JP2002349336A - 内燃機関の筒内圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的センサを用いて精度良くシリンダ内圧
を検出する。 【解決手段】 内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブ
ロックとの間に介挿されるシリンダガスケット１００の
ボアグロメット１０５のシリンダ内露出面１１をシリン
ダ内圧に応じて変位するダイヤフラムとして用いる。ダ
イヤフラムの背面に対向する位置に端面２０ａを配置し
た光ファイバ２０をシリンダガスケットの基材１００ａ
内に設置し、光ファイバの他端２０ｂに検出ユニット３
０を接続する。検出ユニットは、光源から光ファイバを
介して端面２０ａからダイヤフラム背面１１ｂに光を照
射し、ダイヤフラム背面で反射した反射光を光ファイバ
を介して検出ユニットに導く。光源からの光と反射光と
の合成光には光路差に対応する干渉縞が生じるため、こ
の干渉縞の変化による合成光の強度変化を検出すること
により、ダイヤフラムの変位（シリンダ内圧）が検出可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の筒内圧
検出装置に関し、詳細には光学式センサを用いてシリン
ダ内圧力を検出する筒内圧検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関のシリンダ内圧力を検出
する筒内圧センサとしては、主に圧電素子を用いた電気
式センサが使用されていた。ところが、電気式センサは
電気的な雑音に弱いため、配置などによっては信頼性が
低下する場合がある。そこで、近年、電気的雑音に強い
光学式センサを使用する筒内圧検出装置が考案されてい
る。

【０００３】この種の筒内圧検出装置の例としては、例
えば特開平７−３０６１０９号公報に記載されたものが
ある。同公報の検出装置は、シリンダガスケット内のシ
リンダボア近傍に光ファイバを配置して、シリンダガス
ケットを介してシリンダ内圧に応じた力を光ファイバ側
面に作用させて光ファイバの曲げを生じさせる構成とさ
れている。光ファイバを通過する光量は、ファイバの曲
りに応じて変化する。同公報の検出装置は、適宜な手段
を用いて光ファイバを通過する光量変化を検出すること
により光ファイバの曲りに基づいてシリンダ内圧力を検
出するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平７−
３０６１０９号公報の筒内圧力検出装置では、光ファイ
バ自体に力を作用させてその曲りの変化に基づいてシリ
ンダ内圧を検出する構成とされているため、問題が生じ
る場合がある。例えば、同公報の装置では光ファイバに
初期曲げを与えるために比較的小さな曲率で光ファイバ
を曲げた状態で保持する必要がある。このため、光ファ
イバには常に曲げ応力が生じることになる。また、光フ
ァイバには更にシリンダ内圧変化に応じた周期的な曲げ
応力の変動が生じるため、これらの定常応力や変動応力
により、長期間の使用で光ファイバ自体の劣化や損傷が
生じる可能性がある。

【０００５】更に、同公報の装置ではシリンダ内圧によ
り光ファイバの曲りを変化させる際に、光ファイバ自体
の弾性により曲りを阻止する方向に力が働くため、わず
かではあるがシリンダ内圧の検出値に誤差が加わる場合
がある。本発明は上記従来技術の問題に鑑み、光ファイ
バなどの導光路自体にシリンダ内圧による力を加えるこ
となく、精度良くシリンダ内圧を検出することが可能な
内燃機関の筒内圧検出装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関のシリンダ内に露出するガスケット部
分に配置され、表面に作用するシリンダ内圧に応じた変
位量で変位する受圧部と、該受圧部の背面に対向する位
置に端部を有する導光路と、該導光路を介して前記端部
から前記受圧部背面に光を照射する光源と、前記端部か
ら照射された光の、前記受圧部背面からの反射光を受光
する受光器と、前記受光器で受光した前記反射光に基づ
いて前記受圧部の変位量を検出することにより、シリン
ダ内圧を検出する検出部と、を備えた内燃機関の筒内圧
検出装置が提供される。

【０００７】すなわち、請求項１の発明では導光路自体
にはシリンダ内圧による力は作用せず、シリンダ内圧を
受けて変位する受圧部が導光路とは別に設けられてい
る。また、この受圧部の変位は導光路端部からの照射光
を受圧部に反射させて受光器により受光することにより
検出される。受圧部はシリンダ内圧に応じて変位するた
め、受圧部変位量を検出することによりシリンダ内圧に
よる力を導光路自体に作用させることなく正確なシリン
ダ内圧を検出することが可能となる。なお、受圧部の変
位量は、例えば照射光と反射光との位相の差を検出する
ことにより検出可能である。また、導光路としては、例
えば光ファイバ、光伝導膜などが使用可能である。更
に、ガスケットとしてはシリンダ内に露出する部分を有
するもの、例えばシリンダガスケット、インジェクタ取
付用ガスケット、点火プラグ用ガスケット等の種々のガ
スケットが使用可能である。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、前記受圧
部は、前記ガスケットと一体に形成され、シリンダ内圧
に応じてシリンダ半径方向に変位するダイアフラムから
なる、請求項１に記載の筒内圧検出装置が提供される。

【０００９】すなわち、請求項２の発明では、受圧部は
ガスケットと一体に形成されたダイアフラムからなって
いる。このため受圧部のシリンダへの取付が極めて容易
になる。

【００１０】請求項３に記載の発明によれば、前記受圧
部はシリンダガスケットのボアグロメットとして形成さ
れた請求項１に記載の筒内圧検出装置が提供される。

【００１１】すなわち、請求項３の発明では、受圧部は
シリンダガスケットのボアグロメットとして形成されて
いる。このため、既存のガスケット部品を用いて受圧部
を形成することが可能となる。

【００１２】請求項４に記載の発明によれば、前記受圧
部背面の、前記導光路端部からの照射光を反射する領域
は、前記照射光の光軸にほぼ直交する平面として形成さ
れた、請求項１に記載の筒内圧検出装置が提供される。

【００１３】すなわち、請求項４の発明では、受圧部背
面の照射光反射領域は平面として形成されているため、
受圧部の変位による反射光の光軸の変化が最小に抑制さ
れる。

【００１４】請求項５に記載の発明によれば、更に、前
記照射光反射領域と重複しない位置に配置され、前記受
圧部に作用するシリンダ内圧を受承して受圧部を支持す
る支持部材を備え、前記支持部材は受圧部の前記照射光
反射領域部分より剛性が低く、シリンダ内圧による前記
受圧部の変位のほぼ全量が前記支持部材のたわみにより
生じる、請求項１に記載の筒内圧検出装置が提供され
る。

【００１５】すなわち、請求項５の発明では受圧部の照
射光反射領域以外の部分で受圧部を支持する、剛性の比
較的低い支持部材が設けられており、シリンダ内圧が加
わると支持部材がたわむことにより受圧部が変位する構
成とされている。このため、受圧部の変位の際に照射光
反射領域の歪みが抑制され平面を維持することが可能と
なる。これにより、受圧部の変位による光軸の変化が更
に小さくなる。

【００１６】請求項６に記載の発明によれば、前記導光
路は、ガスケット内に延設された光ファイバーからな
る、請求項１に記載の筒内圧検出装置が提供される。

【００１７】すなわち、請求項６の発明では、導光路と
してガスケット内に延設された光ファイバが使用され
る。これにより、極めて簡易に機関に導光路を取付ける
ことが可能となる。

【００１８】請求項７に記載の発明によれば、前記導光
路は、ガスケット基材上に形成された光伝導膜からな
る、請求項１に記載の筒内圧検出装置が提供される。

【００１９】すなわち、請求項７に記載の発明では、導
光路としてガスケット基材に形成した光伝導膜が用いら
れるため、ガスケットと導光路とを一体形成することが
可能となり、ガスケット内への導光路の取付が簡易にな
る。

【００２０】請求項８に記載の発明によれば、前記受圧
部背面からの反射光は照射光と同じ前記導光路を介して
前記受光器に導かれる、請求項１に記載の筒内圧検出装
置が提供される。

【００２１】すなわち、請求項８の発明では照射光と反
射光とが導光路を共有するため、反射光用の導光路が不
要となり装置構成を簡易なものにすることが可能とな
る。

【００２２】請求項９に記載の発明によれば、前記受圧
部と前記導光路端部との組が、シリンダボア周方向に複
数組配置された、請求項１に記載の筒内圧検出装置が提
供される。

【００２３】すなわち、請求項９の発明では、シリンダ
ボア周方向の複数の位置でシリンダ内圧が検出されるた
め、複数の検出値を得ることができ、検出位置や受圧部
自体の寸法、配置などの誤差を補正することが可能とな
る。

【００２４】請求項１０に記載の発明によれば、前記シ
リンダガスケットのボアグロメットには、シリンダボア
周方向に複数の切欠が設けられた、請求項３に記載の筒
内圧検出装置が提供される。

【００２５】すなわち、請求項１０の発明では、受圧部
を設けるシリンダガスケットのボアグロメットには周方
向に複数の切欠が設けられているため、ボアグロメット
自体がシリンダ内の熱を受けて膨張する際に受圧部が変
位して検出誤差が生じることが防止される。

【００２６】請求項１１に記載の発明によれば、前記受
圧部背面と前記導光路端部との間の空隙内は真空状態に
保持された、請求項１に記載の筒内圧検出装置が提供さ
れる。

【００２７】すなわち、請求項１１の発明では、照射光
と反射光との経路となる受圧部背面と導光路端部との間
の空隙は真空状態に維持されており、気体や液体が存在
しない。この空隙部分に気体や液体が存在すると、受圧
部の変位による圧力やシリンダ内の熱により空隙部分の
気体や液体の密度変化が生じ、照射光と反射光との経路
の光学的特性が変化する可能性がある。本発明では、こ
の空隙部分を真空に維持するため、光学的特性の変化が
生じず常に正確な筒内圧検出を行うことが可能となる。

【００２８】請求項１２に記載の発明によれば、前記受
圧部背面と前記導光路端部との間の空隙を大気に連通す
る連通路を備えた、請求項１に記載の筒内圧検出装置が
提供される。

【００２９】すなわち、請求項１２の発明では、受圧部
背面と導光路端部との間の空隙は連通路により大気に連
通されている。これにより、受圧部の変位やシリンダの
熱により受圧部の背圧が変化することなく、常に一定の
背圧が維持できるため、受圧部の変位量は正確にシリン
ダ内圧に対応するようになり、常に正確な筒内圧検出を
行うことが可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１から図３は、本発明の
筒内圧力検出装置の実施形態の基本的構成を模式的に示
す図である。図１の実施形態では、内燃機関のシリンダ
ガスケットのボアグロメット部に受圧部を構成した場合
を示している。

【００３１】図１において、１００は板状のシリンダガ
スケットを示す。シリンダガスケット１００は、内燃機
関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介挿さ
れ、各シリンダのボアに対応する形状の孔部１０１がシ
リンダの数だけ形成されている（図１では４気筒機関用
のシリンダガスケットの場合を示している）。シリンダ
ガスケット１００は、耐熱性の基材からなり、孔部１０
１の周縁部には、例えばステンレススチール等の断面コ
字形状の金属製環状部材からなるボアグロメット１０５
により覆われている。

【００３２】本実施形態では、シリンダガスケット１０
０の孔部１０１の内周部分に筒内圧力検出装置の圧力検
出部１０が設けられている。図２は、圧力検出部の基本
的な構成を模式的に示す断面図である。図２において、
その全体を１０で示す圧力検出部は、シリンダガスケッ
ト１００をシリンダヘッド１１０とシリンダブロック１
１５との間に装着したときに、シリンダ内に露出するボ
アグロメット１０５の内周部壁面１１をダイヤフラムと
して利用する構造とされている。受圧部としてのダイヤ
フラム１１は、ダイヤフラム１１とガスケットの基材１
００ａとの間に配置された支持部材１３により基材１０
０ａに対して間隔をあけて保持されている。すなわち、
図２の例では、ダイヤフラム１１の背面１１ｂと基材１
００ａとの間には、シリンダボアの周囲に密閉された環
状の空間（ダイヤフラム室）１１ｃが形成されている。

【００３３】図２に２０で示すのは、ガスケット１００
の基材１００ａ中に配置された光ファイバである。光フ
ァイバ２０の端面２０ａは光ファイバ軸線に対して垂直
にカットされており、ダイヤフラム室１１を挟んでダイ
ヤフラム１１の背面１１ｂと対向する位置に配置されて
いる。シリンダ内圧がダイヤフラム１１の表面１１ａに
作用すると、ダイヤフラム１１はシリンダ内圧に応じて
シリンダボアの半径方向にたわむため、ダイヤフラム１
１の背面１１ｂと光ファイバ２０の端面２０ａとの間の
距離がダイヤフラム１１の変位量に応じて変化する。本
実施形態では、この距離の変化を検出することによりシ
リンダ内圧を検出している。

【００３４】図１に示すように、光ファイバ２０はガス
ケット１００の基材内を通って、ガスケット１００の外
周部から引出され、もう一方の端部２０ｂはガスケット
１００外で検出ユニット３０に接続されている。図３
は、光ファイバ２０のもう一方の端部２０ｂに接続され
た検出ユニット３０の基本的構成を示す図である。検出
ユニット３０は、レーザー光源３１、フォトトランジス
タ等の受光器３３、半透鏡として機能するプリズム３
５、及び集光レンズ３７ａから３７ｃ及び参照光を生成
する参照鏡３９を備えている。

【００３５】光源３１から照射されたレーザー光は、集
光レンズ３７ａを通過して、その一部がプリズム３５の
半透鏡面３５ａで反射され、集光レンズ３７ｂを通っ
て、光ファイバ２０の端面２０ｂに照射される。また、
照射光の一部はプリズムの半透鏡面３５ａを通過して参
照鏡３９に入射する。光ファイバ２０は、透光材料のフ
ァイバーの外側を屈折率の異なる材料でコーティングし
た構成であり、端面２０ｂに入射した照射光は、光ファ
イバ２０内をコーティング層間で反射しつつ進行し、も
う一方の端面２０ａ（図２）からダイヤフラム背面１１
ｂに照射される。この光はダイヤフラム背面１１ｂで反
射して、再度光ファイバの端面２０に入射する。この反
射光は、入射光とは逆に光ファイバ２０内を進行して端
面２０ｂからレンズ３７ｂを照射する。この反射光はレ
ンズ３７ｂを経てプリズム３５に照射され、更にその一
部はプリズム３５の半透鏡面３５ａを透過して、レンズ
３７ｃを経て受光器３３に入射する。

【００３６】一方、光源３１から照射されたレーザー光
の一部は、プリズム３５を透過して参照鏡３９で反射さ
れ、参照光となってプリズム３５に入射する。プリズム
３５内では、更に参照光の一部はプリズム３５の半透鏡
面３５ａに反射してレンズ３７ｃを通り、受光器３３に
入射する。すなわち、光源３１から照射された光は、そ
の一部が光ファイバ２０を通ってダイヤフラム１１の背
面１１ｂで反射された反射光として、また、他の一部が
参照鏡３９で反射された参照光として受光器３３に入射
することになる。反射光と参照光とは、その光路長の差
のために受光器３３入射時に位相の差が生じているた
め、受光器３３に入射する反射光と参照光との合成光に
は干渉縞が生じる。

【００３７】本実施形態では、受光器３３に入射する合
成光の干渉縞により生じる光強度の変化によりシリンダ
内圧力を検出する。すなわち、シリンダ内の圧力がボア
グロメット１０５のダイヤフラム１１の表面１１ａに作
用すると、ダイヤフラム１１はシリンダ内圧に応じた量
だけシリンダボア半径方向に変位する。このため、ダイ
ヤフラム１１の背面１１ｂと光ファイバ２０の端面２０
ａとの距離はシリンダ内圧に応じた量だけ変化する。こ
れにより、受光器３３に入射する反射光の光路長が変化
するため、参照光と反射光との合成光に生じる干渉縞の
位置と数とが変化し、受光器３３に入射する光の強度が
変化するようになる。このため、受光器３３により反射
光と入射光との合成光の強度変化を測定することにより
ダイヤフラム１１の変位量を検出することが可能とな
る。従って、予めダイヤフラム１１の変位量とシリンダ
内圧との関係を求めておくことによりシリンダ内圧を検
出することができる。

【００３８】このように、圧力検出部１０をガスケット
内に収納することにより直接的にシリンダ内圧を測定す
ることが可能となるが、圧力検出部１０はシリンダ内の
高熱と高圧、或は振動に直接さらされることになる。こ
のため、高精度にシリンダ内圧力を検出するためには、
圧力検出部１０の構成に種々の考慮が必要となる。例え
ば、図２の実施形態ではダイヤフラム背面１１ｂの、光
ファイバ端面２０ａからの照射光を反射する領域は、光
ファイバ端面２０から照射される光の光軸に直角な平面
に加工され、鏡面仕上げされている。

【００３９】ダイヤフラム１１の背面の照射光反射領域
を照射光の光軸に直角な平面に加工することにより、反
射光は正確に光ファイバ２０の端面２０に入射するよう
になり、ボアグロメット１０５部分などのガスケット構
成部材が多少変形しても光軸のずれが小さくなる。この
ため、本実施形態では精度の高いシリンダ内圧検出を行
うことが可能となっている。

【００４０】また、図示していないが、本実施形態では
一つのボアグロメット１０５に図２の圧力検出部１０を
複数個設置することにより、更に検出精度を向上させる
ことも可能である。１つのシリンダに対して複数の圧力
検出部１０を設けることにより、各圧力検出部の検出誤
差や検出値のばらつきを処理することが可能となり、単
一の検出部でシリンダ内圧を検出する場合に較べて検出
精度を大幅に向上させることが可能となる。

【００４１】また、グロメット１０５はシリンダ内の高
温に曝されるため、グロメット自身が熱膨張しダイヤフ
ラム１１が半径方向に変位する。このため、ダイヤフラ
ム１１の変位が必ずしも正確にシリンダ内圧のみに対応
しなくなる場合が生じる。そこで、本実施形態では、ボ
アグロメット１０５の内周部分にシリンダ軸線に平行な
切欠を周方向に複数個配置することにより、ボアグロメ
ット１０５の熱膨張によるグロメット（ダイヤフラム）
の径方向の変位を最小にする構成としている。これによ
り、ダイヤフラム１１の半径方向変位はグロメット部１
０５の熱膨張に影響されなくなるため、シリンダ内圧が
正確に検出されるようになる。

【００４２】図４、図５は圧力検出部の図２とは異なる
構成を示している。図４、図５においても図２と同一の
参照符号は同様な要素を示している。圧力検出部１０の
ダイヤフラム１１は、圧力を受けて変形すると、ダイヤ
フラム背面１１ｂの平面度を維持できなくなり、光ファ
イバ２０の端面２０ａに入射する反射光の強度が変化す
る場合がある。

【００４３】図４の例では、ボアグロメット１０５の孔
部１０１の内周部、すなわちダイヤフラム１１は、比較
的剛性の高い材質で構成されている。ダイヤフラム１１
の剛性が高くなるほどダイヤフラムの歪みは小さくなる
ため、シリンダ内圧が増大してもダイヤフラム背面１１
ｂの平面度の変化は小さくなるが、逆にダイヤフラム１
１の剛性が高くなると内圧を受けたときのダイヤフラム
１１の半径方向の変位が小さくなり、圧力検出部自体の
シリンダ内圧に対する感度が低下する問題がある。

【００４４】図４の実施形態では、ダイヤフラム１１に
剛性の高い材質を使用するとともにダイヤフラム１１の
厚みを増大させてダイヤフラム１１の剛性を増大させて
いるが、同時に、剛性の低い（弾性の大きい）材質を用
いてダイヤフラム１１の支持部材１３を構成することに
より上記問題を解決している。ダイヤフラム１１の剛性
を高くするとともに、支持部材１３の剛性を低く設定し
た結果、シリンダ内圧を受けると支持部材１３は容易に
弾性変形し、剛性の高いダイヤフラム１１は平面度を維
持したままシリンダ半径方向に変位するようになる。

【００４５】なお、支持部材１３はダイヤフラム１１の
照射光反射領域と重複しない位置でダイヤフラムを支持
しており、支持部材１３の変形により反射光が遮られる
ことがないようにされている。また、本実施形態では、
シリンダ内圧を受けたときのダイヤフラム１１の変位の
ほぼ全量が支持部１３の弾性変形により生じるようにダ
イヤフラム１１と支持部材１３との剛性が設定されてい
る。これにより、シリンダ内圧によるダイヤフラム１１
の変形が最小に抑制されるため、ダイヤフラム１１の変
形による光軸の変化や反射光の強度変化が少なくなり、
より正確にシリンダ内圧を検出することが可能となる。

【００４６】また、図４の実施形態のようにダイヤフラ
ム１１の剛性を高める場合には、ダイヤフラム１１に剛
性の高い材料を使用するとともにダイヤフラム１１の厚
さを増大することが効果的である。しかし、ダイヤフラ
ム１１の厚さが大きくなると、ダイヤフラム１１自身の
質量が増大するため変位に対する慣性抵抗が増大し高周
波数の圧力変動に対する感度が低下する問題がある。そ
こで、ダイヤフラム１１の剛性を増大させる際に、図５
に示すようにダイヤフラムの中央部付近の厚みを増し
て、シリンダ軸線方向両端部にかけて緩やかに厚みが減
少する断面形状とすることが好ましい。これにより、ダ
イヤフラム自体の質量増大を最小に抑制しながらダイヤ
フラムの曲げ剛性を増大させることが可能となるため、
広い周波数帯域の圧力変動を正確に検出することが可能
となる。

【００４７】図６は、圧力検出部１０の図３から図５と
は別の実施形態を示す。本実施形態においても、図３か
ら図５と同一の参照符号は同様の要素を示している。本
実施形態では、ダイヤフラム背面１１ｂとガスケット基
材１００ａとの間に形成されるダイヤフラム室１１ｃを
大気と連通する連通路１００ｃが設けられている。連通
路１００ｃは、基材１００ａ内に形成され、ガスケット
１００周縁部で大気に開放されている。

【００４８】図２の実施形態のように、ダイヤフラム室
１１ｃを密閉空間とした場合、ダイヤフラム室１１ｃ内
に封入された気体は、シリンダの熱を受けて圧力が上昇
するとともに、ダイヤフラム１１の変位により圧縮され
密度が変化することになる。このように、ダイヤフラム
室１１ｃ内の気体の密度が変化すると光の屈折率が密度
とともに変化して、ダイヤフラム背面１１ｃと光ファイ
バ２０の端面２０ａとの間の空間の光学的特性が変化し
てしまい、反射光の位相が変化する場合がある。これに
対して、本実施形態ではダイヤフラム室１１ｃと大気と
を連通する連通路１００ｃが設けられているため、ダイ
ヤフラム室１１ｃ内の圧力は常に大気圧に維持され、ダ
イヤフラム室１１内の気体の密度変化が生じない。この
ため、本実施形態によれば、常にダイヤフラム室１１ｃ
内の空間の光学的特性を一定に維持することが可能とな
り、シリンダ内圧の検出値に誤差が生じることが防止さ
れる。

【００４９】なお、図６の例ではダイヤフラム室１１ｃ
と大気とを連通する連通路１００ｃを設けることによ
り、ダイヤフラム室１１ｃ内の気体の密度変化を防止し
ていたが、例えば、図２の構成において、予めダイヤフ
ラム室１１ｃ内の空気を排気してダイヤフラム室１１ｃ
内を真空状態に保持するようにする事も可能である。ダ
イヤフラム室１１ｃ内を真空状態に保持することによ
り、シリンダの熱やダイヤフラム１１に作用するシリン
ダ内圧にかかわらずダイヤフラム室１１ｃ内の空間の光
学的特性は常に一定に維持されるため、シリンダ内圧の
検出値に誤差が生じることが防止される。

【００５０】また、上記各実施形態では照射光と反射光
との導光路としてガスケット基材１００ａと別体の光フ
ァイバ２０を用いた場合を例にとって説明しているが、
導光路としては、他の構成のものも使用可能である。例
えば、ガスケット基材１００ａを２層構造として、片方
の層の表面に光伝導膜を基材と一体に形成した導光路の
構成も可能である。光伝導膜としては、例えば光ファイ
バ２０のコーティング層に相当する材質の層と石英など
の透光性の良好な材料とを交互に積層して膜形成プロセ
スにより基材表面に一体に形成したものが使用される。
光伝導膜を形成した基材と通常の基材とを上下に重ねて
ガスケット１００を構成することにより、図２の光ファ
イバ２０位置に光伝導膜を有する基材が形成される。

【００５１】このように、基材と一体に形成した光伝導
膜を光ファイバの代りに用いることにより、導光路の経
路を極めて精密に管理することが可能となり、光路長の
ばらつきや光ファイバの配置位置のばらつきによる計測
値の誤差が低減されるとともに、ガスケット内への導光
路の設置が簡略化される。

【００５２】次に、図７、図８を用いて圧力検出部１０
の別の構成例を示す。図７、図８において図３から図６
と同一の参照符号は同様な要素を示している。図７は、
ガスケット１００のグロメット１０５部のダイヤフラム
１１を構成する環状の部材及びその支持部１３をグロメ
ット１０５の他の部分から独立させた構成を示してい
る。前述の図３から図６の構成では、圧力検出部１０の
ダイヤフラム１１のシリンダ軸線方向両端部分はシリン
ダヘット１１０とシリンダブロック１１５とにそれぞれ
接触していた。これに対して、図７の例ではダイヤフラ
ム１１の両端部と、グロメット１０５の、シリンダヘッ
ド１１０と直接接触する部材１０５ａ、及びシリンダブ
ロック１１５と直接接触する部材１０５ｂとの間には間
隙１１ｅ及び１１ｆが設けられており、ダイヤフラムが
これらの部材１０５ａ、１０５ｂと接触しないようにさ
れている。

【００５３】シリンダガスケット１００は、シリンダヘ
ッド１１０とシリンダブロック１１５との間に介挿され
てシリンダヘッド１１０とシリンダブロック１１５との
間の締付け力を受ける。このため、ダイヤフラム１１両
端が部材１０５ａ、１０５ｂに直接接触しているとダイ
ヤフラム１１にはシリンダヘッド１１０とシリンダブロ
ック１１５との締付け力が作用することになり、締付け
力が大きい場合にはダイヤフラム１１が軸線方向に座屈
を生じる可能性がある。

【００５４】図７の例では、ダイヤフラム両端に空隙１
１ｅ、１１ｆを配してダイヤフラム１１にシリンダヘッ
ド１１０とシリンダブロック１１５との間の締付け力が
作用することを防止している。これにより、シリンダヘ
ッド締付け力によりダイヤフラム１１が座屈を生じるこ
とが防止される。

【００５５】図８は、図２の実施形態において、基材１
００ａ中に配置される光ファイバ２０の周囲に耐熱性の
緩衝材１００ｂを配置した構成を示す。緩衝材１００ｂ
は比較的柔軟な材質のものが使用され、ガスケット基材
１００ａに加わる締付け力が光ファイバ２０に直接作用
しないようにされている。シリンダガスケット１００に
は、シリンダヘッド１１０とシリンダボア１１５との間
の締付け力が直接作用することになるが、基材１００ａ
中に配置された光ファイバ２０にこの締付け力が作用す
ると、光ファイバ２０の光学的特性が変化する。このた
め、シリンダヘッドの締付け力によりシリンダ内圧検出
値が影響を受けるおそれがある。

【００５６】図８の例では、光ファイバ２０の周囲に緩
衝材１００ｂを配置したことにより、基材１００ａから
光ファイバ２０に作用する締付け応力が緩和されるた
め、シリンダヘッドの締付け力により影響を受けること
なく、正確なシリンダ内圧測定を行うことが可能とな
る。

【００５７】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、光学的
センサを用いてシリンダ内圧を検出する際に、光ファイ
バなどの導光路自体にシリンダ内圧による力を作用させ
ることなく、高精度にシリンダ内圧を検出可能とする共
通の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の筒内圧検出装置の実施形態の概略構成
を説明する図である。

【図２】筒内圧検出装置の圧力検出部の基本的構成を示
す図である。

【図３】検出ユニットの基本的構成を示す図である。

【図４】圧力検出部の別の構成例を示す図である。

【図５】圧力検出部の別の構成例を示す図である。

【図６】圧力検出部の別の構成例を示す図である。

【図７】圧力検出部の別の構成例を示す図である。

【図８】圧力検出部の別の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１０…圧力検出部 １１…ダイヤフラム １１ｃ…ダイヤフラム室 １３…支持部 ２０…光ファイバ ３０…検出ユニット １００…シリンダガスケット １０５…ボアグロメット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA23 BB12 CC02 CC14 DD01 EE31 FF11 GG11 2G087 AA13 BB16 CC12 3G084 AA03 BA00 DA00 FA21

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダ内に露出するガスケ
   ット部分に配置され、表面に作用するシリンダ内圧に応
   じた変位量で変位する受圧部と、 該受圧部の背面に対向する位置に端部を有する導光路
   と、 該導光路を介して前記端部から前記受圧部背面に光を照
   射する光源と、 前記端部から照射された光の、前記受圧部背面からの反
   射光を受光する受光器と、 前記受光器で受光した前記反射光に基づいて前記受圧部
   の変位量を検出することにより、シリンダ内圧を検出す
   る検出部と、を備えた内燃機関の筒内圧検出装置。
2. 【請求項２】 前記受圧部は、前記ガスケットと一体に
   形成され、シリンダ内圧に応じてシリンダ半径方向に変
   位するダイアフラムからなる、請求項１に記載の筒内圧
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記受圧部はシリンダガスケットのボア
   グロメットとして形成された請求項１に記載の筒内圧検
   出装置。
4. 【請求項４】 前記受圧部背面の、前記導光路端部から
   の照射光を反射する領域は、前記照射光の光軸にほぼ直
   交する平面として形成された、請求項１に記載の筒内圧
   検出装置。
5. 【請求項５】 更に、前記照射光反射領域と重複しない
   位置に配置され、前記受圧部に作用するシリンダ内圧を
   受承して受圧部を支持する支持部材を備え、前記支持部
   材は受圧部の前記照射光反射領域部分より剛性が低く、
   シリンダ内圧による前記受圧部の変位のほぼ全量が前記
   支持部材のたわみにより生じる、請求項１に記載の筒内
   圧検出装置。
6. 【請求項６】 前記導光路は、ガスケット内に延設され
   た光ファイバーからなる、請求項１に記載の筒内圧検出
   装置。
7. 【請求項７】 前記導光路は、ガスケット基材上に形成
   された光伝導膜からなる、請求項１に記載の筒内圧検出
   装置。
8. 【請求項８】 前記受圧部背面からの反射光は照射光と
   同じ前記導光路を介して前記受光器に導かれる、請求項
   １に記載の筒内圧検出装置。
9. 【請求項９】 前記受圧部と前記導光路端部との組が、
   シリンダボア周方向に複数組配置された、請求項１に記
   載の筒内圧検出装置。
10. 【請求項１０】 前記シリンダガスケットのボアグロメ
    ットには、シリンダボア周方向に複数の切欠が設けられ
    た、請求項３に記載の筒内圧検出装置。
11. 【請求項１１】 前記受圧部背面と前記導光路端部との
    間の空隙内は真空状態に保持された、請求項１に記載の
    筒内圧検出装置。
12. 【請求項１２】 前記受圧部背面と前記導光路端部との
    間の空隙を大気に連通する連通路を備えた、請求項１に
    記載の筒内圧検出装置。