(57)【要約】【課題】筒内圧センサに蓄積される熱を十分に放熱する。【解決手段】筒内圧センサ１０はハウジング１２、金属ステム１３、ダイアフラム１４、および伝熱フィン１５を有す。ハウジング１２、金属ステム１３、およびダイアフラム１４を溶接して一体化する。金属ステム１３の側面のダイアフラム１４側端部近辺に伝熱フィン１５を溶接する。筒内圧センサ１０をエンジンヘッド１に取付けた状態で、金属ステム１３と取付孔２の間に空隙が存在する。筒内圧センサ１０の取付時、伝熱フィン１５は取付孔２から離れる形状である。伝熱フィン１５を形状記憶合金で形成する。伝熱フィン１５が受熱すると、伝熱フィン１５は取付孔２の径方向に広がり取付孔２に接触する。【選択図】図１
2009168708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱性を有し受熱により変形する部材によって形成され、変形前にはエンジン本体から離れており、受熱による変形後には前記エンジン本体に接触する伝熱フィンを備えることを特徴とする筒内圧センサ。
【請求項２】
前記伝熱フィンは、受熱後の変形状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の筒内圧センサ。
【請求項３】
前記伝熱フィンは、形状記憶合金によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の筒内圧センサ。
【請求項４】
前記エンジン本体に形成される孔部に沿って延びるように形成され、前記エンジン本体に前記筒内圧センサを固定させた状態で前記エンジン本体の燃焼室側の端部である第１の端部の側面が前記孔部の内周面から離れているハウジングを備え、
前記伝熱フィンは前記第１の端部の側面に設けられる
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の筒内圧センサ。
【請求項５】
前記伝熱フィンは、前記第１の端部の先端付近に設けられることを特徴とする請求項４に記載の筒内圧センサ。
【請求項６】
前記伝熱フィンは前記第１の端部の側面の全周囲に設けられ、受熱による変形後に前記内周面の全周囲に接触することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の筒内圧センサ。
【請求項７】
請求項１に記載の筒内圧センサが前記エンジン本体の燃焼室の圧力に応じて出力する第１の信号を受信する受信手段と、
前記第１の信号に基づいて第１の圧力値を算出する算出手段と、
前記第１の圧力値を前記燃焼室の圧力として認定する認定手段と、
前記伝熱フィンが受熱により変形して、前記エンジン本体に接触しているか否かを判別する第１の判別手段と、
前記伝熱フィンが前記エンジン本体に接触していないと前記第１の判別手段が判別するときに、前記認定手段による前記第１の圧力値の前記燃焼室の圧力としての認定を停止させる制御手段とを備える
ことを特徴とする筒内圧算出装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記エンジン本体によって構成されるエンジンの始動後から前記第１の判別手段により前記伝熱フィンが前記エンジン本体に接触していると判別されるまで、前記第１の圧力値の前記燃焼室の圧力としての認定を停止させることを特徴とする請求項７に記載の筒内圧算出装置。
【請求項９】
前記受信手段は、前記エンジン本体に形成されるシリンダ毎に設けられる前記筒内圧センサから、前記シリンダ毎の前記燃焼室の圧力に応じて出力する前記第１の信号を受信することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の筒内圧算出装置。
【請求項１０】
前記算出手段は、前記シリンダ毎に対応する前記第１の圧力値を算出し、
前記第１の判別手段は、前記シリンダ毎に設けられる前記筒内圧センサ毎に、前記伝熱フィンが前記エンジン本体に接触しているか否かを判別し、
前記制御手段は、前記伝熱フィンが前記エンジン本体に接触していないと判別された前記シリンダに対応する前記第１の圧力値の前記燃焼室の圧力としての認定を停止させる
ことを特徴とする請求項９に記載の筒内圧算出装置。
【請求項１１】
前記算出手段は、前記シリンダ毎に対応する前記第１の圧力値を算出し、
前記第１の判別手段は、前記シリンダ毎に設けられる前記筒内圧センサ毎に、前記伝熱フィンが前記エンジン本体に接触しているか否かを判別し、
前記制御手段は、いずれかの前記筒内圧センサの前記伝熱フィンが前記エンジン本体に接触していないときに、前記認定手段による前記第１の圧力値の前記燃焼室の圧力としての認定を停止させる
ことを特徴とする請求項９に記載の筒内圧算出装置。
【請求項１２】
前記エンジン本体によって構成されるエンジンの行程が燃焼行程であるときと膨張行程であるときとを判別する第２の判別手段を備え、
前記第１の判別手段は、前記圧縮行程時および前記膨張行程時に受信した前記第１の信号に基づいて、前記伝熱フィンが前記エンジン本体に接触しているか否かを判別する
ことを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれか１項に記載の筒内圧算出装置。
【請求項１３】
前記第１の判別手段は、
前記圧縮行程時および前記膨張行程時に受信した前記第１の信号に基づいて、前記第１の圧力値と実際の燃焼室の圧力との誤差である圧縮時圧力誤差および膨張時圧力誤差を算出し、
前記圧縮時圧力誤差と前記膨張時圧力誤差との差が閾値より小さいときに、前記伝熱フィンが前記エンジン本体に接触してると判別する
ことを特徴とする請求項１２に記載の筒内圧算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサ、および筒内圧センサから出力される信号に基づいて燃焼室内の圧力を算出する筒内圧算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼室内における燃焼状態をモニターするために、燃焼室内の圧力を検出することが知られている。燃焼室内の圧力を検出するために、筒内圧センサがエンジン本体に設けられる。
【０００３】
エンジン本体には、筒内圧センサを取付けるために、外表面から燃焼室に通じる取付孔が形成される。筒内圧センサは、取付孔に挿入することにより、エンジン本体に取付けられる。筒内圧センサの側面にはシール面が形成され、筒内圧センサがエンジン本体に取付けられるときに、シール面と取付孔とが密着する。
【０００４】
筒内圧センサのシール面より燃焼室側の端部と取付孔との間に空隙が存在し、デポジットが空隙に侵入することがあった。そこで、デポジットの侵入を防ぐために、筒内圧センサの端部と取付孔との間にシール部材を設けることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、シール部材を設けることにより、筒内圧センサの端部の放熱性が低下するため、筒内圧センサの筐体に熱歪みが生じることがある。筐体に熱歪みが生じると、筒内圧が一定であっても、筐体内部に設けられる検出素子に作用する力が変わる。それゆえ、正確な燃焼室内の圧力を検出することが困難であった。
【特許文献１】特開２００７−１８７６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明では、エンジンの筒内圧を正確に検出可能にする筒内圧センサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る筒内圧センサは、伝熱フィンを含む。伝熱フィンは、伝熱性を有し且つ受熱により変形する部材によって形成される。また、受熱フィンは、変形前にはエンジン本体から離れており、受熱による変形後にはエンジン本体に接触する。
【０００８】
第１の発明によると、エンジンを始動後に伝熱フィンが変形してエンジンヘッドに接触するので、筒内圧センサに蓄積される熱が伝熱フィンによってエンジンヘッドに放熱される。また、受熱による変形前には、伝熱フィンがエンジン本体から離れているので、伝熱フィンとエンジン本体とを接触させることなく、取付けることが可能である。接触させること無く取付けることにより、筒内圧センサの破損が防止される。
【０００９】
第２の発明に係る筒内圧センサでは、第１の発明の構成に加えて、伝熱フィンが受熱後の変形状態を維持する。
【００１０】
第２の発明によると、伝熱フィンの受熱後の変形が維持されるので、一度伝熱フィンが受熱すれば伝熱フィンのエンジン本体への接触状態が維持される。伝熱フィンがエンジン本体に接触していない場合は、筒内圧センサによって検出される圧力に含まれる誤差が大きくなる。しかし、前述のように、第２の発明によると、一度伝熱フィンが受熱して変形すれば、以後の筒内圧センサによって検出される圧力の正確性は高いまま維持される。
【００１１】
第３の発明に係る筒内圧センサでは、第１の発明の構成に加え、伝熱フィンが形成記憶合金によって形成される。
【００１２】
第３の発明によると、形状記憶合金は伝熱性を有し、また受熱により変形する部材であり、また受熱後の変形状態を維持することが可能である。
【００１３】
第４の発明に係る筒内圧センサでは、第１の発明の構成に加え、ハウジングを有する。ハウジングは、エンジン本体に形成される孔部に沿って延びる形状に形成される。また、エンジン本体に筒内圧センサを固定させた状態で、ハウジングのエンジン本体の燃焼室側の端部である第１の端部の側面が孔部の内周面から離れている。
【００１４】
第４の発明によると、蓄熱しやすく、熱歪みの生じやすい第１の端部の側面に伝熱フィンが設けられるので、筒内圧センサを効果的に放熱させることが可能である。
【００１５】
第５の発明に係る筒内圧センサでは、第４の発明の構成に加え、伝熱フィンが第１の端部の先端付近に設けられる。
【００１６】
第５の発明によると、最も多くの熱を受ける第１の端部の先端付近から放熱可能になるので、熱歪みの影響がさらに低減化される。
【００１７】
第６の発明に係る筒内圧センサでは、第４の発明の構成に加え、伝熱フィンは第１の端部の側面の全周囲に設けられる。また、伝熱フィンは、受熱による変形後に孔部の内周面の全周囲に接触する。
【００１８】
第６の発明によると、筒内圧センサと孔部との間の隙間が伝熱フィンにより覆われるので、デポジットの侵入を防ぐことが可能になる。
【００１９】
第７の発明に係る筒内圧算出装置は、受信手段と、認定手段と、第１の判別手段と制御手段とを含む。受信手段は、第１の発明にかかる筒内圧センサがエンジン本体の燃焼室の圧力に応じて出力する第１の信号を受信する。算出手段は、第１の信号に基づいて第１の圧力値を算出する。認定手段は、第１の圧力値を燃焼室の圧力として認定する。第１の判別手段は、伝熱フィンが受熱により変形してエンジン本体に接触しているか否かを判別する。制御手段は、伝熱フィンがエンジン本体に接触していないと第１の判別手段が判別するときに、認定手段による第１の圧力値の燃焼室の圧力としての認定を停止させる。
【００２０】
第７の発明によると、伝熱フィンがエンジン本体と接触していないと判断されるときに、第１の圧力値が燃焼室の圧力として認定されない。したがって、そのようなときの誤差の大きな圧力値をその他の制御などに使用することが防がれる。
【００２１】
第８の発明に係る筒内圧算出装置では、第７の発明の構成に加え、エンジン本体によって構成されるエンジンの始動後から第１の判別手段により伝熱フィンがエンジン本体に接触していると判別されるまで、第１の圧力値の燃焼室の圧力としての認定を停止させる。
【００２２】
第８の発明によると、伝熱フィンがエンジン本体から離れていると考えられるエンジンの始動後に確実にご認定を防止することが可能である。
【００２３】
第９の発明に係る筒内圧算出装置では、第７の発明の構成に加え、受信手段はエンジン本体に形成されるシリンダ毎に設けられる筒内圧センサからシリンダ毎の燃焼室の圧力に応じて出力する第１の信号を受信する。
【００２４】
第９の発明によると、シリンダ毎に燃焼室の圧力を受信して、シリンダ毎に燃焼室の圧力の算出および各燃焼室の圧力としての認定を行なうことが可能である。したがって、燃焼室の圧力に基づく制御をシリンダ毎に実行することが可能である。
【００２５】
第１０の発明に係る筒内圧算出装置では、第９の発明の構成に加え、算出手段はシリンダ毎に対応する第１の圧力値を算出する。また、第１の判別手段はシリンダ毎に設けられる筒内圧センサ毎に伝熱フィンがエンジン本体に接触しているか否かを判別する。また、制御手段は、伝熱フィンがエンジン本体に接触していないと判別されたシリンダに対応する第１の圧力値の燃焼室の圧力としての認定を停止させる。
【００２６】
第１０の発明によると、認定の可否がシリンダ毎に行なわれるので、他のシリンダにおいて伝熱フィンがエンジン本体に接触することを待つことなく認定されることが可能となる。
【００２７】
第１１の発明に係る筒内圧算出装置では、第９の発明の構成に加え、算出手段がシリンダ毎に対応する第１の圧力値を算出する。また、第１の判別手段は、シリンダ毎に設けられる筒内圧センサ毎に伝熱フィンがエンジン本体に接触しているか否かを判別する。また、制御手段は、いずれかの筒内圧センサの伝熱フィンがエンジン本体に接触していないときに、認定手段による第１の圧力値の燃焼室の圧力としての認定を停止させる。
【００２８】
第１１の発明によると、すべてのシリンダにおいて伝熱フィンがエンジン本体に接触している場合にのみ、第１の圧力値が燃焼室の圧力として認定される。したがって、個別に認定停止を解除する場合に比べて簡潔な制御となる。
【００２９】
第１２の発明に係る筒内圧算出装置では、第７の発明の構成に加え、第２の判別手段を有する。第２の判別手段は、エンジン本体によって構成されるエンジンの行程が圧縮行程であるときと膨張行程であるときとを判別する。また、第１の判別手段は、圧縮行程時および膨張行程時に受信した第１の信号に基づいて、伝熱フィンがエンジン本体に接触しているか否かを判別する。
【００３０】
第１２の発明によると、実際に送信される第１の信号に基づいて、伝熱フィンがエンジン本体に接触しているか否かを判別するので、判別の精度を高くすることが出来る。
【００３１】
第１３の発明に係る筒内圧算出装置では、第１２の発明の構成に加え、第１の判別手段が、圧縮時圧力誤差および膨張時圧力誤差を算出する。また、第１の判別手段は、圧縮時圧力誤差と膨張時圧力誤差との差が閾値より小さいときに、伝熱フィンがエンジン本体に接触していると判別する。なお、圧縮時圧力誤差は、圧縮行程時に受信した第１の信号に基づいて算出される第１の圧力値と実際の燃焼室の圧力との誤差である。また、膨張時圧力誤差は、膨張行程時に受信した第１の信号に基づいて算出される第１の圧力値と実際の燃焼室の圧力との誤差である。
【００３２】
第１３の発明によると、圧縮時圧力誤差と膨張時圧力誤差を求めて、これらに基づいて伝熱フィンがエンジン本体に接触しているか否かを判別するので、高い精度で判別することが可能である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、伝熱フィンとエンジン本体とを接触させること無く取付けた後に伝熱フィンをエンジン本体に接触させることが可能となり、筒内圧センサの破損を防ぎながら、筒内圧センサを十分に放熱させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用した筒内圧センサをエンジン本体のエンジンヘッドに取付けた状態で示す縦断面図である。
【００３５】
エンジンヘッド１には、外表面から燃焼室まで貫通する取付孔２が形成される。筒内圧センサ１０は棒状に形成される。筒内圧センサ１０は、長手方向に沿って取付孔２に挿入される。
【００３６】
筒内圧センサ１０は、コネクタ部１１、ハウジング１２、金属ステム１３、ダイアフラム１４によって構成される。ハウジング１２と金属ステム１３とが、金属ステム１３とダイアフラム１４とが溶接され、一体化される。コネクタ部１１はハウジング１２に取付けられる。
【００３７】
ハウジング１２は、ステンレスなどの金属によって形成され、本体部１２ｂと収納部１２ｓとを有する。本体部１２ｂは両端が開放された中空円筒形状である。収納部１２ｓは内部に段付き孔部１２ｈが形成され、段付き孔部１２ｈは本体部１２ｂの内部中空に接続される。金属ステム１３は、本体部１２ｂの端部に溶接される。また、コネクタ部１２は、収納部１２ｓに取付けられる。
【００３８】
本体部１２ｂの外周面には雄ネジ部１２ｓｃが形成される。また、エンジンヘッド１の取付孔２の外表面側の一部には、雌ネジ部２ｓが形成される。本体部１２ｂの雄ネジ部１２ｓを取付孔２の雌ネジ部２ｓに螺合させることにより、筒内圧センサ１０はエンジンヘッド１に取付けられる。
【００３９】
金属ステム１３は、ステンレスなどの金属によって、内径が同一で外径が中径、大径、および小径に変わる３段の円筒形状に形成される。中径円筒部１３ｍの外径は本体部１２ｂの内径と同一であり、中径円筒部１３ｍを本体部１２ｂに挿入した状態で、ハウジング１２と金属ステム１３とは溶接される。
【００４０】
大径円筒部１３ｌの外径は、本体部１２ｂの外径と同一となるように形成される。大径円筒部１３ｌと小径円筒部１３ｓとの間の段はテーパー状に形成される。エンジンヘッド１の取付孔２は、外表面側が大径で、燃焼室側が小径となる段付き形状に形成される。雄ネジ部１２ｓｃを雌ネジ部２ｓに螺合していくと、取付孔２の段と金属ステム１３のテーパー面が密着し、燃焼室内が密閉される。
【００４１】
金属ステム１３の小径円筒部１３ｓ側の端部は開放されており、この開放端にはダイアフラム１４が溶接される。ダイアフラム１４はステンレスなどの金属によって薄肉円形板の底部と円筒状の側部とを有する形状に形成される。側部は金属ステム１３の小径円筒と同じ外径であり、底部は金属ステム１３の軸に対して垂直である。金属ステム１３の小径円筒部１３ｓ先端の外周は細径化されており、ダイアフラム１４に挿入された状態で溶接される。
【００４２】
金属ステム１３の小径円筒部１３ｓの側面には、放熱用の伝熱フィン１５が設けられる。伝熱フィン１５は形状記憶合金により形成され、オーステナイト相において、図２に示すようにスカート形状である。なお、形状記憶合金の変態点が筒内圧センサ１０を取付るエンジンの燃焼温度以下になるように、形状記憶合金の組成は調整される。
【００４３】
また、オーステナイト相において、伝熱フィン１５の小径側の端部の内径が金属ステム１３の小径円筒部１３ｓの外径と実質的に同一になるように、伝熱フィン１５は形成される。さらに、オーステナイト相において、伝熱フィン１５の大径側の端部の外径がエンジンヘッド１の小径側の取付孔２の内径に実質的に等しく、または取付孔２の内径より長くなるように、伝熱フィン１５は形成される。
【００４４】
さらに、マルテンサイト相において、伝熱フィン１５の小径側の端部はオーステナイト相のときと同じ形状を保ったまま、エンジンヘッド１に取付けたときに伝熱フィン１５が取付孔２から離れるように、伝熱フィン１５が変形される。
【００４５】
マルテンサイト相で変形させた形状のまま、伝熱フィン１５の小径側の端部が金属ステム１３の小径円筒部１３ｓの端部近辺に溶接される。したがって、筒内圧センサ１０のダイアフラム１４側の先端付近をエンジンヘッド１に触れさせること無く、筒内圧センサ１０をエンジンヘッド１に取付け可能である（図３参照）。筒内圧センサ１０を取付けた状態でエンジンを燃焼させると、伝熱フィン１５が燃焼時の熱を受けて、大径側の端部が径方向に広がり取付孔２の内周面に接触する（図１参照）。
【００４６】
金属ステム１３の中径円筒部１３ｍ側の端部は閉塞され、薄肉状の歪み部１３ｄが形成される。金属ステム１３内部に、圧力伝達ロッド１６が配置される。圧力伝達ロッド１６は、ステンレスなどの金属またはセラミックにより棒状に形成される。圧力伝達ロッド１６は、ダイアフラム１４と歪み部１３ｄに挟持され、これによりダイアフラム１４および歪み部１３ｄに軸方向に予荷重がかかる。
【００４７】
前述のようにダイアフラム１４の底部は薄肉状であり、燃焼室内の圧力により底部に垂直な方向（符号Ｐ参照）に変形する。ダイアフラム１４の底部の変形により、底部に作用する力が、受圧伝達ロッド１６を介して歪み部１３ｄ側に伝達される。
【００４８】
受圧伝達ロッド１６を介して歪み部１３ｄに伝達された力により、歪み部１３ｄが板面に垂直な方向に変形する。歪み部１３ｄには検出素子１７が設けられる。検出素子１７は、歪み部１３ｄの変形に応じた電気信号を圧力信号（第１の信号）として出力する。
【００４９】
検出素子１７は信号線１８を介してＩＣチップ１９に接続されており、圧力信号はＩＣチップ１９に送信される。ＩＣチップ１９により圧力信号に対してゲインコントロールなどの信号処理が施される。
【００５０】
ＩＣチップ１９はプリント基板２０上に搭載される。プリント基板２０は収納部１２ｓ内の段付き孔部１２ｈに配置される。また、収納部１２ｓの段付き孔部１２ｈにはコネクタ部１１が挿入され、プリント基板２０は段付き孔部１２ｈの段とコネクタ部１１とによって挟持される。
【００５１】
コネクタ部１１は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂により形成される。コネクタ部１１の側面には段付き孔部１２ｈの内径と実質的に外径が等しい鍔部１１ｂが形成される。鍔部１１ｂと鍔部１１ｂとの間にＯリング２１を嵌合させた状態で、コネクタ部１１を段付き孔部１２ｈに挿入することにより、本体部１２ｂ内の中空が密閉される。収納部１２ｓの開口の縁部がコネクタ部１１にかしめられることにより、コネクタ部１１が収納部１２ｓに固定される。
【００５２】
コネクタ部１１には金属製の端子２２が、インサート成形などの成形法により形成される。端子２２はコネクタ部１１内において、プリント基板２０に接続される。コネクタ部１１を接続ケーブル（図示せず）を介してＥＣＵ（図示せず）に接続することにより、信号処理の施された圧力信号をＥＣＵに送信可能である。
【００５３】
なお、筒内圧センサ１０はエンジンに形成される各シリンダ（図示せず）に設けられる。シリンダ毎に燃焼室の圧力に応じた圧力信号がＥＣＵ（図１において図示せず）に送信される。
【００５４】
以上のような構成の第１の実施形態の筒内圧センサによれば、エンジンを始動させ暖機されると、伝熱フィン１５がエンジンヘッド１に接触する。伝熱フィン１５は形状記憶合金製で伝熱性を有するので、金属ステム１３およびダイアフラム１４に蓄積される熱が伝熱フィンを介してエンジンヘッド１に放熱される。
【００５５】
したがって、金属ステム１３およびダイアフラム１４に生じる熱歪みが低減化されるので、検出される圧力の精度が向上する。図４に示すように、従来の筒内圧センサでは筒内圧センサ先端の放熱が不十分であるため、筐体が膨張するため実際の燃焼室内の圧力より低い圧力が検出されていた。また、ヒステリシスが大きく、検出される圧力の精度が不十分であった。一方、第１の実施形態の筒内圧センサでは、前述のように十分に放熱されるため、圧力の検出精度が高い。
【００５６】
また、第１の実施形態の筒内圧センサによれば、エンジンヘッド１への取付時における筒内圧センサ１０の破損を防ぐことが可能である。筒内圧センサ１０の先端部を放熱するためには、変形すること無く取付孔２に接触する外径の伝熱フィンを筒内圧センサの先端に設けることが考えられる。しかし、そのような筒内圧センサをエンジンヘッド１に取付けるときに、筒内圧センサの先端部が取付孔２に接触する。接触時に筐体が変形したり、検出素子に衝撃が与えられることにより、筒内圧センサが破損することがある。
【００５７】
一方、第１の実施形態の筒内圧センサでは、筒内圧センサ１０を取付孔２に接触させずに取付けることが可能であり、破損の可能性が低減化される。また、エンジンの燃焼により伝熱フィン１５が開くので、取付後に伝熱フィン１５を開くための操作が不要である。
【００５８】
また、第１の実施形態の筒内圧センサによれば、燃焼室側から見て金属ステム１３と取付孔２の間の空隙は全周囲に渡って伝熱フィン１５により覆われる。したがって、空隙へのデポジットなどの不純物の侵入が防がれる。
【００５９】
次に、本発明の第２の実施形態を適用した筒内圧センサについて説明する。第２の筒内圧センサ１０は、伝熱フィン１５０の形状が第１の実施形態と異なる。なお、第２の筒内圧センサ１０の伝熱フィン１５０以外の構成は、第１の実施形態の筒内圧センサ１０と同じである。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には同じ符号を付す。
【００６０】
伝熱フィン１５０は、第１の実施形態と同じく、形状記憶合金によって形成される。図５に示すように、伝熱フィン１５０は短冊状に形成され、金属ステム１３の小径円筒部１３ｓの側面に複数の伝熱フィン１５０が設けられる。伝熱フィン１５０の短辺が小径円筒部１３ｓの円周と重なるように、伝熱フィン１５０は金属ステム１３に溶接される。伝熱フィン１５０はオーステナイト相において、金属ステム１３に溶接される端部とは逆の端部が小径円筒部１３ｓの外周から離れ、エンジンヘッド１の小径側の取付孔２に接触するように、形成される。
【００６１】
さらに、マルテンサイト相において伝熱フィン１５０の一端が取付孔２から離れる様に、伝熱フィン１５０は変形される。マルテンサイト相で変形させた形状のまま、伝熱フィン１５０は小径円筒部１３ｓの端部付近に溶接される。
【００６２】
以上のような構成の第２の実施形態の筒内圧センサによっても、金属ステム１３およびダイアフラム１４に蓄積される熱が伝熱フィン１５０を介してエンジンヘッド１に放熱される。従って、第１の実施形態と同様に、検出される圧力の精度が向上する。
【００６３】
また、第２の実施形態の筒内圧センサによっても、筒内圧センサ１５０のエンジンヘッド１への取付時における筒内圧センサ１０の破損を防ぐことが可能である。
【００６４】
次に、第１または第２の実施形態を適用した筒内圧センサから出力される圧力信号に基づいて、燃焼室内の圧力を算出する第１の実施形態の筒内圧算出装置について説明する。なお、エンジンの各動作を制御するＥＣＵは第１の実施形態の筒内圧算出装置として機能して、筒内圧センサ１０から圧力信号を受信して、燃焼室内の圧力を算出する。
【００６５】
図６に示すように、ＥＣＵ３には筒内圧センサ１０およびクランク角センサ４が接続される。筒内圧センサ１０から圧力信号が、ＥＣＵ３に送信される。ＥＣＵ３には、圧力信号に対応する対応圧力値（第１の圧力値）の対応マップデータが格納されている。ＥＣＵ３が圧力信号を受信すると、対応圧力値がＥＣＵ３により算出される。算出された対応圧力値が燃焼室内の圧力として認定され、例えば点火時期の決定やノッキングの発生の有無の判別に用いられる。
【００６６】
伝熱フィン１５、１５０が取付孔２に接触していないときには金属ステム１３の放熱が不十分なため、対応圧力値は実際の燃焼室内の圧力に対して大きな誤差を含むことがある。ＥＣＵ３は、伝熱フィン１５、１５０が取付孔２と接触せずに離れているときには、対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定を停止する。
【００６７】
ＥＣＵ３はクランク角センサ４に接続される。クランク角センサ４からクランクの回転角に応じたクランク角信号が、ＥＣＵ３に送信される。ＥＣＵ３は、クランク角信号および圧力信号に基づいて、伝熱フィン１５、１５０と取付孔２とが接触しているか否かを判別する。以下に判別方法について説明する。
【００６８】
ＥＣＵ３は、圧縮行程および膨張行程における実際の圧力に対する算出される圧力値のオフセット誤差ΔＰｃ、ΔＰｅを算出する。なお、圧縮行程または膨張行程であるか否かはクランク角信号に基づいて判別する。
【００６９】
次に圧縮行程におけるオフセット誤差と膨張行程におけるオフセット誤差との差（ΔＰｃ−ΔＰｅ）が閾値未満であるか否かを判別する。オフセット誤差の差（ΔＰｃ−ΔＰｅ）が閾値未満であるときに、伝熱フィン１５、１５０が取付孔２から離れているとＥＣＵ３は判別して、対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定を停止する。
【００７０】
圧縮行程におけるオフセット誤差ΔＰｃの算出のために、エンジンの吸気弁閉止後から着火までの間に、ＥＣＵ３は同時に出力されるクランク角信号と圧力信号に基づくクランク角θｃ１、θｃ２と対応圧力値Ｐｃ１、Ｐｃ２の算出を行う。
【００７１】
断熱圧縮において、ＰＶ＾κ＝一定であることをから、次式（１）が成立する。
（Ｐｃ１＋ΔＰｃ）Ｖ＾κ（θｃ１）＝（Ｐｃ２＋ΔＰｃ）Ｖ＾κ（θｃ２）・・・（１）
なお、シリンダ容積はクランク角の関数として算出することが可能であり、上式（１）において、Ｖ（θ）はクランク角θにおけるシリンダ容積であり、κは比熱比である。
【００７２】
したがって、圧縮行程におけるオフセット誤差は次式（２）によって算出される。
ΔＰｃ＝｛Ｐｃ２Ｖ＾κ（θｃ２）−Ｐｃ１Ｖ＾κ（θｃ１）｝／｛Ｖ＾κ（θｃ１）−Ｖ＾κ（θｃ２）｝・・・（２）
【００７３】
同様に、膨張行程におけるオフセット誤差ΔＰｅの算出のために、エンジンの燃焼終了後から排気弁開放までの間に、ＥＣＵ３は同時に出力されるクランク角信号と圧力信号に基づくクランク角θｅ１、θｅ２と対応圧力値Ｐｅ１、Ｐｅ２の算出を２度行なう。
【００７４】
断熱膨張においても、断熱圧縮時と同様に、ＰＶ＾κ＝一定であることから、膨張行程におけるオフセット誤差は次式（３）によって算出される。
ΔＰｅ＝｛Ｐｅ２Ｖ＾κ（θｅ２）−Ｐｅ１Ｖ＾κ（θｅ１）｝／｛Ｖ＾κ（θｅ１）−Ｖ＾κ（θｅ２）｝・・・（３）
【００７５】
なお、圧縮行程および膨張行程におけるオフセット誤差は、シリンダ毎に算出される。第１の実施形態のＥＣＵ３では、対応圧力値の燃焼室の圧力としての認定の可否がシリンダ毎に行なわれる。
【００７６】
次に、図７のフローチャートを用いて、本実施形態において、クランク角信号と圧力信号とに応じてＥＣＵ３による対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定の可否の制御について説明する。なお、認定の可否の制御は、エンジンの始動後、すなわちＥＣＵ３の起動後からステップ毎に定められた時間で各種制御が実行される。
【００７７】
ステップＳ１００において、ＥＣＵ３は圧力信号およびクランク角信号を取得する。ステップＳ１０１において、ＥＣＵ３は取得した圧力信号に基づいて対応圧力値を算出する。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ３は圧縮行程および膨張行程におけるオフセット誤差ΔＰｃおよびΔＰｅを算出する。
【００７８】
オフセット誤差を算出すると、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、全シリンダにおいて圧縮行程におけるオフセット誤差と膨張行程におけるオフセット誤差の差（ΔＰｅ−ΔＰｃ）が閾値より大きくなるか否かを、ＥＣＵ３が判別する。
【００７９】
（ΔＰｅ−ΔＰｃ）が閾値より小さいシリンダが一つでもある場合には、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、（ΔＰｅ−ΔＰｃ）が閾値より小さいシリンダにおける対応圧力値を燃焼室内の圧力として認定開始する。認定開始後、ステップＳ１０５に進む。
【００８０】
ステップＳ１０３において、全シリンダの（ΔＰｅ−ΔＰｃ）が閾値より大きい場合は、ステップＳ１００に戻る。
【００８１】
ステップＳ１０５では、対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定が全シリンダに対して開始されているか否かを判別する。全シリンダにおいて認定を開始していない場合は、ステップＳ１００に戻る。全シリンダにおいて認定を開始している場合は、認定の可否の制御を終了する。
【００８２】
以上のような構成である第１の実施形態の筒内圧算出装置によれば、筒内圧センサ１０の伝熱フィン１５、１５０が取付孔２に接触していないと推定されるときに、圧力信号に基づく対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定を停止することが出来る。
【００８３】
筒内圧センサ１０の伝熱フィン１５が取付孔２に接触していないときは、金属ステム１３が十分に放熱されないので、圧力信号基づく対応圧力値の正確性は接触しているときに比べ低下すると推定される。上述のように、伝熱フィン１５、１５０が取付孔２に接触していないと推定されるときに対応圧力値を燃焼室内の圧力として用いないので、燃焼室内の圧力を用いた制御の誤作動を防止することが可能である。
【００８４】
次に、第２の実施形態を適用した筒内圧算出装置について説明する。第２の実施形態では、対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定の可否を全シリンダまとめて行なう点が第１の実施形態と異なっている。すなわち、第１の実施形態では、伝熱フィン１５、１５０が取付孔２に接触していると推定されるシリンダ毎に対応圧力値を燃焼室内の圧力として認定していたが、第２の実施形態では、全シリンダの伝熱フィンが取付孔に接触していると推定されるときに、全シリンダにおいて対応圧力値を燃焼室内の圧力として認定する点で第１の実施形態と異なっている。
【００８５】
図８のフローチャートを用いて、第２の実施形態において、クランク角信号と圧力信号とに応じてＥＣＵ３が対応圧力値を燃焼室内の圧力としての認定の可否の制御について説明する。なお、認定の可否の制御は、ＥＣＵ３の起動後からＥＣＵの停止時までステップ毎に定められた時間で各種制御が実行される。
【００８６】
ステップＳ２００において、ＥＣＵ３は圧力信号およびクランク角信号を取得する。ステップＳ２０１において、ＥＣＵ３は取得した圧力信号に基づいて対応圧力値を算出する。ステップＳ２０２において、ＥＣＵ３は圧縮行程および膨張行程におけるオフセット誤差ΔＰｃおよびΔＰｅを算出する。
【００８７】
オフセット誤差を算出すると、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、全シリンダにおいて圧縮行程におけるオフセット誤差と膨張行程におけるオフセット誤差の差（ΔＰｅ−ΔＰｃ）が閾値より小さくなるか否かを、ＥＣＵ３が判別する。
【００８８】
全シリンダにおいて（ΔＰｅ−ΔＰｃ）が閾値より小さい場合には、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、全シリンダにおいて対応圧力値を燃焼室内の圧力として認定開始する。認定開始後、認定の可否の制御を終了する。
【００８９】
ステップＳ２０３において、（ΔＰｅ−ΔＰｃ）が閾値より大きいシリンダがひとつでもある場合は、ステップＳ２００に戻る。
【００９０】
以上のような構成である第２の実施形態の筒内圧算出装置によっても、筒内圧センサ１０の伝熱フィン１５、１５０が取付孔２に接触していないと推定されるときに、圧力信号に基づく対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定を停止することが出来る。
【００９１】
第１の実施形態の筒内圧算出装置と異なり、対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定の可否をシリンダ毎に判別する必要が無いので、制御をより簡潔にすることが可能である。
【００９２】
一方、第１の実施形態の筒内圧算出装置では制御がより複雑になるが、伝熱フィン１５、１５０が取付孔２に接触したと推定されるシリンダから対応圧力値を燃焼室内の圧力として認定するので、すべてのシリンダにおける接触を待つことがない。それゆえ、圧力の認定を早めることが可能になる。
【００９３】
なお、第１、第２の実施形態の筒内圧センサでは、伝熱フィン１５、１５０が形状記憶合金により形成されるが、伝熱性を有し、受熱により変形する部材を用いて形成しても、第１、第２の実施形態と同じ効果を得ることが可能である。さらには、形状記憶合金のように受熱後の変形状態を維持する部材であることが好ましい。筒内圧センサ１０をエンジンヘッド１への取付けた後は、伝熱フィン１５、１５０が常に開いて取付孔２に接触して筒内圧センサ１０の放熱性を高めることが好ましいからである。
【００９４】
また、第１、第２の実施形態の筒内圧センサでは、伝熱フィン１５、１５０が金属ステム１３の小径円筒部１３ｓの端部近辺に溶接される構成であるが、溶接される位置は端部近辺に限られない。ただし、金属ステム１３における溶接位置、すなわち放熱位置が端部に近接するほど、金属ステム１３の熱歪みはより低下する。したがって、伝熱フィン１５、１５０を端部近辺に溶接することが好ましい。
【００９５】
また、伝熱フィンは、第１の実施形態でスカート状に、第２の実施形態では短冊状に形成されるが、取付孔２への取付時に取付孔２から離れ且つ受熱により変形して取付孔２に接触する形状であれば、いかなる形状であってもよい。ただし、第１の実施形態における伝熱フィン１５のように、金属ステム１３の外周の全周囲に渡って伝熱フィンが溶接され、受熱による変形後には金属ステム１３と取付孔２の間の空隙を覆う形状が好ましい。
【００９６】
なお、第１、第２の実施形態の筒内圧算出装置では、圧縮行程におけるオフセット誤差と膨張行程におけるオフセット誤差の差が閾値を下回るときに、伝熱フィン１５、１５０が取付孔２に接触していると判別する構成であるが、他のいかなる方法によって判別してもよい。筒内圧センサ１０が出力する圧力信号を用いて他のパラメータを求めて判別してもよいし、筒内圧センサ１０の出力とは関係なく他のパラメータに基づいて判別してもよい。
【００９７】
また、第１、第２の実施形態の筒内圧算出装置では、シリンダ毎に設けられた筒内圧センサ１０から圧力信号を受信する構成であるが、一部のシリンダにのみ設けられた筒内圧センサ１０から圧力信号を受信する構成であってもよい。
【００９８】
また、第１、第２の実施形態の筒内圧算出装置では、対応圧力値を燃焼室内の圧力としての認定の可否の制御をエンジン始動時に開始させる構成であるが、いつ開始させてもよい。ただし、伝熱フィンが受熱して変形する前に認定の可否の制御を開始することが好ましいので、エンジン始動時に開始することが適当である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施形態を適用した筒内圧センサをエンジン本体のエンジンヘッドに取付けた状態で示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態の伝熱フィンの拡大図である。
【図３】筒内圧センサの取付時の伝熱フィンの形状を示す筒内圧センサの縦断面図である。
【図４】実際の燃焼圧に対する検出される燃焼圧の関係を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態の伝熱フィンの拡大図である。
【図６】第１、第２の実施形態の筒内圧算出装置を含む燃焼室内圧力検出システムの概念的な構成を示すブロック図である。
【図７】第１の実施形態におけるＥＣＵが行なう対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定の可否の制御のプログラム構造を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態におけるＥＣＵが行なう対応圧力値の燃焼室内の圧力としての認定の可否の制御のプログラム構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１００】
１  エンジンヘッド
２  取付孔
３  ＥＣＵ
４  クランク角センサ
１０  筒内圧センサ
１３  金属ステム
１３ｄ  歪み部
１３ｍ  中径円筒部
１３ｓ  小径円筒部
１４  ダイアフラム
１５、１５０  伝熱フィン
１７  検出素子
【図１】
2009168708.tif 000003
【図２】
2009168708.tif 000004
【図３】
2009168708.tif 000005
【図４】
2009168708.tif 000006
【図５】
2009168708.tif 000007
【図６】
2009168708.tif 000008
【図７】
2009168708.tif 000009
【図８】
2009168708.tif 000010