JPH0514875U - 筒内圧センサとその寿命管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】筒内圧センサのセンサ部分の作動状況を監視す
ることによりセンサ部分の寿命が自動的にかつ正しく算
出できることを目的とする。 【構成】筒内圧センサで計測された筒内圧力を、筒内セ
ンサ寿命管理装置を構成するコンピュータ５内に繰り返
し読み込んで、その都度、最大圧力抽出部５１にて最大
圧力を抽出する。次に、抽出された最大圧力が規定値以
上であるか否かを判定部５２にて判定し、抽出された最
大圧力が規定値以上であり続ける時間を、センサ部分の
受圧（作動）時間としてカウント部５３によりカウント
する。そして、カウントされた時間の総和を加算部５４
にて求め、この総和（即ち、算出されたトータル作動時
間）をもとに筒内圧センサの寿命を管理する構成とす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、特にエンジンなどの主機関のシリンダ内圧力（筒内圧）の計測に好 適な筒内圧センサ、及びそのセンサの寿命を管理するのに好適な筒内圧センサ寿 命管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ディーゼルエンジンなどの主機関のシリンダの内圧（筒内圧）を計測すること は、シリンダ内の燃焼状況、馬力等を知る上で、また機関調整上極めて重要であ り、定期的に計測し、いわゆるインジケータ線図と称される筒内圧−クランク軸 角特性を作成して、エンジンの状態を把握する必要がある。

【０００３】 さて、エンジンのシリンダ内圧を計測するには、筒内圧センサが用いられる。 この筒内圧センサは、シリンダ上部に設けられたインジケータ弁に取付けられる もので、例えばダイヤフラム式センサ部分（アンプを含む）が冷却金物を含む本 体と一体型となっているのが一般的であった。このような構造の筒内圧センサは 、ダイヤフラムにかなりの圧力が加わるため、寿命が限られており、従来は、単 に経過時間を基準に、例えば３０００時間経過毎に交換するという方式で管理さ れていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記したように従来の筒内圧センサは、センサ部分（アンプを含む）が冷却金 物を含む本体と一体型となっていた。このため、筒内圧センサの導圧部の未燃物 目詰まり時は、本体それ自体を取り外してブローしなければならず、かなりの手 間がかかるという欠点があった。また、一体型であるために高価格であり、ダイ ヤフラム部分（圧力センサ部分）の不良の場合には、センサ本体を含め総取り換 えとなる欠点もあった。

【０００５】 更に、ダイヤフラム部分に繰り返し荷重がかかり、したがって寿命が限られる ことから、予め定められた経過時間毎にセンサ本体を含め交換する方式を採って いたが、現実にはインジケータ弁が閉じている期間（閉止期間）は、繰り返し荷 重によるダイヤフラム寿命（更には温度によるアンプ寿命）は改善サイドに推移 するため、実際には寿命となっていないのに交換してしまう問題があった。これ は、単に経過時間を基準に寿命判定を行い、使用状況に応じた適切な寿命管理が 行えなかったことによるものである。 本考案は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は、寿命の短い安価なセン サ部分だけを交換することができる筒内圧センサを提供することにある。

【０００６】 本考案の他の目的は、筒内圧センサのセンサ部分の作動状況を監視することに よりセンサ部分の寿命が自動的にかつ正しく算出できる筒内圧センサ寿命管理装 置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、筒内圧力を計測するための筒内圧センサを構成する、冷却金物を含 む本体部分とセンサ部分とが分離可能な構造としたことを特徴とする。

【０００８】 本考案は更に、上記の構造の筒内圧センサのセンサ部分の寿命管理を行うため の筒内圧センサ寿命管理装置により、筒内圧センサで計測された筒内圧力を繰り 返し読み込み、その筒内圧／クランク軸角特性により、センサ部分に実際に荷重 がかかる期間をカウントし、そのカウント結果によりセンサ部分の寿命（センサ 交換時期）を自動的に計算するようにしたことも特徴とする。

【０００９】

【作用】

上記の筒内圧センサの構造では、高価格となる冷却金物を含む本体部分と、ア ンプやダイヤフラム部分を含む、寿命は短いが（例えば、２０００〜３０００時 間）安価なセンサ部分とが分離可能となっているため、センサ部分が寿命と判断 された場合には、この安価なセンサー部分だけを本体部分から取り外して、新し いセンサ部分と簡単に交換することができる。また、このセンサ部分の交換時に は、本体部分に設けられた導圧部の未燃物に対するブローを、本体部分を取り外 さなくても、筒内圧により行うことができる。

【００１０】 また上記の筒内圧センサ寿命管理装置では、筒内圧センサで計測された筒内圧 力がサイクリックに読み込まれてその最大圧が抽出され、その最大圧が予め定め られた規定値以上であるか否かが判定される。そして、この判定結果により、上 記抽出された最大圧が規定値以上であり続ける時間がカウントされる。このカウ ントされる時間は、センサ部分（ダイヤフラム部分）が受圧状態にある時間に相 当する。そこで、カウントされた時間の総和を算出して筒内圧センサの寿命を管 理することにより、センサ部分の不具合ならびに交換時期を容易かつ確実に把握 することが可能となる。

【００１１】

【実施例】

図１は本考案の一実施例を示す全体構成図であり、１はダイヤフラム式の筒内 圧センサである。筒内圧センサ１は、例えばエンジンのシリンダ２内の圧力を計 測するために、同シリンダ２の上部にインジケータ弁３を介して取り付けられて いる。

【００１２】 筒内圧センサ１によって計測されたシリンダ２内の圧力（筒内圧）を示す信号 はアンプ（ＡＭＰ）４によって増幅される。アンプ４には、筒内圧センサ１の寿 命を管理するための筒内圧センサ寿命管理機能を有するコンピュータ５が接続さ れている。コンピュータ５は、筒内圧センサ１からの計測信号をアンプ４を通し て入力して処理し、表示装置（以下、ＣＲＴと称する）６にインジケータ線図７ を作成表示し、更に筒内圧センサ１の実際の作動時間を示す筒内圧センサ寿命管 理図８を作成表示するようになっている。なお、図１では示されていないが、コ ンピュータ５は、筒内圧センサ１と同様の多数の筒内圧センサについても、その センサで計測された圧力に基づく寿命管理を行うようになっている。

【００１３】 図２は図１の筒内圧センサ１の構造の概略を示す拡大断面図である。図に示す ように、筒内圧センサ１は、ほぼ筒状の本体部１１、及び本体部１１内に収納保 持されるセンサ部１２からなり、本体部１１とセンサ部１２とが分離可能な構造 となっている。

【００１４】 本体部１１は、下部本体１１ａ、及び同下部本体１１ａと同軸的にねじ結合さ れる蓋状の上部本体１１ｂからなる。下部本体１１ａの外周壁には冷却部をなす 冷却金物１１ｃが一体的に設けられ、下部本体１１ａ下方には導圧部１１ｄが設 けられている。

【００１５】 一方、センサ部１２は、圧力センサとしてのダイヤフラム１２ａ、歪みゲージ を含むフォースブロック１２ｂ、及びアンプ１２ｃからなる。これらセンサ部１ ２の各構成部品は、コンピュータ５の寿命管理に従う交換対象となるものである 。

【００１６】 図３は図１のコンピュータ５の有する筒内圧センサ寿命管理機能をブロック化 して示す機能ブロック図である。図中、５１は図１の筒内圧センサ１から入力し た圧力の最大値を抽出する最大圧力抽出部、５２は最大圧力抽出部５１で抽出さ れた最大値が規定値より大きいか否かを判定する判定部である。５３は判定部５ ２での判定の結果、最大値が規定値より大であり続ける時間をカウントするカウ ント部、５４はカウント部５３でカウントされた時間の総和を求める加算部であ る。

【００１７】 次に、上記図１乃至図３の構成の動作を、図４のフローチャートを適宜参照し て説明する。 まず、シリンダ２の内の圧力（筒内圧）は、ダイヤフラム式圧力センサである 筒内圧センサ１により計測され、その信号はアンプ４によって増幅される。

【００１８】 コンピュータ５は、アンプ４によって増幅された筒内圧センサ１の筒内圧計測 結果、即ちシリンダ２内の圧力（を示す信号）をサイクリックに読み込んで（ス テップＡ１）、図１に示すインジケータ線図７をＣＲＴ６に作成表示し、更に読 み込んだ圧力の最大値（最大圧力）Ｐmax を最大圧力抽出部５１により抽出する （ステップＡ２）。

【００１９】 次にコンピュータ５は、最大圧力抽出部５１により抽出された（インジケータ 線図７上の）最大圧力Ｐmax が規定値以上であるか否かを判定部５２により判定 する（ステップＡ３）。もし規定値以上であれば、コンピュータ５は、筒内圧セ ンサ１が取り付けられているインジケータ弁３が開状態、即ち筒内圧センサ１内 のダイヤフラム１２ａが受圧状態（荷重を受けている状態）にあるものと判断し 、最大圧力Ｐmax が規定値以上である続ける時間、即ち筒内圧センサ１内のダイ ヤフラム１２ａの受圧時間をカウント部５３によりカウントするカウント動作を 開始する（ステップＡ４）。このカウント動作は、最大圧力抽出部５１にてサイ クリックに抽出される最大圧力Ｐmax が規定値以上であり続ける期間は続けられ る。

【００２０】 やがて、上記のカウント部５３による受圧時間のカウント動作中に、最大圧力 抽出部５１にて抽出された最大圧力Ｐmax が規定値を下回るようになると、コン ピュータ５は、インジケータ弁３が閉状態になったものと判断し、即ち筒内圧セ ンサ１内のダイヤフラム１２ａが受圧状態ではなくなったものと判断し、カウン ト部５３によるカウント動作を終了させる（ステップＡ５）。

【００２１】 このときコンピュータ５は、それまでカウントされていた受圧時間の総和（即 ち、ダイヤフラム１２ａを含むセンサ部１２の作動時間の総和）を加算部５４に より求め（ステップＡ６）、図１の筒内圧センサ寿命管理図８のように、この受 圧時間（作動時間）の総和（トータル作動時間）をＣＲＴ６に表示し（ステップ Ａ７）、オペレータにセンサ交換時期を呈示する。以上の動作は、筒内圧センサ １を始めとして、管理対象とする全ての筒内圧センサについて行われる。

【００２２】 オペレータは、ＣＲＴ６に表示された筒内圧センサ寿命管理図８により、筒内 圧センサ１のセンサ部１２（に含まれるダイヤフラム１２ａ等）の（取り付け時 からの単なる経過時間ではなくて）実際の作動時間を知ることができ、センサ交 換時期を筒内圧センサ１の使用状態に応じて正しく判断することができる。なお 、加算部５４により求められた受圧時間の総和（トータル作動時間）を、基準の 作動可能時間（センサ寿命）から減じて、残り作動可能時間を求めて表示するよ うにしてもよい。また、カウント部５３によるカウント動作終了毎に、そのとき カウントされていた受圧時間（作動時間）を、その際の残り作動可能時間（初期 値は基準の作動可能時間）から減じて、最新の残り作動可能時間を求めるように してもよい。

【００２３】 さてオペレータは、筒内圧センサ寿命管理図８により筒内圧センサ１の交換時 期が到来したものと判断した場合、筒内圧センサ１それ自体を取り換えるのでは なく、筒内圧センサ１内の安価なセンサ部１２だけを（使い捨て部品として）新 たなものに取り換える。

【００２４】 即ちオペレータは、まずインジケータ弁３に取り付けられている筒内圧センサ １の本体部１１の下部本体１１ａから、この本体部１１の蓋部をなし、下部本体 １１ａとねじ結合されている上部本体１１ｂを取り外すことにより、本体部１１ 内に収納保持されていたセンサ部１２を露出させる。次にオペレータは、このセ ンサ部１２（を構成するダイヤフラム１２ａ、フォースブロック１２ｂ及びアン プ１２ｃ）を下部本体１１ａの上方から取り出す。この際、本体部１１の下部本 体１１ａに設けられた導圧部１１ｄの未燃物のブローも、シリンダ２の筒内圧に より行うことが可能である。そしてオペレータは、新しいセンサ部１２（を構成 するダイヤフラム１２ａ、フォースブロック１２ｂ及びアンプ１２ｃ）を本体部 １１の下部本体１１ａにセットし、しかる後に、上部本体１１ｂを下部本体１１ ａと同軸的にねじ結合する。

【００２５】

【考案の効果】 以上詳述したように本考案によれば、筒内圧センサを構成する、冷却金物を含 む高価格な本体部分と、寿命は短いが安価なセンサ部分とが分離可能な構造とし たので、センサ交換時期が到来した場合には、安価なセンサ部分だけを交換する だけで済み、取扱いの簡略化とコストの低減を図ることができる。

【００２６】 また本考案によれば、上記の構造をとることにより、センサ交換時に、本体部 分に設けられた導圧部の未燃物の筒内圧によるブローも併せて行うことができる 。

【００２７】 更に本考案によれば、筒内圧センサで計測された筒内圧力を繰り返し読み込ん でその都度最大圧力を抽出し、抽出した最大圧力が規定値以上となり続ける期間 を筒内センサのセンサ部分に実際に荷重がかかる受圧時間（作動時間）としてカ ウントするようにしたので、そのカウント時間の総和により正確な作動（受圧） 時間を求めることができるようになり、この正確な作動（受圧）時間に従ってセ ンサ部分の寿命（センサ交換時期）を正しく管理することができる。このため、 従来のように単に経過時間だけを基準に、基準時間経過後にセンサ交換を行って いた場合に比べて、無益なセンサ交換の発生を防止できる。しかも、運用側管理 （例えば、筒内圧計測時のみ、筒内圧センサが取り付けられるインジケータ弁を 開ける等）の仕方によっては、センサ部分に荷重がかかる受圧時間を著しく減ら すことができるため、センサ部分を実質永久的な寿命として取り扱うことが可能 となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の全体構成を示すブロック
図。

【図２】図１の筒内圧センサ１の構造の概略を示す拡大
断面図。

【図３】図１のコンピュータ５の有する筒内圧センサ寿
命管理機能をブロック化して示す機能ブロック図。

【図４】同筒内圧センサ寿命管理機能を実現するための
処理手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…筒内圧センサ、２…シリンダ、３…インジケータ
弁、４…アンプ、５…コンピュータ（筒内圧センサ寿命
管理装置）、６…ＣＲＴ、７…インジケータ線図、８…
筒内圧センサ寿命管理図、１１…本体部、１１ａ…下部
本体、１１ｂ…上部本体、１１ｃ…冷却金物、１１ｄ…
導圧部、１２…センサ部、１２ａ…ダイヤフラム、１２
ｂ…フォースブロック（歪みゲージを含むフォースブロ
ック）、１２ｃ…アンプ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒内圧力を計測するための筒内圧センサ
   であって、冷却金物を含む本体部分とセンサ部分とが分
   離可能に構成されたことを特徴とする筒内圧センサ。
2. 【請求項２】 筒内圧力を計測するための筒内圧センサ
   であって冷却金物を含む本体部分とセンサ部分とが分離
   可能に構成された筒内圧センサで計測された筒内圧力を
   繰り返し読み込んでその最大圧を抽出する最大圧力抽出
   手段と、 この最大圧力抽出手段によって抽出された最大圧が予め
   定められた規定値以上であるか否かを判定するための判
   定手段と、 この判定手段の判定結果に応じ、上記抽出された最大圧
   が上記規定値以上であり続ける時間をカウントするため
   のカウント手段と、 を具備し、このカウント手段によってカウントされた時
   間の総和をもとに上記筒内圧センサの寿命を管理するよ
   うにしたことを特徴とする筒内圧センサ寿命管理装置。