JPH1019712A - 圧力検出装置 - Google Patents
圧力検出装置Info
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- JPH1019712A JPH1019712A JP17370896A JP17370896A JPH1019712A JP H1019712 A JPH1019712 A JP H1019712A JP 17370896 A JP17370896 A JP 17370896A JP 17370896 A JP17370896 A JP 17370896A JP H1019712 A JPH1019712 A JP H1019712A
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- pressure detecting
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/249—Cylinder heads with flame plate, e.g. insert in the cylinder head used as a thermal insulation between cylinder head and combustion chamber
Abstract
(57)【要約】
【課題】金属ガスケットとダイアフラムの固定構造にお
ける耐熱性・耐久性を向上することにより、ダイアフラ
ムの圧力検出面からの圧力漏れを十分に低減することが
できる、圧力検出装置を提供する。 【解決手段】シリンダブロック２６とシリンダヘッド２
５との間のシールを行う金属ガスケット１と、この金属
ガスケット１内部に設けられ、シリンダヘッド２５内部
に形成される燃焼室２８内の圧力に応じて変位するダイ
アフラム６と、このダイアフラム６の変位を検出するた
めの光ファイバ２０とを有する圧力検出装置において、
金属ガスケット１とダイアフラム６とを一体化する。
ける耐熱性・耐久性を向上することにより、ダイアフラ
ムの圧力検出面からの圧力漏れを十分に低減することが
できる、圧力検出装置を提供する。 【解決手段】シリンダブロック２６とシリンダヘッド２
５との間のシールを行う金属ガスケット１と、この金属
ガスケット１内部に設けられ、シリンダヘッド２５内部
に形成される燃焼室２８内の圧力に応じて変位するダイ
アフラム６と、このダイアフラム６の変位を検出するた
めの光ファイバ２０とを有する圧力検出装置において、
金属ガスケット１とダイアフラム６とを一体化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジンの
シリンダ内圧力を検知する圧力検出装置に関する。
シリンダ内圧力を検知する圧力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車エンジンに於いて環境保護
のため排ガス規制、燃費の向上が急務になっている。そ
こで、エアフローセンサ、ノックセンサ、圧力センサ及
びマイクロコンピュータを用い、燃料、点火タイミング
を高度に制御する方式が取られ、特に、シリンダ内の圧
力情報（失火検出、ノッキング、ピーク燃焼圧）などか
ら、リーン限界の燃料、最適点火時期を各気筒ごとに高
精度に制御することが行われれている。
のため排ガス規制、燃費の向上が急務になっている。そ
こで、エアフローセンサ、ノックセンサ、圧力センサ及
びマイクロコンピュータを用い、燃料、点火タイミング
を高度に制御する方式が取られ、特に、シリンダ内の圧
力情報（失火検出、ノッキング、ピーク燃焼圧）などか
ら、リーン限界の燃料、最適点火時期を各気筒ごとに高
精度に制御することが行われれている。
【０００３】このシリンダ内の圧力を検出する圧力検出
装置に関する公知技術として、例えば、以下のものがあ
る。 ○実開平４−４５９４１号公報 この公知技術は、金属ガスケット内部に圧力センサ（ダ
イアフラム）を、シリンダヘッド又はシリンダブロック
のガスケット接触面とダイアフラムの圧力検出面とが略
平行になるように配置するとともに、圧力検出面に燃焼
室圧力を導く圧力導入孔をガスケットに形成するもので
ある。
装置に関する公知技術として、例えば、以下のものがあ
る。 ○実開平４−４５９４１号公報 この公知技術は、金属ガスケット内部に圧力センサ（ダ
イアフラム）を、シリンダヘッド又はシリンダブロック
のガスケット接触面とダイアフラムの圧力検出面とが略
平行になるように配置するとともに、圧力検出面に燃焼
室圧力を導く圧力導入孔をガスケットに形成するもので
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記公知技術において
は、金属ガスケットとダイアフラムの詳細固定構造につ
いては特に触れられていないが、従来、この種の構造で
は、ヘッドガスケットの中板にダイアフラムを入れ、樹
脂接着剤等で固定されている。
は、金属ガスケットとダイアフラムの詳細固定構造につ
いては特に触れられていないが、従来、この種の構造で
は、ヘッドガスケットの中板にダイアフラムを入れ、樹
脂接着剤等で固定されている。
【０００５】しかしながら、このような固定方法では、
耐熱性及び耐久性の点で必ずしも十分とは言えず、圧力
検出面であるダイアフラムの上面から、ダイアフラムの
下面への圧力洩れを十分に低減するのが困難である。
耐熱性及び耐久性の点で必ずしも十分とは言えず、圧力
検出面であるダイアフラムの上面から、ダイアフラムの
下面への圧力洩れを十分に低減するのが困難である。
【０００６】本発明の目的は、金属ガスケットとダイア
フラムの固定構造における耐熱性・耐久性を向上するこ
とにより、ダイアフラムの圧力検出面からの圧力漏れを
十分に低減することができる、圧力検出装置を提供する
ことである。
フラムの固定構造における耐熱性・耐久性を向上するこ
とにより、ダイアフラムの圧力検出面からの圧力漏れを
十分に低減することができる、圧力検出装置を提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、シリンダブロックとシリンダヘッ
ドとの間のシールを行う金属ガスケットと、この金属ガ
スケット内部に設けられ、前記シリンダヘッド内部に形
成される燃焼室内の圧力に応じて変位するダイアフラム
と、このダイアフラムの変位を検出する変位検出手段と
を有する圧力検出装置において、前記金属ガスケットと
前記ダイアフラムとが一体化されていることを特徴とす
る圧力検出装置が提供される。すなわち、ダイアフラム
の金属ガスケットへの取り付け部分を塑性変形させて圧
着させたり、金属ガスケットとダイアフラムとを溶接し
たり、金属ガスケットとダイアフラムとを一体成形した
りすることで、金属ガスケットとダイアフラムとを一体
化する。これにより、金属ガスケットとダイアフラムと
を樹脂接着剤等で固定する構造よりも、耐熱性・耐久性
を向上することができる。したがって、ダイアフラムの
圧力検出面からの圧力漏れを十分に低減することができ
る。
に、本発明によれば、シリンダブロックとシリンダヘッ
ドとの間のシールを行う金属ガスケットと、この金属ガ
スケット内部に設けられ、前記シリンダヘッド内部に形
成される燃焼室内の圧力に応じて変位するダイアフラム
と、このダイアフラムの変位を検出する変位検出手段と
を有する圧力検出装置において、前記金属ガスケットと
前記ダイアフラムとが一体化されていることを特徴とす
る圧力検出装置が提供される。すなわち、ダイアフラム
の金属ガスケットへの取り付け部分を塑性変形させて圧
着させたり、金属ガスケットとダイアフラムとを溶接し
たり、金属ガスケットとダイアフラムとを一体成形した
りすることで、金属ガスケットとダイアフラムとを一体
化する。これにより、金属ガスケットとダイアフラムと
を樹脂接着剤等で固定する構造よりも、耐熱性・耐久性
を向上することができる。したがって、ダイアフラムの
圧力検出面からの圧力漏れを十分に低減することができ
る。
【０００８】好ましくは、前記圧力検出装置において、
前記ダイアフラムは、前記金属ガスケットへの取り付け
部分が塑性変形して該金属ガスケットに圧着することに
より、一体化されていることを特徴とする圧力検出装置
が提供される。
前記ダイアフラムは、前記金属ガスケットへの取り付け
部分が塑性変形して該金属ガスケットに圧着することに
より、一体化されていることを特徴とする圧力検出装置
が提供される。
【０００９】また好ましくは、前記圧力検出装置におい
て、前記金属ガスケットと前記ダイアフラムとは溶接で
固定されていることを特徴とする圧力検出装置が提供さ
れる。
て、前記金属ガスケットと前記ダイアフラムとは溶接で
固定されていることを特徴とする圧力検出装置が提供さ
れる。
【００１０】また好ましくは、前記圧力検出装置におい
て、前記金属ガスケット及び前記ダイアフラムが同一部
材で一体成形されていることを特徴とする圧力検出装置
が提供される。
て、前記金属ガスケット及び前記ダイアフラムが同一部
材で一体成形されていることを特徴とする圧力検出装置
が提供される。
【００１１】また好ましくは、前記圧力検出装置におい
て、前記金属ガスケットは、前記ダイアフラムが挿入配
置される開口部を備えた中板と、この中板を上・下から
挟み込む上板及び下板とを備えており、かつ、前記ダイ
アフラムは前記中板と一体化されていることを特徴とす
る圧力検出装置が提供される。
て、前記金属ガスケットは、前記ダイアフラムが挿入配
置される開口部を備えた中板と、この中板を上・下から
挟み込む上板及び下板とを備えており、かつ、前記ダイ
アフラムは前記中板と一体化されていることを特徴とす
る圧力検出装置が提供される。
【００１２】また好ましくは、前記圧力検出装置におい
て、前記変位検出手段は、前記ダイアフラムの変位に応
じて光ファイバを変形させ、この光ファイバの光量通過
特性の変化を検知することにより、前記ダイアフラムの
変位を検出することを特徴とする圧力検出装置が提供さ
れる。
て、前記変位検出手段は、前記ダイアフラムの変位に応
じて光ファイバを変形させ、この光ファイバの光量通過
特性の変化を検知することにより、前記ダイアフラムの
変位を検出することを特徴とする圧力検出装置が提供さ
れる。
【００１３】また好ましくは、前記圧力検出装置におい
て、前記変位検出手段は、前記ダイアフラムの変位に応
じて圧電素子を変形させ、この圧電素子からの出力電圧
の変化を検知することにより、前記ダイアフラムの変位
を検出することを特徴とする圧力検出装置が提供され
る。
て、前記変位検出手段は、前記ダイアフラムの変位に応
じて圧電素子を変形させ、この圧電素子からの出力電圧
の変化を検知することにより、前記ダイアフラムの変位
を検出することを特徴とする圧力検出装置が提供され
る。
【００１４】また好ましくは、前記圧力検出装置におい
て、前記ダイアフラムの、前記燃焼室内圧力が導かれる
検出面の反対側にある非検出面に大気圧を導入する、大
気導入手段をさらに有することを特徴とする圧力検出装
置が提供される。これにより、もし検出面側から燃焼室
内圧力が漏れ出てきたとしても、非検出面側を大気圧に
維持することができるので、ダイアフラムの変位停止を
防止することができる。
て、前記ダイアフラムの、前記燃焼室内圧力が導かれる
検出面の反対側にある非検出面に大気圧を導入する、大
気導入手段をさらに有することを特徴とする圧力検出装
置が提供される。これにより、もし検出面側から燃焼室
内圧力が漏れ出てきたとしても、非検出面側を大気圧に
維持することができるので、ダイアフラムの変位停止を
防止することができる。
【００１５】また好ましくは、前記圧力検出装置におい
て、前記ガスケットは、前記ダイアフラムに前記燃焼室
内圧力を導入する導入通路が切り欠かれて形成されてい
ることを特徴とする圧力検出装置が提供される。これに
より、ダイアフラムに燃焼室内圧力が導入されやすくな
るので、応答性を向上することができる。
て、前記ガスケットは、前記ダイアフラムに前記燃焼室
内圧力を導入する導入通路が切り欠かれて形成されてい
ることを特徴とする圧力検出装置が提供される。これに
より、ダイアフラムに燃焼室内圧力が導入されやすくな
るので、応答性を向上することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照しつつ説明する。本実施形態の圧力検出装置が適
用される４気筒エンジンにおける、１つのシリンダ上部
の構造を表す側断面図を図２に示す。図２において、エ
ンジンのシリンダブロック２６内にはピストン２７が摺
動自在に配置されており、内部に燃焼室２８を形成する
シリンダヘッド２５には、吸気バルブ２４と、燃焼室２
８内に点火を行う点火プラグ２２とが設けられている。
エンジンにはこのような構成の燃焼室２８が４個並列配
置されており、各燃焼室２８の内圧が洩れないように、
シリンダブロック２６とシリンダヘッド２５との間のシ
ールが１つの金属シリンダガスケット１によって行われ
ている。
を参照しつつ説明する。本実施形態の圧力検出装置が適
用される４気筒エンジンにおける、１つのシリンダ上部
の構造を表す側断面図を図２に示す。図２において、エ
ンジンのシリンダブロック２６内にはピストン２７が摺
動自在に配置されており、内部に燃焼室２８を形成する
シリンダヘッド２５には、吸気バルブ２４と、燃焼室２
８内に点火を行う点火プラグ２２とが設けられている。
エンジンにはこのような構成の燃焼室２８が４個並列配
置されており、各燃焼室２８の内圧が洩れないように、
シリンダブロック２６とシリンダヘッド２５との間のシ
ールが１つの金属シリンダガスケット１によって行われ
ている。
【００１７】本実施形態による圧力検出装置は、この燃
焼室２８内の圧力を検出するものであり、概略的に言う
と、上記した金属シリンダガスケット１と、この金属シ
リンダガスケット１内部に設けられ、燃焼室２８内の圧
力が導かれこれに応じて変位するダイアフラム６と、こ
のダイアフラム６の変位を検出する変位検出手段として
の光ファイバ２０とから構成される。
焼室２８内の圧力を検出するものであり、概略的に言う
と、上記した金属シリンダガスケット１と、この金属シ
リンダガスケット１内部に設けられ、燃焼室２８内の圧
力が導かれこれに応じて変位するダイアフラム６と、こ
のダイアフラム６の変位を検出する変位検出手段として
の光ファイバ２０とから構成される。
【００１８】このとき金属シリンダガスケット１は、後
に詳述するように、中板１０と、これを上下から挟み込
む上シール板８及び下シール板９との、略３層構造にな
っている。
に詳述するように、中板１０と、これを上下から挟み込
む上シール板８及び下シール板９との、略３層構造にな
っている。
【００１９】本実施形態による圧力検出装置を、上シー
ル板８側から見た図を図１に、図１の部分拡大図を図３
に、図３中Ａ−Ａ横断面図を図４に、またダイアフラム
６付近の詳細構造を表す分解斜視図を図５に示す。
ル板８側から見た図を図１に、図１の部分拡大図を図３
に、図３中Ａ−Ａ横断面図を図４に、またダイアフラム
６付近の詳細構造を表す分解斜視図を図５に示す。
【００２０】図１〜図５において、金属シリンダガスケ
ット１の上シール板８及び下シール板９には、ＮＢＲ・
フッソゴムなどのゴム質の物質が塗布されている。また
中板１０としては、鋼材及び鋼材にメッキ等を施したも
のなどが使用されている。また、上シール板８、中板１
０、及び下シール板９には、４つの燃焼室２８に対応す
る位置に、シリンダボア接面部８Ａ，１０Ａ，９Ａがそ
れぞれ設けられており、さらに、エンジンオイルを供給
するためのオイル穴３、冷却水を供給するための水穴４
がそれぞれ形成されている。
ット１の上シール板８及び下シール板９には、ＮＢＲ・
フッソゴムなどのゴム質の物質が塗布されている。また
中板１０としては、鋼材及び鋼材にメッキ等を施したも
のなどが使用されている。また、上シール板８、中板１
０、及び下シール板９には、４つの燃焼室２８に対応す
る位置に、シリンダボア接面部８Ａ，１０Ａ，９Ａがそ
れぞれ設けられており、さらに、エンジンオイルを供給
するためのオイル穴３、冷却水を供給するための水穴４
がそれぞれ形成されている。
【００２１】また上シール板８及び下シール板９のシリ
ンダボア接面部８Ａ及び９Ａの外縁には、盛り上がり部
分としての横断面略凸形状のビート５（図５参照）が設
けられている。すなわち、この３層でできた金属シリン
ダガスケット１をエンジンのシリンダブロック２６とシ
リンダヘッド２７との間に取付け、図示しないボルトで
締め付けると、ゴム質の物質と、ビート５の応力変形と
により、燃焼室内の圧力（シリンダ内圧）が確実にシー
ルされるようになっている。なお、下シール板９のビー
ト５と上シール板８のビート５とを同一形状とすること
で、上下シール板を両対称構造にし、より高圧のシール
を可能とするようになっている。
ンダボア接面部８Ａ及び９Ａの外縁には、盛り上がり部
分としての横断面略凸形状のビート５（図５参照）が設
けられている。すなわち、この３層でできた金属シリン
ダガスケット１をエンジンのシリンダブロック２６とシ
リンダヘッド２７との間に取付け、図示しないボルトで
締め付けると、ゴム質の物質と、ビート５の応力変形と
により、燃焼室内の圧力（シリンダ内圧）が確実にシー
ルされるようになっている。なお、下シール板９のビー
ト５と上シール板８のビート５とを同一形状とすること
で、上下シール板を両対称構造にし、より高圧のシール
を可能とするようになっている。
【００２２】また、中板１０のシリンダボア接面部１０
Ａの外側の所定位置には、ダイアフラム６を挿入固定す
る（詳細は後述）ための開口部１０Ｂが形成されてい
る。そして図５に示されるように、上シール板８及び下
シール板９の、この開口部１０Ｂに固定されたダイアフ
ラム６に対応する位置には、ダイアフラム６のうち燃焼
室２８内圧力が導かれる検出面６Ａ側に開口部８Ｂが設
けられており、さらにそれらの外縁が、上記したビート
５で囲まれている。
Ａの外側の所定位置には、ダイアフラム６を挿入固定す
る（詳細は後述）ための開口部１０Ｂが形成されてい
る。そして図５に示されるように、上シール板８及び下
シール板９の、この開口部１０Ｂに固定されたダイアフ
ラム６に対応する位置には、ダイアフラム６のうち燃焼
室２８内圧力が導かれる検出面６Ａ側に開口部８Ｂが設
けられており、さらにそれらの外縁が、上記したビート
５で囲まれている。
【００２３】ダイアフラム６の構造を表す斜視図を図６
に示す。この図６及び後述する図１２に示すように、ダ
イアフラム６は、プレス・エッチング等により成形され
るものであり、例えば灰皿のような略平底皿形状を備え
るとともに、非検出面６Ｂ側底部に光ファイバ２０への
初期曲げ付与（後述）用の突起６Ｃが設けられている。
また、ダイアフラム６には、検出面６Ａに燃焼室２８内
圧力を応答遅れを極力少なくしつつ導入するために、凹
形状の溝６Ｄが切り欠かれている。またこれに応じて、
中板１０には、溝６Ｄと連通する導入通路として溝１０
Ｃが形成され、さらには中板１０も、対応する位置が切
り欠かれて圧力導入口７となっている（図５参照）。
に示す。この図６及び後述する図１２に示すように、ダ
イアフラム６は、プレス・エッチング等により成形され
るものであり、例えば灰皿のような略平底皿形状を備え
るとともに、非検出面６Ｂ側底部に光ファイバ２０への
初期曲げ付与（後述）用の突起６Ｃが設けられている。
また、ダイアフラム６には、検出面６Ａに燃焼室２８内
圧力を応答遅れを極力少なくしつつ導入するために、凹
形状の溝６Ｄが切り欠かれている。またこれに応じて、
中板１０には、溝６Ｄと連通する導入通路として溝１０
Ｃが形成され、さらには中板１０も、対応する位置が切
り欠かれて圧力導入口７となっている（図５参照）。
【００２４】図１〜図５に戻り、金属シリンダガスケッ
ト１の中板１０に形成された開口部１０Ｂのダイアフラ
ム６の下部には、光ファイバ２０設置のためのスペーサ
１１が配置されている（図４参照）。このとき図４に示
されるように、中板１０の厚みは、ダイアフラム６の厚
みとスペーサ１１の厚みを加えたものにほぼ等しくなっ
ている。
ト１の中板１０に形成された開口部１０Ｂのダイアフラ
ム６の下部には、光ファイバ２０設置のためのスペーサ
１１が配置されている（図４参照）。このとき図４に示
されるように、中板１０の厚みは、ダイアフラム６の厚
みとスペーサ１１の厚みを加えたものにほぼ等しくなっ
ている。
【００２５】このスペーサ１１の構造を表す斜視図を図
７に示す。図７において、スペーサ１１は略リング状の
形状を備えており、ダイアフラム６が溶接、接着、ろう
付け等により中板１０と一体化された後で、開口部１０
Ｂに取り付けられる。またスペーサ１１は、リング形状
の内部１３に配線引出し溝２１を介して光ファイバ２０
を設置するようになっている（図７参照）。光ファイバ
ー２０が通った状態のスペーサ１１近傍の構造を表す断
面図を図８に示す。またスペーサ１１は、このリング形
状内部１３を介してダイアフラム６の非検出面側に大気
圧を導入するための大気導入孔１２が設けられている。
スペーサ１１が取り付けられた状態での中板１０の裏面
の様子を図９に示す。この図９に示されるように、スペ
ーサ１１の大気導入孔１２に連通するように中板１０の
裏面にも大気導入孔２９が形成されている。これら大気
導入孔１２，２９により、ダイアフラム６の非検出面側
を常に大気圧に維持することができる。よって、もしダ
イアフラム６の検出面側からダイアフラム６を通して燃
焼室内圧力が漏れ出てきたとしても、検出面側・非検出
面側が同圧となってダイアフラム６が変位しなくなる、
という事態を防止することができる。また、この中板１
０の裏面には、スペーサ１１の配線引き出し溝２１を介
して引き出された光ファイバ２０をはい回すための、配
線溝３０が形成されている（図４参照）。
７に示す。図７において、スペーサ１１は略リング状の
形状を備えており、ダイアフラム６が溶接、接着、ろう
付け等により中板１０と一体化された後で、開口部１０
Ｂに取り付けられる。またスペーサ１１は、リング形状
の内部１３に配線引出し溝２１を介して光ファイバ２０
を設置するようになっている（図７参照）。光ファイバ
ー２０が通った状態のスペーサ１１近傍の構造を表す断
面図を図８に示す。またスペーサ１１は、このリング形
状内部１３を介してダイアフラム６の非検出面側に大気
圧を導入するための大気導入孔１２が設けられている。
スペーサ１１が取り付けられた状態での中板１０の裏面
の様子を図９に示す。この図９に示されるように、スペ
ーサ１１の大気導入孔１２に連通するように中板１０の
裏面にも大気導入孔２９が形成されている。これら大気
導入孔１２，２９により、ダイアフラム６の非検出面側
を常に大気圧に維持することができる。よって、もしダ
イアフラム６の検出面側からダイアフラム６を通して燃
焼室内圧力が漏れ出てきたとしても、検出面側・非検出
面側が同圧となってダイアフラム６が変位しなくなる、
という事態を防止することができる。また、この中板１
０の裏面には、スペーサ１１の配線引き出し溝２１を介
して引き出された光ファイバ２０をはい回すための、配
線溝３０が形成されている（図４参照）。
【００２６】この光ファイバ２０は、前述したように、
ダイアフラム６の変位を検出する変位検出手段として用
いられる。このことを図１０及び図１１により説明す
る。図１０は、図１１に示すような３点支持による曲げ
実験における、光ファイバ２０の曲げ半径Ｒに対する光
量の変化の様子を表した図である。図１０に示されるよ
うに、光ファイバ２０は、その変形が大きくなって曲げ
半径Ｒがある値以下になると、中を通過する光量が激減
する特性を備えている。したがって、ダイアフラム６底
部の突起６Ｃの高さを、光ファイバ２０の初期曲げ（図
８参照）が感度の高い位置（例えばＲo）になるように
設定することで、燃焼室２８内の圧力がもたらすダイア
フラム６のわずかな変位によっても、光ファイバ２０の
光量を大きく変化させることができるようになってい
る。
ダイアフラム６の変位を検出する変位検出手段として用
いられる。このことを図１０及び図１１により説明す
る。図１０は、図１１に示すような３点支持による曲げ
実験における、光ファイバ２０の曲げ半径Ｒに対する光
量の変化の様子を表した図である。図１０に示されるよ
うに、光ファイバ２０は、その変形が大きくなって曲げ
半径Ｒがある値以下になると、中を通過する光量が激減
する特性を備えている。したがって、ダイアフラム６底
部の突起６Ｃの高さを、光ファイバ２０の初期曲げ（図
８参照）が感度の高い位置（例えばＲo）になるように
設定することで、燃焼室２８内の圧力がもたらすダイア
フラム６のわずかな変位によっても、光ファイバ２０の
光量を大きく変化させることができるようになってい
る。
【００２７】以上の構成において、本実施形態の要部で
ある、ダイアフラム６と、金属シリンダガスケット１の
中板１０との固定構造について、図１２により説明す
る。図１２において、まず最初に、金属シリンダガスケ
ット１の中板１０に形成された開口部１０Ｂに、治具１
７を入れる。そしてその上から、開口部１０Ｂの内径よ
りわずかに小さな外径を備えたダイアフラム６を入れ
る。その後、ダイアフラム６の検出面６Ａの内径Ｄ1と
同じかわずかに大きい外径Ｄ2を備えたピン３０によっ
てダイアフラム６に圧力を加え、ダイアフラム６の中板
１０への取付け部分を塑性変形させ、ダイアフラム６と
中板開口部１０Ｂとの隙間１６にダイアフラム６の材料
を流し込み、ダイアフラム６と中板１０とを圧着して一
体化させる。
ある、ダイアフラム６と、金属シリンダガスケット１の
中板１０との固定構造について、図１２により説明す
る。図１２において、まず最初に、金属シリンダガスケ
ット１の中板１０に形成された開口部１０Ｂに、治具１
７を入れる。そしてその上から、開口部１０Ｂの内径よ
りわずかに小さな外径を備えたダイアフラム６を入れ
る。その後、ダイアフラム６の検出面６Ａの内径Ｄ1と
同じかわずかに大きい外径Ｄ2を備えたピン３０によっ
てダイアフラム６に圧力を加え、ダイアフラム６の中板
１０への取付け部分を塑性変形させ、ダイアフラム６と
中板開口部１０Ｂとの隙間１６にダイアフラム６の材料
を流し込み、ダイアフラム６と中板１０とを圧着して一
体化させる。
【００２８】以上のように構成した本実施形態の圧力検
出装置によれば、ダイアフラム６の金属シリンダガスケ
ット１への取り付け部分を塑性変形させて圧着させるこ
とで、金属シリンダガスケット１とダイアフラム６とが
一体化されているので、金属シリンダガスケット１とダ
イアフラム６とを樹脂接着剤等で固定する従来の構造よ
りも、耐熱性・耐久性を向上することができる。したが
って、ダイアフラム６の圧力検出面からの圧力漏れを十
分に低減することができる。また、ダイアフラム６が追
従可能な燃焼室２８内圧力の共振周波数レンジを広くす
ることができるという効果もある。
出装置によれば、ダイアフラム６の金属シリンダガスケ
ット１への取り付け部分を塑性変形させて圧着させるこ
とで、金属シリンダガスケット１とダイアフラム６とが
一体化されているので、金属シリンダガスケット１とダ
イアフラム６とを樹脂接着剤等で固定する従来の構造よ
りも、耐熱性・耐久性を向上することができる。したが
って、ダイアフラム６の圧力検出面からの圧力漏れを十
分に低減することができる。また、ダイアフラム６が追
従可能な燃焼室２８内圧力の共振周波数レンジを広くす
ることができるという効果もある。
【００２９】なお、上記実施形態は、４気筒エンジンに
適用した例について説明したが、これに限られるもので
はない。その他のエンジンにも適用でき、これらの場合
も同様の効果を得る。また、上記実施形態における金属
シリンダガスケット１は、上シール板８、中板１０、下
シール板９の３層構造としたが、これに限られず、さら
に他の層を加えた４層以上の構造とすることも考えられ
る。すなわち少なくとも３層であれば足りる。また、上
記実施形態においては、塑性変形による圧着のみでダイ
アフラム６と中板１０とを固定したが、さらなる強度の
向上を図りたいときには、ダイアフラム６と中板１０と
を溶接等で追加工することにより、耐圧強度を向上する
ことができる。また、上記実施形態においては、ダイア
フラム６の変位を、光ファイバ２０によって検出した
が、これに限られず、通常用いられるいわゆる圧電素子
等を、スペーサ１１のリング形状の内部１３に入れ、こ
れからの出力電圧等を通常のケーブルで送信する構成で
もよい。この場合も同様の効果を得る。
適用した例について説明したが、これに限られるもので
はない。その他のエンジンにも適用でき、これらの場合
も同様の効果を得る。また、上記実施形態における金属
シリンダガスケット１は、上シール板８、中板１０、下
シール板９の３層構造としたが、これに限られず、さら
に他の層を加えた４層以上の構造とすることも考えられ
る。すなわち少なくとも３層であれば足りる。また、上
記実施形態においては、塑性変形による圧着のみでダイ
アフラム６と中板１０とを固定したが、さらなる強度の
向上を図りたいときには、ダイアフラム６と中板１０と
を溶接等で追加工することにより、耐圧強度を向上する
ことができる。また、上記実施形態においては、ダイア
フラム６の変位を、光ファイバ２０によって検出した
が、これに限られず、通常用いられるいわゆる圧電素子
等を、スペーサ１１のリング形状の内部１３に入れ、こ
れからの出力電圧等を通常のケーブルで送信する構成で
もよい。この場合も同様の効果を得る。
【００３０】また、上記実施形態においては、ダイアフ
ラム６の非検出面６Ｂ側底部に光ファイバ２０への初期
曲げ付与（後述）用の突起６Ｃを設けたが、これを必ず
しも設けず、平底のままでもよい。この場合、光ファイ
バ２０へ初期曲げを与えることはできないが、燃焼室内
圧力の値が図１０に示す関係における高感度領域（曲線
が大きく曲がっている部分）に相当するように、光ファ
イバ２０の選択を行えば良い。この場合も、ほぼ同様の
効果を得る。
ラム６の非検出面６Ｂ側底部に光ファイバ２０への初期
曲げ付与（後述）用の突起６Ｃを設けたが、これを必ず
しも設けず、平底のままでもよい。この場合、光ファイ
バ２０へ初期曲げを与えることはできないが、燃焼室内
圧力の値が図１０に示す関係における高感度領域（曲線
が大きく曲がっている部分）に相当するように、光ファ
イバ２０の選択を行えば良い。この場合も、ほぼ同様の
効果を得る。
【００３１】さらに、上記実施形態においては、本発明
の主旨を損なわない程度に、以下のような種々の変形も
可能である。 （１）リング状のダイアフラムを用いる場合 すなわち、図１３に示すように、ダイアフラム６を、円
盤状のダイアフラム板材１４とリング状の鋼１５との２
部材を溶接・圧着・接着・拡散・ろう付け等で接合する
ことにより構成するものである。このような構成とする
ことにより、上記実施形態と同様の効果に加え、抗張力
が高く、硬度が硬い（すなわち加工性が良くない）ダイ
アフラム板材１４を、塑性加工することなく、ダイアフ
ラム６を構成できるという効果がある。。なおこの場
合、燃焼室内圧力導入用の凹形状の溝１５Ａをリング状
の鋼１５に切り欠けばよい。
の主旨を損なわない程度に、以下のような種々の変形も
可能である。 （１）リング状のダイアフラムを用いる場合 すなわち、図１３に示すように、ダイアフラム６を、円
盤状のダイアフラム板材１４とリング状の鋼１５との２
部材を溶接・圧着・接着・拡散・ろう付け等で接合する
ことにより構成するものである。このような構成とする
ことにより、上記実施形態と同様の効果に加え、抗張力
が高く、硬度が硬い（すなわち加工性が良くない）ダイ
アフラム板材１４を、塑性加工することなく、ダイアフ
ラム６を構成できるという効果がある。。なおこの場
合、燃焼室内圧力導入用の凹形状の溝１５Ａをリング状
の鋼１５に切り欠けばよい。
【００３２】（２）ダイアフラムの変位を間接的に受圧
する場合 すなわち、ダイアフラム６の変位を光ファイバ２０で直
接的に受圧するのではなく、図１４に示すように、リン
グ状のスペーサ１１の中に入れた感圧材（例えば圧電素
子あるいは光ファイバ）１９が、ロッド１８を介してダ
イアフラム６の変位を間接的に受圧する構成としたもの
である。またこれに伴い、ダイアフラム６底部の形状を
突起６Ｃ（図１２等参照）のない平底状形状としてい
る。なおこのとき、ロッド１８の材料は、圧縮歪の少な
く、かつ耐熱性の高い材料で断熱性の優れたものが好ま
しい。圧縮性の少ない材料としては、ジルコニア、など
のセラミック、熱膨張の少ない材料としてＦｅ−Ｎｉ合
金、カーボン等が考えられる。このような構成とするこ
とにより、上記実施形態と同様の効果に加え、感圧材１
９は、燃焼室２８内の燃焼熱の影響を、ダイアフラム６
を通し直接受けるのでなく、ロッド１９を通して間接的
に受けるようになることから、その分耐熱性を向上でき
るという効果がある。
する場合 すなわち、ダイアフラム６の変位を光ファイバ２０で直
接的に受圧するのではなく、図１４に示すように、リン
グ状のスペーサ１１の中に入れた感圧材（例えば圧電素
子あるいは光ファイバ）１９が、ロッド１８を介してダ
イアフラム６の変位を間接的に受圧する構成としたもの
である。またこれに伴い、ダイアフラム６底部の形状を
突起６Ｃ（図１２等参照）のない平底状形状としてい
る。なおこのとき、ロッド１８の材料は、圧縮歪の少な
く、かつ耐熱性の高い材料で断熱性の優れたものが好ま
しい。圧縮性の少ない材料としては、ジルコニア、など
のセラミック、熱膨張の少ない材料としてＦｅ−Ｎｉ合
金、カーボン等が考えられる。このような構成とするこ
とにより、上記実施形態と同様の効果に加え、感圧材１
９は、燃焼室２８内の燃焼熱の影響を、ダイアフラム６
を通し直接受けるのでなく、ロッド１９を通して間接的
に受けるようになることから、その分耐熱性を向上でき
るという効果がある。
【００３３】（３）一体成形を行う場合 すなわち、上記実施形態のように金属シリンダガスケッ
ト１の中板１０とダイアフラム６とを別部材で構成した
のち固定するのではなく、図１５に示されるように、中
板１０、ダイアフラム６、及びスペーサ１１のすべてを
エッチング・プレス等により同一部材で一体成形するも
のである。この場合、特に図示していないが、この一体
成形体の中に配線引出し溝２１や配線溝３０（図４参
照）に相当するものを形成すればよい。なお特に、ダイ
アフラム６部分の耐力を補強したい場合には、ダイアフ
ラム部６をレーザ等で焼き入れすればよい。このような
構成とすることにより、上記実施形態と同様の効果に加
え、ダイアフラム６と中板１０の接続面がなくなるの
で、信頼性を向上することができるという効果がある。
ト１の中板１０とダイアフラム６とを別部材で構成した
のち固定するのではなく、図１５に示されるように、中
板１０、ダイアフラム６、及びスペーサ１１のすべてを
エッチング・プレス等により同一部材で一体成形するも
のである。この場合、特に図示していないが、この一体
成形体の中に配線引出し溝２１や配線溝３０（図４参
照）に相当するものを形成すればよい。なお特に、ダイ
アフラム６部分の耐力を補強したい場合には、ダイアフ
ラム部６をレーザ等で焼き入れすればよい。このような
構成とすることにより、上記実施形態と同様の効果に加
え、ダイアフラム６と中板１０の接続面がなくなるの
で、信頼性を向上することができるという効果がある。
【００３４】（４）溶接を行う場合 すなわち、上記実施形態のように金属シリンダガスケッ
ト１の中板１０とダイアフラム６とを塑性変形を用いて
固定するのではなく、図１２におけるダイアフラム６と
中板開口部１０Ｂとの隙間１６に、レーザ溶接・電気溶
接等を施すことによって固定するものである。このよう
な構成とすることによっても、上記実施形態と同様の効
果を得ることができる。
ト１の中板１０とダイアフラム６とを塑性変形を用いて
固定するのではなく、図１２におけるダイアフラム６と
中板開口部１０Ｂとの隙間１６に、レーザ溶接・電気溶
接等を施すことによって固定するものである。このよう
な構成とすることによっても、上記実施形態と同様の効
果を得ることができる。
【００３５】（５）耐熱性接着剤を用いる場合 すなわち、上記実施形態のように金属シリンダガスケッ
ト１の中板１０とダイアフラム６とを塑性変形を用いて
固定するのではなく、図１２におけるダイアフラム６と
中板開口部１０Ｂとの隙間１６に、いわゆる耐熱性の接
着剤等を注入することで一体化するものである。このよ
うな構成とすることによっても、上記実施形態と同様の
効果を得ることができる。
ト１の中板１０とダイアフラム６とを塑性変形を用いて
固定するのではなく、図１２におけるダイアフラム６と
中板開口部１０Ｂとの隙間１６に、いわゆる耐熱性の接
着剤等を注入することで一体化するものである。このよ
うな構成とすることによっても、上記実施形態と同様の
効果を得ることができる。
【００３６】（６）直噴式エンジンに適用する場合 すなわち、上記実施形態において図２を用いて説明した
ように、間接噴射式のシリンダに適用するのではなく、
図１６に示すように、シリンダヘッド２５に設けたイン
ジェクタ２３から、燃焼室２８内に直接噴射を行うエン
ジンに適用しても良い。この場合、圧力検出装置で得た
情報をもとに図示しないマイクロコンピュータで空気量
を計算し、インジェクタ２３から適切な量の燃料を適切
なタイミングで燃焼室２８内にダイレクトインジェクシ
ョン噴射し、又同様にノッキング、ピーク燃焼圧から点
火時期を決めてエンジンを制御する。
ように、間接噴射式のシリンダに適用するのではなく、
図１６に示すように、シリンダヘッド２５に設けたイン
ジェクタ２３から、燃焼室２８内に直接噴射を行うエン
ジンに適用しても良い。この場合、圧力検出装置で得た
情報をもとに図示しないマイクロコンピュータで空気量
を計算し、インジェクタ２３から適切な量の燃料を適切
なタイミングで燃焼室２８内にダイレクトインジェクシ
ョン噴射し、又同様にノッキング、ピーク燃焼圧から点
火時期を決めてエンジンを制御する。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、金属ガスケットとダイ
アフラムとを一体化するので、耐熱性・耐久性を向上す
ることができる。したがって、ダイアフラムの圧力検出
面からの圧力漏れを十分に低減することができる。ま
た、ダイアフラムが追従可能な燃焼室内圧力の共振周波
数レンジを広くすることができるという効果もある。
アフラムとを一体化するので、耐熱性・耐久性を向上す
ることができる。したがって、ダイアフラムの圧力検出
面からの圧力漏れを十分に低減することができる。ま
た、ダイアフラムが追従可能な燃焼室内圧力の共振周波
数レンジを広くすることができるという効果もある。
【図１】本発明の一実施形態による圧力検出装置を、上
シール板側から見た図である。
シール板側から見た図である。
【図２】４気筒エンジンにおける、１つのシリンダ上部
の構造を表す側断面図である。
の構造を表す側断面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】図３中Ａ−Ａ横断面図である。
【図５】ダイアフラム付近の詳細構造を表す分解斜視図
である。
である。
【図６】ダイアフラムの構造を表す斜視図である。
【図７】スペーサの構造を表す斜視図である。
【図８】光ファイバーが通った状態のスペーサ近傍の構
造を表す断面図である。
造を表す断面図である。
【図９】スペーサが取り付けられた状態での中板の裏面
の様子を表す図である。
の様子を表す図である。
【図１０】光ファイバの曲げ半径Ｒに対する光量の変化
の様子を表した図である。
の様子を表した図である。
【図１１】３点支持による曲げ実験の様子を表す図であ
る。
る。
【図１２】ダイアフラムと、金属シリンダガスケットの
中板との固定構造を表す図である。
中板との固定構造を表す図である。
【図１３】リング状のダイアフラムを用いる変形例を表
す図である。
す図である。
【図１４】ダイアフラムの変位を間接的に受圧する変形
例を表す図である。
例を表す図である。
【図１５】一体成形を行う変形例を表す図である。
【図１６】直噴式エンジンに適用する変形例を表す図で
ある。
ある。
１ 金属シリンダガスケット ３ 水穴 ４ オイル穴 ５ ビート ６ ダイアフラム ７ 圧力導入口 ８ 上シール板（上板） ９ 下シール板（下板） １０ 中板 １１ スペーサ １２ 大気導入口（大気導入手段） １４ ダイアフラム板材 １５ 鋼 １６ 隙間 １７ 治具 １８ ロッド １９ 感圧部材 ２０ 光ファイバ ２１ 配線引出し溝 ２２ 点火プラグ ２３ インジェクタ ２４ 吸気バルブ ２５ シリンダヘッド ２６ シリンダブロック ２７ ピストン ２８ 燃焼室 ２９ 大気導入孔（大気導入手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｌ 9/00 Ｇ０１Ｌ 9/00 Ｂ Ｇ０２Ｂ 6/00 Ｇ０２Ｂ 6/00 Ｂ
Claims (9)
- 【請求項１】 シリンダブロックとシリンダヘッドとの
間のシールを行う金属ガスケットと、この金属ガスケッ
ト内部に設けられ、前記シリンダヘッド内部に形成され
る燃焼室内の圧力に応じて変位するダイアフラムと、こ
のダイアフラムの変位を検出する変位検出手段とを有す
る圧力検出装置において、 前記金属ガスケットと前記ダイアフラムとが一体化され
ていることを特徴とする圧力検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧力検出装置において、
前記ダイアフラムは、前記金属ガスケットへの取り付け
部分が塑性変形して該金属ガスケットに圧着することに
より、一体化されていることを特徴とする圧力検出装
置。 - 【請求項３】 請求項１記載の圧力検出装置において、
前記金属ガスケットと前記ダイアフラムとは溶接で固定
されていることを特徴とする圧力検出装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の圧力検出装置において、
前記金属ガスケット及び前記ダイアフラムが同一部材で
一体成形されていることを特徴とする圧力検出装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の圧力検出装置において、
前記金属ガスケットは、前記ダイアフラムが挿入配置さ
れる開口部を備えた中板と、この中板を上・下から挟み
込む上板及び下板とを備えており、かつ、前記ダイアフ
ラムは前記中板と一体化されていることを特徴とする圧
力検出装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の圧力検出装置において、
前記変位検出手段は、前記ダイアフラムの変位に応じて
光ファイバを変形させ、この光ファイバの光量通過特性
の変化を検知することにより、前記ダイアフラムの変位
を検出することを特徴とする圧力検出装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の圧力検出装置において、
前記変位検出手段は、前記ダイアフラムの変位に応じて
圧電素子を変形させ、この圧電素子からの出力電圧の変
化を検知することにより、前記ダイアフラムの変位を検
出することを特徴とする圧力検出装置。 - 【請求項８】 請求項１記載の圧力検出装置において、
前記ダイアフラムの、前記燃焼室内圧力が導かれる検出
面の反対側にある非検出面に大気圧を導入する、大気導
入手段をさらに有することを特徴とする圧力検出装置。 - 【請求項９】 請求項１記載の圧力検出装置において、
前記ガスケットは、前記ダイアフラムに前記燃焼室内圧
力を導入する導入通路が切り欠かれて形成されているこ
とを特徴とする圧力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17370896A JPH1019712A (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 圧力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17370896A JPH1019712A (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 圧力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019712A true JPH1019712A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15965670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17370896A Pending JPH1019712A (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 圧力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1019712A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1306272A2 (de) | 2001-10-23 | 2003-05-02 | TRW Automotive Safety Systems GmbH | Baugruppe mit Gassack-Modul |
| KR100398001B1 (ko) * | 2001-08-31 | 2003-09-19 | 현대자동차주식회사 | 실린더 헤드 커버의 러버 가스켓의 면압 측정장치 |
-
1996
- 1996-07-03 JP JP17370896A patent/JPH1019712A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100398001B1 (ko) * | 2001-08-31 | 2003-09-19 | 현대자동차주식회사 | 실린더 헤드 커버의 러버 가스켓의 면압 측정장치 |
| EP1306272A2 (de) | 2001-10-23 | 2003-05-02 | TRW Automotive Safety Systems GmbH | Baugruppe mit Gassack-Modul |
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