(57)【要約】【課題】応答性が高く、測温精度の経時変化が抑制されたエンジン温度測定用温度センサを提供する。【解決手段】エンジン９の温度を測定するエンジン温度測定用温度センサ１００であって、エンジン９表面に対向して配置される赤外線センサ１ｅを備え、赤外線センサ１ｅによりエンジン９表面から放射される赤外線を検出して、エンジン９表面の温度を測定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの温度を測定するエンジン温度測定用温度センサであって、前記エンジン表面に対向して配置される赤外線センサを備え、当該赤外線センサによりエンジン表面から放射される赤外線を検出して、エンジン表面の温度を測定することを特徴とするエンジン温度測定用温度センサ。
【請求項２】
前記赤外線センサを内部に収容する筒状のハウジングを備え、当該筒状ハウジングの先端部がエンジンに固定されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン温度測定用温度センサ。
【請求項３】
前記エンジン表面に先の閉じた穴が形成され、当該穴内に前記筒状ハウジングの先端部が挿入されることを特徴とする請求項２に記載のエンジン温度測定用温度センサ。
【請求項４】
前記筒状ハウジングの先端部の外周面と前記穴の内周面とにねじ部が形成され、前記筒状ハウジングの先端部が前記穴内にねじ込まれることによって、前記エンジンに固定されることを特徴とする請求項３に記載のエンジン温度測定用温度センサ。
【請求項５】
前記筒状ハウジングの先端部と前記エンジン表面との間に介在するシール部材を備え、前記筒状ハウジングが前記エンジンに固定されたとき、前記筒状ハウジングの内部は、前記シール部材によって密閉されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジン温度測定用温度センサ。
【請求項６】
前記赤外線センサは、少なくとも一面が赤外線透過フィルタからなるケース内に封入されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジン温度測定用温度センサ。
【請求項７】
前記エンジンは、空冷エンジンであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエンジン温度測定用温度センサ。
【請求項８】
前記筒状ハウジングの先端部は、前記エンジンのシリンダヘッド部に固定されることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載のエンジン温度測定用温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに装着され、エンジンの制御に用いられるエンジン温度測定用温度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンに装着され、エンジンの制御に用いられる温度センサが、例えば、特開平７−４３２２０号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図２は、特許文献１に開示された温度センサの断面図である。図２の温度センサ１０はサーミスタ温度センサで、収容部４０に装着されて、被測温流体８０であるエンジンの冷却水や排気ガスの温度を測定する。
【０００４】
温度センサ１０は、先端部を閉塞した金属管１１と、金属管１１の前端部１１ｔに寄せて配置されたサーモユニット２０とを有している。サーモユニット２０は、リード線１４を挿通させる絶縁管２１と、絶縁管２１の前端部に固定したサーミスタ素子２２とを有している。そして、サーモユニット２０の前方部分は、金属管１１内においてセメント３０に埋設固定されている。尚、図２において、符号１５はリードワイヤであり、符号１６はゴムブッシュであり、符号１８は保護チューブである。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４３２２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
自動車分野においては、近年の排ガス規制の強化に伴い、２輪車等に用いられる小型エンジンにおいても、ＥＦＩを用いた燃焼制御の要請が高まっている。ＥＦＩを用いた燃焼制御を小型エンジンに適用するには、エンジン周りでの精密な温度測定が不可欠である。しかしながら、小型エンジンは空冷タイプが多く、図２の温度センサ１０を空冷タイプのエンジンに適用しようとすると、次のような問題がある。
【０００７】
空冷タイプのエンジンは冷却水を用いないため、エンジンの温度を測定する場合には、図２の温度センサ１０の先端部１１ｔをエンジン本体に確実に接触させて、測温する必要がある。しかしながらこのような接触は一般的に困難で、エンジン本体と先端部１１ｔとの熱膨脹差やエンジン振動により接触状態が悪化して、次第に正確な温度測定ができなくなってしまう。また、エンジン本体と先端部１１ｔとの接触面積が小さいために、温度センサ１０の先端部１１ｔの熱容量が無視できず、温度センサ１０の応答性が悪くなるといった問題もある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、応答性が高く、測温精度の経時変化が抑制されたエンジン温度測定用温度センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エンジンの温度を測定するエンジン温度測定用温度センサであって、前記エンジン表面に対向して配置される赤外線センサを備え、当該赤外線センサによりエンジン表面から放射される赤外線を検出して、エンジン表面の温度を測定することを特徴としている。
【００１０】
本発明のエンジン温度測定用温度センサは、エンジン表面から赤外線として放射される輻射熱を赤外線センサで直接検出し、エンジン表面の温度を測定する。従って、温度センサの先端部をエンジン本体に接触させて、伝導熱によってエンジン表面の温度を検出するサーミスタ素子等の温度センサと異なり、赤外線センサはエンジン表面と非接触であってよい。これによって、接触型の温度センサで起きるエンジン本体と温度センサ先端部との熱膨脹差やエンジン振動に起因する接触状態の悪化問題から開放され、正確で経時変化のない温度測定が可能になる。また、輻射熱を直接検出する本発明のエンジン温度測定用温度センサにおいては、赤外線センサ周りの熱容量もほとんど問題とならないため、応答性の良い温度センサとすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記エンジン温度測定用温度センサが、前記赤外線センサを内部に収容する筒状のハウジングを備え、当該筒状ハウジングの先端部がエンジンに固定されることを特徴としている。
【００１２】
これによれば、ハウジングの加工に際して、単純な形状である筒状の先端部加工は、安価に行なうことができる。また、この筒状ハウジングの先端部がエンジンに固定されることで、エンジン表面以外の外部から入射する赤外線を遮断することができ、正確な温度測定が可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記エンジン表面に先の閉じた穴が形成され、当該穴内に前記筒状ハウジングの先端部が挿入されることを特徴としている。
【００１４】
これにより、外部から入射する赤外線の遮断が完全になる。また、先端部の温度がエンジン表面の温度に近づくため、より正確な温度測定が可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記筒状ハウジングの先端部の外周面と前記穴の内周面とにねじ部が形成され、前記筒状ハウジングの先端部が前記穴内にねじ込まれることによって、前記エンジンに固定されることを特徴としている。
【００１６】
これにより、エンジンへの強固な装着が可能になる。また、ネジ部を通したエンジン表面からの伝熱により、先端部の温度がよりエンジン表面の温度に近づくため、さらに正確な温度測定が可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記筒状ハウジングの先端部と前記エンジン表面との間に介在するシール部材を備え、前記筒状ハウジングが前記エンジンに固定されたとき、前記筒状ハウジングの内部は、前記シール部材によって密閉されることを特徴としている。
【００１８】
これによれば、筒状ハウジングの先端部とエンジン表面との間に介在するシール部材により、筒状ハウジングとエンジン表面との間で水等の浸入を防ぐことができ、赤外線センサへの悪影響が防止できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記赤外線センサが、少なくとも一面が赤外線透過フィルタからなるケース内に封入されることを特徴としている。
【００２０】
当該赤外線センサでは、エンジン表面から放射された赤外線が赤外線透過フィルタを透過して入射し、赤外線センサで輻射熱を検出することができる。一方、当該赤外線センサは、赤外線透過フィルタとケースにより密封構造となっているため、水等の浸入等による悪影響が防止される。
【００２１】
請求項７に記載のように、本発明のエンジン温度測定用温度センサは、空冷エンジンに装着される場合に特に効果的である。
【００２２】
水冷タイプのエンジンは冷却水を使用しており、エンジン冷却水をエンジンの温度測定に用いることができる。この場合、前記の伝導熱によって温度を検出するサーミスタ素子等の温度センサであっても、エンジン冷却水中に測温部を良好に接触させることができ、正確で応答性の良い温度測定が可能である。一方、空冷タイプのエンジンでは冷却水を用いておらず、温度測定の経路に良好な熱媒体がないため、前記のように接触状態の問題から開放される本発明のエンジン温度測定用温度センサが特に有効となる。
【００２３】
また、請求項８に記載のように、本発明のエンジン温度測定用温度センサは、シリンダヘッド部に装着される場合に特に効果的である。
【００２４】
エンジンの燃焼室に近いシリンダヘッド部に本発明のエンジン温度測定用温度センサを装着することで、より精密なエンジン制御が可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
【００２６】
図１（ａ）は、本発明のエンジン温度測定用温度センサ１００の断面図である。
【００２７】
図１（ａ）に示すエンジン温度測定用温度センサ１００は、ハウジング２の先端部２ｃが筒状をなし、先端２ｔが開放された先端部２ｃの筒内に、赤外線センサ１ｅが収容されている。赤外線センサ１ｅは、頭部の開口部に赤外線透過フィルタ１ｆを取り付けたケース１ｃ内に、封入された構造となっている。赤外線センサ１ｅは、赤外線透過フィルタ１ｆとケース１ｃにより密封されているため、水の浸入等による悪影響が防止される。また、ケース１ｃとハウジング２の先端部２ｃの間も、ロー材等により密封される。尚、図１（ａ）において符号３はコネクタ樹脂であり、パッキン４を挟んで、ハウジング２の後端部に‘かしめ’により固定されている。また、コネクタ樹脂３には金属のターミナル５がモールドされ、リード６を介して、赤外線センサ１とターミナル５が接続されている。
【００２８】
先端部２ｃを単純な筒形状にすることで、先端部２ｃの加工を安価に行なうことができる。また、この先端部２ｃの筒内に赤外線センサ１ｅを収容することで、エンジン表面以外の外部から入射する赤外線を遮断することができ、正確な温度測定が可能となる。
【００２９】
図１（ａ）のエンジン温度測定用温度センサ１００では、先端部２ｃの先端２ｔが開放されており、赤外線透過フィルタ１ｆを介して、赤外線センサ１ｅがエンジン表面に対向するように配置されている。尚、図１（ａ）の赤外線センサ１ｅは、対向するエンジン表面以外から入射する赤外線をハウジング２の先端部２ｃで遮断するように、先端部２ｃの先端２ｔより引っ込んだ位置に配置されている。ハウジング２の先端部２ｃは、外周面にネジ部２ｎを有し、これによりエンジン温度測定用温度センサ１００がエンジンに固定される。
【００３０】
以上のように、図１（ａ）に示す赤外線センサ１ｅが収容されるハウジング２の先端部２ｃは、赤外線センサ１ｅをエンジンに固定すると共に、エンジン表面以外の外部から入射する赤外線を遮断する役割を兼ね備えている。
【００３１】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のエンジン温度測定用温度センサ１００の外観図であり、エンジン（断面）９への装着状態を、併せて示している。
【００３２】
図１（ｂ）では、エンジン９の表面に先の閉じた穴９ｈが形成され、エンジン温度測定用温度センサ１００が、穴９ｈに先端部２ｃを挿入して固定されている。このように、赤外線センサ１ｅが収容される筒状の先端部２ｃをエンジン９の穴９ｈ内に挿入することにより、外部から入射する赤外線が完全に遮断される。また、先端部２ｃの温度がエンジン９の表面の温度に近づくため、これによって正確な温度測定が可能となる。
【００３３】
エンジン温度測定用温度センサ１００のエンジン９への固定はネジによる固定で、穴９ｈの内周面に形成されたネジ部９ｎに、エンジン温度測定用温度センサ１００のネジ部２ｎがねじ込まれる。これにより、エンジン温度測定用温度センサ１００が、エンジン９へ強固に固定される。また、ネジ部９ｎ，２ｎを通したエンジン９の表面からの伝熱により、先端部２ｃの温度がよりエンジン表面の温度に近づくため、これによっても正確な温度測定が可能となる。
【００３４】
図１（ｂ）に示すエンジン温度測定用温度センサ１００は、筒状ハウジング２の先端部２ｃとエンジン９との間にシール部材８を介在させ、筒状ハウジング２の内部がシール部材８によって密閉される構造となっている。シール部材８としては、Ｏリングもしくは金属ガスケットが用いられる。これにより、エンジン９の表面とハウジング２との間で、穴９ｈや先端部２ｃへの水の浸入を防ぐことができ、赤外線センサ１ｅへの悪影響が防止できる。
【００３５】
図１（ａ），（ｂ）に示すエンジン温度測定用温度センサ１００においては、エンジン９の表面から放射された図１（ｂ）の矢印で示す赤外線が、図１（ａ）の赤外線透過フィルタ１ｆを透過して赤外線センサ１ｅに入射し、輻射熱が検出される。このように、エンジン温度測定用温度センサ１００は、先端部２ｃに配置された赤外線センサ１ｅにより輻射熱を直接検出し、エンジン表面の温度を測定する。従って、温度センサの先端部をエンジン本体に接触させて、伝導熱によってエンジン表面の温度を検出するサーミスタ素子等の温度センサと異なり、測温素子である赤外線センサ１ｅは、エンジン９の表面と非接触であってよい。これによって、接触型の温度センサで起きるエンジン本体と温度センサ先端部との熱膨脹差やエンジン振動に起因する接触状態の悪化問題から開放され、正確で経時変化のない温度測定が可能になる。また、赤外線センサ１ｅにより輻射熱を直接検出する図１（ａ），（ｂ）のエンジン温度測定用温度センサ１００においては、赤外線センサ１ｅ周りの熱容量もほとんど問題とならないため、応答性の良い温度センサとすることができる。
【００３６】
図１（ａ），（ｂ）に示すエンジン温度測定用温度センサ１００は、空冷エンジンに装着される場合に、特に効果的である。水冷タイプのエンジンは冷却水を使用しており、エンジン冷却水をエンジンの温度測定に用いることができる。この場合には図２に示すように、伝導熱によって温度を検出するサーミスタ素子２２等の温度センサ１０であっても、エンジン冷却水８０に測温部を良好に接触させることができ、正確で応答性の良い温度測定が可能である。一方、空冷タイプのエンジンでは冷却水を用いておらず、温度測定の経路に良好な熱媒体がないため、前記のように接触状態の問題から開放される図１（ａ），（ｂ）のエンジン温度測定用温度センサ１００が特に有効となる。
【００３７】
また、図１（ａ），（ｂ）に示すエンジン温度測定用温度センサ１００は、シリンダヘッド部に装着される場合に、特に効果的である。エンジンの燃焼室に近いシリンダヘッド部に図１（ａ），（ｂ）のエンジン温度測定用温度センサ１００を装着することで、より精密なエンジン制御が可能になる。
【００３８】
以上のように、図１（ａ），（ｂ）に示すエンジン温度測定用温度センサ１００は、応答性が高く、測温精度の経時変化が抑制された温度センサである。従って、このエンジン温度測定用温度センサ１００を用いることで、２輪車等に用いられる小型の空冷エンジンにおいてもＥＦＩを用いた燃焼制御が可能となり、排ガス規制の強化にも対応が可能である。
【００３９】
（他の実施形態）
図１（ａ），（ｂ）に示すエンジン温度測定用温度センサ１００は、先端部２ｃの外周面とエンジン９の穴９ｈの内周面にネジ部２ｎ，９ｎが形成され、このネジ部２ｎ，９ｎを介してエンジン９に固定されていた。エンジン温度測定用温度センサのエンジンへの固定はこれに限らず、ハウジング２にボルト固定用の穴を形成し、ボルトによってエンジンに固定してもよい。
【００４０】
図１（ａ），（ｂ）に示すエンジン温度測定用温度センサ１００は、エンジン９に先の閉じた穴９ｈが形成され、穴９ｈ内にハウジング２の筒状をなす先端部２ｃを挿入して、エンジンに固定されていた。エンジン温度測定用温度センサのエンジンへの配置は、これに限らない。例えば、図１（ａ）のエンジン温度測定用温度センサ１００の先端２ｔに鍔をつけ、エンジン９にボルトで固定してもよい。この場合には、エンジン９に先端部挿入用の穴９ｈを形成しなくてよい。また、赤外線センサ１ｅをエンジンに固定する構造を取らず、赤外線センサ１ｅをエンジン以外の場所に固定して、エンジン表面に対向して配置してもよい。
【００４１】
図１（ａ），（ｂ）に示すエンジン温度測定用温度センサ１００は、赤外線センサ１ｅが、頭部の開口部に赤外線透過フィルタ１ｆを取り付けたケース１ｃ内に封入された構造であった。これに限らず、図１（ａ）のケース１ｃを用いないで、ハウジング２の先端２ｔの開口部に赤外線透過フィルタ１ｆを配置し、赤外線センサ１ｅを先端部２ｃの筒内に直接配置するようにしてもよい。
【００４２】
以上のような構成のエンジン温度測定用温度センサであっても、応答性が高く、測温精度の経時変化が抑制されたエンジン温度測定用温度センサとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明のエンジン温度測定用温度センサの断面図であり、（ｂ）は、本発明のエンジン温度測定用温度センサの外観図であり、エンジン（断面）への装着状態を併せて示している。
【図２】従来の温度センサの断面図である。
【符号の説明】
１０  温度センサ
１００  エンジン温度測定用温度センサ
１ｅ  赤外線センサ
１ｆ  赤外線透過フィルタ
１ｃ  ケース
２  ハウジング
２ｃ  先端部
２ｔ  先端
２ｎ  ネジ部
８  シール部材
９  エンジン
９ｈ  （先の閉じた）穴
９ｎ  ネジ部
【図１】
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【図２】
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