JPH05209798A - 弁座荷重センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルブの運動により断線するおそれのないバ
ルブ着座荷重センサーを提供する。 【構成】 バルブシートとヘッド弁座部との間に荷重セ
ンサーの検出部を配置する。 【効果】 荷重センサーの耐久性を向上させ、着座荷重
の検出を連続的に行うことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明はエンジンのバルブ着座荷重を検出
する荷重センサーに関する。

【０００２】

【背景技術】一般にエンジンの回転限界は動弁系、特に
バルブの耐久性により決定される。従来、回転限界は直
接計測（バルブの変位）または間接計測（騒音等）によ
り計測されてきたが、いずれも複雑な装置が必要である
ことに加えて、正確な計測が困難であるという欠点があ
った。

【０００３】正確な計測を行うためには、バルブに作用
する荷重を直接に測定することが最も効果的である。そ
の一例として特開昭６３−３２３３号公報に記載されて
いる荷重センサーがある。この荷重センサーはバルブの
ステムにひずみゲージを取り付けてバルブの着座荷重を
測定している。

【０００４】

【発明の目的】測定値は、ひずみゲージから導線を伸ば
し、その導線を介してＣＰＵに送られ処理される。この
導線はバルブの運動の妨げにならないように細いほど好
ましいが、細い導線は耐久性に欠け、バルブの運動中に
切れやすい。本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、バルブの運動の影響を受けることなくバ
ルブの着座荷重を測定することができるバルブ着座荷重
センサーを提供することを目的とする。

【０００５】

【発明の構成】この目的を達成するため、本発明に係る
バルブ着座荷重センサーは、ヘッド弁座部とバルブシー
トとの間に着座荷重を検出する検出部を設け、バルブス
テムには検出部を一切設けない。本発明の好ましい実施
態様においては、荷重センサーはＨＬＡの油圧制御機構
に接続しており、検出部からの検出値が所定値を超える
とＨＬＡの油圧を上げる信号を油圧制御機構に送る。

【０００６】本発明の好ましい別の実施態様において
は、検出部が検出値を出力している場合にはノックセン
サーからの信号を処理しない。本発明の好ましいさらに
別の実施態様においては、検出部は、エンジンに連結さ
れているエンジン動力伝達機構から最も遠い気筒に設け
られる。

【０００７】

【発明の作用】荷重センサーの検出部はヘッド弁座部と
バルブシートとの間に配置される。このため、バルブス
テムから導線を出すことは不要になり、バルブの運動に
対する導線の耐久性を考慮する必要がなくなる。

【０００８】

【実施例】図１に本発明に係る荷重センサーの一実施例
を示す。荷重センサー１は、ヘッドバルブ２が着座する
バルブシート３とヘッド弁座部４との間に挟持された感
圧素材５と、感圧素材５からの出力を増幅するアンプユ
ニット６と、アンプユニット６からの出力値を処理する
中央演算装置（ＣＰＵ）７とからなる。ＣＰＵ７で処理
された値は適当な制御機構に送られ、所望の制御が行わ
れる。

【０００９】このように、検出部である感圧素材５から
延びる導線はバルブ２のステムとは別個独立に配置され
ているので、バルブステムの動きにより切れてしまうお
それはない。感圧素材５は細線状である。また、感圧素
材５の素材は外力が加わったときに抵抗、発生電圧、電
気容量などの電気的特性が変化するものであればどのよ
うな素材でも用いることができる。感圧素材５の材料と
して適当なものとしては、水晶、ロッシェル塩、ポリエ
チレンなどがある。

【００１０】特に、感圧素材５の材料として好ましい材
料はマンガニンである。マンガニンの主成分は銅８４
％、マンガン１４％、ニッケル２％（重量％）であり、
次のような特性を有している。 抵抗値（直径０．０２５ｍｍ、長さ１ｍｍについて） ０．９（オーム） 抵抗温度係数 １５×２０^-6（゜Ｃ ） ひずみ感度 ０．５ マンガニンが感圧素材５の材料として優れているのは、
マンガニンが圧力−抵抗特性もしくは圧力−出力電圧特
性の変化が大きい材料であることによる。図２にマンガ
ニンの荷重特性を示す。同図に示すように、マンガニン
は荷重の増加に対してその出力電圧が一次直線的に増加
するので、マンガニンからなる感圧素材５からの出力電
圧を測定すれば、図２の荷重特性を用いてバルブ着座荷
重を算出することができる。

【００１１】図３には出力電圧の測定法の一例を示す。
感圧素材５からの出力電圧は、ブリッジ回路８の可変抵
抗９を介して電流としてストレインアンプ１０に送ら
れ、データレコーダ１１で記録された後、解析用コンピ
ュータ１２においてバルブ着座荷重が算出される。電流
波形はストレインアンプ１０からの信号によりオシロス
コープ１３に現される。この測定法は可変抵抗９を調整
して感圧素材５の出力電圧とのバランスをとることによ
りバルブ着座荷重を算出するものである。なお、バルブ
着座荷重の算出に際しては感圧素材５の温度も考慮に入
れられる。

【００１２】次いで、本荷重センサーの使用例を示す。
第一は、ＨＬＡ（油圧式バルブ・ラッシュ・アジャスタ
ー）の制御手段として用いる場合である。図４に示すよ
うに、バルブ着座荷重値が所定の規定値を超えると、Ｈ
ＬＡの沈み込みによりバルブの挙動が異常になったと考
えられる。このため、荷重センサーをＨＬＡの油圧制御
機構と接続しておき、バルブ着座荷重値が規定値を超え
たときは荷重センサーがＨＬＡ油圧制御機構に信号を発
し、ＨＬＡの油圧を上げることができるようにしてお
く。これにより、バルブの異常挙動を回避することがで
きる。

【００１３】第二は、ノックセンサー付きエンジンにお
いてノックセンサーの誤作動防止手段として用いる場合
である。図５に示すように、感圧素材５からバルブ２の
異常着座を示すバルブ着座信号が発信されている間Ｔに
おいては、その着座信号によってノックセンサーの出力
にもノイズを生じる傾向がある。このため、バルブ着座
信号が発信されている間Ｔにおいては、ノックセンサー
の出力に基づくノックの有無の判定を中止する。これに
よって、ノックセンサーの出力による誤判定防止、及び
ＳＮ比（信号−雑音比）の精度向上を図ることができ
る。

【００１４】第三は、荷重センサーの取り付け位置に関
する。例えば、図６に示すように、直列４気筒４バルブ
のエンジンが縦置きに置かれ、そのフロント側にエンジ
ンからの動力を伝達する動力伝達機構１４が配置されて
いるとする。このような配置では、回転限界が最も低く
なる、すなわち、着座荷重が最も大きくなるのは動力伝
達機構１４が配置されているフロント側から最も離れた
位置にある気筒、すなわちリア側にある気筒である。し
たがって、フロント側から最も遠い位置にある第４気筒
のリア側のバルブ１５に荷重センサーを取り付けておけ
ば、最小のセンサー数で着座荷重測定値を得ることがで
きる。なお、荷重センサーは第４気筒のリア側の吸気バ
ルブと排気バルブのうち、吸気バルブに取り付ける。

【００１５】

【発明の効果】本発明によって荷重センサーの導線が断
線するおそれがなくなるため、荷重センサーの耐久性が
向上し、導線の断線に伴うバルブ着座荷重の検出の中断
を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る荷重センサーの概略図である。

【図２】感圧素材の荷重特性を示すグラフである。

【図３】感圧素材の出力電圧を測定する回路の概念図で
ある。

【図４】着座荷重とエンジン回転数との関係を示すグラ
フである。

【図５】着座信号とノックセンサー出力との相関関係を
示す波形図である。

【図６】本発明に係る荷重センサーの取り付け位置を示
すエンジンの概略図である。

【符号の説明】

１ 荷重センサー ２ バルブ ３ バルブシート ４ ヘッド弁座部 ５ 感圧素材 ６ アンプユニット ７ ＣＰＵ ８ ブリッジ回路 ９ 可変抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのバルブ着座荷重を検出する荷
   重センサーにおいて、ヘッド弁座部とバルブシートとの
   間に着座荷重を検出する検出部を設けたことを特徴とす
   る荷重センサー。
2. 【請求項２】 前記荷重センサーはＨＬＡの油圧制御機
   構に接続しており、前記検出部からの検出値が所定値を
   超えた場合には前記ＨＬＡの油圧を上げる信号を前記油
   圧制御機構に送るものであることを特徴とする請求項１
   に記載の荷重センサー。
3. 【請求項３】 前記検出部が検出値を出力している場合
   にはノックセンサーからの信号を処理しないことを特徴
   とする請求項１に記載の荷重センサー。
4. 【請求項４】 前記検出部は、エンジンに連結されてい
   るエンジン動力伝達機構から最も遠い気筒に設けられて
   いることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の
   荷重センサー。