(57)【要約】【課題】      内燃機関でのさまざまな用途においてできる限り融通を利かせて使用できるように燃焼室壁に装着する光学装置のための覗き構造を改良すること。【解決手段】  燃焼室壁３の孔２に装着されたケーシング４を備えた光学装置用覗き構造１。ケーシング４の燃焼室側に入射・出射光学素子６が備えられ、入射・出射光学素子６とは反対側に自動調芯位置決め座７が設けられ、光学装置１０の終端部分１１に自動調芯位置決め座７が接続する。自動調芯位置決め座７が円錐状座面８を有し、光学装置１０を固定する組み付けねじ部９を設けた円筒状のガイド部材が前記円錐状座面８に接続している。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室壁（３）の孔（２）に装着されたケーシング（４）を備えた光学装置用覗き構造（１）であって、前記ケーシング（４）の燃焼室側に入射・出射光学素子（６）が備えられるとともに前記入射・出射光学素子（６）とは反対側に自動調芯位置決め座（７）が設けられ、前記自動調芯位置決め座（７）に相互対応するように形成された光学装置（１０）の終端部分（１１）に前記自動調芯位置決め座（７）が接続するものにおいて、
前記自動調芯位置決め座（７）が円錐状座面（８）を有し、前記光学装置（１０）をねじ固定するための組み付けねじ部（９，９’）を設けた円筒状のガイド部材が前記円錐状座面（８）に接続していることを特徴とする光学装置用覗き構造。
【請求項２】
燃焼室側の終端領域において前記ケーシング（４）が縮小された径をもつ光学素子スリーブ部（１５）となるように延設されており、前記光学素子スリーブ部（１５）への移行領域に円錐状の封止肩部（１７）が形成され、前記封止肩部が前記燃焼室壁（３）の孔（２）の対応する段付部と接当することを特徴とする請求項１に記載の覗き構造。
【請求項３】
燃焼室側に位置する前記光学素子スリーブ部（１５）の終端には前記光学素子スリーブ部と実質的に面状で密着する平凸のレンズ（６）が前記入射・出射光学素子として設けられ、このレンズ（６）ははんだ付け、接着、焼きばめ、またはねじによる固定によって光学素子スリーブ部（１５）と密封接続していることを特徴とする請求項２に記載の覗き構造。
【請求項４】
前記光学素子スリーブ部（１５）が前記燃焼室壁（３）に対する環状間隙（１８）を設けており、前記燃焼室壁（３）の内面（１９）と面一となるように終端を形成していることを特徴とする請求項２または３に記載の覗き構造。
【請求項５】
前記位置決め座（７）と封止肩部（１７）との間にシールリング（２１）を受持するためのリング溝（２０）が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の覗き構造。
【請求項６】
前記入射・出射光学素子（６）がソケット（２３）を備えており、このソケット（２３）が微細ねじ（２６）を用いて光学素子スリーブ部（１５）にねじ接続されるとともに前記入射・出射光学素子（６）をこれに相互対応するように形成された前記光学素子スリーブ部（１５）の終端部（２７）に対して押し付けることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の覗き構造。
【請求項７】
前記入射・出射光学素子（６）が石英またはサファイアからなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の覗き構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室壁の孔に装着されたケーシングを備えた光学装置用覗き構造であって、前記ケーシングの燃焼室側に入射・出射光学素子が備えられるとともに前記入射・出射光学素子とは反対側に自動調芯位置決め座が設けられ、前記自動調芯位置決め座に相互対応するように形成された光学装置の終端部分に前記自動調芯位置決め座が接続するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室に光学的なアクセスを確立するための覗き構造については、例えば、燃焼過程の時間的および局地的な経過について研究するために前述のようなオプトエレクトロニクス測定装置用覗き構造が利用されているエンジン開発の分野で知られている。例えば、球形レンズという形態の光学的覗き構造が知られており（例えば、特許文献１参照）、この覗き構造では、レンズおよび光ファイバは相互に間隔をあけて金属製ホルダの孔に配置されており、孔の開口部の大きさ、光ファイバの直径、光ファイバと球形レンズとの間の距離は、この装置の画像形成特性を決定づける。入射窓（球形レンズ）は光学装置（光ファイバ）と不変に接続しているため、あるシリンダヘッドガスケットに配置するのに適したシステムを他にも多様に適用することができない。
【０００３】
石英またはサファイアによって作られた平凸の棒状レンズによって入射光学系が実現され、その凸面側が燃焼室に向けられ、その平面側が同時にレンズの焦点面になっている別な光学装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。ここでも、平面側は光ファイバあるいは光ファイバの束に対する接触面として使用されるため、組み立てる際には棒状レンズまで光ファイバを引っ張り込むことができる。棒状レンズおよび光ファイバは共通のセンサカバー内に収められ、接着剤、好ましくはエポキシ系接着剤またはガラスセラミクスによって相互に接合される。これを、例えばレーザー発火装置といった別の光学装置用覗き構造に適用する場合、コスト高となる適合・調整工程が必須となる。
【０００４】
内燃機関の燃焼室にレーザー光線を入射するためのテスト作業を行なう際に使用する覗き構造が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この覗き構造は実質的に円筒状のケーシングを有し、そのケーシングの燃焼室側の終端には入射光学素子が配置されている。この覗き構造は、定置式ガス−内燃機関の点火プラグ孔にねじ込まれるアダプタに装着する形態である。覗き構造はアダプタに対して封止肩部で密封し、燃焼室と反対側にはレーザー光の入射開口部を有する。入射光学素子は燃焼室の内壁から２４ｍｍ離れているために、光学素子の焦点距離が３０ｍｍである場合に点火点は燃焼室のおよそ６ｍｍほど内側に配置される。短所となるのは、レーザー点火装置の部分において損傷する量が大きいことである。
【０００５】
長さ全体にわたって延びている石英ガラスによって作られた導光ロッド（光ファイバロッド）を有し、燃焼室壁に装着することが可能な覗き構造も知られている（例えば、特許文献３参照）。この覗き構造では燃焼室とは反対側のところに光学装置を装着することが可能であり、その際覗き構造の突出部と覗き構造に設けられるシールリングとの間で光学装置のフランジは位置決め座を作り出している。この覗き構造に使用することができる光学装置は、覗き構造の導光ロッドを介して導かれる光を光検出器に集束させるレンズを備えている。
【０００６】
類似する実施形態として、燃焼室壁に装着される覗き構造が貫通棒状光導手段を有するものも知られている（例えば、特許文献４参照）。燃焼室とは反対側にある覗き構造の終端領域では、シールリングを備えた突出部に光学装置を載せることが可能である。貫通導光ロッドならびにＯ−リングのみによる光軸の固定は、前記覗き構造によって画像表示測定装置あるいはレーザー発光装置を作動させるのは不適である。
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第０５９３４１３号明細書
【特許文献２】オーストリア実用新案００２９１０号明細書
【特許文献３】米国特許４４８４４６９号明細書
【特許文献４】米国特許４６６５７４０号明細書
【非特許文献１】Michael McMillian(マイケル・マクミリアン）ほか著「Laser-Spark Ignition for Natural Gas Fuel Reciprocating Engines(天然ガス燃料レシプロエンジンのレーザー閃光着火)」；Gas Machinery Conference 2003 DOE Research Review(ガス機械装置海外２００３ＤＯＥ)調査書評，２００３年１０月５日−８日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記実状に鑑み、本発明の課題は、内燃機関でのさまざまな用途においてできる限り融通を利かせて使用できるように燃焼室壁に装着する光学装置のための覗き構造を改良することであり、その際燃焼検出用光学装置のため及びレーザー発光装置との関係で使用するレーザー光線を入射するために適用できることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、本発明によれば、燃焼室壁の孔に装着されたケーシングを備えた光学装置用覗き構造であって、前記ケーシングの燃焼室側に入射・出射光学素子が備えられるとともに前記入射・出射光学素子とは反対側に自動調芯位置決め座が設けられ、前記自動調芯位置決め座に相互対応するように形成された光学装置の終端部分に前記自動調芯位置決め座が接続するものにおいて、
前記自動調芯位置決め座が円錐状座面を有し、前記光学装置をねじ固定するための組み付けねじ部を設けた円筒状のガイド部材が前記円錐状座面に接続していることを特徴とすることによって解決される。ここで言う光学装置はレーザー発光装置や光ファイバフランジ（光ファイバ結束終端部）などである。
【００１０】
本発明による覗き構造は、その都度使用される光学装置と柔軟に接続することが可能となる分けられた部品を示している。本発明における光学装置（例えばレーザー発光装置または画像表示測定装置）との取り外し可能な接続構造は簡単な取り付けることあるいは取り外しを可能にし、その際位置決め座の円錐状座面によって覗き構造の光軸は再現可能に接続している光学装置と一致させることが可能となる。自動調芯位置決め座を用いることにより、覗き構造は位置決め座に相互対応するように形成された光学装置の終端部分に固定され、その後燃焼室壁にある孔に装入される。例えばシリンダヘッドに固定されたレーザー発光装置といった光学装置を介して覗き構造は固定される。
【００１１】
本発明の好適な実施形態の１つでは、燃焼室側の終端領域において前記ケーシングが縮小された径をもつ光学素子スリーブ部となるように延設されており、前記光学素子スリーブ部への移行領域に円錐状の封止肩部が形成され、前記封止肩部が前記燃焼室壁の孔の対応する段付部と接当する。孔の段付部および封止肩部は、覗き構造の取り付けストッパとして部材の調芯や燃焼室のガスに対する封止のために機能する。
【００１２】
本発明の別な好適実施形態として、燃焼室側に位置する前記光学素子スリーブ部の終端には前記光学素子スリーブ部と実質的に面状で密着する平凸のレンズが前記入射・出射光学素子として設けられ、このレンズははんだ付け、接着、焼きばめ、またはねじによる固定によって光学素子スリーブ部と密封接続していること、あるいは、前記入射・出射光学素子（レンズや光ファイバ）が石英またはサファイアからなることなどが挙げられる。
本発明によるその他の特徴及び利点は、以下図面を用いた実施形態の説明により明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１および図２には、例えばレーザー発光装置といった光学装置１０のための、本発明に基づく覗き構造１が示されている。レーザー発光装置の代わりに覗き構造１と導光フランジ（光ファイバ束接続体）とを接続することも可能であり、その際光学装置１０の終端部分の構造のみが必要となり、それ以外の光学装置の構造および形状に関しての制約ない。
【００１４】
特に図２から明らかであるように、覗き構造１は燃焼室壁（図示した例ではシリンダヘッド）３の孔２に装着されるケーシング４を備え、このケーシング４は金属製のソケットとして形成され、燃焼室５に対して反対側のところに入射・出射光学素子６が固定されている。入射・出射光学素子６とは反対側においてケーシング４は、光学装置１０（例えばレーザー発光装置）の終端部分１１と接続することを可能にする自動調芯位置決め座７を備えている。位置決め座７はケーシングのリング状肩部に形成される円錐状の座面８によって構成され、この座面８の燃焼室５とは反対側に延びた領域おいて光学装置１０を固定するための取り付けねじ９が形成されている。取り付けねじ９の代わりに光学装置１０の終端部分１１に対して受け入れ保持構造を構成するガイド部材を設けることも可能である。図示した実施形態において光学装置の終端部分１１は、円錐状の終端面によって円錐状の座面８とともに自動調芯位置決め座を形成するカバーパイプ１２によって構成される。図２ではさらにレーザー発光装置のレーザーチューブ１３および終端に配置されるレーザー発光装置のカップリングミラー１４が明示されている。
【００１５】
覗き構造１のケーシング４は燃焼室側の終端領域において縮小された外径（直径：６ｍｍから８ｍｍ、長さ：１０ｍｍから１８ｍｍ）をもつ光学素子スリーブ部１５に移行するため、シリンダヘッドに配設する場合には図１および図２で示した噴射装置１６のすぐ近くに覗き構造１を装着することが可能となる。光学素子スリーブ部１５への移行領域には、覗き構造１は、覗き構造１を孔２に装着する際に孔２の段付部に押し当てる円錐状の封止肩部１７が形成されている。この封止肩部１７の押し付け圧はここで図示していない光学装置１０のための固定装置によって作り出される。
【００１６】
光学素子スリーブ部１５の燃焼室側の終端部にはこの光学素子スリーブ部１６に実質的にフラットで密着する入射・出射光学素子６としてのレンズが備えられ、このレンズははんだ付け、接着、焼きばめによって光学素子スリーブ部１５と密封接合している。入射・出射光学素子６は図示した例では平凸の入射レンズであり、レーザー光線を燃焼室５にある着火点２２に集束する。入射・出射光学素子を選択することによって３ｍｍから２５ｍｍの間の焦点距離を選択することが可能である。
【００１７】
光学素子スリーブ部１５は燃焼室壁３にある孔２に対するおよそ０．０５ｍｍの細い環状間隙１８を有し、燃焼室壁３の内面１９と面一になるように終端している。さらに位置決め座７と封止肩部１７との間にあるリング溝２０にはシールリング２１が装備されているため、隙間の量は減少し、炭化水素（ＨＣ）排出量に良い影響をもたらす。
【００１８】
図３に示した本発明に基づく覗き構造１の実施形態は自動調芯位置決め座７を備えており、その円錐状の座面８で、ここで詳しく図示していない光学装置を正確に支持するための取り付けねじとしての雌ねじ９’によって円筒状のガイド部材が入射・出射光学素子６の方向に連結する。入射・出射光学素子６はソケット２３を有しており、このソケット２３は、微細ねじ２６によって光学素子スリーブ部１５と螺合し、相互対応するように形成された光学素子スリーブ部１５の終端部分２７に入射・出射光学素子６を押し付ける。図示した実施形態では、光学素子スリーブ部１５のソケット２３とショルダ２４との間に耐熱性の材料によって作られたリング状のガスケット２５が配置されている。
【００１９】
図３で示した固定方法は、光学素子としてのレンズ６がはんだ付け固定させない表面コーティングを施されている場合に好都合である。
【００２０】
覗き構造１、特にその光学素子スリーブ部１５は長くかつ細い構造であることにより、燃焼室付近あるいは噴射装置の部分において要求されるスペースが僅かとなる。
【００２１】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】レーザー発光装置との関係で内燃機関のシリンダヘッドに適用された本発明に基づく覗き構造の断面図
【図２】図１の覗き構造の詳細図
【図３】本発明に基づく覗き構造における光学素子スリーブ部の領域を示す断面図
【符号の説明】
【００２３】
１：覗き構造
２：孔
３：燃焼室壁  
４：ケーシング
６：入射・出射光学素子（レンズ、光ファイバ）
７：自動調芯位置決め座
８：円錐状座面
９，９’：組み付けねじ部
１０：光学装置
１１：終端部分
【図１】
2006098404.tif 000003
【図２】
2006098404.tif 000004
【図３】
2006098404.tif 000005