(57)【要約】【課題】ノッキング振動の検出精度を従来よりも高めることができる内燃機関のノック検出装置を提供する。【解決手段】気筒５を形成する内壁２１と、内壁２１の周囲にウォータジャケット溝２２を挟んで設けられる外壁２３と、を有するシリンダブロック３を備えた内燃機関１に適用されるノック検出装置において、ウォータジャケット溝２２内に配置され、内壁２１の外壁２３と対向する外面２１ａと接触する接合部２６及び内燃機関１の機関本体２の外部に突出するセンサ取付チューブ２７を有する振動伝達チューブ２５と、センサ取付チューブ２７に設けられる振動センサ３０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒を形成する内壁と、前記内壁の周囲にウォータジャケット溝を挟んで設けられる外壁と、を有するシリンダブロックを備えた内燃機関に適用されるノック検出装置において、
前記ウォータジャケット溝内に配置され、前記内壁の前記外壁と対向する外面と接触する内壁接触部及び前記内燃機関の機関本体の外部に突出する外部突出部を有する振動伝達部材と、前記外部突出部に設けられる振動検出手段と、を備えることを特徴とする内燃機関のノック検出装置。
【請求項２】
前記振動伝達部材は、気体が封入された管部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項３】
前記外部突出部は、気体が封入された管部材で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項４】
前記内壁接触部は、前記内壁の前記外壁と対向する外面のうち前記シリンダブロックに吸気通路が接続される吸気側及び前記シリンダブロックに排気通路が接続される排気側の少なくともいずれか一方の側の外面と接触するように前記振動伝達部材に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項５】
前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、
前記外部突出部は、前記機関本体の中央付近から外部に突出するように前記振動伝達部材に設けられ、
前記内壁接触部は、前記シリンダブロックの端に配置された気筒の周囲に設けられる内壁の外面と接触するように前記振動伝達部材に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項６】
前記内壁接触部は、前記内燃機関の各気筒の周囲に設けられる内壁の外面とそれぞれ接触するように前記振動伝達部材に設けられることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項７】
前記振動検出手段は、前記機関本体と離間する位置に配置されるように前記外部突出部に取り付けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項８】
前記内壁接触部は、前記内壁の前記外壁と対向する外面のうち、その内壁が形成する気筒においてノッキングが発生すると予測される期間にその気筒に挿入されたピストンの天面が移動する範囲の外面と接触するように前記振動伝達部材に設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項９】
前記振動伝達部材は、前記ウォータジャケット溝に挿入されるウォータジャケットスペーサに一体に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項１０】
前記内壁には、前記内壁接触部が嵌る凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関のノック検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のノッキング振動を検出するノック検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックの側壁に一体的に形成され、ブロック側壁から側方へ張り出しつつ複数の気筒にわたって気筒列方向に延びるリブと、ノックセンサが取り付けられるノックセンサ取付ボスとを備え、これらノックセンサ取付ボスとリブとが接続されているシリンダブロックが知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１３８４９号公報
【特許文献２】特開平３−１２４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウォータジャケットを備えた内燃機関ではウォータジャケット内を流通する冷却水が振動の伝達を阻害するため、ノッキングによって発生した振動のほとんどはシリンダを形成する内壁からシリンダブロックの外壁にウォータジャケットを迂回するようにシリンダブロックの内壁と外壁が接続している部分及びシリンダヘッドを経由して伝達される。一般にシリンダブロックの剛性は各部においてまちまちであるため、振動が一様に伝達され難い。また、シリンダヘッドにおいても同様の理由で振動が一様に伝達され難い。特許文献１のシリンダヘッドを備えた内燃機関ではシリンダブロックの側方にリブが設けられているが、このリブに伝達される振動はシリンダヘッド及びシリンダブロックの内壁と外壁が接続している部分を経由してシリンダブロックの内壁から外壁に伝達された振動であるため、リブの振動を検出してもその振動の検出精度は十分ではない。複数の気筒を有する多気筒内燃機関では、シリンダブロックの端に設けられている気筒からの振動がセンサに伝達され難い。そのため、このようなシリンダブロックの端に設けられている気筒の振動が適切に検出できない。
【０００５】
そこで、本発明は、ノッキング振動の検出精度を従来よりも高めることができる内燃機関のノック検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関のノック検出装置は、気筒を形成する内壁と、前記内壁の周囲にウォータジャケット溝を挟んで設けられる外壁と、を有するシリンダブロックを備えた内燃機関に適用されるノック検出装置において、前記ウォータジャケット溝内に配置され、前記内壁の前記外壁と対向する外面と接触する内壁接触部及び前記内燃機関の機関本体の外部に突出する外部突出部を有する振動伝達部材と、前記外部突出部に設けられる振動検出手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明のノック検出装置によれば、気筒内でノッキングが発生すると、そのノッキングの振動をウォータジャケット溝内に配置された振動伝達部材を介して振動検出手段に伝達することができる。そのため、ノッキングの振動を速やかに振動検出手段に伝達することができる。また、振動伝達経路は、振動伝達部材のみであるため、ノッキングの振動をほとんど減衰させることなく振動検出手段に伝達することができる。そのため、ノッキング振動の検出精度を従来よりも高めることができる。
【０００８】
本発明のノック検出装置の一形態において、前記振動伝達部材は、気体が封入された管部材で形成されていてもよいし（請求項２）、前記外部突出部は、気体が封入された管部材で形成されていてもよい（請求項３）。この場合、管部材に封入されている気体が振動の伝達媒体となるので、振動を速やかに伝達でき、また振動の減衰をさらに抑制することができる。そのため、ノッキング振動の検出精度をさらに向上させることができる。
【０００９】
本発明のノック検出装置の一形態において、前記内壁接触部は、前記内壁の前記外壁と対向する外面のうち前記シリンダブロックに吸気通路が接続される吸気側及び前記シリンダブロックに排気通路が接続される排気側の少なくともいずれか一方の側の外面と接触するように前記振動伝達部材に設けられていてもよい（請求項４）。一般にノッキングは燃焼室の吸気側又は排気側の端部にて発生する。そこで、このように内壁の外面のうち吸気側及び排気側の少なくともいずれか一方の側に内壁接触部を接触させることにより、ノッキングで発生した振動をより確実に検出することができる。
【００１０】
本発明のノック検出装置の一形態において、前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、前記外部突出部は、前記機関本体の中央付近から外部に突出するように前記振動伝達部材に設けられ、前記内壁接触部は、前記シリンダブロックの端に配置された気筒の周囲に設けられる内壁の外面と接触するように前記振動伝達部材に設けられていてもよい（請求項５）。振動検出手段から遠い気筒ほど振動伝達経路が長くなるため、振動が減衰し易い。そこで、このようにシリンダブロックの端に配置された気筒（以下、端気筒と称することがある。）の周囲に設けられる内壁の外面と接触するように内壁接触部を設けることにより、端気筒で発生したノッキングを精度良く検出することができる。
【００１１】
この形態において、前記内壁接触部は、前記内燃機関の各気筒の周囲に設けられる内壁の外面とそれぞれ接触するように前記振動伝達部材に設けられてもよい（請求項６）。この場合、全気筒に対してそれぞれ内壁接触部が設けられるので、ノッキング振動の検出精度をさらに向上させることができる。
【００１２】
本発明のノック検出装置の一形態において、前記振動検出手段は、前記機関本体と離間する位置に配置されるように前記外部突出部に取り付けられてもよい（請求項７）。この場合、振動検出手段をシリンダブロックから浮かせることができるので、シリンダブロックから振動検出手段への振動の伝達を抑制できる。これにより、シリンダブロックから振動検出手段への影響を抑えることができるので、振動検出手段の振動検出精度を向上させることができる。
【００１３】
本発明のノック検出装置の一形態において、前記内壁接触部は、前記内壁の前記外壁と対向する外面のうち、その内壁が形成する気筒においてノッキングが発生すると予測される期間にその気筒に挿入されたピストンの天面が移動する範囲の外面と接触するように前記振動伝達部材に設けられていてもよい（請求項８）。このような範囲の外面に内壁接触部を接触させることにより、ノッキングにて発生した振動をより確実に検出することができる。
【００１４】
本発明のノック検出装置の一形態において、前記振動伝達部材は、前記ウォータジャケット溝に挿入されるウォータジャケットスペーサに一体に設けられていてもよい（請求項９）。この場合、ウォータジャケット溝内に配置される部品数を減らすことができる。
【００１５】
本発明のノック検出装置の一形態において、前記内壁には、前記内壁接触部が嵌る凹部が設けられていてもよい（請求項１０）。この場合、内壁接触部を接触させるべき位置に凹部を設けることにより、内壁接触部をその位置に確実に接触させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、本発明のノック検出装置によれば、振動伝達部材にてノッキング振動をほとんど減衰させることなく、かつ速やかに振動検出手段に伝達できるので、ノッキング振動の検出精度を従来よりも高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１及び図２は、本発明の一形態に係るノック検出装置が組み込まれた内燃機関の要部を示している。なお、図１は図２のI−I線における内燃機関の断面図であり、図２は図１のII−II線における内燃機関の断面図である。内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、自動車などの車両に走行用動力源として搭載されるものであり、機関本体２を形成するシリンダブロック３とシリンダヘッド４とを備えている。図２に示したようにエンジン１は、複数（図２では４つ）の気筒５を有する多気筒内燃機関であり、４つの気筒５が直列に配置される直列４気筒内燃機関である。なお、図２に示したように各気筒５にはそれらの並び方向一端から他端側に向かって＃１〜＃４の気筒番号を付して互いに区別する。図１に示したように各気筒５には、シリンダライナ６が嵌め込まれ、その内部にはピストン７が気筒５内を往復動可能に挿入される。なお、図２ではシリンダライナ６及びピストン７の図示を省略した。各ピストン７はコンロッド８にてクランク軸９とそれぞれ連結されている。各気筒５には吸気通路１０及び排気通路１１がそれぞれ接続され、吸気通路１０を開閉する吸気弁１２及び排気通路１１を開閉する排気弁１３がそれぞれ設けられる。
【００１８】
図２に示したようにシリンダブロック３は、各気筒５を形成する内壁２１と、内壁２１とウォータジャケット溝２２を挟んで設けられる外壁２３とを備えている。ウォータジャケット溝２２はエンジン１を冷却する冷却水を流すための周知のものでよいため、詳細な説明は省略する。ウォータジャケット溝２２には、各気筒５が適切に冷却されるように冷却水の流れを調整するためのウォータジャケットスペーサ２４が挿入される。ウォータジャケットスペーサ２４は、例えばプラスチック樹脂などで形成されている。
【００１９】
図３に一部を拡大して示したようにウォータジャケットスペーサ２４には振動伝達部材としての振動伝達チューブ（以下、チューブと略称することがある。）２５が一体的に設けられている。チューブ２５としては、気体を封入した金属チューブが用いられる。チューブ２５に封入される気体は振動伝達性の良い気体であればよく、例えば空気が封入される。図２に示したように、チューブ２５は、ウォータジャケットスペーサ２４がウォータジャケット溝２２に挿入された際にウォータジャケット溝２２に沿って配置されるようにウォータジャケットスペーサ２４に設けられている。
【００２０】
チューブ２５は、外壁２３と対向する内壁２１の外面２１ａと接触する内壁接触部としての複数の接合部２６と、外壁２３を貫通してシリンダブロック３の外部に突出する外部突出部としてのセンサ取付チューブ２７とを備えている。図２に示したように各接合部２６は、各気筒５の吸気側及び排気側の両方の側から内壁２１の外面２１ａと接触するようにチューブ２５に設けられている。また、各接合部２６は、外面２１ａのうち各気筒５においてノッキングの発生が予測される期間にその気筒のピストン７の天面７ａが移動する範囲と接触するようにチューブ２５に設けられている。ノッキングの発生が予測される期間、すなわちノッキングが発生し易い期間としては、例えばピストン６が上死点（ＴＤＣ）後２０°ＣＡ（クランク角度を意味する。）〜５０°ＣＡの期間が設定される。そこで、各接合部２６は、ウォータジャケットスペーサ２４がウォータジャケット溝２２に挿入された際に上死点後２０°ＣＡ（以下、２０°ＡＴＤＣと称することもある。）〜上死点後５０°ＣＡ（以下、５０°ＡＴＤＣと称することもある。）のクランク角度範囲においてピストン７の天面７ａが移動する範囲（図１の矢印Ａの範囲内）に配置されるようにチューブ２５に設けられる。さらに各接合部２６の長さは、ウォータジャケットスペーサ２４がウォータジャケット溝２２に挿入された際に各気筒５の内壁２１と隙間無く接触するように設定されている。
【００２１】
図４に示したように内壁２１の外面２１ａには、各接合部２６が嵌る凹部２１ｂが複数設けられている。各凹部２１ｂは、各接合部２６が上述した位置、すなわち各内壁２１の吸気側及び排気側であり、かつ図１の矢印Ａの範囲内に配置されるように各内壁２１の外面２１ａにそれぞれ設けられている。このように内壁２１の外面２１ａに複数の凹部２１ｂを設け、これら凹部２１ｂに各接合部２６をそれぞれ嵌め合わせることにより、各接合部２６をそれぞれ確実に上述した位置に配置することができる。このようにチューブ２５に複数の接合部２６を設け、これら接合部２６を内壁２１の各凹部２１ｂにそれぞれ嵌め合わせることにより、各気筒５にて発生したノッキングの振動を確実にチューブ２５に伝達することができる。
【００２２】
センサ取付チューブ２７は、シリンダブロック３の中央付近においてシリンダブロック３の外部に突出するようにチューブ２５に設けられている。また、センサ取付チューブ２７にもチューブ２５と同様に、空気などの振動伝達性の良い気体が封入された金属チューブが用いられる。
【００２３】
センサ取付チューブ２７には、振動検出手段としての振動センサ３０が取り付けられる。この際、図１及び図２に示したように振動センサ３０は、シリンダブロック３から離れた位置に配置されるように、すなわちシリンダブロック３から浮くようにセンサ取付チューブ２７に取り付けられる。なお、振動センサ３０は、ノッキングの有無を検出するためにエンジンに取り付けられ、振動を受けると信号を出力する周知のセンサでよいため、詳細な説明を省略する。
【００２４】
このエンジン１によれば、いずれかの気筒５でノッキングが発生した場合、そのノッキングにて発生した振動はまず接合部２６を介してチューブ２５に伝達され、その後チューブ２５及びセンサ取付チューブ２７を介して振動センサ３０に伝達される。このようにウォータジャケット溝２２内に配置されたチューブ２５を介して振動を伝達できるので、シリンダブロック３の端に設けられた＃１及び＃４の気筒５にて発生したノッキングの振動を速やかに振動センサ３０に伝達できる。また、この場合、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４を介した振動の伝達を抑制できるので、シリンダブロック３の端に設けられた＃１及び＃４の気筒５にて発生したノッキングの振動をほとんど減衰させることなく振動センサ３０に伝達できる。チューブ２５及びセンサ取付チューブ２７においては、振動が内部に封入されている気体によって伝達されるため、ノッキングの振動をさらに減衰させることなく振動センサ３０に伝達することができる。振動センサ３０は、センサ取付チューブ２７にシリンダブロック３から浮くように取り付けられるので、シリンダブロック３から振動センサ３０への振動の伝達を抑制できる。これにより、振動センサ３０がシリンダブロックから受ける影響を抑えることができるので、振動センサ３０の振動の検出精度を向上させることができる。
【００２５】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、チューブはウォータジャケットスペーサの全体に亘って設けられていなくてもよく、気筒でノッキングが発生した際のそのノッキングの振動が接合部からセンサ取付チューブに速やかに伝達されるように設けられていればよい。チューブに封入される振動伝達性の良い気体としては、空気の他に例えば窒素など温度等の外乱に影響され難い気体を使用してよい。ウォータジャケットスペーサに一体に設けられるチューブは空気などの振動伝達性の良い気体が封入されたものでなくてもよい。例えば、振動伝達性の良い金属の棒がチューブとしてウォータジャケットスペーサに一体に設けられていてもよい。振動伝達性の良い金属としては、例えばチタン、ステンレス鋼、クロームモリブデン鋼などが用いられる。この場合、金属の棒にて振動を速やかに伝達できるので、上述した形態と同様にノッキングの振動をほとんど減衰させることなく速やかに振動センサに伝達することができる。さらに、ウォータジャケットスペーサとは別に振動伝達チューブがウォータジャケット溝内に設けられていてもよい。
【００２６】
振動伝達チューブに設けられる接合部の数及び位置は、上述した形態の数及び位置に限定されない。例えば、一つの気筒に対して３つ以上の接合部がその内壁の外面と接触するように接合部が振動伝達チューブに設けられていてもよい。この場合、ノッキングの検出精度を向上させることができる。また、接合部は、吸気側及び排気側の両側から内壁に接触するように設けられていなくてもよい。例えば、各気筒においてノッキングが吸気側又は排気側のいずれの側で発生し易いかを予め実験などで求めておき、このノッキングが発生し易い側の外面に接合部が配置されるように振動伝達チューブに接合部を設けてもよい。この場合、ノッキングの検出精度を低下させることなく接合部の数を減少させることができる。センサ取付チューブを機関本体の外部に突出させる位置は、シリンダブロックの中央付近に限定されない。振動センサの検出精度、及びエンジンに支障が生じない種々の位置から機関本体の外部に突出させてよい。この場合、振動センサの配置の自由度を高めることができる。
【００２７】
ウォータジャケット溝内においてウォータジャケットスペーサの位置を固定でき、接合部を所定の位置に接触させることが可能であれば、シリンダブロックの内壁に凹部を設けなくてもよい。この場合、シリンダブロックへの加工工数を減らすことができる。
【００２８】
本発明のノック検出装置が適用される内燃機関は直列式内燃機関に限定されない。Ｖ型内燃機関に適用してもよい。また、気筒の数も４気筒に限定されず、３、６、８、１０、又は１２気筒の内燃機関に本発明を適用してもよい。本発明が適用される内燃機関のシリンダブロックは、上述した形態のものに限定されない。例えば、図５に示したように各気筒を形成する内壁が繋がっている、いわゆるサイアミーズ型のシリンダブロックを備えた内燃機関に本発明を適用してもよい。なお、図５は上述した形態の図２に対応する図であり、図５において図２と共通の部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。このようなシリンダブロック３を備えた内燃機関においても、図５に示したように上述した形態と同様にウォータジャケットスペーサ２４に一体に振動伝達チューブ２５を設け、内壁２１の外面２１ａのうち各気筒５を形成する各部分にそれぞれ接合部２６が接触するように複数の接合部２６をチューブ２５に設けるとともにセンサ取付チューブ２７に振動センサ３０を取り付けることにより、上述した形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一形態に係るノック検出装置が組み込まれた内燃機関の要部を示す図。
【図２】図１のII−II線における内燃機関の断面図。
【図３】ウォータジャケットスペーサを拡大して示す図。
【図４】図１の内壁の外面を拡大して示す図。
【図５】本発明のノック検出装置が取り付けられる他の内燃機関の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
１  内燃機関
２  機関本体
３  シリンダブロック
５  気筒
７  ピストン
７ａ  ピストンの天面
２１  内壁
２１ａ  外面
２１ｂ  凹部
２２  ウォータジャケット溝
２３  外壁
２４  ウォータジャケットスペーサ
２５  振動伝達チューブ（振動伝達部材）
２６  接合部（内壁接触部）
２７  センサ取付チューブ（外部突出部）
３０  振動センサ（振動検出手段）
【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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