JPS61152965A - 内燃機関の着火時期センサ - Google Patents

内燃機関の着火時期センサ

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Publication number
JPS61152965A
JPS61152965A JP59273193A JP27319384A JPS61152965A JP S61152965 A JPS61152965 A JP S61152965A JP 59273193 A JP59273193 A JP 59273193A JP 27319384 A JP27319384 A JP 27319384A JP S61152965 A JPS61152965 A JP S61152965A
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JP
Japan
Prior art keywords
ignition timing
guide member
light
light guide
combustion engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP59273193A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Mita
三田 二三夫
Sadaji Nakamura
中村 貞治
Seiji Terai
寺井 清司
Masao Sonoda
園田 眞夫
Tokuta Inoue
井上 悳太
Koichi Hasegawa
光一 長谷川
Keiji Aoki
啓二 青木
Shinji Ikeda
愼治 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS61152965A publication Critical patent/JPS61152965A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/1455Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means by using a second control of the closed loop type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

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】 (イ)発明の技術分野 本発明は内燃機関の着火時期を検出する着火時期センサ
に関し、特に光ガイドを用いて燃焼室内の火炎の光を検
知して着火時期を検出する方式の着火時期センサにおけ
る光ガイドの改良構造に関するものである。
(ロ)技術の背景 近年、特に自動車用のディーゼルエンジンあるいはガソ
リンエンジンにおいては出力ならびに燃費の向上が重要
な課題となっている。これを実現する有効な手段の1つ
は着火時期を適正に制御することである。しかるに着火
時期の適正制御のためにはまず着火時期の正確な検出が
必要である。
このような着火時期の高精度、の検出を可能とする簡便
なセンサが本出願人によって既に提案されている(特願
昭58−121496)。この着火時期センサは、概略
的には、屈折率分布を有する棒状の耐熱性光ガイド部材
を円筒状の耐熱性筐体の芯部に挿入固定して構成され且
つ先端部が内燃機関の燃焼室内へ挿入される火炎センサ
部と、該火炎センサ部の後端部からの出力光を検知する
光検知部とを具備し、燃焼室内の火炎の光を検知して着
火時期を検出するよりに構成されたものである。この着
火時期センサ自体は小形で構造も簡単であるなど多くの
利点を有する。しかしながら、この着火時期センサには
次のような問題があシ、その対策が要望されている。
eう従来技術と問題点 第1図は上記のような着火時期センサの従来例をディー
ゼルエンジンに一突駿した例を示す。図中、符号1はデ
ィーゼルエンジンのシリンダヘッド、から構成されてい
る。火炎センサ部11は基本的には    −円筒状の
筐体12の芯部に棒状の光ガイド部材13を挿入固定し
九構造を有し、光ガイド部材13にその先端(第2図で
右端)から入射した光がその中を伝搬してその後端(第
2図で左端)から出力するよりに構成されている。第1
図に示すように、火炎センサ部11はシリンダヘッド1
にその先端部が副燃焼室3内の燃料零の噴射経路の近傍
位置まで挿入された状態で装着される。一方、光検知部
21は光検知器22と、この光検知器22を火炎センサ
部11に接続する光ファイバコーP23とを有している
。。
光フアイバコード23は火炎センサ部11の後端に光コ
ネクタ24によって着脱自在に接続される。
さて、エンジン運転時、ノズル4から燃料5が噴射され
、自己着火によ)火炎が発生すると、その光が火炎セン
サ部11で検出され、更に光コネクタ24、光7アイパ
コードを経て伝搬され、光検知器22によって検知され
る。これによって着火時期が検出される。そしてこの検
出結果に基づいて次の燃料噴射時期を調整することによ
υ着火時期を適正に制御することができる。
エンジン運転時、火炎センサ部11は燃焼室内に挿入さ
れた先端部で約900℃、シリンダヘッドの外側に突き
出た後端部でも最高150℃程度の温度となる。このた
め火炎センサ部11の筐体12は耐熱材料、例えば8U
S 310 Sや、「ヘイ7、eアロイ」の商品名の合
金(Co 51 %、Cr 21iW15iその他)な
どの金属材料、もしくはセラミック材料から形成される
。筐体12の外周面にはオネジ14及び角形断面の工具
掛部15を形成してあシ、これによりて火炎センサ部1
1を前述したようにシリンダへ、ド1に螺着することが
できる。一方、光ガイド部材13は耐熱温度の高い石英
ガラスから形成され、第3図に示すようにコア131と
クラッド13bから構成されていてそれらの屈折率nO
+nlは図示の如くステ、f形分布となっている。尚、
コア13mの直径dは約l■、クラ、Pxabの外径り
は約2wm程度である。
また、エンジンの燃焼室は高い気密性が要求される。従
って火炎センサ部11は、筐体12と光ガイド部材13
との間が気密封止された気密構造とする必要がある。こ
の場合、筐体12と光ガイド部材13とを全長に亘りて
密着接合するのが理想的である。しかしながら、筐体1
2と光ガイド部材13とは熱膨張率に非常に大きな差が
あシ、前記のような高温では両者の熱膨張差が極めて大
きくなるので、全長に亘る密着接合構造では種々の不具
合が生じる。このような問題を解決するため、この従来
例では光ガイド部材13の後端部にほぼ球形状の膨径部
16を形成し、との膨径部16及びその前後部分を例え
ば耐熱温度が280〜360℃のポリイミド樹脂などの
耐熱性樹脂17を介して筐体12に固定封止しである。
光ガイド部材13の中央部及び先端部は筐体12に接合
させずに相互に伸縮自在な状態としである。これによシ
筐体12と光ガイド部材13の伸縮に伴う問題ならびに
気密封止の問題の双方が解決されるO しかしながら、この従来例の着火時期センサにおいては
、火炎センサ部11の先端に露呈している光ガイド部材
13の先端面13C(第2図参照ンが平坦面に形成され
ているため、この先端面13cに燃焼生成物(例えば、
煤)等の異物が付着し、光ガイド部材13への入射光量
が低減化されるという問題があった。このような異物付
着現象は、光ガイド部材13を細径化すると、付着物の
影響が大きくなシ、このためコスト低減のための光ガイ
ド部材13の細径化の支障となるという問題がある。
に)発明の目的 本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、光ガイ
ド部材の受光部である先端部の受光面積を拡大化すると
共に先端部への燃焼生成物等の異物の付着を最少限に抑
制して入射光量の低減化を防止することができ、かつ高
品質でコスト低減化が可能な内燃機関の着火時期センサ
を提供することにある・ (ホ)発明の構成 そして、上記目的を達成するために、本発明に依れば、
耐熱性を有する透光材料から成る光ガイド部材を円筒状
の耐熱性筐体の芯部に挿入固定して構成され且つ先端部
が内燃機関の燃焼室内へ挿入される火炎センサ部と、該
火炎センサ部の後端部からの出力光を検知する光検知部
とを具備し、燃焼室内の火炎の光を検知して着火時期を
検出するよりに構成された内燃機関の着火時期センサに
おいて、前記光ガイド部材の先端部を円錐体状に形成し
、該円錐体外周面に対応する前記円筒状筐体の先端内側
縁部に円周方向に沿りたリング状凹部を形成したことを
特徴とする内燃機関の着火時期センサが提供される。
(へ)発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第4図から第9図は本発明の着火時センサの実施例を説
明するための図である。尚、これらの図において、前出
の第1.2及び第3図と同一部分又は相当部分は同一符
号をもって示してあり、また本発明の着火時期センサの
全体構成図及びシリンダへ、Pへの組込み図は前出の第
1図及び第2図と基本的に同様であるため省略され、本
発明の要部が示されている。
第4図は本発明の第1実施例の要部を示す図であって火
炎センサ部11の先端側部分(前出の第2図の右側に相
当する部分)の軸線に沿った縦断面図、第5図は第4図
の矢印A方向からみた火炎センサ部11の正面図である
。符号12は前述と同様に耐熱材料から成る円筒状の筐
体、13は耐熱性を有する透光材料から成る棒体状の光
ガイド部材を示す。光ガイド部材13はこの場合石英ガ
ラス等の耐熱性を有する透光材料から屈折率が同一の長
尺棒体状に形成され、そして、その先端部(受光部)が
円錐体13dに形成されている。尚、この円錐体13d
の頂部は適宜な丸みに形成されている。このように同一
屈折率の棒体に形成することにより、光ガイド部材13
のコストの低減化を図ることができる。尚、この光ガイ
ド部材13としては、勿論、前出の第3図に示すような
コア13m(屈折率no )とクラ、ド13b(屈折率
n1  : nO> ns  )とから成る光ボイド部
材を使用してもよい。但し、この場合は、上述の同一屈
折率の光ガイド部材よシも光の伝搬性能は若干良好であ
るが、その反面コスト高になる。さて、光ガイド部材1
3の円錐体13dの外周面に対応する円筒状筐体12の
先端内側縁部に円周方向に沿ったリング状凹部12mが
形成されている。このリング状凹部12mと前記円錐体
13dの外周面とが協同して、断面空間形状が略逆三角
形状のリング状溝18が火炎センサ部11の先端面に形
成される。本実施例は上述の如く構成されたものであっ
て、次のような作用と長所がある。先づ、光ガイド部材
13の先端部を円錐体13dに形成することによシ、同
一直径の光ガイド部材における受光面積を前出の従来例
の平坦面13C(第2図)に比べて大幅に拡大すること
ができ、これに伴って入射光量を増大することができる
。このように入射光量の増大化が実現できるため、光ガ
イド部材13の細径化が可能であると共に、光ガイド部
材13の材料として同一屈折率の安価な透光材料を用い
ることができる。次に、第4図に示すように、燃焼ガス
の流れは矢印Pで示す如く、円錐体13dの斜面に沿っ
てリング状溝18に流入し、次いでリング状凹部12m
の内面に沿って流出する経路、又はこの逆の経路をたど
ることとなる。
この結果、燃焼生成物等の異物はこの流れに沿って流さ
れるため、受光部である円錐体13dの外周面への異物
の付着作用がきわめて抑制される。
従って、付着物による入射光量の減少化を防止すること
ができる。また筐体12の凹部12mの先端外周部12
bは光ガイド部材13の先端部(円錐体13d)を保護
する役割を果し、光ガイド部材13の使用寿命の向上に
寄与している。従って、本実施例に依れば、高品質高信
頼性かつ低価格の着火時期センサを提供することができ
る。
第6図は本発明の第2実施例の要部を示す図であって、
火炎センサ部11の先端側部分(前出の第2図の右側に
相当する部分)の軸線に沿った縦断面図、第7図は第6
図の矢印A方向からみた火炎センサ部11の正面図であ
る。本実施例は基本的には前出の第1実施例(第4,5
図)と同様に構成されたものであるが、リング状凹部1
2mに連通しかつ半径方向外方に放射状に貫通するスリ
、ト状逃げ溝12aをリング状凹部12mに付随して設
けた点が第1実施例と異なる点7−ある。このようなス
リット状逃げ溝12cを設けることにより、第6図に矢
印Pで示す燃焼ガスの流れの一部が矢印Qで示す如く筐
体12の外周方向に流出する(逃げる)ため、燃焼ガス
の流れをさらに円滑化させることができ、異物の付着を
一層低減化できるという利点がある。そして、本実施例
のその他の作用、効果は前出の第1実施例と同様である
。尚スリット状逃げ溝12cは、本実施例の場合第7図
に示す如く直線状で4個設けられているが、これに限定
されるものではなく、例えば、必要に応じて任意の個数
に設定してもよく、また燃焼ガスの流れ方向等の条件に
よシ正面形状を図示の如き直線状ではなく、らせん状に
形成してもよい。
第8図は本発明の第3実施例の要部を示す図であって、
火炎センサ部11の先端側部分(前出の第2図の右側に
相当する部分)の軸線に沿った縦断面図、第9図は第8
図の矢印A方向からみた火炎センサ部11の正面図であ
る。本実施例は基本的には前出の第1実施例(第4,5
図)と同様に構成されたものであるが、リング状溝18
の底部12dの断面形状が連続した円弧状に形成された
点が第1実施例と異なる点である。このように底部12
dを連続した円弧状の断面形状に形成することによシ、
第8図に矢印Pで示す燃焼ガスの流れをさらに円滑化さ
せることができ、異物の付着を一層低減化できるという
利点がある。そして、本実施例のその他の作用、効果は
前出の第1実施例と同様である。
尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、上記各実施例では、光ガイド13の円錐体13
dの頂点と筐体12の先端外周部12bとが軸方向で#
1は一致して図示されているが、これら両者の相対位置
関係は軸方向に適宜に互に前後するよりに形成してもよ
く、また、本発明の主旨に基づいて形成される他の種々
の変形例にも勿論適用可能である。
(ト)発明の効果 以上、詳細に説明したように、本発明の着火時期センサ
は、火炎センサ部11の光ガイド部材13の先端部(受
光部)を円錐体13d状に形成し、該円錐体外周面に対
応する円筒状筐体13の先端内側縁部に円周方向に沿っ
たリング状凹部12aを形成することによシ、光ガイド
部材の受光部の受光面積を拡大化することができ、該受
光部への燃焼生成物等の異物の付着をきわめて効率良く
防止することができ、入射光量の低減化と光ガイド部材
の細径化を実現することができるという効果大なるもの
があシ、価格の低減化、品質の向上、信頼性の向上環に
大いに寄与し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図から第3図は従来の着火時期センサの一例を示す
図であって、第1図はディーゼルエンジがイド部材13
の断面構成及び屈折率分布を示す図でアシ、第4図から
第9図は本発明に依る着火時期センサの実施例を説明す
るための図であって、第4図は第1実施例の要部すなわ
ち火炎センサ部11の先端側部分の縦断面図、第5図は
第4図の矢印A方向からみた正面図、第6図は第2実施
例の要部すなわち火炎センサ11の先端側部分の縦断面
図、第7図は第6図の矢印A方向からみた正面図、第8
図は第3実施例の要部すなわち火炎センサ部11の先端
側部分め縦断面図、第9図は第8図の矢印入方向からみ
た正面図である。 1・・・エンジンシリンダへ、ド、2・・・主燃焼室、
12・・・円筒状筐体、12&・・・リング状凹部、1
2b・・・先端外周部、12c・・・スリ、ト状逃げ溝
、12d・・・リング状溝18の底部、13・・・光ガ
イド部材、13m・・・コア、13b・・・クラ、ド、
13c・・・先端面、13d・・・円錐体(受光部)、
14・・・オネジ、15・・・角形断面工具掛部、16
・・・膨径部、17・・・耐熱性樹脂、18・・・リン
グ状溝、21・・・光検知部、22・・・光検知器、2
3・・・光フアイバコード、24・・・光=ネクタ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.耐熱性を有する透光材料から成る光ガイド部材を円
    筒状の耐熱性筐体の芯部に挿入固定して構成され且つ先
    端部が内燃機関の燃焼室内へ挿入される火炎センサ部と
    、該火炎センサ部の後端部からの出力光を検知する光検
    知部とを具備し、燃焼室内の火炎の光を検知して着火時
    期を検出するよりに構成された内燃機関の着火時期セン
    サにおいて、前記光ガイド部材の先端部を円錐体状に形
    成し、該円錐体外周面に対応する前記円筒状筺体の先端
    内側縁部に円周方向に沿ったリング状凹部を形成したこ
    とを特徴とする内燃機関の着火時期センサ。
  2. 2.前記リング状凹部は、これに連通しかつ半径方向外
    方に放射状に貫通するスリット状逃げ溝が付随されてい
    る特許請求の範囲第1項に記載の内燃機関の着火時期セ
    ンサ。
  3. 3.前記円錐体外馬面と前記リング状凹部とが協同して
    形成されたリング状溝の底部の断面形状を連続した円弧
    状に形成した特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
    内燃機関の着火時期センサ。
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