JP2001512564A - 内蔵光ファイバー圧力センサーを具えた注入器および付設補償状態モニター装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関のための燃料注入器（１０）が光ファイバー燃料圧力センサー（１２）と光ファイバー燃焼圧力センサー（１４）とを有している。燃焼圧力センサー（１４）は燃料注入器に形成された別個の通路（２６）内に配置されており、該通路の下部（２２）は燃焼室に連なっている。燃焼圧力センサー（１４）の上方には光ファイバー導線（２４）がある。好ましい実施例にあっては、センサー（４６）が新規な形状（４８）のダイアフラム（４０）を有しており、複数対の光ファイバー（８６，８８）と、温度感知要素（７２，７４，１２６）と、新規な補償および状態モニター回路（図６，９，１０，１４，１５，１８）を用いている。

Description

【発明の詳細な説明】 内蔵光ファイバー圧力センサーを具えた注入器および付設補償状態モニター装置発明の背景 この出願は同じ発明者による出願第０８／４４２２１８号（現在特許第５６０ ０１２５号）に関連するもので、該出願は光ファイバー強度変調センサーのため の補償および状態モニター装置に係るものである。 ４気筒直接注入機関はジーゼルやガソリン燃料機関などにおいて目覚しい発展 を遂げているが、これは従来の燃料注入器に比べて、燃費が非常に改良されてい ることや、放射レベルが低いことなどが理由である。直接注入機関は高いエース ライン熱効率（約４０％ピーク）や、２０〜３５％の良い燃料効率や、１０〜２ ０％のＣＯ₂排出や、ゼロに近い蒸発排出や、低い低音始動排出などを持ってい る。最近では直接ガソリン注入機関において、３５％ほどの燃費改善、同時に機 関出力の増加、１０％のトルクが報告されている。このような顕著な挙動は、非 常に少ない燃焼（空気／燃料比が４０：１くらい）と各燃焼室内における層化さ れたチャージ混合との組合せ、により得られたものである。発明の要旨 直接ジーゼル注入（ＤＤＩ）と直接ガソリン注入（ＤＧＩ）機関の双方に要求 される鍵となる要素は、正確でコスト効率のよい燃料注入器である。ジーゼル機 関においては、注入器は極端に高圧（３００００ｐｓｉ）で動作する必要があり 、正確で反復可能な散布パターンを与え、タイミングも精密でなければならない 。加えて、そのような注入器は５０００００マイルもに亙ってしかも低コストで 動作しなければならない。 ＤＧＩに用いた場合には、特にガソリンの潤滑性が非常に低いことおよび注入 器の仕様が厳しいことなどで、ガソリン注入器の製造が困難で高コストとなる。 ＤＤＩおよびＤＧＩ注入器に要求される挙動と信頼性と低コストを与えるには 、注入器動作パラメターの閉ループ制御に基づいた試みがあり、燃焼室および燃 料 圧力がパラメターとして用いられる。これらの圧力を得るには、注入器内に２個 の小型光ファイバー圧力センサーを設置する。 このような注入器は現在行われているように個々に較正する必要がなく、故に 際立って安価である。製造変動や老化や圧力ラインの変動や燃料品質に起因する 差異は、燃料注入タイミングや期間や圧力の閉ループ制御により、補償される。 加えて上記の注入器の燃焼室圧力センサーは、ピーク圧力（ＰＰ）を含むシリン ダー圧力や表示平均有効圧力（ＩＭＥＰ）や燃焼開始（ＳＯＣ）やピーク圧力の 位置（ＬＰＰ）などについてのリアルタイムな情報を与える。燃料および燃焼圧 力センサーからの入力が注入器を制御するのに用いられた場合には、排出の低減 、燃費の改善、注入器信頼性の向上およびコスト低減などが同時に達成されるの である。発明の概要 前記の注入器に用いられる光ファイバーは新規で高精度の構造であって、非常 に小さな機構が極端に高い圧力と温度とに露出される。センサーの先端は直径が ２．５ｍｍ以下である。センサー中に特殊な形状のダイアフラムと２個のＤ型光 ファンバーを用いることにより、ダイアフラムの撓みが小さくても高いレベルの 光学的変調が得られるのである。ダイアフラムの撓みを小さくするのは、ダイア フラムの降伏強さを高くして寿命を長くするためである。２個のフォトダイオー ド検出技術を用いることにより、各センサーの信号インターフェース／コンデシ ョナーが５０〜１５０℃の温度範囲に亙って正確に動作するのである。 好ましい実施例にあっては、注入器中に２通りのタイプのセンサーが用いられ る。すなわち(１)注入器内の静的な燃料圧力をモニターする高圧センサーと(２) 動的な燃焼室圧力を検出するセンサーとである。 温度とともに変化するセンサー応答を補償すべく温度補償技術は、ダイアフラ ムの内面上に形成された薄膜とセンサーのケース内に設けられた温度プローブと の、組合せを利用している。薄膜の反射率は温度とともに変化して、平均温度を 越えるサイクル内（短期）ダイアフラム温度の変動を補償する。高平均温度にお けるダイアフラム撓みの増加やその他のセンサーヘッドへの熱的影響から生じる 長期誤差は、圧力センサーのゲインを温度プローブからの出力に基づいて調整す ることにより補償される。 ほとんどの直接注入器は動的燃料圧力情報を必要とするが、上記のような試み においては静的圧力を知るだけでよいのである。以下に述べる静的圧力センサー は２対の光ファイバーを用いており、一方の光ファイバー対は、光学電子要素へ の温度の影響や光ファイバーの屈曲や光度の好ましくない変動源に起因する誤差 、を補償する基準機構として機能する。 上記したように、付近の燃焼ガスによるサイクル内ダイアフラム加熱に起因す る誤差を補償する技術は、動的センサーについて用いられた技術と同じである。 静的センサーにおいては、一方の対の光ファイバーはダイアフラムの撓みに露出 され、他方の対の光ファイバーは反射温度依存性被膜をコーチングした非撓性反 射体の前方に設けられる。別設された温度プローブは、サイクル内ダイアフラム およびケースの平均温度に起因するセンサーゲインとオフセットの変化の補償の ための、追加の入力情報を与えるものである。図面の簡単な説明 図１は燃料および燃焼圧力センサーを具えた注入器の断面図、 図２は好ましいファイバー対の断面図、 図３は好ましいセンサー先端の断面図、 図４は圧力が増加した状態での図３のセンサー先端の断面図、 図５は好ましいセンサー先端と従来の平らなダイアフラム・センサー先端との 比較を示すグラフ、 図６は動的圧力センサーのための光学電子回路のブロック・ダイアグラム、 図７は温度依存薄い反射フィルムを有する好ましいセンサー先端の断面図、 図８はさらに温度プローブを具えた図７のセンサー先端の断面図、 図９は動的圧力設定の図８のセンサー先端のための光学電子回路のブロック・ ダイアグラム、 図１０は静的圧力設定の図８のセンサー先端のための光学電子回路のブロック ・ダイアグラム、 図１１はダイアフラムから異なる距離の複ファイバー対を具えた好ましいセン サー先端の断面図、 図１２は図１１に示す複ファイバー対の変形の断面図、 図１３は２個のファイバー出力対センサー・ダイアフラムからの距離のグラフ 、 図１４は図１２，１３のセンサー先端のための光学電子回路のブロック・ダイ アグラム、 図１５は図１２，１３のセンサー先端のための合計／差誤差修正光学電子回路 のブロック・ダイアグラム、 図１６はサイクル内熱衝撃関連誤差の補償手段具えた好ましいセンサー先端の 断面図、 図１７はさらに図１６のセンサー先端中における長期温度変化の補償手段を具 えた好ましいセンサー先端の断面図、 図１８は図１７のセンサー先端のための光学電子回路を示すブロック・ダイア グラムである。好ましい実施例の説明 図１に示す注入器１０は燃料圧力センサー１２と燃焼圧力センサー１４とを具 えている。図示のように圧力センサー１２は注入器の開口部１６に配置するのが よい。この開口部１６は注入器１０の中央燃料導路１８に連通する導路を含んで いる。圧力センサー１２はほぼ直径が５ｍｍであって導路１６に螺合している。 センサー・ダイアフラムは導路中の燃料圧力に直接に露出されており、注入器プ ラグ２０が退入したときには燃料導路１８中にも露出される。 圧力センサー１４は短い導路２２を介して燃焼室ガスに露出されている。この 圧力センサー１４のための光ファイバー導線２４は１ｍｍ直径の円筒状孔２６中 に配置されており、圧力センサー１４から注入器の頂部近傍で注入器１０に付設 された圧力除去機構２８まで延在している。 各圧力センサーは後記するようにそれぞれの光学電子モジュールに接続されて いる。この接続は光ファイバーケーブル３０と３２により行われる。該光学電子 モジュールは機関電子制御モジュール（ＥＣＭ）に接続された回路を有している 。 このＥＣＭは圧力センサー１２，１４や他の機関・センサーおよび制御器の出力 に応答して注入器のタイミング、期間および燃料ライン圧力を制御する。 圧力センサーの好ましい実施例においては２個以上の光ファイバーを利用して いる。これらの光ファイバーは図２に示すような構造である。従来他の目的のた めの光学的圧力センサーに採用されている円形断面の光ファイバーを用いるより は、図中３４で示す外面においてＤ形をしており、クラッド材３６は実質的に厚 さが減少されている。これらの光ファイバーは外面３４において結合されて芯材 ３８間の距離を少なくしている。 センサーのパワー損失を少なくして光学的変調を増加させるべく、芯材３８間 の距離はできるだけ小さくしてあり、これによりセンサーの解像度と信号／ノイ ズ比と出力の精度が改良される。典型的な構造にあっては、光ファイバー芯材の 直径は１４０μｍであり、クラッド材３６は１７０μｍであり、外面３４は芯材 から５〜１０μｍ離れている。センサーの組立てを容易とすべく光ファイバーは 製造工程時にポリアミドまたは熱可塑性接合粘着材料の薄層により半永久的に接 合される。 図３にセンサー先端のダイアフラム４０の特殊形状を示す。該ダイアフラム４ ０は特殊造形されており、このような帽子形のダイアフラムはアメリカ特許出願 第８３９０９７０号（現在特許第５６０００７０号）に最初に開示されている。 ダイアフラム４０をこのような形状とすることにより、センサー４６中に設けら れた放光光ファイバー４２と集光光ファイバー４４間の光結合が増加する。この ように構成することによりダイアフラム４０の撓みに対するセンサーの感度が増 加する。図３に示すように、ダイアフラムの内面４８は中央部において凹状にな っていて、光ファイバー孔４２からの光（矢印５０）が光ファイバー４４に矢印 ５２で示すように焦点入射する。この焦点入射を最良のものとするべく、ダイア フラム４０の外側には外圧が印加されないようになっている。 最適条件下では、内面４８の湾曲は楕円状に構成されていて、これにより外圧 を印加しなくとも放光光ファイバー４２からの光が光ファイバー４４へと焦点さ れる。外圧を印加すると、ダイアフラム４０は変形し図４に示すように楕円形状 を失って、両光ファイバーは焦点５４においては会合しないのである。その結果 集められた光は減少する。ダイアフラム４０の厚さは、外面を内面にマッチする ように湾曲させることにより、実質的に維持される。これによりダイアフラム全 体に亙ってダイアフラム降伏強さが維持される。 楕円状に湾曲した面４８と焦点５４の位置は、与えられた光ファイバー寸法や 芯材の分離や光ファイバーの孔などに応じて、最適なものとされる。楕円形状が 最適ではあるが、双曲線または球状の湾曲を面４８に与えてもよい。図５は造形 されたダイアフラム４０の応答５６の実質的に平らまたは正規なダイアフラムの 応答５８とを比較したものである。従来の平らなダイアフラムセンサーに比べて 明らかに造形されたダイアフラムセンサーの方が外圧に対して顕著に敏感である 。 また図６に示すように、この発明は動的圧力センサーのための光学電子回路に おいて特徴がある。該回路によりセンサーの動作温度が増加し、インターフェー ス状態モジュールが１５０℃動作温度までになる。 この新規な構造は、従来のものとは対照的に、１個のＬＥＤ源と２個のフォト ダイオード検出器を用いている。単検出器構造は最大ほぼ８０℃の電子動作温度 には適しているが、最大動作温度１５０℃ではＰＩＮダイオードの暗電流が非常 に大きくなり、フォトダイオードの全出力を占めるようになる。 ８０℃までの温度においては、典型的なフォトダイオードの暗電流は全信号の １％のオーダーであり、信号の９９％が集光光ファイバーのより検出器に入射さ れる光に比例する。しかし１５０℃では、暗い電流はその量の３オーダーより大 きく増加して、検出器に入射された光に比例しているフォトダイオード信号の５ ００％にもなる。そのような高いレベルの暗電流では、センサーの較正が顕著に 損なわれる。 暗電流を除くべく第２のフォトダイオードが用いられて、識別暗電流入力を差 動増幅器に与える。以下に説明する好ましい異実施例においては、第２のフォト ダイオードが同じシリコン・ウエファーから形成された両フォトダイオードと一 緒に共通の容器内に内蔵される。したがってそれらの暗電流は温度変化と同じに 変化する。１個のフォトダイオードは集光光ファイバーにより提供される光に露 出され、第２のフォトダイオードは覆われ、その出力は暗電流によるものだけと なる。 図６においてフォトダイオードからの電流出力（ひとつは暗電流修正である） は６０において結合されてセンサーの暗電流を修正する。そこからの電圧出力は ピークホルド回路６２と積分器６４とを経てＬＥＤ駆動回路６６に印加されて、 ＬＥＤからセンサーへの光出力を調節する。電圧出力は反転差動増幅器６８とゲ イン増幅器７０とに通されて、機関のＥＣＭへの出力の適切な電圧範囲を与える 。 正確な燃焼圧力センサーを開発する一番の困難性は、センサーのダイアフラム への温度の影響を克服する必要があるという、ことである。温度が変化すると、 ダイアフラムのヤング率とポアソン比とが変化して、高温における撓みが大きく なる。２種類の温度誤差により平均ダイアフラム温度の増加の故に多くのシリン ダー圧力サイクルおよびサイクル内ダイアフラム温度行程において撓みが増加す る。以下に述べるのは両方の温度変化誤差の修正技術である。 熱衝撃効果とよばれるものによる短期サイクル内誤差は、ダイアフラム温度が 変わったら即座にダイアフラムの反射率を減少させることにより、補償される。 図７において温度依存反射率を有した薄膜７２をダイアフラム４０の楕円面４８ 上に形成して放光光ファイバー４２により照射される領域を覆うようにする。 この薄膜７２の材料は適当に選定して、温度増加に伴ってダイアフラム反射度 が増加したら反射率を減少させる、ようにする。集光光ファイバー４４により受 光される光度は下記の式により表される。 Ｖ_col（ｐ，Ｔ）＝ｌ・Ｃ・Ｒ（Ｔ）・Ｄ（ｐ，Ｔ） ここでｌは放光光ファイバー４２から出る光度であり、Ｃはファイバー・パラメ ターとファイバー／ダイアフラム間距離に依存ししかもダイアフラム特性には依 存しない集光効率であり、Ｒ（Ｔ）はダイアフラムの反射率であり、Ｄ（ｐ，Ｔ ）はダイアフラムの撓みを圧力と温度の関数として示す関数である。薄膜７２を 通しての光伝送または温度依存吸収により反射率Ｒと撓み関数Ｄとの積は、もし Ｒ（Ｔ）＝Ｄ^-1（Ｔ）なら 温度とは独立に保たれる。 実際にはＲ（Ｔ）は正確にはＤの逆ではないが少なくともほぼ逆関数である。 上記した温度補償には少なくとも２つのタイプの薄膜７２が適している。第１ のタイプにおいては、二色性鏡状特性を有した誘電性薄膜が用いられる。このタ イプにおいては温度が増加すると、薄膜材料の熱膨張の故に、撓みが減少する。 第２のタイプにおいては、シリコンやガリウム・アルセナイドのような半導体材 料が用いられる。このタイプにおいては、温度が増加すると吸収係数が増加する 。いずれの薄膜７２においても、放光光ファイバーにより照射される領域に薄膜 が露出されるが、薄膜中の内部歪みを小さくするために、薄膜領域は厚さと同様 に薄膜面積を小さくしなければならない。 上記の温度補償技術は、多くの圧力サイクルに亙るダイアフラム−センサー集 合体の平均温度の増加に起因するダイアフラムの撓みの増加、を修正することは ない。このタイプの誤差を修正するには、センサーゲインの電子的な制御に依存 する補償技術は図８に示すようにセンサーケース内部に設けられた温度プローブ の出力に基づいている。サーマスタットのような温度プローブ７４はセンサー４ ６内においてダイアフラム４０になるべく近づけて配置されている。１対の導線 ７６が温度プローブ７４から光ファイバー４２，４４に沿って延在している。 図８のセンサーのための温度補償光学電子回路の構成を図９に示す。温度非補 償センサーに比べて、サーマスタット増輻器７８は温度プローブ７４から入力を 受け取り、フォトダイオード増幅器８０に出力してそのゲイン値を調整する。こ れは温度非補償センサーに用いられる固定ゲイン式のフォトダイオード増幅器と 対照的である。センサーのゲインを温度変化に関連付ける較正係数は最初の較正 中に得られ、較正時に各センサーに与えられる。 注入器中の燃料圧力検出に適した高精度静的圧力センサーの革新的な構成を以 下に説明する。第１の実施例は図３に示すのと同じ２個の光ファイバーを用いた 構成である。処理電子回路が動的センサーと静的センサーとを識別する。 センサー電子回路の相違はＬＥＤ電流制御にある。動的圧力センサー構成の場 合には電流は最少／最大検出器の差動出力に基づいて連続的に制御されるが、静 的圧力センサー構成の場合には電流は不連続な期間(注入器に燃料が充填されて 、センサーが大気圧のみに露出されているとき)にのみ制御される。これに適し た電子回路を図１０に示す。ここではＬＥＤ電流が調整されると、正常な光度が 復活され、潜在的なオフセットやゲイン・ドリフトが全て修正される。電流リセ ットのための時限トリガー８２が機関ＥＣＭによりＬＥＤレベル制御８４に与え ら れる。 静的センサーの第２の実施例においては３または４個の光ファイバーと２個の 検出器と１個のＬＥＤを用いるものである。１対の光ファイバーを用いてダイア フラムの撓みを前記のように検出し、他の１対の光ファイバーは補償装置として 機能するもので、光ファイバーの屈曲やＬＥＤと光ファイバー間の結合効率変化 やＬＥＤ強度またはフォトダイオード感度の温度依存およびダイアフラム撓みの 温度依存などに起因する潜在誤差を修正するものである。 図１１に示す温度非補償構成にあっては、光ファイバー対８６，８８はともに その先端９０，９２がダイアフラム４０の内面４８を指向している。図１１にお いては、各光ファイバー対８６または８８はそれぞれのフェルール９４または９ ６中に埋め込まれている。これらのフェルールは互いに離間しており、先端９０ ，９２はほぼ５００μｍ離れている。 これに代えて図１２に示すように、両光ファイバー対８６，８８を１本の大き なフェルール９８中に埋め込んで、先端９０，９２の離間はフェルール中央部１ ００を用いて行い、フェルールの先端を研磨して、両光ファイバー対間の距離が ほぼ５００μｍになるような、角度にする。 図１１，１２において、光ファイバー対８６の先端９０は光ファイバー対８８ の先端９２より内面４８から多く離れている。この構成により両図のセンサーは 図１３のセンサー応答曲線の斜面１０４，１０６を利用している。ここでは一方 の光ファイバー対は曲線の登り斜面上で動作し、他方の光ファイバー対は曲線の 下がり斜面上で動作している。 両先端９０，９２がダイアフラム４０から異なる距離にあるように光ファイバ ー８６，８８を位置させることにより、両者はピーク強度１０２を跨って位置す る。先端９２がピーク強度１０２より約２５０μｍ内側に位置すると、最大斜面 またはセンサー感度が得られる。光ファイバー対９２が第１の斜面上に位置する と、ダイアフラム４０と光ファイバー先端との間の距離は圧力が増加するととも に減少し、センサー出力が減少する。 第２の光ファイバー対９０が第２の斜面上ほぼ６００μｍに位置すると、ダイ アフラム４０への圧力印加とともにセンサー出力は増加する。所謂「プッシュ・ プル効果」にあっては、センサー出力は２個の光ファイバー対８６，８８からの 出力の比となり、単一の光ファイバー対でかつセンサーが１個の斜面上でのみ動 作する場合に比べて、撓みに対する感度が増加する。 図１４の処理において、基準光ファイバー先端９０により検出された光度は、 ＬＥＤ駆動電流を変化させることにより、一定のレベルに保たれる。センサー４ ６の出力は測定検出器１０８により検出された光度に比例する。上記の２個の光 ファイバー動的センサーと同様に、ＬＥＤ１１０の光度は、電流レベルを変化さ せることにより、連続的に調整されて、基準フォトダイオード１１２の出力を一 定のレベルに保つ。基準光ファイバー対８６に光度が復活すると測定光ファイバ ー対８８とに光度が復活し、センサー４６のオフセットやゲイン誤差を全て補償 する。 これに代えて図１５に示す場合には、ＬＥＤ１１０の電流レベルは、測定検出 器１０８の出力と基準検出器１１２の出力との合計１１４、に基づいている。こ の構成にあっては、２個の光ファイバー対８６，８８のゼロ相対圧力出力は、ゲ イン１１６を一方の出力と合計１１４に与えることにより、等しくされ、ＬＥＤ １１０に電流レベル制御を与える。環境条件が光ファイバー対８６，８８中に光 度変化を起こしたら、両光度は同方向に増減し、ほぼ同量となる。かくして光度 変化はＬＥＤ１１０光度を変更することにより直接修正されるのである。 これに対照的に、センサー４６に印加された相対圧力変化は一方の出力を増加 させるとともに他方の出力を現象させ、出力の合計１１４においては変化がない ことになる。両出力の差１１８はオフセット、濾過およびゲイン１２０を経て修 正されたセンサー出力を与える。２個の光ファイバー対８６，８８に加えて熱電 対を内蔵したセンサー４６の使用により、センサー４６の平均温度のための修正 １２２が作られて、修正されたセンサー出力のオフセット、濾過およびゲイン１ ２０に印加される。 図１６，１７に温度補償政敵圧力センサーの２通りの例を示す。図１６の構成 においては、サイクル内熱衝撃関連誤差の補償のみを意図したものである。一方 の光ファイバー対８８は先端１２４において露出されており、薄膜７２からの光 を反射して、ダイアフラム４０の撓みを測定する。他方の光ファイバー対８６は 端部に非撓性反射材１２６が有って、表面が温度依存性膜により覆われている。 処理回路は図１４のものと同じでよく、基準光ファイバー対８６はフォトダイオ ード１１２に接続されている。用途によっては、温度依存薄膜７２と反射材１２ ６とを用いてもよく、反射材１２６のみを用いてもよい。 図１７においてはセンサー４６が長期／短期定常温度誤差の補償を行う。セン サー４６はダイアフラム４０上の薄膜７２および反射材１２６の温度依存反射率 と熱電対温度プローブ７４との集合体を内蔵しており、かつ測定光ファイバー対 ８８を具えている。 上記したように薄膜は短期定常温度変化に起因するダイアフラム撓み誤差を補 償するもので、温度プローブは長期センサー平均温度誤差を修正するものである 。薄膜修正は温度変化に起因する反射率変化に固有のものであるが、温度プロー ブ修正は図１８に示すようにセンサー光学電子制御回路ゲインとオフセットとの 調整により達成されるものである。 図１８の光学電子回路は図１４の回路と同じであるが、熱電対増幅器１８と消 去／プログラム可能なＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）１２８とが追加されている。長期／ 短期定常温度変化の補償に加えて、温度変化に起因する光ファイバー対間の応答 差が取り消される。この光ファイバー対間の非同一応答はセンサーオフセットと センサーゲイン誤差をもたらすものである。回路中のある成分の抵抗と調整して 個々のセンサーを較正し、これにより光ファイバー対間に固有の差を補償する。 これに代えて、ＥＰＲＯＭ１２８と用いて電子的較正値を記憶提供してもよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年３月２６日（１９９９．３．２６） 【補正内容】 請求の範囲（補正） １．本体と、本体中に設けられてかつ先端を具えた少なくとも１対の光ファイバ ーと、本体上に設けられて本体とともに空房を画定する１個のダイアフラムとを 含んでなり、 該ダイアフラムは空房に対面する内面を具えてかつ上記の先端が該内面と連通し ており、 内面の少なくとも一部が永久的な湾曲面を有しており、該湾曲面が反射性であっ てかつ一方の光ファイバーの先端から放光された光を他方の光ファイバーの先端 に指向させるように配置されている ことを特徴とする光ファイバー圧力センサー。 ２．ダイアフラムを横切っての圧力差が最少のときに光の反射が最大となる ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー圧力センサー。 ３．先端に向けてのダイアフラムの動きが他方の光ファイバーの先端により収受 される光を減少させる ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー圧力センサー。 ４．湾曲面が楕円状である ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー圧力センサー。 ５．湾曲面が球状である ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー圧力センサー。 ６．薄膜が湾曲面に施与されて反射性を与え、 該薄膜が温度の増加とともに減少する反射率を有している ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー圧力センサー。 ７．光ファイバー対が境界部分に沿って互いに接合されており、 各光ファイバーが芯材とクラッドを含んでおり、 該クラッドが共通の境界部分において厚さが減少している ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー圧力センサー。 ８．さらに本体中に熱感知手段が設けられている ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー圧力センサー。 ９．本体中に先端を具えた第２の光ファイバー対が設けられており、 該先端が非撓性反射面と連通している ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー圧力センサー。 １０．本体中に先端を具えた第２の光ファイバー対が設けられており、 第２の先端対が、一方の光ファイバー対の先端とは異なる反射性湾曲面からの距 離で、空房と光学的に連通している ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー圧力センサー。 １１．それぞれが芯材とクラッドとを有した２個の光ファイバーを含んでおり、 該光ファイバーがファイバー軸を平行にして境界部分に沿って互いに接合されて おり、 各光ファイバーのクラッドの厚さが境界部分において減少している ことを特徴とする光ファイバー対。 １２．内蔵された燃料室と注入器内の光ファイバー圧力センサーとを有しており 、光ファイバー圧力センサーが燃料室と連通している ことを特徴とする内燃機関燃料注入器。 １３．センサーが燃料室と連通したダイアフラムを含んでいる ことを特徴とする請求項１２に記載の燃料注入器。 １４．内蔵の燃料室とこれとは離れて形成された導路とを有しており、 注入器と燃焼圧力センサーを導路内に設置したときに該導路が燃焼室に開口する ことを特徴とする内燃機関燃料注入器。 １５．燃焼圧力センサーが導路と燃焼室とに連通するダイアフラムを含んでいる ことを特徴とする請求項１４に記載の注入器。 １６．内部に導路が形成されており、 導路内に注入器と圧力センサーを設置したときに、導路が燃焼室に開口すること を特徴とする請求項１２に記載の注入器。 １７．少なくとも１個の圧力センサーが２対の光ファイバーと、内面を具えたダ イアフラムと、該内面に施与されて反射性を与える薄膜と、反射性非撓性面を含 んでおり、 該薄膜が温度の増加とともに減少する反射率を有しており、 反射性非撓性面が温度が増加すると減少する反射率を有しており、 一方の光ファイバー対がダイアフラムと光学的に連通しており、他方の光ファイ バー対が反射性非撓性面と光学的に連通している ことを特徴とする請求項１２，１４または１６に記載の注入器。 １８．２対の光ファイバーを有した圧力センサーと光学電子的に連通した回路手 段が設けられており、 該回路手段が、一方の光ファイバー対に光を照射する手段と、他方の光ファイバ ー対からの光を検出してその応答を与える手段と、該応答を結合して圧力センサ ー中の温度変化のための修正出力を与える手段とを含んでいる ことを特徴とする請求項１７に記載の注入器。 １９．前記の回路手段が修正出力に応答して光照射手段を調整する ことを特徴とする請求項１８に記載の注入器。 ２０．少なくとも１個の圧力センサー内に温度感知手段が設けられており、 回路手段が温度感知手段を内蔵したセンサーと光学電子的に連通しており、 該回路手段が、少なくとも１個の圧力センサーに光を照射する手段と、少なくと も１個の圧力センサーからの光を検出して応答を与える手段と、温度感知手段内 の温度誘発変化を検出応答する手段とを、含んでおり、 応答を結合して温度誘発変化のための修正出力を与える手段が設けられている ことを特徴とする請求項１２，１４または１６に記載の注入器。 ２１．回路手段が修正出力に応答して光照射手段を調整する ことを特徴とする請求項２０に記載の注入器。 ２２．少なくとも１個の圧力センサーと光学電子的に連通して回路手段が設けら れており、 該回路手段が、少なくとも１個の圧力センサーに光を照射する手段と、少なくと も１個の圧力センサーからの光を検出して応答を与える手段とを、含んでおり、 外部トリガーに励起されて光照射手段を調整する手段が設けられている ことを特徴とする請求項１２，１４または１６に記載の注入器。 ２３．少なくとも１個の圧力センサーが２対の光ファイバーとダイアフラムとを 含んでおり、 両光ファイバー対がダイアフラムと光学反射的にダイアフラムと連通している ことを特徴とする請求項１２，１４または１６に記載の注入器。 ２４．各光ファイバー対が別個のフェルールに設けられている ことを特徴とする請求項２３に記載の注入器。 ２５．両各光ファイバー対が同じフェルールに設けられている ことを特徴とする請求項２３に記載の注入器。 ２６．ダイアフラムが少なくとも部分的に反射面を具えた内面を有しており、 ダイアフラムが光ファイバー先端に近づくと、ダイアフラムに一番近い先端から の光出力が減少し、他の先端の光出力が増加する ことを特徴とする請求項２３に記載の注入器。 ２７．２対の光ファイバーを有した少なくとも１個の圧力センサーと光学電子的 に連通して回路手段が設けられており、 該回路手段が各光ファイバー対の一方の光ファイバーに光を照射する手段と、他 方の光ファイバーからの光を検出して応答を与える手段とを、含んでおり、 ダイアフラムから離れた方の先端に対応する応答が光照射手段を調整し、該応答 によりダイアフラムに近い方の先端に対応する応答が修正出力を与える ことを特徴とする請求項２６に記載の注入器。 ２８．ダイアフラムから遠い方の先端からの実質的に定常な応答を与えるように 光照射手段が調整される ことを特徴とする請求項２７に記載の注入器。 ２９．２個の光ファイバーを有した少なくとも１個の圧力センサーと光学電子的 に連通して回路手段が設けられており、 該回路手段が、各光ファイバー対の一方の光ファイバーに光を照射する手段と、 他方の光ファイバーからの光を検出して応答を与える手段と、応答を結合して光 照射手段を調整する合計手段と、応答を結合して修正出力を与える差手段とを、 含んでいる ことを特徴とする請求項２６に記載の注入器。 ３０．少なくとも１個の圧力センサーに温度感知手段が設けられており、 回路内の手段が該温度感知手段中の温度誘発変化の応答して修正出力を調整する ことを特徴とする請求項２９に記載の注入器。 ３１．複数の光ファイバー対間で応答をプログラム可能に較正する手段が設けら れている ことを特徴とする請求項２７に記載の注入器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．本体と、該本体に設けられて先端を具えた少なくとも１対の光ファイバーと 、本体に設けられて本体とともに空房を画定するダイアフラムとを含んでなり、 該ダイアフラムが空房に対面した内面を有しており、 上記の先端が該内面と光学的な連通状態にあり、 内面の少なくとも一部が湾曲面を有しており、かつ 該湾曲面が反射性であって、一方の光ファイバーの先端から照射される光を反射 して他方の光ファイバーの先端に指向させるように配置されている ことを特徴とする光ファイバー圧力センサー。 ２．ダイアフラムを横切っての圧力差が最少のときに反射光が最大となる ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 ３．ダイアフラムが先端に向けて動くと他方の光ファイバーの先端により収受さ れる光が減少する ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 ４．湾曲面が楕円状である ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 ５．湾曲面が球状である ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 ６．湾曲面に薄膜が取り付けられて反射率を与え、 該薄膜が温度の増加とともに減少する反射率を有している ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 ７．光ファイバーの対が共通の境界部分に沿って互いに接合されており、 各光ファイバー対が芯材とクラッドとを含んでおり、 該クラッドの厚さが境界部分で減少している ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 ８．本体内に温度検出手段が設けられている ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 ９．さらに本体中に先端を有した第２の光ファイバー対を含んでおり、 該先端が非撓性反射面と光学的に連通している ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 １０．さらに本体中に第２の先端対を有した第２の光ファイバー対を含んでおり 、該第２の先端対が、一方の光ファイバー対の先端とは異なる反射湾曲面からの 距離で、空房と連通している ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 １１．それぞれが芯材とクラッドとを有する２個の光ファイバーを含んでおり、 光ファイバーがファイバー軸を平行にして共通の境界部分に沿って互いに接合さ れており、 各光ファイバーのクラッドが境界部分において減少している ことを特徴とする光ファイバー対。 １２．燃料室を内蔵し、 注入器内には光ファイバー圧力センサーが設けられており、 該圧力センサーが燃料室と連通している ことを特徴とする内燃機関燃料注入器。 １３．圧力センサーがダイアフラムを含んでおり、 該ダイアフラムが燃料室と連通している ことを特徴とする請求項１２に記載の燃料注入器。 １４．燃料室を内蔵し、 燃料室から離れて導路が注入器内に形成されており、 取付け状態において該導路が機関燃焼室と連通しており、 導路内には光ファイバー燃焼圧力センサーが設けられている ことを特徴とする内燃機関燃料注入器。 １５．光ファイバー燃焼圧力センサーがダイアフラムを含んでおり、 該ダイアフラムが導路および燃焼室と連通している ことを特徴とする請求項１４に記載の燃料注入器。 １６．注入器内に導路が形成されており、 該導路が注入器の取付け状態において機関燃焼室に開口しており、 導路内には光ファイバー燃焼圧力センサーが設けられている ことを特徴とする請求項１２に記載の燃料注入器。 １７．少なくとも１個の圧力センサーが２対の光ファイバーと、内面を具えたダ イアフラムと、内面に設けられて反射性を与える薄膜と、反射性非撓性面を含ん でおり、 該薄膜が温度増加とともに減少する反射率を有しており、 上記の反射性非撓性面が温度増加とともに減少する反射率を有しており、 一方の光ファイバー対がダイアフラムと光学的連通状態にあり、 他方の光ファイバー対が反射性非撓性面と連通状態にある ことを特徴とする請求項１２，１４または１６に記載の燃料注入器。 １８．２対の光ファイバーを有した圧力センサーと電子的に連通された回路手段 が設けられており、該回路手段が各光ファイバー対中の一方の光ファイバーに光 を照射する手段と、光ファイバー対の他方の光ファイバーから到着する光を検出 してそれにたいして応答する手段と、他方の光ファイバーから検出された光への 応答を結合して２対の光ファイバーを有した圧力センサー中の温度変化のための 修正された出力を与える手段とを、有している ことを特徴とする請求項１７に記載の燃料注入器。 １９．前記の回路手段が温度変化のために修正された出力に応答して各光ファイ バー対の一方の光ファイバーに光を照射する手段を調整する ことを特徴とする請求項１８に記載の燃料注入器。 ２０．さらに少なくとも１個の圧力センサー中に設けられた温度感知手段と、 温度感知手段を具えた圧力センサーと光学電子的連通状態にある回路手段と、 検出された光への応答と温度誘発変化とを結合し、これに応答して温度誘発変化 のための修正出力を与える手段とを含んでおり、 上記の回路手段が光を少なくとも１個の圧力センサーに照射する手段と、少なく とも１個の圧力センサーからの光を検出してそれの応答を与える手段と、温度感 知手段中の温度誘発変化を検出して応答する手段とを含んでいる ことを特徴とする請求項１２，１４または１６に記載の燃料注入器。 ２１．前記の回路手段が、温度誘発変化のために修正された出力に応答して、少 なくとも１個の圧力センサーに光を照射する手段を調整する ことを特徴とする請求項２０に記載の燃料注入器。 ２２．少なくとも１個の圧力センサーと光学電子的に連通している回路手段を含 んでおり、 該回路手段が少なくとも１個の圧力センサーに光を照射する手段と、少なくとも １個の圧力センサーからの光を検出しえ応答を与える手段と、外部トリガーによ り励起されて光り照射手段を調整する手段とを含んでいる ことを特徴とする請求項１２，１４または１６に記載の燃料注入器。 ２３．少なくとも１個の圧力センサーが２対の光ファイバーとダイアフラムとを 含んでおり、 両光ファイバー対がダイアフラムと光学的反射連通する先端を有しており、 一方の光ファイバーの先端が、他方の光ファイバーの先端とは異なる距離で、ダ イアフラムから離間している ことを特徴とする請求項１２，１４または１６に記載の燃料注入器。 ２４．各光ファイバー対が別個のフェルール中に取り付けられている ことを特徴とする請求項２３に記載の燃料注入器。 ２５．両光ファイバー対が同じフェルール中に取り付けられている ことを特徴とする請求項２３に記載の燃料注入器。 ２６．ダイアフラムの内面の少なくとも一部が暗射面を含んでおり、 ダイアフラムが両先端に近づくと一番近い方の先端のダイアフラムへの光出力が 減少して、他方の先端の光出力が増加する ことを特徴とする請求項２３に記載の燃料注入器。 ２７．２個の光ファイバーを有した少なくとも一方の圧力センサーに光学電子的 に連通した回路手段を有しており、 該回路手段が各光ファイバー対の一方の光ファイバーに光を照射する手段と、他 方の光ファイバーからの光を検出してそれに応答を与える手段とを含んでおり、 ダイアフラムから遠い方の先端に対応する応答が照射手段を調整し、 ダイアフラムに近い方の先端に対応する応答が遠い方の先端により修正された出 力を与える ことを特徴とする請求項２６に記載の燃料注入器。 ２８．光照射手段が、実質的に定常な遠い方の先端からの応答を与えるように、 調整される ことを特徴とする請求項２７に記載の燃料注入器。 ２９．２個の光ファイバーを有した少なくとも１個の圧力センサーと光学電子的 に連通している回路手段を含んでおり、 該回路手段が各光ファイバー対の一方の光ファイバーに光を照射する手段と、他 方の光ファイバーからの光を検出してそれに応答を与える手段と、応答を結合し て光照射手段を調整する合計手段と、応答を結合して修正出力を与える手段とを 含んでいる ことを特徴とする請求項２６に記載の燃料注入器。 ３０．少なくとも１個の圧力センサーに温度感知手段が設けられており、 前記の回路中の手段が温度感知手段中の温度誘発変化に応答して、修正出力を調 整刷する ことを特徴とする請求項２９に記載の燃料注入器。 ３１．複数の光ファイバー対間で応答をプログラム可能に較正する手段が設けら れている ことを特徴とする請求項２７に記載の燃料注入器。