JP2003138959A - 一体型シリンダヘッドガスケット燃焼センサを用いたエンジン燃焼モニタリングおよび制御システム - Google Patents

一体型シリンダヘッドガスケット燃焼センサを用いたエンジン燃焼モニタリングおよび制御システム

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JP2003138959A JP2002306006A JP2002306006A JP2003138959A JP 2003138959 A JP2003138959 A JP 2003138959A JP 2002306006 A JP2002306006 A JP 2002306006A JP 2002306006 A JP2002306006 A JP 2002306006A JP 2003138959 A JP2003138959 A JP 2003138959A
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William D Hopfe
ディー ホッフェ ウィリアム
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス混合物すなわち装入物組成等のシリンダ
内状態をリアルタイムで効率的にモニタリングできる手
段を提供することにある。 【解決手段】 燃焼物組成、圧力または温度をモニタリ
ングするための、シリンダヘッドガスケット内に埋入さ
れた光通信チャネル（ＬＣＣ）およびセンサを備えた少
なくとも１つの構造体を有する一体型エンジン燃焼モニ
タリングシステム。センサとＬＣＣとの間には、空気キ
ャビティ、または光屈折率ゲルまたはポリマーを配置す
ることができる。センサは、種々の形状または形態の感
知部品を有している。ＬＣＣは、ストランドまたは他の
構造的形状に形成されかつシリンダヘッドガスケット内
に組み込まれるポリマー等の１種類以上の材料からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本願は、２００１年１０月１８日付米国特
許出願第６０／３３０，３０６号（該米国特許出願の全
部を本願に援用する）の利益を主張する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くは、エンジン
シリンダ内の燃焼プロセスすなわち燃焼室状態をモニタ
リングするための一体型センサシステムに関し、より詳
しくは、エンジンのシリンダヘッドガスケット内に埋入
された光通信チャネルおよびセンサを用いて燃焼プロセ
スすなわち燃焼室状態をモニタリングする一体型センサ
システムに関する。
【０００３】
【従来の技術】エンジンは、この最適運転を妨げる、燃
焼に関する幾つかの問題に遭遇する。例えば、空気／燃
料混合物が不適正になることがあるし、空気／燃料混合
物中に汚染物質が存在することもある。また、エンジン
の問題は、弁が密封されないこと、圧縮ストローク中に
空気／燃料混合物がピストンを通って漏洩すること、ま
たは摩耗によりシリンダとシリンダヘッドとの間にギャ
ップが形成されること等の理由で圧縮が適正に行なわれ
ない場合にも生じる。
【０００４】エンジンのシリンダヘッドは、シリンダ頂
部のシーリング、弁トレーン部品の取付け、吸気弁およ
び排気弁のガイドおよびポートの形成、または燃焼室へ
のスパークプラグのアクセス等の多くの機能を有してい
る。シリンダヘッド内のピストン上方の各凹部領域は、
空気／燃料混合物が燃焼する燃焼室である。空気／燃料
混合物の吸気および燃焼ガスの排気は、エンジンが適正
作動できるように調整されなくてはならない。
【０００５】シリンダヘッドは、燃焼プロセスから生じ
る高圧を閉じ込めるため密封されなくてはならない。シ
リンダヘッドとエンジンブロックとの間に配置されるシ
リンダヘッドガスケットは、シールを形成すべく機能す
る。エンジンのシリンダヘッド内の苛酷な環境のため、
シリンダヘッドの周囲の構成部品は、−４０〜＋２５０
℃に亘って変化する温度等の苛酷な条件に耐えることが
できなくてはならない。シリンダヘッドガスケットはま
た、非常に高い圧力を受ける。シリンダ内パラメータ、
特にエンジンの燃焼に関するパラメータのモニタリング
すなわち測定を行なうことにより、エンジン性能の最適
化が可能になる。
【０００６】燃焼室内のガス混合物の組成、圧力または
温度の変化を測定すなわちモニタリングするのに歪みゲ
ージを使用できる。種々の形式の歪みゲージが存在する
が、一般的には、機械的移動を電気信号に変換するもの
である。使用する歪みゲージの材料の種類の選択に際し
考察すべきは、温度感度、安定性および耐久性等の材料
特性である。
【０００７】伝統的なワイヤ型歪みゲージは、通常、組
立てが困難でありかつ多数のワイヤを使用するため信頼
性が低い。ワイヤを通る信号は、しばしば、隣接ワイヤ
内の信号伝送との混信および干渉を引き起こす。また、
ワイヤを通る信号は、何らかの形式のシールディングを
行なわない限り、隣接ワイヤに電磁干渉を引き起こす。
これらのファクタは、信号歪みを引き起こす。
【０００８】ワイヤの代わりに、ときどき光ファイバが
使用されるか、成形構造体内に組み込まれるが、光ファ
イバは電子部品システムのコストを増大させる。また、
光学部品と電気部品との一体化は、組立てが困難なた
め、通常、大量生産には適していない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の種々の実施形
態は、シリンダヘッドガスケット内に埋入されたセンサ
に接続された光チャネルを使用している。本発明は、ガ
ス混合物すなわち装入物組成等のシリンダ内状態をリア
ルタイムで効率的にモニタリングできる手段を提供す
る。また、本発明による種々の構成部品（構成部品の１
つは、好ましくはパワー・トレーンシステムである）の
一体化により、コスト、重量、複雑さ、信号ノイズ、信
頼性、スペース、および一体型システムのいわゆるノイ
ズ、振動および苛酷さ（noise, vibration and harshne
ss: ＮＶＨ）に関する幾つかの利益が得られる。
【００１０】エンジンのシリンダヘッドガスケット内へ
の燃焼物組成、圧力または温度のモニタリングを行なう
センサの一体化は、本願で光通信チャネル（light comm
unication channel: ＬＣＣ）技術と呼ぶ新規な光チャ
ネル技術を用いて達成される。ＬＣＣの一端は、プラス
チック吸気マニホルド等の他のエンジン構造体の一部と
して製造され、および／または光学検出器、パワー・ト
レーンシステムまたは他のプロセス制御電子部品等の他
の構造体すなわち構成部品に接続される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様では、Ｌ
ＣＣを備えた１つ以上の構造体を有する一体型エンジン
燃焼モニタリングシステムが提供される。シリンダ壁の
近くでシリンダヘッドガスケット内に埋入されたセンサ
は、ＬＣＣを備えた１つ以上の構造体に接続される。セ
ンサが受けた信号はＬＣＣを通って伝播されて、電子シ
ステムにより受けられかつ処理される。
【００１２】本発明の他の態様では、光学窓を備えたシ
リンダヘッドガスケット内に埋入されたセンサを有する
一体型エンジン燃焼モニタリングシステムが提供され
る。ＬＣＣはポリマーからなり、テーパ状、光学束、ま
たはリング状の形状を有する光学窓に直接的または間接
的に接続される。電子システムは、シリンダ壁の近くに
配置されたセンサが受けた信号を受けかつ処理する。セ
ンサが受けた信号は、光学窓およびＬＣＣを通って伝送
される。
【００１３】また、本発明は、ＬＣＣを備えた１つ以上
の構造体を有する一体型エンジン燃焼モニタリングシス
テムに関する。ＬＣＣを備えた１つ以上の構造体が、電
子システムとセンサとの間に配置される。センサはシリ
ンダヘッドガスケット内に埋入されかつＬＣＣを備えた
１つ以上の構造体に接続される。テーパ状、光学束、ま
たはリング状の形状をもつＩＲ窓を備えたセンサは、燃
焼室内で生じる燃焼プロセスから生じる赤外線信号を検
出する。電子システムは、センサが受けた信号を受けか
つ処理する。
【００１４】本発明は、各燃焼室のスパークプラグ、燃
料噴射装置または専用プローブを含む複雑に一体化され
た高コストセンサを使用する伝統的な燃焼検出法に比べ
て、極めて高いリアルタイムデータ取得、効率的パッケ
ージングおよび一体化、複雑でないシステム、全体的な
低コストを可能にする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の種々の形態は、ＬＣＣを
含む新規なパッケージングアプローチすなわち一体化ア
プローチに加えて、新規な高速データ転送ＬＣＣ技術を
使用している。装入物組成、圧力または温度等のシリン
ダ内状態をリアルタイムで効率的にモニタリングできる
手段が設けられている。ガス混合物組成センサ、圧力セ
ンサまたは温度センサ等のセンサがエンジンのシリンダ
ヘッドガスケット内に一体化されていて、シリンダ内の
燃焼プロセスすなわち燃焼状態のモニタリングおよび制
御を行なうことができる。
【００１６】好ましくはプロセス制御システムまたはパ
ワー・トレーンシステムを含む種々の構成部品を一体化
する手段が設けられている。本発明の一体化アプローチ
によれば、一体型システムのコスト、複雑さ、信号ノイ
ズ、信頼性、スペース、およびいわゆるノイズ、振動お
よび苛酷さ（ＮＶＨ）に関して幾つかの利益が得られ
る。
【００１７】本発明の種々の形態では、燃焼室等の信号
源から出る信号を受ける少なくとも１つのセンサと、一
端がセンサに接続されたＬＣＣを備えた１つ以上の構造
体とを有するシステムが設けられている。
【００１８】光通信チャネルとして知られているＬＣＣ
は、光の形態の信号を一地点から他地点に伝送できる、
任意形状に形成された少なくとも１種類の光透過性材料
で作られた構造体である。ＬＣＣについてはより詳細に
後述するが、その１つの特徴は、ＬＣＣが、矩形スラブ
または例えばインストルメントパネル・ディスプレイの
メインフレームの一部または全体の形状等の種々の形状
に形成できる光学基板のような基板として使用できるこ
とである。またＬＣＣは、少なくとも１つの信号源から
少なくとも１つの信号受信器まで伝播する光信号のよう
な信号の一次伝送手段または二次伝送手段として使用で
きる。或いは、ＬＣＣは、ビームスプリッタまたはフォ
ーカシングレンズのような慣用の信号フォーカシング手
段の使用に頼ることなく、光信号のような信号を、基板
内の種々の電子部品および／または光学部品に導くこと
ができる種々の電子部品および／または光学部品で構成
できる。またＬＣＣは、リング、ストランド、シートま
たはリボン等の他の形状にすることができる。
【００１９】ＬＣＣを含む構造体は、ストランドの形態
または他の構造的形状をなすＬＣＣを有する。また、Ｌ
ＣＣを含む構造体は、検出器、光源または電子システム
等の１つ以上の構成部品またはシステムに接続されまた
は組み付けられるＬＣＣを有している。
【００２０】図１〜図４には、好ましくは、シリンダヘ
ッドガスケット内に埋入されるか、パワー・トレーンシ
ステムに接続または一体化されたＬＣＣストランドのよ
うなＬＣＣを使用するセンサの種々の態様が示されてい
る。好ましくは、ＬＣＣストランドは、ガスケットを通
り、シリンダ内またはシリンダの周囲の１つ以上の位置
に終端する。ＬＣＣストランドは、各シリンダの壁に終
端するのが好ましい。各ＬＣＣストランドの各終端部に
は、空気／燃料混合物の組成、圧力、温度および最高の
エンジン性能を得る上で重要な他のパラメータ等のパラ
メータをモニタリングするための１つ以上のセンサを設
けることができる。好ましくは、インナヘッド・ガスケ
ットリングに位置するセンサ先端部は、燃焼室の苛酷な
内部環境からセンサを遮蔽するように構成される。
【００２１】図１は本発明の一実施形態を示し、ここに
は、一体型ヘッドガスケット燃焼センサを備えたエンジ
ンモニタリング／制御システムが組み込まれたマニホル
ド組立体が示されている。装入物組成、圧力または温度
等のシリンダ内状態のモニタリングに使用されるセンサ
は、シリンダヘッドガスケット内にＬＣＣストランド１
００を埋入することにより、エンジンのシリンダヘッド
ガスケット内に一体化される。ＬＣＣの材料は、種々の
一定波長の光を伝送できるポリマーまたは他の材料で作
ることができる。
【００２２】ＬＣＣ１００は、ガスケットを通り、シリ
ンダの周囲の１箇所以上の位置でシリンダに接続され
る。ＬＣＣ１００は、燃焼混合物組成すなわちガス混合
物組成、温度または圧力等のパラメータをモニタリング
できるように、燃焼室の内壁に終端するのが好ましい。
【００２３】ＬＣＣは、エンジン構造体またはエンジン
構成部品の一部として取り付けられ、成形されまたは製
造される。これらの構造体または構成部品の例として、
光学センサ、吸気マニホルド１０６、印刷回路板、可撓
性回路、平ワイヤ、ＬＣＣの長さまたは終端点に沿う成
形相互接続デバイス（molding interconnect device:Ｍ
ＩＤ）回路がある。この構成またはその変更形態は、或
る種の用途に対する混合型電子技術解決を可能にする。
好ましくは、ＬＣＣは、パワー・トレーンシステム１０
２に接続されるか、一体化される。
【００２４】図２には、ＬＣＣ２００、一体型電子部品
２０２を備えた吸気マニホルド２０２、エンジンブロッ
ク２０４およびシリンダヘッド２０６を使用するシリン
ダヘッドガスケットを有する種々の重要なエンジン構成
部品が示されている。ＬＣＣ２００はガスケット２０８
を通り、シリンダの周囲の１つ以上の位置において燃焼
システムのシリンダに到達している。ＬＣＣ２００は、
各シリンダの壁２１０に終端している。ＬＣＣの各終端
点は、燃焼室の内壁において、空気／燃料混合物の組
成、圧力、温度および最高のエンジン性能を得る上で重
要な他のパラメータ等のモニタリングができるように構
成されている。
【００２５】図３は、一体型ＬＣＣ３００を備えたシリ
ンダヘッドガスケットの拡大図である。インナヘッド・
ガスケットリングに位置するセンサ先端部は、センサ３
０２が圧縮室の苛酷な内部環境から遮蔽されるように構
成されている。モニタリングされたパラメータに関して
センサにより得られた情報は、ＬＣＣに沿って光学セン
サおよびプロセス制御電子部品に導かれる。ＬＣＣ３０
０は、吸気マニホルド等の他のエンジン構造体の一部に
接続するか、その一部として製造できる。
【００２６】図４には、シリンダヘッドガスケット組立
体が示されている。図４に示すように、屈折ポリマー
（リフレクティブボリマー）等の材料からなるセンサ
は、シリンダヘッドガスケット４０２内に埋入されかつ
シリンダ壁４０４の近くに配置されることが好ましい。
センサは、光信号を伝送するＬＣＣストランドを介し
て、電子システムまたは光検出器に接続されるのが好ま
しい。好ましくは、センサは、燃焼室から出る信号を受
ける。より好ましくは、センサは、燃焼室内での点火事
象および燃焼事象により生じたＩＲエミッションをピッ
クアップする。センサを出た後、信号は、少なくとも１
つのＬＣＣストランド４００を通って伝播される。
【００２７】図５〜図９には、本発明の種々の形態が示
されている。これらの種々の形態において、ＩＲ信号
は、光学窓好ましくはＩＲ窓を備えたセンサにより受け
られる。センサは、感知部品として機能する１つ以上の
材料で構成できる。１つ以上の感知部品は、シリンダ壁
またはこの近くに配置される。本発明の一形態では、感
知部品は、シリンダガスケットの内部に配置されかつシ
リンダを包囲するリングの形態をなしている。
【００２８】感知部品は、一定直径または可変直径を有
する光学窓を有している。光学窓は、ＩＲグレード溶融
シリカ、純アルミナ（サファイア）、ヒ化亜鉛、ＩＲグ
レード石英、ゲルマニウム、ゲルマニウム−ヒ素−セレ
ン、またはセレン化亜鉛等の溶融材料で作ることができ
る。窓の端部は、信号フォーカシングおよび信号収集を
高めるための適当なレンズを収容できる形状にすること
ができる。感知部品は、好ましくは、信号を伝送するポ
リカーボネートまたはポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）等の可撓性ＬＣＣ材料に接続するのが好ましい。
本願で使用する用語「接続」は、物理的構造体または例
えばこれらの間に介在される空気を含むギャップとの直
接的接続または間接的接続の両方を意味する。感知部品
とＬＣＣとの間には、空気キャビティ、または光屈折ポ
リマー（フォトリフレクティブボリマー）またはゲルが
充填されたキャビティを配置できる。ガスケットにはフ
ライス加工により溝を形成でき、該溝内には材料を配置
し、後で適当なシール剤でシールすることができる。感
知部品の製造に際し、ガスケット層上には少なくとも１
つの溝をエッチングにより形成できる。次に、この溝内
にはＬＣＣ材料が添加されかつシール型組立体が形成さ
れるまでガスケット層が更にめっきされる。
【００２９】ＬＣＣは、ＩＲ信号が処理または分析を受
ける分析器またはプロセス制御電子装置等の少なくとも
１つの電子システムに接続できる。電子システムは、信
号増幅および濾過機能を遂行するのに使用できる。電子
システムはまた、ＩＲ測定値の較正に使用して、暗騒音
および他の種類の干渉を見出すベースライン測定を行な
うことができる。
【００３０】図５ａには、シリンダ壁５０２の近くで最
大直径となるように増大する直径を有するテーパ状ＩＲ
窓５００を備えたＩＲエミッション検出システムが示さ
れている。本願で使用する用語「近く」は、領域、位置
または対象物の近傍に位置することを意味するものであ
る。また、用語「近く」は、領域、位置または対象物の
特定位置または周囲に位置することも意味する。一対象
物または構造体は、他の領域、位置または対象物の「近
く」の領域、位置または対象物の間に位置することもで
きる。かくして、例えば、シリンダ壁の「近く」の対象
物とは、シリンダ壁の近傍内に位置する対象物（対象物
または構造体がシリンダ壁から離れているか否かは問わ
ない）またはシリンダ壁または該壁厚に沿って位置する
対象物をいうものとすることができる。
【００３１】図５ａに示す形態により得られる長所は、
ＩＲエミッション収集能力が高いことである。ＩＲ窓の
他端は、光屈折ゲル（フォトリフレクティブゲル）また
はポリマー等の材料５０４に接続され、該材料５０４は
更にＬＣＣ５０６に接続されている。ＩＲ窓５００が受
けたＩＲ信号は、好ましくはＩＲ検出器に接続されたＬ
ＣＣ５０６を介して伝送される。ＩＲ検出器は、ＬＣＣ
バスを介して、プロセス制御電子装置等の電子システム
に接続できる。ＬＣＣバスはまた、ＩＲ分析器等の電子
装置に接続することができる。
【００３２】図５ｂには、図５ａに示したものと同様な
ＩＲエミッション検出システムが示されている。図５ｂ
では、テーパ状ＩＲ窓５０８がシリンダ壁５１２の近く
に終端しており、かつゲルまたはポリマー等の材料によ
り分離されることなく、直接的にＬＣＣ５１０に接続さ
れている。ＩＲ窓５０８は、ＩＲグレード溶融シリカ、
純アルミナ（サファイア）、ヒ化亜鉛、ＩＲグレード石
英、ゲルマニウム、ゲルマニウム−ヒ素−セレン、また
はセレン化亜鉛等の少なくとも１種類の材料で作るのが
好ましい。
【００３３】図６には、シリンダ壁６０２の近くに終端
するほぼ一定直径のＩＲ窓６００を備えたＩＲエミッシ
ョン検出システムが示されている。ＩＲ窓６００は光屈
折率ポリマー等のゲルまたはポリマー６０４に接続され
ている。ゲルまたはポリマーは、次に、好ましくは可撓
性材料で作られたＬＣＣ６０６に接続される。ＬＣＣ６
０６は、好ましくはＩＲ検出器に接続される。ＩＲ検出
器は、ＬＣＣバスを介して、プロセス制御電子装置また
はＩＲ分析器等の電子システムに接続できる。ＩＲ窓
は、シリカ、サファイア、ヒ化亜鉛、ゲルマニウム、ゲ
ルマニウム−ヒ素−セレン、またはセレン化亜鉛を含む
１種類以上の材料で作ることができる。
【００３４】図７には、光学束７００を備えたＩＲエミ
ッション検出システムが示されている。光学束７００
は、好ましくは、シリカ、サファイア、ヒ化亜鉛、ゲル
マニウム、ゲルマニウム−ヒ素−セレン、またはセレン
化亜鉛等の適当なＩＲ感知成分からなるストランドまた
は層で構成される。図７に示すように、光学束は、シリ
ンダ壁７０２の近くに終端する端部を有している。光学
束は、屈折率ゲルまたはポリマー７０４に接続され、該
ゲルまたはポリマーはＬＣＣ７０６に接続されるのが好
ましい。光学束が受けたＩＲ信号は、直接的または間接
的にＩＲ検出器に接続されたＬＣＣ７０６を介して伝送
される。ＩＲ検出器は、好ましくは、ＬＣＣバスを介し
て電子システムに接続される。このような電子システム
の一例として、プロセス制御電子装置またはＩＲ分析器
がある。
【００３５】図８には、溶融ＩＲリング８０２の形態を
なすＩＲ窓８００を有するＩＲエミッション検出システ
ムが示されている。溶融ＩＲリングは、シリカ、サファ
イア、ヒ化亜鉛、ゲルマニウム、ゲルマニウム−ヒ素−
セレン、またはセレン化亜鉛等の１種類以上の材料から
作ることができる。ＩＲリングは、好ましくは、シリン
ダ壁の周囲を包囲する。この構成により、信号収集効率
が高められるという長所が得られる。ＩＲリングの一部
８０４は外方に延びており、かつ空気キャビティまたは
光学ポリマーまたはゲルで作られた材料８０８を介して
ＬＣＣ８０６に接続できる。或いは、ＩＲ窓はＬＣＣ８
０６に直接的に接続できる。ＬＣＣ８０６は、ポリカー
ボネートまたはＰＥＴ等の可撓性材料で作るのが好まし
い。
【００３６】図９ａには、シリンダ壁９０２の近くで最
大直径となるテーパ状ＩＲ窓９００を有するＩＲエミッ
ション検出システムが示されている。この構成では、Ｉ
Ｒ窓９００の少なくとも一端がレンズ９０４として形成
されるか、レンズ９０４に接続される。レンズ９０４
は、優れたフォーカシングおよび信号収集を可能にす
る。ＩＲ窓９００の他端とＬＣＣ９０８との間には、光
屈折率ゲルまたはポリマー等の材料片９１０を介して、
第二レンズ９０６を配置できる。或いは、ＩＲ窓９００
または第二レンズ９０８は、空気キャビティを介してＬ
ＣＣ９０８に接続できる。ＬＣＣ９０８は、ポリカーボ
ネートまたはＰＥＴ等の可撓性材料で作るのが好まし
い。
【００３７】図９ｂには、燃焼状態をモニタリングする
ための、ダイアフラム９１２が組み込まれたＩＲ窓９１
０を有するＩＲエミッション検出システムが示されてい
る。ダイアフラム９１２はＩＲ窓９１０に接続されてお
りかつシリンダ壁９１４の近くに配置されている。ダイ
アフラム９１２は、例えば、ＩＲ窓により収集された光
信号の強さを変えることにより光信号を変化させる。溶
融シリカ等の材料で作られるＩＲ窓９１０は、シリンダ
壁９１４の近くで最大直径となるように増大する直径を
有する。ＩＲ窓９１０の他端は、光屈折率ゲルまたはポ
リマー等の材料片９１８に接続され、該材料片９１８は
次にＬＣＣ９１６に接続される。ＬＣＣ９１６は、ポリ
カーボネートまたはＰＥＴ等の可撓性材料で作るのが好
ましい。ＬＣＣ９１６は、ＩＲ検出器等の光検出器に接
続するのが好ましい。ＩＲ検出器は、検出したＩＲ信号
を処理しまたはコンディショニングする分析器またはプ
ロセス制御電子装置等の電子装置に接続できる。電子装
置はまた、検出したＩＲ信号をエンジンの他の部分に導
いて、更に処理しまたは分析することができる。
【００３８】ＬＣＣは、ポリマー材料で形成するのが好
ましい。ポリマー材料は光屈折率ポリマーを使用でき
る。ＬＣＣを形成する適当な材料として、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ＰＥＴ、ポリイソブチレン、ポリア
クリロニトリル、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（メチルメ
タクリレート）、シリカ、ポリカーボネートまたはアク
リルがある。
【００３９】ＬＣＣは１種類以上の透過性または半透過
性材料で形成できる。例えばＬＣＣは、信号の第一周波
数に対して透過性を有する第一材料と、信号の第二周波
数に対して透過性を有する第二材料とで形成できる。
【００４０】ＬＣＣは、湾曲状、波形状または非対称形
等の種々の形状にすることができる。ＬＣＣはまた、厚
さ、幅および長さが不均一な種々の寸法にすることがで
きる。ＬＣＣは、所望形状に形成できるように、成形可
能材料で作るのが好ましい。ＬＣＣは、印刷回路板、可
撓性基板、平ワイヤおよびＭＩＤ回路等の構造体に接続
するか、これらと一体に形成できる。
【００４１】ＬＣＣには、１つ以上の表面上に反射コー
ティングを設けることができる。本発明の一形態では、
反射コーティングは、信号源および検出器がＬＣＣに接
続される表面部分を除き、ＬＣＣストランドの全表面ま
たはほぼ全表面を覆っている。反射コーティングは、Ｌ
ＣＣ内の信号を反射する任意の材料で構成できる。反射
コーティングは、アルミニウム、銅、銀または金等の１
種類以上の合金または金属を含んでいる。ＬＣＣの屈折
率は、反射コーティングの屈折率より高くすることがで
きる。反射材料すなわち吸収材料によって多数のＬＣＣ
を分離することができる。
【００４２】センサには、１種類以上の圧電材料または
ピエゾ光学材料を含めることができる。圧電材料とし
て、シリコンまたはゲルマニウムを使用できる。これら
の材料は、一般に、金属ワイヤ歪みゲージまたは箔歪み
ゲージより大きい感度を有している。好ましくは、ピス
トンファイアリング（piston firing）による感知変化
を向上させるため、センサには、適当な屈折率ポリマー
または他の適当な材料またはこれらの材料の組合せを充
填できる。センサには光検出器等の検出器を設けるか、
センサを検出器に接続することができる。
【００４３】信号は、電磁周波数の組合せで構成する
か、変調または符号化することができる。必要ならば、
信号は、長距離伝送を可能にすべく増幅できる。信号
は、ＬＣＣの全体積に亘って本質的に拡散することが好
ましい。ここで、「本質的に拡散する」とは、信号源ま
たは他の構成部品が信号を遮断しない限り、またはＬＣ
Ｃの表面が信号を反射しない限り、ＬＣＣ内での種々の
方向の信号伝播を含むものとする。信号は、同方向また
は反対方向に沿って伝播できる。検出器または受信器
は、１つ以上の信号を受けるべく、ＬＣＣの表面上の任
意の適当な位置に配置できる。単一の信号源から、多数
の検出器により信号を受けることができる。
【００４４】少なくとも１つの検出器は、フォトダイオ
ードまたはＲＩＦ検出器のような電磁波受信または収集
デバイスが好ましい。検出器は、ＬＣＣから１つ以上の
信号を受信または収集することができる。検出器は、Ｌ
ＣＣからの信号に応答して、出力信号を電子部品システ
ムに供給するのが好ましい。検出器は、異なる周波数を
もつ信号からの干渉を低減させまたは無くすため、１つ
以上の周波数特定フィルタを有するものが好ましい。周
波数特定フィルタは、特定検出器が、特定周波数または
狭い範囲の周波数ををもつ信号を受けることを選択的に
許容する。検出器としてフォトダイオード、マイクロチ
ャネルプレート、光電子増倍管またはこれらの検出器の
組合せがあるが、これらに限定されるものではない。
【００４５】ＬＣＣの使用またはＬＣＣを備えた構造体
の使用、およびガスケット材料へのこれらの一体化は、
車両のブレーキおよび冷却システム、商業用エアコンシ
ステム、ジェットエンジン、または製造工程または製造
設備等のようにガスケットまたはシールが望まれる他の
同様なシステムの用途に拡大できる。これらの特徴は、
本発明の種々の実施形態を、自動車工業および消費製品
製造業等の産業での制御用途にとって有効なものとす
る。
【００４６】以上、本発明の種々の実施形態を説明しか
つ図示したが、説明および図示は単なる例示である。当
業者ならば、本発明の範囲内での他の実施形態および実
施が可能であることは明らかであろう。従って、本発明
は、本願での特定の詳細、代表的実施形態および図示の
例に限定されるものではない。従って、本発明は、特許
請求の範囲により定められた部分およびその均等物を除
き、制限を受けるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】一体型シリンダヘッドガスケット燃焼センサを
備えたエンジン燃焼モニタリング／制御システムのマニ
ホルド組立体を含む本発明の一実施形態を示す図面であ
る。
【図２】一体型シリンダヘッドガスケット燃焼センサを
備えたエンジン燃焼モニタリング／制御システムの主要
エンジン構成部品を示す図面である。
【図３】一体型シリンダヘッドガスケット燃焼センサを
備えたエンジン燃焼モニタリング／制御システムのエン
ジンシリンダ組立体の断面図である。
【図４】一体型ＬＣＣを備えたシリンダヘッドガスケッ
トを示す図面である。
【図５ａ】テーパ状ＩＲ窓を有するＩＲエミッション検
出システムの一形態を示すものである。
【図５ｂ】テーパ状ＩＲ窓を有するＩＲエミッション検
出システムの他の形態を示すものである。
【図６】一定直径のＩＲ窓が設けられたＩＲエミッショ
ン検出システムを示す図面である。
【図７】光学束の形態をなすＩＲ窓を有するＩＲエミッ
ション検出システムを示す図面である。
【図８】ＩＲリングの形態をなすＩＲ窓を有するＩＲエ
ミッション検出システムを示す図面である。
【図９ａ】レンズおよびダイアフラムを備えたＩＲエミ
ッション検出システムの一形態を示す図面である。
【図９ｂ】レンズおよびダイアフラムを備えたＩＲエミ
ッション検出システムの他の形態を示す図面である。
【符号の説明】 １００ ＬＣＣ ２０８ ガスケット ３０２ センサ ４００ ＬＣＣストランド ５００ ＩＲ窓 ６０４ ゲルまたはポリマー ７００ 光学束 ８０８ 空気キャビティ ９０４ レンズ
【手続補正書】
【提出日】平成１４年１１月２９日（２００２．１１．
２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９ａ】
【図９ｂ】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイロン レメチャ アメリカ合衆国 ミシガン州 48124 デ ィアボーン ウェスト レーン ５ １ ／２ (72)発明者 ジェイ ベイカー アメリカ合衆国 ミシガン州 48323 ウ ェスト ブルームフィールド ハードウッ ズ ドライヴ 4210 (72)発明者 アチュタ アチャリ アメリカ合衆国 ミシガン州 48188 キ ャントン ダンバリー ロード 44821 (72)発明者 ウィリアム ディー ホッフェ アメリカ合衆国 ミシガン州 48331 フ ァーミントン ヒルズ フレデリックスバ ーグ ロード 35730 (72)発明者 ラキ エヌ ゲンカ アメリカ合衆国 ミシガン州 48103 ア ン アーバー セカンド ストリート 621

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光学窓を備えたシリンダヘッドガスケッ
    ト内に埋入されたセンサと、 ポリマーを備えかつ光学窓に接続されたＬＣＣと、前記
    センサが受けた信号を受けかつ処理する電子システムと
    を有し、 前記センサがシリンダ壁の近くに配置され、前記光学窓
    がテーパ状窓、リング状窓および光学束の窓からなる群
    から選択され、前記センサが受けた信号が光学窓および
    ＬＣＣを通って伝播することを特徴とする一体型エンジ
    ン燃焼モニタリングシステム。
  2. 【請求項２】 前記光学窓はＩＲ窓であることを特徴と
    する請求項１記載の一体型エンジン燃焼モニタリングシ
    ステム。
  3. 【請求項３】 前記ＬＣＣは、ポリプロピレン、ポリエ
    チレン、ポリエチレンテレフタレート、シリカ、ポリカ
    ーボネートまたはアクリルからなることを特徴とする請
    求項１記載の一体型エンジン燃焼モニタリングシステ
    ム。
  4. 【請求項４】 前記光学窓は、溶融シリカ、アルミナ、
    ヒ化亜鉛、石英、ゲルマニウム、ゲルマニウム−ヒ素−
    セレン、またはセレン化亜鉛からなる群から選択される
    少なくとも１つの材料で作られることを特徴とする請求
    項１記載の一体型エンジン燃焼モニタリングシステム。
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