JPH03501872A - イオン化センサー - 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】 イオン化センサー 本発明は火花点火機関の燃焼！用のイオン化センサーに関する。　火炎伝搬速度 の程度を知るとともにノッキングを検出するために、イオン化センサーの使用が 知られている。このセンサーの出力は、成る種の機関管理装置に於ける制御パラ メータとして使用されている。このセンサーは、火炎中のイオン化レベルが増大 されることによって火炎到達時を検出するのである。このイオン化は、互いに絶 縁され且つ両者間に電位を付与された一対の′Ｒ極の間を流れるｍｌを検出する ことによって測定される。

これ迄はイオン化センサーは、スパークプラグから間隔を隔てた位置に於いてシ リンダーの中へ螺入される絶縁本体に電極が取付けられて構成されていた。シリ ンダ一本体もしくはシリンダーヘッドにアクセス開口を追加して設けなければな らないことを別としても、この電極は小さく、得られる出力はＳ／Ｎ比に劣るも のであった。

上述した欠点を軽減する観点から、本発明は内燃′機関を提供する。この内燃機 関は、その燃焼！を形成している面積部分の一部分であってスパークプラグから 離れた箇所とされた一部分が、燃焼室を形成している残る面積部分から電気的に 絶縁されており、これらの２つの互いに絶縁された部分が協働してイオン化セン サーを構成するようになされているのである。

本発明の好ましい実施例に於いては、イオン化センサーの一方の電極はシリンダ ーへラドガスケットによって構成される。このシリンダーへラドガスケットは燃 焼室に向いた縁部に沿って導電性部分を有しており、その部分はエンジンブロッ ク並びにシリンダーヘッドから電気的に絶縁されるのである。

これ以外に、ポペットバルブのバルブシートおよびバルブガイドに電気的絶縁バ リヤが組み付けられるならば、電極の一方をポペットバルブで構成することも可 能である。

更にこの他に、絶縁性セラミックライナーで燃焼室を内張すし、このライナーが イオン化センサーの一方の電極を支持するようになすこともできる。

更に又この他に、この機関は電気的絶縁性の材料で作られたエンジンブロックお よび導電性のシリンダーライナーを備え、ピストン／ライナーがシリンダーヘッ ドから絶縁されてイオン化センサーの一方の電極を形成するようになされること ができる。

本発明の提案する全ての実施例に於いて、イオン化センサーの２つの電極は活動 する燃焼室を形成する表面の一部を構成しているので、如何なる形状のアクセス 開口をも必要としないのである。これらの電極はかなりの面積部分を有すること ができ、それ故にＳ／Ｎ比を改善することができるのである。本発明は又、十分 に広い面積部分にわたって平均的なイオン化レベルを測定できるようにするので あり、それ故に局所的な異常に起因する誤差を回避することができる。

本発明は例として添付図面を参照して以下に更に詳しく説明される。添付図面に 於いては、 第１図はシリンダーへラドガスケットがイオン化センサーの一方の電極として作 用するようになされた本発明の第１の実施例を通る断面を示している。

第２図はポペットバルブがイオン化センサーの一部として作用している本発明の 実施例を通る断面を示している。

各々の図面は内燃機関の燃焼室を通る断面を示している。燃焼室２０の壁面は、 ピストン１ｏと、シリンダー１２と、シリンダーヘッド１４と、ヘッドガスケッ ト１６とによって形成されている。これらの図面は吸入ポート２２を閉じる吸入 側ポペットバルブ２４およびスパークプラグ２８を示している。この実施例に於 いて、シリンダーヘッドおよびエンジンブロックは全体的に通常のものとされて いるので、詳細に説明する必要はない。

ヘッドガスケット１６はサンドイッチ構造のものとされており、例えば銅とされ る導電性シート１６ａが２枚の例えばアスベストとされる絶縁性シート１６ｂの 間に配置されて構成されている。この絶縁性シートは、銅シート１６ａの表面も しくはシリンダーヘッドおよびエンジンブロックの表面に絶縁性コーティングを ＰＭすことによって代用されることができる。シート１６の内縁はビード１６ｃ を形成している。このビード１６Ｃは燃焼室を回って延在し、又、シリンダー１ ２およびシリンダーヘッド１４の両者から電気的に絶縁されている。

シート１６ａとシリンダーヘッド１４およびシリンダー１２の何れか一方との間 に電圧が印加されると、燃焼室内のガスのイオン化状態に応じた電流が流れるこ とになる。点火の後、スパークプラグ２８から伝搬する火炎はビード１６Ｇで構 成されている電極に到達するが、この電極を通して流れるＴｉ流の著しい増大が 火炎の到達時を指示することになる。電極は燃焼室の全周に泊って延在している ので、イオン化によるかなり大きな電流が流れることになり、センサーに対して 良好なＳ／Ｎ比を与えることになる。更に、この信号は平均の火炎到達時を指示 することになり、ガスの乱れに起因するであろう円周方向の何れか１箇所での変 化に対しては鈍感となるのである。

第２図の実施例に於いては、同じ部品は同じ符号を付してあり、それらは繰り返 して説明しない。この実施例では、イオン化センサーの電極は吸入側のバルブ２ ４によって構成されている。これが可能とされるためには、その吸入側バルブは シリンダーヘッド１４から電気的に絶”縁されていなければならない。これは、 バルブシート３０およびバルブガイド３２が、バルブ２４をシリンダ−ヘッドか ら絶縁するように設計されることによって可能とされる。ガイド３２はセラミッ ク材料で作られるか、或いは絶縁性のコーティング材料によって被覆される。

バルブシート３０も同様に絶縁性の材料で作られるか、電気的絶縁層を介在させ ることでシリンダーヘッド１４から電気的に絶縁されるのである。

バルブ２４の本体とシリンダーヘッド１４との間に電圧が印加される。そして、 第１の実施例の場合と同様に燃焼至内のカスのイオン化状態に応じた電流が流れ ることになるのである。バルブの大きな表面積を考慮すれば、Ｓ／Ｎ比が改善さ れることになるのである。

更に他の実施例として、セラミック製のライナーを備えた機関に於いては、電極 を燃焼苗の頂部へ向けてライナーに組み付けることができる。この場合には、ピ ストンをエンジンブロックから電気的に絶縁することが可能とされ、又、ピスト ン面をイオン化センサーの一方の電極として使用することが可能となるのである 。

更に他の可能性は、既に提案されたようにエンジンブロック全体をプラスチック 材料のような絶縁性の材料で作ることにある。ここで、シリンダーライナーはシ リンダーヘッドから電気的に絶縁されて保持され、イオン化センサーの電極とし て使用されることができるのである。

説明した全ての実施例では大きな面積とされた電極がＳ／Ｎ比を改善することに 加えて、燃焼空白へ通じるアクセス開口を追加形成する必要性が避けられること が明白となろう。このアクセス開口を追加形成する必要性が避けられる理由は、 燃焼空の境界壁の一部が検出電極として働くように構成されているからである。

この利点は、希薄燃焼を可能とし且つ又多数のバルブを備えるように設計された 最新の機関にとって特に重要となる。このような機関に於いては、シリンダーヘ ッド内の空間は割増し空ｉ　（ｐｒｅｍｉｕｍ　＞であるので、イオン化センサ ーのための如何なる形状のアクセス開口も設けることは困難であり、特に火炎伝 搬速度の決定に於ける誤差を低減するためにスパークプラグから十分に離れた個 所にアクセス開口を設けることは特に困難となるのである。

手続補正書（自発）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．機関の燃焼室を形成する面積部分の一部で且つ又スパークブラグから離れた 箇所の前記一部の面積部分が、他の面積部分即ちその燃焼室を形成する残りの面 積部分から電気的に絶縁されており、これらの２つの互いに絶縁された面積部分 が協働してイオン化センサーを構成していることを特徴とする内燃機関。
2. ２．請求項１に記載された内燃機関であって、イオン化センサーの一方の電極が シリンダーヘッドガスケットで構成されており、このガスケットは燃焼室に向か う縁部に沿って導電性部分を有していて、この導電性部分がエンジンブロックお よび重力ヘッドから電気的に絶縁されていることを特徴とする内燃機関。
3. ３．請求項１に記載された内燃機関であって、一方の電極がポペットバルブで構 成されており、電気的絶縁性のバリヤがバルブシートおよびバルブガイドに組み 付けられていることを特徴とする内燃機関。
4. ４．請求項１に記載された内燃機関であって、燃焼室がセラミック製のライナー によって内張りされており、イオン化センサーの一方の電極が該ライナーによっ て支持されていることを特徴とする内燃機関。
5. ５．請求項１に記載された内燃機関であって、電気的絶縁性の材料で作られたエ ンジンブロックと導電性シリンダーライナーとを有して構成され、ピストン／ラ イナーがシリンダーヘッドから絶縁されてイオン化センサーの一方の電極を構成 していることを特徴とする内燃機関。