JPH02157631A

JPH02157631A - 筒内圧センサ

Info

Publication number: JPH02157631A
Application number: JP31130488A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ishida; 哲朗石田; Tadahiko Ito; 忠彦伊東; Reijiro Komagome; 駒米　礼二郎; Yoshiro Danno; 団野　喜朗
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1990-06-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明はエンジンのシリンダ内の圧力を検出する筒内
圧センサの改良に関する。

（従来の技術）一般に、エンジン本体にシリンダ内の圧力を検出する筒
内圧センサを装着し、この筒内圧センサからの検出信号
にもとづいて例えばエンジン本体のノック状態を検出す
る構成のものが開発されている。この場合、従来構成の
ものにあっては例えばシリンダヘッドにおける燃焼室お
よびその周辺部位に筒内圧センサ取付は用のセンサ装着
部を機械加工によって形成し、このセンサ装着部に筒内
圧センサを取付けるようにしていた。しかしながら、エ
ンジン本体の各燃焼室を多バルブ化させたり、動弁機構
を例えばＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカムシャフト
）化させることにより、エンジン本体の高出力化を図る
場合にはシリンダヘッドにおける燃焼室およびその周辺
部位の構造が複雑化するので、シリンダヘッドにおける
燃焼室およびその周辺部位に筒内圧センサ取付は用のス
ペースを設けることは困難なものとなる問題があった。

さらに、シリンダヘッドにおける燃焼室およびその周辺
部位に筒内圧センサ取付は用のセンサ装着部を形成する
ようにしているので、この筒内圧センサを取付けるため
に燃焼室の形状に制約が生じる問題があった。また、エ
ンジン本体の構成部品数が増加するので、エンジン本体
全体の構成の簡略化を図るうえでも問題があった。

そこで、エンジン本体の各燃焼室に装着される点火プラ
グの座金に圧電素子によって形成される筒内圧センサを
取付けることが考えられているが、この場合にもシリン
ダヘッドにおける点火プラグの装着部の周辺部位には筒
内圧センサ取付は用のスペースおよびこの筒内圧センサ
のリード線配設用の余分なスペースが必要になる問題が
あった。

そのため、この場合にもエンジン本体の各燃焼室を多バ
ルブ化したり、動弁機構をＤＯＨＣ化させてエンジン本
体の高出力化を図る場合にスペース的な問題が発生する
おそれがあった。

（発明が解決しようとする課題）従来構成のものにあってはエンジン本体の各燃焼室を多
バルブ化させたり、動弁機構を例えばＤＯＨＣ（ダブル
オーバーヘッドカムシャフト）化させることにより、エ
ンジン本体の高出力化を図る場合にはシリンダヘッドに
おける燃焼室およびその周辺部位の構造が複雑化するの
で、シリンダヘッドにおける燃焼室およびその周辺部位
に筒内圧センサ取付は用のスペースを設けることは困難
なものとなる問題があるとともに、筒内圧センサを取付
けるために燃焼室の形状に制約が生じる問題があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、エンジ
ン本体のシリンダヘッドにおける燃焼室およびその周辺
部位の構造が複雑化した場合であっても簡単にエンジン
本体に装着することができるとともに、エンジン本体の
構成部品数の増加を防止してエンジン本体全体の構成の
簡略化を図ることができ、加えてエンジン本体の分解作
業時のコスト低下を図ることができる筒内圧センサを提
供することを目的とするものである。

【発明の構成〕

（課題を解決するための手段）この発明はシリンダヘッドガスケットに筒内圧センサ本
体の装着部を設け、シリンダ内の圧力変化を検出する圧
電素子を組込んだ筒内圧センサ本体をこの装着部に着脱
可能に取付けたものである。

（作用）エンジン本体の動作時にはシリンダヘッドガスケットの
筒内圧センサ本体装着部に組込んだ筒内圧センサ本体の
圧電素子によってエンジンのシリンダ内の圧力変化を検
出させ、エンジン本体のシリンダヘッドにおける燃焼室
およびその周辺部位に筒内圧センサ本体取付は用の格別
な機械加工を施す面倒な作業を省略することにより、エ
ンジン本体のシリンダヘッドにおける燃焼室の周辺部位
の構造がＩｊ２雑化した場合であっても簡単にエンジン
本体に装着できるようにするとともに、エンジン本体の
構成部品数の増加を防止してエンジン本体全体の構成の
簡略化を図り、さらに筒内圧センサ本体をシリンダヘッ
ドガスケットの筒内圧センサ本体装着部に着脱可能に取
付け、エンジン本体の分解作業時にはシリンダヘッドガ
スケットの本体側のみを交換し、高価な筒内圧センサ本
体を再利用させることにより、エンジン本体の分解作業
時のコスト低下を図るようにしたものである。

（実施例）以下、この発明の第１の実施例をｍ１図乃至第４図を参
照して説明する。第１図および第２図は第３図に示すよ
うな例えば４気筒のエンジン本体１のシリンダブロック
２とシリンダヘッド３との間に介設されたパワーベスト
タイプのシリンダヘッドガスケット４の概略構成を示す
ものである。

第４図中で、５はシリンダブロック２内に形成されたシ
リンダ、６はこのシリンダ５内に配設されたピストン、
７はシリンダヘッド３内に形成された燃焼室である。こ
の場合、シリンダヘッドガスケット４には第１図に示す
ようにシリンダ５と対応する部分にシリンダ５の内径寸
法と略同径の釣人（シリンダ用開口部）８・・・が形成
されているとともに、シリンダヘッド３の図示しない固
定ボルトの挿通孔９・・・および冷却水または潤滑油の
流通穴１０・・・がそれぞれ形成されている。

また、シリンダヘッドガスケット４の外周面には第２図
に示すように例えば金属等の導体によって形成されたカ
バ一部材１１が配設されている。

このカバ一部材１１の内部には例えば低密度グラファイ
ト等の柔かい材質の一対のガスケット材１２ａ、１２ｂ
が配設されているとともに、これらのガスケット材１２
ａ、１２ｂ間には芯材１３が配設されている。さらに、
このシリンダヘッドガスケット４には各同大８・・・の
周囲に略リング状の筒内圧センサ本体装着穴（筒内圧セ
ンサ本体装着部）１４が形成されている。この場合、筒
内圧センサ本体装着穴１４内には芯材１３の端縁部位が
延出されているとともに、この芯材延出部１３ａの下側
にはガスケット材１２ｂの端縁部位が延出されている。

さらに、このシリンダヘッドガスケット４の筒内圧セン
サ本体装着穴１４内には略リング状の筒内圧センサ本体
１５が着脱可能に取付けられている。この筒内圧センサ
本体１５には一対の圧電素子１６ａ、１６ｂが組込まれ
ている。また、これらの圧電素子１６ａ、１６ｂ間には
正電極を形成する電極板１７が介設されている。この電
極板１７には筒内圧センサ本体装着穴１４内の芯材１３
の芯材延出部１３ａと対応させた位置まで延出させた延
出部１７ａが形成されている。さらに、この筒内圧セン
サ本体１５の一方の圧電素子１６ａの外面には負電極を
形成する電極板１８が装着されている。なお、この電極
板１８と電極板１７の延出部１７ａとの間の空間部内に
は例えば低密度グラファイト等の柔かい材質のガスケッ
ト材１９が配設されている。また、筒内圧センサ本体１
５の他方の圧電索子１６ｂの外面は露出状態で保持され
ている。そして、筒内圧センサ本体１５が筒内圧センサ
本体装着穴１４内に取付けられた場合には筒内圧センサ
本体１５の圧電素子１６ｂの露出面が筒内圧センサ本体
装着穴１４の内底部に位置するカバ一部材１１に接合さ
れるとともに、電極板１７の延出部１７ａが筒内圧セン
サ本体装着穴１４内の芯材１３の延出部１３ａに重合状
態で接合され、さらに筒内圧センサ本体１５の一方の圧
電素子１６ａの外面の電極板１８がシリンダへラードガ
スケット４のカバ一部材１１における筒内圧センサ本体
装着穴１４の周縁部位に接合されるようになっている。

この場合、シリンダヘッドガスケット４の内部に配設さ
れる芯材１３には例えば絶縁体によって形成される基板
上に各筒内圧センサ本体１５・・・の圧電素子１６ａ。

１６ｂの正信号出力の導通路２０・・・がそれぞれ形成
されている。そして、シリンダヘッドガスケット４の外
周面に配設されるカバ一部材１１および電極板１８によ
って各圧電素子１６ａ、１６ｂの負電極が形成されてお
り、各筒内圧センサ本体１５・・・の圧電素子１６ａ、
１６ｂによってシリンダ５の軸方向の圧力変化を検出す
るようになっている。

また、シリンダヘッドガスケット４の各同大８の周縁部
位には下側のカバ一部材１１の節穴８側の端縁部位を上
方向に向けて屈曲させたフランジ状の屈曲部２１が形成
されている。そして、各筒内圧センサ本体１５・・・の
圧電素子１６ａ、１６ｂにおける節穴８側の端縁部位は
下側の圧電素子１６ｂの外周面を覆うカバ一部材１１の
節穴８側の端縁部位に形成された屈曲部２１によって被
覆されており、この屈曲部２１によって圧電素子１６ａ
、１６ｂにおける節穴８側の端縁部位がシリンダ５内の
直火にさらされることを防止するボアグロメット部が形
成されている。

さらに、シリンダヘッドガスケット４の芯材１３の基板
上に形成される各筒内圧センサ本体１５・・・の圧電素
子１６ａ、１６ｂの正信号出力の導通路２０・・・には
外部のリード線２２・・・が接続されている。これらの
リード線２２・・・の先端部にはコネクタ２３が接続さ
れており、このコネクタ２３に接続されるリード線２４
・・・を介して例えばノックコントロールシステム用の
マイクロコンピュータおよびその周辺回路によって形成
される制御部２５に接続されている。

次に、上記構成の作用について説明する。

まず、エンジン本体１の組立て時にはシリンダヘッド３
は図示しない固定ボルトによって所定の締付は圧力状態
でシリンダヘッドガスケット４を介してシリンダブロッ
ク２側に締付は固定されている。この場合にはシリンダ
ヘッドガスケット４内の各筒内圧センサ本体１５・・・
の圧電素子１６ａ。

１６ｂは通常の締付は圧力状態で押圧された基準状態で
保持される。

また、エンジン本体１の動作中は各シリンダ５内の爆発
燃焼圧力によってシリンダヘッド３にはシリンダブロッ
ク２側から離間する方向への押圧力が作用する。そして
、このシリンダヘッド３に作用する押圧力によってシリ
ンダヘッド３とシリンダブロック２との間のシリンダヘ
ッドガスケット４のシール面圧が変動するので、このシ
リンダヘッドガスケット４のシール面圧変動に応じてシ
リンダヘッドガスケット４内の各筒内圧センサ本体１５
・・・の圧電素子１６ａ、１６ｂから電気信号が出力さ
れる。このシリンダヘッドガスケット４内の各筒内圧セ
ンサ本体１５・・・の圧電素子１６ａ。

１６ｂからの出力信号はシリンダヘッドガスケット４の
芯材１３の基板上に形成される正信号出力の導通路２０
・・・　リード線２２・・・　コネクタ２３、リード線
２４・・・を順次介して制御部２５に入力され、この制
御部２５によって各シリンダ５内の圧力変動が個別に検
出される。

そこで、上記構成のものにあってはエンジン本体１の必
須の構成部品として使用されているシリンダヘッドガス
ケット４の各釣人８・・・の周囲に筒内圧センサ本体装
着穴１４を設け、シリンダ５内の圧力変化を検出する圧
電素子１６ａ、１６ｂを組込んだ筒内圧センサ本体１５
をこの装着穴１４に着脱可能に取付け、エンジン本体１
の動作時にはこれらの各筒内圧センサ本体１５・・・の
圧電素子１６ａ、１６ｂによってエンジン本体１のシリ
ンダ５内の圧力変化を検出させるようにしたので、従来
のようにエンジン本体１のシリンダヘッド３における燃
焼室７およびその周辺部位に筒内圧センサ本体取付は用
の格別な機械加工を施す面倒な作業を省略することがで
きる。そのため、エンジン本体１のシリンダヘッド３に
おける燃焼室７の周辺部位の構造が複雑化した場合であ
っても簡単にエンジン本体１側に筒内圧センサ本体１５
・・・を装着することができる。さらに、エンジン本体
１の構成部品数の増加を防止することができるので、エ
ンジン本体１全体の構成の簡略化を図ることができる。

また、エンジン本体１の動作中は各シリンダ５内の爆発
燃焼圧力を直接、またはシリンダヘッド３に作用する抑
圧力によってシリンダヘッド３とシリンダブロック２と
の間のシリンダヘッドガスケット４のシール面圧変動に
応じてシリンダヘッドガスケット４内の各筒内圧センサ
本体１５・・・の圧７ヒ素子１６ａ、１６ｂによって検
出させることができるので、各シリンダ５内の圧力変動
の検出データのＳ／Ｎ比を高めることができ、ノックコ
ントロール等の精度を高めることができる。

さらに、エンジン本体１内に形成されている複数のシリ
ンダ５・・・と対応する釣人８の周囲にそれぞれ筒内圧
センサ本体１５・・・を装着したので、これらの筒内圧
センサ本体１５・・・によってエンジン本体１内に形成
される複数のシリンダ５・・・内の圧力状態を個別に精
度良く検出することができる。

また、シリンダヘッドガスケット４のカバ一部材１１の
内部には各釣人８・・・の周囲に一対の圧電素子１６ａ
、１６ｂを組込んだ筒内圧センサ本体１５・・・をそれ
ぞれ配置させるとともに、各筒内圧センサ本体１５・・
・の圧電素子１６ａ、１６ｂ装着部以外の部分には例え
ば低密度グラファイト等の柔かい材質のガスケット材１
２ａ、１２ｂ、１９を配設させたので、シリンダヘッド
３を固定ボルトによって所定の締付は圧力状態でシリン
ダヘッドガスケット４を介してシリンダブロック２側に
締付は固定させた場合にシリンダヘッドガスケット４に
おける各筒内圧センサ本体１５・・・の装着部位に最大
面圧を発生させることができる。゛そのため、シリンダ
５・・・内の圧力状態の検出精度をさらに高めることが
できる。

さらに、筒内圧センサ本体１５をシリンダヘッドガスケ
ット４の筒内圧センサ本体装着穴１４に着脱可能に取付
けたので、エンジン本体１の分解作業時にはシリンダヘ
ッドガスケット４の本体側のみを交換し、高価な筒内圧
センサ本体１５を再利用させることができる。そのため
、エンジン本体１の分解作業時にシリンダヘッドガスケ
ット４の本体側とともに高価な筒内圧センサ本体１５・
・・を一体に交換する場合に比べてエンジン本体１の分
解作業時のコスト低下を図ることができる。

また、第５図および第６図は第２の実施例を示すもので
ある。これは、シリンダヘッドガスケット４におけるシ
リンダヘッド３の取付は用固定ボルトの各挿通孔９・・
・の周囲にそれぞれ略リング状の筒内圧センサ本体装着
穴３１を形成し、この筒内圧センサ本体装着穴３１に略
リング状に形成された一対の圧電素子３２ａ、３２ｂを
組込んだ筒内圧センサ本体３３をそれぞれ着脱可能に装
着させる構成にしたものである。この場合、筒内圧セン
サ本体装着穴３１内にはシリンダヘッドガスケット４の
芯材１３の端縁部位が延出されているとともに、この芯
材延出部１３ｇの下側にはガスケット材１２ｂの端縁部
位が延出されている。

さらに、筒内圧センサ本体３３の圧電素子３２ａ、３２
ｂ間には正電極を形成する電極板３４が介設されている
。この電極板３４には筒内圧センサ本体装着穴３１内の
芯材１３の芯材延出部１３ａと対応させた位置まで延出
させた延出部３４ａが形成されている。さらに、この筒
内圧センサ本体３３の一方の圧電素子３２ａの外面には
負電極を形成する電極板３５が装着されている。なお、
この電極板３５と電極板３４の延出部３４ａとの間の空
間部内にはガスケット材３６が配設されている。また、
筒内圧センサ本体３３の他方の圧電素子３２ｂの外面は
露出状態で保持されている。そして、筒内圧センサ本体
３３が筒内圧センサ本体装着穴３１内に取付けられた場
合には筒内圧センサ本体３３の圧電素子３２ｂの露出面
が筒内圧センサ本体装着穴３１の内底部に位置するカバ
一部材１１に接合されるとともに、電極板３４の延出部
３４ａが筒内圧センサ本体装着穴３１内の芯材１３の延
出部１３ａに重合状態で接合され、さらに筒内圧センサ
本体３３の一方の圧電素子３２ａの外面の電極板３５が
シリンダヘッドガスケット４のカバ一部材１１における
筒内圧センサ本体装着穴３１の周縁部位に接合されるよ
うになっている。この場合、シリンダヘッドガスケット
４の内部に配設される芯材１３には例えば絶縁体によっ
て形成される基板上に各筒内圧センサ本体３３・・・の
圧電素子３２ａ、３２ｂの正信号出力の導通路２０・・
・がそれぞれ形成されている。

そして、シリンダヘッドガスケット４の外周面に配設さ
れるカバ一部材１１および電極板３５によって各圧電素
子３２ａ、３２ｂの負電極が形成されており、各筒内圧
センサ本体３３・・・の圧電素子３２ａ、３２ｂによっ
てシリンダ５の軸方向の圧力変化を検出するようになっ
ている。

そこで、上記構成のものにあってはエンジン本体１の必
須の構成部品として使用されているシリンダヘッドガス
ケット４におけるシリンダヘッド３の固定ボルトの挿通
孔９・・・の周囲に筒内圧センサ本体３３・・・の圧電
素子３２ａ、３２ｂを組込み、エンジン本体１の動作時
にはこれらの各筒内圧センサ本体３３・・・の圧電素子
３２ａ、３２ｂによってエンジン本体１のシリンダ５内
の圧力変化を検出させるようにしたので、従来のように
エンジン本体１のシリンダヘッド３における燃焼室７お
よびその周辺部位に筒内圧センサ本体取付は用の機械加
工を行なう面倒な作業を省略することができる。そのた
め、エンジン本体１のシリンダヘッド３における燃焼室
７の周辺部位の構造が複雑化した場合であっても簡単に
エンジン本体１に各筒内圧センサ本体３３・・・を装着
することができる。さらに、エンジン本体１の構成部品
数の増加を防止することができるので、エンジン本体１
全体の構成の簡略化を図ることができる。

また、エンジン本体１の動作中は各シリンダ５内の爆発
燃焼時にシリンダヘッド３に作用する押圧力によって生
じるシリンダヘッド３とシリンダブロック２との間のシ
リンダヘッドガスケット４のシール面圧変動に応じてシ
リンダヘッドガスケット４内の各筒内圧センサ本体３３
・・・の圧電素子３２ａ、３２ｂによって検出させるこ
とができるので、各シリンダ５内の圧力変動の検出デー
タのＳ／Ｎ比を高めることができ、ノックコントロール
等の精度を高めることができる。

さらに、エンジン本体１の構造上、最も剛性が高いシリ
ンダヘッド３の固定ボルトの装着部位の周囲にシリンダ
ヘッドガスケット４内の各筒内圧センサ本体３３・・・
を配設したので、これらの筒内圧センサ本体３３・・・
によってエンジン本体１内に形成される各シリンダ５・
・・内の圧力変動状態を安定に精度良く検出することが
できる。

また、第１の実施例と同様に筒内圧センサ本体３３をシ
リンダヘッドガスケット４の筒内圧センサ本体装着穴３
１に着脱可能に取付けたので、エンジン本体１の分解作
業時にはシリンダヘッドガスケット４の本体側のみを交
換し、高価な筒内圧センサ本体３３を再利用させること
ができる。そのため、エンジン本体１の分解作業時にシ
リンダヘッドガスケット４の本体側とともに高価な筒内
圧センサ本体３３・・・を一体に交換する場合に比べて
エンジン本体１の分解作業時のコスト低下を図ることが
できる。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
い。例えば、第１の実施例のシリンダヘッドガスケット
４の外周面のカバ一部材１１における釣人８の周縁部位
にシリンダブロック２側およびシリンダヘッド３側に向
けて突設させたビード部をそれぞれ形成し、シリンダヘ
ッドガスケット４とシリンダブロック２側およびシリン
ダヘッド３側との間の釣人８の周縁部位の血圧をこれら
のビード部によって局部的に増大させることにより、シ
ール製を高める構成にしてもよい。

また、シリンダヘッドガスケット４のカバ一部材１１の
外周面に例えばフッ素ゴム等のコーティングを施すこと
により、シール製を高める構成にしてもよい。この場合
、カバ一部材１１の外周面の一部（筒内圧センサ本体１
５・・・の装着穴１４の近傍部位）にはコーティング層
を施していない導電部が形成されており、圧電素子１６
ａ、１６ｂの負電極がこの導電部を介してエンジン本体
１側に接続されるようになっている。

また、第２の実施例ではパワーベストタイプのシリンダ
ヘッドガスケット４にこの発明を適用した場合について
示したが、スチールベストタイプのシリンダヘッドガス
ケットにこの発明を適用してもよい。この場合には各筒
内圧センサ本体３３・・・の圧電素子３２ａ、３２ｂの
外面に導電性の電極板を配設し、この電極板を各筒内圧
センサ本体３３・・・の圧電素子３２ａ、３２ｂの負電
極として使用するようになっている。

さらに、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。

［発明の効果］この発明によればシリンダヘッドガスケットに筒内圧セ
ンサ本体の装着部を設け、シリンダ内の圧力変化を検出
する圧電素子を組込んだ筒内圧センサ本体をこの装着部
に着脱可能に取付けたので、エンジン本体のシリンダヘ
ッドにおける燃焼室およびその周辺部位の構造が複雑化
した場合であっても簡単にエンジン本体に装着すること
ができるとともに、エンジン本体の構成部品数の増加を
防止してエンジン本体全体の構成の簡略化を図ることが
でき、加えてエンジン本体の分解作業時のコスト低下を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図はこの発明の第１の実施例を示すもの
で、第１図はシリンダヘッドガスケットを示す要部の平
面図、第２図は第２図の■−■線断面図、第３図はエン
ジン本体の要部の概略構成を示す縦断面図、第４図はシ
リンダヘッドガスケットから筒内圧センサ本体を取外し
た状態を示す要部の縦断面図、第５図および第６図はこ
の発明の第２の実施例を示すもので、第５図は要部の平
面図、第６図は第５図の■−■線断面図である。１・・・エンジン本体、３・・・シリンダヘッド、４・
・・シリンダヘッドガスケット、１４−．３１・・・筒
内圧センサ本体装着穴（筒内圧センサ本体装着部）　　
１５．３３・・・筒内圧センサ本体、１６　ａ　、　　
１６　ｂ　、　　３２　ａ　、　　３２　ｂ　−・・圧
電素子。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

シリンダヘッドガスケットに筒内圧センサ本体の装着部
を設け、シリンダ内の圧力変化を検出する圧電素子を組
込んだ筒内圧センサ本体をこの装着部に着脱可能に取付
けたことを特徴とする筒内圧センサ。