JPH02201239A

JPH02201239A - エンジンのシリンダ内ガスサンプリング装置

Info

Publication number: JPH02201239A
Application number: JP2245189A
Authority: JP
Inventors: Hideo Watanabe; 秀雄渡辺
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1990-08-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、エンジンのシリンダ内ガスサンプリング装置
に関し、さらに詳しくは、特定クランク角度におけるシ
リンダ内ガスの成分、濃度を精度良く分析できるように
したガスサンプリング装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、エンジンの点火時期や空燃比の制御を行うため
、シリンダ内の燃焼室より所定のクランク角における数
サイクル分の排気ガスを採取して、排気ガス中の成分お
・よび濃度を検出する方法、あるいは実開昭６０−１２
７４１９号公報に示すように、排気ガスサンプルを採取
する方法等の先行技術が知られている。

ここで、シリンダ内の燃焼室より燃焼ガスを採取する装
置では、採取用ガス導入管の一端を燃焼室内に挿入し、
サンプリング用電磁弁を介してポンプにより吸引し、分
析部へ導入するものであるが、通常は所定クランク角に
おける１サイクル分のサンプリングガス量が極少なので
、数サイクル分のガスを採取して分析するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述した先行技術では、例えば頭上弁式４サ
イクルエンジン等のように、シリンダヘッド上部に動弁
機構を有するためにガスサンプリング用電磁弁をシリン
ダヘッドに直接装着するためのスペースがないので、第
４図に示すように、サンプリング用電磁弁１０１をエン
ジンのシリンダヘッド１０２より外方に配置し、長いガ
ス導入管１０３によって燃焼室１０４内のガスを採取し
なければならない。

したがって、従来の装置では、電磁弁１０１を開いて所
定クランク角における１サイクルのガスサンプリングが
終了した後に電磁弁１０１が閉じられるが、次のガスサ
ンプリングまでの間に、ガス導入管１０３内に残留して
いるガスが、分析したいクランク角以外のガスと入れ替
り、次のガスサンプリングでは前回のガス導入管１０３
内の残留ガスが分析部１０５に採取されることになる。

したがって、特定クランク角におけるガスの成分、濃度
を検出することができないため、サンプリングガスの精
度が悪いという問題がある。

本発明は、上述した問題点を課題として提案されたもの
で、ガスサンプリング用ガス導入管をサンプリング弁部
で分岐させ、上記分岐した各通路にそれぞれ電磁弁とポ
ンプとを設置し、上記各電磁弁を所定のタイミングで開
閉制御することによってガスサンプリングの検出精度を
向上できるようにしたエンジンのシリンダ内ガスサンプ
リング装置を提供することを目的とする。

〔目的を達成するための手段〕

この目的を達成するため、本発明は、サンプリングガス
を採取するガス導入管の一端を燃焼室内に挿入し、他端
にガスサンプリング用電磁弁を介して分析部にガスを抽
出するサンプリングポンプを設置してなるガスサンプリ
ング装置において、上記ガスサンプリング用ガス導入管
を、サンプリング弁部よりサンプリングポンプを介して
分析部に連通する第１通路と、パージポンプを介して大
気に開放する第２通路とに分岐し、上記第１．第２通路
のサンプリング弁部に、制御装置からの信号に基づいて
切換動作される上記ガスサンプリング用電磁弁とガスパ
ージ用電磁弁とを設置し、上記ガスサンプリング用電磁
弁とガスパージ用電磁弁とを、エンジンのクランク角検
出手段、サンプリングタイミング設定手段、サンプリン
グ時間設定手段、サンプリング間隔設定手段からの信号
により所定のタイミングで開閉制御してなることを特徴
とするものである。

〔作　　　用〕

このような構成では、ガスサンプリング時に予め設定さ
れた所定のクランク角におけるサンプリングタイミング
に応じて、分析部へ連通する第１通路のガスサンプリン
グ用電磁弁が閉じると共に、大気開放側第２通路のガス
パージ用電磁弁が開き、ガス導入管内の残留ガスがパー
ジポンプにより排出され、分析を行なうタイミングのガ
スが導入管内に満たされる。

次に所定の遅延時間が経過すると、第２通路側のガスパ
ージ用電磁弁が閉じると共に、分析部へ連通する第１通
路側のガスサンプリング用電磁弁が開いて、燃焼室より
採取したガスがサンプリングポンプにより分析部へ抽出
される。

そしてサンプリング時間が経過した後は、第１通路側の
ガスサンプリング用電磁弁が閉じて１サイクル分のサン
プリングガスの採取が終る。

このように、本発明によれば、必要なサンプリングガス
を特定クランク角における燃焼室内より採取することが
できるので、排気ガスの成分、濃度を分析することが可
能となり、精度の高い排気ガス分析が行なえる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を添付した図面に基いて詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例であるエンジンのシリング内
ガスサンプリング装置を示す概略構成図である。図にお
いて、符号ｌはエンジン本体であり、２はクランク軸、
８はピストン、４はシリンダヘッドである。上記シリン
ダヘッド４の燃焼室５には吸気ボート６、排気ボート７
が連通されており、上記吸気ボート８．排気ボート７の
燃焼室５側の開口端には吸気バルブ８．排気バルブ９が
配設されている。

また、上記燃焼室５内にはシリンダヘッド４を貫通して
ガス導入管ＩＯの一端側が連通されており、上記ガス導
入管ｌＯの他端側はガスサンプリング弁部ｌ」に連通さ
れている。

上記ガスサンプリング弁部１１内のガス導入管１０は、
第１通路１０ａと第２通路１０ｂとの二叉状に分岐され
ており、第１通路１０ａ　、第２通路１０ｂにはそれぞ
れ所定のタイミングで開閉制御されるガスサンプリング
用電磁弁１２．ガスパージ用電磁弁１３が設置されてい
る。

そして上記第１通路１０ａは、ガスサンプリング用電磁
弁１２からサンプリングポンプ１４を介して分析部１５
に連通されると共に、第２通路１０ｂは、ガスパージ用
電磁弁１３からパージポンプ１Ｂを経て外部に開放され
ている。

一方、上記クランク軸２のクランクロータ２ａの近傍に
は、クランク角を検出するクランク角検出センサ１７が
設置されており、上記クランク角検出センサ１７によっ
て検出されたクランク角信号がクランク角検出手段１８
を経て制御装置２０に出力されるようになっている。

上記制御装置２０は、電磁弁作動タイミング判定部２０
ａと遅延時間判定部２０ｂとから構成され、クランク角
検出手段１Ｂからの信号と共に、サンプリングタイミン
グ設定手段２１．サンプリング時間設定手段２２．およ
びサンプリング間隔設定手段２３からの信号を読込み、
ガスサンプリング用電磁弁開閉手段２４．ガスパージ用
電磁弁開閉手段２５を介してガスサンプリング用電磁弁
１２．ガスパージ用電磁弁１３を所定のタイミングで開
閉する信号を出力するようになっている。

ここで、上記サンプリングタイミング設定手段２１、サ
ンプリング時間設定手段２２．およびサンプリング間隔
設定手段２３は、マニュアル操作によって適正値に設定
することができるものであり、上記各設定手段２１．２
２．２８からの出力信号が、クランク角検出手段１８か
らの出力信号と共に制御装置２０の電磁弁作動タイミン
グ判定部２０ａに入力される。

上記電磁弁作動タイミング判定部２０ａで演算処理され
た電磁弁作動信号は、ガスサンプリング用電磁弁開閉手
段２４．ガスパージ用電磁弁開閉手段２５人力されると
共に、遅延時間判定部２０ｂに入力される。

上記遅延時間判定部２０ｂからの出力信号は、上記電磁
弁作動タイミング判定部２０ａからの出力信号と共にガ
スサンプリング用電磁弁開閉手段２４゜ガスパージ用電
磁弁開閉手段２５に入力され、それぞれの出力信号がガ
スサンプリング用電磁弁１２゜ガスパージ用電磁弁１８
に入力され、ガスサンプリング用電磁弁１２．ガスパー
ジ用電磁弁１３を特定クランク角に対応して設定された
所定タイミングで開閉制御する。

以下、上記ガスサンプリング用電磁弁１２．ガスパージ
用電磁弁１３を開閉制御する制御装置２０の動作を、第
２図のタイミングチャートに基づいて説明する。

まず、エンジン本体ｌが運転状態にあり、排気ガスのサ
ンプリングタイムをサンプリングタイミング設定手段２
１にて、サンプリング時間をサンプリング時間設定手段
２２にて、さらにサンプリング間隔をサンプリング間隔
設定手段２３によって、マニュアル操作で設定されると
、クランク角検出センサ１７で検出された゛特定クラン
ク角における信号がクランク角検出手段１８より出力さ
れ、上記サンプリングタイミング設定手段２１．サンプ
リング時間設定手段２２．およびサンプリング間隔設定
手段２３からの出力信号と共に制御装置２０の電磁弁作
動タイミング判定部２０ａおよび遅延時間判定部２０ｂ
に入力される。

電磁弁作動タイミング判定部２０ａで判定、決定された
電磁弁作動タイミング（例えばマツプ等により）と、遅
延時間判定部２０ｂで判定、決定された電磁弁開閉時間
（例えばマツプ等により）との出力信号が、ガスサンプ
リング用電磁弁開閉手段２４、ガスパージ用電磁弁開閉
手段２５を介してガスサンプリング用電磁弁１２とガス
パージ用電磁弁１３とを開閉制御するようにガスサンプ
リング用電磁弁１２．ガスパージ用電磁弁１３に入力さ
れる。上記ガスパージ用電磁弁１３が開くと、ガス導入
管１０内に残留しているガスはパージポンプ１Ｂを介し
て外部に放出されると共に、ガス導入管１０内には燃焼
室５内より分析すべきガスが導入される。

次いで、所定の遅延時間が経過した後は、ガスパージ用
電磁弁１３が閉じてガスサンプリング用電磁弁１２が開
くように切換わり、燃焼室５より採取したばかりの排気
ガスが、サンプリングポンプ１４を介して吸引されて分
析部１５に抽出される。

そしてサンプリング時間設定手段２２によって設定され
たサンプリング時間が経過した後は、ガスサンプリング
用電磁弁１２が閉じて１サイクル分のガスサンプリング
を終了する。

ここで上記遅延時間は、第２図の第２通路ｆｏｂを流れ
る総流量Ｑｂ（斜線部χ）が、第１図のガス導入管ＩＯ
内の容積Ｑ（斜線部）より多く　（Ｑｂ　＞Ｑ）なるよ
うに決定されるものである。

また、通常のガスサンプリングにおいて、１サイクル分
のサンプリングガス量は極少量なので心数サイクル分を
サンプリングする必要があるが、１回のガスサンプリン
グ毎にシリンダの燃焼室５より排気ガスを抽出すること
によりエンジンの運転状態が不安定になるため、連続サ
イクルでガスサンプリングを行なわず、数サイクル毎に
ガスサンプリングを行なう。すなわち上記ガスサンプリ
ングの間隔は、サンプリング間隔設定手段２３によって
マニュアル設定されるものであり、クランク角信号によ
りエンジン回転数をカウントし、４サイクルエンジンの
場合にはクランク軸２の２回転を１サイクルとして決定
されたサンプリング間隔毎にガスサンプリングが行なわ
れる。

第３図は本発明による他の実施例を示す説明図であり、
遅延時間を適宜にマニュアル設定できるよう構成したも
のである。

ここでは、遅延時間設定部２０ｂを制御装置２ｏ内より
分離し、サンプリングタイミング設定手段２１゜サンプ
リング時間設定手段２２．サンプリング間隔設定手段２
３と同様にマニュアル操作によって設定できるように配
置されている。

したがって、遅延時間を適宜にマニュアル設定可能にし
たことにより、ガス導入管１ｏの長さおよび内径が、エ
ンジンによって変更した場合でも容易に対応可能となる
。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によれば、サンプリング
ガスを採取するガス導入管の一端を燃焼室内に挿入し、
他端にガスサンプリング用電磁弁を介して分析部にガス
を抽出するサンプリングポンプを設置してなるガスサン
プリング装置において、上記ガスサンプリング用ガス導
入管を、サンプリング弁部よりサンプリングポンプを介
して分析部に連通する第１通路と、パージポンプを介し
て大気に開放する第２３１１１路とに分岐し、上記第１
゜第２通路のサンプリング弁部に、制御装置からの信号
に基づいて切換動作される上記ガスサンプリング用電磁
弁とガスパージ用電磁弁とを設置し、上記ガスサンプリ
ング用電磁弁とガスパージ用電磁弁とを、エンジンのク
ランク角検出手段、サンプリングタイミング設定手段、
サンプリング時間設定手段、サンプリング間隔設定手段
からの信号により所定のタイミングで開閉制御するよう
に構成したので、ガスサンプリング時に、燃焼室より電
磁弁までのガス導入管内に残留しているガスを十分に排
出した後に、サンプリングガスを採取することとなるの
・で、サンプル精度を向上させることができる。

また、サンプリングタイミング、サンプリング時間、サ
ンプリング間隔を適正に設定することにより、所望のク
ランク角における排気ガスのサンプリングが、設定され
たサンプリング間隔毎に数サイクル分のサンプリングガ
スを採取することができるので、−層サンプリング精度
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示すガスサンプリング
装置の概略構成図、第２図は本発明による制御装置の動
作を説明するタイミングチャート図、第３図は他の実施
例を示すガスサンプリング装置の概略構成図、第４図は
従来の実施例を示す要部の断面図である。ｌ・・・エンジン本体、４・・・シリンダヘッド、５・
・・燃焼室、１１・・・ガスサンプリング弁部、１２・
・・ガスサンプリング用電磁弁、１３・・・ガスパージ
用電磁弁、１４・・・サンプリングポンプ、１５・・・
分析部、１Ｂ・・・パージポンプ、１７・・・クランク
角検出センサ、１８・・・クランク角検出手段、２０・
・・制御装置、２１・・・サンプリングタイミング設定
手段、２２・・・サンプリング時間設定手段、２３・・
・サンプリング間隔設定手段、２４・・・ガスサンプリ
ング用電磁弁開閉手段、２５・・・ガスパージ用電磁弁
開閉手段。

Claims

【特許請求の範囲】サンプリングガスを採取するガス導入管の一端を燃焼室
内に挿入し、他端にガスサンプリング用電磁弁を介して
分析部にガスを抽出するサンプリングポンプを設置して
なるガスサンプリング装置において、上記ガスサンプリング用ガス導入管を、サンプリング弁
部よりサンプリングポンプを介して分析部に連通する第
１通路と、パージポンプを介して大気に開放する第２通
路とに分岐し、上記第１、第２通路のサンプリング弁部に、制御装置か
らの信号に基づいて切換動作される上記ガスサンプリン
グ用電磁弁とガスパージ用電磁弁とを設置し、上記ガスサンプリング用電磁弁とガスパージ用電磁弁と
を、エンジンのクランク角検出手段、サンプリングタイ
ミング設定手段、サンプリング時間設定手段、サンプリ
ング間隔設定手段からの信号により所定のタイミングで
開閉制御してなることを特徴とするエンジンのシリンダ
内ガスサンプリング装置。