JP2019044638A - Data transmission device of internal combustion engine - Google Patents

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松岡 勝己
Katsumi Matsuoka
勝己 松岡
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Abstract

To provide a data transmission device of an internal combustion engine which achieves high power generation performance.SOLUTION: A data transmission device of an internal combustion engine includes: a sensor provided at a piston; a transmission part which is provided at a connecting rod connected to the piston and transmits data measured by the sensor; a power generation part which is provided at the connecting rod and supplies electric power to the transmission part; and a cover which covers the power generation part. The power generation part generates electric power by thermoelectric effect using a temperature difference between the connecting rod and a crank chamber in which the connecting rod is housed. The cover covers a crank chamber side surface of the power generation part and has a cavity which penetrates through the cover along an extension direction of the connecting rod.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は内燃機関のデータ送信装置に関する。   The present invention relates to a data transmission device for an internal combustion engine.

内燃機関の安定した動作のために、ピストンの温度および挙動などを測定することが重要である。ピストンにセンサを設け、センサで検知した物理量のデータを送信する技術が知られている(例えば特許文献1)。   For stable operation of the internal combustion engine, it is important to measure the temperature and behavior of the piston. There is known a technology in which a sensor is provided on a piston and data of a physical quantity detected by the sensor is transmitted (for example, Patent Document 1).

特開2012−207642号公報JP, 2012-207642, A

こうした送信装置は、センサが検知したデータを送信する送信機器、送信機器に電力を供給する電源を含む。特許文献1の技術では電源としてバッテリを用いる。しかしバッテリの容量が尽きると発電は困難であり、またバッテリの交換の手間も大きい。そこで、発電性能の高い内燃機関のデータ送信装置を提供することを目的とする。   Such a transmitter includes a transmitter that transmits data detected by the sensor, and a power supply that supplies power to the transmitter. In the technique of Patent Document 1, a battery is used as a power source. However, when the battery capacity is exhausted, power generation is difficult, and it takes a lot of time to replace the battery. Therefore, it is an object of the present invention to provide a data transmission device for an internal combustion engine with high power generation performance.

上記目的は、ピストンに設けられたセンサと、前記ピストンに連結されたコンロッドに設けられ、前記センサにより測定されたデータを送信する送信部と、前記コンロッドに設けられ、前記送信部に電力を供給する発電部と、前記発電部を覆うカバーと、を具備し、前記発電部は、前記コンロッドと、前記コンロッドが収納されたクランク室との温度差を用いた熱電効果により前記電力を発生させ、前記カバーは前記発電部の前記クランク室側の面を覆い、前記コンロッドの延伸方向に沿って前記カバーを貫通する空洞を有する内燃機関のデータ送信装置によって達成できる。   The above object is to provide a sensor provided on a piston, a transmitting unit provided on a connecting rod connected to the piston and transmitting data measured by the sensor, and provided on the connecting rod to supply power to the transmitting unit A power generation unit, and a cover covering the power generation unit, wherein the power generation unit generates the electric power by a thermoelectric effect using a temperature difference between the connecting rod and a crank chamber in which the connecting rod is accommodated; The cover can cover the surface on the crank chamber side of the power generation unit, and can be achieved by a data transmission device of an internal combustion engine having a cavity penetrating the cover along the extension direction of the connecting rod.

発電性能の高い内燃機関のデータ送信装置を提供できる。   It is possible to provide a data transmission device for an internal combustion engine with high power generation performance.

図1はデータ送信装置を例示する模式図である。FIG. 1 is a schematic view illustrating a data transmission apparatus. 図2(a)はカバーを例示する斜視図である。図2(b)は発電部を例示する斜視図である。図2(c)は発電部を例示する側面図である。図2(d)は発電部およびカバーをコンロッドに取り付けた状態の斜視図である。FIG. 2A is a perspective view illustrating the cover. FIG. 2B is a perspective view illustrating the power generation unit. FIG. 2C is a side view illustrating the power generation unit. FIG.2 (d) is a perspective view of the state which attached the electric power generation part and the cover to the connecting rod. 図3(a)および図3(b)はコンロッド、発電部およびカバーを例示する断面図である。Fig.3 (a) and FIG.3 (b) are sectional drawings which illustrate a connecting rod, an electric power generation part, and a cover. 図4はカバーを拡大した図である。FIG. 4 is an enlarged view of the cover. 図5はデータ送信装置の組み立ての工程を例示するフローチャートである。FIG. 5 is a flow chart illustrating the steps of assembling the data transmission apparatus. 図6はデータ送信装置の動作を例示するフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the data transmission apparatus.

(実施形態)
以下、図面を参照して本実施形態の内燃機関のデータ送信装置100について説明する。データ送信装置100はエンジン10(内燃機関)に適用される。エンジン10は例えば自動車に搭載されるガソリンエンジンなどである。図1はデータ送信装置100を例示する模式図である。Z方向は上下方向であり、X方向およびY方向はZ方向に直交する。
(Embodiment)
Hereinafter, the data transmission device 100 of the internal combustion engine of the present embodiment will be described with reference to the drawings. The data transmission device 100 is applied to an engine 10 (internal combustion engine). The engine 10 is, for example, a gasoline engine mounted on a car. FIG. 1 is a schematic view illustrating the data transmission apparatus 100. As shown in FIG. The Z direction is the vertical direction, and the X direction and the Y direction are orthogonal to the Z direction.

図1に示すように、エンジン10のシリンダブロック11に燃焼室12およびクランク室14が形成される。燃焼室12にピストン16が配置され、エンジン10のクランク室14にコンロッド(コネクティングロッド)18が配置されている。不図示のクランクシャフトの回転によりピストン16およびコンロッド18は上下方向(Z方向)に往復運動する。   As shown in FIG. 1, a combustion chamber 12 and a crank chamber 14 are formed in a cylinder block 11 of the engine 10. A piston 16 is disposed in the combustion chamber 12, and a connecting rod 18 is disposed in a crank chamber 14 of the engine 10. The piston 16 and the connecting rod 18 reciprocate in the vertical direction (Z direction) by the rotation of a crankshaft (not shown).

データ送信装置100は、センサ20、送信部22、発電部24およびカバー30を備える。2つのセンサ20は例えば熱電対であり、ピストン16に設けられ、ピストン16の温度を測定する。2つのセンサ20それぞれは温度情報などを出力する。また、例えばセンサ20のうち一方が熱電対であり、他方がギャップセンサでもよい。この場合、温度情報および変位情報が出力される。   The data transmission device 100 includes a sensor 20, a transmission unit 22, a power generation unit 24, and a cover 30. The two sensors 20 are, for example, thermocouples, provided on the piston 16 to measure the temperature of the piston 16. Each of the two sensors 20 outputs temperature information and the like. Also, for example, one of the sensors 20 may be a thermocouple and the other may be a gap sensor. In this case, temperature information and displacement information are output.

送信部22および発電部24はコンロッド18に設けられている。送信部22はセンサ20と電気的に接続され、かつアンテナ25と無線通信を行う。送信部22は、センサ20が検知したデータをアナログデータに変換、またはアナログデジタル変換し、アンテナ25に送信する。   The transmission unit 22 and the power generation unit 24 are provided on the connecting rod 18. The transmitting unit 22 is electrically connected to the sensor 20 and performs wireless communication with the antenna 25. The transmitting unit 22 converts the data detected by the sensor 20 into analog data or converts it into analog-digital data, and transmits the analog data.

アンテナ25はデータを受信する。シリンダブロック11の外部の受信部26は、シリンダブロック11の外に引き出された配線によりアンテナ25と電気的に接続され、アンテナ25からデータを取得する。受信部26は、例えばデータからノイズを除去するフィルタ、データの信号を増幅する増幅器、アナログ信号とデジタル信号とを相互に変換するアナログ/デジタル変換回路などを含む。受信部26はデータをデジタルデータに変換する。   The antenna 25 receives data. The receiving unit 26 outside the cylinder block 11 is electrically connected to the antenna 25 by a wire drawn out of the cylinder block 11, and acquires data from the antenna 25. The receiving unit 26 includes, for example, a filter that removes noise from data, an amplifier that amplifies a signal of data, and an analog / digital conversion circuit that mutually converts an analog signal and a digital signal. The receiver 26 converts the data into digital data.

解析部28は例えばパーソナルコンピュータなどのコンピュータであり、受信部26と電気的に接続されている。解析部28はデータを物理特性値(温度など)に変換し、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disc Drive)などの記憶装置に記憶する。また、ユーザはディスプレイなどで、ピストン16の温度のデータを視認することができる。   The analysis unit 28 is, for example, a computer such as a personal computer, and is electrically connected to the reception unit 26. The analysis unit 28 converts data into physical characteristic values (such as temperature), and stores the data in a storage device such as a hard disk drive (HDD: Hard Disc Drive). Also, the user can view the temperature data of the piston 16 on a display or the like.

発電部24はコンロッド18に設けられ、配線23を通じて送信部22に電力を供給する。カバー30は発電部24を覆い、例えばボルトなどでコンロッド18に固定される。   The power generation unit 24 is provided on the connecting rod 18 and supplies power to the transmission unit 22 through the wiring 23. The cover 30 covers the power generation unit 24 and is fixed to the connecting rod 18 by, for example, a bolt.

図2(a)はカバー30を例示する斜視図である。カバー30の内部には、Z方向にカバー30を貫通する空洞32が設けられている。カバー30の−Y側には空洞33が形成されている。   FIG. 2A is a perspective view illustrating the cover 30. FIG. Inside the cover 30, a cavity 32 is provided which penetrates the cover 30 in the Z direction. A cavity 33 is formed on the −Y side of the cover 30.

カバー30の+Y側の面のうち+Z側端部および−Z側端部には傾斜部34が形成されている。傾斜部34は、カバー30の外側から中央側にかけて、−Y側に傾斜している。カバー30の+Z側および−Z側に溶接などで、板35が取り付けられている。板35は、カバー30の外側から中央側にかけて、+Y方向を向くように傾斜している。傾斜部34および板35により、Z軸に沿ってカバー30の中央側に近づくほど幅が小さくなるような端部31が形成される。   An inclined portion 34 is formed on the + Z side end and the −Z side end of the + Y side surface of the cover 30. The inclined portion 34 is inclined to the −Y side from the outside to the center side of the cover 30. A plate 35 is attached to the + Z side and the −Z side of the cover 30 by welding or the like. The plate 35 is inclined from the outside to the center of the cover 30 so as to face the + Y direction. The inclined portion 34 and the plate 35 form an end 31 whose width decreases along the Z-axis toward the center of the cover 30.

図2(b)は発電部24を例示する斜視図である。図2(c)は発電部24を例示する側面図である。図2(b)および図2(c)に示す発電部24は熱電素子である。基板24aの基板24bと対向する面に複数の電極24cが設けられ、基板24bの基板24aと対向する面に複数の電極24dが設けられている。2つの基板24aおよび24bの間に複数の半導体24pおよび24nが挟まれている。電極24cおよび24dに、p型の半導体24pおよびn型の半導体24nが接触する。半導体24pおよび24nは交互に配置され、直列に接続されている。基板24aおよび24b間に温度差が生じるとゼーペック効果により起電力が生じ、電流が複数の電極24cおよび24dを流れる。1つの電極24cおよび1つの電極24dそれぞれに配線23が接続され、配線23を通じて電力が送信部22に供給される。   FIG. 2 (b) is a perspective view illustrating the power generation unit 24. FIG. 2C is a side view illustrating the power generation unit 24. The power generation unit 24 illustrated in FIG. 2B and FIG. 2C is a thermoelectric element. A plurality of electrodes 24c are provided on the surface of the substrate 24a facing the substrate 24b, and a plurality of electrodes 24d are provided on the surface of the substrate 24b facing the substrate 24a. A plurality of semiconductors 24p and 24n are sandwiched between the two substrates 24a and 24b. The p-type semiconductor 24p and the n-type semiconductor 24n are in contact with the electrodes 24c and 24d. The semiconductors 24p and 24n are alternately arranged and connected in series. When a temperature difference occurs between the substrates 24a and 24b, an electromotive force is generated by the Seepeck effect, and current flows through the plurality of electrodes 24c and 24d. A wire 23 is connected to each of the one electrode 24 c and the one electrode 24 d, and power is supplied to the transmission unit 22 through the wire 23.

図2(d)は発電部24およびカバー30をコンロッド18に取り付けた状態の斜視図である。図3(a)および図3(b)はコンロッド18、発電部24およびカバー30を例示する断面図であり、図3(a)はコンロッド18が上昇中、図3(b)はコンロッド18が下降中の図である。図3(a)および図3(b)では電極24cおよび24d、配線23を省略している。   FIG. 2D is a perspective view of the power generation unit 24 and the cover 30 attached to the connecting rod 18. 3 (a) and 3 (b) are cross-sectional views illustrating the connecting rod 18, the power generation unit 24 and the cover 30, and FIG. 3 (a) shows the connecting rod 18 rising while FIG. 3 (b) shows the connecting rod 18. FIG. In FIGS. 3A and 3B, the electrodes 24c and 24d and the wiring 23 are omitted.

図2(d)から図3(b)に示すように、発電部24の基板24aはコンロッド18に固定される。基板24bはコンロッド18とは反対側を向き、カバー30の空洞33にはめ込まれ、かつ空洞32に露出する。カバー30は、空洞32がZ方向に沿うように配置される。   As shown in FIG. 2D to FIG. 3B, the substrate 24 a of the power generation unit 24 is fixed to the connecting rod 18. The substrate 24 b faces away from the connecting rod 18, is fitted into the cavity 33 of the cover 30, and is exposed to the cavity 32. The cover 30 is disposed such that the cavity 32 is along the Z direction.

図1に示すようにコンロッド18はピストン16に連結されており、燃焼室12からピストン16を通じて熱がコンロッド18に伝わる。図2(d)から図3(b)に示すように、基板24aはコンロッド18に近いため、コンロッド18から伝わる熱により高温になる。一方、基板24bはコンロッド18から遠い側の面であり、カバー30の空洞32に露出する。したがって基板24bは基板24aに比べて低温になる。基板24aと24bとの間に温度差が生じることで、発電部24は発電する。発生した電力は配線23を通じて、発電部24から送信部22へと供給される。   As shown in FIG. 1, the connecting rod 18 is connected to the piston 16, and heat is transferred from the combustion chamber 12 to the connecting rod 18 through the piston 16. As shown in FIG. 2 (d) to FIG. 3 (b), the substrate 24a is close to the connecting rod 18, so the heat transmitted from the connecting rod 18 causes a high temperature. On the other hand, the substrate 24 b is a surface far from the connecting rod 18 and is exposed to the cavity 32 of the cover 30. Therefore, the temperature of the substrate 24b is lower than that of the substrate 24a. The power generation unit 24 generates power when a temperature difference is generated between the substrates 24a and 24b. The generated power is supplied from the power generation unit 24 to the transmission unit 22 through the wiring 23.

図3(a)に矢印A1で示すようにコンロッド18が上昇する際、カバー30の空洞32には矢印A2で示すように下方向に空気が流れる。図3(b)に矢印A3で示すようにコンロッド18が下降する際、空洞32には矢印A4で示すように上方向に空気が流れる。これにより基板24bと、クランク室14内の雰囲気との熱交換が促進され、基板24bは基板24aよりも低温になる。温度差が大きくなることで、発電部24の発電性能が向上する。   When the connecting rod 18 ascends as shown by arrow A1 in FIG. 3A, air flows downward in the cavity 32 of the cover 30 as shown by arrow A2. When the connecting rod 18 is lowered as shown by the arrow A3 in FIG. 3 (b), air flows upward in the cavity 32 as shown by the arrow A4. Thereby, heat exchange between the substrate 24b and the atmosphere in the crank chamber 14 is promoted, and the temperature of the substrate 24b becomes lower than that of the substrate 24a. By the temperature difference becoming large, the power generation performance of the power generation unit 24 is improved.

図4はカバー30を拡大した図である。図4に示すように、カバー30の入口(端部31の最も外側の部分)のXY平面における断面積S1は、空洞32の断面積S2より大きい。空気の密度はカバー30内で一定の値ρとする。端部31における空気の流量Q1は数1で表され、空洞32内の流量Q2は数2で表される。

Figure 2019044638
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質量保存の法則により次の数3が成り立つ。
Figure 2019044638
数3を変形すると数4が導き出される。
Figure 2019044638
S2<S1であるため、空洞32を通る空気の速度V2は、端部31に流入する空気の速度V1より大きくなる。したがって、空洞32に露出する基板24bと空気との熱交換が促進され、電極間の温度差が大きくなる。この結果、発電性能が向上する。 FIG. 4 is an enlarged view of the cover 30. As shown in FIG. 4, the cross-sectional area S1 in the XY plane of the inlet of the cover 30 (the outermost part of the end 31) is larger than the cross-sectional area S2 of the cavity 32. The density of air is set to a constant value ρ in the cover 30. The flow rate Q1 of air at the end 31 is represented by equation 1, and the flow rate Q2 in the cavity 32 is represented by equation 2.
Figure 2019044638
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The following equation 3 is established by the law of mass conservation.
Figure 2019044638
By transforming Equation 3, Equation 4 is derived.
Figure 2019044638
Since S2 <S1, the velocity V2 of the air passing through the cavity 32 is greater than the velocity V1 of the air flowing into the end 31. Therefore, heat exchange between the substrate 24b exposed to the cavity 32 and the air is promoted, and the temperature difference between the electrodes becomes large. As a result, power generation performance is improved.

図5はデータ送信装置100の組み立ての工程を例示するフローチャートである。組み立ては、例えばエンジンの組み上げ前に、車両の整備士およびユーザなどが行う。図5に示すように、例えばユーザは、まずセンサ20をピストン16に取り付ける(ステップS10)。送信部22をコンロッド18に取り付ける(ステップS12)。カバー30を発電部24に取り付け(ステップS14)、発電部24をコンロッド18に取り付ける(ステップS16)。センサ20、送信部22、発電部24を互いに結線する(ステップS18)。ピストン16とコンロッド18とを組み付け、これらをエンジン10に組み付ける(ステップS19)。   FIG. 5 is a flow chart illustrating the process of assembling the data transmission apparatus 100. The assembly is performed by, for example, a vehicle mechanic and a user before assembling the engine. As shown in FIG. 5, for example, the user first attaches the sensor 20 to the piston 16 (step S10). The transmitter 22 is attached to the connecting rod 18 (step S12). The cover 30 is attached to the power generation unit 24 (step S14), and the power generation unit 24 is attached to the connecting rod 18 (step S16). The sensor 20, the transmission unit 22, and the power generation unit 24 are connected to one another (step S18). The piston 16 and the connecting rod 18 are assembled, and these are assembled to the engine 10 (step S19).

図6はデータ送信装置100の動作を例示するフローチャートである。エンジン10は運転を開始しているものとする。エンジン10の運転に伴いコンロッド18は高温になり、発電部24の基板24aと基板24bとの間に温度差が生じる。これにより発電部24は発電する(ステップS20)。電力は送信部22に供給される。センサ20はピストン16の温度に関するデータを検知する(ステップS22)。送信部22はセンサ20から温度に関するデータを取得して、アンテナ25に送信する(ステップS24)。受信部26はアンテナ25を介してデータを受信し(ステップS26)、例えばアナログ/デジタル変換などを行う。解析部28は、受信部26からデータを受信し、データを物理特性値などに変換し(ステップS28)、その結果の表示および記憶を行う(ステップS30)。物理特性値とは例えばセンサ20間の温度差、センサ20それぞれにおける温度、ピストン16の変位などである。   FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the data transmission apparatus 100. It is assumed that the engine 10 has started operation. The connecting rod 18 becomes high temperature with the operation of the engine 10, and a temperature difference is generated between the substrate 24a and the substrate 24b of the power generation unit 24. Thus, the power generation unit 24 generates power (step S20). The power is supplied to the transmitter 22. The sensor 20 detects data on the temperature of the piston 16 (step S22). The transmission unit 22 acquires data on temperature from the sensor 20 and transmits the data to the antenna 25 (step S24). The receiving unit 26 receives data via the antenna 25 (step S26), and performs, for example, analog / digital conversion. The analysis unit 28 receives data from the reception unit 26, converts the data into physical property values and the like (step S28), and displays and stores the result (step S30). The physical characteristic value is, for example, a temperature difference between the sensors 20, a temperature at each of the sensors 20, a displacement of the piston 16, or the like.

以上、本実施形態によれば、コンロッド18に送信部22および発電部24が設けられ、カバー30が発電部24を覆う。発電部24の基板24aはコンロッド18側に位置し、基板24bはカバー30の空洞32に露出する。エンジン10が作動することでコンロッド18の温度が上昇し、基板24aと基板24bとの間に温度差が生じ、発電部24は熱電効果により発電することができる。エンジン10が作動し温度差が発生する間、発電部24は発電するため、例えばバッテリなどのように発電部24を交換しなくてよい。したがって発電性能が向上する。   As described above, according to the present embodiment, the transmission unit 22 and the power generation unit 24 are provided on the connecting rod 18, and the cover 30 covers the power generation unit 24. The substrate 24 a of the power generation unit 24 is located on the connecting rod 18 side, and the substrate 24 b is exposed to the cavity 32 of the cover 30. As the engine 10 operates, the temperature of the connecting rod 18 rises, causing a temperature difference between the substrate 24 a and the substrate 24 b, and the power generation unit 24 can generate power by the thermoelectric effect. Since the power generation unit 24 generates power while the engine 10 operates and a temperature difference occurs, it is not necessary to replace the power generation unit 24 such as a battery. Therefore, the power generation performance is improved.

図3(a)および図3(b)に示すように、カバー30の空洞32に空気が流れることで基板24bは基板24aに比べてより低温となる。特に、カバー30の端部31がテーパ形状であるため、空洞32では空気の流速V2が大きくなり、基板24bと空気との熱交換が促進される。したがって発電性能が向上する。また、カバー30により発電部24をオイルなどから保護することができる。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the flow of air through the cavity 32 of the cover 30 makes the temperature of the substrate 24b lower than that of the substrate 24a. In particular, since the end 31 of the cover 30 is tapered, the air flow velocity V2 is increased in the cavity 32, and heat exchange between the substrate 24b and the air is promoted. Therefore, the power generation performance is improved. Further, the power generation unit 24 can be protected from oil or the like by the cover 30.

カバー30の形状は変更してもよい。例えば、カバー30を一定の断面積を有する筒状としても、空気がカバー30の内部を流れ、基板24bが空気により冷却される。ただし、カバー30の端部の断面積が小さいと、空気の圧力損失が大きくなり、流速が低下する。カバー30内における空気の流速を高めるためには、カバー30の端部31の断面積S1が、カバー30の中央部の断面積S2よりも大きいことが好ましい。S1は例えばS2の1.5倍以上、2倍以上などとしてもよい。端部31の傾斜の角度は変更してもよく、また端部31が曲線状でもよい。   The shape of the cover 30 may be changed. For example, even if the cover 30 has a tubular shape having a constant cross-sectional area, air flows inside the cover 30, and the substrate 24b is cooled by the air. However, if the cross-sectional area of the end portion of the cover 30 is small, the pressure loss of the air increases and the flow velocity decreases. In order to increase the flow velocity of air in the cover 30, it is preferable that the cross-sectional area S1 of the end 31 of the cover 30 be larger than the cross-sectional area S2 of the central part of the cover 30. For example, S1 may be 1.5 times or more, twice or more of S2, or the like. The angle of inclination of the end 31 may vary, and the end 31 may be curved.

コンロッドに回転発電機を取り付けることで発電が可能である。しかし、回転発電機の偏心回転子にエンジンオイルなどが付着することで、発電が阻害されることがある。また、偏心回転子の遠心力によるコンロッドおよびピストンの運動への影響を抑制するため、回転発電機の取り付け位置はコンロッドの下端に近い側に制限されてしまう。本実施形態の発電部24は熱電素子であり、コンロッドの運動に大きな影響を与えない。また、基板24aおよび24bの形状、半導体24pおよび24nの配列などにより、発電部24のサイズおよび形状を変えることができる。したがって発電部24の取り付け位置の自由度が高い。例えば発電部24を、コンロッド18の送信部22が取り付けられた面(+Y側の面)に設けてもよいし、それ以外の面に設けてもよい。発電部24を送信部22よりも上側に設けてもよいし、下側に設けてもよい。   Power can be generated by attaching a rotary generator to the connecting rod. However, when engine oil etc. adhere to the eccentric rotor of a rotary generator, power generation may be inhibited. Further, in order to suppress the influence of the centrifugal force of the eccentric rotor on the motion of the connecting rod and the piston, the mounting position of the rotary generator is limited to the side closer to the lower end of the connecting rod. The power generation unit 24 of the present embodiment is a thermoelectric element and does not significantly affect the motion of the connecting rod. Further, the size and shape of the power generation unit 24 can be changed according to the shape of the substrates 24a and 24b, the arrangement of the semiconductors 24p and 24n, and the like. Therefore, the degree of freedom of the mounting position of the power generation unit 24 is high. For example, the power generation unit 24 may be provided on the surface (the surface on the + Y side) to which the transmission unit 22 of the connecting rod 18 is attached, or may be provided on the other surface. The power generation unit 24 may be provided on the upper side or the lower side of the transmission unit 22.

ばねおよび圧電素子などを利用し発電することもできる。しかしエンジンの回転数により発電性能が低下する恐れがある。発電部24は、エンジンの回転数に関わらず、基板24aおよび24b間で温度差があれば発電が可能である。   Power can also be generated using a spring and a piezoelectric element. However, there is a risk that the power generation performance may be reduced due to the engine speed. The power generation unit 24 can generate power if there is a temperature difference between the substrates 24 a and 24 b regardless of the number of revolutions of the engine.

解析部28に記憶された温度はエンジンを安定的に稼働させるための情報として利用される。センサ20は熱電対以外にサーミスタでもよい。またセンサ20は、例えばピストン16とシリンダブロック11の内壁との距離を測定するギャップセンサなど、温度以外の物理量を測定するセンサとしてもよい。   The temperature stored in the analysis unit 28 is used as information for operating the engine stably. The sensor 20 may be a thermistor other than the thermocouple. The sensor 20 may be a sensor that measures physical quantities other than temperature, such as a gap sensor that measures the distance between the piston 16 and the inner wall of the cylinder block 11, for example.

アンテナ25と受信部26と解析部28とは一体化されてもよい。受信部26と解析部28とは有線通信を行ってもよいし、無線通信を行ってもよい。解析部28はパーソナルコンピュータ以外に車両に搭載されたECU(Engine Control Unit)などでもよい。エンジン10はガソリンエンジン以外にディーゼルエンジンなどでもよい。   The antenna 25, the receiving unit 26, and the analyzing unit 28 may be integrated. The receiving unit 26 and the analyzing unit 28 may perform wired communication or wireless communication. The analysis unit 28 may be an ECU (Engine Control Unit) mounted on a vehicle other than a personal computer. The engine 10 may be a diesel engine or the like other than a gasoline engine.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications may be made within the scope of the subject matter of the present invention described in the claims. Changes are possible.

10 エンジン
11 シリンダブロック
12 燃焼室
14 クランク室
16 ピストン
18 コンロッド
20 センサ
22 送信部
24 発電部
24a、24b 基板
24c、24d 電極
24p、24n 半導体
25 アンテナ
26 受信部
28 解析部
30 カバー
31 端部
32、33 空洞
34 傾斜部
35 板
100 データ送信装置
Reference Signs List 10 engine 11 cylinder block 12 combustion chamber 14 crank chamber 16 piston 18 connecting rod 20 sensor 22 transmission unit 24 power generation unit 24a, 24b substrate 24c, 24d electrode 24p, 24n semiconductor 25 antenna 26 reception unit 28 analysis unit 30 cover 31 end 32, 33 cavity 34 slope 35 plate 100 data transmitter

Claims (1)

ピストンに設けられたセンサと、
前記ピストンに連結されたコンロッドに設けられ、前記センサにより測定されたデータを送信する送信部と、
前記コンロッドに設けられ、前記送信部に電力を供給する発電部と、
前記発電部を覆うカバーと、を具備し、
前記発電部は、前記コンロッドと、前記コンロッドが収納されたクランク室との温度差を用いた熱電効果により前記電力を発生させ、
前記カバーは前記発電部の前記クランク室側の面を覆い、前記コンロッドの延伸方向に沿って前記カバーを貫通する空洞を有する内燃機関のデータ送信装置。
A sensor provided on the piston,
A transmitting unit provided on a connecting rod connected to the piston and transmitting data measured by the sensor;
A power generation unit provided in the connecting rod and supplying power to the transmission unit;
And a cover covering the power generation unit,
The power generation unit generates the electric power by a thermoelectric effect using a temperature difference between the connecting rod and a crank chamber in which the connecting rod is accommodated.
The data transmission device for an internal combustion engine, wherein the cover covers a surface on the crank chamber side of the power generation unit, and has a cavity penetrating the cover along the extension direction of the connecting rod.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110190780A (en) * 2019-06-12 2019-08-30 石家庄铁道大学 Couple thermo-electric generation system

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