(57)【要約】【課題】筒内の容積や気流が変化するのを抑制しながら、受光窓への赤外線の入射量を向上させることが可能な温度計測装置を提供する。【解決手段】温度計測装置２００は、内燃機関１００の燃焼室４の温度を計測するものであり、燃焼室４で発生した赤外線が入射される受光窓１１と、受光窓１１に入射された赤外線を伝送する光ファイバ１２と、光ファイバ１２により伝送された赤外線を受光する受光素子１３と、受光素子１３の検出結果に基づいて温度を算出するＰＣ１４とを備える。そして、受光窓１１の受光面は、粗面化されるとともに、シリンダヘッド２の内周壁面２ｃと面一になるように形成されている。【選択図】図１
2017015617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内の温度を計測する温度計測装置であって、
前記筒内で発生した赤外線が入射される受光窓と、
前記受光窓に入射された赤外線を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバにより伝送された赤外線を受光する受光素子と、
前記受光素子の検出結果に基づいて温度を算出する算出部とを備え、
前記受光窓の受光面は、粗面化されるとともに、前記筒内の内面と面一になるように形成されていることを特徴とする温度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の筒内の温度を計測する温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の温度計測装置は、シリンダに埋め込まれる光プローブと、光プローブに入射された熱放射線を伝送する光ファイバケーブルと、光ファイバケーブルにより伝送された熱放射線を光電変換する光電変換部とを備えている。そして、この温度計測装置は、熱放射線を光電変換して得られた検出信号に基づいて温度を算出するように構成されている。ここで、光プローブにはレンズが設けられており、各測定点から射出される熱放射線を光ファイバケーブルに入射させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２５１１１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、上記した従来の温度計測装置では、筒内（燃焼室）に臨むようにレンズが設けられているので、筒内の容積や気流が変化するおそれがある。
【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、筒内の容積や気流が変化するのを抑制しながら、受光窓への赤外線の入射量を向上させることが可能な温度計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による温度計測装置は、内燃機関の筒内の温度を計測するものであり、筒内で発生した赤外線が入射される受光窓と、受光窓に入射された赤外線を伝送する光ファイバと、光ファイバにより伝送された赤外線を受光する受光素子と、受光素子の検出結果に基づいて温度を算出する算出部とを備える。そして、受光窓の受光面は、粗面化されるとともに、筒内の内面と面一になるように形成されている。
【０００８】
このように、受光窓の受光面を筒内の内面と面一にすることにより、筒内の容積や気流が変化するのを抑制することができる。また、受光窓の受光面を粗面化することにより、赤外線が受光面で反射されるのを抑制することができるので、受光窓への赤外線の入射量を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の温度計測装置によれば、筒内の容積や気流が変化するのを抑制しながら、受光窓への赤外線の入射量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による温度計測装置が適用される内燃機関の一例を示した概略構成図である。
【図２】図１の温度計測装置の受光窓を拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、内燃機関の燃焼室の温度を計測する温度計測装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００１２】
−内燃機関−
まず、図１を参照して、内燃機関１００の一例について説明する。
【００１３】
内燃機関１００は、図１に示すように、シリンダブロック１と、シリンダブロック１の上部に設けられるシリンダヘッド２とを備える。
【００１４】
シリンダブロック１にはシリンダボア１ａが形成され、そのシリンダボア１ａ内に往復移動可能にピストン３が設けられている。ピストン３には、コネクティングロッド３ａを介して出力軸であるクランクシャフト（図示省略）が連結されている。コネクティングロッド３ａは、ピストン３の往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換する機能を有する。
【００１５】
シリンダボア１ａに設けられるピストン３とシリンダヘッド２との間には燃焼室４が形成されている。シリンダヘッド２には、燃焼室４に連通される吸気ポート２ａおよび排気ポート２ｂが形成されている。吸気ポート２ａには吸気通路（図示省略）が接続され、その吸気通路にはスロットルバルブ（図示省略）などが設けられている。排気ポート２ｂには排気通路（図示省略）が接続され、その排気通路には三元触媒（図示省略）などが設けられている。
【００１６】
また、シリンダヘッド２には、吸気ポート２ａを開閉する吸気バルブ５ａが設けられるとともに、排気ポート２ｂを開閉する排気バルブ５ｂが設けられている。吸気バルブ５ａは、燃焼室４と吸気通路とを連通または遮断するために設けられ、排気バルブ５ｂは、燃焼室４と排気通路とを連通または遮断するために設けられている。
【００１７】
吸気ポート２ａには、燃料を噴射可能なインジェクタ（図示省略）が設けられている。また、燃焼室４には点火プラグ６が設けられ、その点火プラグ６の点火時期はイグナイタ（図示省略）によって調整される。
【００１８】
そして、インジェクタには図示省略した燃料タンクから燃料が供給され、インジェクタから吸気ポート２ａに燃料が噴射される。この噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気となり、内燃機関１００の燃焼室４に導入される。燃焼室４に導入された混合気は点火プラグ６にて点火されて燃焼・爆発する。このときに生じた燃焼ガスによりピストン３が往復動されることにより、クランクシャフトが回転されて内燃機関１００の駆動力（出力トルク）が得られる。
【００１９】
−温度計測装置−
次に、図１および図２を参照して、本実施形態の温度計測装置２００について説明する。
【００２０】
温度計測装置２００は、内燃機関１００の燃焼室４の温度を計測するように構成されている。この温度計測装置２００は、燃焼室４の内面や燃焼ガスから放射される赤外線を検出し、その赤外線に基づいて温度を計測するようになっている。具体的には、温度計測装置２００は、図１に示すように、受光窓１１と、光ファイバ１２と、受光素子１３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。なお、ＰＣ１４は、本発明の「算出部」の一例である。
【００２１】
受光窓１１は、燃焼室４のシリンダヘッド２側の内周壁面２ｃに設けられ、燃焼室４内で発生した赤外線が入射されるようになっている。この受光窓１１は、シリンダヘッド２の内周壁面２ｃに形成された開口を塞ぐように、その開口に嵌め合わされている。また、受光窓１１は、耐熱性を有するとともに、赤外線を透過可能な材質からなり、たとえば石英系ガラスまたはサファイアガラスからなる。
【００２２】
ここで、受光窓１１は、燃焼室４側の受光面が粗面化されており、受光面側に粗面化層１１ａ（図２参照）が形成されている。このため、受光窓１１の受光面がすりガラスのように荒らされた状態になっている。また、受光窓１１の受光面は、シリンダヘッド２の内周壁面２ｃと面一になるように形成されている。すなわち、受光窓１１の受光面は、内周壁面２ｃと段差が生じないように、燃焼室４の内周方向において弧状に湾曲するように形成されている。
【００２３】
光ファイバ１２は、受光窓１１に入射された赤外線を受光素子１３に伝送するために設けられている。受光素子１３は、光電変換部であり、光ファイバ１２により伝送された赤外線を受光して電気信号に変換するように構成されている。ＰＣ１４は、受光素子１３で変換された電気信号に基づいて燃焼室４の温度を算出するように構成されている。
【００２４】
そして、温度計測装置２００では、内燃機関１００の運転時に、燃焼室４を形成（区画）する壁面および燃焼ガスから赤外線が放射され、放射された赤外線が受光窓１１に入射されると、その赤外線が光ファイバ１２を介して受光素子１３に伝送される。受光素子１３では赤外線が電気信号に変換され、ＰＣ１４により電気信号に基づいて温度が算出される。
【００２５】
−効果−
本実施形態では、上記のように、受光窓１１の受光面をシリンダヘッド２の内周壁面２ｃと面一にすることによって、燃焼室４の容積や気流が変化するのを抑制することができる。また、受光窓１１の受光面側に粗面化層１１ａを形成することによって、赤外線が受光面で反射されるのを抑制することができるので、受光窓１１への赤外線の入射量を向上させることができる。すなわち、受光窓１１の受光面に対して垂直方向から入射される赤外線に加えて、受光窓１１の受光面に対して斜め方向から入射される赤外線を透過させることができるので、受光窓１１に到達した赤外線の入射効率を向上させることができる。したがって、燃焼室４の容積や気流が変化するのを抑制しながら、受光窓１１への赤外線の入射量を向上させることができる。また、赤外線の入射効率が向上することにより、温度の測定精度を向上させることができる。
【００２６】
−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。
【００２７】
たとえば、本実施形態では、シリンダヘッド２の内周壁面２ｃに受光窓１１が設けられる例を示したが、これに限らず、シリンダヘッドの内周壁面以外の部分に受光窓が設けられていてもよい。受光窓が点火プラグ、ピストン、バルブなどに設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、内燃機関の筒内の温度を計測する温度計測装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
２ｃ    内周壁面（内面）
４      燃焼室（筒内）
１１    受光窓
１２    光ファイバ
１３    受光素子
１４    ＰＣ（算出部）
１００  内燃機関
２００  温度計測装置
【図１】
2017015617.tif 000003
【図２】
2017015617.tif 000004