JPS59126939A - プラグ状センサ - Google Patents

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】 〔発明の利用分」・〕 本発明は内燃機関の燃焼室内情報を得るためのセンサに
関するものであるっ 〔従来技術〕 ディーゼルエンジンの燃料噴射タイミングの決定は一般
にメカニカルオートタイマを用いた機械式のものが使用
されておシ、噴射時期の設定方法および精度に改良の余
地を残している。

燃料噴射タイミングを高精度に決定する方法として最近
、米国ＧＭ社からマイクロ波を用いた方式が発表されて
いる。（ＳＡＥ　Ｔｅｃｈｕｉｃ、＋１ｐ２ｐｅｒ　　
５ｅｒｉｅｓ　７９０１０３．８２００５３　）この方
法はマイクロ波を燃焼室に注入し、上死点附近の２つの
共振点から上死点を正確に求め、それから燃料噴吋タイ
ミングを決定するもので、タイミング精度として±０．
５度が得られるものである。

寸だ同時に燃焼室内の火炎の状態を室外に設けた受光素
子で検出するための透光性窓を燃焼室の一部に設け、火
炎の状態から燃焼条件を知り、この結果を燃焼効率や排
ガス対策等の改善に役立てることができ、今後発展する
ものと思われる。

これらの方式を既存のディーゼルエンジンに同時に実装
するにはマイクロ波アンテナと透光性窓の両特性を備え
だセンサが必要である。

米国ＧＭ社の方式は通常の点火プラグの磁器絶縁パイプ
部分をガラスに変更し、中心導体を延長して高周波同軸
線路と透光性窓を同時に兼ねる構造で、マイクロ波信号
と火炎信号の分離にはマイクロ波信号を同軸線路から導
波管回路に変換して行い、再び同軸線路に継ぐようにな
っている。

このためこの変換用導波管回路がエンジン周辺の狭いス
ペースに不適合であり、小型化が必要になっている。

また火炎信号を受光素子に導く除、Ｇへ１社の方式は、
ガラス部分と受光素子との間の空１１．ＩＪが長いため
火炎光が分散してし捷い、受光効率が低下する問題が生
じる。

そのだめマイクロ波信号と火炎信号の分離部分をできる
だけ小型に製作する一方、火炎光の受光効率を改善する
手段が必要になっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ディーゼルエンジン（７）　燃ｍ　効
率および性能向上に有効なマイクロ波による上死点検出
方式と燃焼火炎光検出方式に最適なセンサを提供するこ
とである。

〔発明の概要〕

外周に燃焼室への取付はネジ部分を備えた円筒状取付金
具の内側に内接して金属円筒を備え、その内側に磁器絶
縁体によるパイプを備え、さらにその内側に透光性ファ
イバを内蔵した金属パイプを配し、円筒状取付金具との
間で高周波同軸線路特性を持せ、その一端は金属パイプ
を円筒状取付金具端面よシ突出し、マイクロ波のアンテ
ナ効果を持せると共にファイバ先端部をレンズ状に加工
し、他端には受光素子と、マイクロ波信号と火炎信号と
を分離する分岐部を備えた構造のプラグ状センサを提供
する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を参照し詳細に説明する。

第１図は本発明のプラグ状センサの燃焼室取付部分でお
る円筒状取付金具１で、取付ネジ２と六角ボルト部分３
、および受光部連結ネジ４で構成すしており、受光部側
にはパツキン材５が８けである。

円筒状取付金具１は第２図に示すアンテナ部を貫通し、
位置決めをするための部品である。

第２図は本発明のアンテナ部で金属円筒６の内側に磁器
絶縁体パイプ７があシ、さらにその内側に透光性ファイ
バ８を内蔵した金属パイプ９がある。いずれもその接触
部は気密封止され、高圧力に耐えるようになっている。

金属円筒６と金属パイプ９は高周波同軸線路を形成して
おシ、マイクロ波を伝搬することができる。

てマイクロ波アンテナとして作用する。

金属パイプ９のアンテナ部には金属パイプ９の一部をカ
ットした窓１０があり、その中の透光性ファイバ８の先
端部には集光効果をもたせたレンズ１１が設けである。

この窓１０とレンズ１１を通して侵入した燃焼時の火炎
光１２が透光性ファイバ８に入力し、ファイバ内を伝搬
する。

第３図は本発明のプラグ状センサ全体の構成断面図で、
第１図、第２図に加えて、受光部や高周波同軸線路端子
を備えた部分を接続している。

第３図において、接続用中心線路１３の一端は十字形に
割りを入れてあり、透光性ファイ／（８を内蔵した金属
パイプ９を挿入すると高周波同軸線路の中心導体の接続
と接続用透光性ファイノ（１４の接続が同時にできる。

接続用中心線路１３の他端は受光素子１５の手前で接続
用中心線路１３と接続用透光・注ファイノ（１４を分離
し、マイクロ波は同軸芯線１６として高周波同軸線路端
子１７に接続される。

これらの各部分は同軸外導体１８内に細められ、接続用
中心線路１３と同軸芯線１６は四弗化エチンン系の支持
パイプ１９で固定されている。

受光素子１５にはホトトランジスタやホトダイオードな
どを用いて燃焼火炎の状態を十分に検出することができ
る。

連結ネジ２０は円筒状取付金具部分に受光部を接続し、
プラグ状センサを構成するネジである。

第４図は本発明のプラグ状センサを用いた上死点検出装
置と、燃焼火炎検出装置のブロック構成図である。

ピストン２１が上昇して上死点前後になると主燃焼室２
２および副燃焼室２３の共振周波数がマイクロ波発振器
２４の発振周波数に一致すると、電波の一部がプラグ状
センサ２５から副燃焼室２３および主燃焼室２２に入力
する。その結果燃焼室損失を受け、受信用ダイオード２
６Ｖｌ１反射してくる電波のレベルが減少し、ティスプ
レィ２７に上死点前後の２つの共振点２８が表示される
。

この２つの共振点の中心が正確な上死点であり、その信
号を増幅器２９で増幅し、進角条件を決定し、次のサイ
クルにおける燃料噴射タイミングをタイミング信号処理
回路３０から出力する。

この出力は燃料噴射ノズル３１を、駆動するアクチュエ
ータ３２で駆＠信号に変換され、燃料噴射ノズルを動作
させる。

この結果、燃料噴射タイミングが非常に正確になり、燃
焼効果や性能の向上に効果がある。

−万態″胱火炎は受光素子１５で検出し、電気信号とし
て増幅し、上死点信号と共に演算器３３で計算処理し、
燃料量、空気量、噴射タイミングなどの調整制御に役立
ることかできる。

なお、本実施例はディーゼルエンジンに本発明のプラグ
状センサを適用した例を説明したが、他のエンジンにも
簡単な取付操作で応用することができる。

これまで説明したシステムは現在、試験装置として検討
されているが、近い将来、車載するＯｒ能性もあり、そ
の場合、本発明のプラグ状センサは小型で取付が容易で
あるだめ各気筒に備えて使用するのに適している。

〔発明の効果〕

本発明のプラグ状センサは小型で既存のエンジンへの取
付けが容易であり、さらに燃焼室内のアンテナ部および
火炎取込みレンズ部が希望の方向に選択固定できるため
火炎状態によっては固定の方向を変えてやれば情報量が
多く得られるなどマイクロ波上死点検出方式や燃焼火炎
検出方式の実現に有効な手段となる。

これらの方式は燃焼室内を直接センシングして情報を得
るため、これまでの情報に比べて非常に正確であり、燃
焼効率、性能、排ガス等の改善に多大な効果があり、こ
れを実現するための本発明の効果は太きいものがある。

また本発明のプラグ状センサは現在生産中のディーゼル
エンジンのグロープラグに代えて即装着できるためエン
ジン調整用としてすぐに応用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一部で燃焼室に取付ける音す分の説明
図、第２図は本発明のマイクロ波アンテナおよび光取込
みレンズ部の説明図、第３図は本発明の全体構成図、第
４図は本発明のプラグ状センサを用いたシステムブロッ
ク図である。 １・・・円筒状取付金具、６・・・金属円筒、７・・・
磁暑診絶縁体、８・・・透光性ファイノ（，９・・・金
属）くイブ、１０・・・窓、１１・・・レンズ、１２・
・・火炎光、１３・・・接続用中心線路、１４・・・接
続用透光性ファイノよ、１５・・・受光素子、１６・・
・同軸芯線、１７・・・高周波同軸線路端子、１８・・
・同軸外導体、２ｏ・・・連結ネジ、２１・・・ピスト
ン、２２・・・主燃焼室、２３・・・副燃焼室。 ≠　１　圀 第２刃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の燃焼室の一部に備えるセンサ装置の構造
   において、外周部分にネジ部を備えた円筒状取付金具の
   内側に内接して金属円筒を備え、その内側に磁器絶縁体
   によるパイプを備え、さらにその内側の中心部に透光性
   ファイバを内蔵した金属パイプを配し、金属円筒と透光
   性ファイバを内蔵した金属パイプとの間で高周波同軸線
   路特性を持せ、この透光性ファイバを内蔵した金属パイ
   プの一端を一定寸法だけ円筒状取付金具端面よシ突出し
   てアンテナ効果を持せその内部のファイバ先端をレンズ
   状に加工し、周辺光を取込む構造とし透光性ファイバを
   内蔵した金属パイプの他端には受光素子を備えると共に
   、さらに金属パイプによる高周波同軸線路は受光素子の
   手前で線路方向を変えてマイクロ波信号と光信号を分離
   してマイクロ波線路側には高周波同軸線路端子を設けた
   ことを特徴とするプラグ状センサ。 ２、特許請求の範囲第１項において、アンテナ効果を持
   せ、ファイバ先端をレンズ状加工をしたアンテナ先端部
   と受光素子および高周波同軸線路端子を備えた部分を分
   割して構成し、外周部に備えた連結ネジで自由に着脱で
   きるようにしたことを特徴とするプラグ状センサ。 ３、特許請求の範囲第１項において、金属円筒と磁器絶
   縁体によるパイプ、金属パイプおよび透光性ファイバの
   各々Ｏ接触部を気密構造にしたことを特徴とするプラグ
   状センサ。 ４、特許請求の範囲第１項において、円筒状取付金具と
   その内側に内接する金属円筒の挿入角度を選択して固定
   できるようにしたことを％徴とするプラグ状センサ。