JP6460590B2 - Combustion pressure sensor - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出するための燃焼圧センサに関する。 The present invention relates to a combustion pressure sensor for detecting a combustion pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine.
車両等の内燃機関に取付けられ、内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出するための燃焼圧センサとして、例えば特許文献1に記載された燃焼圧センサがある。特許文献1に記載の燃焼圧センサでは、燃焼室を構成するシリンダヘッドに設けられた貫通孔を介して伝達部材の先端に形成された受圧部が燃焼室内に露出しており、伝達部材の後端には圧電素子からなる検出部が接続されている。受圧部が燃焼室の燃焼圧を受けると、伝達部材に伝達されて伝達部材に負荷される荷重が変化する。そして、伝達部材に生じた荷重の変化を検出部が検知することにより燃焼圧を検出する。
As a combustion pressure sensor that is attached to an internal combustion engine such as a vehicle and detects a combustion pressure in a combustion chamber of the internal combustion engine, there is a combustion pressure sensor described in
しかしながら、特許文献1に開示の構成では、伝達部材が燃焼室内に露出しているため、燃焼室内の燃料や潤滑油の残渣に由来するデポジット等が伝達部材とシリンダヘッドとの間に堆積する場合がある。そして、デポジット等が伝達部材に堆積すると伝達部材における燃焼圧の伝達精度が低下して燃焼圧の検出精度が低下する。そして、内燃機関の使用期間が長くなるほど、上記デポジットが堆積しやすくなるため、経時的に燃焼圧の検出精度が低下するという問題がある。
However, in the configuration disclosed in
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、経時的に燃焼圧の検出精度が低下することが防止される燃焼圧センサを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a combustion pressure sensor that prevents the detection accuracy of combustion pressure from decreasing with time.
本発明の一態様は、内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出するための燃焼圧センサであって、
上記燃焼室を構成するシリンダヘッドの外側に開口するように該シリンダヘッドに形成された有底孔の底部に当接して上記燃焼室内における燃焼圧を受けるように構成された受圧部と、
該受圧部が受けた燃焼圧を検出する検出部と、
上記受圧部が受けた燃焼圧を上記検出部に伝達する伝達部と、
上記シリンダヘッドに固定可能な固定部と、
上記検出部及び上記伝達部を保持するハウジングと、
を備え、
上記伝達部は、軸方向に延びる棒状部材からなり、
上記検出部は、圧電素子を含む荷重検出器からなり、
上記検出部における軸方向の先端側に位置する下面は、上記伝達部の軸方向の後端に軸方向に当接しており、
上記検出部における軸方向の後端側に位置する上面は、上記ハウジングに固定された固定部材に軸方向に当接していることを特徴とする燃焼圧センサにある。
One aspect of the present invention is a combustion pressure sensor for detecting a combustion pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine,
A pressure receiving portion configured to contact a bottom portion of a bottomed hole formed in the cylinder head so as to open to the outside of the cylinder head constituting the combustion chamber and to receive a combustion pressure in the combustion chamber;
A detection unit for detecting the combustion pressure received by the pressure receiving unit;
A transmission unit that transmits the combustion pressure received by the pressure receiving unit to the detection unit;
A fixing part that can be fixed to the cylinder head;
A housing for holding the detection unit and the transmission unit;
Equipped with a,
The transmission part is composed of a rod-shaped member extending in the axial direction,
The detection unit includes a load detector including a piezoelectric element,
The lower surface located on the front end side in the axial direction of the detection unit is in axial contact with the rear end of the transmission unit in the axial direction,
Upper surface located on the rear end side in the axial direction of the detection unit is in the combustion pressure sensor characterized that you have contact with the axially stationary member fixed to the housing.
上記燃焼圧センサにおいては、受圧部はシリンダヘッドの外側に開口する有底孔の底部に当接しており、当該底部から燃焼圧を受けるように構成されている。すなわち、燃焼室内で燃焼圧の変化に伴ってシリンダヘッドに弾性変形(歪み)が生じると有底孔の底部にも弾性変形(歪み)が生じる。当該底部に当接する受圧部はこれに伴って変位することとなる。そして、受圧部の変位が伝達部を介して検出部に伝達されて燃焼圧が検出されることとなる。そのため、受圧部が燃焼室内に露出することがないことから、受圧部とシリンダヘッドとの間に燃焼室内の燃料や潤滑油の残渣に由来するデポジット等が堆積することがない。その結果、経時的に燃焼圧の検出精度が低下することが防止される。また、上記燃焼圧センサにおいては、シリンダヘッドの外側に開口するよう形成された有底孔の底部の弾性変形(歪み)を検知して燃焼圧を検出している。そのため、上記燃焼圧センサは、有底孔が形成されていないシリンダヘッドの外表面の弾性変形を検知する場合に比べて、当該弾性変形に基づく受圧部の変位量を確保しやすいことから検出精度に優れる。 In the combustion pressure sensor, the pressure receiving portion is in contact with the bottom portion of the bottomed hole that opens to the outside of the cylinder head, and is configured to receive the combustion pressure from the bottom portion. That is, when an elastic deformation (strain) occurs in the cylinder head as the combustion pressure changes in the combustion chamber, an elastic deformation (strain) also occurs at the bottom of the bottomed hole. The pressure receiving portion that comes into contact with the bottom portion is displaced accordingly. Then, the displacement of the pressure receiving part is transmitted to the detection part via the transmission part, and the combustion pressure is detected. For this reason, since the pressure receiving portion is not exposed in the combustion chamber, deposits or the like derived from fuel or lubricant residue in the combustion chamber are not deposited between the pressure receiving portion and the cylinder head. As a result, the detection accuracy of the combustion pressure is prevented from decreasing with time. Further, in the combustion pressure sensor, the combustion pressure is detected by detecting the elastic deformation (distortion) of the bottom of the bottomed hole formed to open to the outside of the cylinder head. For this reason, the combustion pressure sensor can easily detect the displacement of the pressure receiving portion based on the elastic deformation as compared with the case of detecting the elastic deformation of the outer surface of the cylinder head in which the bottomed hole is not formed. Excellent.
以上のごとく、本発明によれば、経時的に燃焼圧の検出精度が低下することが防止される燃焼圧センサを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a combustion pressure sensor that prevents the detection accuracy of the combustion pressure from decreasing with time.
本発明の燃焼圧センサは、自動車等の内燃機関に使用することができる。 The combustion pressure sensor of the present invention can be used for an internal combustion engine such as an automobile.
(実施例1)
本例の実施例に係る燃焼圧センサにつき、図1を用いて説明する。
本例の燃焼圧センサ1は、図1に示すように、内燃機関100の燃焼室101内における燃焼圧を検出するためのものである。燃焼圧センサ1は、受圧部10、検出部20、伝達部30、固定部40を備える。
Example 1
A combustion pressure sensor according to this embodiment will be described with reference to FIG.
The
受圧部10は、燃焼室101を構成するシリンダヘッド102の外側に開口するようにシリンダヘッド102に形成された有底孔103の底部104に当接して燃焼室101内における燃焼圧を受けるように構成されている。
検出部20は、受圧部10が受けた燃焼圧を検出するものである。
伝達部30は、受圧部10が受けた燃焼圧を検出部20に伝達するためのものである。
そして、固定部40は、シリンダヘッド102に固定可能になっている。
The
The
The
The
以下、本例の燃焼圧センサ1について、詳述する。
図1に示すように、燃焼圧センサ1において、伝達部30は棒状部材30aからなる。伝達部30の軸方向をYとし、先端31側の方向をY1方向、後端32側の方向をY2方向とする。伝達部30の先端31はその角部が面取りされている。伝達部30の後端32は拡径されて鍔状を成している。伝達部30は、軸方向Yに変位可能なように、ハウジング60内に保持されている。伝達部30の後端32には、検出部20が接続されている。
Hereinafter, the
As shown in FIG. 1, in the
伝達部30の後端32に接続された検出部20は、圧電素子を備える荷重検出器20aからなる。図1に示すように、検出部20のY2方向に位置する下面21は、伝達部30の後端32に当接している。検出部20のY1方向に位置する上面22は、ハウジング60内に固定された固定部材50に当接している。検出部20は燃焼圧を検出して出力端子23を介して検出信号を発する。出力端子23は、固定部材50のY1方向に配設されてハウジング60内に保持された回路部70に接続されている。
The
検出部20及び伝達部30はハウジング60内に保持されている。ハウジング60は、有底の円筒状に形成されている。ハウジング60は弾性変形可能な材料で形成されている。ハウジング60のY1方向の端部は伝達部30の先端31を覆う先端被覆部61を形成している。そして、先端被覆部61の内側底面61aに伝達部30の先端31が当接している。先端被覆部61は有底孔103の底部104に当接して受圧部10を形成している。
The
ハウジング60内に保持された検出部20のY2方向側には、固定部材50が設けられている。固定部材50は略円盤状を成しており、ハウジング60の内周面に固定されている。固定部材50は検出部20の上面22に当接している。上述の如く、検出部20の下面21は伝達部30の後端32が検出部20に当接している。これにより、検出部20は、固定部材50によってY2方向への変位が規制されている。そして、検出部20は伝達部30の後端32と固定部材50とによって挟まれて、伝達部30からの軸方向Yの荷重が検出部20に伝達されるように構成されている。なお、ハウジング60のY2方向端部は開口しており、回路部70の信号端子51を保持するコネクタ80が取り付けられている。コネクタ80は図示しないハーネスを介してECUに接続されている。
A fixing
ハウジング60の外周部には、シリンダヘッド102に固定される固定部40が備えられている。固定部40は、ハウジング60の軸方向Yの略中央に設けられている。固定部40にはらせん状の溝が形成されている。一方、シリンダヘッド102に形成された有底孔103の内壁面において開口部105側には、らせん状の溝からなる被固定部106が形成されている。そして、固定部40は被固定部106に螺合するように構成されている。さらに、ハウジング60の先端被覆部61の外側面61bは有底孔103の底部104に当接している。底部104はすり鉢状に形成されており、外側面61bが確実に底部104に当接するように構成されている。そして、先端被覆部61は、燃焼圧による有底孔103の底部104の弾性変形(歪み)に追従して弾性変形可能となっている。そして、当該弾性変形に基づいて、伝達部30が軸方向Yに変位可能となっている。
A fixed
燃焼圧センサ1の取り付け態様は以下の通りである。まず、燃焼圧センサ1の先端、すなわち、受圧部10から有底孔103に挿入される。そして、受圧部10が底部104に当接するまで、固定部40を被固定部106に螺合させて燃焼圧センサ1を螺入する。これにより、燃焼圧センサ1は有底孔103の所定位置に配設されてシリンダヘッド102に取り付けられることとなる。
The attachment mode of the
有底孔103は、底部104の反対側の面104aが燃焼室101内に面することとなる位置に形成されている。有底孔103の深さ(すなわち、シリンダヘッド102の外側表面102aと底部104との軸方向Yにおける距離)は、シリンダヘッド102の厚さ、燃焼室101の形状、有底孔103の形成容易性などを考慮して適宜決定することができる。固定部40のY1側端部(下端)40aから底部104までの距離hは、伝達部30の変位量を確保できる大きさであればよい。有底孔103の内径は、固定部40よりも先端側(Y1方向)におけるハウジング60の外径よりも若干大きくなっている。
The bottomed
本例の燃焼圧センサ1による燃焼圧の検出態様は以下の通りである。
まず、燃焼室101内の燃焼圧が変化すると、シリンダヘッド102に弾性変形(歪み)が生じる。これに伴って、有底孔103の底部104にも弾性変形(歪み)が生じる。そして、受圧部10は底部104に当接しているため、底部104の弾性変形に基づいて、受圧部10が変位することとなる。これにより、受圧部10に当接している伝達部30が軸方向Yに変位し、検出部20に負荷されている荷重が変化する。検出部20は、当該荷重の変化を検知し、検知した荷重の変化量に基づいて燃焼圧を検出する。
The detection mode of the combustion pressure by the
First, when the combustion pressure in the
次に、本例の燃焼圧センサ1における作用効果について、詳述する。
燃焼圧センサ1によれば、受圧部10はシリンダヘッド102の外側に開口する有底孔103の底部104に当接しており、底部104から燃焼圧を受けるように構成されている。そのため、受圧部10が燃焼室101内に露出することがない。これにより、受圧部10とシリンダヘッド102との間に燃焼室101内の燃料や潤滑油の残渣に由来するデポジット等が堆積することがない。その結果、燃焼圧センサ1において、経時的に燃焼圧の検出精度が低下することが防止される。また、燃焼圧センサ1では、有底孔103の底部104の弾性変形(歪み)を検知して燃焼圧を検出しているため、有底孔103が形成されていないシリンダヘッドの外表面の弾性変形を検知する場合に比べて、受圧部10の変位量を確保しやすいことから検出精度に優れる。
Next, the effect of the
According to the
また、本例では、燃焼圧センサ1は、検出部20を形成する荷重検出器20aと、伝達部30を形成する棒状部材30aと、荷重検出器20aと棒状部材30aとを保持するハウジング60とを備える。そして、受圧部10はハウジング60に形成された伝達部30(棒状部材30a)の先端31を覆う先端被覆部61からなり、伝達部30(棒状部材30a)の先端31は受圧部10(先端被覆部61)の内側面61aに当接しており、伝達部30(棒状部材30a)の後端32には検出部20(荷重検出器20a)が接続されている。荷重検出器20aは燃焼圧により受圧部10を介して伝達部30(棒状部材30a)に生じた荷重の変化を検知して燃焼圧を検出するように構成されている。これにより、伝達部30(棒状部材30a)全体がハウジング60に内包されるため、燃焼圧センサ1の取扱いが容易となり、組み付け作業性が向上する。
Further, in this example, the
本例では、検出部20として圧電素子からなる荷重検出器20aを採用したが、荷重を電気的信号に変換できる構成の荷重検出器であれば良く、例えば、歪みゲージからなる荷重検出器を採用することもできる。
In this example, the
なお、本例では、固定部40は、有底孔103の内壁面に形成された被固定部106に固定されるように構成されていることとした。これにより、シリンダヘッド102に固定用の孔等の機構を別途設けることなく、燃焼圧センサ1を固定することができるため、燃焼圧センサ1の設置スペースを小さくすることができる。また、燃焼圧センサ1に別途固定用の部材を設ける必要がないため、燃焼圧センサ1の小型化に寄与する。なお、固定部40による固定方法は、本例の方法に限定されず、公知の方法を適宜適用することができる。
In this example, the fixing
以上のごとく、本例によれば、経時的に燃焼圧の検出精度が低下することが防止される燃焼圧センサ1を提供することができる。
As described above, according to this example, it is possible to provide the
(実施例2)
本例の燃焼圧センサ1は、図2に示すように、ハウジング60が伝達部30の側面23の少なくとも一部(本例では、側面13の全部)を覆うとともに、ハウジング60と伝達部30の側面23との間には緩衝部材25が設けられている。伝達部30の側面23における軸方向Yの略中央には環状に形成された環状凹部24が設けられている。緩衝部材25としての樹脂製のOリングが環状凹部24に嵌装されている。本例では、緩衝部材25は環状凹部24に嵌装された状態で、ハウジング60の内面62に接している。
(Example 2)
In the
本例の燃焼圧センサ1によれば、ハウジング60と伝達部30の側面23との間に設けられた緩衝部材25により、伝達部30の軸方向Yの変位を規制することなく軸方向Yに交差する方向への伝達部30のブレが抑制される。これにより、内燃機関の振動に基づくノイズを低減して、伝達部30による燃焼圧の伝達精度を一層向上することができ、燃焼圧の検出精度の一層の向上を図ることができる。なお、本例においても、実施例1の場合の作用効果と同等の作用効果を奏する。
According to the
なお、緩衝部材25は、Oリングに限らず、伝達部30の側面23とハウジング60の内面62との間に設けられて、伝達部30の軸方向Yの変位を規制することなく軸方向Yに交差する方向への伝達部30のブレを抑制するものであればよい。また、緩衝部材25を設ける位置は、伝達部30の軸方向Yの変位を規制することなく軸方向Yに交差する方向への伝達部30のブレを抑制することができる位置であればよい。また、複数の緩衝部材25を軸方向Yに異なる位置に設けることとしてもよい。
The buffer member 25 is not limited to the O-ring, and is provided between the
(実施例3)
本例の燃焼圧センサ1は、図3に示すように、検出部20を形成する荷重検出器20aと、伝達部30を形成する棒状部材30aと、荷重検出器20aと棒状部材30aとを保持するハウジング60とを備える。そして、受圧部10はハウジング60から露出された棒状部材30aの先端310からなり、棒状部材30aの後端32には荷重検出器20aが接続されている。荷重検出器20aは燃焼圧により受圧部10を介して棒状部材30aに生じた荷重の変化を検知して燃焼圧を検出するように構成されている。
(Example 3)
As shown in FIG. 3, the
すなわち、本例の燃焼圧センサ1では、実施例1における先端被覆部61(図1参照)が形成されておらず、ハウジング60のY1方向の端部に開口するよう形成された端部開口部63を介して、伝達部30(棒状部材30a)の先端310がハウジング60の外側に露出して底部104に当接している。なお、実施例1の場合と同等の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。本例の燃焼圧センサ1によれば、実施例1において先端被覆部61が形成されていることによる作用効果を除いて、実施例1の場合と同等の作用効果を奏する。
That is, in the
1 燃焼圧センサ
10 受圧部
15 緩衝部材
20 検出部
30 伝達部
40 固定部
60 ハウジング
61 先端被覆部
103 有底孔
104 底部
106 被固定部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記燃焼室(101)を構成するシリンダヘッド(102)の外側に開口するように該シリンダヘッド(102)に形成された有底孔(103)の底部(104)に当接して上記燃焼室(101)内における燃焼圧を受けるように構成された受圧部(10)と、
該受圧部(10)が受けた燃焼圧を検出する検出部(20)と、
上記受圧部(10)が受けた燃焼圧を上記検出部(20)に伝達する伝達部(30)と、
上記シリンダヘッド(102)に固定可能な固定部(40)と、
上記検出部(20)及び上記伝達部(30)を保持するハウジング(60)と、
を備え、
上記伝達部(30)は、軸方向に延びる棒状部材(30a)からなり、
上記検出部(20)は、圧電素子を含む荷重検出器(20a)からなり、
上記検出部(20)における軸方向の先端側に位置する下面(21)は、上記伝達部(30)の軸方向の後端(32)に軸方向に当接しており、
上記検出部(20)における軸方向の後端側に位置する上面(22)は、上記ハウジング(60)に固定された固定部材(50)に軸方向に当接していることを特徴とする燃焼圧センサ(1)。 A combustion pressure sensor (1) for detecting a combustion pressure in a combustion chamber (101) of an internal combustion engine (100),
The combustion chamber (101) is in contact with the bottom (104) of a bottomed hole (103) formed in the cylinder head (102) so as to open to the outside of the cylinder head (102) constituting the combustion chamber (101). 101) a pressure receiving part (10) configured to receive the combustion pressure in
A detection unit (20) for detecting the combustion pressure received by the pressure receiving unit (10);
A transmission section (30) for transmitting the combustion pressure received by the pressure receiving section (10) to the detection section (20);
A fixing part (40) fixable to the cylinder head (102);
A housing (60) for holding the detection unit (20) and the transmission unit (30);
Equipped with a,
The transmission part (30) is composed of a rod-shaped member (30a) extending in the axial direction,
The detection unit (20) includes a load detector (20a) including a piezoelectric element,
The lower surface (21) located on the front end side in the axial direction of the detection unit (20) is in axial contact with the rear end (32) in the axial direction of the transmission unit (30),
The detector upper surface located on the rear end side in the axial direction in the (20) (22), combustion characterized that you have contact with the fixing member fixed to the housing (60) (50) in the axial direction Pressure sensor (1).
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