(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
光を検出する受光素子と、
前記光源から出射された光を、内燃機関の燃焼室に導く第１光ファイバと、
前記内燃機関の燃焼室を通過した光を、前記受光素子に導く第２光ファイバと、
前記受光素子の検出結果に基づいて、前記内燃機関の燃焼室内のガス濃度を算出する算出手段とを備えるガス濃度計測装置であって、
前記受光素子の検出結果をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段により得られたパワースペクトルを表示する表示手段と、
前記フーリエ変換手段により得られたパワースペクトルが、ノイズによってピークが現れない場合に、前記第１光ファイバまたは前記第２光ファイバに折損が発生していると判定する判定手段とを備えることを特徴とするガス濃度計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス濃度計測装置において、
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバに折損が発生していないときに、パワースペクトルに現れるピークの周波数帯域を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された周波数帯域のパワースペクトルを抽出して逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段とを備え、
前記算出手段は、前記逆フーリエ変換手段の算出結果に基づいて、前記内燃機関の燃焼室内のガス濃度を算出するように構成されていることを特徴とするガス濃度計測装置。
【請求項３】
光源から出射された光が第１光ファイバを介して内燃機関の燃焼室に入射され、前記内燃機関の燃焼室を通過した光が第２光ファイバを介して受光素子に受光されるステップと、
前記受光素子の検出結果に基づいて、前記内燃機関の燃焼室内のガス濃度を算出するステップとを備えるガス濃度計測方法であって、
前記受光素子の検出結果をフーリエ変換するステップと、
フーリエ変換により得られたパワースペクトルを表示するステップと、
フーリエ変換により得られたパワースペクトルが、ノイズによってピークが現れない場合に、前記第１光ファイバまたは前記第２光ファイバに折損が発生していると判定するステップとを備えることを特徴とするガス濃度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス濃度計測装置およびガス濃度計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃焼室内における被検出ガスの濃度を計測するガス濃度計測装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のガス濃度計測装置は、燃焼室内の被検出ガスに光を入射し、その被検出ガスを通過した光を取り出し、その光の強度から被検出ガスの濃度を検出するように構成されている。このガス濃度計測装置は、レーザから出射された光を燃焼室内に導く入射光ファイバ（第１光ファイバ）と、燃焼室内に設けられた鏡で反射された光を光強度検出器に導く出射光ファイバ（第２光ファイバ）とを備えている。これら入射光ファイバおよび出射光ファイバは、内燃機関の点火プラグに設けられた光ファイバロッド内に挿入されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８４１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来のガス濃度計測装置では、入射光ファイバおよび出射光ファイバが光ファイバロッド内に挿入されているため、入射光ファイバおよび出射光ファイバの外観を確認することができない。これにより、入射光ファイバまたは出射光ファイバに折損が発生した場合に、その折損を発見することが困難である。また、入射光ファイバまたは出射光ファイバに折損が発生した場合には、光強度検出器によって検出される光量が低下するが、その光量の低下が折損に起因するものであるか、被検出ガスの濃度変化に起因するものであるかを判断することが困難である。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、第１光ファイバまたは第２光ファイバの折損を検出することが可能なガス濃度計測装置およびガス濃度計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるガス濃度計測装置は、光を出射する光源と、光を検出する受光素子と、光源から出射された光を、内燃機関の燃焼室に導く第１光ファイバと、内燃機関の燃焼室を通過した光を、受光素子に導く第２光ファイバと、受光素子の検出結果に基づいて、内燃機関の燃焼室内のガス濃度を算出する算出手段とを備える。そして、ガス濃度計測装置は、受光素子の検出結果をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、フーリエ変換手段により得られたパワースペクトルを表示する表示手段と、フーリエ変換手段により得られたパワースペクトルが、ノイズによってピークが現れない場合に、第１光ファイバまたは第２光ファイバに折損が発生していると判定する判定手段とを備える。
【０００８】
ここで、第１光ファイバおよび第２光ファイバに折損が発生していない場合には、受光素子の検出結果をフーリエ変換したパワースペクトルにピークが現れるのに対し、第１光ファイバまたは第２光ファイバに折損が発生した場合には、ノイズによってパワースペクトルのピークが現れなくなることを実験データの蓄積によって本願発明者らは見出した。そこで、フーリエ変換手段により得られたパワースペクトルを表示し、そのパワースペクトルにノイズによりピークが現れなくなった場合には、第１光ファイバまたは第２光ファイバに折損が発生していると判断することができる。したがって、第１光ファイバまたは第２光ファイバの折損を容易に検出することができる。
【０００９】
上記ガス濃度計測装置において、第１光ファイバおよび第２光ファイバに折損が発生していないときに、パワースペクトルに現れるピークの周波数帯域を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された周波数帯域のパワースペクトルを抽出して逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段とを備え、算出手段は、逆フーリエ変換手段の算出結果に基づいて、内燃機関の燃焼室内のガス濃度を算出するように構成されていてもよい。
【００１０】
このように構成すれば、第１光ファイバまたは第２光ファイバに折損が発生した場合にも、ガス濃度を計測することができる。
【００１１】
本発明によるガス濃度計測方法は、光源から出射された光が第１光ファイバを介して内燃機関の燃焼室に入射され、内燃機関の燃焼室を通過した光が第２光ファイバを介して受光素子に受光されるステップと、受光素子の検出結果に基づいて、内燃機関の燃焼室内のガス濃度を算出するステップとを備える。そして、ガス濃度計測方法は、受光素子の検出結果をフーリエ変換するステップと、フーリエ変換により得られたパワースペクトルを表示するステップと、フーリエ変換により得られたパワースペクトルが、ノイズによってピークが現れない場合に、第１光ファイバまたは第２光ファイバに折損が発生していると判定するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガス濃度計測装置およびガス濃度計測方法によれば、第１光ファイバまたは第２光ファイバの折損を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態によるガス濃度計測装置が適用されるエンジンの一例を示した概略構成図である。
【図２】第１実施形態のガス濃度計測装置の構成を説明するための図である。
【図３】図２のガス濃度計測装置のＰＣを示したブロック図である。
【図４】第１実施形態のガス濃度計測装置において正常時の受光光量の一例を模式的に示したグラフである。
【図５】図４の受光光量に基づいて算出されたガス濃度を模式的に示したグラフである。
【図６】図４の受光光量をＦＦＴしたパワースペクトルを模式的に示したグラフである。
【図７】第１実施形態のガス濃度計測装置において折損時の受光光量の一例を模式的に示したグラフである。
【図８】図７の受光光量をＦＦＴしたパワースペクトルを模式的に示したグラフである。
【図９】第１実施形態のガス濃度計測装置におけるガス濃度の算出動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第２実施形態のガス濃度計測装置におけるガス濃度の算出動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第３実施形態のガス濃度計測装置におけるガス濃度の算出動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図８のパワースペクトルの周波数帯域Ｂを抽出してＩＦＦＴすることによって得られた受光光量を模式的に示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、エンジン（内燃機関）の燃焼室内における燃料ガスの濃度を計測するガス濃度計測装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
−エンジン−
まず、図１を参照して、エンジン１００の一例について説明する。
【００１７】
エンジン１００は、図１に示すように、シリンダブロック１およびシリンダヘッド２と、シリンダブロック１内に設けられるピストン３とを備えている。シリンダヘッド２とピストン３との間には、燃焼室４が形成されている。
【００１８】
エンジン１００の燃焼室４には、吸気通路５および排気通路６が接続されている。吸気通路５と燃焼室４との間には吸気バルブ７が設けられ、排気通路６と燃焼室４との間には排気バルブ８が設けられている。吸気通路５には、スロットルバルブ（図示省略）などが設けられ、排気通路６には、三元触媒（図示省略）などが設けられている。また、燃焼室４には、インジェクタ（燃料噴射弁）９および点火プラグ１０が配置されている。
【００１９】
そして、エンジン１００では、インジェクタ９から燃料が噴射されることにより、燃焼室４内に燃料ガス（混合気）が形成され、その燃料ガスが点火プラグ１０によって点火される。このため、燃料ガスが燃焼・爆発されることにより、ピストン３が往復運動するようになっている。
【００２０】
−ガス濃度計測装置−
次に、図２〜図８を参照して、第１実施形態のガス濃度計測装置２００について説明する。
【００２１】
ガス濃度計測装置２００は、エンジン１００の燃焼室４内における燃料ガスの濃度を計測するように構成されている。このガス濃度計測装置２００では、燃料ガスによって吸収される波長の光を燃焼室４内に照射し、その光の透過率から燃料ガスの濃度を計測するようになっている。具体的には、ガス濃度計測装置２００は、図２に示すように、光源１１と、受光素子１２と、光ファイバ１３ａおよび１３ｂと、解析用のパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）１４とを備えている。
【００２２】
光源１１は、たとえば、燃料ガスに含まれる炭化水素に吸収される赤外光を出射するレーザである。受光素子１２は、燃焼室４内を通過した赤外光を検出するために設けられている。
【００２３】
光ファイバ１３ａおよび１３ｂは、光源１１から出射された赤外光を伝送可能であり、たとえばフッ化物ファイバである。光ファイバ１３ａは、光源１１から出射された赤外光を燃焼室４に導くために設けられ、光ファイバ１３ｂは、燃焼室４を通過した赤外光を受光素子１２に導くために設けられている。なお、光ファイバ１３ａおよび１３ｂは、それぞれ、本発明の「第１光ファイバ」および「第２光ファイバ」の一例である。
【００２４】
光ファイバ１３ａおよび１３ｂは、点火プラグ１０に設けられている。点火プラグ１０には、長手方向に延びるように貫通孔１０ａおよび１０ｂが形成されている。なお、点火プラグ１０は、先端１０ｃが燃焼室４に臨むように配置されている。
【００２５】
貫通孔１０ａには、金属製または樹脂製の管体（図示省略）が挿入され、その管体に光ファイバ１３ａが挿入されている。貫通孔１０ｂには、金属製または樹脂製の管体（図示省略）が挿入され、その管体に光ファイバ１３ｂが挿入されている。なお、貫通孔１０ａに挿入される管体は、光ファイバ１３ａを保護するために設けられ、貫通孔１０ｂに挿入される管体は、光ファイバ１３ｂを保護するために設けられている。
【００２６】
また、点火プラグ１０には、貫通孔１０ａおよび１０ｂの先端１０ｃ側に、貫通孔１０ａおよび１０ｂを塞ぐように耐熱ガラス１５が設けられている。この耐熱ガラス１５は、赤外光を透過するように構成され、高温高圧になる燃焼室４からの影響を光ファイバ１３ａおよび１３ｂが受けるのを抑制する機能を有する。
【００２７】
また、点火プラグ１０の先端１０ｃには、燃焼室４側に延びるアーム１０ｄが形成されるとともに、そのアーム１０ｄの先端にミラー１６が形成されている。このミラー１６は、耐熱ガラス１５に対向するように平行に配置されている。ミラー１６は、光ファイバ１３ａから燃焼室４内に出射された赤外光ＩＲを反射して光ファイバ１３ｂに入射させるために設けられている。
【００２８】
ＰＣ１４は、受光素子１２の検出結果に基づいて燃料ガスのガス濃度を算出するように構成されている。このＰＣ１４は、図３に示すように、ＣＰＵ１４ａと、ＲＯＭ１４ｂと、ＲＡＭ１４ｃと、バックアップＲＡＭ１４ｄと、入出力インターフェース１４ｅとを備えている。なお、ＰＣ１４は、本発明の「算出手段」および「フーリエ変換手段」の一例であり、ＣＰＵ１４ａがＲＯＭ１４ｂに記憶されたプログラムを実行することによりこれらが実現される。
【００２９】
ＣＰＵ１４ａは、ＲＯＭ１４ｂに記憶された各種制御プログラムやマップなどに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ１４ｂには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ１４ｃは、ＣＰＵ１４ａによる演算結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ１４ｄは、ＰＣ１４をオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。
【００３０】
入出力インターフェース１４ｅには、光源１１、受光素子１２、ディスプレイ１４１および入力機器１４２などが接続されている。ディスプレイ１４１は、ＰＣ１４での解析結果などを表示するために設けられている。なお、ディスプレイ１４１は、本発明の「表示手段」の一例である。入力機器１４２は、たとえばキーボードやマウスなどを含み、ＰＣ１４を操作するために設けられている。
【００３１】
ＰＣ１４には、光源１１から出射光量に関する情報が入力される。なお、ＰＣ１４が光源１１に対して出射光量を指示するようにしてもよいし、出射光量に関する情報が入力機器１４２から入力されてもよい。また、ＰＣ１４には、受光素子１２の検出結果が入力される。ＰＣ１４では、受光素子１２の検出結果を、時間軸上の受信信号としてＲＡＭ１４ｃまたはバックアップＲＡＭ１４ｄに記憶する。
【００３２】
そして、ガス濃度計測装置２００では、図２に示すように、光源１１から赤外光が出射されると、その出射された赤外光が光ファイバ１３ａを介して燃焼室４に入射される。燃焼室４に入射された赤外光ＩＲは、ミラー１６で反射されて光ファイバ１３ｂに入射される。光ファイバ１３ｂに入射された赤外光は、受光素子１２に導かれて検出される。
【００３３】
ここで、赤外光ＩＲが燃焼室４内を通過するときに、その赤外光ＩＲが燃料ガスの炭化水素で吸収されることから、炭化水素の濃度が高くなるほど、受光素子１２で検出される光量が低くなる。このため、ＰＣ１４では、受光素子１２の検出結果に基づいて燃料ガス（炭化水素）の濃度を算出することが可能である。
【００３４】
具体的には、ＰＣ１４は、光源１１から出射された出射光量Ｌａと、受光素子１２により受光された受光光量Ｌｃとに基づいて吸収光量Ｌｂを算出する。この吸収光量Ｌｂは、出射光量Ｌａから受光光量Ｌｃを減算することによって求められる。正常時（光ファイバ１３ａおよび１３ｂに折損が発生していないとき）における受光光量Ｌｃの一例を模式的に図４に示した。図４の例では、出射光量Ｌａが一定に保たれており、各時間における出射光量Ｌａと受光光量Ｌｃとの差が吸収光量Ｌｂになる。
【００３５】
そして、ガス濃度が高くなるほど吸収光量が多くなることから、ＰＣ１４は、算出された吸収光量に基づいてガス濃度を算出する。たとえば、図４に示すような受光素子１２での検出結果が得られていた場合には、図５に示すようなガス濃度が算出される。
【００３６】
また、第１実施形態のガス濃度計測装置２００は、折損時（光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生したとき）に、その折損の発生を検知可能に構成されている。具体的には、ＰＣ１４において、受光素子１２の検出結果をＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）し、その算出結果であるパワースペクトルをディスプレイ１４１に表示することによって利用者が折損の有無を判定可能である。なお、ＦＦＴは、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する処理である。
【００３７】
図４に示すような正常時の検出結果をＦＦＴすると、図６に示すようなパワースペクトルが算出される。このパワースペクトルでは、受光光量の変動成分（ガス濃度に起因する変動成分）の周波数帯域Ｂにピークが現れる。
【００３８】
これに対して、折損時には、光源１１から出射された赤外光が受光素子１２に到達するまでに、燃料ガスによる吸収に加えて、折損による損失が発生する。折損時における受光光量の一例を模式的に図７に示した。図７に示すような折損時の検出結果をＦＦＴすると、図８に示すようなパワースペクトルが算出される。このパワースペクトルでは、ノイズによって周波数帯域Ｂのピークが現れなくなっている。すなわち、折損によりホワイトノイズが発生した。このように、折損時のＦＦＴ結果にピークが現れなくなることは、本願発明者らが実験データの蓄積によって見出した。
【００３９】
そこで、ガス濃度計測装置２００では、ＰＣ１４が受光素子１２の検出結果をＦＦＴし、得られたパワースペクトルをディスプレイ１４１に表示することによって、そのパワースペクトルにノイズによってピークが現れなくなった場合に、第１光ファイバまたは第２光ファイバに折損が発生していると判定することが可能である。
【００４０】
−ガス濃度の算出動作−
次に、図９を参照して、第１実施形態のガス濃度計測装置２００におけるガス濃度の算出動作について説明する。
【００４１】
まず、図９のステップＳ１において、光源１１から赤外光を出射し、その出射された赤外光を受光素子１２で受光する。そして、受光素子１２の検出結果がＰＣ１４に入力される。ＰＣ１４では、受光素子１２の検出結果を、時間軸上の受信信号としてＲＡＭ１４ｃまたはバックアップＲＡＭ１４ｄに記憶する。
【００４２】
また、ＰＣ１４には、光源１１から出射光量に関する情報が入力される。なお、ＰＣ１４が光源１１に対して出射光量を指示するようにしてもよいし、出射光量に関する情報が入力機器１４２から入力されてもよい。
【００４３】
次に、ステップＳ２において、ＰＣ１４により受光素子１２の検出結果がＦＦＴされる。これにより、パワースペクトルが得られる。
【００４４】
そして、ステップＳ３において、ＰＣ１４によりパワースペクトルがディスプレイ１４１に表示される。その後、その表示結果からパワースペクトルにピークがあるか否かが利用者により判断される。そして、利用者により判断されたピークの有無に関する情報が入力機器１４２を介してＰＣ１４に入力される。
【００４５】
次に、ステップＳ４において、ＰＣ１４により、入力機器１４２からの入力結果に基づいて、パワースペクトルにピークがあるか否かが判断される。パワースペクトルにピークがある場合（たとえば、図６参照）には、ステップＳ５に移り、パワースペクトルにピークがない場合（たとえば、図８参照）には、光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生していることから、エンドに移る。なお、光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生している場合には、利用者により光ファイバ１３ａまたは１３ｂの交換が行われる。
【００４６】
パワースペクトルにピークがある場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には、光ファイバ１３ａおよび１３ｂに折損が発生していないことから、ステップＳ５において、ＰＣ１４によりガス濃度が算出される。具体的には、光源１１から出射された出射光量と受光素子１２により受光された受光光量とに基づいて吸収光量が算出され、その吸収光量に基づいてガス濃度が算出される。その後、エンドに移る。
【００４７】
なお、ＰＣ１４によりステップＳ２が実行されることによって本発明の「フーリエ変換手段」が実現され、ＰＣ１４によりステップＳ５が実行されることによって本発明の「算出手段」が実現される。
【００４８】
−効果−
第１実施形態では、上記のように、受光素子１２の検出結果をＦＦＴし、それにより得られたパワースペクトルにピークが現れていない場合に、光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生したと判定する。このように構成することによって、光ファイバ１３ａまたは１３ｂの折損を容易に検出することができる。したがって、光ファイバ１３ａ（１３ｂ）が折損した場合には、その折損した光ファイバ１３ａ（１３ｂ）を適切に交換することができるので、ガス濃度の計測の際における折損によるノイズの混入を抑制することができる。その結果、ガス濃度の計測精度の向上を図ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態によるガス濃度計測装置２００について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と異なり、光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生しているか否かをＰＣ１４が判断するようになっている。
【００５０】
第２実施形態のＰＣ１４（図３参照）は、パワースペクトルにピークが現れない場合に、光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生していると判定するように構成されている。ピークの有無の判定基準は、たとえば、実験結果などに基づいて予め設定されている。
【００５１】
なお、ＰＣ１４は、本発明の「算出手段」、「フーリエ変換手段」および「判定手段」の一例であり、ＣＰＵ１４ａがＲＯＭ１４ｂに記憶されたプログラムを実行することによりこれらが実現される。
【００５２】
−ガス濃度の算出動作−
次に、図１０を参照して、第２実施形態のガス濃度計測装置２００におけるガス濃度の算出動作について説明する。なお、図１０のステップＳ１１およびＳ１２は、それぞれ、上記したステップＳ１およびＳ２と同様であるため説明を省略する。
【００５３】
図１０のステップＳ１３において、ＰＣ１４によりパワースペクトルにピークがあるか否かが判断される。パワースペクトルにピークがある場合（たとえば、図６参照）には、ステップＳ１４に移り、パワースペクトルにピークがない場合（たとえば、図８参照）には、ステップＳ１５に移る。
【００５４】
パワースペクトルにピークがある場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）には、光ファイバ１３ａおよび１３ｂに折損が発生していないことから、ステップＳ１４において、ＰＣ１４によりガス濃度が算出される。具体的には、光源１１から出射された出射光量と受光素子１２により受光された受光光量とに基づいて吸収光量が算出され、その吸収光量に基づいてガス濃度が算出される。その後、エンドに移る。
【００５５】
パワースペクトルにピークがない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）には、ステップＳ１５において、ＰＣ１４により、光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生していると判定され、エンドに移る。
【００５６】
なお、ＰＣ１４によりステップＳ１２が実行されることによって本発明の「フーリエ変換手段」が実現され、ＰＣ１４によりステップＳ１４が実行されることによって本発明の「算出手段」が実現され、ＰＣ１４によりステップＳ１５が実行されることによって本発明の「判定手段」が実現される。
【００５７】
−効果−
第２実施形態では、上記のように、パワースペクトルのピークの有無をＰＣ１４が判断することによって、光ファイバ１３ａまたは１３ｂの折損の検出を自動化することができる。
【００５８】
なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００５９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態によるガス濃度計測装置２００について説明する。第３実施形態では、第２実施形態と異なり、光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生している場合でもガス濃度を計測するようになっている。
【００６０】
第３実施形態のＰＣ１４（図３参照）は、折損時に、受光光量の変動成分（ガス濃度に起因する変動成分）の周波数帯域Ｂのパワースペクトルを抽出してＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform；逆高速フーリエ変換）し、その算出結果に基づいてガス濃度を算出するように構成されている。なお、ＩＦＦＴは、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する処理である。
【００６１】
なお、ＰＣ１４は、本発明の「算出手段」、「フーリエ変換手段」、「判定手段」および「逆フーリエ変換手段」の一例であり、ＣＰＵ１４ａがＲＯＭ１４ｂに記憶されたプログラムを実行することによりこれらが実現される。また、バックアップＲＡＭ１４ｄは、本発明の「記憶手段」の一例である。
【００６２】
−ガス濃度の算出動作−
次に、図１１および図１２を参照して、第３実施形態のガス濃度計測装置２００におけるガス濃度の算出動作について説明する。なお、図１１のステップＳ２１〜Ｓ２３は、それぞれ、上記したステップＳ１１〜Ｓ１３と同様であるため説明を省略する。
【００６３】
パワースペクトルにピークがある場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）には、光ファイバ１３ａおよび１３ｂに折損が発生していないことから、ステップＳ２４において、ＰＣ１４により、ピークの周波数帯域Ｂ（図６参照）が記憶される。この周波数帯域Ｂは、正常時における受光光量の変動成分の周波数帯域である。なお、周波数帯域ＢはたとえばバックアップＲＡＭ１４ｄに記憶される。
【００６４】
その後、ステップＳ２５において、ＰＣ１４によりガス濃度が算出される。具体的には、光源１１から出射された出射光量と受光素子１２により受光された受光光量とに基づいて吸収光量が算出され、その吸収光量に基づいてガス濃度が算出される。その後、エンドに移る。
【００６５】
パワースペクトルにピークがない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）には、ステップＳ２６において、ＰＣ１４により、光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生していると判定される。
【００６６】
次に、ステップＳ２７において、ＰＣ１４により、バックアップＲＡＭ１４ｄに記憶された周波数帯域Ｂ（図８参照）のパワースペクトルが抽出され、その抽出されたパワースペクトルがＩＦＦＴされる。これにより、図１２に示すように、補正後の受光光量を得ることができる。すなわち、正常時における受光光量の変動成分の周波数帯域Ｂを抽出して逆変換することにより、折損に起因する変動を除去して補正後の受光光量を得ることができる。
【００６７】
その後、ステップＳ２５において、ＰＣ１４によりガス濃度が算出される。具体的には、光源１１から出射された出射光量とステップＳ２７で算出された受光光量とに基づいて吸収光量が算出され、その吸収光量に基づいてガス濃度が算出される。その後、エンドに移る。
【００６８】
なお、ＰＣ１４によりステップＳ２２が実行されることによって本発明の「フーリエ変換手段」が実現され、ＰＣ１４によりステップＳ２５が実行されることによって本発明の「算出手段」が実現される。また、ＰＣ１４によりステップＳ２６が実行されることによって本発明の「判定手段」が実現され、ＰＣ１４によりステップＳ２７が実行されることによって本発明の「逆フーリエ変換手段」が実現される。
【００６９】
−効果−
第３実施形態では、上記のように、折損時に周波数帯域Ｂのパワースペクトルを抽出してＩＦＦＴし、その算出結果に基づいてガス濃度を算出する。このように構成することによって、光ファイバ１３ａまたは１３ｂに折損が発生した場合にも、燃料ガスの濃度を計測することができる。
【００７０】
また、第３実施形態では、ピークの周波数帯域Ｂを記憶することによって、折損時に周波数帯域Ｂのパワースペクトルを抽出してＩＦＦＴすることにより、折損に起因する変動を除去した受光光量を算出することができる。
【００７１】
なお、第３実施形態のその他の効果は、第２実施形態と同様である。
【００７２】
（他の実施形態）
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７３】
たとえば、第１〜第３実施形態では、ガス濃度計測装置が燃料ガスの濃度を計測する例を示したが、これに限らず、被検出ガスがその他のガスであってもよい。
【００７４】
また、第１〜第３実施形態では、光源１１が赤外光を出射する例を示したが、これに限らず、被検出ガスに応じて光源がその他の光を出射するようにしてもよい。
【００７５】
また、第１〜第３実施形態では、光ファイバ１３ａおよび１３ｂがフッ化物ファイバである例を示したが、これに限らず、伝送される光に応じてその他のファイバを用いてもよい。
【００７６】
また、第１実施形態のフローチャートでは、ガス濃度の算出動作に折損の検出動作が組み込まれる例を示したが、これに限らず、ガス濃度を算出することなく、折損の検出のみを行うようにしてもよい。すなわち、ガス濃度を算出するモードと、折損を検出するモードとを切り替え可能に構成し、折損を検出するモードでは、ステップＳ４およびＳ５を行うことなく、ステップＳ１〜Ｓ３だけを行うようにしてもよい。
【００７７】
また、第３実施形態のフローチャートにおいて、ステップＳ１４で周波数帯域Ｂを記憶した場合に、その後フローチャートが実行される際にステップＳ１４を省略するようにしてもよい。すなわち、各実施形態のフローチャートは、一例であってその手順に限定されるものではない。
【００７８】
また、第２および第３実施形態において、光ファイバ１３ａまたは１３ｂが折損したと判定した場合に、折損したことをディスプレイ１４１に表示するなどして、利用者に報知するようにしてもよい。
【００７９】
また、第３実施形態では、パワースペクトルのピークの有無をＰＣ１４により判定する例を示したが、これに限らず、パワースペクトルのピークの有無を利用者により判定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、内燃機関の燃焼室内における被検出ガスの濃度を計測するガス濃度計測装置およびガス濃度計測方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
４      燃焼室
１１    光源
１２    受光素子
１３ａ  光ファイバ（第１光ファイバ）
１３ｂ  光ファイバ（第２光ファイバ）
１４    ＰＣ
１００  エンジン（内燃機関）
１４１  ディスプレイ（表示手段）
２００  ガス濃度計測装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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