(57)【要約】【課題】燃焼室内部とシリンダ内部の双方の気流を観測することができるエンジン観測装置を提供する。【解決手段】光透過性を有するシリンダ１０１と、シリンダ１０１の上部に配置された燃焼室１０４と、を備えるエンジン１００の内部の観測を行うエンジン観測装置２００であって、シリンダ１０１の左右両側からシリンダ１０１の軸と垂直な方向にシート光を照射するシート光作成ユニット２０２と、シリンダ１０１の外部であって、シリンダ１０１内の観測対象領域よりも下側に設けられ、シート光作成ユニット２０２から照射されたシート光を燃焼室１０４の内部へ向けて反射するミラー２０３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有するシリンダと、前記シリンダの上部に配置された燃焼室と、を備えるエンジンの内部の観測を行うエンジン観測装置であって、
前記シリンダの左右両側から前記シリンダの軸と垂直な方向に光を照射する照射装置と、
前記シリンダの外部であって、前記シリンダ内の観測対象領域よりも下側に設けられ、前記照射装置から照射された光を前記燃焼室の内部へ向けて反射するミラーと、
を備える、エンジン観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン観測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ガラス窓を設けたピストンの下方から光を照射し、当該光を燃焼室に導光するための反射鏡と半透過鏡とをシリンダ内に設けた燃焼室照射装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−０５２２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の燃焼室照射装置では、燃焼室内部の気流を観測することはできるが、シリンダ内部に反射鏡や半透過鏡等が設けられているため、シリンダ内部の気流を観測することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、燃焼室内部とシリンダ内部の双方の気流を観測することができるエンジン観測装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るエンジン観測装置は、光透過性を有するシリンダと、前記シリンダの上部に配置された燃焼室と、を備えるエンジンの内部の観測を行うエンジン観測装置である。また、エンジン観測装置は、前記シリンダの左右両側から前記シリンダの軸と垂直な方向に光を照射する照射装置と、前記シリンダの外部であって、前記シリンダ内の観測対象領域よりも下側に設けられ、前記照射装置から照射された光を前記燃焼室の内部へ向けて反射するミラーと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るエンジン観測装置によれば、ミラーは、シリンダの外部であって、前記シリンダ内の観測対象領域よりも下側に設けられるため、当該ミラーは、照射装置から照射されてシリンダ内部に入射する光を遮蔽しない。また、当該ミラーによって、照射装置から照射された光は、燃焼室の内部へ向けて反射される。これにより、燃焼室内部とシリンダ内部の双方の気流を観測することができるエンジン観測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエンジン観測装置と、エンジンとを簡略的に示す側方から見た断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るエンジン観測装置から照射されたシート光の光路を説明する、エンジンを側方から見た断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るミラーの設計方法を説明する、エンジンを側方から見た断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るミラーの設計方法を説明する、エンジンを側方から見た断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るミラーの設計方法を説明する、エンジンを側方から見た断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るミラーの設計方法を説明する、エンジンを側方から見た断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るミラーの設計方法を説明する、エンジンを側方から見た断面図である。
【図８】比較例１のエンジン観測装置におけるシート光の光路を説明する、エンジンを側方から見た断面図である。
【図９】比較例２のエンジン観測装置におけるシート光の光路を説明する、エンジンを側方から見た断面図である。
【図１０】比較例３のエンジン観測装置におけるシート光の光路を説明する、エンジンを側方から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
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、本発明の実施の形態１に係るエンジン観測装置２００と、エンジン１００とを簡略的に示す側方から見た断面図である。また、図２は、実施の形態１に係るエンジン観測装置２００から照射されたシート光の光路を説明する、エンジン１００を側方から見た断面図である。なお、図１、図２において、ミラー２０３以外の断面を示すハッチングは省略されている。また、本明細書において、上下左右は、図１に示す上下左右の方向を意味する。
【００１０】
実施の形態１に係るエンジン１００は、シリンダ１０１、ピストン１０２、シリンダヘッド１０３、燃焼室１０４等を備える。また、エンジン観測装置２００は、一対の光源２０１、一対のシート光作成ユニット２０２（照射装置）、一対のミラー２０３、観測カメラ（図示省略）等を備える。そして、エンジン観測装置２００は、エンジン１００のシリンダ１０１内と燃焼室１０４の内部とに光源２０１から光を照射し、観測カメラを用いて、シリンダ１０１内と燃焼室１０４の内部の気流を観測する。また、エンジン観測装置２００は、観測カメラによって得られた画像データを処理するためのプログラム、エンジン観測装置２００の各部を制御するためのプログラムを格納する記憶部（図示省略）や、これらのプログラムを実行する制御部（図示省略）をさらに備える。
【００１１】
シリンダ１０１は、光透過性を有する材料から形成された筒状の部材である。当該シリンダ１０１内において、ピストン１０２は、シリンダ１０１の軸に沿って上下動可能となっている。また、シリンダ１０１の上部には、シリンダヘッド１０３が設けられている。シリンダヘッド１０３のシリンダ１０１側には、燃焼室１０４が形成されている。燃焼室１０４は、例えば、シリンダヘッド１０３に設けられた、シリンダ１０１の内径と実質的に同じ大きさの径を有する実質的な円を底面とするペントルーフ形状の凹部である。
【００１２】
一対の光源２０１、一対のシート光作成ユニット２０２、一対のミラー２０３は、エンジン１００の左右にそれぞれ配置されている。換言すれば、一対の光源２０１は、互いにエンジン１００を中心として対称な位置に配置されている。同様に、一対のシート光作成ユニット２０２は、互いにエンジン１００を中心として対称な位置に配置されている。また、一対のミラー２０３は、互いにエンジン１００を中心として対称な位置に配置されている。また、光源２０１、シート光作成ユニット２０２、ミラー２０３は、この順で、エンジン１００に向かって配置されている。また、ミラー２０３は、シリンダ１０１の外部であって、シリンダ１０１内の観測対象領域よりも下側に設けられている。ここで、観測対象領域とは、シリンダ１０１の内部及び燃焼室１０４の内部である。また、シリンダ１０１の内部の観測対象領域とは、停止状態であるピストン１０２の上端からシリンダ１０１の上端までである。すなわち、ミラー２０３の上端が、停止状態であるピストン１０２の上端よりも下側となるように、ミラー２０３は、シリンダ１０１の外部に配置されている。なお、停止状態のピストン１０２は、ピストン１０２の上下動における最も下の位置に位置する。
【００１３】
光源２０１は、レーザ光を出射する点光源又は線光源等である。光源２０１から出射された光は、シート光作成ユニット２０２によって、シート光に変換される。シート光作成ユニット２０２は、シリンドリカルレンズ、スリット、ミラー等を用いて、光源２０１から出射された光をシート光へと変換する。具体的には、シート光作成ユニット２０２は、少なくとも、シリンダヘッド１０３の下端からミラー２０３の下端までの幅を有するシート光を作成する。シート光作成ユニット２０２から照射されたシート光は、シリンダ１０１の軸と垂直な方向に進行し、エンジン１００のシリンダ１０１の左側又は右側から、シリンダ１０１の内部へと照射される。また、シート光作成ユニット２０２から照射されたシート光の一部は、ミラー２０３によって、燃焼室１０４の内部へ向けて反射される。
【００１４】
次に、ミラー２０３の設計方法について、図３乃至図７を参照しながら説明する。なお、図３乃至図７において、断面を示すハッチングは省略されている。
まず、図３に示すように、ペントルーフ型の燃焼室１０４の斜面と、シリンダヘッド１０３の下端とのなす角をθ１とする。また、シート光の上端は、シリンダヘッド１０３の下端とほぼ同じ位置であり、シート光の下端は、停止状態のピストン１０２の下端とほぼ同じ位置となっている。
【００１５】
次に、図４に示すように、燃焼室１０４の左側の斜面に平行な直線を燃焼室１０４の左側の下端からシート光の下端まで延長した直線Ｌ１を作図する。次に、図４に示すように、直線Ｌ１に平行な直線を燃焼室１０４の右側の下端からシート光の下端まで延長した直線Ｌ２を作図する。
【００１６】
次に、図５に示すように、シート光の下端に対して垂直な直線Ｌ３を、直線Ｌ２と当該シート光の下端との交点から直線Ｌ１まで作図する。
【００１７】
次に、図６に示すように、直線Ｌ１と直線Ｌ３との交点を通る、シート光の上端及び下端に対して平行な（すなわち、シリンダ１０１の軸に対して垂直な）直線Ｌ４を作図する。
【００１８】
次に、図７に示すように、直線Ｌ１とシート光の下端との交点と、直線Ｌ４と直線Ｌ２との交点とを結ぶ直線Ｌ５を作図する。また、当該直線Ｌ５とシート光の下端とのなす角をθ２とする。そして、ミラー２０３の反射面のシート光の下端とのなす角を当該なす角θ２となるようにミラー２０３を設計することにより、ミラー２０３に入射したシート光を燃焼室１０４の内部へと反射することができる。当該なす角θ２は、なす角θ１の１／２より若干大きい。すなわち、ミラー２０３の反射面のシート光の下端とのなす角をなす角θ１の１／２よりも若干大きい角度となるようにミラー２０３を設計することにより、ミラー２０３に入射したシート光を燃焼室１０４の内部へと反射することができる。
【００１９】
図８に、比較例１のエンジン観測装置におけるシート光の光路の一例を示す。図８に示す例では、本実施の形態１に係るエンジン観測装置２００とは異なり、ミラー２０３を備えないため、燃焼室１０４の内部（図８のハッチングで示す部分）にシート光を照射することができない。
【００２０】
図９に、比較例２のエンジン観測装置におけるシート光の光路の他の例を示す。図９に示す例では、光透過性を有するピストン１０５を用いて、シート光作成ユニット２０２は、ピストン１０５の下側から上側に向かってシート光を照射している。そのため、シリンダ１０１の内部と燃焼室１０４の内部の双方を観測することができる。しかし、実際に使用されるピストン１０２を用いて観測することができないという問題がある。
【００２１】
図１０に、比較例３のエンジン観測装置におけるシート光の光路の他の例を示す。図１０に示す例では、シート光作成ユニット２０２は、燃焼室１０４の内部に向けてシート光を照射している。換言すれば、シート光作成ユニット２０２は、シート光をシリンダ１０１の軸に対して傾斜させて照射している。この場合、シリンダ１０１の内部の一部（図１０のハッチングで示す部分）にシート光が照射されず、当該部分を観測することができない。
【００２２】
上記の比較例１乃至３のエンジン観測装置とは異なり、本実施の形態１に係るエンジン観測装置２００によれば、ミラー２０３は、シリンダ１０１の外部であって、シリンダ１０１内の観測対象領域よりも下側に設けられるため、当該ミラー２０３は、シート光作成ユニット２０２から照射されてシリンダ１０１内部に入射するシート光を遮蔽しない。また、当該ミラー２０３によって、シート光作成ユニット２０２から照射されたシート光は、燃焼室１０４の内部へ向けて反射される。これにより、燃焼室１０４内部とシリンダ１０１内部の双方の気流を観測することができるエンジン観測装置２００を提供することができる。
【００２３】
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、燃焼室１０４の形状に合わせて、ミラー２０３の反射面の形状が調整されたり、シリンダ１０１の周りに配置するミラー２０３の数が変更されたりしてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１００  エンジン
１０１  シリンダ
１０２、１０５  ピストン
１０３  シリンダヘッド
１０４  燃焼室
２００  エンジン観測装置
２０１  光源
２０２  シート光作成ユニット（照射装置）
２０３  ミラー
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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