(57)【要約】【課題】燃焼室内の気流や噴霧状態に影響を与えるのを抑制することが可能なガス濃度計測装置を提供する。【解決手段】ガス濃度計測装置２００は、光源１１と、受光素子１２と、光源１１から出射された赤外光ＩＲを燃焼室に導く光ファイバ１３と、燃焼室を通過した赤外光ＩＲを受光素子１２に導く光ファイバ１４と、受光素子１２の検出結果に基づいてガス濃度を算出するＰＣ１５とを備える。光ファイバ１３は、他方端部１３ｂが燃焼室内に突出されるとともに、他方端部１３ｂに傾斜した反射面１３ｃが設けられている。光ファイバ１４は、一方端部１４ａが燃焼室内に突出されるとともに、一方端部１４ａに傾斜した反射面１４ｃが設けられている。反射面１３ｃおよび１４ｃは、互いに向き合うように配置されている。【選択図】図２
2017040599.tif 000002
【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導光部材と、
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導光部材と、
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、
前記第１導光部材は、光が入射される一方端部と光が出射される他方端部とを有しており、前記他方端部が前記燃焼室内に突出されるとともに、前記他方端部に傾斜した第１反射面が設けられ、
前記第２導光部材は、光が入射される一方端部と光が出射される他方端部とを有しており、前記一方端部が前記燃焼室内に突出されるとともに、前記一方端部に傾斜した第２反射面が設けられ、
前記第１反射面および前記第２反射面は、互いに向き合うように配置されてい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導光部材および前記第２導光部材の少なくともいずれか一方が複数設けられていることを特徴とするガス濃度計測装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガス濃度計測装置において、
前記第１導光部材および前記第２導光部材は、前記内燃機関の点火プラグに設けられ、
前記第１導光部材の第１反射面と、前記第２導光部材の第２反射面とを結ぶ直線上に、前記点火プラグの電極が設けられていないことを特徴とするガス濃度計測装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のガス濃度計測装置において、
前記第１導光部材および前記第２導光部材は、光ファイバであることを特徴とするガス濃度計測装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のガス濃度計測装置において、
前記第１導光部材および前記第２導光部材は、光ファイバと、前記光ファイバに対して前記燃焼室側に配置される窓部材とにより構成され、
前記窓部材は、前記光ファイバに比べて熱伝導率が低いことを特徴とするガス濃度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス濃度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃焼室内のガス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、燃焼室内の燃料ガスに赤外光を入射し、その燃料ガスを通過した赤外光を取り出し、その赤外光の強度から燃料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、赤外光を出射する光源と、赤外光を検出する受光部と、光源から出射された赤外光を燃焼室内に導く第１光ファイバと、燃焼室内に出射された光を反射する反射体と、反射体で反射された光を受光部に導く第２光ファイバとを備えている。反射体は、支持台に設けられ、その支持台は、燃焼室内に向けて突出する連結アームの先端に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４２１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記した従来のガス濃度計測装置では、燃焼室内に向けて突出する連結アームの先端に反射体が設けられているため、その連結アームおよび反射体により、燃焼室内の気流や噴霧状態が影響を受ける。このため、ガス濃度計測装置による計測結果が、ガス濃度計測装置が設けられていない内燃機関におけるガス濃度とは異なるものになってしまうという問題点がある。すなわち、ガス濃度計測装置が設けられた内燃機関では、連結アームおよび反射体により燃焼室の形状が変化するので、その形状の変化に起因して燃焼室内のガス濃度が変化する。
【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、燃焼室内の気流や噴霧状態に影響を与えるのを抑制することが可能なガス濃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導光部材と、内燃機関の燃焼室を通過した光を、受光素子に導く第２導光部材と、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。第１導光部材は、光が入射される一方端部と光が出射される他方端部とを有しており、他方端部が燃焼室内に突出されるとともに、他方端部に傾斜した第１反射面が設けられている。第２導光部材は、光が入射される一方端部と光が出射される他方端部とを有しており、一方端部が燃焼室内に突出されるとともに、一方端部に傾斜した第２反射面が設けられている。第１反射面および第２反射面は、互いに向き合うように配置されている。
【０００８】
このように構成することによって、第１導光部材に入射された光が第１反射面で反射されることにより、第１導光部材の他方端部から第２導光部材の一方端部に向けて光を出射させることができる。そして、第１導光部材から出射された光は燃焼室を通過して第２導光部材に入射され、第２導光部材に入射された光は第２反射面で反射されて第２導光部材の他方端部に導かれる。このように、第１導光部材から出射された光が燃焼室を通過して第２導光部材に入射されることにより、第１導光部材から出射された光を第２導光部材に向けて反射するための反射ミラーを支持するアームを設ける必要がないので、燃焼室内の気流や噴霧状態に影響を与えるのを抑制することができる。これにより、ガス濃度計測装置が設けられていない内燃機関に近い状況下におけるガス濃度（実現象に近いガス濃度）を計測することができる。
【０００９】
上記ガス濃度計測装置において、第１導光部材および第２導光部材の少なくともいずれか一方が複数設けられていてもよい。
【００１０】
このように構成すれば、光の伝送経路を増やすことにより、受光素子での受光光量の向上を図ることができる。
【００１１】
上記ガス濃度計測装置において、第１導光部材および第２導光部材は、内燃機関の点火プラグに設けられ、第１導光部材の第１反射面と、第２導光部材の第２反射面とを結ぶ直線上に、点火プラグの電極が設けられていないようにされていてもよい。
【００１２】
このように構成すれば、第１導光部材から出射されて第２導光部材に向かう光が電極により遮られることがないので、受光素子での受光光量が低下するのを抑制することができる。
【００１３】
上記ガス濃度計測装置において、第１導光部材および第２導光部材は、光ファイバであってもよい。
【００１４】
このように構成すれば、窓部材を設ける場合に比べて部品点数の削減を図ることができる。
【００１５】
上記ガス濃度計測装置において、第１導光部材および第２導光部材は、光ファイバと、光ファイバに対して燃焼室側に配置される窓部材とにより構成され、窓部材は、光ファイバに比べて熱伝導率が低くてもよい。
【００１６】
このように構成すれば、光ファイバが燃焼室に曝されないので、光ファイバとして耐熱性の低いものを用いることができる。すなわち、光ファイバの材質について選択の幅を広くすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のガス濃度計測装置によれば、燃焼室内の気流や噴霧状態に影響を与えるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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における燃焼室に赤外光を導く光ファイバの燃焼室側の端部を拡大して示した模式図である。
【図４】図２のガス濃度計測装置における受光素子に赤外光を導く光ファイバの燃焼室側の端部を拡大して示した模式図である。
【図５】図２に示した点火プラグを先端側から見た図である。
【図６】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７】第２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８】第１変形例によるガス濃度計測装置を点火プラグの先端側から見た図である。
【図９】第２変形例によるガス濃度計測装置を点火プラグの先端側から見た図である。
【図１０】第３変形例によるガス濃度計測装置における燃焼室に赤外光を導く光ファイバの燃焼室側の端部を拡大して示した模式図である。
【図１１】第４変形例によるガス濃度計測装置における燃焼室に赤外光を導く光ファイバの燃焼室側の端部を拡大して示した模式図である。
【図１２】第５変形例によるガス濃度計測装置における受光素子に赤外光を導く光ファイバの燃焼室側の端部を拡大して示した模式図である。
【図１３】第６変形例によるガス濃度計測装置における受光素子に赤外光を導く光ファイバの燃焼室側の端部を拡大して示した模式図である。
【図１４】第７変形例によるガス濃度計測装置における受光素子に赤外光を導く光ファイバの燃焼室側の端部を拡大して示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。点火プラグ１０は、先端１０ａが燃焼室４に臨むように配置され、その先端１０ａには、中心電極１０ｂおよび接地電極（側方電極）１０ｃが設けられている。
【００２３】
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。
【００２４】
なお、エンジン１００ではインジェクタ９が燃焼室４に設けられる例を示したが、これに限らず、インジェクタが吸気通路に設けられ、その吸気通路のインジェクタから噴射された燃料が燃焼室に導入されることにより、燃焼室内に燃料ガスが形成されるようにしてもよい。
【００２５】
−ガス濃度計測装置−
次に、図２〜図６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。
【００２６】
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１３および１４と、解析用のパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）１５とを備えている。
【００２７】
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ＩＲ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ＩＲを検出するために設けられている。
【００２８】
光ファイバ１３および１４は、光源１１から出射された赤外光ＩＲを伝送可能に構成されている。光ファイバ１３は、コア１３１と、コア１３１の外側（外周）に形成されたクラッド１３２とを含み、光源１１から出射された赤外光ＩＲを燃焼室４に導くために設けられている。光ファイバ１４は、コア１４１と、コア１４１の外側に形成されたクラッド１４２とを含み、燃焼室４を通過した赤外光ＩＲ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１３および１４は、それぞれ、本発明の「第１導光部材」および「第２導光部材」の一例である。
【００２９】
光ファイバ１３のクラッド１３２の外周には、光ファイバ１３を保護するための樹脂コーティング（図示省略）が施されていてもよい。この場合、光ファイバ１３から赤外光ＩＲが出射される部分（光ファイバ１３の燃焼室４内に突出する部分）については、樹脂コーティングが取り除かれている。同様に、光ファイバ１４のクラッド１４２の外周には、光ファイバ１４を保護するための樹脂コーティング（図示省略）が施されていてもよい。この場合、光ファイバ１４に赤外光ＩＲが入射される部分（光ファイバ１４の燃焼室４内に突出する部分）については、樹脂コーティングが取り除かれている。
【００３０】
光ファイバ１３および１４は、耐熱性を有するとともに、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１０ｄおよび１０ｅが形成され、貫通孔１０ｄおよび１０ｅには、それぞれ光ファイバ１３および１４が挿入されている。なお、貫通孔１０ｄと光ファイバ１３との間、および、貫通孔１０ｅと光ファイバ１４との間には、図示省略したシール部材が設けられていてもよいし、光ファイバ１３および１４によってシール（封止）されていてもよい。
【００３１】
また、光ファイバ１３は、赤外光ＩＲが入射される一方端部１３ａと、赤外光ＩＲが出射される他方端部１３ｂとを有する。この光ファイバ１３は、他方端部１３ｂが点火プラグ１０の先端１０ａ側（燃焼室４側）に配置されている。他方端部１３ｂには、図３に示すように、コア１３１の端面が傾斜するように形成されることにより、傾斜した反射面１３ｃが設けられている。なお、反射面１３ｃは、本発明の「第１反射面」の一例である。
【００３２】
他方端部１３ｂの反射面１３ｃは、燃焼室４内に突出するように構成されている。すなわち、点火プラグ１０の先端１０ａの表面に対して反射面１３ｃが燃焼室４側に配置されている。この反射面１３ｃは、コア１３１の端面に対して研磨処理が施されることにより鏡面加工されている。また、反射面１３ｃは、たとえば、光ファイバ１３の延びる方向に対して４５度傾斜するとともに、点火プラグ１０の先端１０ａの表面に沿う方向に対して４５度傾斜するように設けられている。このため、一方端部１３ａに入射され、光ファイバ１３内を導かれてきた赤外光ＩＲが、反射面１３ｃで反射されて燃焼室４内に出射される。すなわち、他方端部１３ｂでは、光ファイバ１３の延びる方向に対して側方に赤外光ＩＲが出射されるようになっている。つまり、光ファイバ１３では、燃焼室４側に突出された部分の周面が赤外光ＩＲを出射する出射面である。
【００３３】
また、光ファイバ１４は、図４に示すように、赤外光ＩＲが入射される一方端部１４ａと、赤外光ＩＲが出射される他方端部１４ｂ（図２参照）とを有する。この光ファイバ１４は、一方端部１４ａが点火プラグ１０の先端１０ａ側（燃焼室４側）に配置されている。一方端部１４ａには、コア１４１の端面が傾斜するように形成されることにより、傾斜した反射面１４ｃが設けられている。なお、反射面１４ｃは、本発明の「第２反射面」の一例である。
【００３４】
一方端部１４ａの反射面１４ｃは、燃焼室４内に突出するように構成されている。すなわち、点火プラグ１０の先端１０ａの表面に対して反射面１４ｃが燃焼室４側に配置されている。この反射面１４ｃは、コア１４１の端面に対して研磨処理が施されることにより鏡面加工されている。また、反射面１４ｃは、たとえば、光ファイバ１４の延びる方向に対して４５度傾斜するとともに、点火プラグ１０の先端１０ａの表面に沿う方向に対して４５度傾斜するように設けられている。このため、光ファイバ１４の側方から入射された赤外光ＩＲが反射面１４ｃで反射され、光ファイバ１４の延びる方向へと案内される。すなわち、光ファイバ１４の一方端部１４ａに入射された赤外光ＩＲが他方端部１４ｂに向けて導かれるようになっている。なお、光ファイバ１４では、燃焼室４側に突出された部分の周面が、赤外光ＩＲが入射される入射面である。
【００３５】
そして、図２に示すように、光ファイバ１３の反射面１３ｃと光ファイバ１４の反射面１４ｃとが互いに向き合うように配置されている。すなわち、光ファイバ１３は、他方端部１３ｂの突出量が大きい側が光ファイバ１４に近い側に配置され、光ファイバ１４は、一方端部１４ａの突出量が大きい側が光ファイバ１３に近い側に配置されている。また、図５に示すように、光ファイバ１３の反射面１３ｃと光ファイバ１４の反射面１４ｃとを結ぶ直線上に、中心電極１０ｂおよび接地電極１０ｃが配置されていない。このため、光ファイバ１３の他方端部１３ｂから出射された赤外光ＩＲが、中心電極１０ｂおよび接地電極１０ｃで遮られることなく、光ファイバ１４の一方端部１４ａに入射されるようになっている。
【００３６】
ＰＣ１５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ＰＣ１５は、図６に示すように、ＣＰＵ１５ａと、ＲＯＭ１５ｂと、ＲＡＭ１５ｃと、バックアップＲＡＭ１５ｄと、入出力インターフェース１５ｅとを備えている。なお、ＰＣ１５は、本発明の「算出手段」の一例であり、ＣＰＵ１５ａがＲＯＭ１５ｂに記憶されたプログラムを実行することによりその「算出手段」が実現される。
【００３７】
ＣＰＵ１５ａは、ＲＯＭ１５ｂ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。ＲＯＭ１５ｂ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。ＲＡＭ１５ｃは、ＣＰＵ１５ａ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ＲＡＭ１５ｄは、ＰＣ１５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。
【００３８】
入出力インターフェース１５ｅには、光源１１および受光素子１２などが接続されている。ＰＣ１５には、光源１１から出射光量に関する情報が入力されるとともに、受光素子１２の検出結果が入力される。
【００３９】
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ＩＲが出射されると、その出射された赤外光ＩＲが光ファイバ１３の一方端部１３ａに入射される。その赤外光ＩＲが光ファイバ１３内を他方端部１３ｂに向けて案内される。そして、図３に示すように、赤外光ＩＲが反射面１３ｃで反射されることにより、光ファイバ１３の他方端部１３ｂから光ファイバ１４の一方端部１４ａに向けて赤外光ＩＲが出射される。他方端部１３ｂから出射された赤外光ＩＲは、図２および図５に示すように、燃焼室４（図１参照）を通過して光ファイバ１４の一方端部１４ａに入射される。そして、一方端部１４ａに入射された光は、図４に示すように、反射面１４ｃで反射されて他方端部１４ｂに向けて導かれる。光ファイバ１４の他方端部１４ｂから出射した赤外光ＩＲは、受光素子１２により検出される。
【００４０】
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、ＰＣ１５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。
【００４１】
−効果−
第１実施形態では、上記のように、光ファイバ１３に反射面１３ｃを形成するとともに、光ファイバ１４に反射面１４ｃを形成し、反射面１３ｃおよび１４ｃが互いに向き合うように配置している。このように構成することによって、光ファイバ１３から出射された赤外光ＩＲが燃焼室４を通過して光ファイバ１４に入射されることにより、光ファイバ１３から出射された赤外光ＩＲを光ファイバ１４に向けて反射するための反射ミラーを支持するアームを設ける必要がないので、燃焼室４内の気流や噴霧状態に影響を与えるのを抑制することができる。これにより、ガス濃度計測装置が設けられていないエンジンに近い状況下におけるガス濃度（実現象に近いガス濃度）を計測することができる。つまり、ガス濃度計測装置２００では、反射ミラーを支持するアームを設ける必要がないことから、燃焼室４の形状変化を抑制することができるので、その形状変化に起因する燃焼室４内のガス濃度の変化を抑制することができる。
【００４２】
また、第１実施形態では、反射面１３ｃおよび１４ｃを結ぶ直線上に、中心電極１０ｂおよび接地電極１０ｃが配置されていないことによって、中心電極１０ｂおよび接地電極１０ｃにより赤外光ＩＲが遮られないので、受光素子１２での受光光量が低下するのを抑制することができる。
【００４３】
また、第１実施形態では、後述する第２実施形態と異なり窓部材が設けられていないことによって、窓部材を設ける場合に比べて部品点数の削減を図ることができる。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、図７を参照して、第２実施形態によるガス濃度計測装置３００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、窓部材３０２および３０３が設けられている。
【００４５】
ガス濃度計測装置３００は、図７に示すように、光源１１と、受光素子１２と、光ファイバ３０１および窓部材３０２と、窓部材３０３および光ファイバ３０４と、解析用のＰＣ１５とを備えている。
【００４６】
光ファイバ３０１および窓部材３０２は、点火プラグ１０の貫通孔１０ｄに挿入され、光源１１から出射された赤外光ＩＲを伝送可能である。この光ファイバ３０１および窓部材３０２は、光源１１から出射された赤外光ＩＲを燃焼室４に導くために設けられている。なお、光ファイバ３０１および窓部材３０２は、本発明の「第１導光部材」の一例である。
【００４７】
光ファイバ３０１は、赤外光ＩＲが入射される一方端部３０１ａと、赤外光ＩＲが出射される他方端部３０１ｂとを有する。窓部材３０２は、赤外光ＩＲが入射される一方端部３０２ａと、赤外光ＩＲが出射される他方端部３０２ｂとを有する。そして、窓部材３０２が光ファイバ３０１に対して燃焼室４側に配置され、光ファイバ３０１の他方端部３０１ｂが窓部材３０２の一方端部３０２ａに突き合わされている。
【００４８】
窓部材３０２は、耐熱性を有しており、たとえばサファイアガラスまたは無水石英により形成されている。この窓部材３０２は、光ファイバ３０１に比べて熱伝導率が低い。また、窓部材３０２は、貫通孔１０ｄを閉塞するように構成され、他方端部３０２ｂに傾斜した反射面３０２ｃが設けられている。反射面３０２ｃは、上記した反射面１３ｃとほぼ同様に構成され、本発明の「第１反射面」の一例である。
【００４９】
窓部材３０３および光ファイバ３０４は、点火プラグ１０の貫通孔１０ｅに挿入され、光源１１から出射された赤外光ＩＲを伝送可能である。この窓部材３０３および光ファイバ３０４は、燃焼室４を通過した赤外光ＩＲを受光素子１２に導くために設けられている。なお、窓部材３０３および光ファイバ３０４は、本発明の「第２導光部材」の一例である。
【００５０】
窓部材３０３は、赤外光ＩＲが入射される一方端部３０３ａと、赤外光ＩＲが出射される他方端部３０３ｂとを有する。光ファイバ３０４は、赤外光ＩＲが入射される一方端部３０４ａと、赤外光ＩＲが出射される他方端部３０４ｂとを有する。そして、窓部材３０３が光ファイバ３０４に対して燃焼室４側に配置され、光ファイバ３０４の一方端部３０４ａが窓部材３０３の他方端部３０３ｂに突き合わされている。
【００５１】
窓部材３０３は、耐熱性を有しており、たとえばサファイアガラスまたは無水石英により形成されている。この窓部材３０３は、光ファイバ３０４に比べて熱伝導率が低い。また、窓部材３０３は、貫通孔１０ｅを閉塞するように構成され、一方端部３０３ａに傾斜した反射面３０３ｃが設けられている。反射面３０３ｃは、上記した反射面１４ｃとほぼ同様に構成され、本発明の「第２反射面」の一例である。
【００５２】
なお、第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５３】
−効果−
第２実施形態では、上記のように、貫通孔１０ｄの燃焼室４側の端部に窓部材３０２を設けるとともに、貫通孔１０ｅの燃焼室４側の端部に窓部材３０３を設けることによって、光ファイバ３０１および３０４が燃焼室４に曝されないので、光ファイバ３０１および３０４として耐熱性の低いものを用いることができる。すなわち、光ファイバ３０１および３０４の材質について選択の幅が広がるので、赤外光ＩＲに対する伝送効率の高いものを用いることができる。
【００５４】
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。
【００５５】
（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。
【００５６】
たとえば、第１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。
【００５７】
また、第１実施形態では、光源１１が赤外光ＩＲ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。
【００５８】
また、第１実施形態では、燃焼室４に赤外光ＩＲを導く光ファイバ１３と、受光素子１２に赤外光ＩＲを導く光ファイバ１４とが１組設けられる例を示したが、これに限らず、図８に示す第１変形例のように、燃焼室４に赤外光ＩＲを導く光ファイバ１３と、受光素子１２に赤外光ＩＲを導く光ファイバ１４とが複数組（たとえば２組）設けられていてもよい。このように構成すれば、赤外光ＩＲの伝送経路を増やすことにより、受光素子１２での受光光量の向上を図ることができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、燃焼室４に赤外光ＩＲを導く光ファイバ１３に対して、受光素子１２に赤外光ＩＲを導く光ファイバ１４が１つ設けられる例を示したが、これに限らず、図９に示す第２変形例のように、燃焼室４に赤外光ＩＲを導く光ファイバ１３に対して、受光素子１２に赤外光ＩＲを導く光ファイバ１４が複数（たとえば２つ）設けられていてもよい。この場合には、光ファイバ１３が複数の方向に赤外光ＩＲを出射可能に構成されている。なお、光ファイバ１４に対して複数の光ファイバ１３が設けられていてもよい。
【００６０】
また、第１実施形態では、研磨処理により反射面１３ｃが鏡面加工される例を示したが、これに限らず、図１０に示す第３変形例のように、コア１３１の端面に金属４０１をコーティングすることにより、反射面１３ｃが鏡面加工されていてもよい。なお、金属４０１の一例としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、ＡｌおよびＣｒが挙げられる。
【００６１】
また、第１実施形態では、点火プラグ１０の先端１０ａの表面に対して燃焼室４側に突出する部分のコア１３１の外側にクラッド１３２が残されている例を示したが、これに限らず、図１１に示す第４変形例のように、点火プラグ１０の先端１０ａの表面に対して燃焼室４側に突出する部分のクラッド１３２が取り除かれることにより、燃焼室４内においてコア１３１の外側が露出されるようにしてもよい。このように構成すれば、反射面１３ｃで反射された赤外光ＩＲがクラッド１３２で反射されないようにすることができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、研磨処理により反射面１４ｃが鏡面加工される例を示したが、これに限らず、図１２に示す第５変形例のように、コア１４１の端面に金属４０２をコーティングすることにより、反射面１４ｃが鏡面加工されていてもよい。なお、金属４０２の一例としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、ＡｌおよびＣｒが挙げられる。
【００６３】
また、第１実施形態では、点火プラグ１０の先端１０ａの表面に対して燃焼室４側に突出する部分のコア１４１の外側にクラッド１４２が残されている例を示したが、これに限らず、図１３に示す第６変形例のように、点火プラグ１０の先端１０ａの表面に対して燃焼室４側に突出する部分のクラッド１４２が取り除かれることにより、燃焼室４内においてコア１４１の外側が露出されるようにしてもよい。このように構成すれば、光ファイバ１４に入射される赤外光ＩＲがクラッド１４２で反射されないようにすることができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、反射面１４ｃが鏡面加工される例を示したが、これに限らず、図１４に示す第７変形例のように、反射面１４ｃが粗面加工されていてもよい。このように構成すれば、赤外光ＩＲを受光可能な角度範囲の向上を図ることができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、貫通孔１０ｄに１本の光ファイバ１３が挿入され、貫通孔１０ｅに１本の光ファイバ１４が挿入される例を示したが、これに限らず、貫通孔に複数本の光ファイバが挿入されていてもよい。
【００６６】
なお、上記した第１実施形態の変形例は、適宜組み合わせてもよいし、第２実施形態に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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に利用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
４        燃焼室
１０      点火プラグ
１０ｂ    中心電極（電極）
１０ｃ    接地電極（電極）
１１      光源
１２      受光素子
１３      光ファイバ（第１導光部材）
１３ａ    一方端部
１３ｂ    他方端部
１３ｃ    反射面（第１反射面）
１４      光ファイバ（第２導光部材）
１４ａ    一方端部
１４ｂ    他方端部
１４ｃ    反射面（第２反射面）
１５      ＰＣ（算出手段）
１００    エンジン（内燃機関）
２００    ガス濃度計測装置
３００    ガス濃度計測装置
３０１    光ファイバ（第１導光部材）
３０１ａ  一方端部
３０２    窓部材（第１導光部材）
３０２ｂ  他方端部
３０２ｃ  反射面（第１反射面）
３０３    窓部材（第２導光部材）
３０３ａ  一方端部
３０３ｃ  反射面（第２反射面）
３０４    光ファイバ（第２導光部材）
３０４ｂ  他方端部
【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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【図１３】
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【図１４】
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