JPH02157629A

JPH02157629A - 筒内圧センサ

Info

Publication number: JPH02157629A
Application number: JP31130288A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ishida; 哲朗石田; Tadahiko Ito; 忠彦伊東; Reijiro Komagome; 駒米　礼二郎; Yoshiro Danno; 団野　喜朗
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1990-06-18

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】〔発明の目的］（産業上の利用分野）この発明はエンジンのシリンダ内の圧力を検出する筒内
圧センサの改良に関する。

（従来の技術）一般に、エンジン本体にシリンダ内の圧力を検出する筒
内圧センサを装着し、この筒内圧センサからの検出信号
にもとづいて例えばエンジン本体のノック状態を検出す
る構成のものが開発されている。この場合、従来構成の
ものにあっては例えばシリンダヘッドにおける燃焼室お
よびその周辺部位に筒内圧センサ取付は用のセンサ装着
部を機械加工によって形成し、二のセンサ装着部に筒内
圧センサを取付けるようにしていた。しかしながら、エ
ンジン本体の各燃焼室を多バルブ化させたり、動弁機構
を例えばＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカムシャフト
）化させることにより、エンジン本体の高出力化を図る
場合にはシリンダヘッドにおける燃焼室およびその周辺
部位の構造がｍ雑化するので、シリンダヘッドにおける
燃焼室およびその周辺部位に筒内圧センサ取付は用のス
ペースを設けることは困難なものとなる問題があった。

さらに、シリンダヘッドにおける燃焼室およびその周辺
部位に筒内圧センサ取付は用のセンサ装着部を形成する
ようにしているので、この筒内圧センサを取付けるため
に燃焼室の形状に制約が生じる問題があった。また、エ
ンジン本体の構成部品数が増加するので、エンジン本体
全体の構成の簡略化を図るうえでも問題があった。

そこで、エンジン本体の各燃焼室に装着される点火プラ
グの座金に圧電素子によって形成される筒内圧センサを
取付けることが考えられているが、この場合にもシリン
ダヘッドにおける点火プラグの装着部の周辺部位には筒
内圧センサ取付は用のスペースおよびこの筒内圧センサ
のリード線配役用の余分なスペースが必要になる問題が
あった。

そのため、この場合にもエンジン本体の各燃焼室を多バ
ルブ化したり、動弁機構をＤＯＨＣ化させてエンジン本
体の高出力化を図る場合にスペース的な問題が発生する
おそれがあった。

（発明が解決しようとする課題）従来構成のものにあってはエンジン本体の各燃焼室を多
バルブ化させたり、動弁機構を例えばＤＯＨＣ（ダブル
オーバーヘッドＪムシャフト）化させることにより、エ
ンジン本体の高出力化を図る場合にはシリンダヘッドに
おける燃焼室およびその周辺部位の構造が複雑化するの
で、シリンダヘッドにおける燃焼室およびその周辺部位
に筒内圧センサ取付は用のスペースを設けることは困難
なものとなる問題があるとともに、筒内圧センサを取付
けるために燃焼室の形状に制約が生じる問題があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、エンジ
ン本体のシリンダヘッドにおける燃焼室およびその周辺
部位の構造がｍ雑化した場合であっても簡単にエンジン
本体に装着することができるとともに、エンジン本体の
構成部品数の増加を防止してエンジン本体全体の構成の
簡略化を図ることができ、加えてエンジン本体内に形成
される複数のシリンダ内の圧力状態を個別に精度良く検
出することができる筒内圧センサを提供することを目的
とするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）第１の発明はシリンダヘッドガスケットにおけるエンジ
ン内のシリンダ用開口部の周縁部位に配置されるボアグ
ロメット部にシリンダ内の圧力変化を検出する圧電素子
を組込んだ筒内圧センサ本体を設けたものである。

また、第２の発明はシリンダヘッドガスケットにおける
エンジン内のシリンダ用開口部の周縁部位に配置される
ボアグロメット部にシリンダ軸方向の圧力変化を検出す
る圧電素子を組込んだ筒内圧センサ本体を設けたもので
ある。

さらに、第３の発明はシリンダへッドガスケ、トにおけ
るエンジン内のシリンダ用開口部の周縁部位に配置され
るボアグロメット部にシリンダの半径方向の圧力変化を
検出する圧電素子を組込んだ筒内圧センサ本体を設けた
ものである。

（作用）第１の発明ではエンジン本体の動作時にはシリンダヘッ
ドガスケットのボアグロメット部に組込んだ筒内圧セン
サ本体の圧電素子によってエンジンのシリンダ内の圧力
変化を検出させ、エンジン本体のシリンダヘッドにおけ
る燃焼室およびその周辺部位に筒内圧センサ本体取付は
用の格別な機械加工を省略することにより、エンジン本
体のシリンダヘッドにおける燃焼室の周辺部位の構造が
複雑化した場合であっても簡単にエンジン本体に装着で
きるようにするとともに、エンジン本体の構成部品数の
増加を防止してエンジン本体全体の構成の簡略化を図り
、さらにエンジン本体内に形成されている複数のシリン
ダ用開口部の周囲にそれぞれ筒内圧センサ本体を装着し
たことにより、エンジン本体内に形成される複数のシリ
ンダ内の圧力状態を個別に精度良く検出するようにした
ものである。

また、第２の発明ではエンジン本体の動作時にはシリン
ダヘッドガスケットのボアグロメット部に組込んだ筒内
圧センサ本体の圧電素子によってエンジンのシリンダ軸
方向の圧力変化を検出させるようにしたものである。

さらに、第３の発明ではエンジン本体の動作時にはシリ
ンダヘッドガスケットのボアグロメット部に組込んだ筒
内圧センサ本体の圧電素子によってエンジンのシリンダ
の半径方向の圧力変化を検出させるようにしたものであ
る。

（実施例）以下、この発明の第１の実施例を第１図乃至第４図を参
照して説明する。第１図乃至第３図は第４図に示すよう
な例えば４′気筒のエンジン本体１のシリンダブロック
２とシリンダヘッド３との間に介設されたパワーベスト
タイプのシリンダヘッドガスケット４の概略構成を示す
ものである。

第４図中で、５はシリンダブロック２内に形成されたシ
リンダ、６はこのシリンダ５内に配設されたピストン、
７はシリンダヘッド３内に形成された燃焼室である。こ
の場合、シリンダヘッドガスケット４には第１図に示す
ようにシリンダ５と対応する部分にシリンダ５の内径寸
法と略同径の貴人（シリンダ用開口部）８・・・が形成
されているとともに、シリンダヘッド３の図示しない固
定ボルトの挿通孔９・・・および冷却水または潤滑油の
流通穴１０・・・がそれぞれ形成されている。

また、シリンダヘッドガスケット４の外周面には第３図
に示すように例えば金属等の導体によって形成されたカ
バ一部材１１が配設されている。

さらに、このシリンダヘッドガスケット４の内部には各
貴人８・・・の周囲にそれぞれ配置される略リング状に
形成された一対の圧電素子１２ａ。

１２ｂを組込んだ複数（エンジン本体１内のシリンダ５
・・・と同数）の筒内圧センサ本体１３ａ。

ｉ３ｂ、１３ｃ、１３ｄが装着されているとともに、各
筒内圧センサ本体１３ａ〜１３ｄ装着部以外の部分には
例えば低密度グラファイト等の柔かい材質の一対のガス
ケット材１４ａ、１４ｂが配設されている。また、シリ
ンダヘッドガスケット４の内部に配設される芯材１５は
各圧電素子１２ａ、１２ｂ問およびガスケット材１４ａ
。

１４ｂ間に介設されている。この場合、芯材１５には例
えば絶縁体によって形成される基板上に各筒内圧センサ
本体１３ａ〜１３ｄの圧電素子１２ａ、１２ｂの正信号
出力の導通路１６ａ。

１６ｂ、１６ｃ、１６ｄがそれぞれ形成されている。そ
して、シリンダヘッドガスケット４の外周面に配設され
るカバ一部材１１によって各圧電素子１２ａ、１２ｂの
負電極が形成されており、各筒内圧センサ本体１３ａ〜
１３ｄの圧電素子１２ａ、１２ｂによって第３図中に矢
印Ｆで示すシリンダ５の軸方向の圧力変化を検出するよ
うになっている。

また、シリンダヘッドガスケット４の各貴人８の周縁部
位には下側の圧電素子１２ｂの外周面を覆うカバ一部材
１１の筒内８側の端縁部位を上方向に向けて屈曲させた
フランジ状の屈曲部１７が形成されている。この屈曲部
１７の先端部１７ａは上側の圧電素子１２ａの外周面を
覆うカバ一部材１１における貴人８の周縁部位に重合状
態で接合されている。そして、各筒内圧センサ本体１３
ａ　〜１３ｄの圧電素子１２ａ、１２ｂにおける筒内８
側の端縁部位は下側の圧電素子１２ｂの外周面を覆うカ
バ一部材１１の筒内８側の端縁部位に形成された屈曲部
１７によって被覆されており、この屈曲部１７によって
圧電素子１２ａ。

１２ｂにおける筒内８側の端縁部位がシリンダ５内の直
火にさらされることを防止するボアグロメット部が形成
されている。

さらに、シリンダヘッドガスケット４の芯材１５の基板
上に形成される各筒内圧センサ本体１３ａ　〜１３ｄの
圧電索子１２ａ、１２ｂの正信号出力の導通路１６ａ、
１６ｂ、１６ｃ、１６ｄには外部のリード線１８・・・
が接続されている。これらのリード線１８・・・の先端
部にはコネクタ１９が接続されており、このコネクタ１
９に接続されるリード線２０・・・を介して例えばノッ
クコントロールシステム用のマイクロコンピュータおよ
びその周辺回路によって形成される制御部２１に接続さ
れている。

次に、上記構成の作用について説明する。

まず、エンジン本体１の組立て時にはシリンダヘッド３
は図示しない固定ボルトによって所定の締付は圧力状態
でシリンダヘッドガスケット４を介してシリンダブロッ
ク２側に締付は固定されている。この場合にはシリンダ
ヘッドガスケット４内の各筒内圧センサ本体１３ａ〜ｌ
ｉｄの圧電素子１２ａ、１２ｂは通常の締付は圧力状態
で押圧された基準状態で保持される。

また、エンジン本体１の動作中は各シリンダ５内の爆発
燃焼圧力によってシリンダヘッド３にはシリンダブロッ
ク２側から離間する方向への押圧力が作用する。そして
、このシリンダヘッド３に作用する押圧力によってシリ
ンダヘッド３とシリンダブロック２との間のシリンダヘ
ッドガスケット４のシール面圧が変動するので、このシ
リンダヘッドガスケット４のシール面圧変動に応じてシ
リンダヘッドガスケット４内の各筒内圧センサ本体１３
ａ　〜１３ｄの圧電索子１２ａ、１２ｂから電気信号が
出力される。このシリンダヘッドガスケット４内の各筒
内圧センサ本体１３ａ〜１３ｄの圧電素子１２ａ、１２
ｂからの出力信号はシリンダヘッドガスケット４の芯材
１５の基板上に形成される正信号出力の導通路１６ａ〜
１６ｄ１リード線１８・・・　コネクタ１９、リード線
２０・・・を順次介して制御部２１に人力され、この制
御部２０によって各シリンダ５内の圧力変動が個別に検
出される。

そこで、上記構成のものにあってはエンジン本体１の必
須の構成部品として使用されているシリンダヘッドガス
ケット４の各節穴８・・・の周囲のボアグロメット部形
成用の屈曲部１７に筒内圧センサ本体１３８〜１３ｄの
圧電素子１２ａ、１２ｂを組込み、エンジン本体１の動
作時にはこれらの各筒内圧センサ本体１３ａ〜１３ｄの
圧電素子１２ａ、１２ｂによってエンジン本体１のシリ
ンダ５内の圧力変化を検出させるようにしたので、従来
のようにエンジン本体１のシリンダヘッド３における燃
焼室７およびその周辺部位に筒内圧センサ本体取付は用
の格別な機械加工を省略することができる。そのため、
エンジン本体１のシリンダヘッド３における燃焼室７の
周辺部位の構造がＷＬ雑化した場合であっても簡単にエ
ンジン本体１に装着することができる。さらに、エンジ
ン本体１の構成部品数の増加を防止することができるの
で、エンジン本体１全体の構成の簡略化を図ることがで
きる。

また、エンジン本体１の動作中は各シリンダ５内の爆発
燃焼圧力を直接、またはシリンダヘッド３に作用する押
圧力によってシリンダヘッド３とシリンダブロック２と
の間のシリンダヘッドガスケット４のシール面圧変動に
応じてシリンダヘッドガスケット４内の各筒内圧センサ
本体１３ａ〜１３ｄの圧電素子１２ａ、１２ｂによって
検出させることができるので、各シリンダら内の圧力変
動の検出データのＳ／Ｎ比を高めることができ、ノック
コントロール等の精度を高めることができる。

さらに、エンジン本体１内に形成されている複数のシリ
ンダ５・・・と対応する節穴８の周囲にそれぞれ筒内圧
センサ本体１３ａ〜１３ｄを装着したので、これらの筒
内圧センサ本体１３ａ〜ｉ３ｄによってエンジン本体１
内に形成される凌数のシリンダ５・・・内の圧力状態を
個別に精度良（検出することができる。

また、シリンダヘッドガスケット４のカバ一部材１１の
内部には各節穴８・・・の周囲に一対の圧電素子１２ａ
、１２ｂを組込んだ筒内圧センサ本体１３ａ、１３ｂ、
１３ｃ、１３ｄをそれぞれ配置させるとともに、各筒内
圧センサ本体１３ａ〜１３ｄ装着部以外の部分には例え
ば低密度グラファイト等の柔かい材質の一対のガスケッ
ト材１４ａ、１４ｂを配設させたので、シリンダヘッド
３を固定ボルトによって所定の締付は圧力状態でシリン
ダヘッドガスケット４を介してシリンダブロック２側に
締付は固定させた場合にシリンダヘッドガスケット４に
おける各筒内圧センサ本体１３ａ〜１３ｄの装着部位に
最大面圧を発生させることができる。そのため、シリン
ダ５・・・内の圧力状態の検出精度をさらに高めること
ができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、第５図に示す第２の実施例のようにシリンダ
ヘッドガスケット４の各節穴８・・・の周囲に単一の圧
電素子３１を配設し、この圧電素子３１によって各シリ
ンダ５内の圧力変動を検出させる筒内圧センサ本体１３
ａ〜１３ｄを形成させる構成にしてもよい。この場合、
シリンダヘッドガスケット４の芯材１５とシリンダヘッ
ドガスケット４の外周面に配設されるカバ一部材１１と
の間には絶縁体３２が介設されている。さらに、芯材１
５には例えば絶縁体によって形成される基板上に各筒内
圧センサ本体１３ａ〜１３ｄの圧電素子３１の正信号出
力の導通路１６ａ、１６ｂ。

１６ｃ、１６ｄがそれぞれ形成されている。そして、シ
リンダヘッドガスケット４の外周面に配設されるカバ一
部材１１によって各圧電索子３１の負電極が形成され、
各筒内圧センサ本体１３ａ〜１３ｄの圧電素子３１によ
ってシリンダ５の軸方向の圧力変化を検出するようにな
っている。したがって、この場合も第１の実施例と同様
の効果を得ることができる。

また、第６図に示す第３の実施例のように、いわゆるス
チールベストタイプのシリンダヘッドガスケット４１に
この発明を適用してもよい。このスチールベストタイプ
のシリンダヘッドガスケット４１は芯材４２の両面に低
密度グラファイト等の柔かいガスケット材料４３ａ、４
３ｂが配設されるとともに、このシリンダヘッドガスケ
ット４１における各節穴８・・・の周囲にリング状のグ
ロメット４４がそれぞれ装着される構成になっている。

この場合、グロメット４４は断面形状が略Ｕ字状に形成
されており、このグロメット４４の内部に一対の圧電素
子１２ａ、１２ｂが組込まれて各筒内圧センサ本体１３
ａ〜１３ｄが形成されている。さらに、芯材４２には例
えば絶縁体によって形成される基板上に各筒内圧センサ
本体１３ａ〜１３ｄの圧電素子１２ａ、１２ｂの正信号
出力の導通路１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄがそれぞ
れ形成されている。そして、シリンダヘッドガスケット
４１のグロメット４４によって各圧［８子１２ａ、１２
ｂの負電極が形成され、各筒内圧センサ本体１３ａ〜１
３ｄの圧電素子１２ａ。

１２ｂによってシリンダ５の軸方向の圧力変化を検出す
るようになっている。したがって、この場合も第１の実
施例と同様の効果を得ることができる。

さらに、第７図に示す第４の実施例のようにシリンダヘ
ッドガスケット５１における各節穴８・・・の周囲にシ
リンダ５の半径方向（第７図中に矢印Ｆ゛で示す）の圧
力変化を検出する圧電索子５２を組込んだ筒内圧センサ
本体５３を設けてもよい。

この場合、シリンダヘッドガスケット５１はパワーベス
トタイプのもので、５４はシリンダヘッドガスケット５
１の芯材、５５ａ、５５ｂはこの芯材５４の両面に配設
されたガスケット材である。

また、５６は一方のガスケット材５５ａの外面に配設さ
れた外側板、５７は他方のガスケット材５５ｂの外面に
配設された外側板、５８はシリンダヘッドガスケット５
１における各節穴８・・・の周囲に配設されたリング状
のグロメットである。そして、両側の外側板５６．５７
およびグロメット５８によってこのシリンダヘッドガス
ケット５１の例えば金属等の導体によって形成されたカ
バー部材５９が形成されており、圧電素子５２はこのグ
ロメット５８の内部側に装着されている。さらに、芯材
５４には例えば絶縁体によって形成される基板上に各シ
リンダ５・・・毎に設けられた筒内圧センサ本体５３・
・・の圧電素子５２・・・の正信号出力の導通路１６ａ
、１６ｂ、１６ｅ、１６ｄがそれぞれ形成されている。

そして、シリンダへッドガス、ケット５１のグロメット
５８および両側の外側板５６　、　５７１：　ヨッテ各
圧電素子１２ａ、１２ｂの負電極が形成され、各筒内圧
センサ本体５３・・・の圧電素子５２・・・によってシ
リンダ５の半径方向の圧力変化を検出するようになって
いる。したがって、この場合も第１の実施例と同様の効
果を得ることができる。

また、第８図に示す第５の実施例のように第４の実施例
のシリンダヘッドガスケット５１における各節穴８・・
・の周囲にシリンダ５の半径方向の圧力変化を検出する
圧電素子５２とシリンダ５の軸方向の圧力変化を検出す
る圧電素子１２ａ。

１２ｂとを組合わせた状態で配設させた筒内圧センサ本
体６１を設けてもよい。この場合には半径方向の圧力変
化を検出する圧電素子５２と軸方向の圧力変化を検出す
る圧電索子１２ａ、１２ｂとの間には絶縁体６２が配設
されているとともに、芯材５４には例えば絶縁体によっ
て形成される基板上に各シリンダ５・・・毎に設けられ
た筒内圧センサ本体６１・・・の圧電素子５２および圧
電索子１２ａ、１２ｂの正信号出力の導通路６３・・・
６４・・・がそれぞれ形成されている。したがって、こ
の場合も第１の実施例と同様の効果を得ることができる
。

さらに、第１の実施例のシリンダヘッドガスケット４の
外周面のカバ一部材１１における両穴８の周縁部位にシ
リンダブロック２側およびシリンダヘッド３側に向けて
突設させたビード部をそれぞれ形成し、シリンダヘッド
ガスケット４とシリンダブロック２側およびシリンダヘ
ッド３側との間の両穴８の周縁部位の面圧をこれらのビ
ード部によって局部的に増大させることにより、シール
製を高める構成にしてもよい。

また、シリンダヘッドガスケット４のカバ一部材１１の
外周面に例えばフッ素ゴム等のコーティングを施すこと
により、シール製を高める構成にしてもよい。この場合
、カバ一部材１１の外周面の一部にはコーティング層を
施していない導電部が形成されており、圧電素子１２ａ
、１２ｂの負電極がこの導電部を介してエンジン本体１
側に接続されるようになっている。

さらに、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。

【発明の効果］この発明によればシリンダヘッドガスケットにおけるエ
ンジン内のシリンダ用開口部の周縁部位に配置されるボ
アグロメット部にシリンダ内の圧力変化を検出する圧電
素子を組込んだ筒内圧センサ本体を設けたので、エンジ
ン本体のシリンダヘッドにおける燃焼室およびその周辺
部位の構造が複雑化した場合であっても簡単にエンジン
本体に装着することができるとともに、エンジン本体の
構成部品数の増加を防止してエンジン本体全体の構成の
簡略化を図ることができ、加えてエンジン本体内に形成
さ・れる複数のシリンダ内の圧力状態を個別に精度良く
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図はこの発明の第１の実施例を示すもの
で、第１図はシリンダヘッドガスケット内の圧電素子の
配設状態を示す横断面図、第２図はシリンダヘッドガス
ケットを示す要部の平面図、第３図は第２図の■−ｍ線
断面図、第４図はエンジン本体の要部の概略構成を示す
縦断面図、第５図はこの発明の第２の実施例を示す要部
の縦断面図、第６図はこの発明の第３の実施例を示す要
部の縦断面図、第７図はこの発明の第４の実施例を示す
要部の縦断面図、第８図はこの発明の第５の実施例を示
す要部の縦断面図である。ｌ・・・エンジン本体、４，４１．５１・・・シリンダ
ヘッドガスケット、５・・・シリンダ、８・・・両穴（
シリンダ用開口部）　、１２　ａ＝　　１２　ｂ、３１
＋５２　・・・圧電素子、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ。１３ｄ・・・筒内圧センサ本体、１７・・・屈曲部（ボ
アグロメット部）。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダヘッドガスケットにおけるエンジン内の
シリンダ用開口部の周縁部位に配置されるボアグロメッ
ト部に前記シリンダ内の圧力変化を検出する圧電素子を
組込んだ筒内圧センサ本体を設けたことを特徴とする筒
内圧センサ。
（２）シリンダヘッドガスケットにおけるエンジン内の
シリンダ用開口部の周縁部位に配置されるボアグロメッ
ト部に前記シリンダ軸方向の圧力変化を検出する圧電素
子を組込んだ筒内圧センサ本体を設けたことを特徴とす
る筒内圧センサ。
（３）シリンダヘッドガスケットにおけるエンジン内の
シリンダ用開口部の周縁部位に配置されるボアグロメッ
ト部に前記シリンダの半径方向の圧力変化を検出する圧
電素子を組込んだ筒内圧センサ本体を設けたことを特徴
とする筒内圧センサ。