JP2006058127A - Cylinder pressure detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出装置に関するものである。 The present invention relates to an in-cylinder pressure detecting device that detects an in-cylinder pressure of an internal combustion engine.
内燃機関の制御システムでは、点火時期制御、空燃比制御、ノック制御を実行する上で、現在の内燃機関の燃焼状態を把握する必要があり、この内燃機関の燃焼状態を把握する方法として、燃焼室(シリンダ)内での燃焼ガスの圧力(以下、筒内圧力)を検出する方法がある。そして、この筒内圧力を検出するためのセンサとして筒内圧力センサが知られており、この筒内圧力センサは、一般的に、ダイアフラム上に設けられた抵抗体の歪により圧力を印加し、この印加圧力に応じて抵抗体の抵抗値が変化する検知素子が用いられている。 In an internal combustion engine control system, it is necessary to grasp the current combustion state of the internal combustion engine in order to execute ignition timing control, air-fuel ratio control, and knock control. There is a method for detecting the pressure of combustion gas in the chamber (cylinder) (hereinafter, in-cylinder pressure). An in-cylinder pressure sensor is known as a sensor for detecting the in-cylinder pressure. This in-cylinder pressure sensor generally applies pressure due to distortion of a resistor provided on the diaphragm, A sensing element in which the resistance value of the resistor changes according to the applied pressure is used.
従来の筒内圧力検出装置としては、下記特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載された「燃焼圧センサ」は、筺体の先端にダイアフラムを取付け、筐体の内部にダイアフラムの裏面に接するように圧力伝達部材を設け、この圧力伝達部材に接するように基板を設け、この基板上に電極パターン及び感歪抵抗体を形成したものである。 As a conventional in-cylinder pressure detection device, there is one described in Patent Document 1 below. This "combustion pressure sensor" described in Patent Document 1 has a diaphragm attached to the tip of a housing, a pressure transmission member provided in contact with the rear surface of the diaphragm in the housing, and a substrate so as to contact the pressure transmission member. The electrode pattern and the strain sensitive resistor are formed on this substrate.
上述した従来の燃焼圧力センサにあっては、電極パターンに対して通電を行うために、リード線の先端部を感歪抵抗体の貫通孔に挿入し、表面と裏面の電極パターンに半田付けにより接続している。ところが、燃焼圧力センサは先端部が内燃機関の筒内に露出するようにシリンダヘッドに装着されるため、極めて小型なものとなっており、小型の筐体内に位置する電極パターンに対してリード線を半田付けにより接続することは極めて難しい。そのため、燃焼圧力センサの組立作業が面倒なものとなり、組立時間が長くなってしまい、組立作業性、生産性が低下してしまう。 In the conventional combustion pressure sensor described above, in order to energize the electrode pattern, the tip of the lead wire is inserted into the through hole of the strain sensitive resistor and soldered to the electrode pattern on the front and back surfaces. Connected. However, since the combustion pressure sensor is mounted on the cylinder head so that the tip portion is exposed in the cylinder of the internal combustion engine, the combustion pressure sensor is extremely small, and the lead wire is connected to the electrode pattern located in the small casing. It is extremely difficult to connect the two by soldering. For this reason, the assembly work of the combustion pressure sensor becomes troublesome, the assembly time becomes long, and the assembly workability and productivity are lowered.
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、構造の簡素化により生産性の向上を図った筒内圧力検出装置を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an in-cylinder pressure detection device that is improved in productivity by simplifying the structure.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の筒内圧力検出装置は、中空形状をなすケーシングと、該ケーシングの先端部に装着されたダイアフラムと、導電材により形成されて前記ケーシング内にて先端部が前記ダイアフラムの裏面に接触する圧力伝達部材と、前記ケーシング内にて前記圧力伝達部材の後端部に装着された検出素子と、前記ケーシング内を通って先端部が前記圧力伝達部材に接続された電気配線とを具えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an in-cylinder pressure detection device of the present invention is formed of a hollow casing, a diaphragm attached to a tip portion of the casing, and a conductive material. A pressure transmission member whose tip is in contact with the back surface of the diaphragm in the casing, a detection element mounted on a rear end of the pressure transmission member in the casing, and a tip passing through the casing An electrical wiring connected to the pressure transmission member is provided.
また、本発明の筒内圧力検出装置は、中空形状をなすケーシングと、該ケーシングの先端部に装着されたダイアフラムと、導電材により形成されて前記ケーシング内にて先端部が前記ダイアフラムの裏面に接触する第1圧力伝達部材と、前記ケーシング内にて前記第1圧力伝達部材の後端部に装着された検出素子と、導電材により形成されて前記ケーシング内にて前記第1圧力伝達部材とで前記検出素子を挟持する第2圧力伝達部材と、前記ケーシング内を通って先端部が前記第1圧力伝達部材に接続された電気配線とを具えたことを特徴とするものである。 Further, the in-cylinder pressure detecting device of the present invention includes a hollow casing, a diaphragm attached to the tip of the casing, and a conductive material, and the tip is located on the back surface of the diaphragm in the casing. A first pressure transmission member in contact; a detection element mounted on a rear end of the first pressure transmission member in the casing; and the first pressure transmission member formed in a conductive material and formed in the casing. And a second pressure transmission member for sandwiching the detection element, and an electrical wiring having a tip connected to the first pressure transmission member through the casing.
本発明の筒内圧力検出装置では、前記圧力伝達部材または前記第1圧力伝達部材の固有周波数が、内燃機関における2次ノッキングの共振周波数に設定されたことを特徴としている。 In the in-cylinder pressure detection device of the present invention, the natural frequency of the pressure transmission member or the first pressure transmission member is set to a resonance frequency of secondary knocking in the internal combustion engine.
本発明の筒内圧力検出装置では、前記電気配線の先端部に連結リングが接続され、該連結リングに前記圧力伝達部材または前記第1圧力伝達部材が嵌合することを特徴としている。 In the in-cylinder pressure detecting device of the present invention, a connecting ring is connected to a tip portion of the electric wiring, and the pressure transmitting member or the first pressure transmitting member is fitted to the connecting ring.
本発明の筒内圧力検出装置によれば、中空形状をなすケーシングの先端部にダイアフラムを装着し、ケーシング内にて、導電材により形成された圧力伝達部材を先端部がダイアフラムの裏面に接触するように装着し、この圧力伝達部材の後端部に検出素子を装着し、電気配線をケーシング内を通して圧力伝達部材に接続したので、圧力伝達部材を導電材により構成することで、圧力伝達部材に電気配線を接続するだけで、この圧力伝達部材と接触状態にある検出素子と電気的に接続することができ、検出素子への直接の配線が不要となり、構造を簡素化することができ、生産性を向上することができる。 According to the in-cylinder pressure detecting device of the present invention, a diaphragm is attached to the tip of a hollow casing, and the tip of the pressure transmission member formed of a conductive material is in contact with the back surface of the diaphragm in the casing. Since the detection element is attached to the rear end portion of the pressure transmission member and the electric wiring is connected to the pressure transmission member through the casing, the pressure transmission member is made of a conductive material, By simply connecting the electrical wiring, it can be electrically connected to the sensing element in contact with this pressure transmission member, eliminating the need for direct wiring to the sensing element, simplifying the structure, and producing Can be improved.
また、本発明の筒内圧力検出装置によれば、中空形状をなすケーシングの先端部にダイアフラムを装着し、ケーシング内にて、導電材により形成された第1圧力伝達部材を先端部がダイアフラムの裏面に接触するように装着し、この第1圧力伝達部材の後端部に検出素子を装着し、導電材により形成された第2圧力伝達部材を第1圧力伝達部材とで検出素子を挟持するように装着し、電気配線をケーシング内を通して第1圧力伝達部材に接続したので、第1、第2圧力伝達部材を導電材により構成することで、第1圧力伝達部材に電気配線を接続するだけで、この第1圧力伝達部材と接触状態にある検出素子及び第2圧力伝達部材と電気的に接続することができ、検出素子への直接の配線が不要となり、構造を簡素化することができ、生産性を向上することができる。 Further, according to the in-cylinder pressure detecting device of the present invention, the diaphragm is attached to the tip of the hollow casing, and the tip of the first pressure transmission member formed of the conductive material is formed in the casing. It is mounted so as to be in contact with the back surface, a detection element is mounted on the rear end portion of the first pressure transmission member, and the detection element is sandwiched between the second pressure transmission member formed of a conductive material and the first pressure transmission member. Since the electrical wiring is connected to the first pressure transmission member through the casing, only the electrical wiring is connected to the first pressure transmission member by configuring the first and second pressure transmission members with a conductive material. Thus, the detection element and the second pressure transmission member in contact with the first pressure transmission member can be electrically connected, and no direct wiring to the detection element is required, and the structure can be simplified. ,productivity It can be improved.
以下に、本発明に係る筒内圧力検出装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an in-cylinder pressure detecting device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明の一実施例に係る筒内圧力検出装置を表す断面図、図2−1は、本実施例の筒内圧力検出装置における第1圧力伝達部材と電気配線との接続手順を表す斜視図、図2−2は、本実施例の筒内圧力検出装置における第1圧力伝達部材と電気配線との接続状態を表す斜視図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an in-cylinder pressure detecting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2-1 is a connection procedure between a first pressure transmission member and electric wiring in the in-cylinder pressure detecting device of the present embodiment. FIG. 2-2 is a perspective view illustrating a connection state between the first pressure transmission member and the electrical wiring in the in-cylinder pressure detection device of the present embodiment.
本実施例の筒内圧力検出装置は、図示しないが、内燃機関の燃焼室に装着されてこの燃焼室(シリンダ)内での燃焼ガスの圧力、つまり、筒内圧力を常時検出するものであり、検出した筒内圧力は、点火時期制御、空燃比制御、ノッキング制御などに利用される。そして、この筒内圧力検出装置は、印加圧力、つまり、筒内圧力に応じて抵抗値が変化する検知素子を用いてこの筒内圧力を検出する構成となっている。 Although not shown, the in-cylinder pressure detecting device of the present embodiment is installed in the combustion chamber of the internal combustion engine and constantly detects the pressure of the combustion gas in the combustion chamber (cylinder), that is, the in-cylinder pressure. The detected in-cylinder pressure is used for ignition timing control, air-fuel ratio control, knocking control, and the like. The in-cylinder pressure detecting device is configured to detect the in-cylinder pressure using a detection element whose resistance value changes according to the applied pressure, that is, the in-cylinder pressure.
本実施例の筒内圧力検出装置において、図1及びに示すように、ケーシング11は金属製または合成樹脂製で中空円筒形状をなし、基端部が支持部12であり、先端部に絶縁体であるダイアフラム13が装着されている。このケーシング11には、支持部12とダイアフラム13との間に位置して、第1圧力伝達部材14と、検出素子15と、第2圧力伝達部材16とが積層された状態で内装されている。
In the in-cylinder pressure detecting apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 1, the
第1圧力伝達部材14は、所定長さで、ケーシング11の内径より細い外径を有する円柱形状をなしており、ステンレスやアルミニウムなどの導電材により形成されている。そして、ケーシング11内にて、第1圧力伝達部材14は先端部がダイアフラム13の裏面に接触するように配設されている。検出素子15は、圧電素子または抵抗素子などにより構成されており、ケーシング11内にて、第1圧力伝達部材14の後端部に接触するように配設されている。
The first
第2圧力伝達部材16は、ケーシング11の内径より細い外径を有する円柱形状をなしており、ステンレスやアルミニウムなどの導電材により形成されている。そして、ケーシング11内にて、第2圧力伝達部材16は先端部が検出素子15の後端部に接触する一方、後端部が支持部12に接触するように配設されている。即ち、第1圧力伝達部材14と検出素子15と第2圧力伝達部材16とをほぼ同じ外径とし、ケーシング11内にて、第1圧力伝達部材14と第2圧力伝達部材16により検出素子15を所定圧力で挟持している。
The second
そして、第1電気配線17の端部が支持部12の貫通孔12aを通してケーシング11内に挿通され、第1圧力伝達部材14の外周部に接続されている。また、第2電気配線18の端部が支持部12の貫通孔12bを通してケーシング11内に挿通され、第2圧力伝達部材16の端部に接続されている。
The end portion of the first
この場合、図2−1に示すように、第1圧力伝達部材14を、下部が若干細く形成された逆円錐台形状をなすように形成し、一方、第1電気配線17の先端部にリング形状をなす連結リング19を連結しておき、この連結リング19の内径を第1圧力伝達部材14における長手方向のほぼ中間位置の外径となるように設定する。そして、図2−2に示すように、この連結リング19に対してその上方からに第1圧力伝達部材14を挿入することで、第1圧力伝達部材14の中間位置に連結リング19を嵌合して固定し、第1圧力伝達部材14に第1電気配線17を電気的に接続する。なお、必要に応じて接着、半田付け等の締結手段を用いればよい。
In this case, as shown in FIG. 2A, the first
また、本実施例では、ほぼ一体に構成された第1圧力伝達部材14と検出素子15と第2圧力伝達部材16との固有振動数が、内燃機関における1次ノッキング共振周波数となるように設定されている。また、第1圧力伝達部材14は、その固有周波数が内燃機関における2次ノッキング共振周波数となるように設定されている。
Further, in the present embodiment, the natural frequency of the first
この場合、物質の固有振動数fは、質量mとばね定数Kを用いた下記数式により設定されるものである。
f=1/2π・√K/m
In this case, the natural frequency f of the substance is set by the following formula using the mass m and the spring constant K.
f = 1 / 2π · √K / m
このように構成された本実施例の筒内圧力検出装置は、図1に示すように、内燃機関のシリンダヘッド21に、先端部が燃焼室22に臨むように装着されている。
As shown in FIG. 1, the in-cylinder pressure detecting apparatus of the present embodiment configured as described above is mounted on the
従って、燃焼室22の圧力が変動すると、その圧力変動がダイアフラム13から第1圧力伝達部材14を介して検出素子15へ伝達される。即ち、検出素子15は、燃焼室22の圧力変動を第1圧力伝達部材14と第2圧力伝達部材16との圧縮力の変動として受け止め、この変動による抵抗値の変化量が電気配線17,18を通じて出力されることとなり、筒内圧力を適正に検出することができる。
Accordingly, when the pressure in the
また、このとき、第1圧力伝達部材14と検出素子15と第2圧力伝達部材16の固有振動数が、1次ノッキング共振周波数となるように設定され、第1圧力伝達部材14の固有周波数が2次ノッキング共振周波数となるように設定されており、出力される抵抗値が増幅される。そのため、内燃機関の1次ノッキング及び2次ノッキングを高精度に検出することができ、2次ノッキングを適正に検出することで、ピストンのストローク変動による筒内圧力変動を排除して内燃機関のノッキングを確実に検出することができる。
At this time, the natural frequency of the first
このように本実施例の筒内圧力検出装置にあっては、ケーシング11の先端部にダイアフラム13を装着し、導電材よりなる第1圧力伝達部材14を先端部がダイアフラム13の裏面に接触するように装着し、この第1圧力伝達部材14の後端部に検出素子15を装着し、導電材よりなる第2圧力伝達部材16を第1圧力伝達部材14とで検出素子15を挟持するように装着し、第1電気配線17をケーシング11内を通して第1圧力伝達部材14に接続する一方、第2電気配線18をケーシング11内を通して第2圧力伝達部材16に接続している。
As described above, in the in-cylinder pressure detecting device of the present embodiment, the
従って、第1、第2圧力伝達部材14,16を導電材により構成することで、各圧力伝達部材14,16に電気配線17,18を接続するだけで、この圧力伝達部材14,16と接触状態にある検出素子15と電気的に接続することができ、この検出素子15への直接の配線が不要となり、装置全体の構造を簡素化することができ、生産性を向上することができる。
Accordingly, the first and second
また、本実施例では、第1圧力伝達部材14への第1電気配線17の接続を連結リング19を用いて行っている。従って、第1電気配線17と第1圧力伝達部材14との電気的な接続を容易に行うことができ、狭いケーシング11内での作業を可能とし、装置の組立作業を短時間で容易に行うことができる。
In the present embodiment, the connection of the first
更に、第1圧力伝達部材14と検出素子15と第2圧力伝達部材16の固有振動数を1次ノッキング共振周波数となるように設定し、第1圧力伝達部材14の固有周波数を2次ノッキング共振周波数となるように設定している。従って、1次ノッキング及び2次ノッキング発生時の出力値が増幅されることとなり、内燃機関の1次ノッキング及び2次ノッキングを高精度に検出することができ、2次ノッキングを適正に検出することで、ピストンのストローク変動による筒内圧力変動を排除して内燃機関のノッキングを確実に検出することができる。その結果、別途、ノッキングを検出するためのセンサを不要としてコストを低減することができる。
Furthermore, the natural frequency of the first
なお、上述した実施例では、ケーシング11に、ダイアフラム13に接触するように第1圧力伝達部材14と検出素子15と第2圧力伝達部材16とを積層状態で内装したが、ケーシング11に、ダイアフラム13に接触するように第1圧力伝達部材14と検出素子15とを積層状態で内装し、第1圧力伝達部材14と検出素子15の固有振動数を1次ノッキング共振周波数となるように設定し、第1圧力伝達部材14の固有周波数を2次ノッキング共振周波数となるように設定してもよい。
In the above-described embodiment, the first
また、第1圧力伝達部材14と第1電気配線17との接続において、第1圧力伝達部材14を円錐台形状としてこれに嵌合する連結リング19を用いたが、これに限るものではない。例えば、第1圧力伝達部材14に段部を設けて連結リング19がこれに係止するようにしても良く、連結リング19に代えて第1圧力伝達部材14に係止するフックなどを用いても良い。
Further, in the connection between the first
以上のように、本発明に係る筒内圧力検出装置は、検出素子に対して効果的に配線して生産性の向上を図ったものであり、全ての内燃機関の筒内圧力検出装置として有用である。 As described above, the in-cylinder pressure detecting device according to the present invention is effective for improving productivity by effectively wiring the detecting element, and is useful as an in-cylinder pressure detecting device for all internal combustion engines. It is.
11 ケーシング
13 ダイアフラム
14 第1圧力伝達部材(圧力伝達部材)
15 検出素子
16 第2圧力伝達部材(圧力伝達部材)
17 第1電気配線
18 第2電気配線
19 連結リング
21 シリンダヘッド
22 燃焼室
11
15
17 1st
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004239878A JP2006058127A (en) | 2004-08-19 | 2004-08-19 | Cylinder pressure detector |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009115674A (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | Combustion pressure sensor |
CN104583744A (en) * | 2012-08-29 | 2015-04-29 | 西铁城精技美优达株式会社 | Combustion pressure sensor |
-
2004
- 2004-08-19 JP JP2004239878A patent/JP2006058127A/en active Pending
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