(57)【要約】【課題】実際の内燃機関の使用状況と同様の状況下にて、１行程内において刻々と変化する油膜厚さを高分解能かつ経時的に高密度に計測すること。【解決手段】透光部を備えたシリンダホルダ１００と、全体が透明ガラス製のシリンダと、ピストン１０４と、ピストンリングと、シリンダとピストンリングの外周面及びピストン１０４外周面との間に介在する蛍光物質を混合するエンジン潤滑油と、を有する非燃焼式内燃機関構造体を用い、ピストン１０４がシリンダ内を１往復する単位時間よりも長い期間内において、透光部の所定の領域内に、出力５Ｗ以上の連続レーザを２次元的に照射すると同時に、レーザ光が照射された際に蛍光物質が発する蛍光強度を高速度カメラ５０により撮影することで、所定の領域内における２次元的蛍光強度分布（２次元的油膜厚さ分布）の経時的変化を計測する油膜厚さ計測装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドは吸排気弁機構、燃焼室空間を有し、前記シリンダヘッドに外部と連通する吸気管及び排気管を配設し、前記吸気管の上流に吸入空気を加圧することにより最大筒内圧を４ＭＰa以上にする過給器を装備し、シリンダブロックの外部にエンジン潤滑油を供給するエンジン潤滑油タンクを装備し、電気モータ駆動によりクランクシャフトが４０００ｒｐｍ以上で回転し、平均ピストン速度が１５ｍ／ｓ以上で往復運動可能であり、前記シリンダブロックは、全体が透明ガラス製のシリンダを内側に把持し、一部に前記シリンダが露出し透光部となる窓部を設置したシリンダホルダを外壁とし、前記エンジン潤滑油タンクと前記シリンダブロックのクランクケースとの間は、計測期間中常時エンジン潤滑油が循環し、前記エンジン潤滑油にはレーザ光が照射されると蛍光を発する蛍光物質が混合されている非燃焼式内燃機関構造体と、
前記シリンダホルダの透光部に向けて連続してレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記クランクシャフトに設置されクランク角度を検出し信号を発生するクランク角センサと、
クランク角信号をトリガ信号に変換するトリガ信号発生器と、
光学フィルタを有し励起される蛍光強度の画像を前記トリガ信号により撮影する高速度カメラと、
前記高速度カメラに作動条件の制御信号を送信しかつ撮影した蛍光強度の画像を受信する解析制御用コンピュータと、から構成され、
撮影された前記蛍光強度に基づいて、シリンダ軸方向直角断面におけるピストンリング外周面とシリンダボア壁面との間に形成される油膜厚さ及びピストン外周面とシリンダボア壁面との間に介在する油量を油膜厚さとして、クランク角度が１度以下の間隔で連続して計測することを特徴とする油膜厚さ計測装置。
【請求項２】
前記レーザ光の出力が５Ｗ以上であることを特徴とする請求項１に記載の油膜厚さ計測装置。
【請求項３】
前記シリンダホルダの透光部は、シリンダの軸方向においてトップリング上死点からオイルリング下死点までの距離を超える長さであることを特徴とする請求項１または２に記載の油膜厚さ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油膜厚さ計測装置に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
内燃機関におけるオイル消費の低減や、摩擦損失の低減を図るためには、ピストンリング外周面とシリンダボア壁面との間に形成される油膜厚さ及びピストン外周面とシリンダボア壁面との間に介在する油量を把握することが重要である。これらの油膜厚さ又は油量の計測としては、レーザ誘起蛍光法や二次元蛍光法が知られている。これら計測方法の基本原理は、蛍光物質を混合したエンジン潤滑油に対して所定の波長を持つ光を照射した際に、蛍光物質から励起される蛍光強度から油膜の厚さ又は油量を計測するものである。ここで、レーザ誘起蛍光法は、光源としてレーザ光を用いる点に特徴があり、二次元蛍光法は、光源としてフラッシュランプを用いる点に特徴がある。
【０００３】
たとえば、非特許文献１に記載のレーザ誘起蛍光法では、供試機関が可視化エンジン（内径９６．９mm×行程７５mm)において、出力：５０ｍＪのＮｄ：ＹＡＧレーザを、蛍光物質を混合したエンジン潤滑油に照射して、運転条件は発火運転下の２０００ｒｐｍ、図示平均有効圧４８０ｋＰａにてクランク角度：９０度、２７０度、４５０度および６３０度（行程中央）において励起される蛍光強度の画像をＣＣＤカメラに撮影し、油膜の厚さ又は油量を計測している。
【０００４】
また、非特許文献２に記載のレーザ誘起蛍光法では、供試機関が空冷・対向型２気筒火花点火機関(内径７２mm×行程７３mm)において、出力：９０ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザを、蛍光物質を混合したエンジン潤滑油に照射して、機関回転速度：３００ｒｐｍにおける蛍光強度を光電子増倍管（ＰＭＴ）により計測することで油膜の厚さ又は油量を計測している。そして、機関回転速度：３００ｒｐｍでの計測においては、１回の入射光走査におけるピストン移動量はクランク角に換算して約４度となるように計測が実施されている。また、別途、試験用単気筒火花点火機関（内径８６mm×行程８６mm)において、出力：９０ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザを、蛍光物質を混合したエンジン潤滑油に照射して、機関回転速度：１２００ｒｐｍにおける固定観測点の燃焼運転時とモータリング時の励起される蛍光強度を光電子増倍管（ＰＭＴ）により計測することで、油膜の厚さ又は油量を計測している。
【０００５】
さらに、非特許文献３に記載の二次元蛍光法では、豊田中央研究所製試験用単気筒エンジン（内径８１mm×行程７７mm)において、フラッシュランプを、蛍光物質を混合したエンジン潤滑油に照射して、運転条件は発火運転下のエンジン回転数：１０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍにおける行程中央での励起される蛍光強度の画像をＣＣＤカメラに撮影し、油膜の厚さ又は油量を計測している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】加藤他、「ピストンプロフィールと油膜挙動の関係のＬＩＦ／ＰＩＶ評価」、自動車技術会  学術講演会前刷集Ｎｏ．１５３−１１、ｐ１３−１８（２０１１）
【非特許文献２】三田他、「レーザ誘起蛍光法（ＬＩＦ法）によるピストンの油膜挙動の解析」、豊田中央研究所Ｒ＆Ｄレビュー  Ｖｏｌ．２８  Ｎｏ．４、ｐ３７−ｐ４７（１９９３）
【非特許文献３】稲垣他、「内燃機関のシリンダ壁面油膜がオイル消費におよぼす影響」、日本機械学会論文集（Ｂ編）、７０巻７００号、ｐ２２７−ｐ２３２（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自動車に搭載された内燃機関において使用される比較的高速域は、エンジン回転数が４０００ｒｐｍ以上で、平均ピストン速度が１５ｍ／ｓ以上であり、シリンダボア壁面の油膜の厚さ又は油量はピストンリング及びピストンの１行程内において、刻々と変化する。これを踏まえれば、内燃機関におけるオイル消費の低減や、摩擦損失の低減を図るべく、ピストンリング外周面とシリンダボア壁面との間に形成される油膜厚さ及びピストン外周面とシリンダボア壁面との間に介在する油量の計測から有益な情報を得るためには、実際の内燃機関の使用状況と同様の状況下にて、１行程内において刻々と変化する油膜厚さ又は油量を高分解能かつ経時的に高密度に計測する必要があると考えられる。
【０００８】
しかしながら、非特許文献１、２に示す従来のレーザ誘起蛍光法では、２０００ｒｐｍ前後以下（平均ピストン速度：５．０ｍ／ｓ）の比較的低速回転域での油膜厚さの計測しか実施されていない上に、１行程内における油膜厚さの経時的な変化を計測しようとした場合、３００ｒｐｍという実際の内燃機関の使用状況から乖離した回転域でしか計測できない。一方、非特許文献３に示す二次元蛍光法では、１０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍ（５０００ｒｐｍ時の平均ピストン速度：１２．８ｍ／ｓ）という広い回転域での計測が可能であるものの１行程あたり１回の計測しか実施できていない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、実際の内燃機関に擬似した運転が可能な非燃焼式内燃機関構造体を製作することにより、高速域においてもピストンリング及びピストンの１行程内において刻々と変化するピストンリング外周面とシリンダボア壁面との間に形成される油膜及びピストン外周面とシリンダボア壁面との間に介在する油量を油膜厚さとして、高分解能かつ経時的に高密度に計測することが容易な油膜厚さ計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
本発明の油膜厚さ計測装置は、シリンダヘッドは吸排気弁機構、燃焼室空間を有し、シリンダヘッドに外部と連通する吸気管及び排気管を配設し、吸気管の上流に吸入空気を加圧することにより最大筒内圧を４ＭＰa以上にする過給器を装備し、シリンダブロックの外部にエンジン潤滑油を供給するエンジン潤滑油タンクを装備し、電気モータ駆動によりクランクシャフトが４０００ｒｐｍ以上で回転し、平均ピストン速度が１５ｍ／ｓ以上で往復運動可能であり、シリンダブロックは全体が透明ガラス製のシリンダを内側に把持し、一部にシリンダが露出し透光部となる窓部を設置したシリンダホルダを外壁とし、エンジン潤滑油タンクとシリンダブロックのクランクケースとの間は、計測期間中常時エンジン潤滑油が循環し、エンジン潤滑油にはレーザ光が照射されると蛍光を発する蛍光物質が混合されている非燃焼式内燃機関構造体と、シリンダホルダの透光部に向けて連続してレーザ光を照射するレーザ照射装置と、クランクシャフトに設置されクランク角度を検出し信号を発生するクランク角センサと、クランク角信号をトリガ信号に変換するトリガ信号発生器と、光学フィルタを有し励起される蛍光強度の画像をトリガ信号により撮影する高速度カメラと、高速度カメラに作動条件の制御信号を送信しかつ撮影した蛍光強度の画像を受信する解析制御用コンピュータとから構成され、撮影された前記蛍光強度に基づいて、シリンダ軸方向直角断面におけるピストンリング外周面とシリンダボア壁面との間に形成される油膜厚さ及びピストン外周面とシリンダボア壁面との間に介在する油量を油膜厚さとして、クランク角度が１度以下の間隔で連続して計測することを特徴とする。
【００１１】
本発明の油膜厚さ計測装置の一実施形態は、レーザ光は出力が５Ｗ以上であることが好ましい。  
【００１２】
本発明の油膜厚さ計測装置の他の実施形態は、シリンダホルダの透光部は、シリンダの軸方向においてトップリング上死点からオイルリング下死点までの距離を超える長さであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、実際の内燃機関の使用状況と同様の状況下にて、１行程内において刻々と変化するピストンリング外周面とシリンダボア壁面との間に形成される油膜厚さ及びピストン外周面とシリンダボア壁面との間に介在する油量を油膜厚さとして、高分解能かつ経時的に高密度に計測することが容易な油膜厚さ計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の油膜厚さ計測装置の一例を示す概略模式図である。
【図２】図１に示す本実施形態の油膜厚さ計測装置のシリンダおよびピストンの摺動界面近傍の一例を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示す油膜厚さ計測装置を用いてシリンダ軸方向における蛍光強度（または油膜分布）の計測例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施形態の油膜厚さ計測装置では、油膜厚さの計測に際して、透光部を備えたシリンダホルダと、全体が透明ガラス製のシリンダと、透明ガラス製シリンダ内に配置され透明ガラス製シリンダ内を往復運動するピストンと、ピストンのピストンリング溝に装着されるピストンリングセット（通常は、トップリング、セカンドリング、オイルリングの３本構成）と、ピストンリング外周面及びピストン外周面とシリンダボア壁面との間に介在し、かつ、レーザ光が照射されると蛍光を発する蛍光物質を混合するエンジン潤滑油と、を有する非燃焼式内燃機関構造体を用いる。
【００１６】
そして、ピストンリング及びピストンが透明ガラス製シリンダ内を１往復するのに要する単位時間（クランクシャフト１回転に要する時間）以上に設定されたレーザ光照射期間内において、透光部の所定の領域内（計測領域内）に、出力が５Ｗ以上、より好ましくは１０Ｗ以上の連続レーザを２次元的に照射すると同時に、レーザ光が照射された際に蛍光物質が発する蛍光強度を高速度カメラに撮影し、クランク角度１度以下の間隔で 連続して高速度カメラに撮影する。これにより、計測領域内におけるエンジン潤滑油の２次元的蛍光強度分布の経時的変化を計測し、この蛍光強度に関して、あらかじめ既知の油膜厚さが形成できる専用治具を用いて，蛍光強度と油膜厚さの相関を求め、更にエンジン潤滑油温度別に両者の関係を求め、温度依存性も考慮した油膜厚さに換算する。
【００１７】
本実施形態の油膜厚さ計測装置は、従来のレーザ誘起蛍光法と同様に光源としてレーザを用いる点では共通しているものの、使用するレーザ光の出力は、非特許文献１、２などに示される従来のレーザ誘起蛍光法と比べて桁違いに大きな値に設定される。このため、エンジン潤滑油中に含まれる蛍光物質の単位濃度当たりの蛍光強度、および、蛍光物質から発せられる単位時間当たりの蛍光強度を大幅に高めることができる。
【００１８】
それゆえ、仮に、レーザ光を２次元的に照射して単位面積当たりのレーザ照射時間が短くなったとしても、単位時間当たりに単位面積内に照射されるレーザのエネルギー量は従来よりも著しく大きくできる。このため、油膜厚さ又は油量の計測分解能が著しく向上すると共に、極めて薄い油膜であってもその膜厚を正確に計測できる。また、蛍光物質から発せられる蛍光を高速度カメラで撮影する際に、１コマ当たりの露光時間を短くして、単位時間当たりにより多くのコマ数の撮影を実施しても、十分な光量を得ることができる。それゆえ、本実施形態の油膜厚さ計測装置では、実際の内燃機関の使用状況と同様の状況下であっても、１行程内において刻々と変化する２次元的な油膜厚さ又は油量を高分解能かつ経時的に高密度に計測することが極めて容易である。
【００１９】
また、本実施形態の油膜厚さ計測装置では、計測に使用するレーザ光としては、連続レーザを用いる。このため、レーザ光照射中に、高速度カメラのシャッターを切るタイミングを一切考慮する必要が無い。
【００２０】
連続レーザの出力は、５Ｗ以上であることが必要であり、１０Ｗ以上であることが好ましい。連続レーザの出力が５Ｗ未満では、２次元的な油膜厚さ又は油量を高い分解能で計測することが困難となり、あるいは、クランク角度１度以下で撮影した際に露光時間内に高速度カメラに入射する蛍光の光量が不足して、高い分解能で計測できなくなる。一方、連続レーザの出力の上限は特に制限されるものではないが、強力なレーザ光の照射により蛍光物質が短時間で減衰又は消失して計測が困難になることを回避することが必要となる。
【００２１】
撮影を行っている間は常にレーザ光を照射する必要があり、撮影期間は、クランク２回転時間以上の範囲で任意に選択することができるが、信頼性の高い計測データを得る観点からは、クランク１０回転時間以上が好ましく、クランク２０回転時間以上がより好ましい。レーザ照射期間の上限は特に制限されないが、計測領域内に、長時間に亘って大出力のレーザを照射し続けるとエンジン潤滑油中に含まれる蛍光物質が減衰または消失して、励起される蛍光強度が低下するため、高い分解能で油膜厚さ又は油量を計測することが困難になる。
【００２２】
使用するレーザの発振波長としては、エンジン潤滑油に混合する蛍光物質が励起されて蛍光を発することができる値を選択する。このような関係を満たす限り、公知のレーザの発振波長と、公知の蛍光物質とを適宜組み合わせて利用できる。たとえば、レーザの発振波長が４５５ｎｍである場合は、蛍光物質として波長４５８ｎｍを中心とする波長帯の光を吸収してピーク波長４９７ｎｍの蛍光を発するクマリン６を用いることができる。また、エンジン潤滑油中に混合される蛍光物質の混合量は特に制限されないが、通常は、飽和濃度となる混合量に設定することが好ましい。
【００２３】
また、高速度カメラとしては、公知の高速度カメラであれば適宜利用できるが、撮影速度が１秒間当たり６,０００コマ〜１０,０００，０００コマの範囲の撮影速度を持つ高速度カメラを利用することが好ましい。
【００２４】
さらに、計測に際してのクランクシャフト回転数は、実用的なエンジン回転数４０００ｒｐｍ以下でも自由に選択でき、さらに、エンジン回転数が４０００ｒｐｍ以上でも任意に選択できる。本実施形態の油膜厚さ計測装置は、非特許文献１〜３に記載の従来の計測方法と比べて、比較的高回転域においても、高い分解能で、１行程内において高密度な計測が容易である。
【００２５】
次に、本実施形態の油膜厚さ計測装置について説明する。図１は、本実施形態の油膜厚さ計測装置の一例を示す概略模式図であり、図２は、図１に示す本実施形態の油膜厚さ計測装置のシリンダおよびピストンの摺動界面近傍の一例を示す拡大断面図である。図１に示す油膜厚さ計測装置１０は、その主要部が、非燃焼式内燃機関構造体２０と、トリガ信号発生器３０と、レーザ照射装置４０と、高速度カメラ５０と、解析制御用コンピュータ６０とから構成されている。
【００２６】
非燃焼式内燃機関構造体２０は、シリンダブロック２２と、シリンダヘッド２４と、エンジン潤滑油タンク２６で構成され、エンジン潤滑油タンク２６はシリンダブロック２２と連結しているクランクケース１１０に接続し、エンジン潤滑油が循環する。
【００２７】
シリンダブロック２２は、全体が透明ガラス製のシリンダ１０２を内側に把持し、一部にシリンダ１０２が露出し透光部となる窓部を設置したシリンダホルダ１００を外壁とし、シリンダ１０２内に配置され、シリンダ１０２内を往復運動するピストン１０４と、ピストン外周溝に装着されシリンダ１０２内を往復運動するトップリング１２０、セカンドリング１２２およびオイルリング１２４と、不図示の電気モータに接続されたクランクシャフト１０６と、ピストン１０４とクランクシャフト１０６とを連結するコンロッド１０８とを備えている。また、シリンダ１０２とピストン１０４外周面との間には、蛍光物質が混合されたエンジン潤滑油が存在する。このエンジン潤滑油は、エンジン潤滑油タンク２６内からピストン１０４の下方よりスタンディングジェット（不図示）により供給される。シリンダヘッド２４は、吸排気弁機構（不図示）、燃焼室空間（不図示）を有し、シリンダヘッドに外部と連通する吸気管（不図示）及び排気管（不図示）を配設し、さらに吸気管の上流に吸入空気を加圧することにより最大筒内圧を４ＭＰa以上にする過給器（不図示）を装備し、非燃焼式内燃機関構造体２０は４ストローク運転が疑似可能である。
【００２８】
また、トリガ信号発生器３０は、高速度カメラ５０と、クランクシャフト１０６の回転角度をモニターするために設置されたクランク角センサ７０とに接続されている。このトリガ信号発生器３０は、クランク角センサ７０から送られてくるクランク角信号を受信すると共に、クランク角信号に応じてトリガ信号を高速度カメラ５０に送信し、高速度カメラ５０の作動タイミングを制御する。
【００２９】
レーザ照射装置４０によるレーザ光は、シリンダ１０２の所定の領域内（計測領域内）に２次元的に照射される。また、計測領域にレーザ光を照射することによって、計測領域内のエンジン潤滑油中に混合された蛍光物質が蛍光を発し、この蛍光強度が高速度カメラ５０により撮影される。高速度カメラ５０により撮影された蛍光強度の画像は、高速度カメラ５０に接続された解析制御用コンピュータ６０に送信される。高速度カメラ５０の作動条件（露光時間など）は、必要に応じて解析制御用コンピュータ６０から送信される制御信号により適宜制御される。なお、高速度カメラ５０には、計測領域内から反射されるレーザを遮断して、励起される蛍光のみを選択的に撮影できるように、光学フィルタ８０が取り付けられている。
【００３０】
解析制御用コンピュータ６０を用いて、高速度カメラ５０から受信した蛍光強度の画像から油膜厚さ又は油量を計算するなど、画像処理を適宜実施する。蛍光強度の画像から油膜厚さに換算する際は、あらかじめ既知の油膜厚さが形成できる専用治具を用いて、蛍光強度と油膜厚さの相関を求め、更にエンジン潤滑油温度別に両者の関係を求め、温度依存性も考慮した油膜厚さに換算することができる。
【００３１】
図３は、図１に示す油膜厚さ計測装置１０を用いてシリンダ軸方向における蛍光強度（または油膜分布）の計測例であり、瞬時の蛍光強度分布を示した例である。ここで、図３（ａ）〜図３（ｆ）は、圧縮上死点前後における蛍光強度の計測によりシリンダボア壁面の油膜厚さおよび油量の変化を時系列に並べたものであり、図３（ａ）から図３（ｃ）へと向かう過程は、ピストン１０４が透明ガラス製シリンダ１０２内を上昇する過程を、また図３（ｄ）から図３（ｆ）へと向かう過程は、ピストン１０４が透明ガラス製シリンダ１０２内を下降する過程を示している。また、各図の下段に示す角度はクランク角度である。
【００３２】
また、図３（ａ）〜図３（ｆ）の各図中において、左側に示す縦長帯状の白黒画像は、計測領域内の蛍光強度分布（または油膜厚さ分布）を示し、上下方向がシリンダ軸方向であり、上方側が燃焼室側、下方側がクランクケース側であり、左右方向がシリンダ１０２の周方向である。また、白黒画像の左側に示す白抜き矢印は、オイルリング１２４の位置を示す。
【００３３】
図３（ａ）〜図３（ｆ）の各図中において、白黒画像の右側に示すグラフは、縦軸が計測領域におけるシリンダ軸方向位置を、横軸が白黒画像の左右の幅に亘る蛍光強度の平均値を示している。ここで、当該グラフにおいて、横軸の右側に行くほど蛍光強度が大きいことを表し、即ち油膜厚さが厚いまたは油量が多いことを意味し、左側に行くほど油膜厚さが薄いまたは油量が少ないことを意味する。
【００３４】
また、図３（ａ）の白黒画像の右側に示すグラフ中に（イ）（ロ）（ハ）（ニ）と記した箇所（グラフ中において油膜厚さが極小値を示す部分）がそれぞれトップリング１２０、セカンドリング１２２、オイルリング１２４の上セグメント１２４Ｔ、および、オイルリング１２４の下セグメント１２４Ｂのそれぞれの外周面と、シリンダ内壁面との間に形成される油膜厚さを意味している。グラフのその他部分は、ピストン外周面とシリンダボア壁面との間に介在する油量を意味している。
【００３５】
ここで、図３に示す計測例は、以下の計測条件で実施した。
１）レーザ照射条件
・発振波長：４５５ｎｍ
・レーザ種類：連続レーザ
・レーザ光出力：8Ｗ
・レーザ照射期間：クランクシャフト２回転時間以上
２）エンジン潤滑油組成
・エンジン潤滑油：  ＳＡＥ ０Ｗ−２０            
・蛍光物質：クマリン６（エンジン潤滑油への混合量は飽和濃度となるように設定）
３）非燃焼式内燃機関構造体の仕様
・シリンダ内径：  ９４ｍｍ
・行程：  １１０ｍｍ
４）試験条件
・クランク回転数：４５００ｒｐｍ（ピストンの平均速度：１６．５ｍ／ｓ）
【００３６】
図３に示す計測結果から明らかなように、本実施形態の油膜厚さ計測装置では、１行程内において刻々と変化する２次元的なピストンリング外周面における油膜厚さまたはピストン外周面における油量を高分解能かつ経時的に高密度に計測することが可能である。さらに、非特許文献１、２に示す従来のレーザ誘起蛍光法と比べても４５００ｒｐｍ、ピストン平均速度１６．５ｍ/ｓの比較的高速回転域においても高い分解能で正確な油膜厚さ又は油量の計測が可能である上に、非特許文献３に示す従来の二次元蛍光法と比べても、１行程内において圧倒的に高密度の計測データを得ることもできる。
【００３７】
なお、本実施形態の油膜厚さ計測装置により油膜厚さの計測を実施する場合、様々な計測結果を得るために、長時間に亘って計測を行うこともある。しかしながら、本実施形態の油膜厚さ計測装置は、非特許文献１、２に例示されるような従来の計測に用いるレーザ誘起蛍光法と比べて、使用するレーザの出力が桁違いに大きい。このため、長時間に亘って計測を行うべく、レーザ光を常に照射し続けた状態で計測を継続すると、計測領域内に存在するエンジン潤滑油中の蛍光物質が減衰又は消失し、最終的には油膜厚さ又は油量の計測自体が極めて困難となるレベルまで蛍光物質の蛍光強度が低下する。
【００３８】
本実施形態の油膜厚さ計測装置においては、長時間に亘る計測を可能とすべく、計測工程と、計測を一時的に中断して計測領域内に存在する計測工程に使用したエンジン潤滑油を入れ替えるエンジン潤滑油交換工程とを交互に繰り返しながら計測を実施することが好ましい。
【００３９】
計測工程の実施によって、計測領域内に存在するエンジン潤滑油中の蛍光物質の蛍光強度が大幅に低下しても、エンジン潤滑油交換工程を実施することによって、計測領域内に存在するエンジン潤滑油中の蛍光物質の蛍光強度を再び回復させることができ、長時間に亘って計測を行うことが可能となる。なお、エンジン潤滑油交換工程の実施方法は特に制限されるものでは無いが、たとえば、非燃焼式内燃機関構造体がスロットルバルブを備えている場合は、このバルブ操作で吸入空気量を絞ることによって燃焼室側を負圧にすることで、計測領域内に存在する蛍光物質の蛍光強度が低下したエンジン潤滑油を燃焼室側へと吸い上げ、そして吸い上げられたエンジン潤滑油が排気弁から排出され、このサイクルの間、当初の発光波長特性を有する蛍光物質が混合されているエンジン潤滑油をピストンの下方よりスタンディングジェット（不図示）により、計測領域内へ供給することにより、短時間にエンジン潤滑油を交換することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０    ：計測装置
２０    ：非燃焼式内燃機関構造体
２２    ：シリンダブロック
２４    ：シリンダヘッド
２６    ：エンジン潤滑油タンク
３０    ：トリガ信号発生器
４０    ：レーザ照射装置
５０    ：高速度カメラ
６０    ：解析制御用コンピュータ
７０    ：クランク角センサ
８０    ：光学フィルタ
１００  ：シリンダホルダ
１０２  ：シリンダ（透明ガラス製）
１０４  ：ピストン
１０６  : クランクシャフト
１０８  ：コンロッド
１１０  ：クランクケース
１２０  ：トップリング
１２２  ：セカンドリング
１２４  ：オイルリング
１２４Ｔ  ：上セグメント
１２４Ｂ  ：下セグメント
【図１】
2017194416.tif 000003
【図２】
2017194416.tif 000004
【図３】
2017194416.tif 000005