(57)【要約】【課題】外部からシリンダ内部を直接観測できない構成の内燃機関において、燃焼時以外のシリンダ内部の状態を観測できるシリンダ内部観測装置、内燃機関制御装置、観測用センサを提供すること。【解決手段】内燃機関制御装置１のシリンダ内部観測装置２３においては、コントローラ３１が、シリンダ内部観測用センサ３２にて検出された検出信号レベルを判定するとともに、シリンダ内部観測用センサ３２により検出された遠赤外線に基づき検出対象範囲３７における遠赤外線強度の分布状態を検出する。さらに、シリンダ内部観測装置２３のコントローラ３１は、可視光を検出するのではなく、遠赤外線強度の分布状態を検出することから、燃焼光が発生する燃焼行程時のみならず、他の行程（吸入行程、圧縮行程、排気行程）においても、シリンダ１７の内部状態を判定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダ内部を観測するシリンダ内部観測装置であって、
前記シリンダ内部のうち予め定められた検出対象範囲における遠赤外線を前記シリンダの外部に透過させる遠赤外線透過手段と、
前記遠赤外線透過手段により透過された遠赤外線に基づき前記検出対象範囲における遠赤外線強度の分布状態を検出する遠赤外線分布状態検出手段と、
前記遠赤外線分布状態検出手段により検出された遠赤外線強度の分布状態に基づき、前記シリンダ内部の状態を判定する内部状態判定手段と、
を備えることを特徴とするシリンダ内部観測装置。
【請求項２】
前記内部状態判定手段は、前記内燃機関の吸入行程あるいは圧縮行程で検出された前記遠赤外線強度の分布状態に基づき、前記シリンダ内部の状態を判定すること、
を特徴とする請求項１に記載のシリンダ内部観測装置。
【請求項３】
前記内部状態判定手段は、前記内燃機関の燃焼行程で検出された前記遠赤外線強度の分布状態に基づき、前記シリンダ内部の状態を判定すること、
を特徴とする請求項１に記載のシリンダ内部観測装置。
【請求項４】
混合気に関する制御量を設定する混合気制御手段を備えて、内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御装置であって、
前記請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダ内部観測装置を備え、
前記混合気制御手段は、前記シリンダ内部観測装置で判定されたシリンダ内部状態に基づき、混合気に関する制御量を設定すること、
を特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項５】
内燃機関のシリンダ内部を観測するための観測用センサであって、
前記シリンダ内部のうち予め定められた検出対象範囲における遠赤外線を前記シリンダの外部に透過させる遠赤外線透過手段と、
前記遠赤外線透過手段により透過された遠赤外線に基づき前記検出対象範囲における遠赤外線強度の分布状態を検出する遠赤外線分布状態検出手段と、
を備えることを特徴とする観測用センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダ内部を観測するシリンダ内部観測装置と、シリンダ内部観測装置を備える内燃機関制御装置と、シリンダ内部を観測するための観測用センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関のシリンダ内部を観測するシリンダ内部観測装置としては、可視化シリンダを用いたものが知られている。なお、可視化シリンダとは、透明な材質で構成されたシリンダであり、透明な材質で構成されることから、シリンダ内部状態を外部から観察することができる。
【０００３】
また、他のシリンダ内部観測装置としては、シリンダ内部に臨むように取り付けた光スペクトラムアナライザを用いてシリンダ内部の可視光（燃焼光）を検出して、燃焼状態を観測する構成の装置が提案されている（特許文献１：請求項１）
さらに、他のシリンダ内部観測装置としては、点火栓（点火プラグ）の先端に設けられた鏡に対して赤外線を照射し、シリンダ内部のガスを通過した反射光を検出し、その反射光の強度に基づいて、シリンダ内部の混合気濃度を検出する構成の装置が提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−２５６７６４号公報（請求項１、図１、図２）
【特許文献２】特開２００４−１８４１７５号公報（請求項１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の装置においては、実際の内燃機関において、燃焼前におけるシリンダ内部の全体的な混合気の分布状態を観測することができないという問題がある。
つまり、上記の可視化シリンダを用いた装置は、各種評価試験またはシリンダの内部状態を観察する用途などに使用される試験用の装置であるため、可視化シリンダが実際の内燃機関と比べて構造が異なり、燃焼前におけるシリンダ内部での混合気の分布状態を忠実に再現することが難しく、実際の内燃機関における混合気の分布状態を観測することができないという問題がある。また、可視化シリンダは、観測用（試験用）に用いられるものであるため、内燃機関の実使用環境下において、混合気の分布状態を観測することが不可能である。
【０００５】
また、上記の特許文献１に記載の装置においては、可視光（燃焼光）を検出して燃焼状態を観測するものであり、燃焼前のように可視光が存在しない状況下では、シリンダ内部における混合気の分布状態を検出することが不可能となる。
【０００６】
さらに、上記の特許文献２に記載の装置においては、赤外線の反射光を検出することから、赤外線の通過経路における混合気の状態は検出できるものの、シリンダ内部のうち一部の領域（点火プラグの近傍領域）しか検出できないため、シリンダ内部における混合気の分布状態を検出することはできないという問題がある。また、この装置は、赤外線の発光部と受光部とを備える必要があるため、装置構成が複雑となるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、外部からシリンダ内部を直接観測できない構成の内燃機関において、燃焼時以外のシリンダ内部の状態を観測できるシリンダ内部観測装置を提供すること、そのようなシリンダ内部観測装置を備える内燃機関制御装置を提供すること、実際の内燃機関において、燃焼時以外のシリンダ内部の状態を観測できる観測用センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、内燃機関のシリンダ内部を観測するシリンダ内部観測装置であって、シリンダ内部のうち予め定められた検出対象範囲における遠赤外線をシリンダの外部に透過させる遠赤外線透過手段と、遠赤外線透過手段により透過された遠赤外線に基づき検出対象範囲における遠赤外線強度の分布状態を検出する遠赤外線分布状態検出手段と、遠赤外線分布状態検出手段により検出された遠赤外線強度の分布状態に基づき、シリンダ内部の状態を判定する内部状態判定手段と、を備えることを特徴とするシリンダ内部観測装置である。
【０００９】
このシリンダ内部観測装置においては、遠赤外線透過手段が、検出対象範囲における遠赤外線をシリンダの外部に透過させることから、試験用（観測用）の内燃機関ではなく、実際の内燃機関において、燃焼時以外のシリンダ内部の状態を観測することができる。
【００１０】
また、遠赤外線透過手段により透過された遠赤外線に基づき、遠赤外線分布状態検出手段が検出対象範囲における遠赤外線強度の分布状態を検出することから、このシリンダ内部観測装置は、シリンダ内部の一部分の状態ではなく、検出対象範囲の状態を観測することができる。
【００１１】
さらに、このシリンダ内部観測装置においては、可視光を検出するのではなく、遠赤外線強度の分布状態を検出することから、内部状態判定手段は、燃焼光が発生する燃焼行程時のみならず、他の行程（吸入行程、圧縮行程、排気行程）においても、シリンダ内部の状態を判定することができる。
【００１２】
よって、本発明のシリンダ内部観測装置によれば、外部からシリンダ内部を直接観測できない構成の内燃機関において、燃焼時以外のシリンダ内部の状態を観測することが可能となる。
【００１３】
なお、遠赤外線透過手段は、例えば、シリンダ内の燃焼温度に耐えられる耐熱性材料からなる内視鏡などで構成することができる。
そして、上述のシリンダ内部観測装置においては、例えば、請求項２に記載のように、内部状態判定手段は、内燃機関の吸入行程あるいは圧縮行程に検出された遠赤外線強度の分布状態に基づき、シリンダ内部の状態を判定する、という構成を採ることができる。
【００１４】
つまり、内燃機関に用いられる混合気は霧状の燃料を含んでいることから、霧状の燃料が発する遠赤外線を検出することで、シリンダ内部における混合気の分布状態を観測することができる。そして、内燃機関の吸入行程あるいは圧縮行程においては、混合気の燃焼は発生していないため、内部状態判定手段にて判定される遠赤外線の分布状態は、シリンダ内部における混合気の分布状態に相当するものとなる。
【００１５】
よって、本発明によれば、内燃機関の吸入行程あるいは圧縮行程におけるシリンダ内部の混合気分布状態を判定することが可能となる。
また、上述のシリンダ内部観測装置においては、例えば、請求項３に記載のように、内部状態判定手段は、内燃機関の燃焼行程で検出された遠赤外線強度の分布状態に基づき、シリンダ内部の状態を判定する、という構成を採ることができる。
【００１６】
つまり、混合気の燃焼時に発生する遠赤外線を検出することで、シリンダ内部における混合気の燃焼状態や火炎の伝播状態状態を観測することができる。そして、内燃機関の燃焼行程においては、混合気が燃焼するため、内部状態判定手段にて判定される遠赤外線の分布状態は、シリンダ内部における混合気の燃焼状態や火炎の伝播状態に相当するものとなる。
【００１７】
よって、本発明によれば、内燃機関の燃焼行程におけるシリンダ内部の混合気燃焼状態や火炎伝播状態を判定することが可能となる。
次に、上記目的を達成するためになされた請求項４に記載の発明は、混合気に関する制御量を設定する混合気制御手段を備えて、内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御装置であって、請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダ内部観測装置を備え、混合気制御手段は、シリンダ内部観測装置で判定されたシリンダ内部状態に基づき、混合気に関する制御量を設定すること、を特徴とする内燃機関制御装置である。
【００１８】
このように、請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダ内部観測装置を備える内燃機関制御装置は、試験用（観測用）の内燃機関ではなく、外部からシリンダ内部を直接観測できない構成の内燃機関においてシリンダ内部状態を判定することができ、シリンダ内部状態に基づいて内燃機関の運転状態を制御することが可能となる。
【００１９】
そして、混合気制御手段は、例えば、シリンダ内部観測装置で得られるシリンダ内部状態と予め定められた目標内部状態とを比較して、シリンダ内部状態を前記目標内部状態に近づけるように、混合気に関する制御量を設定するとよい。
【００２０】
この内燃機関制御装置は、上記のようにして混合気に関する制御量を設定することで、シリンダ内部の状態を目標内部状態に近づけることができるとともに、内燃機関の運転状態の目標状態に近づけることができる。
【００２１】
次に、上記目的を達成するためになされた請求項５に記載の発明は、内燃機関のシリンダ内部を観測するための観測用センサであって、シリンダ内部のうち予め定められた検出対象範囲における遠赤外線をシリンダの外部に透過させる遠赤外線透過手段と、遠赤外線透過手段により透過された遠赤外線に基づき検出対象範囲における遠赤外線強度の分布状態を検出する遠赤外線分布状態検出手段と、を備えることを特徴とする観測用センサである。
【００２２】
この観測用センサにおいては、遠赤外線透過手段が、検出対象範囲における遠赤外線を前記シリンダの外部に透過させることから、試験用（観測用）の内燃機関ではなく、実際の内燃機関において、燃焼時以外のシリンダ内部の状態を観測することができる。
【００２３】
また、遠赤外線分布状態検出手段が、遠赤外線透過手段により透過された遠赤外線に基づき検出対象範囲における遠赤外線強度の分布状態を検出することから、この観測用センサは、シリンダ内部の一部分の状態ではなく、検出対象範囲の状態を観測することができる。
【００２４】
よって、本発明の観測用センサによれば、実際の内燃機関において、燃焼時以外のシリンダ内部の状態を観測することが可能となる。また、この観測用センサは、上記の請求項１から３のいずれかに記載のシリンダ内部観測装置を構成する部品として用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明を適用した実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明を適用したシリンダ内部観測装置２３を備える内燃機関制御装置１の概略構成図である。
【００２６】
内燃機関制御装置１は、車両に搭載される内燃機関１０を所定の運転条件（エンジン回転数（エンジン回転速度）、吸気圧など）で運転するための各種制御処理を実行するものであり、電子制御装置２１，シリンダ内部観測装置２３を備えて構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態の内燃機関制御装置１が備えられる内燃機関１０は、シリンダ１７の内部圧力が上昇することで混合気が自己着火する構成の内燃機関である。そして、内燃機関１０は、シリンダ１７に繋がる吸気管１１を備えており、吸気管１１には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１３と、燃料噴射を行うインジェクタ１４とが設けられている。吸気管１１の内部では、スロットルバルブ１３を通過した空気に対してインジェクタ１４から霧状の燃料が噴射されることで、霧状の燃料を含む混合気が生成される。そして、シリンダ１７の吸気口に設けられた吸気弁１５が開くと、吸気管１１からシリンダ１７の内部に対して混合気が流入する。
【００２８】
その後、ピストンの動作によりシリンダ１７の内部圧力が上昇すると、混合気が自己着火して混合気が燃焼し、混合気の燃焼により生じる排気ガスは、排気弁１６が開くことでシリンダ１７から排気管１２に排出される。
【００２９】
なお、内燃機関１０は、排気管１２と吸気管１１とを連結する排気再循環経路２０を有するＥＧＲ機構（排気再循環機構）を備えている。排気管１２を流れる排気ガスの一部は、排気再循環経路２０を介して吸気管１１に流入し、再びシリンダ１７の内部に吸気される。このようにＥＧＲ機構を備えることで、窒素酸化物の発生を抑制することや、燃費の向上を図ることができる。なお、再循環される排気量は、排気再循環経路２０に備えられるＥＧＲバルブ１９によって調整される。
【００３０】
次に、電子制御装置２１は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよび入出力ポート等を主要部とするマイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう）を備えるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）であり、内燃機関１０を所定の運転条件（エンジン回転数（エンジン回転速度）、吸気圧など）で制御するための各種制御処理を実行する装置である。
【００３１】
そして、電子制御装置２１は、各種制御処理の１つとして、シリンダ内部観測装置２３にて検出されるシリンダ１７の内部状態に基づいて混合気に関する制御量（燃焼噴射タイミング、燃料噴射量など）を演算し、演算結果に基づいてインジェクタ１４を駆動制御する処理を実行する。
【００３２】
シリンダ内部観測装置２３は、コントローラ３１およびシリンダ内部観測用センサ３２を備えている。なお、シリンダ内部観測用センサ３２は、センサ素子３３、遠赤外線透過部３５を備えている。
【００３３】
遠赤外線透過部３５は、シリンダ１７の内部のうち予め定められた検出対象範囲における遠赤外線をシリンダ１７の外部に透過させるものであり、先端部３６がシリンダ１７の内部に配置される状態で、シリンダ１７のシリンダヘッドに形成された貫通孔１８に装着される。なお、遠赤外線透過部３５は、例えば、自身の外表面に形成された雄ネジ部と貫通孔１８の内面に形成された雌ネジ部との螺合により、貫通孔１８に装着することができる。
【００３４】
また、遠赤外線透過部３５の先端部３６は、耐熱性材料（例えば、ゲルマニウムまたはその化合物など）からなるレンズ状部材を備えて構成されており、遠赤外線の検出対象範囲３７（図１において斜線で示す領域）が広く設定されている。このため、遠赤外線透過部３５は、シリンダ１７の内部のうち一部ではなく広範囲における遠赤外線の分布状態（換言すれば、シリンダ１７の内部状態）を検出することができる。つまり、遠赤外線透過部３５は、シリンダ１７のうち予め定められた検出対象範囲３７における内部状態を観測するための内視鏡としての機能を有している。
【００３５】
なお、遠赤外線透過部３５は、シリンダ１７の内部を上側から見たときの遠赤外線の分布状態に応じて、遠赤外線をシリンダ１７の外部に透過させることができ、例えば、吸入行程または圧縮行程においては、シリンダ１７の内部における混合気の分布状態に応じた遠赤外線をシリンダ１７の外部に透過させることができる。つまり、混合気を構成する霧状の燃料が遠赤外線を発することから、吸入行程または圧縮行程において遠赤外線透過部３５により透過される遠赤外線の分布状態は、混合気の分布状態に相当するものとなる。
【００３６】
次に、図２に、センサ素子３３の概略構成を示す説明図を示す。図２では、遠赤外線透過部３５に接続されるセンサ素子３３の概略側面図およびセンサ素子３３の概略正面図を示す。なお、図２では、センサ素子３３に加えて内燃機関１０の概念図を示しており、図２に示す内燃機関１０の構成は、図１に示す内燃機関１０と比べて一部の構成（例えば、吸気弁および排気弁の角度）が異なっている。また、図２では、混合気を形成する霧状の燃料５１を模式的に表している。
【００３７】
図２に示すように、センサ素子３３は、格子状に配列された複数の遠赤外線検出素子３８を備えて構成されており、遠赤外線を透過させるための透過経路３４を介して遠赤外線透過部３５に接続されている。そして、透過経路３４は、遠赤外線透過部３５で透過された遠赤外線をセンサ素子３３まで透過させるものであり、遠赤外線透過部３５で透過された遠赤外線の分布状態を維持しつつ遠赤外線を透過させることができる。なお、透過経路３４は、例えば、光ファイバケーブルを用いて構成することができる。
【００３８】
センサ素子３３に備えられる遠赤外線検出素子３８は、自身が検出した遠赤外線の強度に応じて検出信号レベルが異なる電気信号を出力する。このことから、センサ素子３３は、格子状に配列された遠赤外線検出素子３８がそれぞれ異なる遠赤外線強度を検出することで、遠赤外線透過部３５および透過経路３４を介して透過されたシリンダ１７の検出対象範囲３７における遠赤外線の分布状態を検出することができる。
【００３９】
そして、混合気のうち、燃料の密度が高い部分は遠赤外線の放射強度が高くなり、燃料の密度が低い部分は遠赤外線の放射強度が低くなるため、吸入行程または圧縮行程においてセンサ素子３３で検出された遠赤外線の分布状態に基づいて、混合気の分布状態を判定することができる。例えば、遠赤外線検出素子３８ごとの検出信号レベル（検出信号強度）の差が大きい場合には、混合気の分布状態（換言すれば、燃料の分布状態）が不均一であると判定でき、遠赤外線検出素子３８ごとの検出信号レベルの差が小さい場合には、混合気の分布状態が均一であると判定することができる。
【００４０】
ここで、図３に、混合気の分布状態が異なる３種類（均質、やや均質、不均一）の条件下において、センサ素子３３を用いて遠赤外線を検出した際の検出結果を示した説明図を表す。なお、図３では、検出信号レベルの大きさ（換言すれば、検出した遠赤外線の強度）を遠赤外線検出素子３８の色の濃淡で示しており、検出信号レベルが高いほど（遠赤外線強度が高いほど）濃色で示し、検出信号レベルが低いほど（遠赤外線強度が低いほど）淡色で示している。
【００４１】
図３に示すように、混合気の分布状態が「均質」である場合には、全ての遠赤外線検出素子３８の検出信号レベルが同等となるのに対して、混合気の分布状態が「やや均質」である場合には、遠赤外線検出素子３８の検出信号レベルが高い部分が一部に生じている。さらに、混合気の分布状態が「不均質」である場合には、遠赤外線検出素子３８の検出信号レベルが高い部分が広く生じている。このように、シリンダ１７の内部における混合気の分布状態（霧状の燃料の分布状態）が均質であるか否かは、遠赤外線検出素子３８の検出信号レベルの分布状態に基づいて判定することができる。
【００４２】
また、混合気の燃焼時においては、温度変化に伴い遠赤外線の放射強度が変化するため、燃焼行程においてセンサ素子３３で検出された遠赤外線の分布状態に基づいて、火炎の伝播状態を判定することができる。例えば、燃焼行程において、シリンダ１７の内部における遠赤外線の分布状態を単位時間毎に記録しておき、記録した遠赤外線の分布状態を用いて高温部分の広がり具合を判定することで、シリンダ１７の内部における着火部位の判定や火炎伝播状態の判定などを実行できる。
【００４３】
コントローラ３１は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよび入出力ポート等を主要部とするマイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう）を備えるコントロールユニットであり、センサ素子３３（詳細には、遠赤外線検出素子）に接続されている。コントローラ３１は、遠赤外線の分布状態に応じてセンサ素子３３（詳細には、遠赤外線検出素子）から出力される電気信号を受信し、受信した電気信号について信号処理を行い、所定の通信プロトコル（通信手順）に従って他の機器（本実施形態では、電子制御装置２１）に対して遠赤外線の分布状態に関する情報を送信する。
【００４４】
電子制御装置２１は、シリンダ内部観測装置２３のコントローラ３１から受信した遠赤外線の分布状態に関する情報を用いて、吸入行程または圧縮行程における混合気の分布状態や燃焼行程における火炎の伝播状態を判定し、判定結果に基づいて混合気に関する制御量（燃焼噴射タイミング、燃料噴射量など）を演算するための混合気制御処理を行う。
【００４５】
混合気制御処理では、吸入行程または圧縮行程における混合気の分布状態（換言すれば、燃料の分布状態）と目標分布状態とを比較し、比較結果に基づいて混合気の分布状態が目標分布状態に近づくように、次のサイクルにおける混合気に関する制御量を設定する処理を行う。例えば、混合気制御処理は、検出した混合気の分布状態が目標分布状態に比べて均一性に劣る場合には、混合気に関する制御量を霧状の燃料が拡散しやすい内容に設定する処理を行う。
【００４６】
また、混合気制御処理では、燃焼行程における火炎伝播状態と目標伝播状態とを比較し、比較結果に基づいて火炎伝播状態が目標伝播状態に近づくように混合気に関する制御量を設定する処理を行う。例えば、混合気制御処理は、検出した火炎伝播状態における着火点の位置が目標伝播状態における着火点の位置とは異なる場合には、着火点の位置が目標位置に近づくように、次のサイクルにおける混合気に関する制御量を設定する処理を行う。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の内燃機関制御装置１に備えられるシリンダ内部観測用センサ３２は、シリンダ１７の内部のうち予め定められた検出対象範囲３７における遠赤外線をシリンダ１７の外部に透過させる遠赤外線透過部３５と、遠赤外線透過部３５により透過された遠赤外線に基づき検出対象範囲３７における遠赤外線強度の分布状態を検出するセンサ素子３３と、を備えている。
【００４８】
このシリンダ内部観測用センサ３２は、検出対象範囲３７における遠赤外線をシリンダ１７の外部に透過させる遠赤外線透過部３５を備えることから、試験用（観測用）の可視化シリンダを備える内燃機関ではなく、外部からシリンダ内部を直接観測することができない構造の内燃機関１０においても、燃焼時以外のシリンダ１７の内部状態を観測することができる。
【００４９】
次に、内燃機関制御装置１に備えられるシリンダ内部観測装置２３においては、コントローラ３１が、シリンダ内部観測用センサ３２にて検出された検出信号レベルを判定するとともに、シリンダ内部観測用センサ３２により検出された遠赤外線に基づき検出対象範囲３７における遠赤外線強度の分布状態を検出する。つまり、シリンダ内部観測装置２３は、シリンダ内部観測用センサ３２を用いてシリンダ１７の内部状態を観測することから、シリンダ１７の一部分の状態ではなく、検出対象範囲３７の状態を観測することができる。
【００５０】
さらに、シリンダ内部観測装置２３のコントローラ３１は、可視光を検出するのではなく、遠赤外線強度の分布状態を検出することから、燃焼光が発生する燃焼行程時のみならず、他の行程（吸入行程、圧縮行程、排気行程）においても、シリンダ１７の内部状態を判定することができる。
【００５１】
よって、本実施形態のシリンダ内部観測装置２３によれば、試験用（観測用）の可視化シリンダを備える内燃機関ではなく、外部からシリンダ１７の内部を直接視認できない構成の内燃機関１０に関しても、燃焼時以外のシリンダ１７の内部状態を観測することが可能となる。
【００５２】
さらに、本実施形態の内燃機関制御装置１においては、電子制御装置２１が、シリンダ内部観測装置２３のコントローラ３１から受信した遠赤外線の分布状態に関する情報を用いて、混合気の分布状態や火炎の伝播状態を判定し、判定結果に基づいて混合気に関する制御量を演算する混合気制御処理を実行する。
【００５３】
つまり、電子制御装置２１は、シリンダ内部観測装置２３で得られるシリンダ１７の内部状態と予め定められた目標内部状態とを比較して、シリンダ１７の内部状態を目標内部状態に近づけるように、混合気に関する制御量を設定する処理を実行する。
【００５４】
よって、内燃機関制御装置１は、混合気制御処理を実行して混合気に関する制御量を設定することで、シリンダ１７の内部状態を目標内部状態に近づけることができるとともに、内燃機関１０の運転状態の目標状態に近づけることができる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、シリンダ内部観測装置２３が特許請求の範囲に記載のシリンダ内部観測装置に相当し、内燃機関制御装置１が特許請求の範囲に記載の内燃機関制御装置に相当し、シリンダ内部観測用センサ３２が観測用センサに相当する。
【００５６】
また、遠赤外線透過部３５が遠赤外線透過手段に相当し、センサ素子３３が遠赤外線分布状態検出手段に相当し、コントローラ３１が内部状態判定手段に相当し、電子制御装置２１が混合気制御手段に相当している。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施形態においては、車両に搭載される内燃機関（実用用途の内燃機関）のシリンダ内部の状態を観測するシリンダ内部観測装置２３について説明したが、屋内に設置される観測用（試験用）の内燃機関におけるシリンダの内部状態を観測する用途に用いることも可能である。そこで、試験用内燃機関６５におけるシリンダ１７の内部状態を観測するための試験装置６１について説明する。
【００５８】
図４に、シリンダ内部観測装置２３を備える試験装置６１の概略構成図を示す。図４に示すように、試験用内燃機関６５に備えられる試験装置６１は、シリンダ内部観測装置２３と、パソコン６３と、インジェクタ駆動回路６７と、を備えて構成されている。なお、試験用内燃機関６５は、上述した内燃機関１０と同様に、シリンダ１７，吸気管１１，排気管１２などを備えて構成されている。
【００５９】
インジェクタ駆動回路６７は、試験条件に基づいて混合気の制御量（燃料噴射タイミング、燃料噴射量など）を設定するとともに、設定した制御量に基づいてインジェクタ１４を駆動制御する。また、インジェクタ駆動回路６７で設定された混合気の制御量に関する情報は、通信経路を介してパソコン６３にも伝達され、パソコン６３でのデータ解析処理に利用される。
【００６０】
この試験用内燃機関６５は、金属製であるため、透明な材料で構成された可視化シリンダとは異なり、外部からシリンダ内部を直接観測することができない構造である。しかし、このような構造の試験用内燃機関６５においても、シリンダ内部観測装置２３を用いることで、シリンダ内部観測用センサ３２によりシリンダ１７の内部状態を観測することが可能となる。また、シリンダ内部観測用センサ３２は、可視光ではなく遠赤外線を検出することから、燃焼行程時のみならず、他の行程（吸入行程、圧縮行程、排気行程）においても、シリンダ１７の内部状態を観測可能となる。
【００６１】
よって、シリンダ内部観測装置２３は、車両に搭載される内燃機関のシリンダ内部の状態を観測する用途に限られることはなく、屋内に設置される試験用内燃機関におけるシリンダの内部状態を観測する用途に用いることも可能である。
【００６２】
次に、上記実施形態のシリンダ内部観測用センサ３２は、センサ素子３３および遠赤外線透過部３５が透過経路３４を介して接続される構成であるが、シリンダ１７の近傍にセンサ素子３３の設置スペースが確保できる場合には、透過経路３４を用いることなく、センサ素子３３と遠赤外線透過部３５とを直接接続する構成を採ることができる。
【００６３】
そして、センサ素子３３と遠赤外線透過部３５とを直接接続する構成を採る場合には、センサ素子３３とコントローラ３１とを接続する信号ケーブルを長くすることで、コントローラ３１をシリンダ１７から離れた位置に設置することが可能となる。
【００６４】
なお、シリンダ内部観測用センサ３２は、透過経路３４を備えることで、センサ素子３３がシリンダ１７（詳細には、遠赤外線透過部３５）から離れた位置に設置される場合であっても、センサ素子３３において遠赤外線の分布状態を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】シリンダ内部観測装置を備える内燃機関制御装置の概略構成図である。
【図２】センサ素子の概略構成を示す説明図である。
【図３】混合気の分布状態が異なる３種類（均質、やや均質、不均一）の条件下において、センサ素子を用いて遠赤外線を検出した際の検出結果を示す説明図である。
【図４】シリンダ内部観測装置を備える試験装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…内燃機関制御装置、１０…内燃機関、１１…吸気管、１２…排気管、１４…インジェクタ、１５…吸気弁、１６…排気弁、１７…シリンダ、２１…電子制御装置、２３…シリンダ内部観測装置、３１…コントローラ、３２…シリンダ内部観測用センサ、３３…センサ素子、３４…透過経路、３５…遠赤外線透過部、３６…先端部、３７…検出対象範囲、３８…遠赤外線検出素子、６１…試験装置、６３…パソコン、６５…試験用内燃機関、６７…インジェクタ駆動回路。
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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