JP2020143605A - シリンダの直径の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を精度良く計測することができる、シリンダの直径の測定方法を提供する。
【解決手段】内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径の計測方法であって、クランク角が所定の角度であるときに、ピストンの側方部位に設置された変位センサにより前記側方部位のシリンダライナからの第１変位を検出するとともに、コンロッドに設置された第１角度センサにより前記コンロッドの傾斜角度である第１角度を検出し、ピストンピンに設置された第２角度センサにより前記ピストンの傾斜角度である第２角度を検出する第１のステップと、前記第１角度と前記第２角度との差分を算出する第２のステップと、前記差分を用いて前記第１変位を補正する第３のステップと、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、シリンダの直径の測定方法に関する。

内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を精度良く計測するためには、ピストンの傾きを精度良く計測して、ピストンの傾きの計測値によりシリンダの直径を補正する必要がある。特許文献１には、ピストンの内側からシリンダライナに向けて装着されピストンとシリンダのギャップを計測する、複数のギャップセンサの出力から、ピストンとシリンダライナとの傾きを計算する技術が記載されている。

特開平１１−３２６１３３号公報

特許文献１に記載の技術では、ギャップセンサをピストンの側面に埋め込むと、ピストンの熱膨張により変位量が変化するので、ピストンの傾きの計測値に誤差が生じるという問題がある。また、シリンダヘッドとシリンダブロックが組付けられた状態では、シリンダは理想的な円筒形状ではなく、部分的に拡径、縮径している。このため、特許文献１に記載の技術では、ピストンの傾きの計測値に誤差が生じるという問題がある。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を精度良く計測することができる、シリンダの直径の測定方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様に係るシリンダの直径の測定方法は、内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径の計測方法であって、クランク角が所定の角度であるときに、ピストンの側方部位に設置された変位センサにより前記側方部位のシリンダライナからの第１変位を検出するとともに、コンロッドに設置された第１角度センサにより前記コンロッドの傾斜角度である第１角度を検出し、ピストンピンに設置された第２角度センサにより前記ピストンの傾斜角度である第２角度を検出する第１のステップと、前記第１角度と前記第２角度との差分を算出する第２のステップと、前記差分を用いて前記第１変位を補正する第３のステップと、を備える。

内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を精度良く計測するためには、ピストンの傾きを精度良く計測する必要がある。コンロッドの傾斜角度である第１角度と、ピストンの傾斜角度である第２角度と、を検出し、第１角度と第２角度との差分を用いて、ピストンのシリンダライナからの第１変位を補正する。本発明者らは、このようにしてピストンの傾きを測定した場合に、ピストンの傾きが精度良く計測できることを見いだした。これにより、内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を精度良く計測することができる。

本発明によれば、内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を精度良く計測することができる。

本実施の形態に係るシリンダの直径の計測方法による計測対象である内燃機関の構成と各センサの取付け位置について説明する模式図である。 図１における内燃機関のピストンを拡大した図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面模式図である。 内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を測定する流れを示すフローチャートである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

まず、図１を参照して本実施の形態に係るシリンダの直径の計測方法による計測対象である内燃機関１０の構成と各センサの取付け位置について説明する。
図１は、本実施の形態に係るシリンダの直径の計測方法による計測対象である内燃機関の構成と各センサの取付け位置について説明する模式図である。図１に示すように、内燃機関１０は、一般的な内燃機関であり、ピストン１１と、コンロッド１２と、シリンダブロック１３と、を有する。ピストン１１は、シリンダブロック１３におけるシリンダライナ１３ａの内部に配置されている。ピストン１１とコンロッド１２とはピストンピン１４により連結されている。ピストン１１は、コンロッド１２が回転することによってシリンダライナ１３ａの内部で上下に直線移動する。

本実施の形態に係るシリンダの直径の計測方法において、内燃機関１０には、第１変位センサ２１、第１角度センサ２３及び第２角度センサ２４が取付けられている。第１変位センサ２１は、ピストン１１の側方部位に設置され、当該側方部位のシリンダライナ１３ａからの第１変位を検出する。第１変位センサ２１は、例えば、測定対象物に光を当てて非接触で測定対象物との微小な距離間隔を測定するギャップセンサである。第１角度センサ２３は、コンロッド１２に設置され、コンロッド１２の傾斜角度である第１角度を検出する。第２角度センサ２４は、ピストンピン１４の内部に配置されており、ピストン１１の傾斜角度である第２角度を検出する。

図２は、図１における内燃機関１０のピストン１１を拡大した図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面模式図である。図２及び図３に示すように、第２角度センサ２４は、例えば非接触で角度を検出する磁気式角度センサであり、磁界検出部２４ａと２極性磁石２４ｂを有する。２極性磁石２４ｂは、ピストンピン１４の内部の中心付近に配置されている。磁界検出部２４ａは、搭載治具２５を介してピストンピン１４の内部に配置されている。

次に、内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を測定する流れについて以下で説明する。なお、以下の説明においては図１から図３についても適宜参照する。
図４は、内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を測定する流れを示すフローチャートである。図４に示すように、まず、計測の前処理・準備を行う（ステップＳ１０１）。続いて、クランク角を検出する（ステップＳ１０２）。なお、クランク角度は、クランクシャフトの回転角度を検出する回転センサにより計測することができる。

続いて、ピストン１１の傾きの計測タイミングか否かを判定する（ステップＳ１０３）。計測タイミングか否かの判定は、ステップＳ１０２で検出したクランク角度により判定する。すなわち、クランク角度が所定の範囲にあるときに計測タイミングであると判定する。ステップＳ１０３において、ピストン１１の傾きの計測タイミングであると判定された場合、第１変位、第１角度及び第２角度を検出する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４に続いて、第１角度と第２角度との差分を計算する（ステップＳ１０５）。続いて、差分を用いて第１変位を補正する（ステップＳ１０６）。続いて、補正後の第１変位を用いて、内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を算出する（ステップＳ１０７）。

内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を精度良く計測するためには、ピストンの傾きを精度良く計測する必要がある。本実施の形態に係るシリンダの直径の計測方法では、コンロッド１２の傾斜角度である第１角度と、ピストン１１の傾斜角度である第２角度と、を検出する。そして、第１角度と第２角度との差分を用いて、ピストン１１のシリンダライナ１３ａからの第１変位を補正する。本発明者らは、本実施の形態に係るシリンダの直径の計測方法でピストンの傾きを測定した場合に、ピストンの傾きが精度良く計測できることを見いだした。これにより、内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径を精度良く計測することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ 内燃機関
１１ ピストン
１２ コンロッド
１３ シリンダブロック
１３ａ シリンダライナ
１４ ピストンピン
２１ 変位センサ
２３ 第１角度センサ
２４ 第２角度センサ
２４ａ 磁界検出部
２４ｂ 極性磁石
２５ 搭載治具

Claims (1)

1. 内燃機関の稼働時におけるシリンダの直径の計測方法であって、
   クランク角が所定の角度であるときに、ピストンの側方部位に設置された変位センサにより前記側方部位のシリンダライナからの第１変位を検出するとともに、コンロッドに設置された第１角度センサにより前記コンロッドの傾斜角度である第１角度を検出し、ピストンピンに設置された第２角度センサにより前記ピストンの傾斜角度である第２角度を検出する第１のステップと、
   前記第１角度と前記第２角度との差分を算出する第２のステップと、
   前記差分を用いて前記第１変位を補正する第３のステップと、を備える、シリンダの直径の測定方法。