(57)【要約】【課題】人間が目視できない紫外光を光源に用いた場合に、光源の照射ムラを補正できる光源照射ムラ補正方法を提供すること。【解決手段】光源照射ムラ補正方法は、紫外光を吸収し且つ可視光を発する蛍光ガラス板１８を、中空のシリンダ１１内に設けられたピストン１２の頂部に複数枚、配置し、  紫外ランプ１９、２０により紫外光をピストン１２の頂部に照射し、  複数枚の蛍光ガラス板１８の発する可視光の輝度が略均一となるように紫外ランプ１９、２０の位置を調整するようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光を吸収し且つ可視光を発する蛍光ガラス板を、中空のシリンダ内に設けられたピストンの頂部に複数枚、配置し、
紫外ランプにより紫外光を前記ピストンの頂部に照射し、
複数枚の前記蛍光ガラス板が発する可視光の輝度が略均一となるように紫外ランプの位置を調整する光源照射ムラ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源照射ムラ補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関において、窒素酸化物（NOx）の排出量低減を目的に、内燃機関の排ガス（既燃ガス）の一部を、排気還流管を介して吸気通路に循環させ、シリンダ内に還流させるＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation：排気ガス再循環）装置が広く知られている。これは、既燃ガスを一度エンジンの外部である排気還流管に取り出すため、外部ＥＧＲと呼ばれている。外部ＥＧＲ装置においては、ＥＧＲガス流量は、排気還流管に介装されたＥＧＲ制御弁の角度を可変とすることにより制御されている。
【０００３】
また最近では、上記外部ＥＧＲ装置とは別に、ＨＣＣＩ（予混合圧縮自己着火燃焼）の燃焼率制御などを目的として、吸気弁、または排気弁、あるいはその両方に可変動弁機構を装着し、既燃ガスの一部を吸気管に吹き戻して次のサイクルで吸気弁より再吸引する、または排気管に出た既燃ガスの一部を排気弁から再吸入する、さらには排気行程途中で排気弁を閉じることで既燃ガスの一部を排気させない、などの動作により直接既燃ガスの一部をシリンダ内に還流させる装置も使われている。これは、既燃ガスをエンジン内部で還流させるため、内部ＥＧＲと呼ばれている。内部ＥＧＲ装置においては、ＥＧＲガス流量は可変動弁系の弁開閉時期を変化させることにより制御されている。
【０００４】
このようなＥＧＲ装置においては、機関に吸入される全てのガス（新気とＥＧＲガスとの混合ガス）の流量に対するＥＧＲガス流量の比であるＥＧＲ率を求め、このＥＧＲ率に基づいてＥＧＲガス流量を制御するようになっている。さらに、燃焼を精密に制御するために、筒内に意図的にＥＧＲの分布をつける試みも行われている。従って、ＥＧＲガス流量の制御などの機関制御において、シリンダ内におけるＥＧＲガス流量やＥＧＲガスの２次元分布を精度良く計測することは極めて重要である。
【０００５】
上述の測定について、特許文献１には、蛍光剤を混入させた燃料をガラスシリンダ内に噴霧して燃焼させ、レーザ誘起蛍光法（ＬＩＦ法）を用いてシリンダ内の既燃ガスの分布、挙動を計測する発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９８４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＬＩＦ法で用いられる紫外光は、人間が目視できる波長ではないので、シリンダ内の計測において、紫外光が必要な領域に正しく照射されているかどうかを把握することは困難である。したがって、紫外光を照射されたピストンの輝度にムラが発生したことが、紫外光源が正しく照射されていなかったことに起因するのか、ピストンに付着した燃料の量に起因するのかを判別することができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態の光源照射ムラ補正方法は、紫外光を吸収し且つ可視光を発する蛍光ガラス板を、中空のシリンダ内に設けられたピストンの頂部に複数枚、配置し、紫外ランプにより紫外光を前記ピストンの頂部に照射し、複数枚の前記蛍光ガラス板が発する可視光の輝度が略均一となるように紫外ランプの位置を調整するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光源照射ムラ補正方法によれば、人間が目視できない紫外光を光源に用いた場合に、光源の照射ムラを補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の光源照射ムラ補正方法に用いられる計測装置の一例を示す断面図である。
【図２】本実施の形態のピストンと蛍光ガラス板の一例を示す上面略図である。
【図３】本実施の形態の蛍光ガラス板と蛍光ガラス板の断面の一例を示す断面略図である。
【図４】本実施の形態の光源照射ムラ補正方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】本実施の形態のピストンと蛍光ガラス板の一例を示す上面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の光源照射ムラ補正方法に用いられる計測装置の一例を示す断面図である。図１において、計測装置１０は、シリンダ１１と、ピストン１２と、吸気管１３と、排気管１４と、吸気バルブ１５と、排気バルブ１６と、点火プラグ１７と、蛍光ガラス板１８と、紫外ランプ１９と、紫外ランプ２０と、カメラ２１とを備える。
【００１２】
シリンダ１１は、内部にピストン１２を配置することにより、内部に流体（気体）を納める燃焼室を形成する部品である。例えば、シリンダ１１は、中空の筒と、中空の筒の一方の開口部に設けられたシリンダヘッドで構成される。また、シリンダ１１は、少なくとも紫外光を透過する透明材料で形成されている。例えば、シリンダ１１は、石英ガラスで形成されてもよい。
【００１３】
ピストン１２は、シリンダ１１の内部に収まる形状を有する。また、ピストン１２も少なくとも紫外光を透過する透明材料で形成されている。例えば、ピストン１２は、石英ガラスで形成されてもよい。そしてピストン１２は、後述する蛍光ガラス板１８を納めるための窪みを頂部に有する。窪みは、蛍光ガラス板１８に対応する形状の凹部形状である。
【００１４】
吸気管１３は、燃焼する混合気をシリンダ１１に導入する中空の配管である。
排気管１４は、燃焼後のガスをシリンダ１１から排出する中空の配管である。
【００１５】
吸気バルブ１５は、燃焼するガスをシリンダ１１に導入するタイミングで開くバルブである。
排気バルブ１６は、燃焼後のガスをシリンダ１１から排出するバルブである。
【００１６】
点火プラグ１７は、シリンダ１１内に導入された混合気に点火して、燃焼させるためのプラグである。例えば、点火プラグ１７は、電気的に火花（スパーク）を発生させるスパークプラグ、電熱線または燃焼熱によって金属を赤熱（グロー）させるグロープラグであってもよい。
【００１７】
蛍光ガラス板１８は、紫外光を吸収し、可視光波長の蛍光を発する板である。
紫外ランプ１９及び紫外ランプ２０は、シリンダ１１内に配置されたピストン１２の頂部に紫外光を照射するランプである。紫外ランプ１９及び紫外ランプ２０は、矢印方向に動かすことにより光軸の角度を変化させることができる構成である。紫外ランプ１９及び紫外ランプ２０は、手動または電動で光軸の角度を変化させるように構成されてもよい。また、紫外ランプ１９及び紫外ランプ２０が電動で光軸の角度を変化させるように構成した場合、カメラ２１の撮像結果をコンピュータ等の演算装置で光軸の角度のずれ量を算出させ、アクチュエータ等にずれ量を補正させるように構成してもよい。
【００１８】
カメラ２１は、シリンダ１１内のピストン１２の頂部を撮像するカメラである。カメラ２１は、紫外光が照射されたことにより蛍光ガラス板１８が発する可視光波長の蛍光を撮像するカメラである。例えばカメラ２１は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)イメージセンサを用いた固体撮像素子を有することが好適である。また、カメラ２１は、必要に応じてレンズ、フィルタ等の光学素子を備えるようにしてもよい。
【００１９】
以上の構成により、計測装置１０は、光源の照射ムラを補正する。次にピストン１２と蛍光ガラス板１８の詳細な構成について説明する。
【００２０】
図２は、本実施の形態のピストンと蛍光ガラス板の一例を示す上面略図である。図２に示すようにピストン１２は、複数の蛍光ガラス板１８を頂部に配置している。図２の例では、ピストン１２の頂面に対してＸ軸とＹ軸の２つの軸方向に複数の蛍光ガラス板１８を配置している。すなわち、Ｘ軸とＹ軸の２つの軸方向での照射のズレを検知できるように複数の蛍光ガラス板１８がピストン１２の頂面に配置されている。また、蛍光ガラス板１８が配置されていない領域３０は、紫外線を吸収する表面加工がなされている。例えば、領域３０は一面を黒色となっている。例えば、ピストン１２の表面はアルマイト処理が施されていてもよい。
【００２１】
図３は、本実施の形態の蛍光ガラス板と蛍光ガラス板の断面の一例を示す断面略図である。図３は、図２のIIA-IIBにおける断面図である。図３に示すように、ピストン１２には凹部形状の窪みが設けられている。そして、この窪みに蛍光ガラス板１８が配置されている。そして、窪みの底面３１は、粗面加工されている。また窪みの底面３１は紫外線を吸収する表面加工がなされている。例えば、窪みの底面３１は黒色となっている。例えば、窪みの底面３１もアルマイト処理が施されていてもよい。
【００２２】
また、ピストン１２の開口端３２は、蛍光ガラス板１８のエッジを埋没させるようにオーバーハングしている形状が望ましい。この形状により、ハレーションの発生を回避することができる。
【００２３】
図３に示すように、照射された紫外光は、一部が蛍光ガラス板１８に吸収され、残りが蛍光ガラス板１８を透過して窪みの底面３１に到達する。窪みの底面３１は粗面加工されており、平坦ではないので、紫外光は窪みの底面３１においてランダムな方向に光が散乱する。そして、散乱した光はピストン１２の窪みの側面等に到達し、ピストン１２に吸収される。
【００２４】
このように紫外光はピストン１２に吸収される。そして、蛍光ガラス板１８に紫外光が吸収され、可視光が発せられる。
【００２５】
そして、この可視光をカメラ２１で撮像し、照射ムラを測定する。次に光源照射ムラ補正方法の手順について説明する。図４は、本実施の形態の光源照射ムラ補正方法の一例を示すフローチャートである。
【００２６】
まず、図４のステップＳ４１において、ピストン１２の頂面に紫外光で励起蛍光する蛍光ガラス板１８が配置され、ステップＳ４２に進む。
【００２７】
ステップＳ４２において、ピストン１２がシリンダ１１内に設置され、ステップＳ４３に進む。
【００２８】
ステップＳ４３において、紫外ランプ１９及び紫外ランプ２０によって、ピストン１２の頂面に紫外光が照射され、ステップＳ４４に進む。
【００２９】
ステップＳ４４において、カメラ２１によって、ピストン１２の頂部の蛍光状態が撮像され、ステップＳ４５に進む。
【００３０】
ステップＳ４５において、複数の蛍光ガラス板１８における蛍光輝度の平均値が算出され、ステップＳ４６に進む。
【００３１】
ステップＳ４６において、複数の蛍光ガラス板１８における蛍光輝度がそれぞれステップＳ４５で算出した平均値から所定の誤差以内となるように紫外ランプ１９及び紫外ランプ２０の照射位置を調整し、ステップＳ４７に進む。
【００３２】
ステップＳ４７において、ステップＳ４７の調整の結果、複数の蛍光ガラス板１８における蛍光輝度が所定のばらつき以内となっていることを確認する。
【００３３】
以上の光源照射ムラ補正方法により、ピストン１２の頂面に紫外光が均一に照射されるようになる。次に、紫外ランプ１９及び紫外ランプ２０の照射位置調整について説明する。図５は、本実施の形態のピストンと蛍光ガラス板の一例を示す上面略図である。図５では、ピストン１２の頂面と蛍光ガラス板１８とに紫外光が照射された例を略図で表している。
【００３４】
図５において、範囲１８Ａの蛍光ガラス板１８による蛍光輝度は、範囲１８Ｂの蛍光ガラス板１８による蛍光輝度より大きいとする。この場合、紫外ランプ１９及び紫外ランプ２０のどちらかが、ピストン１２の頂面を一様に照射していないと考えられる。
【００３５】
そこで、紫外ランプ１９及び紫外ランプ２０の一方の照射角度を変えることにより、範囲１８Ａの蛍光ガラス板１８による蛍光輝度と、範囲１８Ｂの蛍光ガラス板１８による蛍光輝度が略同一（または所定の誤差内）となるように補正する。
【００３６】
具体的には、図５においてＸ軸方向で範囲１８Ａ側の紫外ランプ（図１の紫外ランプ１９）の照射角度を範囲１８Ｂよりに変更させる。または、図５においてＸ軸方向で範囲１８Ｂ側の紫外ランプ（図１の紫外ランプ２０）の照射角度を範囲１８Ｂよりに変更させる。
【００３７】
例えば、紫外ランプ１９の照射角度を変更することにより、蛍光ガラス板１８による蛍光輝度が略同一となった場合、補正を終了する。また、紫外ランプ１９の照射角度を変更することにより、蛍光ガラス板１８による蛍光輝度が略同一とならず、ムラが広がった場合、紫外ランプ１９の照射角度を元に戻し、紫外ランプ２０の照射角度を変更する。
【００３８】
このように、本実施の形態の光源照射ムラ補正方法によれば、紫外光を吸収し且つ可視光を発する蛍光ガラス板を、中空のシリンダ内に設けられたピストンの頂部に複数枚、配置し、紫外ランプにより紫外光をピストンの頂部に照射し、複数枚の蛍光ガラス板が発する可視光の輝度が略均一となるように紫外ランプの位置を調整することにより、人間が目視できない紫外光を光源に用いた場合に、光源の照射ムラを補正できる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態において、蛍光ガラス板１８は四角形の板状である例として説明しているが、蛍光ガラス板１８は円板、多角形の板状等他の平面形状を有する板状のものであってもよい。
【００４０】
また、上記実施の形態において、シリンダ１１及びピストン１２は、円形の断面形状を有した例について説明しているが、楕円の断面形状を有するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０  計測装置
１１  シリンダ
１２  ピストン
１３  吸気管
１４  排気管
１５  吸気バルブ
１６  排気バルブ
１７  点火プラグ
１８  蛍光ガラス板
１９  紫外ランプ
２０  紫外ランプ
２１  カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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