JPH0552670A - 燃焼温センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの燃焼サイクルに拘らず筒内温度を
正確に検出する。 【構成】 耐熱性材料により形成されたセンサ本体の中
心位置に埋設され、温度Ｔ1 を検出する第１の温度検出
部３と、この第１の温度検出部３の径方向外側に位置し
て埋設され、温度Ｔ2 を検出する第２の温度検出部５と
からなり、この検出温度Ｔ1 ，Ｔ2 に基づき、温度差Δ
Ｔ0 を演算し、この温度差ΔＴ0 とエンジン回転数から
補正値算出マップにより補正値ＴK0を算出し、筒内温度
Ｔを、Ｔ＝Ｔ1 ＋ＴK0として演算する。

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、エンジン等の
筒内温度を検出するのに好適に用いられる燃焼温センサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンの筒内温度を点火サイ
クル毎に測定することは、車輌用エンジンの出力特性や
点火状態を判定するのに重要な要素の一つになってい
る。このため、自動車メーカの研究所等では、ゼーベッ
ク効果を利用した熱電対やサーモパイル等からなる燃焼
温センサを用いて筒内温度を測定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来技術では、燃焼温センサとして熱電対やサーモパイル
等を用いているから、エンジンの筒内温度が高温度領域
のときにはセンサからの出力電圧が大きくなり、安定し
た筒内温度の測定ができるものの、エンジン始動時のよ
うにエンジンの筒内温度が低いときにはセンサからの出
力電圧が指数的に低下し、筒内温度を正確に測定するこ
とができないという問題がある。

【０００４】また、比較的高温で使用できる接触式の黒
体センサも知られている。この黒体センサは細いアルミ
ニウム（サファイヤ）の単結晶のオプティカルファイバ
の先端に黒体空洞を形成し、その空洞から放射される特
定波長域の光の強度によって温度を測定するもので、黒
体空洞からファイバ内に放射される単位波長当たりの光
束量は温度依存性を有しているから、温度測定が可能に
なる。

【０００５】ところが、黒体空洞は表面温度を温度情報
として測定する原理のものであるからオプティカルファ
イバの影響は予め設定された材料の熱伝導を補正してい
るのみで、このセンサをエンジンの筒内温度の測定に用
いた場合には、エンジンの暖気が完了していないと正確
な筒内温度が測定できないという問題がある。

【０００６】さらに、同一温度であっても、熱周期（エ
ンジンの回転数または燃焼サイクル）の影響を受けるた
め、オプティカルファイバの内部の熱影響により表面
は、熱周期が高いと高温になり、低いと低温になり、温
度の正確な検出ができないという問題がある。

【０００７】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、本発明は熱周期に関係なく高精度に筒内
温度が検出できる燃焼温センサを提供することを目的と
している。

【０００８】

【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、本発明の採用する燃焼温センサは、耐熱性材料
により形成され、先端側がエンジンの気筒内に臨むよう
に該エンジンに取り付けられるセンサ本体と、該センサ
本体内の軸方向に伸長し、径方向中心側に位置して先端
側に向けてＵ字状に折り曲げて埋設された第１の炭化珪
素繊維と、前記センサ本体内の軸方向に伸長し、該第１
の炭化珪素繊維に対して径方向外側に位置して先端側に
向けてＵ字状に折り曲げて埋設された第２の炭化珪素繊
維と、該各炭化珪素繊維からの検出信号に基づいて補正
値を算出する補正値算出手段と、該補正値算出手段から
の補正値により筒内温度を演算する筒内温度演算手段と
から構成してなる。

【０００９】

【作用】上記構成により、センサ本体内の第１の炭化珪
素繊維と第２の炭化珪素繊維との検出温度の差から補正
値を算出し、この補正値に基づいて筒内温度を演算する
から、エンジンの回転数（燃焼サイクル）による温度測
定値のバラツキを防止することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図５に基
づき説明する。

【００１１】図中、１は先端側が車輌用エンジンの気筒
内（いずれも図示せず）に臨むように該エンジンに設け
られた燃焼温センサの温度検出部、２は該温度検出部１
の本体を構成するセンサ本体を示し、該センサ本体２は
アルミナ等の耐熱性かつ絶縁性材料によって形成され、
その先端面は小径部２Ａとなり、基端側は大径部２Ｂと
なり、該大径部２Ｂと小径部２Ａとの間がテーパ部２Ｃ
となる。

【００１２】３はセンサ本体２内の軸方向に伸長して埋
設された第１の炭化珪素繊維としての第１の温度検出部
を示し、該第１の温度検出部３は一本のＳｉＣ繊維から
なり、センサ本体２の径方向中心側に位置し、小径部２
Ａに向けてＳｉＣ繊維の中間部分をＵ字状に折り曲げる
ようにして設けられ、その各端部はセンサ本体２の大径
部２Ｂに突設された電極４，４に接続されている。さら
に、該各電極４は後述するコントロールユニット７の入
出力制御回路８に接続され、第１の温度検出部３からの
検出温度Ｔ1 を出力する。

【００１３】５は第１の温度検出部３と同様にセンサ本
体２内の軸方向に伸長して埋設された第２の炭化珪素繊
維としての第２の温度検出部を示し、該第２の温度検出
部５は一本のＳｉＣ繊維からなり、第１の温度検出部３
の径方向外側に位置し、小径部２Ａに向けてＳｉＣ繊維
の中間部分をＵ字状に折り曲げるようにして設けられ、
その各端部はセンサ本体の大径部２Ｂに突出された電極
６，６に接続されている。さらに、該各電極６は後述す
るコントロールユニット７の入出力制御回路８に接続さ
れ、第２の温度検出部５からの検出温度Ｔ2 を出力す
る。

【００１４】そして、温度検出部３，５はＳｉＣ繊維の
結晶構造からサーミスタ特性を有し、温度変化を抵抗値
の変化として検出するもので、第１の温度検出部３はセ
ンサ本体２の径方向中心に埋設されているから、燃焼温
度により温められたセンサ本体２自体の温度Ｔ1 を検出
し、第２の温度検出部５は相対的にセンサ本体２の外周
面近傍に埋設されているから、エンジンの回転数ｆ（燃
焼サイクル）毎の温度Ｔ2 を検出するようになってい
る。

【００１５】７はＲＡＭ，ＲＯＭ等によりマイクロコン
ピュータとして構成された温度演算部となるコントロー
ルユニットを示し、該コントロールユニット７は入出力
制御回路８，処理回路９および記憶回路１０とから大略
構成され、該入出力制御回路８の入力側には、前記第１
の温度検出部３，第２の温度検出部５およびエンジンの
回転数ｆ（燃焼サイクル）を検出する回転数検出装置１
１等が接続され、出力側には、筒内温度を表示する表示
器１２が接続されている。また、記憶回路１０内には図
５に示す処理プログラム等が収納され、その記憶エリア
１０Ａにはデータをマップ化した図４に示すような補正
値算出マップが格納されている。

【００１６】ここで、図４に示す補正値算出マップは、
温度検出部３，５から検出された温度Ｔ1 ，Ｔ2 の温度
差ΔＴに対する補正値ＴK を各回転数ｆ毎に表したもの
で、回転数ｆが小さくなると補正値ＴK は大きくなり、
回転数ｆが大きくなると補正値ＴK は小さくなる。

【００１７】本実施例による燃焼温センサはこのように
構成されるが、次にその筒内温度の検出動作について図
５の処理プログラムを参照しつつ説明する。

【００１８】まず、エンジンを始動することによりこの
プログラムは開始され、ステップ１で第１の温度検出部
３から温度Ｔ1 を読込み、ステップ２で第２の温度検出
部５から温度Ｔ2 を読込む。そして、ステップ３では、
ステップ１，２で読み込まれた温度Ｔ1 ，Ｔ2 から温度
差ΔＴ0 を演算する。

【００１９】そして、ステップ４では、回転数検出装置
１１から温度検出時点のエンジンの回転数ｆ0 を読込
み、ステップ５では、記憶エリア１０Ａ内の補正値算出
マップを参照し、ステップ３により演算された温度差Δ
Ｔと読み込んだ回転数ｆ0 とから、補正値ＴK0を読み出
す。

【００２０】さらに、ステップ６では、この補正値ＴK0
に第１の温度検出部３から検出された温度Ｔ1 を加える
ことにより筒内温度Ｔを演算し、ステップ７でこの筒内
温度Ｔを表示器１２によって表示する。

【００２１】然るに、本実施例によれば、センサ本体２
に埋設された温度検出部３，５の位置関係から生じる温
度差ΔＴにより、補正値ＴK を算出し、補正した筒内温
度Ｔを演算することにより、筒内温度Ｔを正確に検出す
ることができる。

【００２２】また、エンジンの回転数ｆに対応した補正
値ＴK を算出して、温度補正を行なうことができるか
ら、温度検出部１に影響を与える熱周期（エンジンの回
転数ｆ）に対する筒内温度Ｔの測定誤差を確実に抑える
ことができる。

【００２３】さらに、エンジンを始動した直後における
センサ本体２自体の温度が上昇していない場合でも、温
度差ΔＴが大きくなり、補正値ＴK を大きい値を選び、
一方エンジンが暖気してきたときには、センサ本体２自
体の温度がエンジンの温度に近づいているから、温度差
ΔＴが小さくなり、補正値ＴK を小さい値を選ぶことに
より、エンジンの暖気状態に対しても高精度の筒内温度
測定を行なうことができる。

【００２４】なお、前記実施例の処理プログラムに用い
たマップが補正値算出手段を示し、ステップ６が筒内温
度演算手段の具体例である。

【００２５】また、前記実施例では、温度検出部３，５
に一本のＳｉＣ繊維を用いた場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、複数本のＳｉＣ繊維をセンサ本体
２に埋設するようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明による燃焼温
センサは、センサ本体に径方向中心側に位置して埋設さ
れた第１の炭化珪素繊維と、該第１の炭化珪素繊維に対
して径方向外側に位置して埋設された第２の炭化珪素繊
維とにより温度を検出し、該各炭化珪素繊維からの検出
信号に基づいて、補正値算出手段から補正値を算出し、
この補正値により筒内温度を算出する筒内温度演算手段
とから構成したから、エンジンの燃焼サイクルに対する
筒内温度の測定誤差を極めて小さくでき、筒内温度の正
確な検出を行なうことができる。さらに、エンジン始動
時においても、補正値により的確に補正でき、筒内温度
を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による燃焼温センサの温度検出
部を示す縦断面図である。

【図２】図１による温度検出部を先端側からみた平面図
である。

【図３】本実施例の回路構成を示すブロック図である。

【図４】温度差ΔＴに対する補正値ＴK を示す各回転数
ｆ毎の特性線図である。

【図５】温度Ｔの検出処理を示す流れ図である。

【符号の説明】

１ 温度検出部 ２ センサ本体 ２Ａ 小径部（先端部） ３ 第１の温度検出部（第１の炭化珪素繊維） ５ 第２の温度検出部（第２の炭化珪素繊維）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性材料により形成され、先端側がエ
   ンジンの気筒内に臨むように該エンジンに取り付けられ
   るセンサ本体と、該センサ本体内の軸方向に伸長し、径
   方向中心側に位置して先端側に向けてＵ字状に折り曲げ
   て埋設された第１の炭化珪素繊維と、前記センサ本体内
   の軸方向に伸長し、該第１の炭化珪素繊維に対して径方
   向外側に位置して先端側に向けてＵ字状に折り曲げて埋
   設された第２の炭化珪素繊維と、該各炭化珪素繊維から
   の検出信号に基づいて補正値を算出する補正値算出手段
   と、該補正値算出手段からの補正値により筒内温度を演
   算する筒内温度演算手段とから構成してなる燃焼温セン
   サ。