特許 6191029 筒外燃焼モニタ用センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6191029

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】筒外燃焼モニタ用センサ

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20170828BHJP

【ＦＩ】

   F02D45/00 368Z

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-211133(P2013-211133)

(22)【出願日】2013年10月8日

(65)【公開番号】特開2015-75020(P2015-75020A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2015年10月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】801000027

【氏名又は名称】学校法人明治大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】土屋 一雄

(72)【発明者】

【氏名】長島 慶一

(72)【発明者】

【氏名】三浦 啓二

(72)【発明者】

【氏名】樋口 和哉

【審査官】 神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】 再公表特許第２０１１／０９３０２１（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−２０６２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２０３６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０６３７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１３９７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１４７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５３０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２００５／０９５９９８（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−３０７９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００９９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０８０５８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０３−１２４９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３１０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３６４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３２２６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１７０５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０６０１４０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４３／００―４５／００

Ｇ０１Ｐ １５／００―１５／１８

Ｇ０１Ｈ １／００―１７／００

Ｇ０１Ｌ ７／００─２３／３２

Ｇ０１Ｌ ２７／００─２７／０２

Ｈ０１Ｌ ４１／００─４１／４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関における燃焼室の外部に取り付けられて、前記内燃機関の燃焼状態を検知するための筒外燃焼モニタ用センサであって、
所定方向に測定主軸を有し、前記測定主軸に沿う振動を検知して出力信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部を支持する本体部と、
前記センサ部の横感度による前記出力信号への影響を調節可能な調節部と、
を備え、
前記本体部から前記測定主軸と交差する方向に沿って突出され、前記センサ部からの前記出力信号を外部に出力するための出力端子部を有し、
前記調節部は、前記出力端子部であり、
前記内燃機関に取り付ける際に、前記測定主軸周りの周方向における前記出力端子部の位置を変更することにより、前記センサ部の横感度による前記出力信号への影響を調節することを特徴とする筒外燃焼モニタ用センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の筒外燃焼モニタ用センサであって、
前記出力端子部と前記本体部との隅部には、前記出力端子部と前記本体部とを接続する補強部が設けられていることを特徴とする筒外燃焼モニタ用センサ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の筒外燃焼モニタ用センサであって、
前記調節部は、前記本体部であり、
前記本体部の慣性質量を変更することにより、前記センサ部の横感度による前記出力信号への影響を調節することを特徴とする筒外燃焼モニタ用センサ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の筒外燃焼モニタ用センサであって、
前記本体部は、前記測定主軸を中心軸とするリング状に形成され、
前記本体部に挿通されて前記本体部を前記内燃機関に固定するボルトと、
前記ボルトにより前記本体部に固定され、前記測定主軸と交差する方向に沿って突出する突出片を有するブラケットと、
を備え、
前記調節部は、前記ブラケットであり、
前記測定主軸周りの周方向における前記ブラケットの前記突出片の位置を変更することにより、前記センサ部の横感度による前記出力信号への影響を調節することを特徴とする筒外燃焼モニタ用センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、内燃機関の筒外燃焼モニタ用センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

内燃機関（エンジン）の運転状態を把握するために、エンジンの気筒内の気体圧力、すなわち筒内圧を検出する筒内圧センサを用いることが知られている。
例えば、特許文献１には、エンジンの気筒における筒内圧センサから得られる筒内圧信号のレベルに基づいてエンジンを制御するエンジン制御装置であって、所定クランク角またはクランク角期間に対応する筒内圧信号の特定サンプル値に応じた基準値を設定する基準値設定手段と、基準値と筒内圧信号のサンプル値との差に応じた値を筒内圧信号のレベルとする読取手段と、を有する制御装置が開示されている。
また、例えば非特許文献１には、シリンダヘッドの点火プラグ取り付け面とその点火プラグ座金部との間に挟み込また、点火プラグワッシャー型筒内圧センサを用いた点火時期制御システムが開示されている。

【0003】

特許文献１および非特許文献１に記載の技術において、筒内圧センサは、筒内圧を示す検出電圧を出力している。筒内圧センサから出力された電圧は、筒内圧信号としてエンジン制御回路に供給され、燃料噴射量や点火時期等の制御のためのエンジン運転状態を示すパラメータの１つとして用いられる。

【0004】

ところで、筒内圧センサに換えて、エンジン燃焼室外側に取り付けたセンサによって検出される測定情報に基づいて、エンジンの運転状態を把握して制御する方法も種々提案されている。この場合のセンサとしては、所定方向に測定主軸を有し、測定主軸に沿う振動や加速度、荷重等を検知可能な一軸式または多軸式の加速度センサまたは力センサが用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−２５７１４９号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】Ｙｏｓｈｉｈｉｓａ Ｋａｗａｍｕｒａ ｅｔ．ａｌ．、「ＭＢＴ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」、Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、Ｎｏｖ．１９８８、ｐ１７２４−１７３０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来技術のセンサにあっては、測定主軸と交差する方向の振動を検知してしまう、いわゆる横感度が知られている。センサから所望の出力信号を得るためには、センサの横感度による出力信号への影響を調節することが望まれる。

【0008】

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、横感度による出力信号への影響を調節することができる筒外燃焼モニタ用センサの提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するため、本発明の筒外燃焼モニタ用センサは、内燃機関における燃焼室の外部に取り付けられて、前記内燃機関の燃焼状態を検知するための筒外燃焼モニタ用センサであって、所定方向に測定主軸を有し、前記測定主軸に沿う振動を検知して出力信号を出力するセンサ部と、前記センサ部を支持する本体部と、前記センサ部の横感度による前記出力信号への影響を調節可能な調節部と、を備え、前記本体部から前記測定主軸と交差する方向に沿って突出され、前記センサ部からの前記出力信号を外部に出力するための出力端子部を有し、前記調節部は、前記出力端子部であり、前記内燃機関に取り付ける際に、前記測定主軸周りの周方向における前記出力端子部の位置を変更することにより、前記センサ部の横感度による前記出力信号への影響を調節することを特徴としている。

【0010】

本発明によれば、調節部を調節することで、センサ部の横感度による出力信号への影響を調節することができる。これにより、センサ部の横感度による出力信号への影響を抑制して精度よく出力信号を得ることができ、または、センサ部の横感度による出力信号への影響を活用して内燃機関の運転状態を把握することができる。
また、出力端子部を有し、調節部が出力端子部であり、内燃機関に取り付ける際に、測定主軸周りの周方向における出力端子部の位置を変更することにより、センサ部の横感度による出力信号への影響を調節するので、特別な部品を追加することなく、センサ部の出力端子部を利用して低コストかつ容易に調節することができる。

【0011】

また、前記調節部は、前記本体部であり、前記本体部の慣性質量を変更することにより、前記センサ部の横感度による前記出力信号への影響を調節することを特徴としている。

【0012】

本発明によれば、例えば本体部の一部を切除するなどして本体部の慣性質量を変更することにより、センサ部の横感度による出力信号への影響を容易に調節することができる。また、特別な部品を追加することなく、筒外燃焼モニタ用センサの本体部を利用して、センサ部の横感度による出力信号への影響を低コストかつ容易に調節することができる。

【0017】

また、前記出力端子部と前記本体部との隅部には、前記出力端子部と前記本体部とを接続する補強部が設けられていることを特徴としている。

【0018】

本発明によれば、出力端子部と本体部との隅部には、出力端子部と本体部とを接続する補強部が設けられているので、筒外燃焼モニタ用センサに振動や加速度等が入力された場合であっても、出力端子部の振れを抑制できる。したがって、出力端子部自身の振れに起因する測定主軸と交差する方向の振動や加速度等の発生を抑制できるので、センサ部の横感度による出力信号への影響を確実に低減できる。

【0019】

また、前記本体部は、前記測定主軸を中心軸とするリング状に形成され、前記本体部に挿通されて前記本体部を前記内燃機関に固定するボルトと、前記ボルトにより前記本体部に固定され、前記測定主軸と交差する方向に沿って突出する突出片を有するブラケットと、を備え、前記調節部は、前記ブラケットであり、前記測定主軸周りの周方向における前記ブラケットの前記突出片の位置を変更することにより、前記センサ部の横感度による前記出力信号への影響を調節することを特徴としている。

【0020】

本発明によれば、調節部がブラケットであり、測定主軸周りの周方向におけるブラケットの突出片の位置を変更することにより、センサ部の横感度による出力信号への影響を容易に調節することができる。また、例えば、突出片の突出量や、形状等を変更することにより、センサ部の横感度による出力信号への影響を所望に調節することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、調節部を調節することで、センサ部の横感度による出力信号への影響を調節することができる。これにより、センサ部の横感度による出力信号への影響を抑制して精度よく出力信号を得ることができ、または、センサ部の横感度による出力信号への影響を活用して内燃機関の運転状態を把握することができる。
また、出力端子部を有し、調節部が出力端子部であり、内燃機関に取り付ける際に、測定主軸周りの周方向における出力端子部の位置を変更することにより、センサ部の横感度による出力信号への影響を調節するので、特別な部品を追加することなく、センサ部の出力端子部を利用して低コストかつ容易に調節することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第一実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサが装着されたエンジンを示すブロック図である。

【図2】吸気管側から見たときのエンジンの説明図である。

【図3】筒外燃焼モニタ用センサの分解斜視図である。

【図4】筒外燃焼モニタ用センサをＸＹＺの各方向に振動させた際の出力信号の周波数特性を示すグラフである。

【図5】ボルトの頭部の軸長Ｌ＝１５ｍｍとした比較例に係るセンサ部の出力波形の変化を表すグラフである。

【図6】ボルトの頭部の軸長Ｌ＝１１ｍｍとした実施例１に係るセンサ部の出力波形の変化を表すグラフである。

【図7】ボルトの頭部の軸長Ｌ＝７ｍｍとした実施例２に係るセンサ部の出力波形の変化を表すグラフである。

【図8】エンジンを吸気管側から見たときの、第二実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサの出力端子部の取り付け方向の説明図である。

【図9】出力端子部が上方を指向した実施例１に係るセンサ部の出力波形の変化を表すグラフである。

【図10】出力端子部が下方を指向した実施例２に係るセンサ部の出力波形の変化を表すグラフである。

【図11】出力端子部が左方を指向した実施例３に係るセンサ部の出力波形の変化を表すグラフである。

【図12】出力端子部が右方を指向した実施例４に係るセンサ部の出力波形の変化を表すグラフである。

【図13】他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサの説明図である。

【図14】他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサの説明図である。

【図15】他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサの説明図である。

【図16】他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサの説明図である。

【図17】他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、第一実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサ５０が装着されたエンジン２（請求項の「内燃機関」に相当。）を示すブロック図である。
エンジン２は、エンジン制御装置１（以下、「ＥＣＵ１」）という）によって制御される。ＥＣＵ１は、データを受け入れる入力インターフェース１ａと、エンジン２の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ１ｂと、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリ１ｃと、制御信号を送る出力インターフェース１ｄと、を備えている。メモリ１ｃのＲＯＭには、エンジン２の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納されている。エンジン２を制御するためのプログラムは、該ＲＯＭに格納される。ＲＯＭは、ＥＰＲＯＭのような書き換え可能なＲＯＭでもよい。ＲＡＭには、ＣＰＵ１ｂによる演算のための作業領域が設けられる。エンジン２を制御するために送り出す制御信号は、ＲＡＭに一時的に記憶される。

【0026】

エンジン２は、例えば、４サイクルのエンジンであって、１番から４番までの燃焼室８（以下、「シリンダ８」という。）がエンジンの幅方向（図１における紙面表裏方向）に並んで設けられている。エンジン２は、吸気弁３を介して吸気管４に連結され、排気弁５を介して排気管６に連結されている。吸気管４には、ＥＣＵ１からの制御信号にしたがって燃料を噴射する燃料噴射弁７が設けられている。排気管６には、ＥＣＵ１からの制御信号にしたがって排気の一部を分流して吸気系（吸気管４）に戻す排気還流装置２２（以下、「ＥＧＲ２２」という。）が設けられている。ＥＧＲ２２は、ＥＧＲ制御のための各種センサ（不図示）を含む。各種センサによって検出された吸気管圧力ＰＢはＥＣＵ１に送られる。

【0027】

エンジン２は、吸気管４から吸入される空気と、燃料噴射弁７から噴射される燃料との混合気とを、シリンダ８に吸入する。シリンダ８には、ＥＣＵ１からの点火時期信号にしたがって火花を飛ばす点火プラグ９が設けられている。点火プラグ９から発せられた火花により、混合気は燃焼する。混合気の体積は、燃焼により増大する。これにより、混合気は、ピストン１０を下方に押し下げる。ピストン１０の往復運動は、クランクシャフト１１の回転運動に変換される。なお、本実施形態において、１番から４番までの各シリンダ８に対する点火プラグ９の点火順は、１番、３番、４番、２番の順となっている。

【0028】

エンジン２には、不図示のクランクプーリの近傍にクランク角センサ１７が設けられている。クランク角センサ１７は、クランクシャフト１１の回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ１に送る。なお、ＴＤＣ信号は、ピストン１０のＴＤＣ位置に関連したクランク角度で出力されるパルス信号である。
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１５度）で出力されるパルス信号である。ＥＣＵ１は、ＣＲＫ信号に応じ、エンジン２におけるクランクシャフト１１の回転数ＮＥを算出する。

【0029】

エンジン２の吸気管４には、スロットル弁１８が設けられている。スロットル弁１８の開度は、ＥＣＵ１からの制御信号により制御される。スロットル弁１８に連結されたスロットル弁開度センサ（θＴＨ）１９は、スロットル弁１８の開度に応じた電気信号を、ＥＣＵ１に送る。

【0030】

スロットル弁１８の下流側には、吸気管圧力センサ２０（以下、「ＰＢセンサ２０」という。）が設けられている。ＰＢセンサ２０によって検出された吸気管圧力ＰＢはＥＣＵ１に送られる。

【0031】

スロットル弁１８の上流には、エアフローメータ（ＡＦＭ）２１が設けられている。エアフローメータ２１は、スロットル弁１８を通過する空気量を検出し、それをＥＣＵ１に送る。

【0032】

ＥＣＵ１には、アクセルペダル開度センサ（ＡＰ）２５が接続されている。アクセルペダル開度センサ２５は、アクセルペダルの開度を検出してＥＣＵ１に送る。

【0033】

エンジン２は、シリンダブロック３４と、シリンダブロック３４の上部を覆うように形成されたシリンダヘッド３５と、により構成されている。また、図示しないが、エンジン２は、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の位相およびリフトを可変に駆動する機構、燃焼室の圧縮比を可変にする機構、および吸気圧を調整する機構などを備えることができる。

【0034】

ＥＣＵ１に向けて送られた信号は、入力インターフェース１ａによって処理される。入力インターフェース１ａは、送られた信号をアナログ−デジタル変換する。ＣＰＵ１ｂは、変換されたデジタル信号を、メモリ１ｃに格納されているプログラムにしたがって処理して、アクチュエータに送るための制御信号を作り出す。出力インターフェース１ｄは、これらの制御信号を、燃料噴射弁７、点火プラグ９、スロットル弁１８、ＥＧＲ２２およびその他の機械要素のアクチュエータに送る。

【0035】

図２は、吸気管４側から見たときのエンジン２の説明図である。
上述のように構成されたエンジン２のシリンダ８の外部には、エンジン２の燃焼状態を検知するための筒外燃焼モニタ用センサ５０が取り付けられている。筒外燃焼モニタ用センサ５０は、例えば加速度センサが採用される。
図２に示すように、本実施形態の筒外燃焼モニタ用センサ５０は、シリンダブロック３４の外面であって、吸気管４の下方かつエンジン２の幅方向における中間部（すなわち２番シリンダと３番シリンダとの間）に取り付けられている。筒外燃焼モニタ用センサ５０には、ＥＣＵ１（図１参照）から延設されたハーネス１３が接続されている。これにより、筒外燃焼モニタ用センサ５０は、ＥＣＵ１とハーネス１３を介して互いに電気的に接続されるので、ＥＣＵ１に対して出力信号を送ることができる。

【0036】

図３は、筒外燃焼モニタ用センサ５０の分解斜視図である。
図３に示すように、筒外燃焼モニタ用センサ５０は、センサ部５１と、本体部５３と、出力端子部５８と、ボルト６０と、により構成されている。
センサ部５１は、リング状に形成された部材であり、筒外燃焼モニタ用センサ５０に入力される振動を電圧に変換可能な圧電効果を利用した受動素子であって、例えば半導体圧電素子が採用される。
センサ部５１は、その中心軸と同軸に測定主軸Ｏを有しており、例えば測定主軸Ｏに沿う振動を検知して出力信号を出力する。また、センサ部５１は、測定主軸Ｏと交差する方向の振動を検知する、いわゆる横感度を有している。横感度の詳細については後述する。
なお、センサ部５１は、半導体圧電素子に限定されることはなく、例えば圧電セラミックス等であってもよい。また、センサ部５１は、筒外燃焼モニタ用センサ５０に入力される振動や加速度、荷重等に対応して出力信号を出力できればよく、例えば歪みゲージ等であってもよい。
また、センサ部５１のシリンダブロック３４への取付方法は、上述のボルト６０による締結固定に限定されることはなく、例えば接着剤を用いて接着固定してもよい。また、例えば、点火プラグにセンサ部５１を埋め込んだ埋め込み型センサとし、シリンダヘッド３５ごとセンサ部５１をシリンダブロック３４に固定してもよい。

【0037】

本体部５３は、例えばステンレス等の金属材料によって、測定主軸Ｏを中心軸とするリング状に形成されている。本体部５３の内部には、センサ部５１が埋設されている。これにより、本体部５３は、センサ部５１を支持している。

【0038】

出力端子部５８は、ＥＣＵ１（図１参照）から延設されたハーネス１３（図２参照）の先端に形成された不図示のコネクタと嵌合可能に形成されており、本体部５３から測定主軸Ｏと直交する方向（本実施形態では本体部５３の径方向）に沿って突出されている。出力端子部５８の不図示の端子は、一端部がセンサ部５１に接続され、他端部が不図示のコネクタに接続される。

【0039】

ボルト６０は、本体部５３に挿通されて本体部５３をエンジン２に固定するためのものであり、筒外燃焼モニタ用センサ５０の構成部品となっている。ボルト６０は、例えばネジ部６２の呼び径がＭ１２のいわゆるフランジボルトであって、円盤状のフランジ部６１と六角形の頭部６３とを有している。頭部６３は、例えば一部を切除することにより慣性質量を変更して、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節する調節部７０とされる。調節部７０の詳細な説明、作用および効果については後述する。
なお、調節部７０は、複数の手法で出力信号への影響を調節しても良い。

【0040】

ここで、筒外燃焼モニタ用センサ５０に対して、ＸＹＺの直交座標系を以下のように定義する。具体的には、ＸＹＺの各方向のうち、Ｘ方向は出力端子部５８の延在方向と定義し、Ｙ方向はＸ方向と同一平面内で直交する方向と定義し、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向と直交する方向であって、測定主軸Ｏに沿う方向と定義する。

【0041】

図４は、横軸を周波数とし、縦軸を位相差および振幅比としたときの、筒外燃焼モニタ用センサ５０（図２参照）をＸＹＺの各方向に振動させた際の出力信号の周波数特性を示すグラフである。なお、図４において、一点鎖線はＸ方向へ加振した時の結果を示し、二点鎖線はＹ方向へ加振した時の結果を示し、実線はＺ方向へ加振した時の結果を示している。また、以下の説明において、各部品の符号については、必要に応じて図１から図３を参照されたい。

【0042】

一般に、圧電素子等からなるセンサ部５１は、測定主軸Ｏと交差する方向の振動を検知する横感度を有していることが知られている。
例えば、図４のグラフにおける振幅比について、筒外燃焼モニタ用センサ５０をＸ方向およびＹ方向へ加振した場合、いずれの場合も測定主軸Ｏとは異なる方向の振動が入力されているため、本来振幅比の出力信号は０となるはずである。しかしながら、筒外燃焼モニタ用センサ５０をＸ方向およびＹ方向へ加振した場合のそれぞれの振幅比の出力信号は、０とはなっていない。特に、周波数帯域が、５０Ｈｚの近傍にあっては、Ｙ方向へ加振した場合の振幅比の出力信号は、Ｚ方向へ加振した場合の振幅比の出力信号とほぼ同一となっている。
このように、図４のグラフによれば、筒外燃焼モニタ用センサ５０は、センサ部５１が横感度を有しており、本来検知できないはずの測定主軸Ｏと交差するＸ方向およびＹ方向の振動を検知していることが明らかである。これは、ボルト６０の頭部６３の慣性質量により、Ｘ方向およびＹ方向の振動が入力された場合であっても、測定主軸Ｏに沿うＺ方向の振動が発生するためと考えられる。

【0043】

ここで、ボルト６０の頭部６３は、上述したセンサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節する調節部７０として機能する。具体的には、ボルト６０の軸方向に沿う頭部６３の長さ（以下「軸長」という。）をＬとしたとき（図３参照）、頭部６３の軸長Ｌを変更して頭部６３の慣性質量を変更することにより、筒外燃焼モニタ用センサ５０におけるセンサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節する。
以下の条件のもと、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌを変更して頭部６３の慣性質量を変更した時の、センサ部５１の出力波形の変化を検証した。

【0044】

（測定条件）
（１）測定対象のエンジン２
直列４気筒のエンジン２を使用した。
（２）筒外燃焼モニタ用センサ５０の取り付け位置
シリンダブロック３４の外面であって、吸気管４の下方かつエンジン２の幅方向における中間部（すなわち２番シリンダと３番シリンダとの間）に取り付けた。
（３）回転数
エンジン２の回転数ＮＥは、１５００ｒｐｍであった。
（４）ボルト６０
呼び径がＭ１２のフランジボルトを使用した。ボルト６０のシリンダブロック３４への締結トルクは、２５Ｎ・ｍとした。また、ボルト６０のフランジ部６１と筒外燃焼モニタ用センサ５０の本体部５３との間にワッシャ（図２および図３において不図示）を介して、筒外燃焼モニタ用センサ５０の本体部５３をボルト６０によりシリンダブロック３４へ締結固定した。
[比較例]
ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌ＝１５ｍｍとした。このときのボルト６０の頭部６３、フランジ部６１およびワッシャの合計の慣性質量Ｍ＝４４．０ｇであった。
[実施例１]
ボルト６０の頭部６３を切削加工することにより、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌ＝１１ｍｍとした。このときのボルト６０の頭部６３、フランジ部６１およびワッシャの合計の慣性質量Ｍ＝３６．３ｇであった。
[実施例２]
ボルト６０の頭部６３を切削加工することにより、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌ＝７ｍｍとした。このときのボルト６０の頭部６３、フランジ部６１およびワッシャの合計の慣性質量Ｍ＝２８．７ｇであった。
なお、比較例、実施例１および実施例２の慣性質量Ｍは、実測値ではなく計算値となっている。

【0045】

（検証結果）
図５は、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌ＝１５ｍｍとした比較例に係るセンサ部５１の出力波形の変化を表すグラフであり、図５（ａ）は、ローパスフィルタを介さないときのセンサ部５１の出力波形であり、図５（ｂ）は、１ｋＨｚのローパスフィルタを介したときのセンサ部５１の出力波形である。
図６は、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌ＝１１ｍｍとした実施例１に係るセンサ部５１の出力波形の変化を表すグラフであり、図６（ａ）は、ローパスフィルタを介さないときのセンサ部５１の出力波形であり、図６（ｂ）は、１ｋＨｚのローパスフィルタを介したときのセンサ部５１の出力波形である。
図７は、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌ＝７ｍｍとした実施例２に係るセンサ部５１の出力波形の変化を表すグラフであり、図７（ａ）は、ローパスフィルタを介さないときのセンサ部５１の出力波形であり、図７（ｂ）は、１ｋＨｚのローパスフィルタを介したときのセンサ部５１の出力波形である。
なお、図５から図７のグラフは、いずれも縦軸が出力信号の電圧（Ｖ）となっており、横軸がクランク角（ｄｅｇ）となっている。また、図５から図７における＃１〜＃４は、それぞれシリンダ８の番数に対応している。

【0046】

図５（ａ）、図６（ａ）および図７（ａ）を比較するとわかるように、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌが短くなるにつれて、ノイズによる出力信号の振幅幅が小さくなる傾向にある。特に、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌが短くなるにつれて、３番シリンダおよび２番シリンダ相当の振動に対応する出力信号の高調波ノイズが小さくなる傾向にある。
また、図５（ｂ）、図６（ｂ）および図７（ｂ）を比較するとわかるように、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌが短くなるにつれて、３番シリンダおよび２番シリンダ相当の振動に対応する出力信号の電圧降下がとりわけ大きくなっている。
このように、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌ（すなわち慣性質量）を変更することにより、センサ部５１の横感度による出力信号への影響度合いが変化し、異なる特性を有する出力信号が得られる。すなわち、ボルト６０の頭部６３は、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節する調節部７０として機能している。

【0047】

本実施形態によれば、調節部７０を調節することで、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節することができる。これにより、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を抑制して精度よく出力信号を得ることができ、または、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を活用してエンジン２の運転状態を把握することができる。

【0048】

また、ボルト６０の頭部６３が調節部７０として機能しており、ボルト６０の頭部６３を切除することにより、ボルト６０の頭部６３の慣性質量を変化させることができるので、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を容易に調節することができる。

【0049】

（第二実施形態）
続いて、本発明の第二実施形態について、図面を参照して説明する。
第一実施形態では、筒外燃焼モニタ用センサ５０のボルト６０の頭部６３が調節部７０として機能していた。
これに対して、第二実施形態では、測定主軸Ｏ周りの周方向における出力端子部５８の位置を変更することにより、筒外燃焼モニタ用センサ５０の出力端子部５８が調節部７０として機能する点で、第一実施形態とは異なっている。なお、以下では、第一実施形態と同一の構成については、説明を省略している。

【0050】

図８は、エンジン２を吸気管４（図２参照）側から見たときの、筒外燃焼モニタ用センサ５０の出力端子部５８の取り付け方向の説明図である。以下の説明において、上下左右方向は、エンジン２を吸気管４側から見たときであって、図２における上下左右方向に一致している。すなわち、図８（ａ）は、筒外燃焼モニタ用センサ５０の出力端子部５８が上方を指向している状態を図示しており、図８（ｂ）は、筒外燃焼モニタ用センサ５０の出力端子部５８が下方を指向している状態を図示しており、図８（ｃ）は、筒外燃焼モニタ用センサ５０の出力端子部５８が左方を指向している状態を図示しており、図８（ｄ）は、筒外燃焼モニタ用センサ５０の出力端子部５８が右方を指向している状態を図示している。

【0051】

（測定条件）
[実施例１]
測定主軸Ｏ周りの周方向における出力端子部５８の位置を変更し、出力端子部５８が上方を指向した状態で、筒外燃焼モニタ用センサ５０をシリンダブロック３４へ取り付けた（図８（ａ）参照）。
[実施例２]
測定主軸Ｏ周りの周方向における出力端子部５８の位置を変更し、出力端子部５８が下方を指向した状態で、筒外燃焼モニタ用センサ５０をシリンダブロック３４へ取り付けた（図８（ｂ）参照）。
[実施例３]
測定主軸Ｏ周りの周方向における出力端子部５８の位置を変更し、出力端子部５８が左方を指向した状態で、筒外燃焼モニタ用センサ５０をシリンダブロック３４へ取り付けた（図８（ｃ）参照）。
[実施例４]
測定主軸Ｏ周りの周方向における出力端子部５８の位置を変更し、出力端子部５８が右方を指向した状態で、筒外燃焼モニタ用センサ５０をシリンダブロック３４へ取り付けた（図８（ｄ）参照）。

【0052】

（検証結果）
図９は、出力端子部５８が上方を指向した実施例１に係るセンサ部５１の出力波形の変化を表すグラフであり、図９（ａ）は、ローパスフィルタを介さないときのセンサ部５１の出力波形であり、図９（ｂ）は、１ｋＨｚのローパスフィルタを介したときのセンサ部５１の出力波形である。
図１０は、出力端子部５８が下方を指向した実施例２に係るセンサ部５１の出力波形の変化を表すグラフであり、図１０（ａ）は、ローパスフィルタを介さないときのセンサ部５１の出力波形であり、図１０（ｂ）は、１ｋＨｚのローパスフィルタを介したときのセンサ部５１の出力波形である。
図１１は、出力端子部５８が左方を指向した実施例３に係るセンサ部５１の出力波形の変化を表すグラフであり、図１１（ａ）は、ローパスフィルタを介さないときのセンサ部５１の出力波形であり、図１１（ｂ）は、１ｋＨｚのローパスフィルタを介したときのセンサ部５１の出力波形である。
図１２は、出力端子部５８が右方を指向した実施例４に係るセンサ部５１の出力波形の変化を表すグラフであり、図１２（ａ）は、ローパスフィルタを介さないときのセンサ部５１の出力波形であり、図１２（ｂ）は、１ｋＨｚのローパスフィルタを介したときのセンサ部５１の出力波形である。
なお、図９から図１２のグラフは、いずれも縦軸が出力信号の電圧（Ｖ）となっており、横軸がクランク角（ｄｅｇ）となっている。また、図９から図１２における＃１〜＃４は、それぞれシリンダ８の番数に対応している。

【0053】

図９（ｂ）に示す出力端子部５８が上方を指向したときに得られるセンサ部５１の出力信号と、図１２（ｂ）に示す出力端子部５８が右方を指向したときに得られるセンサ部５１の出力信号とは、同等の波形となっている。
これに対して、図１０（ｂ）に示す出力端子部５８が下方を指向したときに得られるセンサ部５１の出力信号、および図１１（ｂ）に示す出力端子部５８が左方を指向したときに得られるセンサ部５１の出力信号は、それぞれ図９（ｂ）および図１２（ｂ）に示す出力信号と比較して、出力電圧が低下している。特に、図１１（ｂ）において、３番シリンダ相当の振動および２番シリンダ相当の振動に対応する出力信号は、クランクシャフト１１の回転にともない、大きく低下しているのがわかる。
このように、測定主軸Ｏ周りの周方向における出力端子部５８の位置を変更することにより、本体部５３の慣性質量のバランスを変更できる。これにより、センサ部５１の横感度による出力信号への影響度合いが変化し、出力端子部５８の位置に対応して異なる特性を有する出力信号が得られる。すなわち、出力端子部５８は、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節する調節部７０として機能する。

【0054】

第二実施形態によれば、筒外燃焼モニタ用センサ５０が出力端子部５８を有し、調節部７０が出力端子部５８であり、エンジン２に取り付ける際に、測定主軸Ｏ周りの周方向における出力端子部５８の位置を変更することにより、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節するので、特別な部品を追加することなく、センサ部５１の出力端子部５８を利用して低コストかつ容易に調節することができる。

【0055】

なお、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0056】

筒外燃焼モニタ用センサ５０を構成するセンサ部５１や、本体部５３、出力端子部５８、ボルト６０等の形状や材質等は、上述の各実施形態に限定されない。
図１３は、他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサ５０の分解斜視図である。
図１３に示すように、他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサ５０は、出力端子部５８と本体部５３との隅部に、出力端子部５８と本体部５３とを接続する補強部５６を設けてもよい。
この構成によれば、筒外燃焼モニタ用センサ５０に振動や加速度等が入力された場合であっても、出力端子部５８の振れを抑制できる。したがって、例えば、出力端子部５８を調節部７０として機能させた場合であっても、出力端子部５８自身の振れに起因する測定主軸Ｏと交差する方向の振動や加速度等の発生を抑制できるので、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を確実に低減できる。

【0057】

図１４は、他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサ５０の分解斜視図である。
また、図１４に示すように、筒外燃焼モニタ用センサ５０は、ボルト６０により本体部５３に固定され、測定主軸Ｏと交差する方向に沿って突出する突出片６６を有するブラケット６５を備えていてもよい。
ブラケット６５は、例えば鉄等の金属材料により板状に形成されており、測定主軸Ｏから離れるにつれて本体部５３側からボルト６０の頭部６３側に向かって傾斜する突出片６６を有している。
ブラケット６５の取付部６７には、ボルト６０のネジ部６２が挿通される貫通孔６７ａが設けられている。ブラケット６５は、シリンダブロック３４（図２参照）に本体部５３をボルト６０により締結固定した際に、測定主軸Ｏ周りの周方向における突出片６６の位置を変更することにより、ブラケット６５の慣性質量のバランスを変更できる。これにより、センサ部５１の横感度による出力信号への影響度合いが変化し、突出片６６の位置に対応して異なる特性を有する出力信号が得られる。すなわち、ブラケット６５は、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節する調節部７０として機能する。

【0058】

この構成によれば、調節部７０がブラケット６５であり、測定主軸Ｏ周りの周方向におけるブラケット６５の突出片６６の位置を変更することにより、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を容易に調節することができる。さらに、例えば、突出片６６の突出量や、形状等を変更することにより、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を所望に調節することができる。

【0059】

図１５は、他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサ５０の分解斜視図である。
図１５に示すように、筒外燃焼モニタ用センサ５０の本体部５３の一部５３ａを切除することにより、本体部５３の慣性質量のバランスを変更し、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節してもよい。この場合においては、筒外燃焼モニタ用センサ５０の本体部５３が調節部７０として機能する。なお、図１５では、切除された本体部５３の一部５３ａを二点鎖線で図示している。
この構成によれば、本体部５３の一部５３ａを切除することにより、本体部５３の慣性質量のバランスを変更して、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を容易に調節することができる。また、特別な部品を追加することなく、筒外燃焼モニタ用センサ５０の本体部５３を利用して、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を低コストかつ容易に調節することができる。

【0060】

図１６および図１７は、他の実施形態に係る筒外燃焼モニタ用センサ５０の分解斜視図である。
筒外燃焼モニタ用センサ５０の本体部５３の形状は、上述の各実施形態におけるリング状に限定されない。したがって、図１６に示すように、筒外燃焼モニタ用センサ５０は、本体部５３の形状が直方体状であってもよい。
また、図１７に示すように、筒外燃焼モニタ用センサ５０は、出力端子部５８を複数本（図１７の例では二本）備えていてもよい。この場合においても、測定主軸Ｏ周りの周方向における出力端子部５８，５８の位置を変更することにより、本体部５３の慣性質量のバランスを変更できる。したがって、二本の出力端子部５８，５８は、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節する調節部７０，７０として機能できる。

【0061】

また、上述の各実施形態を組み合わせてもよい。したがって、例えば、第一実施形態と第二実施形態とを組み合わせ、ボルト６０の頭部６３の軸長Ｌを変更するとともに、測定主軸Ｏ周りの周方向における出力端子部５８の位置を変更することにより筒外燃焼モニタ用センサ５０の慣性質量のバランスを変更し、センサ部５１の横感度による出力信号への影響を調節してもよい。

【0062】

また、上述の第一実施形態では、ボルト６０の頭部６３を切除し、軸長Ｌを変更して頭部６３の慣性質量を変更することにより、ボルト６０の頭部６３を調節部７０としていた。これに対して、例えば、測定主軸Ｏに対して非対称形状となるように、ボルト６０の頭部６３の一部を切除して慣性質量のバランスを変更することにより、ボルト６０の頭部６３を調節部７０としてもよい。さらに、ボルト６０を例えば鋳造により形成する際に一部に凹部を設け、測定主軸Ｏに対して非対称形状となるようにボルト６０を形成して慣性質量のバランスを変更することにより、ボルト６０を調節部７０としてもよい。

【0063】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0064】

２ エンジン（内燃機関）
８ シリンダ（燃焼室）
５０ 筒外燃焼モニタ用センサ
５１ センサ部
５３ 本体部
５６ 補強部
５８ 出力端子部
６０ ボルト
６３ 頭部
６５ ブラケット
６６ 突出片
７０ 調節部
Ｏ 測定主軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】