エンジン燃焼発光計測用 光プローブ「ExDop®(エックスドップ)」

エンジン燃焼発光計測用 光プローブ「ExDop」

2014年“超”モノづくり部品大賞の『自動車部品賞』を受賞

「エンジン燃焼発光計測用 光プローブ ExDop®」が、モノづくり日本会議と日刊工業新聞社が共催する2014年“超”モノづくり部品大賞の『自動車部品賞』を受賞しました。(主催者サイトの受賞部品詳細講評へ)

“超”モノづくり部品大賞は、わが国モノづくりの産業のグローバル競争力の源泉でありながら、普段光の当たりにくい“縁の下の力持ち”的存在である優れた部品や部材を表彰することとで、モノづくり産業の一段の強化、活性化を図ることを目的として、モノづくり日本会議と日刊工業新聞社が表彰を実施しているものです。

本製品は、エンジン運転中にみられる「失火現象とその発生率の把握」や「初期火炎の生成から主燃焼への移行プロセス」などの光学計測が高精度で可能という点、高い耐久性を実現しながら手頃な導入・運用コストでの提供にて実用化への道を開いた点が評価され、今回の受賞となりました。

“超”モノづくり部品大賞
主催者サイトへ
特長
1. 耐熱300℃、耐圧25MPa、耐振50Gの高耐久性
エンジン筒内など過酷な環境から信頼性の高いデータの取得が可能です。
2. 60%以上の高い透過率
弱いノッキングなど微弱な発光の計測を可能にします。
3. 小径、小形で自由度の高い取付け
M5ねじで取付、締付けによる先端シールで気密性を確保します。
4. 光出力コネクタにFC形を標準として採用
FC形コネクタ採用の各種光計測・光分析装置へ接続可能です。
システム構成例はこちらをご覧下さい。
5. プローブ形状のカスタマイズに対応
お客様のご要望に合わせたプローブ筐体の設計、お客様からの支給部品への組込みもご相談ください。
実施例
アプリケーション
「光学計測を用いたノッキングダメージ指標の研究」
OHラジカルの発光強度を用いたノッキングと非ノッキングサイクルの判別手法を確立した。また、ノッキング発生頻度と体積効率を用いたノッキング強度指標を提案し、この指標とエンジン損傷が高い相関を示す事を確認した。これらの手法を用いる事で適切な点火時期の設定や仕様の選定が可能となり、エンジンの熱効率向上と耐久信頼性の両立が可能となった。

光学計測は、高回転・高負荷の条件でもメカニカルノイズ等の影響を受けることなく計測できる特長がある。本研究で使用した光学プローブは、二輪車用の市販エンジンで10,000 rpmを超える回転数・全負荷の条件下でも問題なく使用できた。

詳細については,本田技術研究所と当社による以下の論文をご参照下さい。
Kowada,M., Azumagakito,I., Nagai,T., Hiraoka,R., Iwai,N., "Study of Knocking Intensity Indexing Based on Optical Measurement",
SAE Technical Paper 2015-01-0762,2015.

測定データ
「不正燃焼の計測」
通常燃焼の場合と不正燃焼のある場合において、圧力と発光を同時計測したデータを示す。圧力計測では大きな違いが見られない。一方で発光計測では、燃焼が完了しているはずの、排気行程(クランクアングル270度近傍)において、明確な差が認められる。これは排気行程の段階でも火炎が存在していることを示しており、火花点火によらない燃焼が発生していることが見て取れる。   
Pressure measurement Optical measurement  

運転条件やその他のデータについては,以下の論文をご参照下さい。
Nagai,T., Hiraoka,R., Iwai,N., Kowada,M., Azumagakito,I., "Development of Highly Durable Optical Probe for Combustion Measurement",
SAE Technical Paper 2015-01-0759,2015.
ラインナップ
 
型式 SPCE-0501 SPCE-0502
P/N 123-13502 123-13503
先端部外観 SPCE-0501 SPCE-0502
仕様
 
項 目 仕 様
全長 1000±100 mm
光ファイバコア径 200μm
入射光学系 有効径Φ1.1 mm、視野角23 °
透過波長域 300 nm ~ 810 nm
初期透過率※1 40 %以上
上限使用温度※2 300 ℃
上限使用圧力※3 25 MPa
耐振性※4 50 G
SUS可とう管部最小曲げ半径 40 mm
  ※1 島津製作所製小形分光器SPG-120を用いた専用システムでの測定結果です。
  ※2 表中の上限使用温度はプローブ先端部の温度です。FCコネクタ部の上限使用温度は70℃になります。
  ※3 実験値
  ※4 耐振性はJIS D 1601(車両4種取付D種、振動区分500)に基づき評価した結果です。
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