内燃機関用構造体、位置検知機構付き内燃機関、および液体状態検知機構付き内燃機関
【課題】 中空部の状態を基体外部から直接確認することができる内燃機関用構造体を提供する。
【解決手段】 中空部を備え、前記中空部で生じる爆発に応じて前記中空部内を運動する運動体が収容される基体と、前記基体に設けられた、前記基体の外側から前記中空部に入射する光、および前記基体の外側から前記中空部に出射する光を透過する窓部材とを備え、前記窓部材が、サファイア単結晶からなることを特徴とする内燃機関用構造体を提供する。
【解決手段】 中空部を備え、前記中空部で生じる爆発に応じて前記中空部内を運動する運動体が収容される基体と、前記基体に設けられた、前記基体の外側から前記中空部に入射する光、および前記基体の外側から前記中空部に出射する光を透過する窓部材とを備え、前記窓部材が、サファイア単結晶からなることを特徴とする内燃機関用構造体を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用構造体、位置検知機構付き内燃機関、および液体状態検知機構付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるレシプロエンジンや、いわゆるロータリーエンジンといわれる内燃機関が、従来から広く用いられている。例えばレシプロエンジンは、中空部を有する基体に、この中空部の爆発に応じて往復運動するピストンが封入されている。また、ロータリーエンジンは、中空部を有する基体に、この中空部内の爆発に応じて回転運動するローター（回転子）が封入されており、中空部には通常、これらピストンやローターの運動を滑らかにするための潤滑油も封入されている。
【０００３】
内燃機関を使用するにつれ、この潤滑油に金属粉が混入したり、潤滑油が組成変化して粘度が高まったりする。これら潤滑油の変化（劣化）は、内燃機関の出力特性の低化につながる。内燃機関の出力特性を維持するには、中空部内の潤滑油の状態を監視し、状態変化に応じた適切なタイミングで、この中空部内の潤滑油を交換することが望まれる。しかしながら、中空部に封入された潤滑油の状態や、中空部内で運動するピストンやローターの動きなどは、基体の外部から直接視認することができない。従来から、これら潤滑油の変化や、ピストンやローターの動きを監視するための装置や方法が提案されている。例えば下記特許文献１には、自動車エンジンのオイルパンに溜まった潤滑油に浸漬する潤滑油汚濁度測定装置の一例が開示されている。下記特許文献１記載の潤滑油汚濁度測定装置は、発光素子と受光素子とを備える光学センサを、基体の内部に溜まった潤滑油に浸漬している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平４−２２４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基体の中空部に溜まった潤滑油は、中空部での爆発によって高温になるため、センサの動作が不安定になる課題がある。中空部の爆発によって高温・高圧となる内燃機関の中空部や、基体自体にセンサを配置する構成では、センサ自体の動作信頼性が確保できないといった課題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、中空部の状態を基体外部から直接確認することができる内燃機関用構造体、ピストンやロータの位置を高精度に検知づることができる位置検知機構付き内燃機関、および内燃機関の中空部に貯留された液体の状態を高精度に検知することができる液体状態検知機構付き内燃機関を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願発明は、中空部を備え、前記中空部で生じる爆発に応じて前記中空部内を運動する運動体が収容される基体と、前記基体に設けられた、前記基体の外側から前記中空部に入射する光、および前記基体の外側から前記中空部に出射する光を透過する窓部材とを備え、前記窓部材が、サファイア単結晶からなることを特徴とする内燃機関用構造体を提供する。
【０００８】
また、上述の内燃機関用構造体と、前記窓部材を透過して前記中空部から前記基体の外側へ出射する光を検知する光検出部と、前記光検出部による検出情報に基づき、前記中空部における前記運動体の位置を検知するピストン位置検知部とを備えることを特徴とする位置検知機構付き内燃機関を併せて提供する。また、上述の内燃機関用構造体と、前記窓部材を透過して前記中空部から前記基体の外側へ出射する光を検知する光検出部と、前記光検出部による検出情報に基づき、前記中空部に封入された潤滑油の状態を検知する検知部とを備えることを特徴とする液体状態検知機構付き内燃機関を、併せて提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内燃機関用構造体は、基体の強度を比較的高く維持しつつ、基体の中空部の状態を、外部から直接光学的に確認することができる。本発明の位置検知機構付き内燃機関は、基体の中空部で運動する運動体の位置を高精度に検知することができる。本発明の液体状態検知機構は、基体の中空部に貯留された液体の汚濁度等の状態を、高精度に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の内燃機関用構造体の一実施形態を備えて構成されたエンジンについて説明する概略断面図である。
【図２】本発明の内燃機関用構造体の一部を拡大して示す概略断面図である。
【図３】図２の一部をさらに拡大して示す概略断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の内燃機関用構造体の他の実施形態について説明する概略断面図である。
【図５】本発明の位置検知機構付き内燃機関の一実施形態、および、本発明の液体状態検知機構付き内燃機関の一実施形態について説明する概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の内燃機関用構造体の一実施形態であるエンジン部材１０を備えて構成された、エンジン１について説明する概略断面図である。
【００１２】
エンジン部材１０は、中空部１２Ａを備える基体１２と、基体１２に備えられた窓部材１４と、を備える。窓部材１４は板状のサファイア単結晶からなる。エンジン部材１０では、基体１２に複数の窓部材１４（窓部材１４ａ〜１４ｄ）が配置されている。基体１２は、鋳鉄やアルミニウム合金等からなる。
【００１３】
エンジン１は、いわゆるレシプロエンジンであり、エンジン部材１０と、基体１２の中空部１２Ａで生じる爆発に応じて中空部１２Ａ内を運動する運動体であるピストン２２と、コンロッド２４と、クランクディスク２６、吸気バルブ３２と、排気バルブ３４と、点火プラグ３６とを備える。吸気バルブ３２は、基体１２に設けられた吸気ポート３２ａに、排気バルブ３４は、基体１２に設けられた排気ポート３４ａに、それぞれ配置されている。基体１２は、ピストン２２が内部を往復するシリンダ部４２と、クランクディスク２６が内部に配置されるクランク部４４とを有している。窓部材１４は、基体１２のシリンダ部４２に２つ（窓部材１４ａ、１４ｂ）、クランク部４４に２つ（窓部材１４ｃ、１４ｄ）、それぞれ設けられている。中空部１２Ａのうちクランク部４４に対応する部分（クランク中空部４４Ａ）には、公知のエンジンオイルであるオイル６０が貯留されている。
【００１４】
中空部１２Ａのうちシリンダ部４２に対応する部分（シリンダ中空部４２Ａ）では、吸気ポート３２ａを介して流入した燃料気体が、点火プラグ３６による放電によって爆発する。この爆発の圧力によって、ピストン２２が図中の下方向に押し下げられ、爆発のエネ
ルギーが、コンロッド２４およびクランクディスク２６を介して回転運動に変換される。ピストン２２が最下点（下死点）まで下降してしまうと、クランクディスク２６の慣性によってピストン２２はシリンダ中空部４２Ａを上昇する。この際、排気バルブ３４は開状態とされ、シリンダ中空部４２Ａ内の気体は、排気ポート３４ａを介して排出される。ピストン２２が最上点（上死点）まで上昇してしまうと、クランクディスク２６の慣性によってピストン２２はシリンダ中空部４２Ａを下降する。この際、吸気バルブ３２が開状態とされて、吸気ポート３２ａを介してシリンダ中空部４２Ａに燃料気体が流入し、ピストン２２の上昇によって、流入した燃料気体がシリンダ中空部４２Ａにおいて圧縮される。圧縮された燃料気体は、点火プラグ３６の放電によって爆発し、爆発のエネルギーによってピストン２２が下方向に押し下げられる。エンジン１では、以上の動作が繰り返される。
【００１５】
基体１２の中空部１２、特にシリンダ中空部４２Ａでは爆発が生じ、基体１２は高温に熱せられ、高い圧力を受ける。エンジン部材１０では、窓部材１４が基体１２に設けられているが、この窓部材１４はサファイア単結晶からなり、高い熱および高い圧力を受けても、割れや変形等が生じ難い。また、広範囲の波長領域の光を良好に透過するので、基体１２の中空部１２Ａに外部から高い透過率で光を入射し、中空部１２Ａから基体１２の外部へと高い透過率で光を出射させることができる。このため、エンジン部材１０では、例えば、窓部材１４を介して、シリンダ部４２を移動するピストン２２や、クランク部４４内を移動するコンロッド２４やクランクディスク２６等の動きを視認することもできる。また、クランク部４４に貯留されたエンジンオイル６０についても、窓部材１４を介して視認することができる。また後述するように、受光素子を備えたセンサを用いて、窓部材１４から出射した光を高精度に検出することで、中空部１２Ａ内部の状態、例えばピストン２２やクランクディスク２６の位置や、エンジンオイル６０の汚染度等を検知することもできる。
【００１６】
図２は、エンジン部材１０の一部を拡大して示す概略断面図である。また、図３は図２における窓部材１４ａ付近をさらに拡大して示す断面図である。窓部材１４aは、基体１
２に設けられた貫通孔の内周面にロウ付け接合されている。図２および３において、５２がロウ材、５３はメタライズ層、５４は凸部である。図２および３では、複数の窓部材のうち窓部材１４ａを代表して示しているが、窓部材１４ｂ〜窓部材１４ｄも同様の構成とされている。
【００１７】
エンジン部材１０では、略円板状の窓部材１４が、基体１２に設けられた貫通孔の内周面にロウ材５２を介して接合されている。窓部材１４は、側面および一方主面１４Ａの周縁部にメタライズ層５３が被着されている。エンジン部材１０では、メタライズ層５３が被着される一方主面１４Ａは、基体１４の外側を向いた面となっている。基体１２の貫通孔の内周面には凸部５４が、貫通孔の周方向全体に連続して設けられている。窓部材１４は、貫通孔の内周面および凸部５４の側面と、メタライズ層５３およびロウ材５２を介して接合されている。基体１２の貫通孔の内周面や、凸部５４の側面（窓部材１４の一方主面１４Ａと対向する側の側面）には、例えばＮｉメッキ等のメッキ層が被着されている。
【００１８】
メタライズ層５３は、窓部材１４の側面全体と、窓部材１４の一方主面１４Ａの周縁部全体に設けられている。メタライズ層５３は、窓部材１４の一方主面１４Ａにおいて、外周端から窓部材１４の中心側へ、凸部５４よりも突出した位置まで被着されている。メタライズ層５３は、一方主面１４Ａにおいて、凸部５４はの厚みＷの０．５乃至２倍の長さだけ、凸部５４よりも突出した位置まで被着されている。
【００１９】
エンジン部材１０では、基体１２の貫通孔の内周面に凸部５４を設け、この凸部５４の側面と窓部材１４の一方主面１４Ａの周縁部とをロウ付けすることにより、窓部材１４の
側面のみをロウ付けする場合に比べてロウ付け面積を広くし、接合強度を向上させている。
【００２０】
エンジン部材１０では、上述のように、窓部材１４の一方主面１４Ａにおけるメタライズ層５３が、窓部材１４の一方主面１４Ａにおいて、凸部５４よりも中心側まで突出した位置に形成されている。これにより、凸部５４の窓部材１４の中心側の端部からメタライズ層５３に連なる、滑らかで大きなロウ材５２のメニスカスを形成することができる。このメニスカスに対応する部分（メニスカス部分５７）が、窓部材１４と基体１２との接合部分への応力（機械的応力や熱応力）を緩和する緩衝部として機能する。例えば、ロウ付け時に発生する、窓部材１４と基体１２との熱膨張係数差による応力や、シリンダ中空部４２Ａにおける爆発による温度上昇にともなって生じる熱応力や、この爆発の圧力によって生じる機械的応力等が、メニスカス部分５７によって緩和される。
【００２１】
図４（ａ）〜（ｄ）は、内燃機関用構造体の他の実施形態について説明する概略断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）では、図１〜３と同様の構造については、同じ符号を付して説明している。図４（ａ）に示すように、板状の補強部材７２を、ロウ材５２を介して、基体２および窓部材１４の他方主面１４ｂの周縁部に接合してもよい。この形態では、補強部材７２と凸部５４とで窓部材１４の周縁線が挟持される構成となり、窓部材１４が強固に基体２と結合される。なお、補強部材７２の形状は特に限定されず、例えば１４（ｂ）に示すように、一部が突出して窓部材１４の他方主面１４Ｂの周縁を押圧するように構成されていてもよい。また、図４（ｃ）に示すように、２つの補強部材７２で挟むように、補強部材７２が、窓部材１４の双方の主面（一方主面１４Ａと他方主面１４Ｂ）と接合されていてもよい。図４（ｃ）では、基体２の内周面が凸部５４を備えていない例について示している。基体２の内周面が凸部５４を備える場合も、２つの補強部材７２で窓部材１４を挟む構成としてもよい。また、基体２の内周面の凸部５４に当接する面は、図３に示す側と反対の側の、基体１４の内側（図３および図４における右側）を向いた他方主面１４Ｂであってもよい。
【００２２】
エンジン部材１０は、例えば以下のように作製することができる。まず、例えば外径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状の単結晶サファイア製の窓部材１４を用意する。また、基体１２を構成する複数のパーツ部材を用意する。このパーツ部材は、組み合わされることで基体１２を構成する部材である。
【００２３】
窓部材１４の側面および一主面の外周端から３ｍｍの幅の部位に、Ｍｏ粉末とＭｎ粉末と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）粉末とに有機バインダ、溶剤を混合してなる金属ペーストを１０μｍの厚さとなるように印刷塗布し、乾燥後加湿したフォーミングガス中で１４００℃の温度で焼成して、メタライズ層５３の下地のメタライズ金属層を形成する。さらに、メタライズ金属層の表面にＮｉメッキ層を電解メッキ法により約２μｍの厚さで被着して、メタライズ層５３を形成する。
【００２４】
このメタライズ層５３が形成された窓部材１４を、内周面に凸部５４が形成された貫通孔を備える基体１２を構成するパーツ部材の、この貫通孔に対応する位置に配置する。窓部材１４は、複数のパーツ部材の、基体１２の内側に対応する側から貫通孔に嵌め入れるように配置する。パーツ部材の貫通孔内周面に設けられている凸部５４は、内側への突出長さが例えば２ｍｍ、厚みが例えば１ｍｍとされる。次に、窓部材１４のメタライズ層５３が形成されていない他方主面の側、すなわち基体１２の中空部の内側に対応する側から、パーツ部材の貫通孔の内周面と窓部材１４の側面との間隙に沿って、太さの直径が０．８ｍｍでＡｇ−Ｃｕ合金からなるロウ材５２のプリフォームを設置する。そのロウ材５２のプリフォームを８２０℃に加熱して、窓部材１４の側面とパーツ部材の内周面との間の隙間、および窓部材１４の一方主面１４Ａの外周部のメタライズ層５３と凸部５４との隙
間に、溶融したロウ材１２を毛細管現象により侵入させ、窓部材１４とパーツ部材とを接合する。内部にピストン２２、コンロッド２４、クランクディスク２６、吸気バルブ３３、排気バルブ３４等を中空部に配置した状態で、複数のパーツ部材が組み合わせ、複数の窓部材１４を備える基体１２を作製する。最後に、点火プラグ３６等の部材を設置し、エンジン部材１０を備えるエンジン１を組み上げる。
【００２５】
図５は、本発明の位置検知機構付き内燃機関の一実施形態であり、かつ、本発明の液体状態検知機構付き内燃機関の一実施形態でもある、センサ付きエンジン７０について説明する概略構成図である。センサ付きエンジン７０は、図示しない自動車本体に搭載されて用いられる。センサ付きエンジン７０は、上述のエンジン１と、センサユニット８０Ａと、センサユニット８０Ｂとを備えて構成されている。
【００２６】
センサユニット８０Ａは、レーザダイオードや発光ダイオードなどの発光素子を備え、所定の波長領域の光を出射する光照射手段８２Ａと、受光した光を電気信号に変換するフォトダイオードなどの受光素子を備えた光検出手段８４Ａ、制御手段８６Ａとを備えている。制御手段８６Ａには、光照射手段８２Ａに電力を供給するとともに光照射手段８２Ａの光照射動作を制御する光照射制御部９２Ａと、光検出手段８４Ａが検出した情報を受け取る情報取得部９４Ａと、情報取得部９４Ａが取得した情報を受け取り、この取得した情報に基づいて、シリンダ中空部４２Ａにおけるピストン２２の位置を検知する検知部９６Ａとを備えている。
【００２７】
同様に、センサユニット８０Ｂは、光照射手段８２Ｂと、光検出手段８４Ｂ、制御手段８６Ｂとを備え、制御手段８６Ａには、光照射制御部９２Ｂと、情報取得部９４Ｂと、検知部９６Ｂとを備えている。センサユニット８０Ｂの各部位は、検知部９６Ｂが、情報取得部９４Ｂが取得した情報を受け取り、この取得した情報に基づいて、中空部分４４Ｂ貯留されたオイル６０の状態（本実施形態では汚染度）を検知する以外は、センサユニット８０Ａと同様の機能を有する。
【００２８】
まず、センサユニット８０Ａについて説明する。センサユニット８０Ａの光照射手段８２Ａは、基体１２のシリンダ部４２の上死点側の側面に設けられた窓部材１４ａの近傍に配置されており、光照射手段８２Ａから出射した所定の波長領域の光は、窓部材１４ａを透過して、ピストン２２が往復運動するシリンダ中空部４２Ａに入射する。シリンダ中空部４２Ａに入射した光は、ピストン２２が比較的下死点側に位置している状態では、そのままシリンダ中空部４２Ａを通過し、シリンダ部４２に設けられたもう１つの窓部材１４ｂを透過して基体１２の外に出射する。窓部材１４bを透過して基体１２から出射した光
は、光検出手段８４Ａに入射する。
【００２９】
ピストン２２はシリンダ中空部４２Ａ内を往復運動しており、センサ付きエンジン７０では、ピストン２２が上死点のごく近傍に設定された所定位置を通過するタイミングで、光照射手段８２Ａからの照射光が、ピストン２２によって遮られる。このタイミングで、光検出手段８４Ａに到達する光は極端に減少する。検知部９６Ａは、光検出手段８４Ａに到達する光が極端に減少するタイミングでのピストン２２の位置を、ピストン２２が上死点近傍の所定位置であると検知し、所定の信号を生成する。センサユニット８０Ａは、内燃機関７０が搭載される自動車本体と接続され、検知部９６Ａで検知した情報は、エンジン１の動作を制御する図示しない制御ユニットに送られる。図示しない制御ユニットでは、検知部９６Ａから送信される、ピストン２２が上死点近傍の所定位置に到達した旨を表す情報を取得し、この情報に基づいて、吸気バルブ３２や排気バルブ３４、点火プラグ３６等の動作タイミングを制御する。センサユニット８０Ａによる検出情報を用いてエンジン１の動作を制御することで、エンジン１の燃費を低減させ、エンジン１の出力を高くすることができる。
【００３０】
ピストン２２が往復運動するシリンダ中空部４２Ａは、内部で爆発が生じる燃焼室に対応する部位であり、内部のピストン位置を外部から確認することは難しい。本実施形態では、熱や圧力に対する耐性が高いサファイア単結晶からなる窓部材１４が、基体１２のシリンダ部４２の、ピストン２２の上死点側の側面に設けられており、この窓部材１４を介してピストン２２の位置を光学的に確認することができる。光照射手段８２Ａや光検出手段８４Ｂは、基体１２の外部に配置されており、温度も比較的低い状態で維持されるので、温度の過度の上昇による機器の動作不良等も抑制されている。なお、光照射手段８２Ａを用いる以外にも、例えばＣＣＤカメラ等で窓部材１４の外側から中空部分４４内のピストン２２の動きを撮影し、撮影画像からピストン２２の位置を確認してもよい。
【００３１】
次に、センサユニット８０Ｂについて説明する。センサユニット８０Ｂの光照射手段８２Ｂは、基体１２のクランク部４４の近傍に配置されており、光照射手段８２Ｂから出射した所定の波長領域の光は、窓部材１４ｃを透過して、オイル６０が貯留されたクランク中空部４４Ａに入射する。クランク中空部４４Ａに入射した光は、オイル６０を透過し、クランク部４４に設けられたもう１つの窓部材１４ｄを透過して基体１２の外に出射する。窓部材１４ｄを透過して基体１２から出射した光は、光検出手段８４Ｂに入射する。
【００３２】
オイル６０は基体１２の内部に貯留されており、エンジン１の動作にともなって劣化する。すなわちオイル６０は、エンジン１の動作にともなって、金属紛や炭化物が混入して汚れたり、組成が変化して粘度が高くなる。オイル６０は劣化が進行するにつれ、光透過性が悪くなり、視覚的には黒く変色してくる。オイル６０の光透過性は、オイル６０の劣化度合いを表している。検知部９６Ｂは、光検出手段８４Ｂに到達する光の量を、オイルの劣化程度に換算し、このオイルの劣化程度を表す信号を生成する。センサユニット８０Ｂも、内燃機関７０が搭載される自動車本体と接続され、検知部９６Ａで検知した情報は、運転席近傍に設けられた表示パネル等に表示される構成となっている。センサ付きエンジン７０を備える図示しない自動車を運転する運転者は、この自動車の運転中に、オイルの汚染度合いを、リアルタイムで確認することが可能となっている。
【００３３】
エンジン１に貯留されるオイルには様々な化学物質が含まれており、例えばポリカーボネート等のプラスチック材料で窓を構成した場合など、オイルによって窓が侵食されて、光透過性が悪化したり、比較的割れ易い状態になる。また、内部で爆発が生じる内燃機関で用いられるオイルは高温となるので、上述のように、例えばポリカーボネート等のプラスチック材料で窓を構成した場合などでは、温度による劣化も比較的大きくなる。本実施形態では、窓部材１４が、種々の化学物質に対して高い安定性も有し、熱に対する耐性も高いサファイア単結晶からなり、この窓部材１４を介してオイル６０の光透過度を高精度に確認することができる。光照射手段８２Ｂや光検出手段８４Ｂは、基体１２の外部に配置されており、温度も比較的低い状態で維持されるので、温度の過度の上昇による動作不良等も抑制されている。なお、光照射手段８２Ｂを用いる以外にも、例えばＣＣＤカメラ等で窓部材１４の外側からシリンダ中空部４２Ａ内のオイル６０の映像を撮影し、撮影画像の色情報からオイル６０の劣化状態を確認してもよいう。
【００３４】
上記実施形態では、運動体の位置情報として、ピストンの位置情報を検知しているが、本発明の位置情報検知機構付き内燃機関は、ピストンの位置のみに限らず、中空部に封入されたクランクディスクやクランクシャフト等、その他の運動体の位置を検出してもよい。また、本発明の液体状態検知機構付き内燃機関は、オイル６０の汚染程度のみでなく、クランク部４４におけるオイル６０の液面位置を検知することもできる。本発明で検知する情報は特に限定されない。また、上記実施形態では、内燃機関として、いわゆるレシプロエンジンを例に説明しているが、内燃機関の種類としては、例えばいわゆる公知のロータリーエンジンなどであってもよく、特に限定されない。
【００３５】
以上、本発明について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３６】
１０ エンジン部材
１２ 基体
１２Ａ 中空部
１４ 窓部材
１４ａ〜１４ｄ 窓部材
２２ ピストン
２４ コンロッド
２６ クランクディスク
３２ 吸気バルブ
３４ 排気バルブ
３６ 点火プラグ
４２ シリンダ部
４２Ａ シリンダ中空部
４４ クランク部
４４Ａ クランク中空部
５２ ロウ材
５３ メタライズ層
５４ 凸部
７０ センサ付きエンジン
８０Ａ、８０Ｂ センサユニット
８２Ａ、８２Ｂ 光照射手段
８４Ａ、８４Ｂ 光検出手段
８６Ａ、８６Ｂ 制御手段
９２Ａ、９２Ｂ 光照射制御部
９４Ａ、９４Ｂ 情報取得部
９６Ｂ、９６Ｂ 検知部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用構造体、位置検知機構付き内燃機関、および液体状態検知機構付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるレシプロエンジンや、いわゆるロータリーエンジンといわれる内燃機関が、従来から広く用いられている。例えばレシプロエンジンは、中空部を有する基体に、この中空部の爆発に応じて往復運動するピストンが封入されている。また、ロータリーエンジンは、中空部を有する基体に、この中空部内の爆発に応じて回転運動するローター（回転子）が封入されており、中空部には通常、これらピストンやローターの運動を滑らかにするための潤滑油も封入されている。
【０００３】
内燃機関を使用するにつれ、この潤滑油に金属粉が混入したり、潤滑油が組成変化して粘度が高まったりする。これら潤滑油の変化（劣化）は、内燃機関の出力特性の低化につながる。内燃機関の出力特性を維持するには、中空部内の潤滑油の状態を監視し、状態変化に応じた適切なタイミングで、この中空部内の潤滑油を交換することが望まれる。しかしながら、中空部に封入された潤滑油の状態や、中空部内で運動するピストンやローターの動きなどは、基体の外部から直接視認することができない。従来から、これら潤滑油の変化や、ピストンやローターの動きを監視するための装置や方法が提案されている。例えば下記特許文献１には、自動車エンジンのオイルパンに溜まった潤滑油に浸漬する潤滑油汚濁度測定装置の一例が開示されている。下記特許文献１記載の潤滑油汚濁度測定装置は、発光素子と受光素子とを備える光学センサを、基体の内部に溜まった潤滑油に浸漬している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平４−２２４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基体の中空部に溜まった潤滑油は、中空部での爆発によって高温になるため、センサの動作が不安定になる課題がある。中空部の爆発によって高温・高圧となる内燃機関の中空部や、基体自体にセンサを配置する構成では、センサ自体の動作信頼性が確保できないといった課題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、中空部の状態を基体外部から直接確認することができる内燃機関用構造体、ピストンやロータの位置を高精度に検知づることができる位置検知機構付き内燃機関、および内燃機関の中空部に貯留された液体の状態を高精度に検知することができる液体状態検知機構付き内燃機関を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願発明は、中空部を備え、前記中空部で生じる爆発に応じて前記中空部内を運動する運動体が収容される基体と、前記基体に設けられた、前記基体の外側から前記中空部に入射する光、および前記基体の外側から前記中空部に出射する光を透過する窓部材とを備え、前記窓部材が、サファイア単結晶からなることを特徴とする内燃機関用構造体を提供する。
【０００８】
また、上述の内燃機関用構造体と、前記窓部材を透過して前記中空部から前記基体の外側へ出射する光を検知する光検出部と、前記光検出部による検出情報に基づき、前記中空部における前記運動体の位置を検知するピストン位置検知部とを備えることを特徴とする位置検知機構付き内燃機関を併せて提供する。また、上述の内燃機関用構造体と、前記窓部材を透過して前記中空部から前記基体の外側へ出射する光を検知する光検出部と、前記光検出部による検出情報に基づき、前記中空部に封入された潤滑油の状態を検知する検知部とを備えることを特徴とする液体状態検知機構付き内燃機関を、併せて提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内燃機関用構造体は、基体の強度を比較的高く維持しつつ、基体の中空部の状態を、外部から直接光学的に確認することができる。本発明の位置検知機構付き内燃機関は、基体の中空部で運動する運動体の位置を高精度に検知することができる。本発明の液体状態検知機構は、基体の中空部に貯留された液体の汚濁度等の状態を、高精度に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の内燃機関用構造体の一実施形態を備えて構成されたエンジンについて説明する概略断面図である。
【図２】本発明の内燃機関用構造体の一部を拡大して示す概略断面図である。
【図３】図２の一部をさらに拡大して示す概略断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の内燃機関用構造体の他の実施形態について説明する概略断面図である。
【図５】本発明の位置検知機構付き内燃機関の一実施形態、および、本発明の液体状態検知機構付き内燃機関の一実施形態について説明する概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の内燃機関用構造体の一実施形態であるエンジン部材１０を備えて構成された、エンジン１について説明する概略断面図である。
【００１２】
エンジン部材１０は、中空部１２Ａを備える基体１２と、基体１２に備えられた窓部材１４と、を備える。窓部材１４は板状のサファイア単結晶からなる。エンジン部材１０では、基体１２に複数の窓部材１４（窓部材１４ａ〜１４ｄ）が配置されている。基体１２は、鋳鉄やアルミニウム合金等からなる。
【００１３】
エンジン１は、いわゆるレシプロエンジンであり、エンジン部材１０と、基体１２の中空部１２Ａで生じる爆発に応じて中空部１２Ａ内を運動する運動体であるピストン２２と、コンロッド２４と、クランクディスク２６、吸気バルブ３２と、排気バルブ３４と、点火プラグ３６とを備える。吸気バルブ３２は、基体１２に設けられた吸気ポート３２ａに、排気バルブ３４は、基体１２に設けられた排気ポート３４ａに、それぞれ配置されている。基体１２は、ピストン２２が内部を往復するシリンダ部４２と、クランクディスク２６が内部に配置されるクランク部４４とを有している。窓部材１４は、基体１２のシリンダ部４２に２つ（窓部材１４ａ、１４ｂ）、クランク部４４に２つ（窓部材１４ｃ、１４ｄ）、それぞれ設けられている。中空部１２Ａのうちクランク部４４に対応する部分（クランク中空部４４Ａ）には、公知のエンジンオイルであるオイル６０が貯留されている。
【００１４】
中空部１２Ａのうちシリンダ部４２に対応する部分（シリンダ中空部４２Ａ）では、吸気ポート３２ａを介して流入した燃料気体が、点火プラグ３６による放電によって爆発する。この爆発の圧力によって、ピストン２２が図中の下方向に押し下げられ、爆発のエネ
ルギーが、コンロッド２４およびクランクディスク２６を介して回転運動に変換される。ピストン２２が最下点（下死点）まで下降してしまうと、クランクディスク２６の慣性によってピストン２２はシリンダ中空部４２Ａを上昇する。この際、排気バルブ３４は開状態とされ、シリンダ中空部４２Ａ内の気体は、排気ポート３４ａを介して排出される。ピストン２２が最上点（上死点）まで上昇してしまうと、クランクディスク２６の慣性によってピストン２２はシリンダ中空部４２Ａを下降する。この際、吸気バルブ３２が開状態とされて、吸気ポート３２ａを介してシリンダ中空部４２Ａに燃料気体が流入し、ピストン２２の上昇によって、流入した燃料気体がシリンダ中空部４２Ａにおいて圧縮される。圧縮された燃料気体は、点火プラグ３６の放電によって爆発し、爆発のエネルギーによってピストン２２が下方向に押し下げられる。エンジン１では、以上の動作が繰り返される。
【００１５】
基体１２の中空部１２、特にシリンダ中空部４２Ａでは爆発が生じ、基体１２は高温に熱せられ、高い圧力を受ける。エンジン部材１０では、窓部材１４が基体１２に設けられているが、この窓部材１４はサファイア単結晶からなり、高い熱および高い圧力を受けても、割れや変形等が生じ難い。また、広範囲の波長領域の光を良好に透過するので、基体１２の中空部１２Ａに外部から高い透過率で光を入射し、中空部１２Ａから基体１２の外部へと高い透過率で光を出射させることができる。このため、エンジン部材１０では、例えば、窓部材１４を介して、シリンダ部４２を移動するピストン２２や、クランク部４４内を移動するコンロッド２４やクランクディスク２６等の動きを視認することもできる。また、クランク部４４に貯留されたエンジンオイル６０についても、窓部材１４を介して視認することができる。また後述するように、受光素子を備えたセンサを用いて、窓部材１４から出射した光を高精度に検出することで、中空部１２Ａ内部の状態、例えばピストン２２やクランクディスク２６の位置や、エンジンオイル６０の汚染度等を検知することもできる。
【００１６】
図２は、エンジン部材１０の一部を拡大して示す概略断面図である。また、図３は図２における窓部材１４ａ付近をさらに拡大して示す断面図である。窓部材１４aは、基体１
２に設けられた貫通孔の内周面にロウ付け接合されている。図２および３において、５２がロウ材、５３はメタライズ層、５４は凸部である。図２および３では、複数の窓部材のうち窓部材１４ａを代表して示しているが、窓部材１４ｂ〜窓部材１４ｄも同様の構成とされている。
【００１７】
エンジン部材１０では、略円板状の窓部材１４が、基体１２に設けられた貫通孔の内周面にロウ材５２を介して接合されている。窓部材１４は、側面および一方主面１４Ａの周縁部にメタライズ層５３が被着されている。エンジン部材１０では、メタライズ層５３が被着される一方主面１４Ａは、基体１４の外側を向いた面となっている。基体１２の貫通孔の内周面には凸部５４が、貫通孔の周方向全体に連続して設けられている。窓部材１４は、貫通孔の内周面および凸部５４の側面と、メタライズ層５３およびロウ材５２を介して接合されている。基体１２の貫通孔の内周面や、凸部５４の側面（窓部材１４の一方主面１４Ａと対向する側の側面）には、例えばＮｉメッキ等のメッキ層が被着されている。
【００１８】
メタライズ層５３は、窓部材１４の側面全体と、窓部材１４の一方主面１４Ａの周縁部全体に設けられている。メタライズ層５３は、窓部材１４の一方主面１４Ａにおいて、外周端から窓部材１４の中心側へ、凸部５４よりも突出した位置まで被着されている。メタライズ層５３は、一方主面１４Ａにおいて、凸部５４はの厚みＷの０．５乃至２倍の長さだけ、凸部５４よりも突出した位置まで被着されている。
【００１９】
エンジン部材１０では、基体１２の貫通孔の内周面に凸部５４を設け、この凸部５４の側面と窓部材１４の一方主面１４Ａの周縁部とをロウ付けすることにより、窓部材１４の
側面のみをロウ付けする場合に比べてロウ付け面積を広くし、接合強度を向上させている。
【００２０】
エンジン部材１０では、上述のように、窓部材１４の一方主面１４Ａにおけるメタライズ層５３が、窓部材１４の一方主面１４Ａにおいて、凸部５４よりも中心側まで突出した位置に形成されている。これにより、凸部５４の窓部材１４の中心側の端部からメタライズ層５３に連なる、滑らかで大きなロウ材５２のメニスカスを形成することができる。このメニスカスに対応する部分（メニスカス部分５７）が、窓部材１４と基体１２との接合部分への応力（機械的応力や熱応力）を緩和する緩衝部として機能する。例えば、ロウ付け時に発生する、窓部材１４と基体１２との熱膨張係数差による応力や、シリンダ中空部４２Ａにおける爆発による温度上昇にともなって生じる熱応力や、この爆発の圧力によって生じる機械的応力等が、メニスカス部分５７によって緩和される。
【００２１】
図４（ａ）〜（ｄ）は、内燃機関用構造体の他の実施形態について説明する概略断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）では、図１〜３と同様の構造については、同じ符号を付して説明している。図４（ａ）に示すように、板状の補強部材７２を、ロウ材５２を介して、基体２および窓部材１４の他方主面１４ｂの周縁部に接合してもよい。この形態では、補強部材７２と凸部５４とで窓部材１４の周縁線が挟持される構成となり、窓部材１４が強固に基体２と結合される。なお、補強部材７２の形状は特に限定されず、例えば１４（ｂ）に示すように、一部が突出して窓部材１４の他方主面１４Ｂの周縁を押圧するように構成されていてもよい。また、図４（ｃ）に示すように、２つの補強部材７２で挟むように、補強部材７２が、窓部材１４の双方の主面（一方主面１４Ａと他方主面１４Ｂ）と接合されていてもよい。図４（ｃ）では、基体２の内周面が凸部５４を備えていない例について示している。基体２の内周面が凸部５４を備える場合も、２つの補強部材７２で窓部材１４を挟む構成としてもよい。また、基体２の内周面の凸部５４に当接する面は、図３に示す側と反対の側の、基体１４の内側（図３および図４における右側）を向いた他方主面１４Ｂであってもよい。
【００２２】
エンジン部材１０は、例えば以下のように作製することができる。まず、例えば外径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状の単結晶サファイア製の窓部材１４を用意する。また、基体１２を構成する複数のパーツ部材を用意する。このパーツ部材は、組み合わされることで基体１２を構成する部材である。
【００２３】
窓部材１４の側面および一主面の外周端から３ｍｍの幅の部位に、Ｍｏ粉末とＭｎ粉末と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）粉末とに有機バインダ、溶剤を混合してなる金属ペーストを１０μｍの厚さとなるように印刷塗布し、乾燥後加湿したフォーミングガス中で１４００℃の温度で焼成して、メタライズ層５３の下地のメタライズ金属層を形成する。さらに、メタライズ金属層の表面にＮｉメッキ層を電解メッキ法により約２μｍの厚さで被着して、メタライズ層５３を形成する。
【００２４】
このメタライズ層５３が形成された窓部材１４を、内周面に凸部５４が形成された貫通孔を備える基体１２を構成するパーツ部材の、この貫通孔に対応する位置に配置する。窓部材１４は、複数のパーツ部材の、基体１２の内側に対応する側から貫通孔に嵌め入れるように配置する。パーツ部材の貫通孔内周面に設けられている凸部５４は、内側への突出長さが例えば２ｍｍ、厚みが例えば１ｍｍとされる。次に、窓部材１４のメタライズ層５３が形成されていない他方主面の側、すなわち基体１２の中空部の内側に対応する側から、パーツ部材の貫通孔の内周面と窓部材１４の側面との間隙に沿って、太さの直径が０．８ｍｍでＡｇ−Ｃｕ合金からなるロウ材５２のプリフォームを設置する。そのロウ材５２のプリフォームを８２０℃に加熱して、窓部材１４の側面とパーツ部材の内周面との間の隙間、および窓部材１４の一方主面１４Ａの外周部のメタライズ層５３と凸部５４との隙
間に、溶融したロウ材１２を毛細管現象により侵入させ、窓部材１４とパーツ部材とを接合する。内部にピストン２２、コンロッド２４、クランクディスク２６、吸気バルブ３３、排気バルブ３４等を中空部に配置した状態で、複数のパーツ部材が組み合わせ、複数の窓部材１４を備える基体１２を作製する。最後に、点火プラグ３６等の部材を設置し、エンジン部材１０を備えるエンジン１を組み上げる。
【００２５】
図５は、本発明の位置検知機構付き内燃機関の一実施形態であり、かつ、本発明の液体状態検知機構付き内燃機関の一実施形態でもある、センサ付きエンジン７０について説明する概略構成図である。センサ付きエンジン７０は、図示しない自動車本体に搭載されて用いられる。センサ付きエンジン７０は、上述のエンジン１と、センサユニット８０Ａと、センサユニット８０Ｂとを備えて構成されている。
【００２６】
センサユニット８０Ａは、レーザダイオードや発光ダイオードなどの発光素子を備え、所定の波長領域の光を出射する光照射手段８２Ａと、受光した光を電気信号に変換するフォトダイオードなどの受光素子を備えた光検出手段８４Ａ、制御手段８６Ａとを備えている。制御手段８６Ａには、光照射手段８２Ａに電力を供給するとともに光照射手段８２Ａの光照射動作を制御する光照射制御部９２Ａと、光検出手段８４Ａが検出した情報を受け取る情報取得部９４Ａと、情報取得部９４Ａが取得した情報を受け取り、この取得した情報に基づいて、シリンダ中空部４２Ａにおけるピストン２２の位置を検知する検知部９６Ａとを備えている。
【００２７】
同様に、センサユニット８０Ｂは、光照射手段８２Ｂと、光検出手段８４Ｂ、制御手段８６Ｂとを備え、制御手段８６Ａには、光照射制御部９２Ｂと、情報取得部９４Ｂと、検知部９６Ｂとを備えている。センサユニット８０Ｂの各部位は、検知部９６Ｂが、情報取得部９４Ｂが取得した情報を受け取り、この取得した情報に基づいて、中空部分４４Ｂ貯留されたオイル６０の状態（本実施形態では汚染度）を検知する以外は、センサユニット８０Ａと同様の機能を有する。
【００２８】
まず、センサユニット８０Ａについて説明する。センサユニット８０Ａの光照射手段８２Ａは、基体１２のシリンダ部４２の上死点側の側面に設けられた窓部材１４ａの近傍に配置されており、光照射手段８２Ａから出射した所定の波長領域の光は、窓部材１４ａを透過して、ピストン２２が往復運動するシリンダ中空部４２Ａに入射する。シリンダ中空部４２Ａに入射した光は、ピストン２２が比較的下死点側に位置している状態では、そのままシリンダ中空部４２Ａを通過し、シリンダ部４２に設けられたもう１つの窓部材１４ｂを透過して基体１２の外に出射する。窓部材１４bを透過して基体１２から出射した光
は、光検出手段８４Ａに入射する。
【００２９】
ピストン２２はシリンダ中空部４２Ａ内を往復運動しており、センサ付きエンジン７０では、ピストン２２が上死点のごく近傍に設定された所定位置を通過するタイミングで、光照射手段８２Ａからの照射光が、ピストン２２によって遮られる。このタイミングで、光検出手段８４Ａに到達する光は極端に減少する。検知部９６Ａは、光検出手段８４Ａに到達する光が極端に減少するタイミングでのピストン２２の位置を、ピストン２２が上死点近傍の所定位置であると検知し、所定の信号を生成する。センサユニット８０Ａは、内燃機関７０が搭載される自動車本体と接続され、検知部９６Ａで検知した情報は、エンジン１の動作を制御する図示しない制御ユニットに送られる。図示しない制御ユニットでは、検知部９６Ａから送信される、ピストン２２が上死点近傍の所定位置に到達した旨を表す情報を取得し、この情報に基づいて、吸気バルブ３２や排気バルブ３４、点火プラグ３６等の動作タイミングを制御する。センサユニット８０Ａによる検出情報を用いてエンジン１の動作を制御することで、エンジン１の燃費を低減させ、エンジン１の出力を高くすることができる。
【００３０】
ピストン２２が往復運動するシリンダ中空部４２Ａは、内部で爆発が生じる燃焼室に対応する部位であり、内部のピストン位置を外部から確認することは難しい。本実施形態では、熱や圧力に対する耐性が高いサファイア単結晶からなる窓部材１４が、基体１２のシリンダ部４２の、ピストン２２の上死点側の側面に設けられており、この窓部材１４を介してピストン２２の位置を光学的に確認することができる。光照射手段８２Ａや光検出手段８４Ｂは、基体１２の外部に配置されており、温度も比較的低い状態で維持されるので、温度の過度の上昇による機器の動作不良等も抑制されている。なお、光照射手段８２Ａを用いる以外にも、例えばＣＣＤカメラ等で窓部材１４の外側から中空部分４４内のピストン２２の動きを撮影し、撮影画像からピストン２２の位置を確認してもよい。
【００３１】
次に、センサユニット８０Ｂについて説明する。センサユニット８０Ｂの光照射手段８２Ｂは、基体１２のクランク部４４の近傍に配置されており、光照射手段８２Ｂから出射した所定の波長領域の光は、窓部材１４ｃを透過して、オイル６０が貯留されたクランク中空部４４Ａに入射する。クランク中空部４４Ａに入射した光は、オイル６０を透過し、クランク部４４に設けられたもう１つの窓部材１４ｄを透過して基体１２の外に出射する。窓部材１４ｄを透過して基体１２から出射した光は、光検出手段８４Ｂに入射する。
【００３２】
オイル６０は基体１２の内部に貯留されており、エンジン１の動作にともなって劣化する。すなわちオイル６０は、エンジン１の動作にともなって、金属紛や炭化物が混入して汚れたり、組成が変化して粘度が高くなる。オイル６０は劣化が進行するにつれ、光透過性が悪くなり、視覚的には黒く変色してくる。オイル６０の光透過性は、オイル６０の劣化度合いを表している。検知部９６Ｂは、光検出手段８４Ｂに到達する光の量を、オイルの劣化程度に換算し、このオイルの劣化程度を表す信号を生成する。センサユニット８０Ｂも、内燃機関７０が搭載される自動車本体と接続され、検知部９６Ａで検知した情報は、運転席近傍に設けられた表示パネル等に表示される構成となっている。センサ付きエンジン７０を備える図示しない自動車を運転する運転者は、この自動車の運転中に、オイルの汚染度合いを、リアルタイムで確認することが可能となっている。
【００３３】
エンジン１に貯留されるオイルには様々な化学物質が含まれており、例えばポリカーボネート等のプラスチック材料で窓を構成した場合など、オイルによって窓が侵食されて、光透過性が悪化したり、比較的割れ易い状態になる。また、内部で爆発が生じる内燃機関で用いられるオイルは高温となるので、上述のように、例えばポリカーボネート等のプラスチック材料で窓を構成した場合などでは、温度による劣化も比較的大きくなる。本実施形態では、窓部材１４が、種々の化学物質に対して高い安定性も有し、熱に対する耐性も高いサファイア単結晶からなり、この窓部材１４を介してオイル６０の光透過度を高精度に確認することができる。光照射手段８２Ｂや光検出手段８４Ｂは、基体１２の外部に配置されており、温度も比較的低い状態で維持されるので、温度の過度の上昇による動作不良等も抑制されている。なお、光照射手段８２Ｂを用いる以外にも、例えばＣＣＤカメラ等で窓部材１４の外側からシリンダ中空部４２Ａ内のオイル６０の映像を撮影し、撮影画像の色情報からオイル６０の劣化状態を確認してもよいう。
【００３４】
上記実施形態では、運動体の位置情報として、ピストンの位置情報を検知しているが、本発明の位置情報検知機構付き内燃機関は、ピストンの位置のみに限らず、中空部に封入されたクランクディスクやクランクシャフト等、その他の運動体の位置を検出してもよい。また、本発明の液体状態検知機構付き内燃機関は、オイル６０の汚染程度のみでなく、クランク部４４におけるオイル６０の液面位置を検知することもできる。本発明で検知する情報は特に限定されない。また、上記実施形態では、内燃機関として、いわゆるレシプロエンジンを例に説明しているが、内燃機関の種類としては、例えばいわゆる公知のロータリーエンジンなどであってもよく、特に限定されない。
【００３５】
以上、本発明について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３６】
１０ エンジン部材
１２ 基体
１２Ａ 中空部
１４ 窓部材
１４ａ〜１４ｄ 窓部材
２２ ピストン
２４ コンロッド
２６ クランクディスク
３２ 吸気バルブ
３４ 排気バルブ
３６ 点火プラグ
４２ シリンダ部
４２Ａ シリンダ中空部
４４ クランク部
４４Ａ クランク中空部
５２ ロウ材
５３ メタライズ層
５４ 凸部
７０ センサ付きエンジン
８０Ａ、８０Ｂ センサユニット
８２Ａ、８２Ｂ 光照射手段
８４Ａ、８４Ｂ 光検出手段
８６Ａ、８６Ｂ 制御手段
９２Ａ、９２Ｂ 光照射制御部
９４Ａ、９４Ｂ 情報取得部
９６Ｂ、９６Ｂ 検知部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を備え、前記中空部で生じる爆発に応じて前記中空部内を運動する運動体が収容される基体と、
前記基体に設けられた、前記基体の外側から前記中空部に入射する光、および前記基体の外側から前記中空部に出射する光を透過する窓部材とを備え、
前記窓部材が、サファイア単結晶からなることを特徴とする内燃機関用構造体。
【請求項２】
前記窓部材は板状体であり、
前記板状体の側面が、前記基体に設けられた貫通孔の内周面にロウ付けによって接合されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用構造体。
【請求項３】
前記基体は、前記貫通孔の前記内周面に、前記貫通孔の前記内周面から前記貫通孔の中心方向に突出した凸部を備え、
前記窓部材の一主面の周縁部が、前記凸部の側面にロウ付けによって接合されていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関用構造体。
【請求項４】
前記凸部は、
前記貫通孔の前記内周面の周方向に沿って、前記内周面の全体に連続して設けられていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用構造体。
【請求項５】
前記基体はシリンダー部を備え、
前記シリンダー部内での爆発に応じて前記シリンダー部内を往復運動するピストンを、前記運動体として備えており、
前記窓部材が、前記シリンダー部に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関用構造体。
【請求項６】
前記窓部材が、前記基体に複数配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関用構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関用構造体と、
前記窓部材を透過して前記中空部から前記基体の外側へ出射する光を検知する光検出部と、
前記光検出部による検出情報に基づき、前記中空部における前記運動体の位置を検知するピストン位置検知部と
を備えることを特徴とする位置検知機構付き内燃機関。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関用構造体と、
前記窓部材を透過して前記中空部から前記基体の外側へ出射する光を検知する光検出部と、
前記光検出部による検出情報に基づき、前記中空部に封入された潤滑油の状態を検知する検知部と
を備えることを特徴とする液体状態検知機構付き内燃機関。
【請求項９】
前記窓部材が、前記基体に複数配置されており、
複数の前記窓部材のうち第１の窓部材を介して、所定の波長領域の光を前記中空部に入射させて、前記基体に封入された前記潤滑油に所定の波長領域の光を照射する光照射手段を備え、
前記光検出部が、前記第１の窓部材から前記液体を通過して第２の窓部材を介して前記基体の外部へ出射する前記光を検出することを特徴とする請求項８記載の液体状態検知機構
付き内燃機関。
【請求項１】
中空部を備え、前記中空部で生じる爆発に応じて前記中空部内を運動する運動体が収容される基体と、
前記基体に設けられた、前記基体の外側から前記中空部に入射する光、および前記基体の外側から前記中空部に出射する光を透過する窓部材とを備え、
前記窓部材が、サファイア単結晶からなることを特徴とする内燃機関用構造体。
【請求項２】
前記窓部材は板状体であり、
前記板状体の側面が、前記基体に設けられた貫通孔の内周面にロウ付けによって接合されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用構造体。
【請求項３】
前記基体は、前記貫通孔の前記内周面に、前記貫通孔の前記内周面から前記貫通孔の中心方向に突出した凸部を備え、
前記窓部材の一主面の周縁部が、前記凸部の側面にロウ付けによって接合されていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関用構造体。
【請求項４】
前記凸部は、
前記貫通孔の前記内周面の周方向に沿って、前記内周面の全体に連続して設けられていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用構造体。
【請求項５】
前記基体はシリンダー部を備え、
前記シリンダー部内での爆発に応じて前記シリンダー部内を往復運動するピストンを、前記運動体として備えており、
前記窓部材が、前記シリンダー部に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関用構造体。
【請求項６】
前記窓部材が、前記基体に複数配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関用構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関用構造体と、
前記窓部材を透過して前記中空部から前記基体の外側へ出射する光を検知する光検出部と、
前記光検出部による検出情報に基づき、前記中空部における前記運動体の位置を検知するピストン位置検知部と
を備えることを特徴とする位置検知機構付き内燃機関。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関用構造体と、
前記窓部材を透過して前記中空部から前記基体の外側へ出射する光を検知する光検出部と、
前記光検出部による検出情報に基づき、前記中空部に封入された潤滑油の状態を検知する検知部と
を備えることを特徴とする液体状態検知機構付き内燃機関。
【請求項９】
前記窓部材が、前記基体に複数配置されており、
複数の前記窓部材のうち第１の窓部材を介して、所定の波長領域の光を前記中空部に入射させて、前記基体に封入された前記潤滑油に所定の波長領域の光を照射する光照射手段を備え、
前記光検出部が、前記第１の窓部材から前記液体を通過して第２の窓部材を介して前記基体の外部へ出射する前記光を検出することを特徴とする請求項８記載の液体状態検知機構
付き内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−７２７２５（Ｐ２０１２−７２７２５Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９０８５（Ｐ２０１０−２１９０８５）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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