特許 6776579 測定装置、内燃機関、及び測定方法

(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】6776579

(24)【登録日】2020年10月12日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】測定装置、内燃機関、及び測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/3581 20140101AFI20201019BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/3581

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-64984(P2016-64984)

(22)【出願日】2016年3月29日

(65)【公開番号】特開2017-181132(P2017-181132A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2019年2月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(74)【代理人】

【識別番号】100163061

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】柿木 宗篤

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１６１５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２２９９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０４３１３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／０１、２１／１７−２１／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象に指向性のある測定用信号を発信する発信部と、前記測定対象から測定用信号を受信する受信部とを有し、該受信部で受信した測定用信号から前記測定対象の状態を示す物理量を検出する測定装置であって、
発信する複数の測定用信号の発信方向を測定部位で交差させる前記発信部を複数設けると共に、
前記発信方向の変更、又は、前記発信部同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象における発信方向の交差位置を変更する発信用交点移動機構を備え、
前記受信部を複数設け、前記受信部が受信する受信方向を前記測定対象の測定部位で交差させると共に、この受信方向同士の交差角度又は前記受信部同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象における受信方向の交差位置を変更する受信用交点移動機構を備えていることを特徴とする測定装置。

【請求項2】

前記受信用交点移動機構が、測定対象の周囲を旋回、又は、測定対象に沿って上下移動することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

測定対象に指向性のある測定用信号を発信する発信部と、前記測定対象から測定用信号を受信する受信部とを有し、該受信部で受信した測定用信号から前記測定対象の状態を示す物理量を検出する測定装置であって、発信する複数の測定用信号の発信方向を測定部位で交差させる前記発信部を複数設けると共に、前記発信方向の変更、又は、前記発信部同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象における発信方向の交差位置を変更する発信用交点移動機構を備える測定装置を備えると共に、前記測定装置からの測定結果を入力して、内燃機関の気筒内の燃料噴射を制御する制御装置を備えていることを特徴とする内燃機関。

【請求項4】

測定対象に指向性のある測定用信号を発信して、前記測定対象から受信した測定用信号から前記測定対象の状態を示す物理量を検出する測定方法であって、発信する複数の測定用信号の発信方向を測定部位で交差させて、
発信方向の変更、又は、発信位置同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象における発信方向の交差位置を変更し、
前記測定対象から受信する複数の測定用信号の受信方向を交差させると共に、受信方向の変更、又は、受信位置同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象に対する受信方向の交差位置を変更することを特徴とする測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の燃焼室などの測定対象において、測定対象の物理的状態や化学的状態を示す物理量の測定位置を特定できる測定装置、内燃機関及び測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の気筒（シリンダ）内の燃焼状況などを測定する測定装置で測定された測定結果を内燃機関の制御に利用しようとする場合においては、測定対象となる空間が広く、気筒の燃焼室の全体における平均的な測定値だけでは不十分であり、測定用信号を検出した位置に関する情報も重要となってきている。しかしながら、通常は、センサの発信部から出た測定用信号は、受信部に到達するまでに、両者の間の空間全域における状態の影響を受けてしまうため、この測定用信号から得られる物理量がその空間のどの位置における物理量であるか特定することは難しい。

【0003】

これに関連して、狭隘部に存在する複数あるいは広い面積の検査対象を感度よく効率的に検査することを目的に、２つのレーザー光源を備え、第１のレーザー光を被検査材に照射すると共に第２のレーザー光を被検査材表面に照射し、その反射成分を受光して、この反射成分から第１のレーザー光の照射によって被検査材に発生した超音波に関する信号を光学的に検出して、超音波の伝播と被検査材の特性に関する情報を検出するレーザー超音波検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−４３１３９号公報（段落〔００７１〕〜〔００７４〕、及び、図１３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このレーザー超音波検査装置の一例として、２本の光ファイバーを所定の位置関係を持ってハウジングに固定し、２つのレーザー光を同一のレンズによって被検査材の表面に照射して、その照射位置で発生する超音波信号を得て検査材料のき裂や欠陥の測定をするレーザー超音波検査装置が提案されているが、２本の光ファイバーが所定の位置関係で固定されているため、被検査材上の照射位置をハウジング及び装置に対して変更することができないという問題がある。

【0006】

本発明の目的は、比較的簡単な構成と制御により、内燃機関の燃焼室などの比較的広い空間において測定位置を変更できると共に、その測定位置と対応させながら物理量を検出できる測定装置、内燃機関、及び測定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するための本発明の測定装置は、測定対象に指向性のある測定用信号を発信する発信部と、測定対象から測定用信号を受信する受信部とを有し、該受信部で受信した測定用信号から前記測定対象の状態を示す物理量を検出する測定装置であって、発信する複数の測定用信号の発信方向を測定部位で交差させる前記発信部を複数設けると共に、前記発信方向の変更、又は、前記発信部同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象における発信方向の交差位置を変更する発信用交点移動機構を備え、前記受信部を複数設け、前記受信部が受信する受信方向を前記測定対象の測定部位で交差させると共に、この受信方向同士の交差角度又は前記受信部同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象における受信方向の交差位置を変更する受信用交点移動機構を備えていることを特徴とする測定装置である。

【0009】

上記の測定装置において、前記発信用交点移動機構が、測定対象の周囲を旋回、又は、測定対象に沿って上下移動すると、測定対象を広範囲で測定することができる。

【0013】

そして、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、測定対象に指向性のある測定用信号を発信する発信部と、前記測定対象から測定用信号を受信する受信部とを有し、該受信部で受信した測定用信号から前記測定対象の状態を示す物理量を検出する測定装置であって、発信する複数の測定用信号の発信方向を測定部位で交差させる前記発信部を複数設けると共に、前記発信方向の変更、又は、前記発信部同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象における発信方向の交差位置を変更する発信用交点移動機構を備える測定装置を備えると共に、前記測定装置からの測定結果を入力して、内燃機関の気筒内の燃料噴射を制御する制御装置を備えていることを特徴とする。

【0014】

そして、上記の目的を達成するための本発明の測定方法は、測定対象に指向性のある測定用信号を発信して、前記測定対象から受信した測定用信号から前記測定対象の状態を示す物理量を検出する測定方法であって、発信する複数の測定用信号の発信方向を測定部位で交差させて、発信方向の変更、又は、発信位置同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象における発信方向の交差位置を変更し、前記測定対象から受信する複数の測定用信号の受信方向を交差させると共に、受信方向の変更、又は、受信位置同士の離間距離を変更することにより、前記測定対象に対する受信方向の交差位置を変更することを特徴とする方法である。

【発明の効果】

【0016】

本発明の測定装置、及び測定方法によれば、比較的簡単な構成と制御により、内燃機関の燃焼室などの比較的広い空間における測定位置を変更できると共に、その測定位置と対応させながら物理量を検出できる。

【0017】

また、本発明の内燃機関によれば、燃焼室における局所的な温度やガス成分の濃度等の物理量をその局所の位置と対応させながら検出することで、内燃機関の燃料噴射のより精密な制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る第１の実施の形態の測定装置の構成を模式的に示す図で、第１の測定領域を測定している状態を示す図である。

【図2】図１の測定装置の構成を模式的に示す図で、第２の測定領域を測定している状態を示す図である。

【図3】図１の測定装置の構成を模式的に示す図で、第３の測定領域を測定している状態を示す図である。

【図4】ギアにより搭載ステージを同期回動する交点移動機構の構成を模式的に示す図である。

【図5】プーリーとベルトにより搭載ステージを同期回動する交点移動機構の構成を模式的に示す図である。

【図6】本発明に係る第２の実施の形態の測定装置の構成を模式的に示す図で、第１の測定領域を測定している状態を示す図である。

【図7】図６の測定装置の構成を模式的に示す図で、第２の測定領域を測定している状態を示す図である。

【図8】図６の測定装置の構成を模式的に示す図で、第３の測定領域を測定している状態を示す図である。

【図9】レールにより搭載ステージを同期移動する交点移動機構の構成を模式的に示す図である。

【図10】本発明に係る第３の実施の形態の測定装置の構成を模式的に示す図で、第２の測定領域を測定している状態を示す図である。

【図11】本発明に係る第４の実施の形態の測定装置の構成を模式的に示す図で、第２の測定領域を測定している状態を示す図である。

【図12】本発明に係る実施の形態の内燃機関の燃焼室周辺の構成を模式的に示す図である。

【図13】第１の比較例の測定装置の構成を模式的に示す図である。

【図14】図１３の測定装置で測定する場合の説明図である。

【図15】第２の比較例の測定装置の構成を模式的に示す図である。

【図16】図１５の測定装置で測定する場合の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る実施の形態の測定装置、内燃機関及び測定方法について図面を参照しながら説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、測定対象として、内燃機関の燃焼室の内部を例にし、測定する物理量としては温度及びガス成分の濃度を例とし、この温度及びガス成分をテラヘルツ波を用いて測定する測定装置を例にしているが、本発明は、これらに限定されることなく、例えば、内燃機関の排気マニホールドの内部や、排気管の内部等における温度やガス成分の濃度の測定や、温度を非接触で測定する放射温度計などの測定装置にも適用することができる。また、測定領域についても説明し易くするために、以下では、第１〜第３の３つの測定領域で説明しているが、実際にはより多い測定領域が連続的又は断続的に採用される。

【0020】

最初に、本発明に係る第１の実施の形態の測定装置２について説明する。この測定装置２は、図１〜図３に示すように、測定対象である内燃機関の気筒内の燃焼室１の内部の温度やガス成分の濃度を測定する測定装置である。この測定装置２では、例えば、発信装置１０の第１の発信部１１ａと第２の発信部１１ｂから、温度やガス成分の濃度の物理量を測定するために、テラヘルツ波（０．０２ＴＨｚ（テラヘルツ）〜３０ＴＨｚ）などの電磁波を測定用信号Ｓａ、Ｓｂとして燃焼室１に発信して、その散乱波（若しくは反射波）Ｓｍを受信装置２０の受信部２１で受信して、検出装置２２で演算処理して、この演算処理結果を基に測定処理装置３０で温度やガス成分の濃度を燃焼室１の内部における測定部位Ｒｍと対応させて検出する。つまり、２つの発信部１１ａ、１１ｂの発信方向が交差する測定部位Ｒｍで発信した測定用信号Ｓａ、Ｓｂが互いに干渉して、この干渉領域で測定用信号Ｓｍが強くなるので、この測定用信号Ｓｍを受信部２１で受信して物理量を検出する。

【0021】

つまり、この測定装置２は、燃焼室１に指向性のある測定用信号Ｓａ、Ｓｂを発信する複数の第１及び第２の発信部１１ａ、１１ｂと、その測定用信号Ｓａ、Ｓｂの交点Ｐｍからの散乱波Ｓｍを受信する受信部２１と、受信した測定用信号Ｓｍから燃焼室１の状態を示す物理量を検出する測定装置である。そして、この複数の発信部１１ａ、１１ｂが発信する測定用信号Ｓａ、Ｓｂを燃焼室１の測定部位Ｒｍで交差させる。この発信部１１ａ、１１ｂを２か所以上の複数（ここでは２か所）とし、さらに、この発信部１１ａ、１１ｂからの発信方向や発信位置を回動又は移動することで、燃焼室１の内部における受信部２１を受信方向の直線に対して測定領域Ｒｍが移動するように構成する。

【0022】

そして、図１〜図３に示すように、この測定用信号Ｓａ、Ｓｂ同士の交差角度β１、β２、β３を変更することにより、燃焼室１における交点Ｐｍの位置（Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ）を変更する搭載ステージ（発信用交点移動機構）１２ａ、１２ｂを備えて構成される。この場合は、発信部１１ａ、１１ｂ同士の離間距離Ｌは固定とされる。

【0023】

図１に示すように、測定用信号Ｓａ、Ｓｂ同士の交差角度β１が小さい場合には、言い換えれば、発信部１１ａ、１１ｂが測定用信号Ｓａ、Ｓｂを発信する方向の角度α１（＝β１／２）が小さい場合には、交点Ｐｍは発信部１１ａ、１１ｂから遠くなるので、この交点Ｐｍのある第１の測定領域Ｒａの物理量を測定できる。

【0024】

また、図２に示すように、交差角度β２が中程度の場合には、言い換えれば、発信する方向の角度α２（＝β２／２）が中程度の場合には、交点Ｐｍは発信部１１ａ、１１ｂに近づき、この交点Ｐｍのある第２の測定領域Ｒｂの物理量を測定できる。

【0025】

そして、図３に示すように、測定用信号Ｓａ、Ｓｂ同士の交差角度β３が大きい場合には、言い換えれば、発信部１１ａ、１１ｂが測定用信号Ｓａ、Ｓｂを発信する方向の角度α３（＝β３／２）が大きい場合には、交点Ｐｍは発信部１１ａ、１１ｂにより近くなるので、この交点Ｐｍのある第３の測定領域Ｒｃの物理量を測定できる。

【0026】

なお、図１〜図３では、搭載ステージ１２ａ、１２ｂが、発信部１１ａ、１１ｂの測定用信号Ｓａ、Ｓｂの発信方向の角度α１、α２、α３を同じ大きさで逆方向に変化させることで、交点Ｐｍを直線状に（直線の上を）移動させて、この直線上に受信部２１を固定して配置している。これにより、測定領域Ｒｍを両方の発信部１１ａ、１１ｂから等距離になるようにして測定用信号Ｓａ、Ｓｂが互いに干渉し易くすると共に、固定状態の受信部２１で測定領域Ｒｍからの散乱波（干渉波）を効率よく受信するように構成している。

【0027】

また、この搭載ステージ１２ａ、１２ｂで、発信部１１ａ、１１ｂの測定用信号Ｓａ、Ｓｂの発信方向の角度α１、α２、α３を同じ大きさで逆方向に変化させる構成としては、図４に示すように、両方の搭載ステージ１２ａ、１２ｂを搭載ステージ１２ａ、１２ｂのギア１３ａ、１３ｂと駆動軸のギア１４を噛み合わせて同時に回動する構成を用いたり、図５に示すように、両方の搭載ステージ１２ａ、１２ｂに設けたプーリー１５ａ、１５ｂと駆動軸のプーリー１６の間にベルト１７を架け渡して、駆動軸のプーリー１６を回動することに、搭載ステージ１２ａ、１２ｂを同期させて回動させる構成を用いたりすることができる。

【0028】

なお、特に、受信部２１が指向性を有していない場合や、指向性を有していても、変化する測定方向にその受信方向を追従できるように受信部２１を構成した場合には、例えば、一方の発信部１１ａの測定用信号Ｓａの発信方向の角度を固定して、他方の発信部１１ｂの測定用信号Ｓｂの発信方向の角度を変更することで、交点Ｐｍを測定用信号Ｓａの発信方向に沿って移動させることもできる。

【0029】

次に、本発明に係る第２の実施の形態の測定装置２Ａについて説明する。この測定装置２Ａは、燃焼室１における交点Ｐｍの位置（Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ）を変更する搭載ステージ（発信用交点移動機構）１２ａ、１２ｂの構成が異なるだけで、その他の構成は、第１の実施の形態の測定装置２と同じである。

【0030】

図６〜図８に示すように、この搭載ステージ（発信用交点移動機構）１２ａ、１２ｂは、測定用信号Ｓａ、Ｓｂ同士の離間距離Ｌ（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）を変更することにより、燃焼室１における交点Ｐｍの位置（測定領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ）を変更するように構成される。この場合は、測定用信号Ｓａ、Ｓｂ同士の交差角度βは、言い換えれば、発信する方向の角度α（＝β／２）は固定とされる。

【0031】

図６に示すように、発信部１１ａ、１１ｂ同士の離間距離Ｌａが大きい場合には、交点Ｐｍは発信部１１ａ、１１ｂから遠くなるので、この交点Ｐｍのある第１の測定領域Ｒａの物理量を測定できる。また、図７に示すように、発信部１１ａ、１１ｂ同士の離間距離Ｌｂが中程度の場合には、交点Ｐｍは発信部１１ａ、１１ｂに近づき、この交点Ｐｍのある第２の測定領域Ｒｂの物理量を測定できる。そして、図８に示すように、発信部１１ａ、１１ｂ同士の離間距離Ｌｃが小さい場合には、交点Ｐｍは発信部１１ａ、１１ｂにより近くなるので、この交点Ｐｍのある第３の測定領域Ｒｃの物理量を測定できる。

【0032】

また、この搭載ステージ１２ａ、１２ｂで、発信部１１ａ、１１ｂ同士の離間距離Ｌを同じ大きさで逆方向に変化させる構成としては、図９に示すように、両方の搭載ステージ１２ａ、１２ｂをレール１８に搭載し同時に同期させて移動する構成を用いることができる。

【0033】

つまり、この第１及び第２の実施の形態の測定装置２、２Ａは、測定対象１に指向性のある測定用信号Ｓａ、Ｓｂを発信する発信部１１ａ、１１ｂと、その測定用信号Ｓａ、Ｓｂの交点Ｐｍからの散乱波Ｓｍを受信する受信部２１とを有し、この受信部２１で受信した測定用信号Ｓａ、Ｓｂから測定対象１の状態を示す物理量を検出する測定装置である。これらの測定装置２、２Ａは、発信部１１ａ、１１ｂを複数設けて、これらの複数の発信部１１ａ、１１ｂが発信する測定用信号Ｓａ、Ｓｂを測定対象１の測定部位Ｒｍで交差させる。

【0034】

それと共に、第１の実施の形態の測定装置２は、これらの測定用信号Ｓａ、Ｓｂ同士の交差角度β１、β２、β３を変更することにより、測定対象２における交点Ｐｍの位置を変更する搭載ステージ（発信用交点移動機構）１２ａ、１２ｂを備えている。また、この第２の実施の形態の測定装置２Ａは、発信部１１ａ、１１ｂ同士の離間距離Ｌを変更することにより、測定対象の燃焼室１における発信方向の交差位置である交点Ｐｍの位置を変更する搭載ステージ（発信用交点移動機構）１２ａ、１２ｂを備えている。

【0035】

なお、図示しないが、搭載ステージ（発信用交点移動機構）１２ａ、１２ｂがこれらの測定用信号Ｓａ、Ｓｂ同士の交差角度β１、β２、β３を変更する機構と、発信部１１ａ、１１ｂ同士の離間距離Ｌを変更する機構の両方を備えて構成することもできる。

【0036】

そして、この第１及び第２の実施の形態の測定装置２、２Ａに関連する第１及び第２の実施の形態の測定方法は、測定対象である燃焼室１に指向性のある測定用信号Ｓａ、Ｓｂを発信し、その測定用信号Ｓａ、Ｓｂの交点Ｐｍからの散乱波Ｓｍを受信して、受信した測定用信号Ｓｍから燃焼室１の状態を示す物理量を検出する測定方法であり、この測定方法で、複数の測定用信号Ｓａ、Ｓｂを燃焼室１の測定部位Ｒｍで交差させる。

【0037】

それと共に、第１の実施の形態の測定方法では、この測定用信号Ｓａ、Ｓｂ同士の交差角度β１、β２、β３を変更することにより、燃焼室１における発信方向の交差位置である交点Ｐｍの位置を変更し、また、第２の実施の形態の測定方法では、発信部１１ａ、１１ｂ同士の離間距離Ｌを変更することにより、燃焼室１における発信方向の交差位置である交点Ｐｍの位置を変更する。

【0038】

次に、本発明に係る第３及び第４の実施の形態の測定装置２Ｂ、２Ｃについて説明する。これらの測定装置２Ｂ、２Ｃは、図１０及び図１１に示すように、測定対象の燃焼室１に測定用信号Ｓａ、Ｓｂを発信する発信部１１a、１１ｂと、その測定用信号Ｓａ、Ｓｂの散乱波Ｓｍａ、Ｓｍｂを受信する受信部２１ａ、２１ｂとを有して構成される。そして、これらの受信部２１ａ、２１ｂで散乱波Ｓｍａ、Ｓｍｂを受信して、検出装置２２で演算処理して、燃焼室１の内部の温度やガス成分の濃度を検出する。

【0039】

そして、発信部１１ａ、１１ｂが発信する発信方向を測定対象１の測定部位Ｒｍで交差させると共に、受信部２１ａ、２１ｂが受信する受信方向も測定対象１の測定部位Ｒｍで交差させる。そして、搭載ステージ２３ａ、２３ｂを用いて、第３の実施の形態の測定装置２Ｂでは、図１０に示すように、この受信方向同士の交差角度γを変更することにより、測定対象１における受信方向の交差位置である交点の位置を変更して、その測定用信号Ｓａ、Ｓｂの交点Ｐｍと一致させる。この搭載ステージ２３ａ、２３ｂとしては、第１の実施の形態の測定装置２の発信部１１ａ，１１ｂ用の搭載ステージ１２ａ、１２ｂと同様な構成を用いることができる。例えば、搭載ステージ２３ａ、２３ｂが、受信部２１ａ、２１ｂの受信方向の交差角度δを同じ大きさで逆方向に変化させることで、受信方向の交差位置である交点Ｐｍを直線状に移動させる。

【0040】

また、第４の実施の形態の測定装置２Ｃでは、図１１に示すように、搭載ステージ２３ａ、２３ｂを用いて、受信部２１ａ、２１ｂ同士の離間距離Ｌを変更することにより、測定対象１における受信方向の交差位置である交点の位置を変更して、その測定用信号Ｓａ、Ｓｂの交点Ｐｍと一致させる。この搭載ステージ２３ａ、２３ｂとしては、第２の実施の形態の測定装置２Ａの発信部１１ａ，１１ｂ用の搭載ステージ１２ａ、１２ｂと同様な構成を用いることができる。

【0041】

そして、この第３及び第４の実施の形態の測定装置２Ｂ、２Ｃに関連する第３及び第４の実施の形態の測定方法は、測定対象である燃焼室１に発信する測定用信号Ｓａ、Ｓｂの散乱波Ｓｍａ、Ｓｍｂを受信して燃焼室１の状態を示す物理量を検出する測定方法であり、この測定方法で、受信する受信方向を燃焼室１の測定部位Ｒｍで交差させる。

【0042】

それと共に、第３の実施の形態の測定方法では、この受信方向同士の交差角度γを変更することにより、燃焼室１における受信方向の交差位置である交点Ｐｍの位置を変更し、測定用信号Ｓａ、Ｓｂの交点Ｐｍと一致させる。また、第４の実施の形態の測定方法では、受信部２１ａ、２１ｂ同士の離間距離Ｌを変更することにより、燃焼室１における受信方向の交差位置である交点Ｐｍの位置を変更し、測定用信号Ｓａ、Ｓｂの交点Ｐｍと一致させる。

【0043】

そして、上記の測定装置２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ（以下、総称して２ｉとする）においては、測定対象である燃焼室１の全体を広範囲で測定することができるように、搭載ステージ１２ａ、１２ｂ、又は、搭載ステージ２３ａ、２３ｂを、燃焼室１の周囲を旋回、又は、燃焼室１に沿って上下移動するように構成することが好ましい。

【0044】

さらに、この構成の場合には、第１及び第２の測定装置２、２Ａでは備えられた発信部１１ａ、１１ｂと受信部２１との相対的な位置を維持したまま、また、第３及び第４の測定装置２Ｂ、２Ｃでは備えられた発信部１１ａ、１１ｂと、受信部２１ａ、２１ｂとの相対的な位置を維持したまま、それぞれ、燃焼室１の周囲を旋回、又は、燃焼室１に沿って上下移動するように構成することが好ましい。

【0045】

また、上記の構成の測定装置２ｉでは、図１〜図３、図５〜図７、図１０及び図１１に示すような発信部１１ａ、１１ｂと受信部２１とが対向して発信部１１ａ、１１ｂからの測定対象の燃焼室１の内部を通過した測定用信号Ｓｍを受信部２１で受信する構成であるが、本発明では、これらの構成のみならず、発信部１１ａ，１１ｂの発信方向と受信部２１の受信方向が交差していて、測定用信号Ｓａ、Ｓｂが燃焼室１の内部の物質に衝突して生じた散乱波Ｓｍを受信部２１で受信する測定装置、及び、発信部１１ａ、１１ｂと受信部２１とが同じ側にあって発信部１１ａ、１１ｂから燃焼室１に発信した測定用信号Ｓａ、Ｓｂの反射信号Ｓｍを受信部２１で受信する測定装置などにも適用できる。

【0046】

そして、上記の測定装置２ｉを用いて、エンジンの各要素についてそれぞれ独立にその性能を実験するリグ試験又は実機エンジン試験を行う場合には、燃焼室１の各測定領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおける物理量を測定するときに、事前の準備として、測定を開始する前に、順次、図１及び図４に示すような状態Ａでは第１の測定領域Ｒａを、図２及び図５に示すような状態Ｂでは第２の測定領域Ｒｂを、図３及び図６に示すような状態Ｃでは第３の測定領域Ｒｃを計測する。つまり、試験前の測定を行う。

【0047】

そして、その後、実験及び測定を開始し、順次時、図１及び図４に示すような状態Ａでは第１の測定領域Ｒａの物理量を、図２及び図５に示すような状態Ｂでは第２の測定領域Ｒｂの物理量を、図３及び図６に示すような状態Ｃでは第３の測定領域Ｒｃの物理量を計測する。この状態Ａ、状態Ｂ、状態Ｃと順次測定して、演算装置２２で以下のような演算を行い、各測定領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおける各実験時の状態での物理量を算定する。

【0048】

そして、状態Ａの第１の測定範囲Ｒａの測定値と、事前の試験前測定で得られた第１の測定範囲Ｒａの測定値と比較して、この実験時の第１の測定範囲Ｒａの測定値から事前の第１の測定範囲Ｒａの測定値の比を取ることで、実験時の第１の測定範囲Ｒａの状態の物理量を検出する。

【0049】

また、状態Ｂの測定で得られた実験時の第２の測定範囲Ｒｂの測定値と、事前の第２の測定範囲Ｒｂの測定値と実験時の第１の測定範囲Ｒａの測定値に対してこの実験時の第２の測定範囲Ｒｂの測定値から実験時の第１の測定範囲Ｒａにおける減衰量を引き算した値と、事前の第２の測定範囲Ｒｂの測定値との比をとることで、実験時の第２の測定範囲Ｒｂの状態の物理量を検出する。

【0050】

さらに、状態Ｃの測定で得られた実験時の第３の測定範囲Ｒｃの測定値と事前の第３の測定範囲Ｒｃの測定値と実験時の第２の測定範囲Ｒｂの測定値に対して，この実験時の第３の測定範囲Ｒｃの測定値から実験時の第１の測定範囲Ｒａにおける減衰量と、第２の測定範囲Ｒｂにおける減衰量を引き算した値と，事前の第３の測定範囲の測定値との比を取ることで、実験時の第３の測定範囲Ｒｃの状態の物理量を検出する。

【0051】

この計測及び演算を実験の各状態で行い、経過時間に関して連続的又は断続的に測定することにより、各測定領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおける実験の温度やガス成分の濃度などの物理量の経過情報である時系列の実験値データを得ることができる。

【0052】

従って、上記の第１〜第４の実施の形態の測定装置２ｉは、測定対象である燃焼室１に指向性のある測定用信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを発信する発信部１１ａ、１１ｂ、若しくは、測定対象である燃焼室１から指向性のある測定用信号Ｓｍ、Ｓｍａ、Ｓｍｂを受信する受信部２１、２１ａ、２１ｂとを有し、この受信部２１、２１ａ、２１ｂで受信した測定用信号Ｓｍ、Ｓｍａ、Ｓｍｂから測定対象である燃焼室１の状態を示す物理量を検出する測定装置である。

【0053】

そして、この測定装置２ｉは、発信する複数の測定用信号Ｓａ、Ｓｂの発信方向を測定部位Ｒｍで交差させるように発信部１１ａ、１１ｂを複数設けると共に、発信方向の変更、又は、発信部１１ａ、１１ｂ同士の離間距離Ｌを変更することにより、測定対象である燃焼室１における発信方向の交差位置（交点Ｐｍの位置）を変更する搭載ステージ（発信用交点移動機構）１２ａ、１２ｂを備えている。

【0054】

そして、上記の第１〜第４の実施の形態の測定方法は、測定対象である燃焼室１に指向性のある測定用信号Ｓａ、Ｓｂを発信し、若しくは、測定対象である燃焼室１から測定用信号Ｓｍ、Ｓｍａ、Ｓｍｂを受信して、受信した測定用信号Ｓｍ、Ｓｍａ、Ｓｍｂから測定対象である燃焼室１の状態を示す物理量を検出する測定方法である。

【0055】

この測定方法で、発信する複数の測定用信号Ｓａ、Ｓｂの発信方向を測定部位Ｒｍで交差させて、発信方向の変更、又は、発信位置同士の離間距離Ｌを変更することにより、測定対象である燃焼室１における発信方向の交差位置（交点Ｐｍの位置）を変更することを特徴とする方法である。

【0056】

これらの測定装置２ｉおよび測定方法によれば、比較的簡単な構成と制御により、内燃機関の燃焼室１などの比較的広い空間における測定部位Ｒｍを変更できると共に、その測定部位Ｒｍと対応させながら物理量を検出できるので、図１３及び図１４に示す比較例１の測定装置２Ｘ、及び、図１５に示す比較例２の測定装置２Ｙの下記のような問題点を解決できる。

【0057】

つまり、図１３及び図１４に示すような発信部１１と受信部２１が１組のみで構成される第１の比較例の測定装置２Ｘでは、必ずしも、局所から発生する測定用信号Ｓを検出しているわけではなく、図１３及び図１４の構成では信号透過領域Ｒｔのすべての測定用信号Ｓを合わせて検出していることになる。つまり、受信部２１に入力される測定用信号（検出信号）Ｓは、発信部１１から受信部２１までの領域Ｒｔの途中で検出された信号発生箇所（例えば、過熱箇所、排ガス発生箇所等）Ｒｍｘ、Ｒｍｙの位置までは特定できない。ただ、途中のどこかにこの信号発生箇所Ｒｍｘ、Ｒｍｙがあるということだけが分かる。そのため、燃料噴射時期、噴射量などによる制御を実行するとしても、データとして不足しており、噴射時期をどれだけずらせば、その箇所から過熱がなくなるか不明となってしまう。または、図１５及び図１６に示すような受信部２１のみから構成される第２の比較例の測定装置１Ｙにおいても同様である。

【0058】

そして、本発明に係る実施の形態の内燃機関Ｅは、図１２に示すように、上記の測定装置２ｉを備えると共、この測定装置２ｉからの測定結果を入力して、内燃機関Ｅの気筒内の燃焼室１への燃料噴射を制御する制御装置４０を備えて構成される。つまり、内燃機関Ｅの燃焼室１に燃料Ｆを噴射する燃料噴射装置３を測定装置２ｉで得た物理量を基に制御す値４０で制御する。この内燃機関Ｅによれば、燃焼室１における局所的な温度やガス成分の濃度等の物理量を検出して、これらの物理量に基づいて燃料噴射の噴射時期（噴射開始時期、噴射終了時期）、噴射位置、噴射量の調整制御を行うことで、内燃機関Ｅの燃料噴射の精密な制御が可能となる。

【0059】

また、燃焼室１の内部の最大過熱箇所、過熱時期を追跡することが可能となるので、この追跡結果を制御装置４０内で記憶するとともに、制御装置４０でこの追跡結果を利用して、次の燃料噴射の際に、局所的な過熱状態が発生しないように燃料噴射を調整することが可能となる。

【0060】

つまり、上記の測定装置２ｉにより、物理的な状態、化学的状態を局所別に検出することができる。例えば、温度を測定した場合には、燃焼室１の内部における過熱箇所と過熱時期の特定が可能となる。そして、この過熱箇所、加熱時期が特定可能であると、燃料Ｆの噴射時期を前後すること等で過熱状態の発生を回避することができるようになる。言い換えれば、この過熱箇所の特定により、過熱箇所を判断して、燃料噴射の制御を変更することで、局所的な過熱状態が発生するのを回避することができる。

【0061】

また、これらの測定装置２ｉで、内燃機関Ｅの燃焼室１の内部のみならず、内燃機関Ｅの排気マニホールド（図示しない）の内部、又は、内燃機関Ｅの排気管（図示しない）の内部の状態を示す温度やガス成分の濃度等の物理量を測定するように構成すると、温度が高くなる内燃機関Ｅの燃焼室１の内部、排気マニホールドの内部、排気管の内部の状態などの内燃機関Ｅの状態を精度良く測定できるようになる。

【符号の説明】

【0062】

１ 燃焼室（測定対象）
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２ｉ 測定装置
３ 燃料噴射装置
１０ 発信装置
１１ａ 第１の発信部
１１ｂ 第２の発信部
１２ａ、１２ｂ 搭載ステージ（交点移動機構）
２０ 受信装置
２１、２１ａ、２１ｂ 受信部
２２ 検出装置
２３ａ、２３ｂ 搭載ステージ（交点移動機構）
３０ 演算装置
４０ 制御装置
Ｅ 内燃機関
Ｌ、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ 発信部同士または受信部同士の離間距離
Ｐｍ 測定用信号の交点（発信方向または受信方向の交差位置）
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ 測定領域
Ｒｍ 測定部位
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ 発信の測定用信号
Ｓｍ、Ｓｍａ、Ｓｍｂ 散乱波（若しくは反射波）
α、α１、α２、α３ 発信部が測定用信号を発信する方向の角度
β、β１、β２、β３ 測定用信号同士の交差角度
γ 受信方向同士の交差角度
δ 受信部の受信方向の交差角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】