JP4736693B2 - Film thickness measuring apparatus and method - Google Patents

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本発明は、膜厚計測装置及び方法に関する。   The present invention relates to a film thickness measuring apparatus and method.

従来、運転時におけるエンジンシリンダ内部の油膜の膜厚を計測する方法の1つとして、油膜が形成されているピストンリングとシリンダ(具体的にはシリンダライナのピストンリング摺動面に設けられたセンサ電極)との間隙の静電容量をブリッジ回路にて計測し、当該静電容量に基づいて膜厚を算出する方法がある(例えば、下記特許文献1参照)。このブリッジ回路を用いた静電容量計測方法では、ピストンリングとセンサ電極との間隙を1つのコンデンサ(計測コンデンサ)として、他の3つの参照用コンデンサとブリッジ回路を構成し、上記計測コンデンサの静電容量変化に応じてブリッジ平衡条件を満たすように参照用コンデンサを調整することで計測コンデンサの静電容量を求める。   Conventionally, as one method for measuring the film thickness of an oil film inside an engine cylinder during operation, a piston ring and a cylinder (specifically, a sensor provided on the piston ring sliding surface of the cylinder liner) are provided. There is a method in which the capacitance of the gap between the electrode and the electrode is measured by a bridge circuit, and the film thickness is calculated based on the capacitance (see, for example, Patent Document 1 below). In this capacitance measurement method using a bridge circuit, the gap between the piston ring and the sensor electrode is used as one capacitor (measurement capacitor), and the other three reference capacitors and a bridge circuit are configured. The capacitance of the measurement capacitor is obtained by adjusting the reference capacitor so as to satisfy the bridge equilibrium condition according to the change in capacitance.

また、ブリッジ回路を用いた他の静電容量計測方法として、共振ブリッジ回路方式がある。この共振ブリッジ回路方式では、抵抗を用いたブリッジ回路の一辺に計測コンデンサを配置し、ブリッジ回路の対角電位差を検出しつつ電源周波数を変化させることで当該対角電位差が最大となる周波数、すなわち共振周波数を探索し、この共振周波数に基づいて計測コンデンサの静電容量を求める。
特開2003−214810号公報
As another capacitance measuring method using a bridge circuit, there is a resonance bridge circuit method. In this resonant bridge circuit system, a measurement capacitor is arranged on one side of a bridge circuit using a resistor, and the frequency at which the diagonal potential difference becomes maximum by changing the power supply frequency while detecting the diagonal potential difference of the bridge circuit, that is, The resonance frequency is searched, and the capacitance of the measurement capacitor is obtained based on this resonance frequency.
JP 2003-214810 A

しかしながら、上記従来技術のようにブリッジ回路を用いる場合、計測コンデンサの静電容量の変化は微小であるので、耐ノイズ性を考慮して、ブリッジ回路を計測点、すなわちシリンダ近傍に配置する必要があった。この場合、参照用コンデンサは高温に晒されるため、温度依存性により参照用コンデンサが有する静電容量が変化し、計測コンデンサの静電容量の計測結果に誤差が生じることになり、その結果、油膜の膜厚にも計測誤差が生じてしまうという問題がある。  However, when a bridge circuit is used as in the above prior art, since the change in the capacitance of the measurement capacitor is minute, it is necessary to arrange the bridge circuit near the measurement point, that is, in the vicinity of the cylinder in consideration of noise resistance. there were. In this case, since the reference capacitor is exposed to a high temperature, the capacitance of the reference capacitor changes due to temperature dependence, and an error occurs in the measurement result of the capacitance of the measurement capacitor. There is also a problem that a measurement error occurs in the film thickness.

また、共振ブリッジ回路方式を用いる場合、比較的温度依存性の低い抵抗を回路素子として用いることで、温度による計測誤差を軽減することができるが、電源周波数を変化させて共振周波数を探索する必要があるため高速計測(リアルタイム計測)が難しく、計測装置の構成が複雑化してコストが増大すると同時に、判定に時間がかかるという問題がある。  In addition, when using the resonant bridge circuit method, the measurement error due to temperature can be reduced by using a relatively low temperature-dependent resistor as the circuit element, but it is necessary to search for the resonant frequency by changing the power supply frequency. Therefore, there is a problem that high-speed measurement (real-time measurement) is difficult, the configuration of the measurement apparatus is complicated and the cost is increased, and at the same time, the determination takes time.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、エンジンシリンダ内部のピストンリング摺動面における油膜の膜厚を、精度良く且つ低コストでリアルタイム計測することを目的とする。  The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to measure the film thickness of an oil film on a piston ring sliding surface inside an engine cylinder in real time with high accuracy and low cost.

上記目的を達成するため、本発明では、膜厚計測装置に係る第1の解決手段として、シリンダライナのピストンリング摺動面と面一に設けられた電極とピストンリングとの間隙の静電容量を検出することによって前記間隙に形成された潤滑油の油膜の膜厚を計測する膜厚計測装置であって、前記電極に定電流を供給することによって前記静電容量に対して充電を行い、当該充電に伴う充電電圧の変化に基づいて静電容量を検出し、当該静電容量を示す検出信号を出力する静電容量検出部と、前記静電容量検出部から入力された検出信号が示す静電容量に基づいて油膜の膜厚を算出する膜厚演算部とを具備する、という手段を採用する。  In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution means for the film thickness measuring device, the capacitance of the gap between the piston ring sliding surface of the cylinder liner and the piston ring is provided. A film thickness measuring device that measures the film thickness of the oil film of the lubricating oil formed in the gap by detecting the charge, charging the capacitance by supplying a constant current to the electrode, A capacitance detection unit that detects a capacitance based on a change in charging voltage accompanying the charging and outputs a detection signal indicating the capacitance, and a detection signal input from the capacitance detection unit indicates The film thickness calculating part which calculates the film thickness of an oil film based on an electrostatic capacitance is provided.

また、本発明では、膜厚計測装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、膜厚演算部は、前記電極とピストンリングとが対向している状態で検出された静電容量と、前記電極とピストンリングとが対向していない状態で検出された静電容量との差に基づいて油膜の膜厚を算出する、という手段を採用する。  Further, in the present invention, as a second solving means relating to the film thickness measuring apparatus, in the first solving means, the film thickness calculating unit is configured to detect the static detected with the electrode and the piston ring facing each other. A means of calculating the film thickness of the oil film based on the difference between the electric capacity and the electrostatic capacity detected in a state where the electrode and the piston ring are not opposed to each other is adopted.

また、本発明では、膜厚計測装置に係る第3の解決手段として、上記第1または2の解決手段において、前記電極は、シリンダライナの外壁側からピストンリング摺動面に向けて貫通する貫通孔にピストンリング摺動面と面一になるように圧入され、当該貫通孔と接触する面に対して外層は導電体、内層は絶縁体で覆われており、当該外層は静電容量検出部の接地部と共通接地されていることを特徴とする。  According to the present invention, as a third solving means related to the film thickness measuring device, in the first or second solving means, the electrode penetrates from the outer wall side of the cylinder liner toward the piston ring sliding surface. The hole is press-fitted so as to be flush with the sliding surface of the piston ring, and the outer layer is covered with a conductor and the inner layer is covered with an insulator with respect to the surface in contact with the through hole. It is characterized in that it is grounded in common with the grounding part.

また、本発明では、膜厚計測装置に係る第4の解決手段として、上記第1〜3いずれかの解決手段において、ピストンリング摺動面に対するピストンリングの位置を示すクランク回転角を検出するクランク回転角検出部を備え、前記膜厚演算部は、前記クランク回転角検出部によって検出されたクランク回転角に同期して油膜の膜厚を算出することを特徴とする。  In the present invention, as a fourth solving means related to the film thickness measuring device, in any one of the first to third solving means, a crank for detecting a crank rotation angle indicating a position of the piston ring with respect to the piston ring sliding surface. A rotation angle detection unit is provided, and the film thickness calculation unit calculates the film thickness of the oil film in synchronization with the crank rotation angle detected by the crank rotation angle detection unit.

また、本発明では、膜厚計測装置に係る第5の解決手段として、上記第1〜4いずれかの解決手段において、静電容量検出部は、前記検出信号を電流信号として膜厚演算部に出力する、という手段を採用する。  Further, in the present invention, as a fifth solving means relating to the film thickness measuring apparatus, in any one of the first to fourth solving means, the capacitance detecting unit uses the detection signal as a current signal to the film thickness calculating unit. A means of outputting is adopted.

一方、本発明では、膜厚計測方法に係る第1の解決手段として、シリンダライナのピストンリング摺動面と面一に設けられた電極とピストンリングとの間隙の静電容量を検出することによって前記間隙に形成された潤滑油の油膜の膜厚を計測する膜厚計測方法であって、前記電極に定電流を供給することによって前記静電容量に対し充電を行う第1工程と、前記充電に伴う充電電圧の変化に基づいて静電容量を検出する第2工程と、前記静電容量に基づいて油膜の膜厚を算出する第3工程とを有する、という手段を採用する。  On the other hand, in the present invention, as a first solution for the film thickness measurement method, by detecting the electrostatic capacitance of the gap between the piston ring sliding surface of the cylinder liner and the electrode provided on the same plane. A film thickness measuring method for measuring a film thickness of an oil film of lubricating oil formed in the gap, the first step of charging the capacitance by supplying a constant current to the electrode, and the charging The second step of detecting the electrostatic capacity based on the change of the charging voltage accompanying the above and the third step of calculating the film thickness of the oil film based on the electrostatic capacity are employed.

また、本発明では、膜厚計測方法に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、第3工程では、前記電極とピストンリングとが対向している状態で検出された静電容量と、前記電極とピストンリングとが対向していない状態で検出された静電容量との差に基づいて油膜の膜厚を算出する、という手段を採用する。  Further, in the present invention, as a second solving means relating to the film thickness measuring method, in the first solving means, in the third step, the electrostatic detected in a state where the electrode and the piston ring face each other. A means is adopted in which the film thickness of the oil film is calculated based on the difference between the capacitance and the capacitance detected when the electrode and the piston ring are not opposed to each other.

また、本発明では、膜厚計測方法に係る第3の解決手段として、上記第1または2の解決手段において、前記電極は、シリンダライナの外壁側からピストンリング摺動面に向けて貫通する貫通孔にピストンリング摺動面と面一になるように圧入され、当該貫通孔と接触する面に対して外層は導電体、内層は絶縁体で覆われており、当該外層は第1工程及び第2工程を行う検出回路と共通接地されていることを特徴とする。  According to the present invention, as a third solving means related to the film thickness measuring method, in the first or second solving means, the electrode penetrates from the outer wall side of the cylinder liner toward the piston ring sliding surface. The hole is press-fitted so as to be flush with the piston ring sliding surface, and the outer layer is covered with a conductor and the inner layer is covered with an insulator with respect to the surface in contact with the through-hole. It is characterized in that it is commonly grounded with a detection circuit that performs two steps.

また、本発明では、膜厚計測方法に係る第4の解決手段として、上記第1〜3いずれかの解決手段において、第3工程では、ピストンリングの位置を示すクランク回転角に同期して油膜の膜厚を算出することを特徴とする。  Further, in the present invention, as a fourth solving means relating to the film thickness measuring method, in any one of the first to third solving means, in the third step, the oil film is synchronized with the crank rotation angle indicating the position of the piston ring. The film thickness is calculated.

また、本発明では、膜厚計測方法に係る第5の解決手段として、上記第1〜4いずれかの解決手段において、第2工程で得られた静電容量を示す検出信号を電流信号として第3工程に供給するという手段を採用する。  In the present invention, as a fifth solving means related to the film thickness measuring method, in any one of the first to fourth solving means, the detection signal indicating the capacitance obtained in the second step is used as a current signal. A means of supplying to three steps is adopted.

本発明によれば、シリンダライナのピストンリング摺動面と面一に設けられた電極とピストンリングとの間隙の静電容量を検出するために、前記電極に定電流を供給することによって前記静電容量に対して充電を行い、当該充電に伴う充電電圧の変化に基づいて静電容量を検出するという手段を採用するため、従来のブリッジ回路のように参照用コンデンサを必要とせず、周辺温度の影響を受けることなく精度良く静電容量を、すなわち油膜の膜厚を計測することが可能である。  According to the present invention, in order to detect the capacitance of the gap between the electrode provided on the same plane as the piston ring sliding surface of the cylinder liner and the piston ring, the static current is supplied to the electrode. Since it uses a means to charge the capacitance and detect the capacitance based on the change in charging voltage associated with the charging, it does not require a reference capacitor as in the conventional bridge circuit, and the ambient temperature It is possible to accurately measure the capacitance, that is, the film thickness of the oil film without being affected by the above.

また、従来の共振ブリッジ回路方式を用いる場合のように、複雑な構成の計測装置が必要ないため低コスト化が可能である。  Further, unlike the case where the conventional resonant bridge circuit method is used, a measuring device having a complicated configuration is not necessary, so that the cost can be reduced.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る膜厚計測装置の機能構成図である。この図に示すように、本膜厚計測装置は、センサヘッド1、同軸ケーブル2、静電容量検出部3、シリンダ内圧力検出部4、クランク角度検出部5及び信号処理部6から構成されている。このような膜厚計測装置は、エンジンシリンダSにおけるシリンダライナs1の内壁面(ピストン摺動面s3)とピストンリングp1との間隙に形成されている潤滑油の油膜の厚さを計測するものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional configuration diagram of a film thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, the film thickness measuring device is composed of a sensor head 1, a coaxial cable 2, a capacitance detection unit 3, a cylinder pressure detection unit 4, a crank angle detection unit 5, and a signal processing unit 6. Yes. Such a film thickness measuring device measures the thickness of the oil film of the lubricating oil formed in the gap between the inner wall surface (piston sliding surface s3) of the cylinder liner s1 in the engine cylinder S and the piston ring p1. is there.

このエンジンシリンダSは、例えば4サイクルエンジンのシリンダであり、図示するように、シリンダライナs1、センサヘッド取付孔s2、ピストン摺動面s3、ピストンP、ピストンリングp1、ピストンロッドp2及びクランクシャフトKから構成されている。これらの構成要素は、センサヘッド取付孔s2を除いて周知であるので詳細な説明は省略する。なお、一般的にエンジンシリンダSは、その外壁側を水冷されてはいるが、内壁側の温度は200°C以上に達する。つまり、エンジンシリンダSの周囲温度は高温となる。  The engine cylinder S is, for example, a cylinder of a four-cycle engine, and as illustrated, a cylinder liner s1, a sensor head mounting hole s2, a piston sliding surface s3, a piston P, a piston ring p1, a piston rod p2, and a crankshaft K. It is composed of Since these components are known except for the sensor head mounting hole s2, detailed description thereof will be omitted. In general, the engine cylinder S is water-cooled on the outer wall side, but the temperature on the inner wall side reaches 200 ° C. or more. That is, the ambient temperature of the engine cylinder S is high.

センサヘッド取付孔s2は、膜厚計測装置のセンサヘッド1を取り付けるための孔であり、シリンダライナs1の外壁側からピストン摺動面s3に向かって貫通している。このセンサヘッド取付孔s2は、シリンダライナs1の外周方向に所定の間隔で複数個設けられ、さらに、シリンダライナs1のピストン摺動方向に所定の間隔で複数段設けられている。   The sensor head mounting hole s2 is a hole for mounting the sensor head 1 of the film thickness measuring device, and penetrates from the outer wall side of the cylinder liner s1 toward the piston sliding surface s3. A plurality of sensor head mounting holes s2 are provided at predetermined intervals in the outer circumferential direction of the cylinder liner s1, and further, a plurality of stages are provided at predetermined intervals in the piston sliding direction of the cylinder liner s1.

センサヘッド1は、図2に示すように、円筒形状のセンサ電極1aを絶縁材1bで同心円状に被覆し、さらに上記絶縁材1bの外周を導電体のセンサケース1cによって同心円状に被覆した構造となっている。このようなセンサヘッド1は、ピストン摺動面s3に対して面一となるようにセンサ取付孔s2に圧入されている。上記センサ電極1aは、ピストンリングp1と対向した場合に、当該ピストンリングp1を対向電極とし、油膜を誘電体とするコンデンサ(計測コンデンサ)を形成するものである。   As shown in FIG. 2, the sensor head 1 has a structure in which a cylindrical sensor electrode 1a is concentrically covered with an insulating material 1b, and the outer periphery of the insulating material 1b is concentrically covered with a conductive sensor case 1c. It has become. Such a sensor head 1 is press-fitted into the sensor mounting hole s2 so as to be flush with the piston sliding surface s3. When facing the piston ring p1, the sensor electrode 1a forms a capacitor (measurement capacitor) having the piston ring p1 as a counter electrode and an oil film as a dielectric.

このセンサ電極1aは、同軸ケーブル2を介して静電容量検出部3(具体的には静電容量検出アンプ3a)に接続されている。また、図2に示すように、同軸ケーブル2のシールド層を形成する編組線の一端はセンサヘッド1のセンサケース1cに接続され、他端は静電容量検出部3の接地部(GND:グランド)と接続されている。これにより、センサケース1cと静電容量検出部3とは共通接地されている。  The sensor electrode 1a is connected to a capacitance detection unit 3 (specifically, a capacitance detection amplifier 3a) via a coaxial cable 2. In addition, as shown in FIG. 2, one end of the braided wire forming the shield layer of the coaxial cable 2 is connected to the sensor case 1c of the sensor head 1, and the other end is connected to a grounding portion (GND: ground) of the capacitance detection unit 3. ). Thereby, the sensor case 1c and the electrostatic capacitance detection part 3 are grounded in common.

静電容量検出部3は、静電容量検出アンプ3a、電圧/電流変換器3b、AC/DC電源3c及びシールドケース3dから構成されている。   The capacitance detection unit 3 includes a capacitance detection amplifier 3a, a voltage / current converter 3b, an AC / DC power source 3c, and a shield case 3d.

静電容量検出アンプ3aは、同軸ケーブル2を介してセンサヘッド1のセンサ電極1aに定電流を供給し、当該定電流によって充電される計測コンデンサの充電電圧の変化に基づいて上記計測コンデンサの静電容量Cxを検出し、当該静電容量Cxを示す電圧信号d1(アナログ信号)を電圧/電流変換器3bに出力する。電圧/電流変換器3bは、上記静電容量検出アンプ3aから入力される電圧信号d1を電流信号d2に変換して信号処理部6(具体的には電流/電圧変換器6a)に出力する。  The capacitance detection amplifier 3a supplies a constant current to the sensor electrode 1a of the sensor head 1 via the coaxial cable 2, and the static capacitance of the measurement capacitor is changed based on a change in the charging voltage of the measurement capacitor charged by the constant current. The capacitance Cx is detected, and a voltage signal d1 (analog signal) indicating the capacitance Cx is output to the voltage / current converter 3b. The voltage / current converter 3b converts the voltage signal d1 input from the capacitance detection amplifier 3a into a current signal d2, and outputs the current signal d2 to the signal processing unit 6 (specifically, the current / voltage converter 6a).

AC/DC電源3cは、外部より供給されるAC電源を直流変換して上記静電容量検出アンプ3a及び電圧/電流変換器3bに供給する。なお、このAC/DC電源3cのコモン端子はシールドケース3dと接続されている。シールドケース3dは、上記静電容量検出アンプ3a、電圧/電流変換器3b及びAC/DC電源3cを収納する電磁遮蔽用筐体であり、外部接地されている。   The AC / DC power supply 3c converts the AC power supplied from the outside into a direct current and supplies it to the capacitance detection amplifier 3a and the voltage / current converter 3b. The common terminal of the AC / DC power source 3c is connected to the shield case 3d. The shield case 3d is an electromagnetic shielding housing that houses the capacitance detection amplifier 3a, the voltage / current converter 3b, and the AC / DC power source 3c, and is externally grounded.

静電容量検出部3は、上記のような静電容量検出アンプ3a及び電圧/電流変換器3bを所定の個数備えており、各センサヘッド1の取付位置における静電容量Cxを検出して、当該静電容量Cxを示す電圧信号d1を各電圧/電流変換器3bに出力する。また、図示は省略するが、本膜厚計測装置は、センサヘッド1の個数に応じて静電容量検出部3を複数備えている。   The capacitance detection unit 3 includes a predetermined number of capacitance detection amplifiers 3a and voltage / current converters 3b as described above, and detects the capacitance Cx at the mounting position of each sensor head 1, A voltage signal d1 indicating the capacitance Cx is output to each voltage / current converter 3b. Although not shown, the film thickness measurement apparatus includes a plurality of capacitance detection units 3 according to the number of sensor heads 1.

シリンダ内圧力検出部4は、エンジンシリンダSの燃焼室内の圧力を検出し、当該圧力を示す圧力信号を信号処理部6(具体的には膜厚演算部6c)に出力する。クランク角度検出部5は、例えばエンコーダであり、クランクシャフトK、すなわちクランク軸の回転角度を検出し、当該回転角度を示す回転角信号を信号処理部6(具体的には膜厚演算部6c)に出力する。なお、このクランク軸の回転角度は、ピストンリングp1のピストン摺動方向に対する位置を示すものである。  The cylinder pressure detector 4 detects the pressure in the combustion chamber of the engine cylinder S, and outputs a pressure signal indicating the pressure to the signal processor 6 (specifically, the film thickness calculator 6c). The crank angle detection unit 5 is, for example, an encoder, detects the rotation angle of the crankshaft K, that is, the crankshaft, and outputs a rotation angle signal indicating the rotation angle to the signal processing unit 6 (specifically, the film thickness calculation unit 6c). Output to. The rotation angle of the crankshaft indicates the position of the piston ring p1 with respect to the piston sliding direction.

信号処理部6は、電流/電圧変換器6a、A/D変換器6b、膜厚演算部6c及び表示部6dから構成されている。   The signal processing unit 6 includes a current / voltage converter 6a, an A / D converter 6b, a film thickness calculation unit 6c, and a display unit 6d.

上記信号処理部6において、電流/電圧変換器6aは、静電容量検出部3の電圧/電流変換器3bから入力される電流信号d2を電圧信号d3に変換してA/D変換器6bに出力する。A/D変換器6bは、アナログ信号である上記電圧信号d3をデジタル信号d4に変換して膜厚演算部6cに出力する。  In the signal processing unit 6, the current / voltage converter 6a converts the current signal d2 input from the voltage / current converter 3b of the capacitance detection unit 3 into a voltage signal d3 and converts it to the A / D converter 6b. Output. The A / D converter 6b converts the voltage signal d3, which is an analog signal, into a digital signal d4 and outputs the digital signal d4 to the film thickness calculator 6c.

膜厚演算部6cは、A/D変換器6bから入力されるデジタル信号d4(つまり静電容量Cx)と、シリンダ内圧力検出部4から入力される圧力信号及びクランク角度検出部5から入力される回転角信号に所定の信号処理を施すことにより、ピストンリングp1とセンサ電極1aとの間隙に形成された油膜の膜厚を算出し、当該膜厚を示す膜厚信号を表示部6dに出力する。表示部6dは、例えば液晶表示装置であり、上記膜厚信号に基づいて膜厚情報を表示する。   The film thickness calculator 6c is input from the digital signal d4 (that is, the capacitance Cx) input from the A / D converter 6b and the pressure signal input from the cylinder pressure detector 4 and the crank angle detector 5. By performing predetermined signal processing on the rotation angle signal, the film thickness of the oil film formed in the gap between the piston ring p1 and the sensor electrode 1a is calculated, and a film thickness signal indicating the film thickness is output to the display unit 6d. To do. The display unit 6d is a liquid crystal display device, for example, and displays film thickness information based on the film thickness signal.

次に、上記のように構成された膜厚計測装置の膜厚計測動作について説明する。   Next, the film thickness measurement operation of the film thickness measuring apparatus configured as described above will be described.

周知のようにエンジンシリンダSは、所定の周期で爆発行程、排気行程、吸気行程、圧縮行程を繰り返しており、ピストンPはシリンダライナs1内を往復運動している。そして、図2のようにピストンリングp1とセンサヘッド1のセンサ電極1aとが対向した時、センサ電極1aとピストンリングp1との間隙に形成された油膜を誘電体とした計測コンデンサが構成されることになる。従って、このセンサ電極1aとピストンリングp1間の静電容量Cxを検出することで油膜の膜厚Lを求めることができる。   As is well known, the engine cylinder S repeats an explosion stroke, an exhaust stroke, an intake stroke, and a compression stroke at a predetermined cycle, and the piston P reciprocates in the cylinder liner s1. As shown in FIG. 2, when the piston ring p1 and the sensor electrode 1a of the sensor head 1 are opposed to each other, a measurement capacitor using an oil film formed in a gap between the sensor electrode 1a and the piston ring p1 as a dielectric is configured. It will be. Therefore, the film thickness L of the oil film can be obtained by detecting the capacitance Cx between the sensor electrode 1a and the piston ring p1.

静電容量検出アンプ3aにおける静電容量検出原理について図3を用いて説明する。図3(a)は、静電容量検出アンプ3a及び計測コンデンサの等価回路の概略図である。この図に示すように、定電流源10から同軸ケーブル2を介して定電流をセンサ電極1aに供給することにより計測コンデンサを充電する。この時の充電電圧Voの時間変化を図3(b)に示す。この充電電圧Voが0Vから所定の電圧値(Vref)に上昇するまでの充電時間Twから計測コンデンサの静電容量Cxを求めることができる。なお、連続して静電容量Cxを計測するためには、充電した電荷を放電する必要がある。そこで、所定の周期でリセットスイッチ11をONにし、計測コンデンサにリセット用電源12から負電圧(−Vr)を印加することで電荷の放電を行っている。   The principle of capacitance detection in the capacitance detection amplifier 3a will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a schematic diagram of an equivalent circuit of the capacitance detection amplifier 3a and the measurement capacitor. As shown in this figure, the measurement capacitor is charged by supplying a constant current from the constant current source 10 to the sensor electrode 1a via the coaxial cable 2. The time change of the charging voltage Vo at this time is shown in FIG. The capacitance Cx of the measurement capacitor can be obtained from the charging time Tw until the charging voltage Vo increases from 0 V to a predetermined voltage value (Vref). In order to continuously measure the capacitance Cx, it is necessary to discharge the charged charge. Therefore, the reset switch 11 is turned on at a predetermined cycle, and the negative voltage (−Vr) is applied to the measurement capacitor from the reset power source 12 to discharge the charge.

なお、一般的に静電容量Cxは50〜100pF程度になるため、上記のような静電容量Cxの計測において、計測精度を上げるために同軸ケーブル2を可能な限り短くすることが望ましく、そのため静電容量検出部3はエンジンシリンダSの近傍に設置されている。このように周囲温度が高い場所に静電容量検出部3が設置されている場合、従来技術のようにブリッジ回路を用いて静電容量Cxの検出を行うと、参照用コンデンサの温度依存性により正確な検出が行えなかった。しかしながら、本実施形態では、ブリッジ回路を用いない検出方法を採用しているので周囲温度に無関係に精度の良い検出を行うことができる。   In general, since the capacitance Cx is about 50 to 100 pF, it is desirable to shorten the coaxial cable 2 as much as possible in order to increase measurement accuracy in the measurement of the capacitance Cx as described above. The capacitance detection unit 3 is installed in the vicinity of the engine cylinder S. When the capacitance detection unit 3 is installed in a place where the ambient temperature is high as described above, if the capacitance Cx is detected using a bridge circuit as in the conventional technique, the temperature dependency of the reference capacitor is caused. Accurate detection was not possible. However, in the present embodiment, since a detection method that does not use a bridge circuit is employed, accurate detection can be performed regardless of the ambient temperature.

さらに、センサヘッド1の外部導体であるセンサケース1cと静電容量検出部3とは共通接地されているのでノイズの影響を低減でき、また、近接するセンサヘッド1同士の漏れ電界による干渉を抑えることができるので、本実施形態のように複数箇所で静電容量Cxを検出する場合には特に検出精度の向上を達成することができる。   Further, since the sensor case 1c, which is the outer conductor of the sensor head 1, and the capacitance detection unit 3 are commonly grounded, the influence of noise can be reduced, and interference due to a leakage electric field between adjacent sensor heads 1 can be suppressed. Therefore, when the capacitance Cx is detected at a plurality of locations as in the present embodiment, improvement in detection accuracy can be achieved.

さて、静電容量検出アンプ3aは、上記のような静電容量検出原理に基づいて計測コンデンサの静電容量Cxを検出し、当該静電容量Cxを示す電圧信号d1を電圧/電流変換器3bに出力する。図4は、静電容量検出アンプ3aの出力電圧特性を示した図である。この図において横軸は油膜の膜厚L、縦軸は電圧信号d1の電圧値(出力電圧値Vc)である。この図に示すように、静電容量検出アンプ3aの出力電圧値Vcは、膜厚Lが小さい(つまり静電容量Cxが大きい)場合は大きくなり、膜厚Lが大きい(つまり静電容量Cxが小さい)場合は小さくなる。   The electrostatic capacitance detection amplifier 3a detects the electrostatic capacitance Cx of the measurement capacitor based on the electrostatic capacitance detection principle as described above, and outputs the voltage signal d1 indicating the electrostatic capacitance Cx to the voltage / current converter 3b. Output to. FIG. 4 is a diagram showing output voltage characteristics of the capacitance detection amplifier 3a. In this figure, the horizontal axis represents the film thickness L of the oil film, and the vertical axis represents the voltage value (output voltage value Vc) of the voltage signal d1. As shown in this figure, the output voltage value Vc of the capacitance detection amplifier 3a is large when the film thickness L is small (that is, the capacitance Cx is large), and the film thickness L is large (that is, the capacitance Cx). Becomes smaller).

上記のような出力電圧値Vcとクランク軸の回転角(クランク角度θ)との関係を図5に示す。図5(a)は、図1における計測点X1において検出された静電容量Cxを示す出力電圧値Vcを示し、図5(b)は計測点X2、図5(c)は計測点X3、図5(d)は計測点X4において検出された静電容量Cxを示す出力電圧値Vcを示している。なお、図5において、クランク軸の回転角が0°の時にピストンPは上死点に位置し、クランク軸の回転角が180°の時にピストンPは下死点に位置している。   FIG. 5 shows the relationship between the output voltage value Vc as described above and the crankshaft rotation angle (crank angle θ). 5A shows an output voltage value Vc indicating the capacitance Cx detected at the measurement point X1 in FIG. 1, FIG. 5B shows the measurement point X2, FIG. 5C shows the measurement point X3, FIG. 5D shows an output voltage value Vc indicating the capacitance Cx detected at the measurement point X4. In FIG. 5, the piston P is located at the top dead center when the rotation angle of the crankshaft is 0 °, and the piston P is located at the bottom dead center when the rotation angle of the crankshaft is 180 °.

図5に示すように、各計測点において、所定のクランク角度θの時に出力電圧値Vcが最も高くなっていることがわかる。このように出力電圧値Vcが最も高くなるのは、静電容量Cxが最も大きい場合、すなわち、各計測点に設けられたセンサヘッド1とピストンリングp1が対向した場合である。このように、出力電圧値Vcとクランク角度θとの関係は各計測点の位置毎に一義的に決まっている。従って、センサヘッド1とピストンリングp1が対向する時のクランク角度(対向回転角θc)を各計測点毎に予め求めておき、
クランク角度θをモニタして対向回転角θcと等しくなった時の出力電圧値Vcを抽出し、静電容量Cxに変換することで、当該静電容量Cxからセンサヘッド1と各ピストンリングとの間隙に形成された油膜の厚さLを算出することができる。
As shown in FIG. 5, at each measurement point, it can be seen that the output voltage value Vc is the highest at a predetermined crank angle θ. Thus, the output voltage value Vc becomes the highest when the electrostatic capacitance Cx is the largest, that is, when the sensor head 1 provided at each measurement point and the piston ring p1 face each other. Thus, the relationship between the output voltage value Vc and the crank angle θ is uniquely determined for each position of each measurement point. Accordingly, a crank angle (opposing rotation angle θc) when the sensor head 1 and the piston ring p1 face each other is obtained in advance for each measurement point,
By monitoring the crank angle θ and extracting the output voltage value Vc when it becomes equal to the counter rotation angle θc and converting it to the capacitance Cx, the sensor head 1 and each piston ring can be converted from the capacitance Cx. The thickness L of the oil film formed in the gap can be calculated.

電圧/電流変換器3bは、静電容量検出アンプ3aから入力された電圧信号d1を電流信号d2に変換して信号処理部6の電流/電圧変換器6aに出力する。信号処理部6は、エンジンシリンダSより離れた位置に設置されるので、静電容量検出部3と信号処理部6とを接続する配線は長くなってしまう。このように長い配線を電圧信号によって情報伝送する場合、電圧信号はノイズの影響を受けやすいため、正確に情報を伝送することが困難となる。そこで、本実施形態では上記のように、電圧信号d1を電流信号d2に一旦変換して送信することでノイズの影響を低減している。   The voltage / current converter 3b converts the voltage signal d1 input from the capacitance detection amplifier 3a into a current signal d2, and outputs the current signal d2 to the current / voltage converter 6a of the signal processing unit 6. Since the signal processing unit 6 is installed at a position away from the engine cylinder S, the wiring connecting the capacitance detection unit 3 and the signal processing unit 6 becomes long. When information is transmitted through such a long wiring by a voltage signal, the voltage signal is easily affected by noise, and it is difficult to accurately transmit information. Therefore, in the present embodiment, as described above, the influence of noise is reduced by once converting the voltage signal d1 into the current signal d2 and transmitting it.

電流/電圧変換器6aは、上記電流信号d2を再び電圧信号d3に変換してA/D変換器6bに出力する。ここで、電圧信号d3の電圧値は、電圧信号d1の出力電圧値Vcと同じ値である。A/D変換器6bは、アナログ信号である当該電圧信号d3をデジタル信号d4に変換して膜厚演算部6cに出力する。   The current / voltage converter 6a converts the current signal d2 into the voltage signal d3 again and outputs it to the A / D converter 6b. Here, the voltage value of the voltage signal d3 is the same value as the output voltage value Vc of the voltage signal d1. The A / D converter 6b converts the voltage signal d3, which is an analog signal, into a digital signal d4 and outputs the digital signal d4 to the film thickness calculator 6c.

続いて、膜厚演算部6cにおける膜厚演算処理について図6の動作フローチャートを用いて説明する。なお、以下では説明の簡略化のために、計測点X1における膜厚演算処理について説明する。まず、膜厚演算部6cは、上述したように計測点X1について検出された静電容量Cxを示すデジタル信号(出力電圧値Vc)を取得すると共に、シリンダ内圧力検出部4からシリンダ内の圧力(シリンダ圧力)、クランク角度検出部4からクランク角度θを取得する(ステップS1)。   Next, the film thickness calculation process in the film thickness calculation unit 6c will be described with reference to the operation flowchart of FIG. In the following, the film thickness calculation process at the measurement point X1 will be described for the sake of simplicity. First, the film thickness calculator 6c acquires a digital signal (output voltage value Vc) indicating the capacitance Cx detected at the measurement point X1 as described above, and the cylinder pressure detector 4 receives the pressure in the cylinder. (Cylinder pressure), the crank angle θ is acquired from the crank angle detector 4 (step S1).

そして、膜厚演算部6cは、予め記憶している計測点X1における対向回転角θcとクランク角度θとを比較し、両者が等しくなった時の出力電圧値Vcを抽出すると共に、シリンダ圧力から出力電圧値Vcを抽出したタイミングが、爆発行程か、排気行程か、吸気行程か、または圧縮行程かを判定する(ステップS2)。図7は、このように抽出した出力電圧値Vcとクランク角度θ及び各行程の関係を示す図である。この図に示すように、
各行程で1回ずつ出力電圧値Vcが抽出されることになる。
Then, the film thickness calculator 6c compares the counter rotation angle θc and the crank angle θ at the measurement point X1 stored in advance, extracts the output voltage value Vc when both are equal, and calculates the cylinder pressure from the cylinder pressure. It is determined whether the timing at which the output voltage value Vc is extracted is an explosion stroke, an exhaust stroke, an intake stroke, or a compression stroke (step S2). FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the output voltage value Vc thus extracted, the crank angle θ, and each stroke. As shown in this figure,
The output voltage value Vc is extracted once in each process.

ところで、実際に静電容量検出アンプ3aによって検出される静電容量Cxは、油膜による静電容量と同軸ケーブル2が持つ静電容量の和で表される。油膜による静電容量(およそ数十pF〜数百pF)に対し、同軸ケーブル2の静電容量はほぼ同程度であるので無視できない。また、この同軸ケーブル2の静電容量には温度依存性があるため、周辺温度の変化により静電容量の値が変化してしまう。これらのような理由により、ステップS2で求めた出力電圧値Vcを単純に静電容量Cxに変換すると、非常に大きな計測誤差が生じてしまう。従って、同軸ケーブル2の静電容量分を考慮して出力電圧値Vcを補正する必要がある。   Incidentally, the capacitance Cx actually detected by the capacitance detection amplifier 3a is represented by the sum of the capacitance due to the oil film and the capacitance of the coaxial cable 2. The capacitance of the coaxial cable 2 is almost the same as the capacitance of the oil film (approximately several tens of pF to several hundred pF) and cannot be ignored. Further, since the capacitance of the coaxial cable 2 has temperature dependency, the capacitance value changes due to a change in ambient temperature. For these reasons, if the output voltage value Vc obtained in step S2 is simply converted into the capacitance Cx, a very large measurement error occurs. Therefore, it is necessary to correct the output voltage value Vc in consideration of the capacitance of the coaxial cable 2.

そこで、膜厚演算部6cは、クランク角度θ=180°の時の出力電圧値Vcを抽出してオフセット電圧Voffset=Vcとし(ステップS3)、ステップS2で抽出した出力電圧値Vcと上記オフセット電圧Voffsetとの差により容量換算用電圧値V1(=Vc−Voffset)を算出する(ステップS4)。   Therefore, the film thickness calculator 6c extracts the output voltage value Vc when the crank angle θ = 180 ° and sets the offset voltage Voffset = Vc (step S3), and the output voltage value Vc extracted in step S2 and the offset voltage described above. A capacitance conversion voltage value V1 (= Vc−Voffset) is calculated from the difference from Voffset (step S4).

このようにクランク角度θ=180°の場合、ピストンPは下死点に存在するので、計測点X1に取り付けられたセンサヘッド1とピストンリングp1とは対向していない。この時、油膜による静電容量分はほぼ零とみなすことができるので、計測点X1で計測される静電容量Cxは、同軸ケーブル2の静電容量分のみとなる。よって、上記オフセット電圧Voffsetは、同軸ケーブル2の静電容量分を示す出力電圧値となる。従って、上記容量換算用電圧値V1は、静電容量検出アンプ3aによって検出される静電容量Cxから同軸ケーブル2の静電容量分を除去した値となる。これにより同軸ケーブル2の静電容量の影響を低減することができ、静電容量Cxの検出精度を向上させることができる。  Thus, when the crank angle θ = 180 °, the piston P exists at the bottom dead center, so the sensor head 1 attached to the measurement point X1 and the piston ring p1 do not face each other. At this time, since the electrostatic capacitance due to the oil film can be regarded as almost zero, the electrostatic capacitance Cx measured at the measurement point X1 is only the electrostatic capacitance of the coaxial cable 2. Therefore, the offset voltage Voffset is an output voltage value indicating the capacitance of the coaxial cable 2. Therefore, the capacitance conversion voltage value V1 is a value obtained by removing the capacitance of the coaxial cable 2 from the capacitance Cx detected by the capacitance detection amplifier 3a. Thereby, the influence of the electrostatic capacitance of the coaxial cable 2 can be reduced, and the detection accuracy of the electrostatic capacitance Cx can be improved.

続いて、膜厚演算部6cは、上記容量換算用電圧値V1に容量換算係数kを乗算することにより静電容量Cx(=k・V1)を算出し(ステップS5)、当該静電容量Cx、真空中の誘電率ε、潤滑油の比誘電率εr及びセンサヘッド1のセンサ電極1aの面積S(ピストンリングp1と対向する面積)に関する下記演算式(1)に基づいて油膜の膜厚Lを算出する(ステップS6)。
L=ε・εr・S/Cx (1)
Subsequently, the film thickness calculator 6c calculates the capacitance Cx (= k · V1) by multiplying the capacitance conversion voltage value V1 by the capacitance conversion coefficient k (step S5), and the capacitance Cx. , The dielectric constant ε 0 in vacuum, the relative dielectric constant εr of the lubricating oil, and the area S of the sensor electrode 1a of the sensor head 1 (area facing the piston ring p1) L is calculated (step S6).
L = ε 0 · εr · S / Cx (1)

そして、膜厚演算部6cは、計測点の位置、行程及び膜厚Lを1セットの膜厚情報とし、当該膜厚情報を示す膜厚信号を表示部6dに出力する(ステップS7)。表示部6dは、上記膜厚信号に基づいて膜厚情報を表示する。膜厚演算部6cは、上記ステップS1〜S7の動作を各センサヘッド1が取り付けられた計測点について繰り返すことで、各計測点における油膜の膜厚Lを算出する。  Then, the film thickness calculation unit 6c uses the position of the measurement point, the stroke, and the film thickness L as one set of film thickness information, and outputs a film thickness signal indicating the film thickness information to the display unit 6d (step S7). The display unit 6d displays film thickness information based on the film thickness signal. The film thickness calculator 6c calculates the film thickness L of the oil film at each measurement point by repeating the operations of steps S1 to S7 for the measurement point to which each sensor head 1 is attached.

なお、上記実施形態において、膜厚演算部6cは、クランク角度θ=180°の時の出力電圧値Vcを抽出してオフセット電圧Voffset=Vcとしたが、この時のクランク角度θは180°に限定されず、油膜による静電容量分がほぼ零とみなされるようなピストンリングp1の位置を示すクランク角度θであれば良い。また、算出した膜厚Lの値から油膜が形成されているか否か、またはピストンリングp1とシリンダライナs1とが接触しているか否かを判定し、油膜が形成されていない、またはピストンリングp1とシリンダライナs1とが接触していると判定された場合には警報を出力するようにしても良い。  In the above embodiment, the film thickness calculator 6c extracts the output voltage value Vc when the crank angle θ = 180 ° and sets the offset voltage Voffset = Vc, but the crank angle θ at this time is 180 °. The crank angle θ is not limited, and may be any crank angle θ that indicates the position of the piston ring p1 such that the electrostatic capacity due to the oil film is considered to be almost zero. Further, it is determined whether or not an oil film is formed from the value of the calculated film thickness L, or whether or not the piston ring p1 and the cylinder liner s1 are in contact, and no oil film is formed or the piston ring p1. When it is determined that the cylinder liner s1 is in contact, an alarm may be output.

以上のように、本実施形態によれば、周辺温度、同軸ケーブル2の静電容量及び複数のセンサヘッド1同士の相互干渉による影響を低減するので精度良く静電容量Cxを検出することが可能であり、その結果として精度良く油膜の膜厚Lを計測することが可能である。  As described above, according to the present embodiment, the influence of the ambient temperature, the capacitance of the coaxial cable 2 and the mutual interference between the plurality of sensor heads 1 is reduced, so that the capacitance Cx can be detected with high accuracy. As a result, the film thickness L of the oil film can be accurately measured.

本発明の一実施形態に係る膜厚計測装置の装置構成図である。It is an apparatus block diagram of the film thickness measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるセンサヘッド1の取付位置の拡大図である。It is an enlarged view of the attachment position of the sensor head 1 in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における静電容量検出原理の説明図である。It is explanatory drawing of the electrostatic capacitance detection principle in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における静電容量検出アンプ3aの出力電圧特性図である。It is an output voltage characteristic view of capacitance detection amplifier 3a in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における出力電圧値Vcとクランク軸の回転角(クランク角度θ)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output voltage value Vc and rotation angle (crank angle (theta)) of a crankshaft in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における膜厚演算部6cの動作フローチャート図である。It is an operation | movement flowchart figure of the film thickness calculating part 6c in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における計測点X1についての出力電圧値Vcとクランク角度θ及び各行程の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between output voltage value Vc, crank angle (theta), and each stroke | process about the measurement point X1 in one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…センサヘッド、2…同軸ケーブル、3…静電容量検出部、4…シリンダ内圧力検出部、5…クランク角度検出部、6…信号処理部、S…エンジンシリンダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor head, 2 ... Coaxial cable, 3 ... Electrostatic capacitance detection part, 4 ... In-cylinder pressure detection part, 5 ... Crank angle detection part, 6 ... Signal processing part, S ... Engine cylinder

Claims (6)

シリンダライナのピストンリング摺動面と面一に設けられた1もしくは複数の電極とピストンリングとの間隙の静電容量を検出することによって前記間隙に形成された潤滑油の油膜の膜厚を計測する膜厚計測装置であって、
前記電極に定電流を供給することによって前記静電容量に対して充電を行い、当該充電に伴う充電電圧の変化に基づいて静電容量を検出し、当該静電容量を示す検出信号を出力する静電容量検出部と、
前記ピストンリング摺動面に対する前記ピストンリングの位置を示すクランク回転角を検出するクランク回転角検出部と、
前記静電容量検出部から入力された検出信号が示す静電容量と、前記クランク回転角検出部によって検出されたクランク回転角に基づいて油膜の膜厚を算出する膜厚演算部と
を具備し、
前記膜厚演算部は、前記電極とピストンリングとが対向しているクランク回転角の時に検出された静電容量と、前記電極とピストンリングとが対向していないクランク回転角の時に検出された静電容量との差に基づいて油膜の膜厚を算出することを特徴とする膜厚計測装置。
Measures the film thickness of the oil film formed in the gap by detecting the capacitance of the gap between the piston ring and the piston ring sliding surface of the cylinder liner. A film thickness measuring device that performs
The capacitance is charged by supplying a constant current to the electrode, the capacitance is detected based on a change in charging voltage accompanying the charging, and a detection signal indicating the capacitance is output. A capacitance detector;
A crank rotation angle detector for detecting a crank rotation angle indicating a position of the piston ring with respect to the piston ring sliding surface;
A capacitance indicating the detection signal input from the capacitance detection unit, provided with a film thickness calculating unit for calculating the film thickness of the oil film on the basis of the crank rotation angle detected by the crank rotation angle detecting unit ,
The film thickness calculation unit is detected at a crank rotation angle at which the electrode and the piston ring are opposed to each other and at a crank rotation angle at which the electrode and the piston ring are not opposed to each other. A film thickness measuring apparatus for calculating a film thickness of an oil film based on a difference from a capacitance .
前記電極は、シリンダライナの外壁側からピストンリング摺動面に向けて貫通する貫通孔にピストンリング摺動面と面一になるように圧入され、当該貫通孔と接触する面に対して外層は導電体、内層は絶縁体で覆われており、当該外層は静電容量検出部の接地部と共通接地されていることを特徴とする請求項1記載の膜厚計測装置。 The electrode is press-fitted into a through hole penetrating from the outer wall side of the cylinder liner toward the piston ring sliding surface so as to be flush with the piston ring sliding surface, and the outer layer is in contact with the surface in contact with the through hole. 2. The film thickness measuring apparatus according to claim 1 , wherein the conductor and the inner layer are covered with an insulator, and the outer layer is grounded in common with the grounding portion of the capacitance detecting portion . 静電容量検出部は、前記検出信号を電流信号として膜厚演算部に出力することを特徴とする請求項1または2記載の膜厚計測装置。 The film thickness measuring device according to claim 1 , wherein the capacitance detection unit outputs the detection signal as a current signal to the film thickness calculation unit . シリンダライナのピストンリング摺動面と面一に設けられた電極とピストンリングとの間隙の静電容量を検出することによって前記間隙に形成された潤滑油の油膜の膜厚を計測する膜厚計測方法であって、
前記電極に定電流を供給することによって前記静電容量に対し充電を行う第1工程と、
前記充電に伴う充電電圧の変化に基づいて静電容量を検出する第2工程と、
前記ピストンリング摺動面に対する前記ピストンリングの位置を示すクランク回転角を検出する第3工程と、
前記静電容量及び前記クランク回転角に基づいて油膜の膜厚を算出する第4工程と
を有し、
前記第4工程では、前記電極とピストンリングとが対向しているクランク回転角で検出された静電容量と、前記電極とピストンリングとが対向していないクランク回転角で検出された静電容量との差に基づいて油膜の膜厚を算出することを特徴とする膜厚計測方法。
Film thickness measurement that measures the film thickness of the lubricating oil film formed in the gap by detecting the capacitance of the gap between the piston ring sliding surface of the cylinder liner and the electrode provided on the same plane. A method,
A first step of charging the capacitance by supplying a constant current to the electrode;
A second step of detecting a capacitance based on a change in charging voltage associated with the charging;
A third step of detecting a crank rotation angle indicating a position of the piston ring with respect to the piston ring sliding surface;
A fourth step of calculating a film thickness of the oil film based on the capacitance and the crank rotation angle,
In the fourth step, a capacitance detected at a crank rotation angle at which the electrode and the piston ring are opposed to each other, and a capacitance detected at a crank rotation angle at which the electrode and the piston ring are not opposed to each other. The film thickness measuring method characterized in that the film thickness of the oil film is calculated based on the difference.
前記電極は、シリンダライナの外壁側からピストンリング摺動面に向けて貫通する貫通孔にピストンリング摺動面と面一になるように圧入され、当該貫通孔と接触する面に対して外層は導電体、内層は絶縁体で覆われており、当該外層は第1工程及び第2工程を行う検出回路と共通接地されていることを特徴とする請求項4記載の膜厚計測方法。    The electrode is press-fitted into a through hole penetrating from the outer wall side of the cylinder liner toward the piston ring sliding surface so as to be flush with the piston ring sliding surface, and the outer layer is in contact with the surface in contact with the through hole. 5. The film thickness measuring method according to claim 4, wherein the conductor and the inner layer are covered with an insulator, and the outer layer is grounded in common with a detection circuit that performs the first step and the second step. 第2工程で得られた静電容量を示す検出信号を電流信号として第4工程に供給することを特徴とする請求項4または5記載の膜厚計測方法。    6. The film thickness measuring method according to claim 4, wherein the detection signal indicating the capacitance obtained in the second step is supplied as a current signal to the fourth step.
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