(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンアセンブリであって、
内部燃焼エンジンの燃焼チャンバからの熱への曝露のための燃焼ボウル表面を含むピストンを備え、
前記ピストンは冷媒への曝露のための前記燃焼ボウル表面の反対側に面する下方クラウン表面を含み、前記ピストンアセンブリはさらに、
前記ピストンおよび／または前記エンジンの少なくとも一つの状態を監視するための、前記ピストンと結合される電子機器ユニットと、
前記冷媒への曝露および前記燃焼チャンバからの前記熱への曝露のための、前記ピストンの前記下方クラウン表面ならびに前記電子機器ユニットと結合される熱電モジュールとを備え、前記熱電モジュールは、前記冷媒と前記燃焼チャンバからの前記熱との間の温度差をエネルギーに変換し、前記エネルギーを前記電子機器ユニットに移送する、
ピストンアセンブリ。
【請求項２】
前記熱電モジュールは、前記ピストンの中心軸に沿って配置される、請求項１に記載のピストンアセンブリ。
【請求項３】
前記冷媒を前記下方クラウン表面および前記熱電モジュールに提供するための冷媒源をさらに含む、請求項１に記載のピストンアセンブリ。
【請求項４】
前記冷媒源はノズルであり、前記冷媒は冷却液のスプレーである、請求項３に記載のピストンアセンブリ。
【請求項５】
前記エネルギーを前記熱電モジュールから受け取り、前記エネルギーを前記熱電モジュールから前記電子機器ユニットに伝達する前に前記エネルギーを調整するための、前記熱電モジュールと前記電子機器ユニットとの間に配置されている電力管理装置をさらに含む、請求項１に記載のピストンアセンブリ。
【請求項６】
前記冷媒への曝露のための前記下方クラウン表面の反対側の前記熱電モジュールに結合されるヒートシンクを含む、請求項１に記載のピストンアセンブリ。
【請求項７】
追加のエネルギーを前記電子機器ユニットに提供するための前記電子機器ユニットに結合される前記熱電モジュールから分離される動力源を含む、請求項１に記載のピストンアセンブリ。
【請求項８】
前記ピストンに沿った複数の位置に配置され前記位置のそれぞれで前記ピストンの温度を測定するための複数の熱電温度計と、前記位置のそれぞれの前記温度を前記電子機器ユニットへ提供するための前記電子機器ユニットに結合される前記熱電温度計のそれぞれとを含む、請求項１に記載のピストンアセンブリ。
【請求項９】
前記ピストンは、前記燃焼ボウル表面および前記下方クラウン表面を提示するクラウン部を含み、
前記クラウン部は、ピストンリングを保持するための複数のリング溝を含み、
前記ピストンは、ピンボスによって互いに離間するスカート部の対を含み、前記ピンボスはリストピンを受け取るためのピンボアを規定し、
前記電子機器ユニットは、前記ピストンの前記ピンボスの一つ上にファスナで搭載され、
前記電子機器ユニットは、前記熱電モジュールからのエネルギーを受け取るための接地および電源入力を含み、
前記電子機器ユニットは、前記ピストンまたは前記エンジンの少なくとも一つの状態を得て、前記少なくともある状態についてのデータを蓄積し、およびコンピュータに前記データを伝達するための、データ収集機を含み、
前記電子機器ユニットは、データを保存するためのメモリ、処理装置、およびデータをコンピュータに伝達するための無線装置を含み、
前記熱電モジュールは熱伝導性エポキシ樹脂によって前記ピストンの中心軸上において前記下方クラウン表面に熱的に結合され、
前記位置のそれぞれで前記ピストンの温度を測定するために前記ピストンに沿った複数の位置に配置される複数の熱温度計をさらに備え、
前記熱温度計のそれぞれは、前記位置のそれぞれにおける前記温度を前記電子機器ユニットに提供するための前記電子機器ユニットに結合されており、前記ピストンアセンブリは、
前記下方クラウン表面の反対側の前記熱電モジュールに結合されるヒートシンクと、
前記熱電モジュールからの前記エネルギーを受け取り、前記エネルギーを前記熱電モジュールから前記電子機器ユニットに伝達する前に前記エネルギーを調整するための、前記熱電モジュールと前記電子機器ユニットとの間に配置される電力管理装置と、
前記冷媒を前記下方クラウン表面および前記ヒートシンクおよび前記熱電モジュールに提供するための前記ピストンに隣接して配置される冷媒源とを備え、前記冷媒源はノズルであり、かつ前記冷媒は冷却油のスプレーである、
請求項１に記載のピストンアセンブリ。
【請求項１０】
ピストンに結合し、前記ピストンおよび／またはエンジンの少なくとも一つの状態を監視するための電子機器ユニットと、
前記ピストンに結合されるための、および冷媒と燃焼チャンバからの熱との間の温度差をエネルギーに変換し、前記エネルギーを前記電子機器ユニットに伝達するための、前記電子機器ユニットと結合される熱電モジュールと
を備える、前記エンジン内の前記ピストンの使用中に前記ピストンおよび／または内部燃焼エンジンの少なくとも一つの状態を監視するためのシステム。
【請求項１１】
前記熱電モジュールは、前記ピストンの中心軸に沿って配置される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ピストンは、前記内部燃焼エンジンの燃焼チャンバからの熱への曝露のための燃焼ボウル表面と、前記冷媒への曝露のための前記燃焼ボウル表面の反対側に面する下方クラウン表面とを含み、
前記システムは、前記冷媒を前記下方クラウン表面および前記熱電モジュールに提供するための冷媒源を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記熱電モジュールからの前記エネルギーを受け取り、前記エネルギーを前記熱電モジュールから前記電子機器ユニットに伝達する前に前記エネルギーを調整するための、前記熱電モジュールと前記電子機器ユニットとの間に配置される電力管理装置を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ピストンは、前記内部燃焼エンジンの燃焼チャンバからの熱への曝露のための燃焼ボウル表面と、前記冷媒への曝露のための前記燃焼ボウル表面の反対側に面する下方クラウン表面とを含み、
前記システムは、前記冷媒への曝露のための前記下方クラウン表面の反対側の前記熱電モジュールに結合されるヒートシンクを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
エンジン内のピストンの使用中に、前記ピストンおよび／または内部燃焼エンジンの少なくとも一つの状態を監視するための方法であって、
燃焼ボウル表面および前記燃焼ボウル表面の反対側に面する下方クラウン表面を含むピストンと、前記ピストンおよび／またはエンジンの少なくとも一つの状態を監視するための前記ピストンに結合される電子機器ユニットとを含むピストンアセンブリを提供するステップを備え、前記ピストンアセンブリは、前記電子機器ユニットおよび前記ピストンの前記下方クラウン表面に結合される熱電モジュールを含み、前記方法はさらに、
前記燃焼ボウル表面を前記内部燃焼エンジンの燃焼チャンバからの熱に曝すステップと、
冷媒を前記熱電モジュールに塗布するステップと、
前記熱電モジュールを用いて、前記冷媒と前記燃焼チャンバからの前記熱との間の温度差をエネルギーへ変換するステップと、
前記エネルギーを前記熱電モジュールから前記電子機器ユニットへ移送するステップと、
を備える方法。
【請求項１６】
前記ピストンアセンブリを提供する前記ステップは、前記ピストンの中心軸上に前記熱電モジュールを配置することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記冷媒を前記熱電モジュールに塗布する前記ステップは、前記熱電モジュールおよび前記下方クラウン表面に冷却液をスプレーすることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
電力管理装置を用いて、前記エネルギーを前記熱電モジュールから前記電子機器ユニットに移送する前に前記エネルギーを調整することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記ピストンアセンブリは、前記下方クラウン表面の反対側で前記熱電モジュールに結合されるヒートシンクを含み、かつ前記冷媒を前記熱電モジュールに塗布する前記ステップは、前記冷媒を前記ヒートシンクに塗布することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記電子機器ユニットおよび前記熱電モジュールにより提供された前記エネルギーを用いて、前記ピストンおよび／または前記エンジンの少なくとも一つの状態についてのデータを収集することを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照
本米国特許出願の請求項は、２０１４年１０月３０日に提出された米国仮特許出願番号６２／０７２，５２０、および２０１５年６月１８日に提出された米国特許出願番号１４／７４３，２２１の利益を主張し、その全内容を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本発明の背景
１．本発明の分野
本発明は、概してエンジンテスト中のピストン状態を監視するためのシステム、より具体的には、エンジン内のピストン状態を監視する装置にエネルギーを提供するためのシステムに関連する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連する技術
内部燃焼エンジンの製造者は、通常、エンジンを市場に出す前にエンジンの動作をシミュレーションするテストを行う。エンジンのそれぞれの部品は、性能および耐久性の目的のために評価される。このようなテストは、長時間、例えば数週間または数か月にわたりエンジンを運転すること、およびテスト期間全体を通じてエンジン部品の性能を監視することを含む。例えば、ピストンは、ピストンおよびエンジンがテスト期間全体を通して基準を満たした動作温度を維持することを確かめるために監視されるべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ピストンなどの内部のエンジン部品を評価することは、これらの部品が容易にアクセス可能ではなく、かつまた極限環境下で作動するため、通常非常に難しい。このような部品を適切に評価するために、多くのエンジン製造者は、様々な結合および伝達システムを収容するためのエンジンブロックに実質的な変更を加えるだろう。テストされるエンジンは高い需要があり、特に非常に初期の開発段階では製造するのにコストがかかるため、このような改良は高額で時間がかかるだけでなく望ましくない。
【０００５】
あるエンジン製造者が用いる他の取組みは、データコレクタアセンブリなどの電子機器を、無線送信装置／受信装置を用いて、エンジン部品に取り付けることである。無線送信装置に加えて、このようなデータコレクタアセンブリは、通常、バッテリ、複数のセンサ、少なくとも一つの処理装置、および、データが無線送信装置を介してリモートコンピュータに伝達されるまでデータを保存するためだけに構成されるバッファメモリを含む。エンジンテストが始まる少し前に、人は手動でデータコレクタアセンブリを起動しなければならない。エンジンテスト中、リモートコンピュータにデータを送信するための無線送信装置／受信装置により、バッテリからの電力のかなりの量が使われる。
【０００６】
ピストンなどのエンジン部品を監視するために用いられるさらに他のシステムおよび方法は、フェデラル・モーグル社に対し、米国特許番号８，８４３，３４１の中で開示される。このシステムは、エンジンテスト中のピストンの少なくとも一つの状態に関するデータを収集および保存するためのデータコレクタアセンブリを含む。データコレクタアセンブリはまた、内部エンジン部品の状態を感知するための、および感知される状態に対応する信号を生み出すためのセンサ、ならびに当該信号をデジタル信号に変換するためのアナログ・デジタル変換器を含む。データコレクタアセンブリはまた、データを保存するためのメモリおよび時計を含む。データコレクタアセンブリはさらにまた、アナログ・デジタル変換器と電気通信する処理装置、メモリおよび時計を含む。処理装置はデジタル信号を処理し、メモリ上にデジタル信号に対応するデータを保存するように構成される。バッテリなどの少なくとも一つの電源は、センサ、アナログ・デジタル変換器、メモリ、処理装置および時計と電気的に接続されている。エンジンテスト中は、センサ、アナログ・デジタル変換器、メモリ、処理装置および時計は、実質的に電源から電気を引く単なる装置となるように構成される。本データコレクタアセンブリは、エンジン部品を監視するために使用されている他の既知のデータコレクタアセンブリと比べて、有利である。これは、本データコレクタアセンブリが、無線送信装置／受信装置をホギングする電力がほとんどなく、これにより小さな電源が使用されることを可能にするからである。梱包の利益を提供することに加えて、バッテリなどのより小さな電源は、通常、内部燃焼エンジンの中で見られるような極限環境下の作動時では、より大きな電源よりも信頼性が高い。
【０００７】
米国特許番号８，８４３，３４１において開示されたシステムは多くの利点を有しているものの、データコレクタアセンブリに電力を提供するために使用されるバッテリのサイズは、通常、エンジンテスト期間を制限する。バッテリの代替品として、無線電力伝達システムがデータコレクタアセンブリに電力を提供するために用いられるであろう。しかしながら、このような無線伝達システムは、エンジンブロックに対し、かなりのおよび高額な修正を要求し、これはエンジン製造者にとって望ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の概要
本発明の一つの観点は、エンジン内のピストンを使用する間の、ピストンおよび／または内部燃焼エンジンの少なくとも一つの動作状態を監視するための、改良されたピストンアセンブリを提供する。ピストンは、エンジンの燃焼チャンバからの熱への曝露のための燃焼ボウル表面、および冷媒への曝露のための燃焼ボウル表面の反対側に面する下方クラウン表面を含む。電子機器ユニットは、ピストンおよび／またはエンジンの少なくとも一つの状態を監視するために、ピストンに結合されている。熱電モジュールは、電子機器ユニットならびに冷媒および燃焼チャンバからの熱への曝露のためのピストンの下方クラウン表面に結合される。熱電モジュールは、冷媒と燃焼チャンバからの熱との間の温度差をエネルギーに変換し、エネルギーを電子機器ユニットに伝達する。
【０００９】
本発明の別の観点は、エンジン内のピストンの使用中に、ピストンおよび／または内部燃焼エンジンの少なくとも一つの状態を監視するためのシステムを提供する。システムは、ピストンに結合され、ピストンおよび／またはエンジンの少なくとも一つの状態を監視するための電子機器ユニットを提供する。熱電モジュールは、ピストンに結合されるための、および冷却液と燃焼チャンバからの熱との温度差をエネルギーに変換しエネルギーを電子機器ユニットに伝達するための、電子機器ユニットに結合される。
【００１０】
本発明のさらに他の観点は、エンジン内のピストンの使用中に、ピストンおよび／または内部燃焼エンジンの少なくとも一つの状態を監視するための方法を提供する。当該方法は、ピストンを含むピストンアセンブリを提供することを含む。ピストンは、燃焼ボウル表面および燃焼ボウル表面の反対側に面する下方クラウン表面を含む。ピストンアセンブリはまた、ピストンおよび／またはエンジンの少なくとも一つの状態を監視するためのピストンと結合される電子部品ユニット、ならびに電子機器ユニットおよびピストンの下方クラウン表面に結合される熱電モジュールを含む。当該方法はさらに、燃焼ボウル表面を内部燃焼エンジンの燃焼チャンバからの熱に曝すこと、冷媒を熱電モジュールに塗布すること、電熱モジュールを用いて冷媒と燃焼チャンバからの熱との間の温度差をエネルギーに変換すること、およびエネルギーを熱電モジュールから電子機器ユニットに伝達することを含む。
【００１１】
ピストンアセンブリ、システムおよび本発明の方法によって、多くの利点が提供される。ピストンの部分は燃焼チャンバにより継続的に熱せられる一方、他の部分は冷却液で継続的にスプレーされるため、熱電モジュールは、エンジンテスト全期間を通して電気エネルギーを電子機器ユニットに提供する連続的な熱流束を用いることができる。テスト期間は、利用可能なエネルギーの量によってはもはや制限されない。加えて、熱電モジュールは、耐久性のある構造を有する中実な状態のデザインであり、かつピストンの外側の動かない部分または部品が要求される。したがって、熱電モジュールは、はるかに速いエンジンスピードおよび高い温度での動作を可能とする。さらに、熱電モジュールの体積、質量および位置は、テストされているピストンまたはエンジンの動作を熱電モジュールが干渉しないまたは妨げないように選択されることができる。
【００１２】
添付の図面に関連して考慮されたとき、以下の詳細な説明を参照することにより同じことがよりよく理解されるように、本発明の他の利点は容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の例示の実施形態による、ピストンに結合される電子機器ユニットおよび熱電モジュールを含む、改良された監視アセンブリの透視図である。
【図２】例示の実施形態による、ピストンと結合される改良された監視アセンブリの別の透視図である。
【図３】熱電モジュールの上にスプレーされる冷却油を示す例示の実施形態のピストンの断面図である。
【図４】一つの例示の実施形態による、電気エネルギーを熱電モジュールから電子機器ユニットに伝達することを図示する。
【図５】他の例示の実施形態による、電気エネルギーを熱電モジュールから電子機器ユニットに伝達することを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
可能な実施形態の説明
本発明は、内部燃焼エンジン内のピストン２０の使用中に、ピストン２０の温度など、少なくとも一つのエンジン動作状態を監視するための、改良されたアセンブリを提供する。アセンブリは通常、エンジン製造者によって操作されるテストエンジンで使用される。そのため、製造者はエンジンを市場に出す前に、ピストン２０の性能および耐久性を評価することができる。アセンブリは、エンジンおよび／またはピストン２０の動作状態を監視するための電子機器ユニット２２、および、エンジンテスト全体を通して電気エネルギーを電子機器ユニット２２に提供するための熱電モジュール２４を含む。
【００１５】
あらゆるタイプのピストン２０は、本発明のアセンブリの使用により、監視されることができるだろう。図１〜３に示される例示の実施形態では、ピストン２０は、燃焼ボウル表面２８および反対側に面する下方クラウン表面３０を提示するクラウン部２６を含む一体成形のキャスト設計を備える。エンジン動作中は、燃焼ボウル表面２８は燃焼チャンバ内の高温のガスに直接曝されており、燃焼チャンバからの熱はクラウン部２６を通って下方クラウン表面３０に伝わる。クラウン部２６の温度を下げるために、冷媒源５６は冷媒３２を下方クラウン表面３０に提供する。例示の実施形態では、冷媒源はノズルであり、冷媒３２は冷却油などの液体であり、下方クラウン表面３０上に絶えずスプレーされている。クラウン部２６は、ピストンリング（示されていない）を保持するための複数のリング溝３６を含むリングベルト３４も含む。
【００１６】
ピストン２０はさらに、リングベルト３４に従属する、下位部３８を含む。下位部３８は、ピンボス４２によって互いに離間するスカート区域４０の対を含む。各ピンボス４２は、コネクティングロッド（示されていない）と結合されるリストピン（示されていない）を受け取るためのピンボア４４を規定する。図１〜３のピストン２０は一体成形のキャスト設計であるが、ピストン２０は他の設計を備えることができる。例えば、クラウン部２６および下位部３８は、溶接され得る、または別の方法で接続され得る。
【００１７】
図１〜３で示されるように、熱電モジュール２４は、熱電発生装置とも呼ばれ、温度フラックスに曝されるピストン２０の部分に熱的に結合される。熱電モジュール２４は、熱を提供し冷却液３２のような冷媒にも曝されるピストン２０のあらゆる部分になり得る。例示の実施形態では、熱電モジュール２４は、ピストン２０の中心軸に沿って下方クラウン表面３０に結合される。したがって、燃焼チャンバからの熱がクラウン部２６を通って熱電モジュール２４に伝わる一方、図３で示されるように、冷却液３２は下方クラウン表面３０上に、および熱電モジュール２４上にもスプレーされる。熱電モジュール２４は、この温度差を、ゼーベック効果または熱電効果として知られる現象により電気エネルギーに直接変換する。熱電モジュール２４における温度差は、テスト期間がどんなに長くても、エンジンテスト全体を通して存在する。したがって、熱電モジュール２４は、テスト期間全体を通して電気エネルギーを生み出すことができ、テスト期間は、電子機器ユニット２２のために利用可能なエネルギーの量によって制限されない。
【００１８】
様々な異なるタイプの熱電モジュール２４が用いられることができる。例示の実施形態では、熱電モジュール２４の体積および質量は、熱電モジュール２４がピストン２０の動作またはテストされる内部燃焼エンジンの性能を妨げないように選択される。また、例示の実施形態では、熱電モジュール２４は、中心軸で、かつピストン２０の下方クラウン表面３０に沿って好都合に設置される。したがって、熱電モジュール２４は、ピストン２０を軸方向にバランスを保つことを可能にし、リストピンまたはコネクティングロッドを妨げない。加えて、様々な異なる方法が、熱電モジュール２４をピストン２０に結合するために用いられることができる。しかしながら、それぞれのケースにおいて、熱電モジュール２４は、熱電モジュール２４が断熱されないように、かつピストン２０からの熱が失われないように、熱的に結合されるべきである。例示の実施形態では、ピストン２０の下方クラウン表面３０の温度でまたは付近で、熱電モジュール２４の温度を保つための熱伝導性エポキシ樹脂を用いて、熱電モジュール２４はピストン２０に結合される。加えて、示されてはいないが、アセンブリは直列につながれた複数の熱電モジュール２４を含んでもよい。アセンブリは、熱電モジュール２４に加えて、例えばバッテリなどの少なくとも一つの他の種類の電源も含んでもよい。
【００１９】
熱電モジュール２４は、電子機器ユニット２２に電気的に結合されており、熱電モジュール２４によって提供される電気エネルギーは、エンジンテスト全体を通して電子機器ユニット２２に電力を供給するように、電子機器ユニット２２に伝達される。例示の実施形態では、熱電モジュール２４は、複数のワイヤ４６によって、電子機器ユニット２２に電気的に結合される。複数のワイヤ４６は、エポキシ樹脂または接着剤でピストン２０に取り付けられており、ピストン２０の性能の妨げにならないように好都合に設置される。熱電モジュール２４での温度フラックスは、エンジンテスト全体の期間を通して存在し、電気エネルギーは、テスト期間全体を通して電子機器ユニット２２に供給されることもできる。
【００２０】
電子機器ユニット２２は、ピストン２０および／またはエンジンの少なくとも一つの状態を監視することができる様々な異なる設計を備えることができる。電子機器ユニット２２は、接地および、通常ワイヤ４６を介して、電熱モジュール２４からエネルギーを受け取るための電源入力を含む。電子機器ユニット２２は、ピストンの温度など、ピストン２０および／またはピストンの少なくともの一つの状態を感知し、データを保存し、エンジン製造者による分析のための外部のコンピュータにデータを送信するための、データ収集器も含む。例示のデータ収集器は、米国特許８，８４３，３４１で説明され、本明細書に記載されたすべての記載内容を援用するものである。
【００２１】
図１〜３で示される例示の実施形態では、電子機器ユニット２２は、様々な位置の温度を測定するために、ピストン２０上の様々な位置に配置される複数の熱温度計４８に接続される。熱温度計４８は、電子機器ユニット２２に、様々な位置でのピストン２０の温度を提供する。例示の実施形態の電子機器ユニット２２も、ピストン２０のピンボス４２の一つの外側に取り付けられる板の形で備え付けられる。穴は、板およびピストン２０に開けられる。離れているシリンダー５０などのファスナは、ピストン２０に板を固定するために穴を通じて挿入される。しかしながら、電子機器ユニット２２は、複数の板を代わりに含んでいてもよく、ピストン２０の他の部分に沿って配置されてもよく、また他の方法を用いてピストン２０に結合されてもよい。例示の実施形態では、電子機器ユニット２２はまた、データを保存するためのメモリ、処理装置、およびエンジン製造者による評価のための外部のコンピュータにデータを送信するための無線機を含む。
【００２２】
図４および５は、電気エネルギーを生み出し、電気エネルギーを熱電モジュール２４から電子機器ユニット２２に伝達するための２つの例示の実施形態を図示する。図４は、熱電モジュール２４の片側が、熱せられたピストン２０と直接接触し、もう一方の側が冷却液３２のスプレーと直接接触する、第一の実施形態を示す。加えて、熱電モジュール２４のそれぞれの側は、電源および電子機器ユニット２２の接地と電気的に接触している。熱電モジュール２４は、熱せられたピストン２０と冷却液３２との間の温度差（△Ｔ）を電気エネルギー（△Ｖ）に変換し、その後電気エネルギーを電子機器ユニット２２に直接伝達する。
【００２３】
図５は、電気エネルギーを生み出し、電気エネルギーを熱電モジュール２４から電子機器ユニット２２に伝達するための第二の実施形態を示す。この実施形態では、熱電モジュール２４の片側はやはり熱せられたピストン２０に直接接触している。しかしながら、熱電モジュール２４の反対側は、分かれたヒートシンク５２と結合しており、ヒートシンク５２は、冷却液３２のスプレーに直接接触している。熱電モジュール２４は、熱せられたピストン２０とヒートシンク５２との間の温度差（△Ｔ）を電気エネルギー（△Ｖ）に変換する。
【００２４】
また図５の実施形態では、電力管理装置５４は、熱電モジュール２４と電子機器ユニット２２との間に配置され、熱電モジュール２４のそれぞれの側は、電源および電力管理装置５４の接地に電気的に接触している。したがって、電気エネルギーを電子機器ユニット２２に直接伝達する代わりに、熱電モジュール２４は、電気エネルギーを電源と電力管理装置５４の接地に伝達する。電力管理装置５４は、通常、熱電モジュール２４によって提供される電気エネルギー（△Ｖ）が十分でない、または電子機器ユニット２２によって要求される形ではないときに用いられる。例えば、電力管理装置５４は、電子機器ユニット２２に電気エネルギーを伝達する前に、電圧を上げ電流を下げることができる。様々な種類の電力管理装置５４が用いられ得る。しかしながら、例示の実施形態では、電力管理装置５４は、電子機器ユニット２２に提供される電圧が２から５ボルトの好適な水準となるように、電圧を上げるＤＣ−ＤＣ変換器を含む。
【００２５】
本発明の他の観点は、内部燃焼エンジンの使用中に、ピストン２０および／またはエンジンの少なくとも一つの状態を監視するための改良されたシステムを提供する。上記システムは、上記で説明した電子機器ユニット２２、熱電モジュール２４、任意のヒートシンク５２、および任意の電力管理装置５４を含む。上記システムは、冷媒３２を下方クラウン表面３０および熱電モジュール２４に提供するための、冷媒源５６も含む。
【００２６】
本発明のさらに他の観点は、上記で説明された、電子機器ユニット２２、熱電モジュール２４、任意のヒートシンク５２、および任意の電力管理装置５４を用いて、内部燃焼エンジンの使用中に、ピストン２０および／またはエンジンの少なくとも一つの状態を監視するための改良された方法を提供する。
【００２７】
上記方法は、まず、好ましくはピストン２０の中心軸に熱電モジュール２４を配置することを含むピストンアセンブリを提供することを含む。上記方法は、次に、燃焼ボウル表面２８をエンジンの燃焼チャンバからの熱に曝すことと、例えば熱電モジュール２４および下方クラウン表面３０に向かって冷却液をスプレーすることによって、冷媒３２を熱電モジュール２４に塗布することとを含む。冷媒３２を熱電モジュール２４に塗布するステップは、冷媒３２をヒートシンク５２に塗布することを含むこともできる。
【００２８】
上記方法は、さらに、熱電モジュール２４を用いて、冷媒３２と燃焼チャンバからの熱との間の温度差をエネルギーに変換することと、熱電モジュール２４からのエネルギーを電子機器ユニット２２に伝達することとを含む。ある実施形態では、上記方法は、電力管理装置５４を用いて、エネルギーを熱電モジュール２４から電子機器ユニット２２に伝達する前に、エネルギーを調整することを含む。最後に、上記方法は、電子機器ユニット２２および熱電モジュール２４によって提供されるエネルギーを用いて、ピストン２０および／またはエンジンの少なくとも一つの状態についてのデータを収集することを含む。
【００２９】
言うまでもなく、本発明の多くの改良および変化は、上記の教示に照らせば可能であり、以下の請求項の範囲に具体的に説明されたもの以外に実施され得る。
【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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