特許 7135004 ターゲットの通過を検出するセンサを備える測定装置を有する、内燃エンジン用のエンジン

(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】

(24)【登録日】2022-09-02

(45)【発行日】2022-09-12

(54)【発明の名称】ターゲットの通過を検出するセンサを備える測定装置を有する、内燃エンジン用のエンジン

(51)【国際特許分類】

   F02D 35/00 20060101AFI20220905BHJP

   F02B 75/04 20060101ALI20220905BHJP

   F02F 3/00 20060101ALI20220905BHJP

   F02F 7/00 20060101ALI20220905BHJP

   G01D 5/14 20060101ALI20220905BHJP

   F16J 10/02 20060101ALI20220905BHJP

【ＦＩ】

F02D35/00 362Z

F02B75/04

F02F3/00 F

F02F7/00 N

G01D5/14 H

F16J10/02 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019565327

(86)(22)【出願日】2018-05-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-07-30

(86)【国際出願番号】 FR2018051235

(87)【国際公開番号】W WO2018220319

(87)【国際公開日】2018-12-06

【審査請求日】2021-05-24

(31)【優先権主張番号】17/54683

(32)【優先日】2017-05-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】512297549

【氏名又は名称】エムシーイー－５ ディベロップメント

【氏名又は名称原語表記】ＭＣＥ－５ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】ベルトー， レネ―ピエール

【審査官】藤村 泰智

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１０－５２５２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－１６４５３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特表２０１７－５２３４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３２９５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３１２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０７６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９０２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５４１４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１５３０６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０９－２９７２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３０７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００５５１０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１４５９６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０４０８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ３５／００

Ｆ０２Ｂ ７５／０４

Ｆ０２Ｆ ３／００

Ｆ０２Ｆ ７／００

Ｇ０１Ｄ ５／１４

Ｆ１６Ｊ １０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃エンジンであって、前記内燃エンジンは、
脚部を有するコネクティングロッド、および前記コネクティングロッドの前記脚部に関連付けられたピストン（１）であって、前記ピストンは２つのスカート部分（２、２ｂ）と、前記２つのスカート部分（２ａ、２ｂ）を互いに接続する２つの補強側壁（６ａ、６ｂ）とを備える、コネクティングロッドおよびピストンと、
前記側壁（６ａ、６ｂ）のうちの１つに、または前記コネクティングロッドの前記脚部に配置されたターゲット（８）と、
少なくとも１つのシリンダ（３）を画定しており、前記シリンダの下に少なくとも１つのボア開口部を有するシリンダハウジングと、
前記シリンダハウジングの前記ボア内に配置された測定装置（９）であって、前記ターゲット（８）の通過センサ（１０）、コネクタ（１１）、および前記通過センサ（１０）を前記コネクタ（１１）に接続する少なくとも１つのケーブルを備え、第１の部品（９ａ）が前記コネクタ（１１）を支持しており、第２の部品（９ｂ）が前記通過センサ（１０）を支持しており、前記第１の部品（９ａ）と前記第２の部品（９ｂ）とは互いに関節式に連結されている、測定装置（９）と、
を備え、
前記ピストン（１）が低中立位置の近くにあるときに、前記ターゲット（８）が前記通過センサ（１０）に対向して配置される、内燃エンジン。

【請求項2】

前記測定装置（９）の前記第１の部品（９ａ）が前記シリンダハウジングの中に完全に挿入されている、請求項１に記載の内燃エンジン。

【請求項3】

前記ボアが、前記エンジンのクランクシャフト軸線に垂直である、請求項２に記載の内燃エンジン。

【請求項4】

前記通過センサ（１０）がホール効果センサを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の内燃エンジン。

【請求項5】

前記エンジンが可変圧縮比を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の内燃エンジン。

【請求項6】

前記壁（６ａ、６ｂ）には、ピストンピンを保持するための強化ボス（７ａ、７ｂ）が設けられており、前記ターゲット（８）が、前記強化ボス（７ａ、７ｂ）のうちの１つに配置されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の内燃エンジン。

【請求項7】

前記ターゲット（８）が、前記コネクティングロッドの底部の近傍に配置されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の内燃エンジン。

【請求項8】

前記ターゲット（８）が、磁性体または金属体である、請求項１～７のいずれか一項に記載の内燃エンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃エンジンのピストンによって支持されるターゲットの通過を検出するセンサを備える測定装置に関する。このタイプの装置は、可変圧縮比を有するエンジンの分野で使用できる。

【背景技術】

【0002】

はじめに、内燃エンジンは一般に、シリンダ内でピストンをガイドするためのスカートを有する燃焼ピストンを含み、コネクティングロッドが、その脚部側においてピストンピンに関連付けられ、その頭部側においてクランクシャフトベアリングに関連付けられていることを思い起こされたい。これら２つのベアリングは通常、平行軸線を有する。ロッドの機能は、クランクシャフトが回転する際に、ピストンの並進運動を「上死点」から「下死点」に伝達することである。

【0003】

エンジンの圧縮率をその負荷に適合させると、エンジンの燃料効率の大幅な向上が可能になることが一般に認められている。例えば、無負荷における約１２の値から全負荷における約８の値の間で圧縮比を変化させることが望ましい場合がある。

【0004】

しばしば圧縮率と呼ばれる、内燃エンジンの圧縮比は、ピストンが下死点にあるときの燃焼室の容積とピストンが上死点にあるときの燃焼室の容積との比に対応することにも留意すべきである。

【0005】

内燃エンジンの圧縮比および／または排気量を調節するためのいくつかのソリューションが現況技術において知られている。

【0006】

この調節を可能にするために実装されたソリューションが何であれ、エンジンを効果的に制御するために、例えばコンピュータ内部で、圧縮比を可能な限り直接測定することが多くの場合必要である。この情報は、例えば、エンジン燃焼室内の点火プラグをオンにしなければならない精密な時間または角度オフセットを決定するために使用できる。

【0007】

したがって、非接触位置センサを使用するソリューションが知られており、センサはシリンダハウジングに固定して配置され、ピストンまたはコネクティングロッドに固定して配置されたターゲットの近接度を識別する。センサはホール効果センサとすることができ、その場合、ターゲットは磁気素子または金属塊を含む。センサによって発せられた信号を分析することができ、その最大値が、ターゲットがセンサに最も接近して配置された時間を示す。数値モデルまたは事前に確立されたテーブルを使用して、例えば、センサによって提供される情報をクランクシャフトの角度位置と組み合わせることにより、圧縮比を決定できる。

【0008】

様々な可動部品（クランクシャフト、ピストン、コネクティングロッドなど）が動いている、シリンダハウジングによって画定されるスペースは、特に限定されている。この容積内に配置される追加要素（ターゲット、センサなど）は、高い信頼性を伴って、それらの機能を確保しながら、エンジンの動作を妨げないように精密に配置および構成される必要がある。特に、シリンダの幾何学的配置を変更する追加要素の一体化、および／またはこれらのシリンダに取り付けられ得るライナを損傷する可能性のあるいかなる機械加工も避ける必要がある。

【発明の概要】

【0009】

本発明の目的を達成するために、その目的の１つは、以下を含む内燃エンジンを提供することである。
・脚部を有するコネクティングロッド、およびコネクティングロッド脚部に関連付けられたピストンであって、ピストンは２つのスカート部分と、２つのスカート部分を一緒に接続する２つの補強側壁とを含む、コネクティングロッドおよびピストン、
・側壁のうちの１つに、またはコネクティングロッド脚部に配置されたターゲット、
・少なくとも１つのシリンダを画定し、シリンダの下に少なくとも１つのボア開口部を有するシリンダハウジング、
・クランクケースのボア内に配置され、ターゲット通過センサ、コネクタ、および通過センサをコネクタに接続する少なくとも１つのケーブルを備える測定装置であって、第１の部品がコネクタを支持し、第２の部品が通過センサを支持し、第１の部品と第２の部品とは互いに関節式に連結されている、測定装置。

【0010】

ピストンが低中立位置に近くにあるときに、ターゲットは通過センサに対向して配置される。

【0011】

本発明の他の有利かつ非限定的な特徴によると、単独でまたは技術的に実行可能な任意の組み合わせで以下を含む。
・測定装置の第１の部品がシリンダハウジングの中に完全に挿入されている。
・ボアはエンジンのクランクシャフトの軸線に垂直である。
・通過センサはホール効果センサである。
・エンジンは可変圧縮比を有する。
・ピストン壁には、ピストンピンを保持するための強化ボスが設けられており、強化ボスのうちの１つにターゲットを配置できる。
・ターゲットがコネクティングロッドの底部の近くに配置されている。
・ターゲットは、磁性体または金属体である。

【0012】

本発明の他の特徴および利点が、添付の図面を参照して、以下の本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1a】本発明の一実施形態による内燃エンジンのピストンを表す。

【図1b】本発明の一実施形態による内燃エンジンのピストンを表す。

【図2】本発明によるピストンを含む内燃エンジンを示す。

【図3a】エンジンブロックの中への挿入中の測定装置を表す。

【図3b】動作位置にある測定装置を表す。

【図4】動作位置にあるロック要素、および制御プルタブを有する測定装置を示す。

【図5】戻り要素を有する測定装置を示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１ａおよび図１ｂは、本発明による２つの実施形態による内燃エンジンのピストン１を表す。ピストン１には、シリンダハウジングによって画定されたシリンダ３内でピストン１をガイドするスカート２ａ、２ｂが装備されている。極めて通常の方法で、スカート２は、ピストン１のキャップ４に接続され、リングを収容するための溝５を支持している。スカート２は２つの部分２ａ、２ｂから構成され、その断面は円形の一部分の形状である。２つのスカート部分２ａ、２ｂは、２つの側壁６ａ、６ｂを介して互いに接続されている。これらの２つの側壁６ａ、６ｂには、ピストンピンを収容するための強化ボス７ａ、７ｂが装備されており、このピストンをコネクティングロッド脚部に関連付けている。

【0015】

ターゲット８がピストン１の運動を妨げることを回避するために、ターゲット８は２つの側壁６ａ、６ｂのうちの１つに配置されている。ターゲット８は、金属体および／または磁性体を含んでもよく、または一般には、エンジン内に配置された通過センサの近傍における通過が識別され得る任意の材料から作製されてもよい。

【0016】

好ましくは、ターゲット８は、ピストン１の側壁６ａ、６ｂのうちの一方の下部、すなわちキャップ４の反対側に配置されている。ターゲット８は、ピストン１の吸気側または排気側のいずれかに配置できる。例えば、図１ａに示すように、ターゲット８は強化ボス７ａ、７ｂのうちの１つによって支持されることができ、または、図１ｂに示すように、ターゲット８は側壁６ａ、６ｂのうちの１つの補強リブ上で支持されることができる。

【0017】

図示されていない代替形態では、ターゲットを、コネクティングロッド上、好ましくはコネクティングロッド脚部の近傍に配置することができる。

【0018】

図２は、前述したようなピストン１を有する内燃エンジンを示す。ピストンは、シリンダハウジングによって画定されたシリンダ３に配置されている。シリンダハウジングは、シリンダ３の下にボア開口部を有する。このボアは、エンジンブロックの内側に配置されることが意図された一端において、通過センサ１０を含む測定装置９を収容するように寸法決めされている。通過センサは、例えば、ターゲット８の通過を検出するように構成されたホール効果センサであり得る。ボア内の正しい動作位置にある場合、ピストンが低死点位置またはその近くにあるときに、測定装置９はターゲット８に対向して配置される。

【0019】

図２に示す構成では、ボアはシリンダ３の中に直接開口していないが、測定装置９が関節式に連結されていなかった場合にはこうすることが必要であったであろう。実際、このような構成は、特にシリンダ３が、鋳造時に一体化されたまたは挿入されたライナを有する場合に、シリンダ３の内面を損傷しエンジン性能に影響を及ぼす可能性がある。

【0020】

加えて、この構成により、エンジンの動作を妨げることなく、非常に直接的な、したがって正確なピストン１の位置の測定値を取得することができ、これは、ターゲット８がコネクティングロッドによって支持されて取得する場合には、より困難であったであろう。

【0021】

好適には、その機械加工を容易にするために、シリンダハウジング内に形成されたボアは、クランクシャフトの主軸１３に垂直である。

【0022】

上述のように、測定装置９は、ターゲット８用の通過センサ１０を含む。測定装置はまた、センサ１０をコネクタ１１に接続する少なくとも１本の接続ケーブルを含む。ケーブルとコネクタは、通過検出測定値をコンピュータに通信するために使用される。

【0023】

ピストンが低死点位置にあるときに、ターゲット８が通過センサ１０の前に配置されることを可能にするために、測定装置９は、互いに関節式に連結された２つの部品９ａ、９ｂで構成される。図３ａおよび図３ｂは、それぞれ、エンジンブロックの中への挿入中の、およびその動作位置にある測定装置９を表す。

【0024】

第１の部品９ａは、その自由端でコネクタ１１を支持している。測定装置９がクランクケースのボア内に配置された場合に、第２の部品９ｂが、エンジンブロックによって画定された空間の内部に完全に配置されるように、第１の部品９ａは十分な長さを有する。第２の部品９ｂは、その自由端で通過センサ１０を支持している。ケーブルがセンサ１０とコネクタ９との間を通ることができるように、部品９ａ、９ｂは両方とも中空であり得る。

【0025】

測定装置９は、第１の部品９ａと第２の部品９ｂとが互いに整列している挿入位置に選択的に構成可能である。図３ａに示すこの構成により、測定装置９がクランクケースのボアの中に挿入され、その動作位置に配置されることが可能になる。

【0026】

測定装置９はまた、第１の部品９ａと第２の部品９ｂとが互いに整列していない動作位置に選択的に構成可能である。したがって、動作構成では、第１の部品９ａと第２の部品９ｂは、例えば、図２および図３ｂに示すように、それらの間に９０°の角度を有してもよい。この角度に関わらず、第１の部品９ａと第２の部品９ｂとの間の関節式連結により、ピストン１がその低死点または低死点の近く（またはこの位置の近く）にあるときに、センサ１０がターゲット８に対向して配置される動作位置に測定装置９を配置することが可能になる。

【0027】

エンジンオイルがエンジンブロックから漏れるのを防ぐために、クランクケースのボアと協働するシール部品１２を、測定装置に取り付けることができる。

【0028】

好適には、測定装置９は、測定装置９を動作位置にしっかりと保持することを可能にするロック要素を含むことができる。ロック要素はクリップまたはストラットであり得る。ロック要素は、測定装置９をシリンダハウジング内に配置するときに手動で挿入できる。

【0029】

好ましくは、図４に示すように、測定装置には、測定装置９に沿って走るまたは測定装置９に一体化されたワイヤ要素またはプルタブ１３を装備することができ、ロック要素をモータの外側から制御することが可能になる。これにより、ロック要素に直接アクセスする必要がもはやないため、測定装置９を取り付けること、および／または取り外すことが容易になる。

【0030】

図５に示す本発明の別の実施形態では、測定装置９のロック要素は、第１の部品９ａと第２の部品９ｂとの間の接合部に配置された戻り要素１４を含んでもよく、または戻り要素１４で構成されてもよい。この戻り要素１４は、外力が何らない場合、測定装置９を自然に動作位置に配置する傾向がある。この戻り要素１４は、例えば、捻りばねであってもよい。

【0031】

図５に示すこの実施形態では、測定装置９が挿入されることを可能にするために、測定装置９の第１の部品の少なくとも一部がクランクケースのボアの中に挿入されるまで、測定装置９はその挿入位置に「力を加えて」配置される。測定装置９をエンジンブロックの中に挿入し続けることにより、第２の部品９ｂがエンジンブロックの中に完全に挿入されたときに、戻り要素１４は測定装置９をその動作位置に構成する。

【0032】

選択された適用方法に関係なく、測定装置９を、例えばメンテナンスまたは保守目的で、エンジンブロックの内側からロック要素に手動でアクセスする必要なしに、「強制的に」ボアから引き抜くことができる。この引き抜きが接合部に力を加えることにより、測定装置の第１の部品９ａおよび第２の部品９ｂが自然に挿入構成に配置される。

【0033】

もちろん、本発明は記載された実施形態に限定されず、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲を越えない範囲で代替実施形態を提供することができる。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5】