JPS6233080Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジン燃焼室内の燃焼状態を光学
的に観察するエンジンの燃焼状態観察装置の改良
に関する。

従来より、このようなエンジンの燃焼状態観察
装置として、特開昭51−37304号公報に開示され
ているように、エンジンの燃焼室壁面に光検出窓
としての石英ガラス窓を設け、該石英ガラス窓を
透光性フアイバーを介して受光素子としてのフオ
トトランジスタに接続して、燃焼室内で発生する
可視光線および／または赤外線を石英ガラス窓か
ら透光性フアイバーを透過させてフオトトランジ
スタに導き、該フオトトランジスタで光電変換し
て電気的に検出することにより、上記燃焼室での
失火や燃焼時期等、エンジンの燃焼状態の観察を
行うようにしたものは知られている。

しかるに、上記従来のものでは、吸気と燃焼と
の行程間で生じる燃焼室内ガスの急激な温度変動
による熱衝撃や燃焼圧による衝撃によつて石英ガ
ラス窓にクラツクが生じて破損するという問題が
あつた。

また、上記従来の検出窓端面は直接燃焼ガスに
晒されるので、長時間使用するとカーボン等のデ
ポジツトが附着し、観察が不可能になるという不
具合があつた。

本考案は、かかる諸点に鑑みてなされたもので
あり、検出窓を、透光性フアイバーを金属で鋳ぐ
るんで形成し、かつ該検出窓の位置をピストンの
シール部材が摺接する位置に設定することによ
り、検出窓の耐熱衝撃性は勿論のこと、耐熱性お
よび耐衝撃性を高めて長時間の使用および高負荷
状態での使用を可能とするとともに、該検出窓へ
のデポジツト附着を防止して、長時間に亘つて有
効に検出可能にすることを目的とするものであ
る。

この目的を達成するため、本考案の構成は、燃
焼室内の燃焼状態を光学的に観察するエンジンの
燃焼状態観察装置であつて、燃焼室内の燃焼状態
を検出する検出窓を、透光性フアイバーを複数本
束ねて埋設した金属で構成し、ピストンに装着し
たシール部材が透光性フアイバーの端面に摺接す
るように該検出窓を燃焼室壁面に取付けることに
より、検出窓に対する熱応力を熱膨張率の低い透
光性フアイバーの束で分散緩和し、かつ透光性フ
アイバー周囲の金属部材で燃焼室壁に強固に固定
できるようにし、さらに上記検出窓端面に附着す
るデポジツトをピストンのシール部材で掻き取る
ようにしたものである。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図ないし第３図は本考案に係る第１実施例
を示し、１は内部にシリンダ２が形成されたシリ
ンダブロツク、３は該シリンダブロツク１上にガ
スケツト４を介して配設されたシリンダヘツド、
５は上記シリンダ２内に嵌装されたピストンであ
つて、上記シリンダ２とピストン５とシリンダヘ
ツド３の下壁面とで燃焼室６が形成されている。
また、７は上記ピストン５の外周面に装着された
シール部材としてのピストンリングであつて、該
ピストンリング７はシリンダ２壁面に摺接して燃
焼室６をガスシールするようにしている。

上記燃焼室６のシリンダ２壁には、シリンダブ
ロツク１外壁からシリンダ２まで貫通する透孔８
が穿設され、該透孔８のシリンダ２側開口から中
央部にかけて透光性FRMよりなる検出窓９がロ
ウ付により嵌入固定されており、該検出窓９のシ
リンダ側端面９ａはシリンダ２壁面のホーニング
加工時にシリンダ２壁面と面一になるように形成
されている。

上記検出窓９は、第３図に詳示するように透孔
８の中心線に平行に配設され複数本束ねたガラス
フアイバー、SiO₂フアイバー、アルミナフアイ
バー等よりなる透光性フアイバー１０，１０…
と、該透光性フアイバー１０，１０…を埋設する
ようにその周囲を鋳ぐるみ外周形状が上記透孔８
に対応する形状に形成されたアルミニウム、銅、
ニツケル、亜鉛、マグネシウム、合金等よりなる
金属部材１１とからなり、上記透光性フアイバー
１０のシリンダ壁側端面で受光した可視光線およ
び／または赤外線を他端に透過させて燃焼室６内
の燃焼状態を光学的に検出するように構成されて
いる。尚、透光性フアイバー１０を金属部材１１
で鋳ぐるむ方法としては、金属溶湯含浸法、溶湯
鍛造法などがある。

また、上記検出窓９は、ピストン５の往復動に
伴つて摺動するピストンリング７，７が透光性フ
アイバー１０のシリンダ側端面に摺接する範囲内
における燃焼室６壁面（シリンダ２壁面）に位置
するように設定されている。

さらに、上記透孔８内において、検出窓９の他
端面９ｂには受光素子としてのフオトトランジス
タ１２がその受光面１２ａを対向させて配設さ
れ、該フオトトランジスタ１２を抱持するホルダ
１３を透孔８に螺合することにより固定されてい
る。また、上記フオトトランジスタ１２には該フ
オトトランジスタ１２からの出力電圧を取り出す
信号伝達コード１４が上記ホルダ１３を貫通して
シリンダブロツク１外部へ導出されている。尚、
１５はピストン５に装着されたシール部材として
のオイルリングである。

次に、上記実施例の作用について説明するに、
燃焼室６内で発生した可視光線および／または赤
外線は、検出窓９の透光性フアイバー１０を透過
して該透光性フアイバー１０の他端面に達したの
ち、フオトトランジスタ１２の受光面１２ａに受
光され、該フオトトランジスタ１２によつて電圧
に変換されて電気信号として信号伝達コード１４
によりシリンダブロツク１外部に取り出される。
そのことにより、燃焼室６での失火、燃焼時期等
のエンジンの燃焼状態を、燃焼に影響を与えるこ
となくエンジン外部において検出して観察するこ
とができる。

ここで、上記検出窓９は、複数の透光性フアイ
バー１０，１０…および金属部材１１とからなる
ため、これらの優れた耐熱性により使用可能温度
が400〜1500℃と高いので、250℃程度に温度上昇
するシリンダ２壁に設けても熱的に充分耐えて使
用することができ、また、熱伝導性も良好である
のでシリンダ側端面９ａがヒートポイントになる
ことがなく長時間の使用や高負荷状態の使用に対
しても燃焼状態の観察が可能である。

また、上記検出窓９を構成する透光性フアイバ
ー１０，１０…は熱膨張率が低い上、小断面積の
複数のフアイバー１０，１０…を束にして金属部
材１１で鋳ぐるんでいるので、吸気と燃焼との行
程間で生じる燃焼室６内ガスの急激な温度変動に
より熱衝撃に対しても少ない膨張、収縮量により
熱応力を拡散緩和でき、よつて検出窓９の破損を
防止してその耐熱衝撃性を向上させることができ
る。

加えて、透光性フアイバー１０は金属部材１１
により鋳ぐるまれて保持された上、該金属部材１
１を介して透孔８にロウ付により強固に固定され
ているので、燃焼室６内ガスの燃焼圧を受けても
破損することがなく、耐衝撃性を向上させること
ができるとともに、上記燃焼室６内ガスが透孔８
を通過してガス洩れすることがなくシール性の向
上を図ることができる。その際、上記検出窓９を
構成する金属部材１１としては、既に述べたよう
に種々の金属が利用できるので、シリンダヘツド
３と同一の材料を用いればロウ付強度を一層高め
ることができ、耐衝撃性、シール性のより一層の
向上を図ることができる。

さらに、検出窓９における透光性フアイバー１
０のシリンダ側端面は、ピストンリング７，７に
よつて摺接されるので、該シリンダ側端面にカー
ボン等のデポジツトが附着しても上記ピストンリ
ング７，７によつて直ちに掻取られることにな
り、よつて長時間に亘つて光学的感度を良好に保
つて有効に燃焼状態の観察を行うことができる。
尚、その際、検出窓９のシリンダ側端面９ａはシ
リンダ２壁面と面一に形成されているのでピスト
ンリング７，７にリング磨耗を生じさせることは
ない。

第４図は本考案の第２実施例を示し、第１実施
例では透孔８のシリンダ側開口から中央部にかけ
て検出窓９を形成したことに代え、透孔８′全長
に亘つて検出窓９′を形成し、該検出窓９′の他端
面９′ｂにホルダ１３′によつて抱持されたフオト
トランジスタ１２′を当接配置するようにしたも
ので、上記検出窓９′の両端面の加工を容易にし
たものである。その他構成は上記第１実施例と同
じで、同一部分については同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

さらに、第５図は本考案の第３実施例を示し、
第１実施例では透孔８に検出窓９を直接ロウ付し
て固定するようにしたことに代え、ホルダ１３″
を透孔８のシリンダ側開口まで延設して、該ホル
ダ１３″内に検出窓９″をロウ付固定するとともに
該ホルダ１３″を透孔８″にシール材１６を介して
螺合固定することにより、検出窓９″をホルダ１
３″を介して透孔８に固定するようにしたもので
あり、検出窓９″がホルダ１３″ごとエンジンに脱
着自在となつて観察装置の取付けおよび整備性の
向上を図つたものである。

尚、以上の実施例では本考案をレシプロエンジ
ンに対して適用した場合について説明したが、本
考案はロータリピストンエンジンに対しても適用
できるものであり、その場合、ロータハウジング
もしくはサイドハウジングに検出窓を設け、ロー
タリピストンに装着されるシール部材としてのア
ペツクスシールまたはサイドシールが該検出窓端
面に摺接するようにすればよい。

以上説明したように、本考案によれば、燃焼室
内の燃焼状態を観察する検出窓を、透光性フアイ
バーを複数本束ねて埋設した金属部材で構成し、
ピストンに装着したシール部材が透光性フアイバ
ーの端面に摺接するように該検出窓を燃焼室壁面
に取付けたことにより、検出窓の耐熱衝撃性の向
上と併せて耐衝撃性および耐熱性の向上により長
時間の使用および高負荷での使用を可能ならしめ
ることができるとともに、検出窓のシリンダ側端
面へのデポジツト附着を防止することができ、よ
つて長時間に亘つて有効に燃焼状態を観察するこ
とができる燃焼状態観察装置を提供することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は第１実
施例を示す全体概略構成図、第２図は第１実施例
の要部を示す図、第３図は検出窓の斜面図、第４
図は第２実施例を示す第２図相当図、第５図は第
３実施例を示す第２図相当図である。 ５…ピストン、６…燃焼室、７…ピストンリン
グ、９，９′，９″…検出窓、１０…透光性フアイ
バー、１１…金属部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃焼室内の燃焼状態を光学的に観察するエンジ
   ンの燃焼状態観察装置であつて、燃焼室内の燃焼
   状態を検出する検出窓を、透光性フアイバーを複
   数本束ねて埋設した金属部材で構成し、ピストン
   に装着したシール部材が透光性フアイバーの端面
   に摺接するように該検出窓を燃焼室壁面に取付け
   たことを特徴とするエンジンの燃焼状態観察装
   置。