特許 6317277 内燃機関の燃料ガス濃度測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6317277

(24)【登録日】2018年4月6日

(45)【発行日】2018年4月25日

(54)【発明の名称】内燃機関の燃料ガス濃度測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/27 20060101AFI20180416BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/27 B

   G01N21/27 Z

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-29795(P2015-29795)

(22)【出願日】2015年2月18日

(65)【公開番号】特開2016-151515(P2016-151515A)

(43)【公開日】2016年8月22日

【審査請求日】2017年6月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(74)【代理人】

【識別番号】100080621

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 寿一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100124730

【弁理士】

【氏名又は名称】正津 秀明

(72)【発明者】

【氏名】森田 俊樹

(72)【発明者】

【氏名】加藤 毅彦

【審査官】 嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３５０３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４５２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８４１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４７１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５１６１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３８０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０３２７９４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−１３９６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５６７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７５０２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／９５８

Ｇ０１Ｍ １５／００−１５／１４

Ｇ０１Ｌ ７／００−２７／０２

Ｆ０２Ｂ ２３／００−２３／１０

Ｆ０２Ｄ ３５／００

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｆ０２Ｐ １／００−２３／００

Ｈ０１Ｔ ７／００−２３／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の燃焼室に向けて設けられ、先端部が前記燃焼室内に配置される本体と、前記本体の内部に配設され、前記燃焼室内に向けて照射される照射光を伝送する第一光ファイバと、前記燃焼室内における前記本体の先端側に設けられ、前記照射光を反射するミラーと、前記本体の内部に配設され、前記ミラーによって反射された反射光を伝送する第二光ファイバと、を備え、前記第一光ファイバ及び第二光ファイバの先端部が、前記本体の先端部よりも基端側に所定距離だけ離間した位置に配置される内燃機関の燃料ガス濃度測定装置であって、
前記本体の先端部に設けられる耐熱ガラスと、
前記本体における、前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバの先端部と前記耐熱ガラスとの間に設けられ、前記第一光ファイバの先端部から前記ミラーに向けて照射される前記照射光が通過するとともに、前記ミラーによって反射されて前記第二光ファイバの先端部に向かう前記反射光が通過する集光レンズと、
を備える、
内燃機関の燃料ガス濃度測定装置。

【請求項2】

請求項１記載の内燃機関の燃料ガス濃度測定装置であって、
前記集光レンズを通過する前記照射光及び前記反射光の光路が、それぞれ前記集光レンズの中心に対して偏心している、
内燃機関の燃料ガス濃度測定装置。

【請求項3】

請求項２記載の内燃機関の燃料ガス濃度測定装置であって、
前記本体は、前記内燃機関に装着される点火装置であり、
前記ミラーは、前記点火装置の点火部近傍に配置される、
内燃機関の燃料ガス濃度測定装置。

【請求項4】

請求項３記載の内燃機関の燃料ガス濃度測定装置であって、
前記点火装置の内部には、前記燃焼室に向かって開口する空間が形成され、
前記空間の前記燃焼室に向かって開口する開口部には、前記耐熱ガラスが設けられ、
前記空間には、前記点火装置の軸方向に対して直列に複数枚の集光レンズが設けられる、
内燃機関の燃料ガス濃度測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の燃料ガス濃度測定装置の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ガス濃度測定装置は、公知である（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されるガス濃度測定装置は、光源からの光を伝送する照射用光ファイバと、計測対象ガスを通過した光等を受光装置に伝送する受光用光ファイバとを略平行に配置し、照射用光ファイバおよび受光用光ファイバの端部近傍にそれぞれ照射用耐熱レンズと受光用耐熱レンズとを配置することによって、高温環境下におけるガス濃度を測定するものである。

【0003】

また、ガス濃度測定装置の一つであるエンジンの燃料ガス濃度測定装置として、エンジンの燃焼室に向けて設けられた点火プラグの内部に設けられたものがある。

【0004】

このような燃料ガス濃度測定装置では、点火プラグの内部に配設される光ファイバによって光源からの照射光を燃焼室内に伝送し、燃焼室内に伝送された照射光を点火プラグの点火部近傍に配置されるミラーによって反射させ、ミラーによって反射された反射光を点火プラグの内部に配設される光ファイバによって受光装置に伝送し、照射光の強度に対する反射光の強度に基づいて点火部近傍の燃料ガス濃度を測定している。

【0005】

ここで、光ファイバの耐熱温度は、略２００℃である。一方、燃焼室内部に配置される点火プラグの先端部の温度は、略４００℃まで上昇する。そのため、点火プラグの先端部に配設された光ファイバは、熱によって劣化し変形するおそれがある。熱によって劣化し変形した光ファイバでは、光の透過量が減少又は変動する。光の透過量が減少又は変動した燃料ガス濃度測定装置では、正確な燃料ガス濃度を測定することができない。

【0006】

また、エンジンの燃料ガス濃度測定装置においては、燃焼室内の燃料ガス濃度を測定するために、光ファイバや集光用のレンズ等が、燃焼室内に挿入される点火プラグ等の内部に設けられるが、点火プラグ等の内部は狭小であるため、特許文献１に記載されているように、照射用耐熱レンズと受光用耐熱レンズとの両方を配置することができず、照射用光ファイバおよび反射光用ファイバの熱による劣化や変形を防止することが困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４−０３８０６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の解決しようとする課題は、光ファイバの熱による劣化及び変形を防止すると共に照射光及び反射光を確実に伝送することができる内燃機関の燃料ガス濃度測定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0010】

即ち、請求項１においては、内燃機関の燃焼室に向けて設けられ、先端部が前記燃焼室内に配置される本体と、前記本体の内部に配設され、前記燃焼室内に向けて照射される照射光を伝送する第一光ファイバと、前記燃焼室内における前記本体の先端側に設けられ、前記照射光を反射するミラーと、前記本体の内部に配設され、前記ミラーによって反射された反射光を伝送する第二光ファイバと、を備え、前記第一光ファイバ及び第二光ファイバの先端部が、前記本体の先端部よりも基端側に所定距離だけ離間した位置に配置される内燃機関の燃料ガス濃度測定装置であって、前記本体の先端部に設けられる耐熱ガラスと、前記本体における、前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバの先端部と前記耐熱ガラスとの間に設けられ、前記第一光ファイバの先端部から前記ミラーに向けて照射される前記照射光が通過するとともに、前記ミラーによって反射されて前記第二光ファイバの先端部に向かう前記反射光が通過する集光レンズと、を備えるものである。

【0011】

請求項２においては、請求項１記載の内燃機関の燃料ガス濃度測定装置であって、前記集光レンズを通過する前記照射光及び前記反射光の光路が、それぞれ前記集光レンズの中心に対して偏心しているものである。

【0012】

請求項３においては、請求項２記載の内燃機関の燃料ガス濃度測定装置であって、前記本体は、前記内燃機関に装着される点火装置であり、前記ミラーは、前記点火装置の点火部近傍に配置されるものである。

【0013】

請求項４においては、請求項３記載の内燃機関の燃料ガス濃度測定装置であって、前記点火装置の内部には、前記燃焼室に向かって開口する空間が形成され、前記空間の前記燃焼室に向かって開口する開口部には、前記耐熱ガラスが設けられ、前記空間には、前記点火装置の軸方向に対して直列に複数枚の集光レンズが設けられるものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明の内燃機関の燃料ガス濃度測定装置によれば、光ファイバの熱による劣化及び変形を防止すると共に照射光及び反射光を確実に伝送することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】燃料ガス濃度測定装置の構成を示す模式図。

【図2】同じく測定装置本体の構成を示す模式図。

【図3】同じく作用を示す模式図。

【図4】別の実施形態の測定装置本体の構成を示す模式図。

【図5】同じく作用を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１を用いて、燃料ガス濃度測定装置１００の構成について説明する。
なお、図１では、燃料ガス濃度測定装置１００の構成を模式的に表している。なお、図１では、光ケーブルを実線によって表し、電気信号線を破線によって表している。また、以下では、点火プラグ５１０については、図１に示す軸方向の先端側又は基端側に従って説明するものとする。

【0017】

燃料ガス濃度測定装置１００は、本発明の内燃機関の燃料ガス濃度測定装置に係る実施形態である。燃料ガス濃度測定装置１００は、自動車用のエンジン５００の燃焼室Ｒの燃料ガス濃度を測定するものである。本実施形態の燃料ガス濃度測定装置１００は、燃焼室Ｒに向けて設けられた点火プラグ５１０の点火部Ａ近傍の燃料ガス濃度を測定するものである。

【0018】

本実施形態では、燃料ガス濃度測定装置１００の測定対象である内燃機関を自動車用のエンジン５００としたが、これに限定されない。例えば、燃料ガス濃度測定装置１００の測定対象である内燃機関を舶用エンジン等としても良い。

【0019】

エンジン５００は、シリンダヘッド５０１と、シリンダブロック５０２と、ピストン５０３と、吸気バルブ５０６と、排気バルブ５０７と、点火装置としての点火プラグ５１０と、を備えている。

【0020】

点火プラグ５１０はシリンダヘッド５０１に装着されており、シリンダヘッド５０１に装着された点火プラグ５１０の先端部は燃焼室Ｒ内に配置されている。このように、燃焼室Ｒ内に向けて設けられる点火プラグ５１０は、先端部に配置される電極５１１に火花を発生させて、燃焼室Ｒ内の混合気に点火する装置である。

【0021】

燃焼室Ｒは、シリンダヘッド５０１、シリンダブロック５０２及びピストン５０３の頂部で形成される空間である。また、上述したように、混合気が点火される点火プラグ５１０の電極５１１近傍を点火部Ａとする。

【0022】

本実施形態の点火プラグ５１０は、電気的に火花を発生させるスパークプラグとしているが、これに限定されない。例えば、点火プラグ５１０を電熱線または燃焼熱によって金属を赤熱させるグロープラグとしても良い。

【0023】

燃料ガス濃度測定装置１００は、本体としての測定装置本体１１０と、測定装置本体１１０に設けられる第一光ファイバとしての照射光用ファイバ１１１、第二光ファイバとしての反射光用ファイバ１１２、ミラー１１５、耐熱ガラス１１４、および集光レンズ１１３と、光源１３０と、受光素子１４０と、解析用コントローラ１５０と、を備えている。本実施形態では、点火プラグ５１０が測定装置本体１１０として用いられている。

【0024】

測定装置本体１１０には、光ケーブルを介して、光源１３０と、受光素子１４０と、が接続されている。測定装置本体１１０について、詳しくは後述する。

【0025】

光源１３０は、照射光を発振するものである。光源１３０は、光ケーブルを介して測定装置本体１１０に接続されている。受光素子１４０は、反射光を受光するものである。受光素子１４０は、光ケーブルを介して測定装置本体１１０に接続されている。光源１３０と受光素子１４０とは、電気信号線を介して解析用コントローラ１５０に接続されている。

【0026】

解析用コントローラ１５０は、光源１３０により発振する照射光の強度に対する、受光素子１４０が受光する反射光の強度に基づいて点火プラグ５１０の点火部Ａ近傍の燃料ガス濃度を算出する機能を有している。解析用コントローラ１５０は、電気信号線を介して光源１３０と受光素子１４０とに接続されている。

【0027】

本実施形態では、照射光及び反射光をレーザー光としているが、これに限定されない。例えば、照射光及び反射光をランプ光としても良い。

【0028】

図２を用いて、測定装置本体１１０の構成について説明する。
なお、図２では、測定装置本体１１０の構成を一部断面視とした側面視によって表している。

【0029】

上述したように、本実施形態では、点火プラグ５１０が測定装置本体１１０として用いられており、点火プラグ５１０の内部には、空間１２０と、照射光用ファイバ挿通孔１２１と、反射光用ファイバ挿通孔１２２と、が形成されている。

【0030】

空間１２０は、点火プラグ５１０の先端部に形成されており、点火プラグ５１０がシリンダヘッド５０１に装着された状態で、燃焼室Ｒに向かって開口するように形成されている。言い換えれば、空間１２０は、点火プラグ５１０の内部にて、軸方向の所定位置から先端側に向かって形成されている。空間１２０は、点火プラグ５１０の内部にて軸方向と略平行な円柱形状に形成されている。

【0031】

なお、点火プラグ５１０の内部における軸方向の所定位置とは、エンジン５００の稼働時において点火プラグ５１０の内部が燃焼室Ｒの温度影響を受けた場合であっても、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２の耐熱温度よりも十分低い温度となる、点火プラグ５１０の内部の軸方向の位置としている。

【0032】

照射光用ファイバ挿通孔１２１は、点火プラグ５１０の内部にて、空間１２０の基端側端部（軸方向の所定位置）から点火プラグ５１０の基端側に向かって形成されている。照射光用ファイバ挿通孔１２１は、軸方向に沿って点火プラグ５１０の基端側端部から空間１２０まで貫通している。

【0033】

照射光用ファイバ１１１は、光源１３０から発振される照射光を空間１２０まで伝送するものである。照射光用ファイバ１１１は、略円柱形状に形成されている。照射光用ファイバ１１１は、照射光用ファイバ挿通孔１２１に挿通され、点火プラグ５１０の内部に配設されている。

【0034】

照射光用ファイバ１１１の基端側の端部は、光ファイバによって光源１３０と接続されている。照射光用ファイバ１１１の先端側の端部は、空間１２０に臨んでいる。
光源１３０にて生じた照射光は、照射光用ファイバ１１１から、空間１２０を通じて、燃焼室Ｒ内の点火部Ａ近傍に向かって照射される。

【0035】

反射光用ファイバ挿通孔１２２は、照射光用ファイバ挿通孔１２１と略平行に、空間１２０の基端側端部（軸方向の所定位置）から点火プラグ５１０の基端側に向かって形成されている。反射光用ファイバ挿通孔１２２は、軸方向に沿って点火プラグ５１０の基端側端部から空間１２０まで貫通している。

【0036】

反射光用ファイバ１１２は、ミラー１１５にて反射された反射光を受光素子１４０に伝送するものである。反射光用ファイバ１１２は、略円柱形状に形成されている。反射光用ファイバ１１２は、反射光用ファイバ挿通孔１２２に挿通され、点火プラグ５１０の内部に配設されている。

【0037】

反射光用ファイバ１１２の基端側の端部は、光ファイバによって受光素子１４０と接続されている。反射光用ファイバ１１２の先端側の端部は、空間１２０に臨んでいる。

【0038】

つまり、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２は、点火プラグ５１０の内部にて、互いに略平行となるように基端側から空間１２０に至るまで配設されており、その先端部が空間１２０に面している。従って、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２の先端部は、点火プラグ５１０の先端部よりも基端側に軸方向の所定距離だけ離間した位置に配置されることとなる。

【0039】

ミラー１１５は、照射光用ファイバ１１１を通じて空間１２０内から燃焼室Ｒ内の点火部Ａ近傍に向かって照射された照射光を反射するものである。ミラー１１５は、点火プラグ５１０の先端側の点火部Ａ近傍に配置され、支持部材１１６によって支持されている。

【0040】

ミラー１１５は、電極５１１に隣接するように支持部材１１６によって支持されている。空間１２０内から点火部Ａ近傍に向かって照射された照射光は、ミラー１１５によって空間１２０側へ反射される。

【0041】

耐熱ガラス１１４は、一般的な耐熱ガラスであって、熱膨張率を低く構成して急激な温度変化を加えても割れないよう強化したガラスである。耐熱ガラス１１４は、略円盤形状に形成され、空間１２０の先端側端部に設けられている。より具体的には、耐熱ガラス１１４は、空間１２０の先端側にて空間１２０に隙間なく嵌合されている。

【0042】

耐熱ガラス１１４は、エンジン５００の稼働時において燃焼室Ｒの温度影響を受けた場合であっても、十分に耐え得る耐熱温度のものとしている。

【0043】

集光レンズ１１３は、集光レンズ１１３の中心に対して一側に偏心した部分にて空間１２０の基端側より入射した照射光を先端側に向かって集光し、集光レンズ１１３の中心に対して他側に偏心した部分にて空間１２０の先端側より入射した反射光を基端側に向って集光するレンズである。つまり、集光レンズ１１３を通過する前記照射光及び前記反射光の光路は、それぞれ集光レンズの中心に対して偏心している。

【0044】

集光レンズ１１３は、先端側を偏平した球面形状とした略円盤形状に形成されている。集光レンズ１１３は、空間１２０にて軸方向に直列に配置されている。本実施形態では、３枚の集光レンズ１１３が空間１２０内において軸方向に直列に配置されている。集光レンズ１１３の作用について、詳しくは後述する。

【0045】

このように、測定装置本体１１０には、照射光用ファイバ１１１、反射光用ファイバ１１２、集光レンズ１１３、耐熱ガラス１１４、およびミラー１１５が設けられている。

【0046】

図３を用いて、照射光用ファイバ１１１、反射光用ファイバ１１２、集光レンズ１１３、耐熱ガラス１１４、およびミラー１１５が設けられた測定装置本体１１０の作用について説明する。
なお、図３では、測定装置本体１１０の作用を模式的に表している。また、図３では、光の経路を実線矢印によって表している。

【0047】

光源１３０より光ケーブルを介して伝送された照射光は、照射光用ファイバ１１１によって点火プラグ５１０内部を伝送され照射光用ファイバ１１１の端部から空間１２０に至る。

【0048】

空間１２０に至った照射光は、各集光レンズ１１３の中心Ｃに対して一側に偏心した部分を通過する。このとき、照射光は、各集光レンズ１１３によって屈折されて先端側に向かって集光される。複数の集光レンズ１１３によって屈折されて集光された照射光は、耐熱ガラス１１４を通過して、空間１２０の外部に照射される。

【0049】

耐熱ガラス１１４を通過して空間１２０の外部に照射された照射光は、点火部Ａ近傍にてミラー１１５によって反射され、再度耐熱ガラス１１４を通過し反射光として空間１２０に至る。

【0050】

空間１２０に至った反射光は、各集光レンズ１１３の中心Ｃに対して他側に偏心した部分を通過する。このとき、反射光は、各集光レンズ１１３によって屈折されて基端側に向って集光される。複数の集光レンズ１１３によって屈折されて集光された反射光は、反射光用ファイバ１１２の先端部に至る。

【0051】

反射光用ファイバ１１２の先端部に至った反射光は、反射光用ファイバ１１２内を伝送された後、光ケーブルを介して受光素子１４０に至る。

【0052】

燃料ガス濃度測定装置１００の効果について説明する。
燃料ガス濃度測定装置１００によれば、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２の熱による劣化及び変形を防止すると共に照射光及び反射光を確実に伝送することができる。

【0053】

ここで、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２の耐熱温度は、略２００℃である。一方、燃焼室Ｒの内部に配置される点火プラグ５１０の先端部は、略４００℃まで上昇する。

【0054】

そのため、点火プラグ５１０の先端部（例えば本実施形態において、空間１２０の耐熱ガラス１１４が配置された部分）まで照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２を配設した場合には、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２が熱によって劣化し変形するおそれがあった。

【0055】

そこで、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２を燃焼室Ｒの温度影響の少ない点火プラグ５１０の軸方向中途部まで配設し、点火プラグ５１０の中途部（照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２の先端部）から燃焼室Ｒまで（点火プラグ５１０の先端部まで）連続的に十分な長さの耐熱ガラスを設ける構成も考えられる。

【0056】

しかし、耐熱ガラスが長い構成では、照射光が耐熱ガラス内を伝送される間に減衰して、受光素子１４０が本来受光すべき光量の反射光を受光することができず、燃料ガス濃度測定装置１００おけるガス濃度の測定値の精度が悪化することとなる。

【0057】

また、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２を燃焼室Ｒの温度影響の少ない点火プラグ５１０の軸方向中途部まで配設し、点火プラグ５１０の中途部（照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２の先端部）から燃焼室Ｒに至るまで（点火プラグ５１０の先端部まで）２本の管路を形成し、それぞれの管路に集光レンズを設ける構成も考えられる。

【0058】

しかし、点火プラグ５１０の内部は狭小であるため、形成される２本の管路、及びそれぞれの管路に設けられる集光レンズは非常に小さなものとなり、これらの管路や集光レンズを高精度で製作することが困難である。

【0059】

そこで、燃料ガス濃度測定装置１００によれば、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２を点火プラグ５１０の内部にて基端側から、点火プラグ５１０の先端部よりも基端側に奥まった、軸方向の所定位置まで配設することによって、燃焼室Ｒの温度影響を低減し、熱による照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２の劣化及び変形を防止することができる。

【0060】

また、集光レンズ１１３の中心に対して一側に偏心した部分にて、集光レンズ１１３の基端側より入射した照射光を先端側に向かって集光し、集光レンズ１１３の中心に対して他側に偏心した部分にて、集光レンズ１１３の先端側より入射した反射光を基端側に向って集光することによって、狭小な点火プラグ５１０の内部において照射光及び反射光を確実に伝送することができる。

【0061】

なお、本実施形態においては、複数の集光レンズ１１３を空間１２０内に設けたが、照射光及び反射光を必要な程度に集光することが可能であれば、空間１２０に配置する集光レンズ１１３を１枚にすることも可能である。

【0062】

また、点火プラグ５１０の空間１２０内においては、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２の先端部と集光レンズ１１３との間、集光レンズ１１３と集光レンズ１１３との間（集光レンズ１１３を複数枚設けた場合）、集光レンズ１１３と耐熱ガラス１１４との間にそれぞれ隙間が空いており、その隙間が空気層を形成している。

【0063】

このような構成とすることで、空間１２０内に構成される空気層は断熱層として作用するため、燃焼室Ｒ内の熱の、照射光用ファイバ１１１及び反射光用ファイバ１１２の先端部までの伝熱を効果的に抑制することが可能となっている。

【0064】

図４を用いて、別の実施形態の燃料ガス濃度測定装置２００の測定装置本体２１０の構成について説明する。
なお、図４では、測定装置本体２１０の構成を一部断面視とした側面視によって表している。

【0065】

燃料ガス濃度測定装置２００は、本発明の内燃機関の燃料ガス濃度測定装置に係る別の実施形態である。燃料ガス濃度測定装置２００は、自動車用のエンジン５００の燃焼室Ｒに向けて設けられた点火プラグ５１０の点火部Ａ近傍の燃料ガス濃度を測定するものである。エンジン５００及び点火プラグ５１０の構成については、上述したため説明を省略する。

【0066】

燃料ガス濃度測定装置２００は、測定装置本体２１０と、測定装置本体２１０に設けられる第一光ファイバとしての照射光用ファイバ２１１、第二光ファイバとしての反射光用ファイバ２１２、ミラー２１５、耐熱ガラス２１４、およびコリメートレンズ２１３と、光源２３０と、受光素子２４０と、解析用コントローラ２５０と、を備えている。

【0067】

光源２３０、受光素子２４０及び解析用コントローラ２５０については、上述した燃料ガス濃度測定装置１００の光源１３０、受光素子１４０及び解析用コントローラ１５０と同様の構成であるため説明を省略する。

【0068】

本実施形態では、点火プラグ５１０が測定装置本体２１０として用いられており、点火プラグ５１０の内部には、空間２２０と、照射光用ファイバ挿通孔２２１と、反射光用ファイバ挿通孔２２２と、が形成されている。

【0069】

照射光用ファイバ２１１、反射光用ファイバ２１２、ミラー２１５及び耐熱ガラス２１４については、上述した燃料ガス濃度測定装置１００の反射光用ファイバ１１２、ミラー１１５及び耐熱ガラス１１４と同様の構成であるため説明を省略する。

【0070】

また、測定装置本体２１０としての点火プラグ５１０に形成される空間２２０、照射光用ファイバ挿通孔２２１及び反射光用ファイバ挿通孔２２２については、上述した燃料ガス濃度測定装置１００の空間１２０、照射光用ファイバ挿通孔１２１及び反射光用ファイバ挿通孔１２２と同様の構成であるため説明を省略する。

【0071】

コリメートレンズ２１３は、一般的なコリメートレンズであって、平行光線を高精度に形成するレンズである。コリメートレンズ２１３は、照射光用ファイバ挿通孔２２１における照射光用ファイバ２１１の先端側に、空間２２０に臨むように設けられている。本実施形態のコリメートレンズ２１３は、グリンレンズとしているがこれに限定されない。

【0072】

図５を用いて、測定装置本体２１０の作用について説明する。
なお、図５では、測定装置本体２１０の作用を模式的に表している。また、図５では、光の経路を実線矢印によって表している。

【0073】

光源２３０より光ケーブルを介して伝送された照射光は、照射光用ファイバ２１１によって伝送されコリメートレンズ２１３に至る。コリメートレンズ２１３に至った照射光は、コリメートレンズ２１３によって高度な平行光となって空間２２０を通過し、さらに耐熱ガラス２１４を通過して、空間１２０の外部に照射される。

【0074】

耐熱ガラス２１４を通過して空間１２０の外部に照射された照射光は、点火部Ａ近傍においてミラー２１６によって反射され、再度耐熱ガラス２１４を通過し反射光として空間２２０に至る。空間１２０に至った反射光は、空間１２０内を通過して反射光用ファイバ２１２の先端部に至り、反射光用ファイバ２１２によって伝送され光ケーブルを介して受光素子２４０に至る。

【0075】

燃料ガス濃度測定装置２００の効果について説明する。
燃料ガス濃度測定装置２００によれば、照射光用ファイバ２１１及び反射光用ファイバ２１２の熱による劣化及び変形を防止すると共に照射光及び反射光を確実に伝送することができる。

【0076】

すなわち、照射光用ファイバ２１１及び反射光用ファイバ２１２を点火プラグ５１０の内部にて基端側から、点火プラグ５１０の先端部よりも基端側に奥まった、軸方向の所定位置まで配設することによって、燃焼室Ｒの温度影響を低減し、熱による照射光用ファイバ２１１及び反射光用ファイバ２１２の劣化及び変形を防止することができる。

【0077】

また、反射光をコリメートレンズ２１３によって高度な平行光とすることによって、照射光及び反射光を確実に伝送することができる。

【符号の説明】

【0078】

１００ 燃料ガス濃度測定装置
１１０ 測定装置本体（本体）
１１１ 照射光用ファイバ（第一光ファイバ）
１１２ 反射光用ファイバ（第二光ファイバ）
１１３ 集光レンズ
１１４ 耐熱ガラス
１１６ ミラー
１２０ 空間
５００ エンジン
５１０ 点火プラグ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】