(57)【要約】ピストン内回路が一般的に（５０）に示される。クランクケースの外部に取り付けられた外部処理ユニットは、一般的に（５１）で示される。基本的動作では、外部処理ユニット（５１）で生成された搬送信号は、クランクケース内に配置された一時コイル（Ｐ）に与えられる。二次コイル（Ｓ）は、コイル（Ｐ）に疎結合され、コイル（Ｐ）と共振するよう調整され、ピストン（図示せず）のスカート内に配置されている。二次コイル（Ｓ）は一次コイルからの搬送信号を検出し、搬送信号は整流され、平滑化され、この例ではマイクロコントローラを含むピストン回路（５０）へ直流パワーを供給するために調節される。マイクロコントローラは、二次コイルの信号を変調するために複数のセンサからのデータを用いても良い。変調された信号は一次コイルにより検出され、センサデータは、外部処理ユニット（５１）へ送信され、フィルタされ復号される。
2005518579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース電気回路を有するベースステーションと、
少なくとも一つの装置を制御するよう動作可能に構成された制御手段を含む遠隔電気回路とを有する遠隔ステーションとを備え、
前記遠隔電気回路は、ベースステーションから送信された入射電磁放射から電力を得るように構成されていることを特徴とする無線遠隔制御システム。
【請求項２】
前記遠隔電気回路が、ベースステーションから送信された入射電磁放射からクロック信号を得るように構成されている、請求項１に記載の無線遠隔制御システム。
【請求項３】
ベース電気回路を有するベースステーションと、
少なくとも一つの装置を制御するよう動作可能に構成された制御手段を含む遠隔電気回路とを有する遠隔ステーションとを備え、
前記遠隔電気回路は、ベースステーションから送信された入射電磁放射からクロック信号を得るように構成されていることを特徴とする無線遠隔制御システム。
【請求項４】
前記遠隔電気回路が、ベースステーションから送信された入射電磁放射から電力を得るように構成されている、請求項３に記載の無線遠隔制御システム。
【請求項５】
ベースステーションと遠隔ステーションが電磁的に結合されている、請求項１〜４のいずれかに記載の無線遠隔制御システム。
【請求項６】
ベースステーションと遠隔ステーションが、誘導疎結合している、請求項５に記載の無線遠隔制御システム。
【請求項７】
ベース電気回路を有するベースステーションと、
少なくとも一つの装置を制御するよう動作可能に構成された制御手段を含む遠隔電気回路とを有する遠隔ステーションとを備え、
前記ベース電気回路および遠隔電気回路は、電磁気的に結合されたベース結合部材と遠隔結合部材と、前記二つのステーションの互いの近さに関する情報を得る少なくとも一つの回路をそれぞれ有し、前記情報は、前記回路に取り付けられた前記結合部材が他のベース結合部材により誘導される程度から得られることを特徴とする無線遠隔制御システム。
【請求項８】
ベースステーションおよび遠隔ステーションが誘導疎結合している、請求項７に記載の無線遠隔制御システム。
【請求項９】
遠隔電気回路が、ベースステーションから送信された入射電磁放射から電力を得るように構成されている、請求項７または８に記載の無線遠隔制御システム。
【請求項１０】
遠隔電気回路が、ベースステーションから送信された入射電磁放射からクロック信号を得るように構成されている、請求項７〜９のいずれかに記載の無線遠隔制御システム。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの装置は、遠隔ステーションの環境の物理的状態を検出するために構成されたセンサを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の無線遠隔制御システム。
【請求項１２】
ベースステーションと遠隔ステーションの間で双方向通信を行わせる無線遠隔測定システムを備えた、請求項１〜１１のいずれかに記載の無線遠隔制御システム。
【請求項１３】
クロック信号は、ベースステーションにより送信される搬送信号の基本周波数から得られる、請求項２，３，または１０に記載の無線遠隔制御システム。
【請求項１４】
クロック信号は、ベースステーションにより送信される搬送信号のハーモニック周波数から得られる、請求項２，３，または１０に記載の無線遠隔制御システム。
【請求項１５】
複数のクロック信号が、ベースステーションにより送信される搬送信号の基本周波数および少なくとも一つのハーモニック周波数から得られる、請求項２，３，または１０に記載の無線遠隔制御システム。
【請求項１６】
遠隔ステーションは、異なる搬送周波数で送信／または受信を行うよう構成された複数の送信手段および／または受信手段を備える、請求項１５に記載の無線遠隔制御システム。
【請求項１７】
車両の動力伝達系またはエンジンに用いられるよう構成された、請求項１〜１６のいずれかに記載の無線遠隔制御システム。
【請求項１８】
遠隔測定回路を含むピストンであって、
回路へ電力を供給する電源と、
エンジン内の少なくとも一つの状態を検出する少なくとも一つのセンサと、
センサで検出された状態に対応したデータを無線送信するための送信手段と、
ピストン内に配置された導電性コイルと、
一端において小端ベアリングによりピストンに接続され、他端において大端ベアリングによりエンジンの駆動手段に接続されたコネクティングロッドと、
コネクティングロッドの小端ベアリングに配置された少なくとも一つの磁石とを備えたことを特徴とするピストン。
【請求項１９】
遠隔測定回路を含むピストンであって、
回路へ電力を供給する電源と、
エンジン内の少なくとも一つの状態を検出する少なくとも一つのセンサと、
センサで検出された状態に対応したデータを無線送信するための送信手段と、
電源を回路の他の部分に接続するスイッチと、
スイッチを制御する無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ）とを備え、
ＲＦＩＤが、入射する符号化された無線信号からエネルギーを取得し、スイッチを制御するよう動作可能であることにより、電源からの電力を、選択的に遠隔スイッチオンおよびスイッチオフすることを特徴とするピストン。
【請求項２０】
遠隔測定回路を含んだ、ピストンの遠隔測定システムであって、
回路へ電力を供給する電源と、
エンジン内の少なくとも一つの状態を検出する少なくとも一つのセンサと、
センサで検出された状態に対応するデータを、格納されたルックアップテーブルを含むベースステーションへ無線送信する送信手段とを備え、
送信手段は、それ自身の温度に対応したデータを送信するよう構成され、
ベースステーションは、送信された温度データをルックアップテーブルに格納された温度値と比較することにより、送信手段の搬送周波数を追跡するように構成されていることを特徴とする遠隔測定システム。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれか用のピストンまたは遠隔測定回路であって、
請求項１〜１７のいずれかに記載の無線遠隔制御システムを含む、ピストンまたは遠隔測定回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線遠隔制御システムの設計および操作の改良に関し、特に、ただし限定的ではなく、例えばエンジンやギアボックスなどの過酷な環境における状態を沿革的にモニタするためにセンサが制御されモニタされる遠隔測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人自身の論文である、「ピストン遠隔測定に対するデジタル電子的分析」、ＳＡＥテクニカルペーパのシリーズナンバー２０００−０１−２０３２は、ピストンに用いられる従来の遠隔測定システムを開示している。
【０００３】
無線ピストン遠隔測定は、ピストン内に設けられたトランシーバが１つまたはそれ以上のセンサからベースステーションへ信号を送信するものであり、ピストンの不良環境の外に設置され、ピストンがさらされる条件をモニタする手段として、配線で接続されたシステムである従来技術よりも、より多目的かつ有益な手段を提供するものである。前記従来技術は、センサと、通常はピストンの外部であって、通常は、クランクケースの壁に設置される処理ユニット（ベースステーション）との間に複雑な電気的接続を有する。しかし、この従来技術の無線システムですら、問題を有する。
【０００４】
例えば、ピストン回路は、センサから処理ユニットへ信号を送るために、電源を備えていなければならない。公知の従来システムは、もともとセンサおよびその関連回路（トランシーバを含む）と共に配置されたバッテリを、その回路に電力を供給するために用いている。その回路へ電力を供給するためには、スイッチが閉じていなければならない。しかし、これは、ピストンがエンジン内に設置される前になされなければならず、一旦ピストンが設置されると、スイッチはエンジンを解体することによってのみアクセス可能となる。このため、電力は「ｏｎ」のままとなり、ピストンがエンジン内にある限り、バッテリは放電し続ける。さらに、従来のバッテリの平均的寿命は、およそ４時間であり、標準的なエンジンテスト技術は、エンジンが継続して１００時間に至るまで稼働することを要求する。
【０００５】
バッテリの寿命の問題を解決するために、ピストン内に設置されたバッテリを再充電することを目的とした発電システムが提案されている。しかし、それらの現在可能なシステムは、ピストンの改良を必要とするか、他のコンポーネントを、ピストンの動きに影響を与えるように動作させることの少なくともいずれかを必要とする。これは、エンジンに、想定外の動作をさせることとなり、おそらく、ピストン内部の温度を上昇させることにより、ピストン内部の回路に悪影響を与える。従って、得られる結果は、誤差を含みやすくなる。
【０００６】
従来の無線遠隔測定システムの他の問題は、バッテリがエンジン運転中に充電されたとしても、エンジンがスイッチオフされた途端に、バッテリが放電しはじめることである。なぜなら、回路がまだ動作しており、電流が流れるからである。エンジンが再びスイッチオンされる前にバッテリがフルに放電されると、実行前チェックを行うためのエネルギーがバッテリに残らないという事態を招く。
【０００７】
エンジンを動作させることにより、バッテリが再充電されて回路がオンに切り替わるならば、回路は十分に動作可能となるため、測定を行うことができる。しかし、活動していないエンジンによる実行前チェックは、不可能であろう。従って、充電状態を維持するために回路をオフにでき、所望の時刻に再びオンにできることが好ましい。しかし、回路がオフ状態にある場合、通常は、回路をオンにするための信号を受け取れる状態ではない。
【０００８】
さらに、遠隔測定システムがデータの連続転送（すなわち、時に好まれる一方向通信）向けの構成である場合、関連した問題が生じる。回路は、単一のセンサまたは順次にポーリングされる複数のセンサから、データを連続的に送信する可能性がある。いずれの場合でも、シーケンスを変更するためまたは回路をオフにするためのいずれにしても、操作者は回路の動作モードを変更することはできない。なぜなら、回路は送信するのみだからである。つまり、回路は「話している」のであって、「聞いている」のではないからである。これに対する可能な解決法の一つは、周期的に送信を停止し、その停止期間中に命令を「聞く」ように、回路を構成することである。これは理想的ではない。なぜなら、回路は、命令が送信される場合は何度も送信を中断しなければならないからである。回路が現在信号を受け取れる状態であるか否かに関わらず、命令を回路に伝達するための手段を設けることが望ましいことは明らかである。
【０００９】
公知のピストン遠隔測定システムが直面する問題は、エンジン温度が上昇したときに発生する通信ロスである。これは、センサと処理ユニットとの間で情報を運ぶ搬送波の周波数が、搬送波を生成する回路の温度の作用として微動するという事実に基づく。これは、ピストン回路と処理ユニットとの間の通信が成り立たなくなることを意味する。なぜなら、信号が、処理ユニットによって検出できなくなるからである。
【００１０】
本発明にかかる実施形態は、少なくとも部分的に上述の問題を解決することを目的とする。
【００１１】
本発明は、ここで参照されるべき、添付された独立請求項で定義される。さらに、好ましい特徴は、それらに付与された従属請求項に見出すことができるであろう。
【００１２】
本発明の一側面によれば、ベース電気回路を有するベースステーションと、少なくとも一つの装置を制御するよう動作可能に構成された制御手段を含む遠隔電気回路とを有する遠隔ステーションとを備えた無線遠隔制御システムが提供される。前記遠隔電気回路は、ベースステーションから送信された入射電磁放射から電力を得るように構成されている。
【００１３】
本発明の他の側面によれば、ベース電気回路を有するベースステーションと、少なくとも一つの装置を制御するよう動作可能に構成された制御手段を含む遠隔電気回路とを有する遠隔ステーションとを備えた無線遠隔制御システムが提供される。前記遠隔電気回路は、ベースステーションから送信された入射電磁放射からクロック信号を得るように構成されている。
【００１４】
本発明の他の側面によれば、ベース電気回路を有するベースステーションと、少なくとも一つの装置を制御するよう動作可能に構成された制御手段を含む遠隔電気回路とを有する遠隔ステーションとを備えた無線遠隔制御システムが提供される。前記ベース電気回路および遠隔電気回路は、電磁気的に結合されたベース結合部材と遠隔結合部材と、前記二つのステーションの互いの近さに関する情報を得る少なくとも一つの回路をそれぞれ有し、前記情報は、前記回路に取り付けられた前記結合部材が他のベース結合部材により誘導される程度から得られる。
【００１５】
本発明の他の側面によれば、過酷な環境において少なくとも一つの状態を測定するために用いられる遠隔測定システムが提供される。この遠隔測定システムは、過酷な環境内の配置用の遠隔回路と、前記過酷な環境の外部に配置するベースステーションとを備える。遠隔回路は、入射電磁気信号から電力を抽出するよう構成された第二の誘導手段を備えている。ベースステーションは、その信号を、第二の誘導手段へ送信するよう構成されている。
【００１６】
前記ベースステーションは、第一の誘導手段を備えていることが好ましい。好ましい構成において、第一および第二の誘導手段は、疎結合が可能な第一および第二のコイルを備えている。それらのコイルは、共振するよう調整されていることが好ましい。
【００１７】
第一の誘導手段は、前記の過酷な環境に配置され得る。
【００１８】
ベースステーションは、電磁気信号を生成する信号生成手段を備えていても良い。電磁気信号は、搬送信号を含んでも良い。ベースステーションは、搬送信号を変調および／または復調する変調および／または復調手段を含んでも良い。遠隔回路は、マイクロコントローラ等の電子プロセッサを含んでも良い。遠隔回路は、前記環境において一つまたは複数のパラメータを検出する一つまたは複数のセンサを備えていることが好ましい。好ましい構成において、遠隔回路は、入射信号から直流供給電力を得る手段を含む。遠隔回路は、入射信号からクロック信号を生成する手段を含んでも良い。
【００１９】
ベースステーションは、第一のコイルに誘導される信号をフィルタする一つまたは複数のフィルタ手段を含んでも良い。ベースステーションは、第一のコイルに誘導される信号からデータを抽出する信号処理手段を含むことが好ましい。
【００２０】
本発明の他の側面によれば、少なくとも第一および第二の部材が相対的に動くよう配置された過酷な環境において少なくとも一つの状態を測定するために用いられる遠隔測定回路が提供される。この回路は、前記少なくとも一つの状態を電気的に検出する少なくとも一つのセンサと、ベースステーションへ検出された状態に対応するデータを送信する送信器と、第一の部材に固定された誘導コイルと、誘導コイルに対して振動するように動くことを余儀なくされる第二の部材に固定された磁石とを備えている。第一の部材と第二の部材とが相対的に動くことにより、誘導コイルに誘導起電力が生じる。
【００２１】
回路は、回路へ電力を供給するための再充電可能な電源を備えていても良い。再充電可能な電源は、誘導起電力により充電されるように構成されていても良い。
【００２２】
回路は、エンジンの少なくとも一つの状態を測定する際に用いられても良く、遠隔測定回路は、エンジンのピストンで用いられるように構成されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の一側面は、遠隔測定回路を含むピストンを提供する。ピストンは、回路へ電力を供給する再充電可能な電源と、エンジン内の少なくとも一つの状態を検出する少なくとも一つのセンサと、センサで検出された状態に対応したデータを無線送信するための送信手段と、ピストン内に配置された導電性コイルと、一端において小端ベアリングによりピストンに接続され、他端において大端ベアリングによりエンジンの駆動手段に接続されたコネクティングロッドと、コネクティングロッドの小端ベアリングに配置された少なくとも一つの磁石とを備えている。この磁石は、コイルに対して振動するように動くことを余儀なくされることにより、ピストンの動きに従って誘導コイルに誘導起電力を生じさせ、電源の充電および／または回路への電力供給を行う。
【００２４】
本発明の他の側面は、遠隔測定システムを含んだピストンを提供する。このピストンは、回路へ電力を供給する電源と、エンジン内の少なくとも一つの状態を検出する少なくとも一つのセンサと、センサで検出された状態に対応するデータの無線送信を行う送信手段と、電源を回路の他の部分へ接続するスイッチと、スイッチを制御する装置とを備えている。この装置は、入射する高周波（無線周波）信号からエネルギーを取得し、スイッチを開閉するよう動作可能である。これにより、電源からの電力を、選択的に遠隔スイッチオンおよびスイッチオフすることができる。
【００２５】
本発明は、また、無線測定回路を備えたピストンの無線測定システムを含む。このシステムは、回路へ電力を供給する電源と、エンジン内の少なくとも一つの状態を検出する少なくとも一つのセンサと、格納されたルックアップテーブルを含むベースステーションへセンサで検出された状態に対応するデータを無線送信する送信手段とを備えている。送信手段は、変調された搬送信号の形式でデータを送信する。搬送信号の周波数は、送信手段の温度に関係して変動する。送信手段は、それ自身の温度に応じたデータを送信するように構成されている。ベースステーションは、送信された温度データをルックアップテーブルに格納された温度値と比較することにより、送信手段の搬送周波数を追跡するように構成されている。
【００２６】
遠隔測定回路または遠隔測定システムは、一対の共振結合コイルを備えていても良い。これらのコイルは、その間でデータ送信を行うよう構成されており、相対的に動くように制約されている。これにより、それらの相互インダクタンスは、コイル間距離の関数となる。
【００２７】
遠隔制御システム、回路、遠隔測定システム、またはピストンは、以下の説明に従ったものでも良く、以下に記述される特徴が互いに排他的でない限り、それらの特徴の任意の組み合わせを含んでいても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を、例示のためにのみ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は、一般的に、１０において、内燃機関エンジンを示す。ピストン１２は、クランク１４へコネクティングロッド１６により接続されている。コネクティングロッドは、このロッド１６をピストン１２へ接続する小端ベアリング１８と、このロッド１６をクランク１４に接続する大端ベアリング２０とを有する。クランク１４は、クランクシャフト２２を回転させる。
【００３０】
ピストン１２は、クラウン１２ａおよびスカート１２ｂを有する。ピストン１２の内側においてスカート１２ｂ内に、センサ回路２４が接地されている。センサ回路２４は、後述するが、電源およびトランシーバに加えて、一つまたは複数のエンジンパラメータをモニタするための、一つまたは複数のセンサ（図示せず）を含む。ピストン回路２４は、エンジン外部のクランクケース２８の外側に接地されたデータ処理ユニット２６と、データを通信するように構成されている。運転中、ピストン回路２４は、適当なアンテナを介して、センサからのデータをデータ処理ユニット２６へ送信する。データ処理ユニット２６は、その後、技術者に利用可能な形式でデータを出力しても良い。図２（ａ）および２（ｂ）は、ピストン１２の断面図であり、コネクティングロッド１６と小端ベアリング１８を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。この例では、永久磁石３０が、そのＳ極によって小端ベアリング１８に固定されており、そのＮ極はピストンのクラウン１２ａに対向している。ピストンのクラウン１２ａの内部には、軟磁性コア３３の周囲に巻かれたソレノイド３２が、永久磁石３０の磁束線がソレノイドコイルに交差するように取り付けられている。エンジンの動作中に、コネクティングロッド１６は、ピストンに対して振動する。図２（ｂ）に、一例として、いくつかの異なる位置を示した。これにより、磁石３０は、ソレノイド３２の近傍で振り子のように動かされる。従って、ソレノイドに誘導起電力が生じる。永久磁石からの磁力線は、通常の方法により、この効果を高めるように、軟磁性コアにより導かれる。そして、この誘導起電力は、ソレノイド３２を適切な充電回路へ接続することにより、センサ回路２４へ電力を供給するために、あるいは、バッテリを充電するために用いられる。
【００３１】
上述した構成において、エンジンが動いていないときに、蓄積されたエネルギーを用いてデータが取得可能であるためには、バッテリがさらに必要である。これは、例えば、エンジンの状態の測定をエンジンが冷却中に行うことが可能となるため、また、実行前チェックを行うことが可能であるため、有益である。
【００３２】
ピストンの周期的な動作が、磁石３０とソレノイド３２の並列に表されるという事実から、さらなる効果が得られる。従って、ピストンの動きを追って、誘導起電力が周期的に出力され、ピストンの動きに関する情報が、誘導起電力を考慮することにより得られる。これに類似の構成は、動作部を有する他の任意のシステムにおいて、（少なくとも二つの）動作部の間に相対的な動きがあれば、実現できる。例えばギアボックスにおいて、振動と衝撃がモニタできるであろう。
【００３３】
図３は、そのような遠隔測定システムに用いられる回路を示す。この回路は、アンテナ３６を介して信号の受信および送信が可能なトランシーバ３４を有する。トランシーバは、トランシーバ３４へのデータを符号化（コード）および復号化（デコード）するマイクロコントローラ３８に接続されている。マイクロコントローラ３８は、一つまたは複数のセンサ４２と双方向通信が可能な調整回路４０も制御する。センサは、ピストン内に配置しても良く、例えば、温度変換器を含んでも良い。スイッチＳ１が、再充電可能なバッテリ（二次電池）４６を含むユニット４４を、回路内の他のコンポーネントに接続している。無線識別装置（ＲＦＩＤ）コントローラ４８が、アンテナ３６に接続されている。ＲＦＩＤコントローラは、スイッチＳ１を制御する。
【００３４】
無線遠隔測定システムの動作中に、変調され符号化された四郷は、アンテナから、クランクケース内に設けられたベースステーションへ送られる（図１の２６）。回路のトランシーバ３４は、その信号を受信し、復調する。それから、その信号は、マイクロコントローラ３８へ送られ、復号される。信号からの情報は、回路の他の部分を起動し、それらの動作モードを設定することにより、センサ４２からデータを集めるように回路の動作を制御するために用いられる。
【００３５】
スイッチＳ１は、ＲＦＩＤコントローラ４８により制御される。この例では、ＲＦＩＤコントローラ４８は、トランシーバ３４とアンテナを共有している。このため、二つの別個のアンテナを設ける必要がなく、回路が占める面積が極めて小さくて済むために、有利である。図示しない他の例では、二つのアンテナが必要であるかも知れない。その例では、一つのアンテナはＲＦＩＤ用であり、他方はトランシーバ用である。アンテナ３４から符号化された特定の信号を受信したとき、ＲＦＩＤコントローラは、受信信号から抽出されたエネルギーを利用して、スイッチＳ１を開けるまたは閉じる。これにより、ＲＦＩＤコントローラおよび回路の他の部分のいずれにも電源が接続されていなくても、回路を起動することができる。
【００３６】
スイッチＳ１を閉じることにより回路が一旦起動されると、マイクロコントローラは、アンテナ３６およびトランシーバ３４を介してベースステーション２６から受信した信号を受け取れる状態となる。
【００３７】
トランシーバユニット３４により受信信号が復調されると、マイクロコントローラ３８は、信号を復号化し、必要に応じてスイッチＳ２およびＳ３を閉じる。これにより、センサ４２と、調整回路およびマルチプレクサ４０を含むユニットのそれぞれへ、電力が供給される。
【００３８】
前記信号は、マイクロコントローラ３８に、調整回路４０を介して、センサ４２から所定のデータを取得するよう指示しても良い。センサは、例えば熱電対または圧力検出手段を含み、関連したデータを回路４０へ中継する。このデータは、マイクロコントローラ３８により符号化され、トランシーバ３４へ送られ、そこでベースステーション２６へ送られる。ベースステーション２６は、データを受信し、表示または格納のために復号化する。
【００３９】
このデータの双方向通信は、ベースステーション２６がＲＦＩＤへスイッチＳ１を開くよう指示するデータを送るまで、あるいは、マイクロコントローラ３８へデータの収集を中止するようまたはスイッチＳ１を開くよう要求する信号を送るまで、続けられる。
【００４０】
単純な一方向の連続動作が要求される場合は、予め定められた手順に従って、例えばＲＦＩＤ４８がベースステーション２６からスイッチＳ１を開く信号を受信するまで、マイクロコントローラ３８は、データの収集を制御する。その後、回路への電力供給は中断され、マイクロコントローラ３８はオフ状態に戻る。回路を再起動する必要がある場合は、ＲＦＩＤ４８へ適切な信号が送られ、スイッチＳ１が閉じる。スイッチＳ１がマイクロコントローラ３８へ電力を供給することにより、マイクロコントローラ３８は起動され、リモートユニット２６からトランシーバを介して受信されるコマンドを受け取れる状態となる。
【００４１】
上述したように、これらのような回路は、エンジンの運転中に、エンジン内部の全てのコンポーネント（遠隔測定回路を含む）の温度が上昇したときに、問題にぶつかる。これにより、トランシーバ３４から送信される搬送波の周波数が、ベースステーション２６のアンテナで検出できないほどに変動するという問題が生じる。これを解決するために、ベースステーションは格納されたルックアップテーブルを備えている。ルックアップテーブルには、トランシーバの温度と搬送波の周波数との関係が数字で表されている。トランシーバ３４で送信されベースステーション２６で受信される、温度を示すデータを用いることにより、ユニット２６は、送信データを復調するために用いる信号の周波数を変化させることができる。これにより、ユニット２６は、搬送周波数が温度と共に変化するのを「追跡」することができる。搬送周波数は、また、トランシーバ３４により送信される前に、出力信号が均一な周波数を持つようにするために変更することができる。
【００４２】
図４は、図１のエンジンの概略的部分を示す。この実施形態では、一対のコイルＰおよびＳが、ピストン回路（図示せず）がデータ処理ユニット（これも図示せず）と通信するためのアンテナとして用いられる。さらに、コイルは、シリンダ（図示せず）内のピストン１２の動きを検出するために用いることができる。特に、一次コイルＰはピストンの下の所定位置に配置され、二次コイルＳはピストンと共に動くように、ピストンの上または中に取り付けられる。一次コイル内の交流電流ＩPは、二次コイルに信号を誘導し、相互インダクタンスＭおよび電流ＩPは、コイル間の距離ｄの関数として変化する。同様に、二次コイルの電流ＩSも、コイル間の距離の関数として変化する。これにより、ピストンの周期的な動作をＩPおよび／またはＩPを測定することによりモニタすることができる。そして、これは、例えばタイミングや位置に関する情報などの有益な情報を提供する。
【００４３】
図５は、図１〜図４の特徴のいくつかを有する遠隔測定回路の他の実施形態を示す。
【００４４】
ピストン内回路は、一般的に５０に示されている。一方、クランクケースの外部に取り付けられた外部処理ユニットは一般的に５１で示されている。基本的な動作では、外部処理ユニット５１で生成された搬送信号は、クランクケース内に配置された一時コイルＰに与えられる。二次コイルＳは、コイルＰに疎結合され、コイルＰと共振するよう調整され、ピストン（図示せず）のスカート内に配置されている。二次コイルＳは一次コイルからの搬送信号を検出し、搬送信号は整流され、平滑化され、この例ではマイクロコントローラを含むピストン回路５０へ直流パワーを供給するために調節される。マイクロコントローラは、二次コイルの信号を変調するために複数のセンサからのデータを用いても良い。変調された信号は一次コイルにより検出され、センサデータは、外部処理ユニット５１へ送信され、フィルタされ復号される。
【００４５】
搬送信号が外部処理ユニット５１からピストン内回路５０への送信前に変調されない単純な例では、搬送信号は５２において生成され、パワーアンプ５３で増幅され、一次コイルＰへ供給される前に、バンドパスフィルタ５４を通過する。コイルは疎結合しており共振するよう調整されているので、Ｐ中の交流信号は、二次コイルＳで検出される。第一の全波整流器５５はコイルで検出された信号を整流し、全波整流された信号は、マイクロコントローラ５６へ直流電源を供給するために、平滑化され調整される。マイクロコントローラは、特定のピンスイッチに現れるＤＣ電圧がオンになるように構成することができる。
【００４６】
この単純な例では、センサを用いずにピストンからいくらかの情報を得ることができる。特に、相互インダクタンスにおけるコイルの距離の影響から、サイクル中のピストンの位置に関する情報を取得することが可能である。コイルを連結する相互インダクタンスは、コイルの距離の関数として変化する。コイルの距離は、シリンダ内のピストンの位置に従って変化する。代わりに、変化する相互インダクタンスは、一次コイルの負荷に影響を与える。その負荷は、一次コイルを流れる電流の変化として現れ、モニタすることが可能である。従って、各々の場合に、一次コイルを流れる電流の変化を考慮することから、いくつかのシリンダのタイミング情報を得ることができる。必要な情報がこれだけの場合は、追加のセンサ回路や、マイクロコントローラすら不要である。この情報は、遠隔回路により利用することができる。二次コイルの負荷も、コイルの距離の関数として変化する。従って、遠隔回路は、ピストンの位置を決定することができる。この情報は、例えば、ピストンがサイクル内の所定の位置にあるときのエンジン内部のサンプルを得るために用いることができる。
【００４７】
実際には、センサが存在しない場合であっても、マイクロコントローラを備えることが有益であろう。例えば、誘導負荷の測定による近接検出が、遠隔回路が可能な唯一の機能であった場合、遠隔回路は、この効果のために情報またはシリアルナンバーを扱うことが可能である。これにより、ベースステーションは、遠隔回路の能力および／または限界を知ることができる。
【００４８】
例えば、近づく他のセンサ等のさらなる情報が必要な場合は、コントロールデータをベースステーションからピストン回路へ送信しなければならない。これは、搬送信号を変調することにより達成できる。このような場合、変調器Ｍが、エンコーダ５７からの復号データを用いて、搬送信号を変調する。変調された搬送信号は、その後、上述の単純な例では、図５に示すように、コイルＰおよびＳ間を送信される前に、増幅され、フィルタにかけられる。直流電源は、以前と同じようにして得られる。さらに、フィルタ（および／または全波整流器）５８は、受信した信号を整流する。整流された信号は、クロック信号を提供するために、５９で処理（パルス整形）される。クロック信号の周波数は、搬送信号の二倍である。あるいは、搬送信号の基本周波数のハーモニック（例えば２倍音）を、クロック信号を提供するために用いることもできる。２倍音とは、搬送波の周波数の２倍の周波数を持つ。これは、より高速なクロック信号を生成するために用いられる。
【００４９】
フィルタ５８は、回路の不調をモニタすることもできる。例えばピストンの位置ずれ等によって、そのような不調が検出されると、回路の他の部分は、その結果によるパワーロスを補償しなければならない。
【００５０】
受信信号は、サンプル前に６０において半波整流され、マイクロコントローラが、エンジン内の異なるパラメータを測定する種々のセンサ６２を選択し、必要であれば、それらをオンにするために用いるデータ信号を修復するために、６１において復調および復号化される。
【００５１】
センサからの信号は、デジタル化され、マイクロコントローラにより受信された命令に依存する。選択されたセンサからのアナログまたはデジタル信号は、補助トランシーバ７０により、回路が搬送周波数のハーモニックを用いている場合は、搬送信号よりも高い周波数で送信される。クロック信号からのミキサーが用いられ、変調回路がトランシーバに接続されている。このように、回路は二つのチャンネルを用いている。搬送周波数は、信号を送るために用いられ、データはより高い周波数の異なるチャンネルで回路の外へ送られる。あるいは、センサからのアナログまたはデジタル信号を、二次コイルＳの負荷を変調するために用いても良い。
【００５２】
コイルは共振結合されているので、マイクロコントローラによるコイルＳの負荷の変調は、コイルＰで検出できる。第一のバンドパスフィルタ６３は、信号をフィルタリングし、その信号は、６６で復号されて要求されたデータとして出力される前に、６４および６５のそれぞれにおいて、振幅変調検出と、パルス整形と、増幅の処理を経る。
【００５３】
一般的に６７で示される第二のフィルタ／検出器／整形器／復号器の分岐は、異なる周波数で変調された信号を得るために異なるバンドパスフィルタを用いて、信号に同じ処理動作を実行する。例えば、第一のフィルタ６３は、センサ６２の一つの読み出しを表すマイクロコントローラからのデータ信号を得るために、数メガヘルツの範囲の周波数を通過させるように構成できる。一方、分岐６７における第二のバンドパスフィルタは、ピストン動作の結果としてのコイルＰとＳの間の相互インダクタンスの変化を表すかも知れない、数百ヘルツの範囲の周波数を通過させるようにしても良い。
【００５４】
直流電源とクロック信号は、外部処理回路５１から一次および二次コイルの結合を介して、ピストン内回路５０へ供給できるので、この実施形態では、ローカル電源（例えばバッテリ）またはローカル発振器を設ける必要はない。これらのコンポーネントの性能は動作中のピストン内の高温に影響されるので、これらを設ける必要がないことは有利である。
【００５５】
さらに、例えば高性能エンジンのモニタのように、特に重量について神経質な適用例では、バッテリやローカル発振器のようなコンポーネントを必要としないで結果を得られることは、非常に有利である。
【００５６】
政府の規定は、公然と送信できるＲＦ搬送波の強度と周波数を規制しており、この規定に合致する放射は、現在許可されている無線識別装置（ＲＦＩＤ）において、そのＲＦＩＤがほとんどの回路における従来の電源の代わりを務めることを可能とするほどの十分なパワーを発生できないかも知れない。
【００５７】
しかし、上述したように、遠隔測定システムに用いられる回路は、例えばエンジンのように、ファラデーケージの役割を果たす金属のケースの中に配置されていることがある。これは、そのような金属ケージ外では政府の規定に合致しないかも知れない放射を、外に漏れることなく金属ケージ内で生成することができることを意味する。従って、金属の物体の中に配置された遠隔測定回路は、合法でありながら、代替の電源を必要とせずに、十分に高出力の入射放射を実現することができる。
【００５８】
明らかに、このためには、一次誘導コイルはクランクケースの中に配置されている必要がある。
【００５９】
このような遠隔測定システムの特に有益な一適用例は、エンジン内の異なる領域の温度をモニタすることである。例えば、特定のピストンが他のピストンよりも高温になったことを検出することができる。この情報は、各々のピストンにより、エンジン外部のベースステーションへ伝えられる。そして、高温になったピストンに、より多くのオイルを導入することにより、他のピストンよりも冷却しても良い。これにより、エンジンの温度を常に均一に保つことができる。本発明の実施形態は、他の過酷な環境で状態をモニタするために用いることができ、自動車用の遠隔測定システムでの利用に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、エンジンの部分断面図である。
【図２】図２（ａ）および２（ｂ）は、互いに直交する方向から見たピストンの断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかる遠隔測定システムに用いられる回路を示す。
【図４】図４は、図１のエンジンの一部を、拡大し、好ましい信号送信装置を示したものである。
【図５】図５は、図１〜４のいくつかの特徴を含んだ、遠隔測定回路の他の好ましい実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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