添加した後この液体燃料と窒素との混合気を
形成し、次いで混合気に紫外線レーザーを照射し、この
際に気相から発生する蛍光と液相から発生する蛍光とを
別々に撮影する方法が提案されている。即ち、ＴＭＰＤ
は気相状態と液相状態とで異なる蛍光を発することか
ら、内燃機関においてシリンダー内に燃料を噴霧した際
の気化燃料の蛍光と液状燃料の蛍光とを分離して撮影す
ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ＴＭＰＤを
使用する前記従来技術を用いて高温においてガソリン燃
料混合気の撮影を行ったところ、以下に例示するような
問題が生じた。 １）使用するＴＭＰＤの沸点（２６５℃）がガソリン燃
料の沸点（３０−２１５℃；蒸発終点２１５℃）に比べ
て高いため、本来はガソリン燃料が完全に気化する温度
以上でも液相成分（液状ＴＭＰＤ）に相当する蛍光が観
察された。 ２）内燃機関のシリンダー内のように高圧力の場では空
気中の酸素による消光作用のため蛍光強度が著しく減少
し、蛍光剤としてＴＭＰＤを使用した場合には減衰率が
９９％以上であり、特に圧縮上死点近傍の可視化測定が
困難であった。
使用する前記従来技術を用いて高温においてガソリン燃
料混合気の撮影を行ったところ、以下に例示するような
問題が生じた。 １）使用するＴＭＰＤの沸点（２６５℃）がガソリン燃
料の沸点（３０−２１５℃；蒸発終点２１５℃）に比べ
て高いため、本来はガソリン燃料が完全に気化する温度
以上でも液相成分（液状ＴＭＰＤ）に相当する蛍光が観
察された。 ２）内燃機関のシリンダー内のように高圧力の場では空
気中の酸素による消光作用のため蛍光強度が著しく減少
し、蛍光剤としてＴＭＰＤを使用した場合には減衰率が
９９％以上であり、特に圧縮上死点近傍の可視化測定が
困難であった。
【０００５】それ故、内燃機関におけるガソリン燃料混
合気の測定のように温度変化が著しく且つ高圧力の測定
場において蛍光剤（ＴＭＰＤ）が燃料の蒸発特性に追従
せず、又、圧縮上死点近傍の可視化測定が困難であると
いう問題は、ガソリン燃料混合気におけるガソリン燃料
の気化挙動を正確に可視化するうえで重大な障害となっ
ていた。
合気の測定のように温度変化が著しく且つ高圧力の測定
場において蛍光剤（ＴＭＰＤ）が燃料の蒸発特性に追従
せず、又、圧縮上死点近傍の可視化測定が困難であると
いう問題は、ガソリン燃料混合気におけるガソリン燃料
の気化挙動を正確に可視化するうえで重大な障害となっ
ていた。
【０００６】本発明は前記従来技術の問題点を解決する
ためのものであり、その目的とするところは、ガソリン
燃料混合気におけるガソリン燃料の気化挙動を従来法を
用いた場合に比べてより正確且つ容易に可視化する方法
を提供することにある。
ためのものであり、その目的とするところは、ガソリン
燃料混合気におけるガソリン燃料の気化挙動を従来法を
用いた場合に比べてより正確且つ容易に可視化する方法
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明のガソリン
燃料混合気の可視化方法は、ガソリン燃料に所定量の
Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンとナフタレンとを添加した後
このガソリン燃料と空気との混合気を形成し、次いで混
合気に紫外線レーザーを照射し、この際に気相から発生
する蛍光と液相から発生する蛍光とを別々に撮影するこ
とを特徴とする。
燃料混合気の可視化方法は、ガソリン燃料に所定量の
Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンとナフタレンとを添加した後
このガソリン燃料と空気との混合気を形成し、次いで混
合気に紫外線レーザーを照射し、この際に気相から発生
する蛍光と液相から発生する蛍光とを別々に撮影するこ
とを特徴とする。
【０００８】ガソリン燃料としては通常の市販ガソリン
燃料を用いることができる。
燃料を用いることができる。
【０００９】Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンとナフタレンも
市販品であってよい。なお、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン
とナフタレンの純度などの性質は、目的とする可視化測
定が可能であるように適宜選択する。
市販品であってよい。なお、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン
とナフタレンの純度などの性質は、目的とする可視化測
定が可能であるように適宜選択する。
【００１０】ガソリン燃料に対するＮ，Ｎ−ジメチルア
ニリンの添加量は、０．０３×１０-3ｍｏｌ／ｃｃない
し０．４×１０-3ｍｏｌ／ｃｃの範囲内で選択するのが
好ましい。同様に、ガソリン燃料に対するナフタレンの
添加量は、０．１×１０-3ｍｏｌ／ｃｃないし０．７×
１０-3ｍｏｌ／ｃｃの範囲内で選択するのが好ましい。
又、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン対ナフタレンの比率は、
ｍｏｌ比で１：１ないし１：１０の範囲内で使用すると
都合が良い。
ニリンの添加量は、０．０３×１０-3ｍｏｌ／ｃｃない
し０．４×１０-3ｍｏｌ／ｃｃの範囲内で選択するのが
好ましい。同様に、ガソリン燃料に対するナフタレンの
添加量は、０．１×１０-3ｍｏｌ／ｃｃないし０．７×
１０-3ｍｏｌ／ｃｃの範囲内で選択するのが好ましい。
又、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン対ナフタレンの比率は、
ｍｏｌ比で１：１ないし１：１０の範囲内で使用すると
都合が良い。
【００１１】紫外線レーザーは、市販の紫外線レーザー
装置を使用することができる。測定に用いる紫外線レー
ザーの波長や強度は適宜選択するが、紫外線レーザーの
波長としてはＮ，Ｎ−ジメチルアニリンの蛍光波長３４
０ｎｍよりも短い波長が好ましい。
装置を使用することができる。測定に用いる紫外線レー
ザーの波長や強度は適宜選択するが、紫外線レーザーの
波長としてはＮ，Ｎ−ジメチルアニリンの蛍光波長３４
０ｎｍよりも短い波長が好ましい。
【００１２】気相から発生する蛍光と液相から発生する
蛍光とを別々に撮影するためには、例えば気相からの蛍
光のみを透過する光学フィルターを撮影カメラに装着す
れば気相からの蛍光のみを撮影することができ、反対に
液相からの蛍光のみを透過する光学フィルターを撮影カ
メラに装着すれば液相からの蛍光のみを撮影することが
できる。撮影カメラとしては、例えば一台の撮影カメラ
を光学フィルターを順次取り替えて使用してもよいし、
又は別々の光学フィルターを装着した二台以上の撮影カ
メラを同時に使用してもよい。
蛍光とを別々に撮影するためには、例えば気相からの蛍
光のみを透過する光学フィルターを撮影カメラに装着す
れば気相からの蛍光のみを撮影することができ、反対に
液相からの蛍光のみを透過する光学フィルターを撮影カ
メラに装着すれば液相からの蛍光のみを撮影することが
できる。撮影カメラとしては、例えば一台の撮影カメラ
を光学フィルターを順次取り替えて使用してもよいし、
又は別々の光学フィルターを装着した二台以上の撮影カ
メラを同時に使用してもよい。
【００１３】撮影のために使用するカメラは、例えばス
チールカメラ、高速ビデオカメラ等のカメラ類であって
よい。又、通常この分野で使用される他の装置類を更に
組み合わせて用いてもよい。
チールカメラ、高速ビデオカメラ等のカメラ類であって
よい。又、通常この分野で使用される他の装置類を更に
組み合わせて用いてもよい。
【００１４】
【作用】蛍光剤としてＮ，Ｎ−ジメチルアニリン（沸点
１９３℃）とナフタレン（融点８０．３℃，沸点２１８
℃）とを使用することにより、ガソリン燃料の蒸発特性
は変わらず、又、高圧力場においても空気による蛍光の
減衰の程度が小さい。
１９３℃）とナフタレン（融点８０．３℃，沸点２１８
℃）とを使用することにより、ガソリン燃料の蒸発特性
は変わらず、又、高圧力場においても空気による蛍光の
減衰の程度が小さい。
【００１５】
【実施例】以下の実施例及び比較例により、本発明を更
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
【００１６】実施例 ガソリン燃料にＮ，Ｎ−ジメチルアニリン０．２×１０
-3ｍｏｌ／ｃｃとナフタレン０．６×１０-3ｍｏｌ／ｃ
ｃとを添加した後これを光学セルに入れ、波長３０８ｎ
ｍの紫外線レーザーを照射し、液相蛍光を分光器と光検
出器により測定した。更に、所定の装置を用いてこのガ
ソリン燃料と空気との混合気を形成し、次いで混合気に
波長３０８ｎｍの紫外線レーザーを照射して気相蛍光を
測定した。この結果を図１に示す。図１中、横軸は波長
（ｎｍ）を示し、縦軸は蛍光の相対強度（液相からの蛍
光の強度を１とする）を示す。
-3ｍｏｌ／ｃｃとナフタレン０．６×１０-3ｍｏｌ／ｃ
ｃとを添加した後これを光学セルに入れ、波長３０８ｎ
ｍの紫外線レーザーを照射し、液相蛍光を分光器と光検
出器により測定した。更に、所定の装置を用いてこのガ
ソリン燃料と空気との混合気を形成し、次いで混合気に
波長３０８ｎｍの紫外線レーザーを照射して気相蛍光を
測定した。この結果を図１に示す。図１中、横軸は波長
（ｎｍ）を示し、縦軸は蛍光の相対強度（液相からの蛍
光の強度を１とする）を示す。
【００１７】図１から明らかな如く、気相からの蛍光の
ピークと液相からの蛍光のピークとが明確に分離されて
いる。なお、図２にＮ，Ｎ−ジメチルアニリン〔図２
（ａ）〕及びナフタレン〔図２（ｂ）〕の構造式を示
す。
ピークと液相からの蛍光のピークとが明確に分離されて
いる。なお、図２にＮ，Ｎ−ジメチルアニリン〔図２
（ａ）〕及びナフタレン〔図２（ｂ）〕の構造式を示
す。
【００１８】比較例１−２ Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンの代わりに下記の物質： スチレン（沸点１４５℃）：比較例１ アニリン（沸点１８３℃）：比較例２ を使用して実施例と同様にしてガソリン燃料混合気の蛍
光を測定したが、実施例のように気相からの蛍光のピー
クと液相からの蛍光のピークとが明確に分離されていな
かった。
光を測定したが、実施例のように気相からの蛍光のピー
クと液相からの蛍光のピークとが明確に分離されていな
かった。
【００１９】性能比較試験 ガソリン燃料に蛍光剤として所定量のＮ，Ｎ−ジメチル
アニリンとナフタレンとを添加した場合と、ガソリン燃
料に蛍光剤として所定量のＴＭＰＤとナフタレンとを添
加した場合とについて、酸素の存在しない雰囲気中（窒
素中）と酸素の存在する雰囲気中（空気中）の各々にお
いて、実施例と同様にして気相からの蛍光を測定した。
アニリンとナフタレンとを添加した場合と、ガソリン燃
料に蛍光剤として所定量のＴＭＰＤとナフタレンとを添
加した場合とについて、酸素の存在しない雰囲気中（窒
素中）と酸素の存在する雰囲気中（空気中）の各々にお
いて、実施例と同様にして気相からの蛍光を測定した。
【００２０】結果を図３に示す。図３中、縦軸は蛍光の
相対強度（蛍光剤未添加の場合のガソリン燃料の蛍光強
度を１をする）を示す。
相対強度（蛍光剤未添加の場合のガソリン燃料の蛍光強
度を１をする）を示す。
【００２１】蛍光剤としてＴＭＰＤとナフタレンとを使
用した場合には、酸素の存在しない雰囲気中では白棒で
示す蛍光の相対強度であるが、酸素の存在する空気中で
は斜線棒で示す蛍光の相対強度になる。即ち、酸素の存
在により図３中破線矢印で示す如く蛍光の相対強度が低
下する。これは減衰率が９９％以上であることを意味す
る。
用した場合には、酸素の存在しない雰囲気中では白棒で
示す蛍光の相対強度であるが、酸素の存在する空気中で
は斜線棒で示す蛍光の相対強度になる。即ち、酸素の存
在により図３中破線矢印で示す如く蛍光の相対強度が低
下する。これは減衰率が９９％以上であることを意味す
る。
【００２２】これに対して、蛍光剤としてＮ，Ｎ−ジメ
チルアニリンとナフタレンとを使用した場合には、酸素
の存在により図３中実線矢印で示す如く蛍光の相対強度
が低下するが、この場合は減衰率が１０％程度であり、
酸素による蛍光の相対強度の低下が蛍光剤としてＴＭＰ
Ｄとナフタレンとを使用した場合に比べて小さい。
チルアニリンとナフタレンとを使用した場合には、酸素
の存在により図３中実線矢印で示す如く蛍光の相対強度
が低下するが、この場合は減衰率が１０％程度であり、
酸素による蛍光の相対強度の低下が蛍光剤としてＴＭＰ
Ｄとナフタレンとを使用した場合に比べて小さい。
【００２３】したがって、蛍光剤としてＮ，Ｎ−ジメチ
ルアニリンとナフタレンとを使用した場合には蛍光剤と
してＴＭＰＤとナフタレンとを使用した場合に比べて酸
素の影響が小さいことが判る。
ルアニリンとナフタレンとを使用した場合には蛍光剤と
してＴＭＰＤとナフタレンとを使用した場合に比べて酸
素の影響が小さいことが判る。
【００２４】
【発明の効果】本発明のガソリン燃料混合気の可視化方
法は、ガソリン燃料に添加する蛍光剤としてＮ，Ｎ−ジ
メチルアニリンとナフタレンとを使用するため、Ｎ，Ｎ
−ジメチルアニリンとナフタレンとがともにガソリン燃
料に易溶性であり且つ沸点がともにガソリン燃料の沸点
範囲内、特に蒸発終点以下にあるのでガソリン燃料との
適合性が良く、ガソリン燃料混合気における気相部分と
液相部分とを正確に分離測定することができる。
法は、ガソリン燃料に添加する蛍光剤としてＮ，Ｎ−ジ
メチルアニリンとナフタレンとを使用するため、Ｎ，Ｎ
−ジメチルアニリンとナフタレンとがともにガソリン燃
料に易溶性であり且つ沸点がともにガソリン燃料の沸点
範囲内、特に蒸発終点以下にあるのでガソリン燃料との
適合性が良く、ガソリン燃料混合気における気相部分と
液相部分とを正確に分離測定することができる。
【００２５】又、蛍光の空気による減衰の程度も小さい
ので、内燃機関に適用した場合における高圧力場での測
定においても精度良く且つ容易に可視化測定を行うこと
ができる。
ので、内燃機関に適用した場合における高圧力場での測
定においても精度良く且つ容易に可視化測定を行うこと
ができる。
【図１】本発明の方法において用いる蛍光剤とガソリン
燃料との混合物の気相と液相の蛍光スペクトルを示す図
である。
燃料との混合物の気相と液相の蛍光スペクトルを示す図
である。
【図２】Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン及びナフタレンの構
造式を示す図である。
造式を示す図である。
【図３】蛍光剤としてＮ，Ｎ−ジメチルアニリンとナフ
タレンとを使用した場合と蛍光剤としてＴＭＰＤとナフ
タレンとを使用した場合との、気相の蛍光特性を比較し
た図である。
タレンとを使用した場合と蛍光剤としてＴＭＰＤとナフ
タレンとを使用した場合との、気相の蛍光特性を比較し
た図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 元英 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社 豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平２−176542（ＪＰ，Ａ) Ｒ Ｓｈｉｍｉｚｕ、「Ｍｅａｓｕｒ ｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｉｒ−Ｆｕｅｌ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉ ｏｎ ｉｎ ａ Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｅ ｎｇｉｎｅ Ｕｓｉｎｇ ＬＩＥＦ Ｔ ｅｃｈｎｉｑｕｅ」、ＳＡＥ ＴＥＣＨ ＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲ ＳＥＲＩＥ Ｓ、1992年、Ｎｏ．922356 加藤晋、「ＬＩＦによる筒内混合気濃 度の定量的計測」、スバル技報第25号、 第129−134頁、平成10年６月20日発行 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/62 - 21/74 G01N 33/22 F02D 19/08 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 ガソリン燃料に所定量のＮ，Ｎ−ジメチ
ルアニリンとナフタレンとを添加した後このガソリン燃
料と空気との混合気を形成し、次いで混合気に紫外線レ
ーザーを照射し、この際に気相から発生する蛍光と液相
から発生する蛍光とを別々に撮影することを特徴とする
ガソリン燃料混合気の可視化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3342422A JP2985459B2 (ja) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | ガソリン燃料混合気の可視化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3342422A JP2985459B2 (ja) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | ガソリン燃料混合気の可視化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05149877A JPH05149877A (ja) | 1993-06-15 |
| JP2985459B2 true JP2985459B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=18353613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3342422A Expired - Fee Related JP2985459B2 (ja) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | ガソリン燃料混合気の可視化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2985459B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10369582B2 (en) | 2015-04-30 | 2019-08-06 | Emissol Llc | System and method for spray visualization |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014071016A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | The Regents Of The University Of Michigan | Alkali metal spectroscopy for imaging of parameters in a combustion chamber of an internal combustion engine |
-
1991
- 1991-11-30 JP JP3342422A patent/JP2985459B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｒ Ｓｈｉｍｉｚｕ、「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｉｒ−Ｆｕｅｌ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅ Ｕｓｉｎｇ ＬＩＥＦ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」、ＳＡＥ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲ ＳＥＲＩＥＳ、１９９２年、Ｎｏ．９２２３５６ |
| 加藤晋、「ＬＩＦによる筒内混合気濃度の定量的計測」、スバル技報第２５号、第１２９−１３４頁、平成１０年６月２０日発行 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10369582B2 (en) | 2015-04-30 | 2019-08-06 | Emissol Llc | System and method for spray visualization |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05149877A (ja) | 1993-06-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |