(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼に伴う振動を検出する環状の振動センサを、その振動検出方向が上記エンジンのシリンダブロックに設けられたシリンダボアの中心軸にほぼ平行になるように、上記エンジンのシリンダヘッドに取り付けるエンジンの振動センサ取付構造において、ボルトとシリンダヘッドカバーの上側に設けた第一のナットとにより上記シリンダヘッドカバーが上記シリンダヘッドの上部に固定され、上記第一のナットの上面と第二のナットの下面とにそれぞれ接触するように上記振動センサが上記第二のナットにより上記ボルトに共締めされて取り付けられていることを特徴とするエンジンの振動センサ取付構造。
【請求項２】
上記第一のナットと上記シリンダヘッドカバーとの間にスペーサーが介在されている請求項１に記載のエンジンの振動センサ取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼に伴う振動を検出する振動センサ取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の振動センサ取付構造を図４を用いて説明する。
【０００３】
図４中、３１はエンジン（ディーゼルエンジン）のシリンダブロック、３２はシリンダ（シリンダボア）である。
【０００４】
エンジンのノッキングに伴う振動を検出するための振動センサ（ノックセンサ）３０は、シリンダブロック３１の側面にボルト３３を用いて取り付けられる。ノックセンサ３０は、その振動検出方向Ｄがシリンダブロック３１の幅方向（或いは長手方向）にほぼ平行になるように、シリンダブロック３１の側面に取り付けられる。例えば、ノックセンサ３０は、圧電素子を用いたものであり、振動検出面３０ａがシリンダブロック３１の側面に接触するように、シリンダブロック３１に取り付けられる。
【０００５】
エンジン内には燃焼室が形成され、燃焼室内にインジェクタから燃料が直接噴射される。燃焼室内での自然着火の際に生じたノッキングの振動は、シリンダブロック３１を介してノックセンサ３０へと伝播し、ノックセンサ３０によって検出される。
【０００６】
その他、振動センサ取付構造は、点火プラグの装着場所を利用したものや、振動センサを、エンジン表面ではなく、クランク軸周辺や、より振動発生源に近いエンジン内部に取り付けたものなどがある。
【０００７】
このような振動センサ（ノックセンサ）取付構造は、特許文献１から４等に記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３２２０５４号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３５２０号公報
【特許文献３】実開平５−６４４３９号公報
【特許文献４】特公平６−３５８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図４のようにノックセンサ３０をシリンダブロック３１に取り付けた場合、エンジンのノッキングに伴う振動は、ウォータジャケット等の位置との兼ね合いがあるものの比較的短い経路でノックセンサ３０に到達すると考えられる。このときノックセンサ３０により得られる信号波形は、図５に示すように燃焼室内での圧力変動に近い波形である。その信号波形を閾値比較して着火時期（タイミング）等のタイミング信号を得る場合には、そこでの振動波形は振幅が小さくまた筒内圧等の低周波数成分を含む場合もあるため単純な閾値比較によりタイミング信号を得ることは難しい。そのため、アンプ等により信号増幅を行い、さらにフィルタ等により必要な周波数成分を抜き出すなどの繁雑な処理及びハードの追加が必要である。
【００１０】
近年までは、エンジンの燃焼に伴う振動を検出する技術においては、燃焼室内での過早着火や異常燃焼によるノッキングの防止に主眼が置かれており、現象（ノッキング）の有無の検出に重点をおいたものであった。しかし近年、各種規制強化の流れの中で、燃焼室内での着火時期をパラメータとしたエンジンの燃焼制御が種々検討されるようになってきている。このような状況においては、検出の重点が着火時期等の検出に変わってきており、図５に示した特性の信号では着火時期等の検出に必要な精度が得がたいと思われる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、エンジンの燃焼に伴う振動を検出する際に、着火時期の検出に必要な精度を十分に確保することができるエンジンの振動センサ取付構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンの燃焼に伴う振動を検出する環状の振動センサを、その振動検出方向が上記エンジンのシリンダブロックに設けられたシリンダボアの中心軸にほぼ平行になるように、上記エンジンのシリンダヘッドに取り付けるエンジンの振動センサ取付構造において、ボルトとシリンダヘッドカバーの上側に設けた第一のナットとにより上記シリンダヘッドカバーが上記シリンダヘッドの上部に固定され、上記第一のナットの上面と第二のナットの下面とにそれぞれ接触するように上記振動センサが上記第二のナットにより上記ボルトに共締めされて取り付けられていることを特徴とするエンジンの振動センサ取付構造である。
【００１３】
請求項２の発明は、上記第一のナットと上記シリンダヘッドカバーとの間にスペーサーが介在されている請求項１に記載のエンジンの振動センサ取付構造である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エンジンの燃焼に伴う振動を検出する際に、着火時期の検出に必要な精度を十分に確保することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る振動センサ取付構造を示すシリンダヘッドの一部破断側面図である。
【００１８】
本実施形態は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）に適用したものである。
【００１９】
図１中、１１はエンジンのシリンダヘッドである。
【００２０】
図１に示すように、シリンダヘッド１１の上部には、植込みボルト１２ａ及びナット１２ｂからなるボルト１２を用いてシリンダヘッドカバー１３が固定されている。シリンダヘッド１１とシリンダヘッドカバー１３との間、及び、ナット１２ｂとシリンダヘッドカバー１３のフランジ部１３ａとの間にはそれぞれ、シールのための樹脂製シート１４、樹脂製スペーサー（ヘッドカバー取付用スペーサー）１５が介在されている。なお、ボルト１２は、植込みボルト１２ａとナット１２ｂとがあらかじめ一体となったものであっても良い。
【００２１】
エンジンの燃焼に伴う振動を検出する振動センサ１０は、その振動検出方向Ｄがエンジンのシリンダブロックに設けられたシリンダボア（図示せず）の上下中心軸Ｃにほぼ平行になるように、シリンダヘッド１１に取り付けられる。
【００２２】
振動センサ１０としては、ノックセンサや加速度センサ等を用いることができる。
【００２３】
詳しくは、振動センサ１０は、環状に形成されており、ナット１６を用いて適切なトルクでボルト１２に共締めして取り付けられる。振動センサ１０は、圧電素子を用いたノックセンサであり、振動検出面１０ａがナット１２ｂの上面に接触するように、ボルト１２に共締めして取り付けられる。
【００２４】
エンジン内には燃焼室（図示せず）が形成され、燃焼室内にインジェクタ（図示せず）から燃料が直接噴射される。噴射された燃料が燃焼室内で着火すると、エンジンの燃焼に伴う振動は、シリンダヘッド１１及びボルト１２を介して振動センサ１０へと伝播し、振動センサ１０によって検出される。
【００２５】
ここで本実施形態では、振動センサ１０を、その振動検出方向Ｄがエンジンのシリンダブロックに設けられたシリンダボアの上下中心軸Ｃにほぼ平行になるように、エンジンのシリンダヘッド１１に取り付けている。振動センサ１０により得られる信号波形は、図２に示すように、図５で示した従来例とは明らかに波形が異なる。詳しくは、振動センサ１０により得られる信号波形は、図５で示した従来例に比較して、振幅が大きく、閾値比較を行う場合も除去する必要のある低周波数成分等も少なく、かつ、燃焼による筒内圧の立ち上がりタイミングより求めた着火点に対する位相遅れも小さい。したがって、着火時期の検出の際に、アンプ等により信号増幅を行ったり、フィルタ等により必要な周波数成分を抜き出したりすることなく、着火時期の検出に必要な精度を十分に確保することができる。
【００２６】
特に、振動センサ１０を、その振動検出方向Ｄがエンジンのシリンダブロックに設けられたシリンダボアの上下中心軸Ｃにほぼ平行になるように取り付け、振動センサ１０により、シリンダヘッド１１の上下方向の振動（シリンダボアの上下中心軸Ｃに沿った方向の振動）を検出するようにすることで、エンジンの燃焼に伴う振動の振幅が大きく、位相遅れが小さい状態で検出することが可能となる。
【００２７】
また、振動センサ１０の実際の取付作業及びメンテナンス作業を考えた場合、シリンダブロックは、多くの補機類が取り付けられているなどの理由から作業に多くの工数を要することが考えられる。これに対して、シリンダヘッド１１は、シリンダブロックとは違い補機類等からの制約も比較的ゆるく、作業の際の工数の低減を図ることが可能となる。
【００２８】
また本実施形態では、シリンダヘッド１１の上部に、ボルト１２を用いてシリンダヘッドカバー１３を固定し、そのシリンダヘッドカバー１３を固定するボルト１２に、振動センサ１０を共締めして取り付けている。このようにすることで、振動センサ１０をシリンダヘッド１１に対してボルト１２（植込みボルト１２ａ及びナット１２ｂ）を介して剛体的に連結することができ、シリンダヘッド１１の上下方向の振動（シリンダボアの上下中心軸Ｃに沿った方向の振動）を減衰なく検出することができる。振動センサ１０の振動検出面１０ａをナット１２ｂの上面に接触させることなく、単に樹脂製スペーサー１５を介してシリンダヘッドカバー１３に振動センサ１０を取り付けた場合は、主たる振動に不要な低周波成分や二次的振動が重畳されたような信号となってしまい、着火時期の検出に適した信号が得られない。
【００２９】
次に、参考形態を図３に基づいて説明する。
【００３０】
図３は、参考形態に係る振動センサ取付構造を示すシリンダヘッドの一部破断側面図である。
【００３１】
参考形態は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）に適用したものである。
【００３２】
図３中、２１はエンジンのシリンダヘッドである。
【００３３】
図３に示すように、シリンダヘッド２１の上端部の側面には、ボルト２２を用いて金具（モールド）２３が固定されている。金具２３は、エンジンのシリンダブロックに設けられたシリンダボア（図示せず）の上下中心軸Ｃにほぼ直交するセンサ取付面２３ａを有している。金具２３は、側面視Ｌ字状に形成されている。
【００３４】
エンジンの燃焼に伴う振動を検出する振動センサ２０は、その振動検出方向Ｄがシリンダブロックに設けられたシリンダボアの上下中心軸Ｃにほぼ平行になるように、シリンダヘッド２１に取り付けられる。
【００３５】
振動センサ２０としては、ノックセンサや加速度センサ等を用いることができる。
【００３６】
詳しくは、振動センサ２０は、環状に形成されており、ボルト２４を用いて適切なトルクで金具２３に取り付けられる。振動センサ２０は、圧電素子を用いたノックセンサであり、振動検出面２０ａが金具２３のセンサ取付面２３ａに接触するように、金具２３に取り付けられる。
【００３７】
エンジン内には燃焼室（図示せず）が形成され、燃焼室内にインジェクタ（図示せず）から燃料が直接噴射される。噴射された燃料が燃焼室内で着火すると、エンジンの燃焼に伴う振動は、シリンダヘッド２１及び金具２３を介して振動センサ２０へと伝播し、振動センサ２０によって検出される。
【００３８】
特に参考形態では、シリンダヘッド２１の側面に、シリンダボアの上下中心軸Ｃにほぼ直交するセンサ取付面２３ａを有する金具２３を固定し、金具２３のセンサ取付面２３ａに、振動センサ２０を取り付けている。このようにすることで、振動センサ２０をシリンダヘッド２１に対して金具２３を介して剛体的に連結することができ、シリンダヘッド１１の上下方向の振動（シリンダボアの上下中心軸Ｃに沿った方向の振動）を減衰なく検出することができる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動センサ取付構造を示すシリンダヘッドの一部破断側面図である。
【図２】振動センサの信号波形を示すグラフである。
【図３】参考形態に係る振動センサ取付構造を示すシリンダヘッドの一部破断側面図である。
【図４】従来の振動センサ取付構造を示すシリンダブロックの断面図である。
【図５】振動センサの信号波形を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  振動センサ
１１  シリンダヘッド
１２  ボルト
１３  シリンダヘッドカバー
２０  振動センサ
２１  シリンダヘッド
２３  金具
２３ａ  センサ取付面
Ｃ  中心軸
Ｄ  振動検出方向
【図１】
0004760479.tif 000002
【図２】
0004760479.tif 000003
【図３】
0004760479.tif 000004
【図４】
0004760479.tif 000005
【図５】
0004760479.tif 000006