JPH04334744A - 筒内温度検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ンの筒内温度を検出するのに用いて好適な筒内温度検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車メーカー等では、エンジ
ンの出力特性、点火状態等の性能を測定するために、筒
内温度（燃焼室の温度）を点火サイクル毎に筒内温度検
出装置によって検出している。特に、筒内に失火状態が
生じた場合には、窒素酸化化合物（ＮＯｘ）等が多量に
発生し、排気ガスが有毒化するばかりか、環境破壊を招
来するので、失火状態の検出は重要である。そして、こ
の種の筒内温度検出装置としては、温度に応じて変化す
る起電力を利用する熱電対等の温度センサが多用されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による筒内温度検出装置では、温度センサに熱電
対を用いているが、熱電対は応答性が低いから、エンジ
ン高回転時には、点火サイクルに応じて高速変化する筒
内温度に追従することができず、正確に筒内温度を検出
することができないばかりか、高温等の使用環境によっ
て劣化し易いという問題がある。

【０００４】また、エンジン本体には、吸気弁、排気弁
、点火プラグ、ウォータジャケット等が設けられている
から、これらの各弁、ウォータジャケット等によって熱
電対の取付位置が著しく制限され、温度検出に最適な位
置に取付けるのが難しく、１〜２本程度の少数の熱電対
しか取付けられないから、シリンダ（気筒）毎の検出温
度にバラツキが生じて、検出精度が大幅に低下するとい
う問題がある。さらに、熱電対を小型化し、多数の熱電
対をシリンダ内に埋設することも考えられるが、この場
合には、熱電対によってシリンダの機械的強度が著しく
低下し、エンジン本体の信頼性や寿命が大幅に低下する
という問題がある。

【０００５】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、筒内温度を応答性よく正確に検出するこ
とができるようにした筒内温度検出装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成は、シリンダとシリンダヘ
ッドとの間に燃焼室が画成されたエンジン本体と、前記
燃焼室側に位置して該エンジン本体に鋳ぐるまれ、温度
に応じた検出信号を出力する一側感温抵抗線と、前記燃
焼室から離間して前記エンジン本体に鋳ぐるまれ、温度
に応じた検出信号を出力する他側感温抵抗線と、前記一
側感温抵抗線と該他側感温抵抗線との検出信号を比較し
て筒内温度信号を出力する信号比較手段とからなる。

【０００７】

【作用】一側感温抵抗線は燃焼室の温度を検出して検出
信号を出力し、他側感温抵抗線はエンジン本体の温度を
検出して検出信号を出力する。そして、信号比較手段は
該各感温抵抗線から出力された検出信号を比較すること
により、エンジン本体の温度変化を除去して筒内温度を
検出することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２に基
づき、自動車用エンジンに用いた場合を例に挙げて説明
する。

【０００９】図において、１はエンジン本体を示し、該
エンジン本体１はクランクケース（図示せず）上に設け
られた多気筒のシリンダ２（１気筒のみ図示）と、該シ
リンダ２上に搭載されたシリンダヘッド３と、シリンダ
２内を往復動し、該シリンダヘッド３との間に燃焼室４
を画成するピストン５とから大略構成され、該シリンダ
ヘッド３には、燃焼室４内と連通する吸気ポート６、排
気ポート７が形成されている。そして、該エンジン本体
１は、燃焼室４内の燃焼圧によって摺動するピストン５
の往復動をピストン連接棒８を介してクランク軸（図示
せず）から回転出力として導出させるものである。

【００１０】ここで、前記シリンダ２は、後述のウォー
タジャケット１３によって、該ウォータジャケット１３
の内周側に位置する内壁部２Ａと、ウォータジャケット
１３の外周側に位置する外壁部２Ｂとに画成されている
。また、該シリンダ２は後述の炭化珪素繊維が鋳込まれ
て強化された繊維強化型のアルミニウム合金から形成さ
れている。

【００１１】９はシリンダヘッド３にリフト可能に設け
られた吸気弁を示し、該吸気弁９は吸気ポート６先端側
の弁座１０に離，着座することにより、燃焼室４に対し
て吸気ポート６を開，閉するようになっている。そして
、該吸気弁９はピストン５の吸気行程で開弁し、吸気ポ
ート６から燃焼室４内に燃料と吸入空気との混合気を吸
込ませるものである。

【００１２】１１はシリンダヘッド３にリフト可能に設
けられた排気弁を示し、該排気弁１１は排気ポート７先
端側の弁座１２に離，着座することにより、燃焼室４に
対して排気ポート７を開，閉するようになっている。そ
して、該排気弁１１はピストン５の排気行程で開弁し、
燃焼室４内で発生した排気ガスを排気ポート７から排気
管（図示せず）に向けて排出させるものである。

【００１３】１３はシリンダ２とシリンダヘッド３との
間に亘って設けられたウォータジャケットを示し、該ウ
ォータジャケット１３は、給排配管を介してラジエータ
（いずれも図示せず）と連通され、該給排配管と共に冷
却水流路の一部を構成している。そして、該ウォータジ
ャケット１３は、給排配管の途中に設けられたワックス
ペレット弁（図示せず）等によって８０℃程度に調節さ
れたラジエータからの冷却水を循環させることにより、
シリンダ２、シリンダヘッド３等を冷却するものである
。

【００１４】１４は燃焼室４側に位置してシリンダ２の
内壁部２Ａ内に多数本設けられ、金属材料との適合性の
良い絶縁材料によって被覆された炭化珪素繊維からなる
一側感温抵抗線（１本のみ図示）を示し、該各一側感温
抵抗線１４は内壁部２Ａの周方向に配設され、該内壁部
２Ａの内周面から１００μｍ程度離間して鋳ぐるまれ、
端部１４Ａ，１４Ａはシリンダ２を介して外部に露出し
ている。また、該各一側感温抵抗線１４は両端部１４Ａ
を介して後述の各差動増幅器１７と接続されている。そ
して、該各一側感温抵抗線１４は燃焼室４内の燃焼温度
に応じてその抵抗値が変化し、この抵抗値変化を検出信
号として差動増幅器１７に出力するものである。

【００１５】なお、前記炭化珪素繊維は、温度が上昇す
ると抵抗値が低下する所謂サーミスタ特性を有し、直径
１０μｍ程度の小径な繊維である。また、該炭化珪素繊
維は、引張強度、弾性率等が高く、耐食性、耐酸化性に
優れるばかりか、金属材料との適合性（濡れ性）が良い
という性質を有するため、アルミニウム合金等の金属材
料の強化用繊維としても用いられている。このため、本
実施例では、シリンダ２を炭化珪素繊維によって強化さ
れた繊維強化型金属材料から形成し、当該炭化珪素繊維
の一部を、温度センサとして利用している。

【００１６】１５はシリンダ２の外壁部２Ｂ内に多数本
設けられ、金属材料との適合性の良い絶縁材料によって
被覆された炭化珪素繊維からなる他側感温抵抗線（１本
のみ図示）を示し、該各他側感温抵抗線１５は、シリン
ダ２の外壁部２Ｂの周方向に各一側感温抵抗線１４と対
応して配設され、ウォータジャケット１３から１００μ
ｍ程度離間して鋳ぐるまれている。また、該各他側感温
抵抗線１５の端部１５Ａ，１５Ａは外壁部２Ｂを介して
外部に露出し、各差動増幅器１７と接続されている。そ
して、該各他側感温抵抗線１５は外壁部２Ｂの温度に応
じてその抵抗値が変化し、この抵抗値変化を検出信号と
して差動増幅器１７に出力するものである。

【００１７】また、図２において、１６，１６は各感温
抵抗線１４，１５とほぼ等しい抵抗値をもって形成され
た複数個の基準抵抗（２個のみ図示）を示し、該各基準
抵抗１６と各感温抵抗線１４，１５とによって各感温抵
抗線１４，１５と等しい数のブリッジ回路が構成されて
いる。

【００１８】１７は各感温抵抗線１４，１５と接続して
設けられた信号比較手段としての複数個の差動増幅器（
１個のみ図示）を示し、該各差動増幅器１７は各感温抵
抗線１４，１５から出力された検出信号を比較すること
により、一側感温抵抗線１４からの検出信号を他側感温
抵抗線１５からの検出信号で温度補償し、筒内温度信号
としてコントロールユニット（図示せず）に出力するも
のである。

【００１９】本実施例による筒内温度検出装置は上述の
如き構成を有するもので、混合気が吸気ポート６から吸
気弁９を介して燃焼室４内に吸込まれると、この混合気
はピストン５により圧縮され、図示しない点火プラグで
点火されることにより爆発、燃焼し、このときに発生す
る燃焼圧でピストン５を下向きに押動させる。そして、
燃焼室４内で燃焼した混合気は排ガスとなり、排気弁１
１を介して排気ポート７から外部に排気される。

【００２０】また、燃焼室４の燃焼温度は点火サイクル
に応じて高速変化するから、この燃焼温度変化に応じて
、シリンダ２の内壁部２Ａの内面側（燃焼室４側）の温
度も変化する。これにより、各一側感温抵抗線１４は燃
焼温度変化に応じて抵抗値が変化し、この抵抗値変化を
検出信号として各差動増幅器１７に出力する。

【００２１】一方、各他側感温抵抗線１５と燃焼室４と
の間には、シリンダ２の内壁部２Ａ、ウォータジャケッ
ト１３が介在し、各他側感温抵抗線１５はウォータジャ
ケット１３を流通する冷却水によって冷却されているか
ら、該各他側感温抵抗線１５は燃焼室４の燃焼温度変化
の影響を受けずに、外壁部２Ｂの温度に応じて抵抗値が
変化し、この抵抗値変化を検出信号として各差動増幅器
１７に出力する。

【００２２】そして、各差動増幅器１７は、燃焼温度変
化に応じた一側感温抵抗線１４からの検出信号と、シリ
ンダ２の外壁部２Ｂの温度に応じた他側感温抵抗線１５
からの検出信号とを比較する。これにより、該各差動増
幅器１７は一側感温抵抗線１４からの検出信号を他側感
温抵抗線１５からの検出信号によって温度補償し、この
信号を筒内温度信号としてコントロールユニットに出力
する。

【００２３】ここで、燃焼室４内の燃焼状態が正常な場
合には、各一側感温抵抗線１４からの検出信号と各他側
感温抵抗線１５からの検出信号との差は大きくなり、ま
た、燃焼室４内に失火状態が生じた場合は、該各感温抵
抗線１４，１５の信号差が小さくなるから、この信号差
の大小によって燃焼室４内の正常燃焼状態、失火状態を
検出することができる。

【００２４】かくして、本実施例によれば、各一側感温
抵抗線１４は燃焼温度の変化を早期に検出でき、各他側
感温抵抗線１５は燃焼温度変化の影響を排除して外壁部
２Ｂの温度を検出できるから、各差動増幅器１７は各感
温抵抗線１４，１５からの検出信号を比較することによ
り、一側感温抵抗線１４からの検出信号を効果的に温度
補償し、燃焼温度を応答性よく正確に検出することがで
きる。

【００２５】また、本実施例では、シリンダ２を炭化珪
素繊維が鋳込まれた繊維強化型のアルミニウム合金から
形成し、一部の炭化珪素繊維の両端を外部に取出すこと
により、筒内温度検出に最適な箇所の炭化珪素を各感温
抵抗線１４，１５として効率的に用いることができる。 これにより、燃焼温度を多点検出できるから、検出温度
のバラツキの影響を効果的に排除でき、検出精度を大幅
に向上できる。

【００２６】なお、前記実施例では、シリンダ２を炭化
珪素繊維が鋳込まれた繊維強化型アルミニウム合金から
形成し、当該炭化珪素繊維の一部を各感温抵抗線１４，
１５として利用するものとして述べたが、本発明はこれ
に限らず、シリンダ２に数本〜数十本程度の感温抵抗線
１４，１５を鋳込み、シリンダ２の強化を図ることなく
温度検出にのみ用いる構成としてもよい。この場合でも
、炭化珪素繊維は金属材料との適合性が良いため、シリ
ンダ２の強度を低下させることはない。

【００２７】また、前記実施例では、各感温抵抗線１４
，１５をシリンダ２に設けるものとして述べたが、これ
に替えて、例えばシリンダヘッド３に各感温抵抗線を設
けてもよく、あるいはシリンダ２とシリンダヘッド３の
両方に設ける構成としてもよい。

【００２８】また、前記実施例では、各他側感温抵抗線
１５は、ウォータジャケット１３から１００μｍ程度離
間して、シリンダ２の外壁部２Ｂ内に鋳ぐるむものとし
て述べたが、本発明はこれに限らず、例えば各他側感温
抵抗線１５をウォータジャケット１３側に位置して内壁
部２Ａ内に鋳ぐるんでもよい。

【００２９】さらに、前記実施例では、自動車用エンジ
ンの筒内温度検出に用いた場合を例に挙げて説明したが
、本発明はこれに限らず、例えば船舶用エンジン等の他
のエンジンの筒内温度検出にも用いることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、シ
リンダとシリンダヘッドとの間に燃焼室が画成されたエ
ンジン本体と、前記燃焼室側に位置して該エンジン本体
に鋳ぐるまれ、温度に応じた検出信号を出力する一側感
温抵抗線と、前記燃焼室から離間して前記エンジン本体
に鋳ぐるまれ、温度に応じた検出信号を出力する他側感
温抵抗線と、前記一側感温抵抗線と該他側感温抵抗線と
の検出信号を比較して筒内温度信号を出力する信号比較
手段とから構成したから、一側感温抵抗線は燃焼室の温
度を早期に検出でき、他側感温抵抗線は燃焼室の温度変
化の影響を受けずに、エンジン本体の温度を検出できる
。これにより、信号比較手段は該各感温抵抗線から出力
された検出信号を比較して、一側感温抵抗線からの検出
信号を他側感温抵抗線からの検出信号で効果的に温度補
償することができ、応答性よく正確に筒内温度を検出す
ることができ、検出精度、信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による筒内温度検出装置を示す
縦断面図である。

【図２】筒内温度検出装置の回路構成を示す回路構成図
である。

【符号の説明】

１　　　　エンジン本体 ２　　　　シリンダ ３　　　　シリンダヘッド １４　　一側感温抵抗線 １５　　他側感温抵抗線 １７　　差動増幅器（信号比較手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリンダとシリンダヘッドとの間に燃
   焼室が画成されたエンジン本体と、前記燃焼室側に位置
   して該エンジン本体に鋳ぐるまれ、温度に応じた検出信
   号を出力する一側感温抵抗線と、前記燃焼室から離間し
   て前記エンジン本体に鋳ぐるまれ、温度に応じた検出信
   号を出力する他側感温抵抗線と、前記一側感温抵抗線と
   該他側感温抵抗線との検出信号を比較して筒内温度信号
   を出力する信号比較手段とから構成してなる筒内温度検
   出装置。