JPH0680149U - ディーゼル機関の筒内圧力計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却水を使用することなく、筒内圧力を計測
するコスト低廉なディーゼル機関の筒内圧力計測装置を
提供する。 【構成】 ディーゼル機関のシリンダーカバーボルトの
伸縮量を測定することにより、同機関の筒内圧力を計測
する装置において、上記シリンダーカバーボルト５の軸
方向に適宜間隔を存して着脱自在に固着された１対の固
着部材２２，２２と、両端がそれぞれ上記１対の固着部
材２２，２２に固着され上記シリンダーカバーボルト５
と平行的に延びる長方形感知板２１と、上記長方形感知
板２１上に長手方向に平行的に貼着されたストレンゲー
ジ２０とを具えたこと。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ディーゼル機関等の筒内圧力計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ディーゼル機関の気筒内圧力を測定する圧力センサーとしては一般にストレン ゲージ式圧力センサーが広く用いられている。 この構造を図８部分縦断斜視図について説明すると、０１はセンサー本体、０ ２は燃焼ガス通路、０３は受圧部であるダイアフラム、０４はダイアフラム０３ の上面に貼着されたストレンゲージ、０５はストレンゲージ０４のリード線を固 定するための端子板、０６はストレンゲージ０４のリード線を外側に引き出すた めのコネクター、０７は保護ケース、０８はセンサー本体０１を燃焼室に取付け るための取付ねじ、０９は通路０２から燃焼ガスを取入れダイアフラム０３に圧 力を加えるためのボリウムである。 この種のセンサーにおいて、取付ねじ０８をディーゼル機関の燃焼室にねじ込 み、機関の運転を行うと、燃焼ガスが通路通路０２を通ってボリウム０９に入り 、ここで、燃焼ガスはダイアフラム０３に当たり、ダイアフラム０３は燃焼ガス の圧力に比例したたわみ量で変位し、ダイアフラム０３に貼着されたストレンゲ ージ０４もそれに応じて伸びる。ストレンゲージ０４はホイートストンブリッジ 回路に組まれており、伸びに比例した出力電圧を出す。 ところで、ディーゼル機関の気筒内ガス温度は高温になるので、ゲージ０４と それを貼付ける接着剤は高温用を用いる必要があり、かなり高価である。そこで 、冷却水が調達できる場合は、図９に示すような水冷式筒内圧力センサーが用い られる。ここで、冷却水は冷却水入口０１０ａから導入され、冷却水出口０１０ ｂから排出することによって、センサー本体０１の温度を下げ、ストレンゲージ ０４を保護することができる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】 従来の筒内圧力センサーは筒内ガス温度（平均で５００℃内外）が高いため、 冷却水で本体を冷やす水冷式が一般的であるが、船舶などは冷却水を調達するこ とが困難なためストレンゲージやそれを貼着する接着剤に高温用のものを使用す る必要がある。したがってストレンゲージ，接着剤等はかなりの高価なものにな っている。

【０００４】 本考案は、このような事情に鑑みて提案されたもので、冷却水を使用すること なく、筒内圧力を計測するコスト低廉なディーゼル機関の筒内圧力計測装置を提 供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

そのために本考案は、ディーゼル機関のシリンダーカバーボルトの伸縮量を測 定することにより、同機関の筒内圧力を計測する装置において、上記シリンダー カバーボルトに軸方向の適宜間隔を存して着脱自在に固着された１対の固着部材 と、両端がそれぞれ上記１対の固着部材に固着され上記シリンダーカバーボルト に平行的に延びる長方形感知板と、上記長方形感知板上に長手方向に平行的に貼 着されたストレンゲージとを具えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】

本考案は、筒内圧力を直接測るものではなく、シリンダーカバーボルトの応力 を計測することにより、筒内圧力を算出しようとするものである。シリンダーカ バーを固定しているボルトつまりシリンダーカバーボルト又はタイボルト（以下 シリンダーカバーボルトという）は燃焼ガス圧を受けているシリンダーカバーを 抑えているので、（燃焼ガス圧×シリンダー面積）／（ボルト断面積×ボルト数 ）の応力を受けている。 そこで、シリンダーカバーボルトの側面に図２〜図７に示すようなストレンゲ ージが貼着された感知板を取付ける。

【０００７】 ストレンゲージの出力は出力検出回路により取出すのであるが、機関の運転中 は熱応力が変化するので、直流成分をカットするとともに、弁などの衝突による 関係部材の振動成分を取除くためにはローパスフィルターを用い、出力を算出す る装置（コンピューター等）に接続する。 なお、シリンダーカバーボルトに直接ストレンゲージを貼着して応力を測定す ることも可能ではあるが、エンジンの運転中は応力変動があるので、ストレンゲ ージを貼着することができず、またリード線の接続などにも多大の手間がかかる 。 このような関係で、本考案でストレンゲージが貼着された長方形感知板の長手 方向の両端を１対の取付け金具を介してシリンダーカバーボルトに固着するので ある。

【０００８】

【実施例】

本考案の実施例を図面について説明すると、図１はその計測要領を示す全体系 統図、図２は図１のII部を示す第１実施例の正面図及び側面図、図３はその第２ 実施例を示す側面図、図４はその第３実施例を示す側面図、図５は図４のＶ−Ｖ 水平断面図、図６はその第４実施例を示す側面図、図７は図６の VII−VII 水平 断面図である。

【０００９】 まず、図１において、本考案による筒内圧力計測要領を述べると、１は燃焼室 、２はシリンダーカバー、３はシリンダージャケット、４は架台、５はシリンダ ーカバーボルト、６はナット、７はピストン、１０はセンサー、１１はコネクタ ー、１２はブリッジ回路、１３は増幅器、１４は直流成分カット回路、１５はロ ーパスフィルター、１６は演算装置（コンピューター等）である。

【００１０】 次に、第１実施例について説明すると、図２において、２１はストレンゲージ １０を粘着した薄い長方形の感知板、２２は感知板２１を固定する１対の半円弧 クランプ型取付け金具、２３は取付け金具２２を締付けるボルトナットであり、 感知板２１は上下１対の取付け金具２２により全長にわたってシリンダーカバー ボルト５の表面に当接している。 このような構造によれば、図１において、燃焼室１の圧力が上がると、上側の 圧力はシリンダーカバー２が受け、下側はピストン７を通して架台４が受ける。 シリンダーカバー２はジャケット３又はジャケット３を挟んで架台４にボルト ５で固定されているので、シリンダーカバーボルト５は（燃焼圧力×シリンダー 面積）／（ボルト断面積×ボルト数）の応力を受ける。

【００１１】 したがって、シリンダーカバーボルト５に応力が生ずると、感知板２１が伸縮 し、貼着されたストレンゲージ２０も伸縮し、これをブリッジ回路１２で応力に 比例した電圧信号に変換し、増幅回路１３で増幅する。 ここでの出力は温度変化による熱応力と排気弁等の振動の成分を含んでいるの で、まず直流成分カット回路１４で交流信号だけ取出す。すなわち、熱応力をカ ットし、掃気圧力から最高圧力までの変化を取出す。 次に、この信号に含まれる排気弁の着座時の振動等をローパスフィルター１５ で取除き、その出力を演算装置１６で演算し、筒内圧力を下式で算出する。 筒内圧力＝換算係数×電圧出力 換算係数はあらかじめ市販品の筒内最高圧力計をインジケーター弁に取付け、 シリンダーカバーボルト応力と同時に計測を行い、次式で求まる。 換算係数＝（筒内最高圧力−掃気圧力）／（シリンダーカバーボルト最高応 力の電圧出力） なお、掃気圧力は静的に取出せるのでエンジンモニター等で容易に求められる 。 取付け金具２２は感知板２１の伸縮を確実にするもので、感知板２１よりもか なり厚い板で構成し、ボルト２３の締付力が感知板２１に均一にかかるようにな っている。

【００１２】 第２実施例では、図３に示すように、感知板２１の上下端はそれぞれ取付け金 具２２でシリンダーカバーボルト５に固着されていることは、第１実施例と同一 であるが、本第２実施例では、感知板２１は全長にわたって若干のすきまδを存 してシリンダーカバーボルト５の外面に並設されている。 このような構造によれば、第１実施例と実質的に同一の作用効果を奏するほか 、ストレンゲージの熱負荷は第１実施例に比べて小さくなるのでその寿命が延び る。

【００１３】 上記第１，第２実施例では、感知板の取付け金具はほぼ円形であるので、シリ ンダージャケットとボルトとのすきまが小さいディーゼル機関では適用しにくい 場合がある。第３実施例はこのような場合に好適な実施例を示すもので、図４〜 図５に示すように、取付け金具としてコ字型バイス２４を利用する。 すなわち、図５に示すように、凹レンズ型断面を有する当接部材２２ａと長方 形断面を有する当接板２２ｂとで長方形感知板２１の上下端をそれぞれ挟んで、 締付けボルトナット２３で感知板２１をシリンダーカバーボルト５に固着する。 このような構造によれば、シリンダージャケット３とシリンダーカバーボルト ５とのすきまδ₀ が小さくても、感知板の取付けが可能となるとともに、感知板 の両端は取付け金具に溶接されていないので、分解時には単体となる故、保管が 容易である。

【００１４】 最後に、図６〜図７に示す第４実施例においては、第２実施例（図３）におけ る長方形感知板の代わりに、コ字型断面を有するチャンネル型感知板２１ａを採 用した構造であり、チャンネル型感知板２１ａの上下端はそれぞれ上下１対の取 付け金具に溶着されている。 このような構造によれば、図３に示した長方形感知板では薄平板であるために 、振動やノイズを拾いやすいのであるが、チャンネル型としたことで、剛性が大 きくなり、計測精度が向上する。

【００１５】

【考案の効果】

このような各実施例の構造によれば、下記の効果が奏せられる。 （１）従来のように直接シリンダーカバーボルト等にストレンゲージを取付け る必要がなく、また、高価な高温ゲージなどを使用せずに、安価なストレンゲー ジで済む。 （２）シリンダーカバーボルト等への取付け取外しは、運転中でも容易にでき るので、大幅な省力化が可能である。ちなみに、従来は、エンジンを一旦止めて からストレンゲージを貼付けなければならないのである。

【００１６】 要するに、本考案によれば、ディーゼル機関のシリンダーカバーボルトの伸縮 量を測定することにより、同機関の筒内圧力を計測する装置において、上記シリ ンダーカバーボルトに軸方向の適宜間隔を存して着脱自在に固着された１対の固 着部材と、両端がそれぞれ上記１対の固着部材に固着され上記シリンダーカバー ボルトに平行的に延びる長方形感知板と、上記長方形感知板上に長手方向に平行 的に貼着されたストレンゲージとを具えたことにより、冷却水を使用することな く、筒内圧力を計測するコスト低廉なディーゼル機関の筒内圧力計測装置を得る から、本考案は産業上極めて有益のものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による筒内圧力の計測要領を示す全体系
統図である。

【図２】図１のストレンゲージ取付構造の第１実施例を
示す正面図及び側面図である。

【図３】ストレンゲージ取付構造の第２実施例を示す側
面図である。

【図４】ストレンゲージ取付構造の第３実施例を示す側
面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ水平断面図である。

【図６】ストレンゲージ取付構造の第４実施例を示す側
面図である。

【図７】図６の VII−VII 水平断面図である。

【図８】従来の筒内圧力センサーを示す部分縦断斜視図
である。

【図９】従来の水冷式筒内圧センサーを示す正面図であ
る。

【符号の説明】

２ シリンダーカバー ３ シリンダージャケット ５ シリンダーカバーボルト １０ ストレンゲージ １２ ブリッジ回路 １３ 増幅器 １４ 直流成分カット回路 １５ ローパスフィルター １６ 演算装置 ２１ 感知板 ２１ａ チャンネル型感知板 ２２ 取付け金具 ２２ａ 当接部材 ２２ｂ 当接板 ２３ ボルトナット ２４ 金具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 古賀 幹生 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)考案者 河辺 龍一 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)考案者 西島 武男 長崎県長崎市元船町９番１号 山里産業株 式会社長崎営業所内 (72)考案者 坂井 精一 福岡県福岡市博多区博多駅前一丁目24番９ 号 東京測器研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル機関のシリンダーカバーボル
   トの伸縮量を測定することにより、同機関の筒内圧力を
   計測する装置において、上記シリンダーカバーボルトに
   軸方向の適宜間隔を存して着脱自在に固着された１対の
   固着部材と、両端がそれぞれ上記１対の固着部材に固着
   され上記シリンダーカバーボルトに平行的に延びる長方
   形感知板と、上記長方形感知板上に長手方向に平行的に
   貼着されたストレンゲージとを具えたことを特徴とする
   ディーゼル機関の筒内圧力計測装置。