(57)【要約】【課題】センサの先端の検出部がセンサ取り付け部材に形成されたセンサ装着穴の開口端よりも内側に位置した状態でセンサをセンサ取り付け部材に装着する必要が生じた場合、センサの検出部とセンサ装着穴の開口端との間で発生する気柱共鳴によって、検出への悪影響が生ずる場合がある。【解決手段】筒内圧センサ１０の先端の検出部１０ａがシリンダヘッド１１に形成されたセンサ装着穴１２の開口端よりも内側に位置するように、筒内圧センサ１０をシリンダヘッド１１のセンサ装着穴１２に装着した本発明によるセンサ取り付け構造は、センサ装着穴１２の内径よりも小径の環状をなす絞り部１４をセンサ１０の検出部１０ａとセンサ装着穴１２の開口端との間に配し、センサ１０による検出への悪影響が生じないように、センサ１０の検出部１０ａとセンサ装着穴１２の開口端との間で発生する気柱共鳴による固有振動数を高い方にシフトさせた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの先端の検出部がセンサ取り付け部材に形成されたセンサ装着穴の開口端よりも内側に位置するように、前記センサを前記センサ取り付け部材のセンサ装着穴に装着したセンサ取り付け構造であって、
前記センサ装着穴の内径よりも小径の環状をなす絞り部を前記センサの検出部と前記センサ装着穴の開口端との間に配したことを特徴とするセンサ取り付け構造。
【請求項２】
前記センサの検出部と前記絞り部との間隔は、音速をｖ，センサの検出周波数をｆとした場合、ｖ/６ｆであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ取り付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極めて高い周期にて圧力を検出するためのセンサの取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室内の圧力を検出することは、この燃焼室に供給される燃料の量やそのタイミングあるいは点火時期のタイミングを設定する上で極めて有効である。このような圧力検出装置として特許文献１に開示されているような筒内圧センサが知られている。この筒内圧センサは、燃焼室面に臨む圧力導入通路をシリンダヘッドに形成し、この圧力導入通路内に受圧部が位置するようにシリンダヘッドに組み込んだものである。
【０００３】
【特許文献１】実開平６−２２９４５号公報
【特許文献２】特開平１−２８５６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された筒内圧センサにおいては、圧力導入通路の気柱共鳴による固有振動が発生するため、これが筒内圧センサの検出周波数と合致するか、あるいは近似しているような場合、大きな検出ノイズを生じてしまうことが分かった。このようなノイズの影響は、電気的フィルタ処理で無くすことができるけれども、そのための処理による検出の遅延が生じてしまい、リアルタイムでの内燃機関の燃焼制御を円滑に行うことが困難となってしまう。
【０００５】
特許文献２には、ノッキングセンサのコネクタプラグに共振抑制突起を形成し、圧電素子による検出信号にコネクタプラグの共振がノイズとして現れないようにした技術が開示されている。しかしながら、この方法は気柱共鳴による固有振動を変えているわけではないので、気柱共鳴に起因する検出ノイズを低減させるという根本的な解決にはならない。
【０００６】
本発明の目的は、極めて高い周期にて圧力を検出する際に、検出ノイズによる悪影響を低減し得るセンサ取り付け構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセンサ取り付け構造は、センサの先端の検出部がセンサ取り付け部材に形成されたセンサ装着穴の開口端よりも内側に位置するように、前記センサを前記センサ取り付け部材のセンサ装着穴に装着したセンサ取り付け構造であって、前記センサ装着穴の内径よりも小径の環状をなす絞り部を前記センサの検出部と前記センサ装着穴の開口端との間に配したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、センサ装着穴の内径よりも小径の環状をなす絞り部がセンサの検出部とセンサ装着穴の開口端との間に配されており、気柱共鳴による固有振動数が絞り部を配さない場合よりも高い方にシフトすることとなる。
【０００９】
本発明によるセンサ取り付け構造において、センサの検出部と絞り部との間隔は、音速をｖ，センサの検出周波数をｆとした場合、ｖ/６ｆであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセンサ取り付け構造によると、センサ装着穴の内径よりも小径の環状をなす絞り部をセンサの検出部とセンサ装着穴の開口端との間に配したので、気柱共鳴による固有振動数をセンサの検出周波数に対して高い方にシフトさせることが可能となる。この結果、ノイズを低減させた状態で高周期での検出を行うことができる。
【００１１】
音速をｖ，センサの検出周波数をｆとし、センサの検出部と絞り部との間隔をｖ/６ｆに設定した場合、本発明の効果をより確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明によるセンサ取り付け構造を内燃機関における燃焼室内の圧力を検出するための筒内圧センサに応用した実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも応用することができることは言うまでもない。
【００１３】
本実施形態におけるシリンダヘッド部の構造を模式的に図１に示し、筒内圧センサの装着部分を抽出拡大して図２に示す。本実施形態における筒内圧センサ１０は、圧電素子（電歪素子）を利用して検出部１０ａの歪の量に応じた電気的出力を図示しない信号処理部に伝えるものであり、ねじなどの図示しない締結手段を用いてシリンダヘッド１１に固定されている。このため、シリンダヘッド１１には、筒内圧センサ１０を取り付けるためのセンサ装着穴１２が形成されている。本実施形態におけるセンサ装着穴１２は、大径部１２ａと小径部１２ｂとを有する、いわゆる段付き穴であり、大径部１２ａが筒内圧センサ１０の検出部１０ａを非接触状態で収容し、小径部１２ｂがこの大径部１２ａと燃焼室１３とを連通した状態となっている。
【００１４】
なお、センサ装着穴１２が小径部１２ｂを有することは必須ではなく、この小径部１２ｂを省略して大径部１２ａをそのまま燃焼室１３に開口させるようにすることも当然可能であり、燃焼室１３内の圧力が筒内圧センサ１０の検出部１０ａに伝播し得るような構成でありさえすればよい。また、小径部１２ｂを介して燃焼室１３に臨む検出部１０ａを先端に有する筒内圧センサ１０自体の構造に関しては、従来から周知である上、本発明とは直接的に関係がないので、その具体的構成に関する説明は省略する。
【００１５】
小径部１２ｂの燃焼室１３側の開口端から筒内圧センサ１０の検出部１０ａまでの距離（以下、これを便宜的に小径部１２ｂの長さと呼称する）Ｌ、つまり小径部１２ｂによって画成される空隙はヘルツホルムの気柱共鳴を起こし、その固有振動数をλとした場合、λ＝４Ｌで表される。一方、筒内圧センサ１０による燃焼室１３内の圧力の検出周波数をｆとし、音速をｖで表した場合、λ＝ｖ/ｆの場合に筒内圧センサ１０による検出信号に対して小径部１２ｂの気柱共鳴によるノイズが最大となる。具体的に、ｆ＝８kＨz，ｖ＝３３１m/sとした場合、小径部１２ｂの長さＬが約０.０１０ｍの場合に検出ノイズが最大となってしまう。従って、ｆ＝８kＨzの筒内圧センサ１０を用いる場合、小径部１２ｂの長さＬを可能な限り約０.０１０ｍよりも短く設定することが好ましいと言える。
【００１６】
本実施形態においては、小径部１２ｂの内周壁に環状をなす絞り部１４を形成し、これによって小径部１２ｂの固有振動数λを高めるようにしている。この絞り部１４と筒内圧センサ１０の検出部１０ａとの間隔Ｓは、ｎを１以上の整数とした場合、可能な限りλ/２nと合致しないように設定することが好ましい。また、絞り部１４の内径は、筒内圧センサ１０の検出部１０ａが燃焼室１３からの圧力変化を検知するのに悪影響を及ぼさないよう、デポジットの付着による絞り部１４の閉塞を防止するため、最少でも２・以上に設定することが好ましく、２・以上であれば小径部１２ｂの内径の１/２程度が適当であろう。この場合、絞り部１４は円形の開口部のみならず、矩形の開口部であってもよい。
【００１７】
このようにして小径部１２ｂの固有振動数λを高めることにより、筒内圧センサ１０に対する検出ノイズを小さくすることができる。例えば、小径部１２ｂの長さＬが上述した約０.０１０ｍに設定しなければならないような場合、上述した絞り部形成距離Ｓを例えばλ/６に設定する。これは、約０.００７ｍとなり、燃焼室１３側の小径部１２ｂの開口端から約１/３の所となる。
【００１８】
絞り部１４の断面形状は、本実施形態のような頂角が６０度で底辺が２mmの正三角形以外に台形とすることも可能である。あるいは、プレス加工などによって作られた環状部材を小径部１２ｂに圧入することによって絞り部１４を形成することも有効である。絞り部１４の断面形状が台形の場合、例えば上底（内周面）を１mm，下底を２mm，高さ、つまり小径部１２ｂの内周面からの突出量を１.５mmに設定ことができる。
【００１９】
なお、これらの寸法形状はあくまで一例であり、小径部１２ｂの内径などに応じて適宜変更することが可能であることは言うまでもない。
【００２０】
上述した本実施形態による筒内圧センサ１０による測定結果の一例を図３の実線で示す。これは内燃機関の下死点を基準にして圧縮行程から膨張行程に至る燃焼室１３内の圧力変化を示しており、絞り部１４を形成していない従来の場合を二点鎖線で示している。図３から明らかなように、絞り部１４を形成しない場合には、気柱共鳴に起因するノイズの影響があることを認めることができよう。このようなノイズの影響は、電気的フィルタ処理で無くすことができるけれども、そのための処理による検出の遅延が生じてしまい、リアルタイムでの内燃機関の燃焼制御を円滑に行うことが困難となってしまう。
【００２１】
上述した実施形態では、筒内圧センサ１０について説明したが、内燃機関の燃焼室１３に供給される燃料の圧力を検出するための燃圧センサなど、他のセンサの取り付け構造および取り付け方法にも応用することが可能であることは言うまでもない。また、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を内燃機関の筒内圧センサに応用した一実施形態のシリンダヘッド部の構造を模式的に表す断面図である。
【図２】図１に示した筒内圧センサの装着部分を抽出拡大した断面図である。
【図３】図１に示した筒内圧センサによる検出データの一例を表すグラフである。
【符号の説明】
【００２３】
１０  筒内圧センサ
１０ａ  検出部
１１  シリンダヘッド
１２  センサ装着穴
１２ａ  大径部
１２ｂ  小径部
１３  燃焼室
１４  絞り部
Ｌ  小径部の長さ
Ｓ  筒内圧センサの検出部と絞り部との間隔
【図１】
2008089507.tif 000003
【図２】
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【図３】
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