(57)【要約】【課題】  複雑な噴霧の状態が高精度に測定される噴霧測定方法および噴霧測定装置を提供する。【解決手段】  インジェクタ１１から噴射される噴霧５１、５２には、第一投光部２１および第二投光部２２からレーザシート光１５が照射される。照射された噴霧５１、５２を第一カメラ３１および第二カメラ３２で撮影することにより、被計測断面５３における噴霧５１、５２が撮影される。撮影された噴霧５１、５２の画像から、構成する各画素における輝度の総和が総合輝度として算出される。画像は複数の計測領域に分割され、各計測領域に含まれる画素の輝度の総和が領域輝度として算出される。計測領域ごとに総合輝度に対する領域輝度の比を輝度割合として算出する。算出された輝度割合の分布および基準値から、噴霧５１、５２の外縁が測定される。これにより、画像の輝度に基づいて噴霧５１、５２の外縁、ならびに噴霧５１、５２の角度が測定される。【選択図】    図１
2005024522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔から噴射される噴霧の被計測断面に所定の厚みと広がりを有する平面状のシート光を投光し、そのシート光によって照射された前記被計測断面の噴霧状態を測定する噴霧測定方法であって、
前記シート光によって照射された前記被計測断面の像を撮影手段により撮影する撮影段階と、
前記撮影手段により撮影された前記被計測断面の像における輝度の分布から、前記噴霧の状態を測定する噴霧状態測定段階と、
を含むことを特徴とする噴霧測定方法。
【請求項２】
前記噴霧状態測定段階は、
前記撮影手段により撮影された前記被計測断面の像における輝度の分布から、前記噴霧の外縁位置を予測し、前記噴霧の状態を測定することを特徴とする請求項１記載の噴霧測定方法。
【請求項３】
前記噴霧状態測定段階は、
前記撮影手段で撮影された前記被計測断面の像における輝度の総和である総合輝度を算出する総合輝度算出段階と、
前記撮影手段で撮影された前記被計測断面の像を複数の計測領域に分割し、各計測領域における輝度の総和である領域輝度を算出する領域輝度算出段階と、
各計測領域において前記総合輝度に対する前記領域輝度の比である輝度割合を算出する輝度割合算出段階と、
算出された前記輝度割合とあらかじめ設定されている基準値とを比較して、前記噴霧の外縁位置を予測する予測段階と、
を含むことを特徴とする請求項２記載の噴霧測定方法。
【請求項４】
前記予測段階では、前記輝度割合が前記基準値より小さい計測領域と前記基準値より大きい計測領域との境界を前記噴霧の外縁であると予測することを特徴とする請求項３記載の噴霧測定方法。
【請求項５】
前記撮影段階は、前記噴孔から被検査流体が噴射されるごとに前記被計測断面の像を複数回撮影し、複数回撮影された前記被計測断面の像を平均化することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の噴霧測定方法。
【請求項６】
互いに異なる方向から噴孔から噴射される噴霧の被計測断面に所定の厚みと広がりを有する平面状のシート光を投光する少なくとも二つの投光手段と、
前記被計測断面より前記噴孔側に配置され、前記噴霧の中心軸と所定の角度をなし、互いに異なる方向から前記シート光で照射された前記被計測断面の像を撮影する少なくとも二つの撮影手段と、
前記撮影手段で撮影された前記被計測断面の像に対応する画像データにおける輝度の分布から、前記噴霧の状態を測定する処理手段と、
を備えることを特徴とする噴霧測定装置。
【請求項７】
前記処理手段は、
前記撮影手段で撮影された前記被計測断面の像に対応する画像データの輝度の総和である総合輝度を算出する総合輝度算出部と、
前記撮影手段で撮影された前記被計測断面の像に対応する画像データを複数の計測領域に分割し、各計測領域における輝度の総和である領域輝度を算出する領域輝度算出部と、
各計測領域において前記総合輝度に対する前記領域輝度の比である輝度割合を算出する輝度割合算出部と、
算出された前記輝度割合とあらかじめ設定されている基準値とを比較して、前記噴霧の外縁位置を予測する予測部と、
を有することを特徴とする請求項６記載の噴霧測定装置。
【請求項８】
前記撮影手段が前記噴孔から被検査流体が噴射されるごとに撮影した複数の画像に対応する画像データを記憶する記憶部を備え、
前記処理手段は、前記記憶部に記憶されている複数の画像データを平均化して前記噴霧の外縁位置を予測することを特徴とする請求項６または７記載の噴霧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧測定方法および噴霧測定装置に関し、特に撮影手段で撮影された画像の輝度の分布から噴霧の状態を測定する噴霧測定方法および噴霧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を噴射する流体噴射弁では、噴霧の特性を解析するため、噴孔から噴射される流体の噴霧の状態を測定する必要がある。例えば、特許文献１に開示されている技術のように、噴孔から噴射された噴霧に光を照射し、光が照射された被計測断面をカメラで撮影することが知られている。特許文献１に開示されている技術の場合、撮影された画像データから噴霧の中心位置を求めている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４８５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている技術では、噴霧の中心位置が求められるので、この中心位置を通る噴霧の中心軸と噴射口軸線との間の角度は測定可能である。
しかしながら、より細かい噴霧特性を解析するには、上記角度だけでは不充分である。例えば、ユーザー側の要求によっては、噴霧自体の広がり角、あるいは複数の噴霧が形成される場合には、各噴霧間の最小角度、最大角度、および側面角度、あるいは各噴霧間の噴射量の比率のいずれかを必要とする場合も考えられる。また、特許文献１に開示されている技術では、噴霧の断面形状が真円から遠ざかるすなわち扁平な楕円形状など複雑な形状においては、噴霧形状等の詳細な特性を解析することが困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、複雑な噴霧の状態が高精度に測定される噴霧測定方法および噴霧測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明では、撮影された被計測断面における像の輝度の分布から噴霧の状態を測定している。これにより、噴霧の断面形状に関係なく、噴霧形状の詳細な特性を測定できる。また、噴霧の状態が精密に測定される。したがって、複雑な噴霧の状態を高精度に測定することができる。
【０００７】
請求項２記載の発明では、噴霧の外縁位置を予測することにより、噴霧の状態を測定している。噴霧の外縁位置からは、例えば複数の噴霧の各噴霧角度、ならびに複数の噴霧の間の最小角度および最大角度などが測定される。したがって、複雑な噴霧の状態を高精度に測定することができる。
【０００８】
請求項３または請求項７記載の発明では、被計測断面を複数の計測領域に分割し、計測領域ごとに輝度割合を算出している。そして、算出された輝度割合と基準値とを比較することにより噴霧の外縁位置を測定している。撮影手段により撮影された画像は、噴霧を形成する流体粒子が多くなるほど散乱光が増大するため、輝度が大きくなる。計測領域ごとの輝度割合と基準値とを比較することにより、計測領域ごとに噴霧の状態が測定される。したがって、噴霧の外縁を正確に予測することができる。
【０００９】
請求項４記載の発明では、輝度割合が所定の基準値よりも小さい計測領域と基準値よりも大きい計測領域との境界を噴霧の外縁であると予測している。輝度は噴霧を形成する流体粒子の数に対応する。そのため、噴霧が薄い計測領域では、輝度割合が小さくなる。一方、噴霧が濃い計測領域では、輝度割合が大きくなる。そこで、算出された輝度割合が基準値よりも小さくなる領域と基準値より大きくなる領域との境界を求めることにより、噴霧の外縁を予測することができる。
【００１０】
請求項５記載の発明では、撮影段階では噴孔から被検査流体が噴射されるごとに撮影が実施される。そして、複数回撮影された被計測断面の像を平均化している。噴孔から噴射される噴霧は、噴射ごとに形状および噴射量にある程度のばらつきが生じる。そこで、複数回の噴射ごとに撮影された像を平均化することにより、噴霧のばらつきの影響を低減している。したがって、複雑な噴霧の状態を高精度に測定することができる。
【００１１】
請求項６記載の発明では、撮影された被計測断面における像の輝度の分布から噴霧の状態を測定している。これにより、噴霧の断面形状に関係なく、噴霧の状態が測定される。また、輝度の分布から噴霧の状態を測定することにより、例えば撮影された画像を二値化する場合と比較して噴霧の状態が精密に測定される。したがって、複雑な噴霧の状態を高精度に測定することができる。
また、二つ以上の投光手段および撮影手段を備えている。そのため、噴霧を通過することによって生じる光の減衰の影響が低減される。したがって、噴霧の状態を高精度に測定することができる。
【００１２】
本発明の請求項８記載の発明では、被検査流体が噴射されるごとに撮影した複数の画像に対応する画像データを記憶する記憶部を有している。処理手段では、記憶部に記憶されている複数の画像データを平均化して噴霧の外縁位置を予測している。噴孔から噴射される噴霧は、噴射ごとに形状および噴射量にある程度のばらつきが生じる。そこで、複数回の噴射ごとに得られた画像データを平均化することにより、噴霧のばらつきの影響を低減している。したがって、複雑な噴霧の状態を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による噴霧測定装置を図１および図２に示す。噴霧測定装置１０は、被検査対象であるインジェクタ１１から噴射される噴霧を測定する。被検査対象であるインジェクタ１１は、例えばガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンに吸入される空気に燃料を噴射するものである。インジェクタ１１は、図示しない噴孔から燃料であるガソリンあるいは軽油を噴射する。噴霧測定装置１０により噴霧を測定する場合、燃料であるガソリンあるいは軽油に代えて燃料に物性が近似する試験油を用いてもよい。以下、燃料および試験油を総称して検査流体とする。
【００１４】
噴霧測定装置１０は、図１に示すように投光手段としての第一投光部２１および第二投光部２２、ならびに撮影手段としての第一カメラ３１および第二カメラ３２を備えている。また、噴霧測定装置１０は、さらに図２に示すように記憶部１２、検査制御部１３、表示部１４および処理手段としての制御部４０を備えている。噴霧測定装置１０は、レーザシート光によって照射される検査流体粒子から発散される散乱光の強度を測定することによって、噴霧の状態などを測定する装置である。
【００１５】
第一投光部２１および第二投光部２２は、それぞれから照射される図１に示すレーザシート光１５が噴霧５１、５２の被計測断面５３上で重なるように噴霧５１、５２の両側に対向して設置されている。第一投光部２１および第二投光部２２は、実質的に同一の構成である。第一投光部２１および第二投光部２２は、それぞれ単色かつ平行な光束であるレーザビームを出力するレーザ発振器２３、２４を有している。
【００１６】
第一投光部２１および第二投光部２２は、レーザ発振器２３、２４のレーザ照射側にそれぞれ円筒面レンズの組み合わせからなるテレセントリック光学系を応用したシート化部２５、２６を有している。第一投光部２１および第二投光部２２のレーザ発振器２３、２４は、それぞれレーザ制御部２７により制御されている。レーザ発振器２３およびレーザ発振器２４から出力されたレーザ光は、シート化部２５、２６によって、所定の広がりと厚さを有し被計測断面５３と平行な面における強度が面均一な平面状のレーザシート光１５に加工される。レーザ制御部２７は、各レーザ発振器２３、２４から出力されるレーザ光の強度を調整する。これにより、レーザ発振器２３、２４は、出力されるレーザ光が被計測断面５３において均一な平面状のレーザシート光１５となるように制御される。噴霧５１、５２に対し二方向からレーザシート光１５を照射することにより、レーザシート光１５が噴霧５１、５２を通過することによる減衰の影響が低減される。
【００１７】
第一カメラ３１および第二カメラ３２は、被計測断面５３より噴孔側でインジェクタ１１の軸を対称軸として線対称な位置に配置されている。第一カメラ３１および第二カメラ３２は、インジェクタ１１の軸に対して所定の角度をなす位置から噴霧５１、５２の被計測断面５３を撮影する。本実施例の場合、第一カメラ３１および第二カメラ３２は、インジェクタ１１の軸に対し約４５°の位置に設置されている。第一カメラ３１および第二カメラ３２が設置される位置は、インジェクタ１１の軸に対し撮影される噴霧５１、５２に応じて任意に設定することができる。第一カメラ３１および第二カメラ３２は、実質的に同一の構成である。第一カメラ３１および第二カメラ３２は、それぞれＣＣＤ３３、３４および図示しない集光レンズなどを有している。第一カメラ３１および第二カメラ３２のＣＣＤ３３、３４は、被計測断面５３上における検査流体粒子の散乱光を受光して光電変換する。検査流体粒子の散乱光は、電気信号に変換された後、画像入力部３５においてデジタルの画像データとして作成される。画像データは、ＣＣＤ３３、３４の画素ごとの輝度値が含まれる。ＣＣＤ３３、３４を構成する各画素には、入射した光の強度に対応した電荷が蓄えられる。画像入力部３５には、ＣＣＤ３３、３４の画素ごとに蓄えられた電荷が電気信号として入力される。画像入力部３５では、ＣＣＤ３３、３４から入力された電気信号から画素ごとにデジタルの輝度値が生成される。生成された輝度値は、他のデータとともに画像データとして画像処理部１６へ出力される。輝度値は、０から２５５までの２５６階調のいずれかの値を有している。
【００１８】
画像処理部１６は、第一カメラ３１で撮影された噴霧５１、５２の画像データと第二カメラ３２で撮影された噴霧５１、５２の画像データとを合成する。第一カメラ３１で撮影された画像データと第二カメラ３２で撮影された画像データとを合成することにより、噴霧５１、５２の位置による散乱光の減衰の影響が低減される。噴霧５１、５２を構成する検査流体の粒子で散乱した散乱光は、噴霧５１、５２を通過することにより減衰する。そこで、インジェクタ１１の軸に対して線対称な位置に配置された第一カメラ３１および第二カメラ３２で噴霧５１、５２を撮影する。これにより、噴霧５１、５２の両方から噴霧５１、５２が撮影され、噴霧５１、５２を通過することによる散乱光の減衰の影響は低減される。例えば、第一カメラ３１および第二カメラ３２で撮影された噴霧５１、５２の画像データを平均化し、噴霧５１、５２を通過することによる散乱光の減衰の影響を低減する。その結果、被計測断面５３における均一な噴霧５１、５２の画像が得られる。
【００１９】
制御部４０は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２およびＲＯＭ４３を有するマイクロコンピュータから構成されている。ＲＯＭ４３に記録されているコンピュータプログラムをＣＰＵ４１が実行することにより、噴霧測定装置１０の各部の制御ならびに噴霧５１、５２の測定が実施される。ＲＡＭ４２には、ＣＰＵ４１による処理に必要なデータが一時的に保管される。
【００２０】
制御部４０は、噴霧測定装置１０の各部の制御に加え、噴霧５１、５２の状態を測定する処理手段として機能する。すなわち、制御部４０は、画像データの輝度の総和である総合輝度を算出する総合輝度算出部、所定の計測領域における輝度の総和である領域輝度を算出する領域輝度算出部、総合輝度に対する領域輝度の割合である輝度割合を算出する輝度割合算出部、ならびに輝度割合から噴霧５１、５２の外縁を予測する予測部として機能する。また、制御部４０は、撮影された画像データを平均化する平均値算出部としても機能する。なお、制御部４０と画像処理部１６とを単一の構成としてもよく、画像処理部１６における機能を制御部４０で実施、または制御部４０における機能の一部を画像処理部１６で実施してもよい。
【００２１】
記憶部１２は、例えばＲＡＭ、ＨＤＤあるいはリムバーブルディスクなどの記録媒体を有している。記憶部１２には、画像入力部３５および画像処理部１６において作成された画像データが保管される。
検査制御部１３は、インジェクタ１１ならびにインジェクタ１１を制御するインジェクタ制御部１７を有している。インジェクタ制御部１７は、制御部４０の指示によりインジェクタ１１からの検査流体の噴射の断続を制御する。表示部１４は、撮影された噴霧５１、５２の画像ならびに測定された噴霧５１、５２の状態などを表示する。
【００２２】
次に、上述した噴霧測定装置１０による噴霧測定方法を図３に基づいて説明する。
（インジェクタのセット）
検査対象となるインジェクタ１１は図示しない取付部に取り付けられる（Ｓ１００）。インジェクタ１１を取付部に取り付けることにより、インジェクタ１１には燃料であるガソリンもしくは軽油または燃料に物性が近似する試験油などの検査流体が供給される。取付部は、噴孔から被計測断面まで所定の距離となる位置に設置されている。
【００２３】
（フラッシング）
取付部にインジェクタ１１が取り付けられると、フラッシングが実施される（Ｓ１１０）。フラッシングは、制御部４０からの指示によりインジェクタ制御部１７がインジェクタ１１を駆動することにより実施される。フラッシングを実施することにより、インジェクタ１１からは検査流体が断続して噴射される。
【００２４】
（検査流体の噴射）
フラッシングが完了すると、インジェクタ１１から検査流体が噴射される（Ｓ１２０）。検査流体の噴射は、制御部４０からの指示によりインジェクタ制御部１７がインジェクタ１１を駆動することにより実行される。
【００２５】
（レーザ光の照射）
インジェクタ１１から検査流体が噴射されて所定の期間が経過すると、インジェクタ１１から噴射された検査流体の噴霧５１、５２に向けて第一投光部２１および第二投光部２２から同時にレーザ光が照射される（Ｓ１３０）。第一投光部２１および第二投光部２２から照射されるレーザ光は、シート化部２５、２６によって平面状のレーザシート光１５として照射される。これにより、レーザシート光１５は、被計測断面５３で切断した状態で噴霧５１、５２へ進入する。第一投光部および第二投光部からレーザシート光１５を照射することにより、噴霧５１、５２を構成する検査流体の粒子は被計測断面５３上で概ね均一にレーザシート光１５を受光する。
【００２６】
（被計測断面の撮影）
このとき、第一カメラ３１および第二カメラ３２では、レーザシート光１５により照射された被計測断面５３における検査流体の噴霧５１、５２が撮影される（Ｓ１４０）。第一投光部２１および第二投光部２２から照射された光は、被計測断面５３において噴霧５１、５２を形成する検査流体の粒子により散乱する。散乱した光は、第一カメラ３１および第二カメラ３２に入射する。第一投光部２１および第二投光部２２からのレーザシート光１５の照射とほぼ同時に第一カメラ３１および第二カメラ３２は露光される。これにより、被計測断面５３における噴霧５１、５２が撮影される。
【００２７】
（画像データの作成および保存）
第一カメラ３１および第二カメラ３２で撮影された噴霧５１、５２は、画像入力部３５においてデジタルの画像データとして作成される（Ｓ１５０）。画像データは、ＣＣＤ３３、３４の画素ごとに検出された２５６階調の輝度値を含んでいる。第一カメラ３１および第二カメラ３２で撮影された噴霧５１、５２の画像データは、画像処理部１６において合成される。作成された画像データは、記憶部１２に記憶され保存される（Ｓ１６０）。
【００２８】
（試験回数の判断）
撮影された噴霧５１、５２の画像データが記憶部１２に記憶されると、試験回数判断手段としての制御部４０は噴霧５１、５２の撮影すなわち検査流体の噴射試験が所定の回数繰り返されたか否かを判断する（Ｓ１７０）。インジェクタ１１の噴孔から噴射される検査流体の噴霧５１、５２は、噴射ごとにばらつきを生じ、一定とはならない。そのため、複数回試験を実施し、複数の試験結果を平均化することにより、測定精度の向上が図られる。本実施形態では、あらかじめ設定された試験回数まで検査流体の噴射ならびに噴射された噴霧５１、５２の撮影を繰り返して実施する。試験回数があらかじめ設定された回数に達していないとき、上述したＳ１２０からＳ１６０までの処理を繰り返し実施する。これにより、試験回数に対応する複数の画像データが作成され、作成された複数の画像データは記憶部１２に記憶される。
【００２９】
（平均化処理）
制御部４０により、試験回数があらかじめ設定された回数に達したと判断されると、平均値算出部としての制御部４０では平均化処理が実施される（Ｓ１８０）。平均化処理では、試験回数に応じて記憶部１２に記憶されている画像データの画素ごとの輝度値が平均化される。すなわち、各画像データにおいて対応する画素ごとに輝度値を積算し、積算された輝度値の総和を試験回数で除することにより輝度値の平均化が実施される。平均化されることにより作成された平均画像データは、記憶部１２に記憶される。
【００３０】
（噴霧の測定）
画像データの平均化処理が完了すると、噴霧の測定が実施される（Ｓ１９０）。噴霧の測定は図４に示すように次の手順で実施される。
（１）総合輝度算出部としての制御部４０は、平均化処理がされ記憶部１２に記憶されている平均画像データから輝度の総和を算出する（Ｓ１９１）。輝度の総和とは画像データを構成する各画素における輝度値の総和であり、算出された輝度値の総和は総合輝度Ｔとして設定される。例えば、撮影された画像は６００×８００などの複数の画素から構成されている。そこで、各画素ごとの輝度値を積算することにより、撮影された画像に対応する画像データの全体における輝度の総和としての総合輝度Ｔが算出される。算出された総合輝度Ｔは、制御部４０のＲＡＭ４２あるいは記憶部１２に記憶される。
【００３１】
撮影された画像の輝度と検査流体の粒子の数すなわち噴霧の濃度との間には、所定の相関がある。例えば、検査流体の粒子の数が少ないすなわち噴霧の濃度が低い場合、検査流体の粒子による散乱光は弱くなり、撮影された画像の輝度は小さくなる。一方、検査流体の粒子の数が多いすなわち噴霧の濃度が高い場合、検査流体の粒子による散乱光は強くなり、撮影された画像の輝度は大きくなる。そのため、撮影された画像の総合輝度とインジェクタ１１からの検査流体の噴射量とは相関関係を有する。その結果、算出された総合輝度を用いて、インジェクタ１１から噴射された検査流体の噴射量を推定することができる。総合輝度とインジェクタ１１から噴射される検査流体の噴射量との関係は、制御部４０のＲＯＭ４３にマップとして記憶されている。
【００３２】
（２）領域輝度算出部としての制御部４０は、平均化処理がされ記憶部１２に記憶されている平均画像データから領域輝度を算出する（Ｓ１９２）。領域輝度とは、画像を複数の計測領域に分割したとき、分割された各計測領域に含まれる各画素における輝度値の総和である。
例えば、６００×８００の画素から構成される画像を垂直方向および水平方向へ１０画素ずつの領域に分割すると、画像は垂直方向へ六つの領域、水平方向へ八つの領域の計４８の計測領域に分割される。そして、一つの計測領域には１００個の画素が含まれる。この一つの計測領域に含まれる１００個の画素において、各画素における輝度値を積算することにより、領域輝度が算出される。
【００３３】
本実施形態の場合、例えば図１に示すように二つの噴孔から二つの噴霧５１、５２が形成される。形成された噴霧５１、５２は、被計測断面５３において概ね円形状となる。したがって、図５に示すように、撮影された被計測断面５３の画像６０には二つの噴霧５１、５２に対応する略円形状の散乱光の大きな領域６１、６２が存在する。図５においては、説明の簡単のため散乱光の大きな領域６１、６２を斜線で示している。しかし、それ以外の部分すなわち円形状の領域６１、６２の外側においても、薄い噴霧が形成され、散乱光が観察される。
【００３４】
本実施形態の場合、例えば図５に示すように画像を垂直方向へｖ１からｖ１０まで１０等分、水平方向へｈ１からｈ２０まで２０等分に合計２００の計測領域に分割する。分割された各計測領域（ｈｍ，ｖｎ）（１≦ｍ≦２０、１≦ｎ≦１０）において領域輝度が算出される。すなわち、各計測領域（ｈｍ，ｖｎ）に含まれる画素が有している輝度の総和を算出する。これにより、計測領域に存在する試験流体の粒子が多いすなわち噴霧５１、５２が濃い場合、試験流体の粒子において散乱する光は強くなる。そのため、領域輝度は大きくなる。一方、計測領域に存在する試験流体の粒子が少ないすなわち噴霧５１、５２が薄い場合、試験流体の粒子において散乱する光は弱くなる。そのため、領域輝度は小さくなる。例えば、計測領域（ｈ１，ｖ１）における領域輝度は、計測領域（ｈ５，ｖ５）における領域輝度よりも大きくなる。
【００３５】
本実施形態の場合、領域輝度はさらに水平方向または垂直方向に積算される。すなわち、ｈ１列においては（ｈ１，ｖ１）から（ｈ１，ｖ１０）までの各計測領域における領域輝度が積算され、領域輝度Ｈ１として記憶部１２またはＲＡＭ４２に記憶される。また、ｖ１行においては（ｈ１，ｖ１）から（ｈ２０，ｖ１）までの各計測領域における領域輝度が積算され、領域輝度ｖ１として記憶部１２またはＲＡＭ４２に記憶される。その他の列または行の計測領域おいても、領域輝度が積算され、それぞれ領域輝度Ｈｍおよび領域輝度Ｖｎとして記憶部１２またはＲＡＭ４２に記憶される。
【００３６】
（３）輝度割合算出部としての制御部４０は、算出された領域輝度Ｈｍ、Ｖｎから輝度割合を算出する（Ｓ１９３）。輝度割合とは、Ｓ１９１において算出した総合輝度に対するＳ１９２において算出した領域輝度の比である。本実施形態の場合、輝度割合はＨｍ／Ｔ、Ｖｎ／Ｔにより算出される。これにより、輝度割合は、図６（Ａ）に示す撮影された画像６０における輝度の分布に対応して、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）に示すように所定の分布を有する。輝度の高い領域すなわち噴霧５１、５２の濃い計測領域では、輝度割合は大きくなる。一方、輝度の低い領域すなわち噴霧５１、５２の薄い計測領域では、輝度割合は小さくなる。本実施形態の場合、領域輝度Ｈｍおよび領域輝度Ｖｎについて輝度割合を算出することにより、図６（Ｂ）に示すように水平方向の輝度割合の分布ならびに図６（Ｃ）に示すように垂直方向における輝度割合の分布を得ることができる。
図６（Ｂ）に示す水平方向の輝度割合の分布は、図７に示すように噴霧５１、５２の正面に対応する。また、図６（Ｃ）に示す垂直方向の輝度割合の分布は、図８に示す噴霧５１、５２の側面に対応する。ここで、噴霧５１、５２の正面とは、図１に示す第一投光部２１または第二投光部２２側から見た噴霧５１、５２の状態である。一方、噴霧５１、５２の側面とは、第一投光部２１と第二投光部２２とを結ぶ線と垂直な方向から見た噴霧５１、５２の状態である。
【００３７】
（４）予測部としての制御部４０は、算出された輝度割合から噴霧５１、５２の外縁を予測する（Ｓ１９４）。噴霧５１、５２の外縁の予測は、Ｓ１９３で算出された輝度割合とあらかじめ設定されている基準値Ｓとを比較することにより実施される。基準値Ｓは、あらかじめ設定されている定数であり、例えば制御部４０のＲＯＭ４３に記録されている。なお、基準値Ｓは、Ｓ１９１で算出される総合輝度に応じて設定してもよい。これにより、インジェクタ１１から噴射される検査流体の噴射量にばらつきが生じる場合でも、噴射量に応じて基準値Ｓを補正することが可能である。これにより、輝度割合が基準値Ｓよりも小さい領域では噴霧５１、５２が比較的薄いことになる。そのため、被計測断面５３において、輝度割合が基準値を下回る領域と上回る領域との境界は噴霧５１、５２の外縁であると判定することができる。例えば、図６（Ｂ）に示す画像６０の水平方向における輝度割合の分布の場合、基準値Ｓを下回る領域と上回る領域との境目はｂ１、ｂ２、ｂ３およびｂ４となる。したがって、噴霧５１、５２の正面における外縁は、ｂ１、ｂ２、ｂ３およびｂ４に対応して四か所に存在している。
一方、図６（Ｃ）に示す画像６０の垂直方向における輝度割合の分布の場合、基準値Ｓを下回る領域と上回る領域との境目はｂ５およびｂ６となる。したがって、噴霧５１、５２の側面における外縁は、ｂ５およびｂ６に対応して二か所に存在している。
【００３８】
（５）噴霧状態測定手段としての制御部４０は、Ｓ１９４において予測された噴霧５１、５２の外縁から噴霧５１、５２の角度をはじめとする噴霧５１、５２の状態を測定する（Ｓ１９５）。被計測断面５３において、噴霧５１、５２の正面における外縁はｂ１、ｂ２、ｂ３およびｂ４である。被計測断面５３とインジェクタ１１の噴孔との間の距離はあらかじめ設定されている。そのため、噴霧５１、５２の外縁間の距離を求めることにより、三角関数を利用して噴霧５１、５２の角度を算出可能である。また、画像データを構成する画素間の距離すなわち画素のピッチはあらかじめ知ることができる。そのため、噴霧５１、５２の外縁間の画素数を求めることにより、被計測断面５３における外縁間の距離は算出される。なお、被計測断面５３における外縁間の距離と噴霧５１、５２との関係は、例えばマップとしてＲＯＭ４３に記録されている。
【００３９】
噴霧５１、５２の正面においては、図７に示すように二つの噴霧５１、５２の各噴霧角度θ１およびθ２、二つの噴霧５１、５２が最も離れた位置においてなす最大角度すなわち噴霧外角θ３、二つの噴霧５１、５２が最も接近した位置においてなす最小角度すなわち噴霧内角θ４、ならびに二つの噴霧５１、５２の中心軸同士がなす角度すなわち正面角θ５が測定される。また、噴霧５１、５２の側面においては、図８に示すように側面角θ６が測定される。
【００４０】
噴霧５１の噴霧角度θ１は、外縁ｂ１と外縁ｂ２との間の距離（ｂ２−ｂ１）から求められる。
噴霧５２の噴霧角度θ２は、外縁ｂ３と外縁ｂ４との間の距離（ｂ４−ｂ３）から求められる。
噴霧外角θ３は、外縁ｂ１と外縁ｂ４との間の距離（ｂ４−ｂ１）から求められる。
噴霧内角θ４は、外縁ｂ２と外縁ｂ３との間の距離（ｂ３−ｂ２）から求められる。
正面角θ５は、外縁ｂ１と外縁ｂ２との間の距離の１／２、ならびに外縁ｂ３と外縁ｂ４との間の距離の１／２とから、（ｂ４−ｂ３）／２−（ｂ２−ｂ１）／２として求められる。
噴霧５１、５２の側面角θ６は、外縁ｂ５と外縁ｂ６との間の距離（ｂ６−ｂ５）から求められる。
【００４１】
Ｓ１９１で説明したように、輝度と燃料の噴射量との間には相関関係がある。そこで、噴霧５１における検査流体の噴射量、ならびに噴霧５２における検査流体の噴射量を推定することができる。例えば、図６（Ｂ）において外縁ｂ２と外縁ｂ３との中間は噴霧５１と噴霧５２の境界ｃと考えられる。これにより、計測領域Ｈ１から境界ｃすなわち計測領域Ｈ１０までの領域輝度を積算することにより、噴霧５１における検査流体の噴射量を推定することができる。また、境界ｃすなわち計測領域Ｈ１１から計測領域Ｈ２０までの領域輝度を積算することにより、噴霧５２における検査流体の噴射量を推定することができる。
【００４２】
（結果の表示）
噴霧状態の測定が完了すると、測定された噴霧の状態が表示部１４に表示される（Ｓ２００）。表示部１４には、例えばＳ１８０において平均化された被計測断面５３における噴霧５１、５２の画像が表示される。この他、表示部１４に表示されるのは、例えばＳ１９１で算出された総合輝度、Ｓ１９２で算出された計測領域ごとの領域輝度、Ｓ１９３で算出された輝度割合の分布、Ｓ１９４で予測された噴霧５１、５２の外縁の位置、ならびにＳ１９５で測定された噴霧角度θ１、θ２、噴霧外角θ３、噴霧内角θ４、正面角θ５および側面角θ６などである。また、表示部１４には、Ｓ１９１において算出された総合輝度を用いて推定された検査流体の噴射量、ならびに噴霧５１および噴霧５２における検査流体の噴射量を表示することもできる。
上記のＳ１００からＳ２００までの処理が完了すると、取付部のインジェクタ１１は次の検査対象となるインジェクタ１１に交換される。そして、交換されたインジェクタ１１について、再び上記のＳ１００からＳ２００までの処理が繰り返される。
【００４３】
以上説明した本発明の一実施形態では、被計測断面５３において撮影された噴霧５１、５２の画像における輝度の分布から噴霧５１、５２の外縁位置を予測している。これにより、インジェクタ１１に形成されている複数の噴孔から複数の噴霧５１、５２が形成される場合でも、各噴霧５１、５２の噴霧角度θ１、θ２、噴霧外角θ３、噴霧内角θ４、正面角θ５および側面角θ６がそれぞれ測定される。また、噴霧５１、５２の外縁位置を予測することにより、噴霧の数や形状に関係なく、上記した噴霧５１、５２の複数の角度が測定される。さらに、噴霧５１、５２の角度だけでなく、検査流体の噴射量も推定される。したがって、複雑な噴霧５１、５２の状態を高精度に測定することができる。
【００４４】
本発明の一実施形態では、撮影された画像の輝度の分布に基づいて噴霧５１、５２の状態を測定している。これにより、被計測断面５３における噴霧５１、５２が扁平な楕円形状など真円形状とはならない場合でも、噴霧５１、５２の外縁位置、ならびに噴霧５１、５２の角度が正確に予測される。したがって、噴霧５１、５２の形状にかかわらず、噴霧５１、５２の状態を高精度に測定することができる。
【００４５】
本発明の一実施形態では、被計測断面５３における噴霧５１、５２の画像は複数回撮影される。そして、複数回撮影された画像の画像データは、平均化された後、噴霧５１、５２の外縁の予測ならびに噴霧５１、５２の状態の測定に用いられる。これにより、インジェクタ１１から噴射される噴霧５１、５２に生じるばらつきの影響が低減される。したがって、複雑な噴霧５１、５２の状態を高精度に測定することができる。
【００４６】
本発明の一実施形態では、撮影された噴霧５１、５２の画像の総合輝度とインジェクタ１１から噴射された検査流体の噴射量との間には所定の相関がある。したがって、撮影された噴霧５１、５２の画像の総合輝度を算出することにより、インジェクタ１１から噴射された検査流体の噴射量を測定することができる。また、領域輝度を積算することにより、噴霧５１、５２における検査流体の噴射量を測定することができる。
【００４７】
なお、上述した本発明の一実施形態では、分割した計測領域における領域輝度を水平方向または垂直方向に積算した後、総合輝度で除することにより輝度割合を算出して輝度割合を求めている。しかし、例えば分割した計測領域ごとに算出された領域輝度を輝度割合で除することにより輝度割合を算出した後、算出された輝度割合を水平方向または垂直方向へ積算して輝度割合の分布を求めてもよい。
また、上述の実施形態では、画像を水平方向へ２０等分、垂直方向へ１０等分する例について説明したが、これは説明の簡単のためであり、画像はさらに微細な計測領域に分割可能である。計測領域を微細にすることにより、噴霧の外縁を詳細に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態による噴霧測定装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による噴霧測定装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による噴霧測定装置による噴霧測定方法の流れを示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態による噴霧測定装置による噴霧測定方法における噴霧の測定の流れを示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態による噴霧測定装置で撮影された被計測断面における噴霧の画像を示す模式図である。
【図６】（Ａ）は図５に示す噴霧の画像を示す模式図であり、（Ｂ）は（Ａ）に対応する水平方向における輝度割合の分布を示す図であり、（Ｃ）は（Ａ）に対応する垂直方向における輝度割合の分布を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による噴霧測定装置による噴霧の測定に適用されるインジェクタから噴射される噴霧の正面を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態による噴霧測定装置による噴霧の測定に適用されるインジェクタから噴射される噴霧の側面を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  噴霧測定装置、１１  インジェクタ、１２  記憶部、１５  レーザシート光、２１  第一投光部（投光手段）、２２  第二投光部（投光手段）、３１  第一カメラ（撮影手段）、３２  第二カメラ（撮影手段）、４０  制御部（処理手段、総合輝度算出部、領域輝度算出部、輝度割合算出部、予測部）、５１、５２  噴霧、５３  被計測断面、６０  画像
【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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