JP4980050B2 - 自動清浄式光センサ - Google Patents

Description

本発明は、燃焼室における燃焼過程の光度（ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を検査するための光センサ（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｅｎｓｏｒ）に関するものである。

燃焼機関、例えば火花点火エンジン（ｓｐａｒｋ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｓ）あるいはディーゼルエンジンにおいては、燃焼状態を調べるために光センサが供される。一方では、光度から温度を推定することができるので、燃焼室における光度を一時的に記録することによって、コンピュータモデルに対する限界状態としての重要なデータを提供する。他方では、光度を検出することによって燃焼室における煤の濃度について推定することができる。排気ガスの法規制が益々厳しくなっているため、エンジン燃焼時の煤の形成を低減させるため莫大な努力がなされている。光センサはこれら努力の発展に貴重なデータを提供するものである。

本発明に関わる特定の関心は、１３０度までの検出角度を実現し、かつ点火プラグあるいはグロープラグに設置しうる小さい径を有する光センサにある。

試験的な実験が明らかにしたところでは、光センサの燃焼室に面する側は、ある時間の経過後、殆どの場合数分後に既に煤で覆われている。それによって、前面レンズの透明性が低減する。前記レンズが汚れた後は、光センサによって測定された値は厄介なコンピュータによる較正を行った後でのみ燃焼室における光度に関し推定をもたらすこととなる。このため、較正の後センサを取り外し、清浄を行う必要がある。これは測定を中断させ、極めて時間がかかり、かつ高価につく。

実験では、この煤は焼き尽くすことが可能で、前面レンズは、該レンズの温度が少なくとも４００℃であれば汚れを取り除くことができることが示された。ある用途においてはこの目的のために、センサの前端に選択的に燃焼室の高温のガスが通される。その結果、煤は燃焼室の温度によってやがて再度焼き尽くされ、測定は再び有用なデータを提供する。ところが残念ながら、殆どの場合このガスの流れは、前面レンズを焼いて清浄にするには十分でない。

本発明の目的は、燃焼室と面している側における煤の堆積に影響されない、燃焼室における燃焼過程を検出するための光センサを提供することである。

本発明の課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴によって解決される。

本発明は添付図面を参照して詳細に説明される。

図１は光センサ１を示す。このセンサは燃焼室に面する側において１個以上のレンズ２を有している。該レンズ２を通して入る光はセンサ１の中心にある光ファイバによって伝送され、その後分析のために処理される。

測定の過程において、センサ１のレンズ２の前面は燃焼室７からの煤によって汚される。本発明のこの実施例は前面レンズ２の領域においてセンサ１の先端に加熱手段（ｈｅａｔｉｎｇ）４を有している。本発明の特徴は、センサの先端が、前記前面レンズ２における煤が焼き尽くされる温度まで加熱手段４によって加熱されうることにある。それによって、センサ１はきれいになり、所望される全測定時間に亘り作用しうる。

本実施例においては、加熱手段４は加熱コイルから構成されている。センサ１に装着された温度感知要素６は温度制御手段として機能する。

図２は、レンズ２とそれに隣接する光ファイバ３とを有する光センサ１の本発明による実施例の先端を示す。本明細書で説明する本発明はその他のセンサに対しても同様に採用することができる。本図は何らかの限定的な意味は有しているものと理解すべきでない。図２に示す実施例においては、加熱線４はレンズ２の周りに数回巻きつけられている。１回から８回（１ ｔｏ ８ ｃｏｉｌｓ）、特に２回から４回までの間のコイルの巻きであることが好ましい。断面が０．２５から１ミリメートルの間である加熱線４が使用されることが好ましい。加熱線４が加熱される電力は１０から７０ワットの間、特に１５から４０ワットの間であることが好ましい。

測定する前に既に、加熱手段４は前面レンズ２の表面を常に清浄状態に保つに必要な所望の温度まで持ってこられている。この目的に対して必要とされる温度はセンサの先端において、約４００℃、好ましくは約６００℃である。前面レンズ２の表面に堆積する煤はこれらの温度において直ちに焼き尽くされる。全体の測定の間加熱装置が清浄なレンズ２を提供し、従ってこの点に関して安定した測定を提供する。

代替的に、必要とされる加熱は電磁波の形態のエネルギを供給することによって実行することも可能である。前記のエネルギは例えばレーザによって発生させることができる。それによって、光は光ファイバ３を介してレンズ上に導くことができる。レンズ２上の堆積物は衝突するエネルギを吸収し、それによって焼き尽くされる。この装置での差異は実際に測定の間加熱手段が作動しなくてよいことである。このように、新しく汚れが生じた後測定を停止し、清浄化を実行する必要がある。

レンズに隣接して、流体を充填しうる導管あるいは流路を代替的に設けることができる。前記流体は適当な仕方で所望温度まで加熱され、導管あるいは流路に通されてそれによりセンサの先端まで通される。センサの先端のこの領域での熱の伝送によって前面レンズ上の煤を焼き尽くす。

センサの先端を加熱することの利点は、特にディーゼルエンジンの燃焼において、汚れの程度とは関係なくいずれの作業箇所においても測定を実行しうることである。別の利点は厄介な較正を行う必要がなく、センサを取り外す必要がないことである。

光センサの本発明による実施例を示す。 本発明による光センサの先端の詳細図である。

符号の説明

１ センサ
２ レンズ
３ 光ファイバ
４ 加熱手段、例えば加熱コイル
５ 加熱導管
６ 温度感知要素
７ 燃焼室

Claims (8)

1. 燃焼室（７）における燃焼過程を検出するための光センサ（１）であって、該センサの先端において前記燃焼室と面する少なくとも１個のレンズ（２）と、該レンズ（２）を通して入る光を伝送する光ファイバ（３）とを有し、かつ該センサの先端を加熱するための加熱装置（４）を含む光センサにおいて、前記加熱装置は、前記燃焼室と面する前記レンズの表面の近くで、前記レンズの周辺部の周りに巻きつけられていて、光ファイバ（３）の周辺部の周りには設けられていないことを特徴とする光センサ。
2. 前記加熱装置（４）が前記センサの先端を少なくとも４００℃まで、好ましくは少なくとも６００℃まで加熱しうることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
3. 前記加熱が加熱線（４）によって発生することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ。
4. 前記加熱線（４）が０．２５から１ミリメートルまでの径を有していることを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
5. 前記加熱線（４）が１０から７０ワットまでの、好ましくは１５から４０ワットまでの加熱電力によって作動しうることを特徴とする請求項３または４に記載のセンサ。
6. 前記加熱線（４）がレンズ（２）の周りに１回から８回、特に２回から４回までのコイルの巻きを配置していることを特徴とする請求項３，４または５のいずれか一項に記載のセンサ。
7. 前記加熱が制御可能であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のセンサ。
8. 前記センサが、温度制御手段として機能する温度感知要素（６）を含むことを特徴とする請求項７に記載のセンサ。

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