JP2006112858A

JP2006112858A - Piezoelectric acceleration sensor

Info

Publication number: JP2006112858A
Application number: JP2004298953A
Authority: JP
Inventors: Shingo Ito; 慎悟伊藤; Masato Hoshino; 真人星野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Niterra Co Ltd
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric acceleration sensor capable of detecting accurately and precisely engine knocking in consideration of a temperature characteristic. <P>SOLUTION: In a knocking sensor 100, an insulating sleeve 131, the first insulating plate 130, the first electrode plate 140, a piezoelectric element 150, the second electrode plate 160, the second insulating plate 135, a weight 170, and a disc spring 180 are fitted in this order onto a collar part 122 and fixed by a nut 185, on the outer circumference of a cylindrical part 121 of a main metal fitting 120. A lead wire 200b is fixed to the first thermistor connection part 142 and a lead wire 200c is fixed to the second thermistor connection part 162 respectively, and a thermistor 200 is placed. Signals output from the first and second terminals 141, 161 include a detected vibration signal by the piezoelectric element 150 and a detected temperature signal by the thermistor 200. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧電式加速度センサに関し、詳細には、自動車等の燃焼室におけるノッキング現象を圧電素子により検出する圧電式加速度センサに関する。 The present invention relates to a piezoelectric acceleration sensor, and more particularly to a piezoelectric acceleration sensor that detects a knocking phenomenon in a combustion chamber of an automobile or the like with a piezoelectric element.

従来、自動車等の燃焼室内のノッキング現象を検出する装置として、圧電素子を用いた圧電式加速度センサが知られており、この圧電式加速度センサを用いた制御システムによって点火プラグの点火時期を最適な時期に調節している。このような圧電式加速度センサとしては、例えば、中心部に内燃機関のシリンダブロック等へ取付けるための取付孔を有する、いわゆるセンターホール式非共振型のノッキングセンサが挙げられる。このセンターホール式非共振型のノッキングセンサとしては、筒状部とその一端に位置する鍔部とを含む主体金具、主体金具の筒状部の外周に嵌め込まれた環状の圧電素子、及び主体金具の筒状部の外周に嵌め込まれ、鍔部との間に圧電素子を挟む環状のウエイトを有するセンサ本体と、センサ本体を被覆する樹脂成形体とを備えているものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。 Conventionally, a piezoelectric acceleration sensor using a piezoelectric element is known as a device for detecting a knocking phenomenon in a combustion chamber of an automobile or the like, and the ignition timing of the ignition plug is optimally controlled by a control system using the piezoelectric acceleration sensor. The time is adjusted. As such a piezoelectric acceleration sensor, for example, a so-called center-hole type non-resonant knock sensor having a mounting hole for mounting to a cylinder block or the like of an internal combustion engine at the center can be cited. The center hole type non-resonant knock sensor includes a metal shell including a cylindrical portion and a flange portion located at one end thereof, an annular piezoelectric element fitted on the outer periphery of the cylindrical portion of the metal shell, and a metal shell. A sensor body having an annular weight that is fitted on the outer periphery of the cylindrical portion and sandwiching the piezoelectric element between the flange portion and a resin molded body that covers the sensor body is known (for example, , See Patent Document 1).

近年、エンジン周りの省スペース化に伴ってノッキングセンサの使用温度が高温化される傾向にあり、また、高効率な燃焼のために精度の高いノッキング制御の必要性が高まっている。ところで、ノッキングセンサは圧電素子の温度依存性により出力特性が変化するものである。そのため、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて現在の運転領域がノックゾーンであると判定された場合、振動センサ（ノッキングセンサ）からの振動レベルが水温センサから出力されたエンジン水温に基づいて補正され、この補正された振動レベルに基づいてエンジンのノッキングを検出するノッキング検出装置が知られている。このようにノッキングセンサの温度特性を考慮することで、エンジンのノッキングをより正確かつ精度よく検出することを可能としている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４−９３１９７号公報実開平２−１２２３３０号公報 In recent years, the use temperature of the knocking sensor tends to be increased with the space saving around the engine, and the necessity of highly accurate knocking control for high-efficiency combustion is increasing. By the way, the output characteristics of the knocking sensor change depending on the temperature dependence of the piezoelectric element. Therefore, when it is determined that the current operation region is the knock zone based on the engine speed and the engine load, the vibration level from the vibration sensor (knock sensor) is corrected based on the engine water temperature output from the water temperature sensor. A knock detection device that detects engine knock based on the corrected vibration level is known. Thus, by considering the temperature characteristics of the knocking sensor, it is possible to detect knocking of the engine more accurately and accurately (see, for example, Patent Document 2).
JP 2004-93197 A Japanese Utility Model Publication No. 2-122330

しかしながら、上記従来技術では、ノッキングセンサの温度補正を行うために、ノッキングセンサの外部からノッキングセンサの温度をモニタリングしていた。例えば、特許文献２に記載の発明では、水温センサによりエンジン水温をモニタリングしているが、ノッキングセンサの外部にこのようなモニタリング手段を設けると、ノッキングセンサが大型化してしまい、エンジン周りの省スペース化に対応できず、また構成が複雑になり製造コストの負担が増大するという問題があった。 However, in the above prior art, the temperature of the knocking sensor is monitored from the outside of the knocking sensor in order to correct the temperature of the knocking sensor. For example, in the invention described in Patent Document 2, the engine water temperature is monitored by a water temperature sensor. However, if such a monitoring means is provided outside the knocking sensor, the knocking sensor is enlarged, and the space around the engine is saved. However, there is a problem that the manufacturing cost is increased due to the complexity of the configuration.

また、近年のエンジンの高性能化に伴い、より正確にエンジンの燃焼タイミングを制御する必要があるが、外部からノッキングセンサの温度をモニタリングすると、外部環境等の影響により高精度なモニタリングができないことがあり、その場合はエンジンの燃焼タイミングを正確に制御するのが困難となる問題があった。 In addition, with the recent high performance of the engine, it is necessary to control the combustion timing of the engine more accurately. However, if the temperature of the knocking sensor is monitored from the outside, high-precision monitoring cannot be performed due to the influence of the external environment, etc. In this case, there is a problem that it is difficult to accurately control the combustion timing of the engine.

本発明は、筐体を大型化することのない簡易な構成で、高精度の温度モニタリングを実行でき、エンジンの燃焼タイミングの正確な制御を可能とする圧電式加速度センサを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a piezoelectric acceleration sensor that can execute high-precision temperature monitoring with a simple configuration that does not increase the size of a casing and enables accurate control of engine combustion timing. To do.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の圧電式加速度センサは、圧電素子と、前記圧電素子を収容したケーシングとを備えた圧電式加速度センサにおいて、前記ケーシングの内部に、前記圧電素子と電気的に並列に接続されたサーミスタを設けた。 In order to achieve the above object, a piezoelectric acceleration sensor according to a first aspect of the present invention is a piezoelectric acceleration sensor comprising a piezoelectric element and a casing that houses the piezoelectric element. A thermistor electrically connected in parallel with the element was provided.

また、請求項２に係る発明の圧電式加速度センサは、請求項１に記載の発明の構成に加え、温度が変動する加速度検知対象物に取り付けられることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the piezoelectric acceleration sensor is attached to an acceleration detection object whose temperature varies.

また、請求項３に係る発明の圧電式加速度センサは、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記温度が変動する加速度検知対象物は、内燃機関であることを特徴とする。 A piezoelectric acceleration sensor according to a third aspect of the invention is characterized in that, in addition to the configuration of the invention according to the second aspect, the acceleration detection object whose temperature varies is an internal combustion engine.

また、請求項４に係る発明の圧電式加速度センサは、請求項１乃至３の何れか１項に記載の発明の構成に加え、前記圧電素子と前記サーミスタとは、前記ケーシングの内部にて電気的に接続されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, the piezoelectric element and the thermistor are electrically connected inside the casing. It is characterized by being connected.

また、請求項５に係る発明の圧電式加速度センサは、請求項１乃至４の何れか１項に記載の発明の構成に加え、前記サーミスタは、前記圧電素子と熱的に接触していることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the thermistor is in thermal contact with the piezoelectric element. It is characterized by.

また、請求項６に係る発明の圧電式加速度センサは、請求項１乃至５の何れか１項に記載の発明の構成に加え、前記圧電式加速度センサは、内燃機関のノッキングを検知するものであり、前記サーミスタは、負の温度抵抗係数を有したサーミスタであることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, the piezoelectric acceleration sensor detects knocking of the internal combustion engine. In addition, the thermistor is a thermistor having a negative temperature resistance coefficient.

請求項１に係る発明の圧電式加速度センサでは、圧電素子とサーミスタが端子に対して電気的に並列に接続されて、端子が圧電素子とサーミスタとで共有されるようにすることで、筐体を大型化することのない簡易な構成で、高精度の温度モニタリングを実行でき、エンジンの燃焼タイミングの正確な制御を実現することができる。 In the piezoelectric acceleration sensor according to the first aspect of the invention, the piezoelectric element and the thermistor are electrically connected in parallel to the terminal, and the terminal is shared by the piezoelectric element and the thermistor, thereby With a simple configuration that does not increase the size, high-precision temperature monitoring can be performed, and accurate control of engine combustion timing can be realized.

また、請求項２に係る発明の圧電式加速度センサでは、請求項１に係る発明の効果に加え、温度が変動する加速度検知対象物に取り付けられるので、加速度検知対象物の温度変動の影響による圧電式加速度センサの温度が検知されて、高精度の温度モニタリングを実現することができる。 Further, in the piezoelectric acceleration sensor of the invention according to claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, the piezoelectric acceleration sensor is attached to the acceleration detection object whose temperature fluctuates, so that the piezoelectric acceleration sensor is influenced by the temperature fluctuation of the acceleration detection object. The temperature of the type acceleration sensor is detected, and highly accurate temperature monitoring can be realized.

また、請求項３に係る発明の圧電式加速度センサでは、請求項２に係る発明の効果に加え、加速度検知対象物は内燃機関であるので、内燃機関の温度変動の影響による圧電式加速度センサの温度が検知されて、高精度の温度モニタリングを実現することができる。 Further, in the piezoelectric acceleration sensor of the invention according to claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 2, since the acceleration detection object is an internal combustion engine, the piezoelectric acceleration sensor of the piezoelectric acceleration sensor due to the influence of temperature fluctuations of the internal combustion engine. The temperature is detected and high-precision temperature monitoring can be realized.

また、請求項４に係る発明の圧電式加速度センサでは、請求項１乃至３の何れか１項に係る発明の効果に加え、圧電素子とサーミスタとはケーシングの内部にて電気的に接続されるので、圧電式加速度センサから受け回路までのハーネスを減らすことができ、コストやレイアウトの面で優れたものとすることができる。 In the piezoelectric acceleration sensor of the invention according to claim 4, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 3, the piezoelectric element and the thermistor are electrically connected inside the casing. Therefore, the harness from the piezoelectric acceleration sensor to the receiving circuit can be reduced, and the cost and layout can be improved.

また、請求項５に係る発明の圧電式加速度センサでは、請求項１乃至４の何れか１項に係る発明の効果に加え、サーミスタは圧電素子と熱的に接触しているので、圧電素子付近にサーミスタを設置することで、高精度の温度モニタリングを実行することができ、より正確に温度補正を行うことができる。 Further, in the piezoelectric acceleration sensor of the invention according to claim 5, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 4, the thermistor is in thermal contact with the piezoelectric element, so that it is in the vicinity of the piezoelectric element. By installing the thermistor in the high-temperature, highly accurate temperature monitoring can be performed, and temperature correction can be performed more accurately.

また、請求項６に係る発明の圧電式加速度センサでは、請求項１乃至５の何れか１項に係る発明の効果に加え、圧電式加速度センサは内燃機関のノッキングを検知するものであり、サーミスタは負の温度抵抗係数を有したサーミスタであるので、高温時において精度よく温度を計測できるサーミスタを用いて実用上の精度を確保することができる。 Further, in the piezoelectric acceleration sensor of the invention according to claim 6, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 5, the piezoelectric acceleration sensor detects knocking of the internal combustion engine, and the thermistor Since is a thermistor having a negative temperature resistance coefficient, practical accuracy can be ensured by using a thermistor capable of measuring temperature with high accuracy at high temperatures.

以下、本発明に係る圧電式加速度センサの一実施の形態であるノッキングセンサ１００について、図面を参照して説明する。図１は、ノッキングセンサ１００の縦断面図である。図２は、ノッキングセンサ１００の組立部品の分解斜視図である。 Hereinafter, a knocking sensor 100 which is an embodiment of a piezoelectric acceleration sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the knocking sensor 100. FIG. 2 is an exploded perspective view of an assembly part of the knocking sensor 100.

本実施形態のノッキングセンサ１００は、図１に断面図を示すように、中心部に取付孔１２０ｂを有する、いわゆるセンターホール式非共振型のノッキングセンサである。このノッキングセンサ１００は、図２に分解斜視図を示すように、円筒状の筒状部１２１とこの一端１２１ｃに位置し、筒状部１２１の径方向外側に向かって突出する円環状の鍔部１２２とからなる主体金具１２０を有する。 The knocking sensor 100 of the present embodiment is a so-called center-hole type non-resonant knocking sensor having a mounting hole 120b at the center as shown in the sectional view of FIG. As shown in an exploded perspective view in FIG. 2, the knocking sensor 100 includes a cylindrical tubular portion 121 and an annular flange portion that is located at the one end 121 c and protrudes radially outward of the tubular portion 121. And a metal shell 120 made of 122.

この主体金具１２０の筒状部１２１の外周には、鍔部１２２側から順に、円環状の第１絶縁板１３０、円環状の第１電極板１４０、円環状の圧電素子１５０、円環状の第２電極板１６０、円環状の第２絶縁板１３５、円環状のウエイト１７０、及び皿バネ１８０が嵌め込まれている。さらに、内周面にネジ部１８５ｂが形成されたナット１８５が筒状部１２１の外周面に形成されたネジ部１２１ｂに螺挿され、第１，第２絶縁板１３０，１３５、第１，第２電極板１４０，１６０、圧電素子１５０、ウエイト１７０、及び皿バネ１８０が鍔部１２２とナット１８５との間に挟まれて固定され、センサ本体１９０を形成している。 On the outer periphery of the cylindrical portion 121 of the metal shell 120, an annular first insulating plate 130, an annular first electrode plate 140, an annular piezoelectric element 150, and an annular first electrode are sequentially arranged from the flange 122 side. A two-electrode plate 160, an annular second insulating plate 135, an annular weight 170, and a disc spring 180 are fitted. Further, a nut 185 having an inner peripheral surface formed with a screw portion 185b is screwed into a screw portion 121b formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 121, and the first and second insulating plates 130 and 135, first and first The two-electrode plates 140 and 160, the piezoelectric element 150, the weight 170, and the disc spring 180 are sandwiched and fixed between the flange portion 122 and the nut 185 to form the sensor body 190.

なお、筒状部１２１と第１，第２電極板１４０，１６０及び圧電素子１５０との間には円筒状の絶縁スリーブ１３１が介在しており、これらの絶縁を保っている。また、第１，第２電極板１４０，１６０には、両電極間に発生した電圧を外部に出力するための第１，第２端子１４１，１６１がそれぞれ延設されている。また、第１，第２端子１４１，１６１が延設された端部と、主体金具１２０に係合されるリング状部位との略中間位置には、サーミスタ２００を固定するために水平面をなす第１，第２サーミスタ接続部１４２，１６２が形成されている。 A cylindrical insulating sleeve 131 is interposed between the cylindrical portion 121, the first and second electrode plates 140 and 160, and the piezoelectric element 150, and these insulations are maintained. The first and second electrode plates 140 and 160 are extended with first and second terminals 141 and 161, respectively, for outputting the voltage generated between the electrodes to the outside. In addition, at a substantially intermediate position between the end portion where the first and second terminals 141 and 161 are extended and the ring-shaped portion engaged with the metal shell 120, a first horizontal plane is formed to fix the thermistor 200. First and second thermistor connection portions 142 and 162 are formed.

そして、ノッキングセンサ１００の温度を計測するためのサーミスタ２００が、第１，第２サーミスタ接続部１４２，１６２に載置されるように設けられている。サーミスタ２００は、感温素子がガラス材料やエポキシ材料等でコーティングされた本体部２００ａと、感温素子と接続されたリード線２００ｂ，２００ｃとで構成されている。リード線２００ｂ，２００ｃは本体部２００ａとは直交する方向にリング状の脚部を形成しており、このリード線２００ｂ，２００ｃで形成された脚部が、それぞれ第１，第２サーミスタ接続部１４２，１６２に固定される。そして、サーミスタ２００はリード線２００ｂ，２００ｃによって第１，第２サーミスタ接続部１４２，１６２に電気的に接続され、検出温度信号がそのリード線２００ｂ，２００ｃと第１，第２端子１４１，１６１とを介して外部に出力される。 A thermistor 200 for measuring the temperature of the knocking sensor 100 is provided so as to be placed on the first and second thermistor connecting portions 142 and 162. The thermistor 200 is composed of a main body portion 200a in which a temperature sensitive element is coated with a glass material or an epoxy material, and lead wires 200b and 200c connected to the temperature sensitive element. The lead wires 200b and 200c form ring-shaped leg portions in a direction orthogonal to the main body portion 200a, and the leg portions formed by the lead wires 200b and 200c are the first and second thermistor connection portions 142, respectively. , 162. The thermistor 200 is electrically connected to the first and second thermistor connecting portions 142 and 162 by lead wires 200b and 200c, and the detected temperature signal is transmitted to the lead wires 200b and 200c and the first and second terminals 141 and 161. Is output to the outside.

すなわち、圧電素子１５０とサーミスタ２００とは、第１，第２電極板１４０，１６０（第１，第２端子１４１，１６１）に対して電気的に並列に接続された関係にあり、第１，第２電極板１４０，１６０（第１，第２端子１４１，１６１）は圧電素子１５０及びサーミスタ２００に共通に用いられることになる。また、圧電素子１５０とサーミスタ２００とは位置的に近傍に設けられて、サーミスタ２００は圧電素子１５０の温度を感温可能となっており、両者は熱的に接触した関係にある。 That is, the piezoelectric element 150 and the thermistor 200 are electrically connected in parallel to the first and second electrode plates 140 and 160 (first and second terminals 141 and 161). The second electrode plates 140 and 160 (first and second terminals 141 and 161) are commonly used for the piezoelectric element 150 and the thermistor 200. Further, the piezoelectric element 150 and the thermistor 200 are provided in the vicinity of the position, and the thermistor 200 can sense the temperature of the piezoelectric element 150, and the two are in thermal contact with each other.

また、サーミスタ２００は、負の温度抵抗係数を有するＮＴＣ(ＮｅｇａｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ)タイプのサーミスタである。ノッキングは高温時ほど発生しやすい傾向があるので、高温時であってもサーミスタ２００が温度を精度よく計測できることが好適である。そこで、サーミスタ２００は、一般的に１００℃以上まである程度大きな抵抗値を確保できるＮＴＣサーミスタを用いることで、実用上の精度を確保している。 The thermistor 200 is an NTC (Negative Temperature Coefficient) type thermistor having a negative temperature resistance coefficient. Since knocking tends to occur more easily at higher temperatures, it is preferable that the thermistor 200 can accurately measure the temperature even at higher temperatures. Therefore, the thermistor 200 generally uses a NTC thermistor that can secure a resistance value that is somewhat large up to 100 ° C. or higher, thereby ensuring practical accuracy.

このようなセンサ本体１９０が、図１に示すように、樹脂成形体１１０によって被覆され、ノッキングセンサ１００を構成している。ただし、ノッキングセンサ１００を内燃機関のシリンダブロック等へ取付けるための取付け孔１２０ｂについては、樹脂成形体１１０によって被覆されないで露出している。なお、この樹脂成形体１１０によってコネクタ部１１３が形成され、第１，第２端子１４１，１６１の一端部がコネクタ部１１３の内側に突出する形態で配置される。このコネクタ部１１３を介してノッキングセンサ１００が外部と接続される。 As shown in FIG. 1, such a sensor main body 190 is covered with a resin molded body 110 to constitute the knocking sensor 100. However, the mounting hole 120b for mounting the knocking sensor 100 to a cylinder block or the like of the internal combustion engine is exposed without being covered with the resin molding 110. In addition, the connector part 113 is formed by this resin molding 110, and the one end part of the 1st, 2nd terminals 141 and 161 is arrange | positioned in the form which protrudes inside the connector part 113. FIG. Knocking sensor 100 is connected to the outside through this connector portion 113.

次に、ノッキングセンサ１００の製造方法について、図面を参照して説明する。図３は、センサ本体１９０の側面図である。図４は、センサ本体１９０の正面図である。 Next, a method for manufacturing the knocking sensor 100 will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a side view of the sensor main body 190. FIG. 4 is a front view of the sensor main body 190.

まず、黄銅を円筒状に加工して、図２に示すような、ウエイト１７０を形成する。また、図２に示すような、円筒状の筒状部１２１とこの一端１２１ｃに円環状の鍔部１２２を有する、軟鉄製の主体金具１２０を用意する。次いで、主体金具１２０の筒状部１２１の外周に、ＰＥＴ製の絶縁スリーブ１３１、ＰＥＴ製の第１絶縁板１３０、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金製の第１電極板１４０、ＰＺＴ製の圧電素子１５０、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金製の第２電極板１６０、ＰＥＴ製の第２絶縁板１３５、黄銅製のウエイト１７０、及び皿バネ１８０をこの順に嵌め込む。次いで、軟鉄製のナット１８５を筒状部１２１のネジ部１２１ｂに螺挿し、圧電素子１５０に所定の荷重が加わるまで締付けると共に、第１，第２絶縁板１３０，１３５、第１，第２電極板１４０，１６０、圧電素子１５０、ウエイト１７０、及び皿バネ１８０を鍔部１２２とナット１８５との間に挟んで固定する。そして、先述のように第１，第２サーミスタ接続部１４２，１６２に、サーミスタ２００を載置するように固定する。なお、サーミスタ２００を固定する方法としては、レーザ溶接やはんだ付けなど任意の手法を利用すればよい。これにより、センサ本体１９０が形成される。 First, brass is processed into a cylindrical shape to form a weight 170 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 2, a soft iron metal shell 120 having a cylindrical tubular portion 121 and an annular flange 122 at one end 121c thereof is prepared. Next, on the outer periphery of the cylindrical portion 121 of the metallic shell 120, an insulating sleeve 131 made of PET, a first insulating plate 130 made of PET, a first electrode plate 140 made of 42Ni—Fe alloy, and piezoelectric elements 150, 42Ni made of PZT. The second electrode plate 160 made of Fe alloy, the second insulating plate 135 made of PET, the weight 170 made of brass, and the disc spring 180 are fitted in this order. Next, a soft iron nut 185 is screwed into the screw part 121b of the cylindrical part 121 and tightened until a predetermined load is applied to the piezoelectric element 150, and the first and second insulating plates 130 and 135, the first and second electrodes are tightened. The plates 140 and 160, the piezoelectric element 150, the weight 170, and the disc spring 180 are sandwiched and fixed between the flange 122 and the nut 185. Then, as described above, the thermistor 200 is fixed to be mounted on the first and second thermistor connecting portions 142 and 162. As a method for fixing the thermistor 200, any method such as laser welding or soldering may be used. Thereby, the sensor main body 190 is formed.

その結果、図３及び図４に示すように、上記のように形成されたセンサ本体１９０では、サーミスタ２００のリード線２００ｂのリング状の脚が第１サーミスタ接続部１４２の上に固定され、またリード線２００ｃのリング状の脚が第２サーミスタ接続部１６２の上に固定される。そして、本体部２００ａが第１，第２サーミスタ接続部１４２，１６２から上方に向かって立つように、サーミスタ２００が載置される。 As a result, as shown in FIGS. 3 and 4, in the sensor body 190 formed as described above, the ring-shaped leg of the lead wire 200b of the thermistor 200 is fixed on the first thermistor connecting portion 142, and The ring-shaped leg of the lead wire 200 c is fixed on the second thermistor connection portion 162. Then, the thermistor 200 is placed so that the main body 200a stands upward from the first and second thermistor connecting portions 142, 162.

そして、ナイロン樹脂を公知の樹脂モールド成形手法によって射出成形し、図１に示すような、コネクタ部１１３を有する樹脂成形体１１０を形成する。このとき、センサ本体１９０が樹脂成形体１１０によって被覆される。ただし、ノッキングセンサ１００を内燃機関のシリンダブロック等へ取付けるための取付け孔１２０ｂについては被覆しないで露出させる。このようにして、図１に示すような、ノッキングセンサ１００が完成する。 Then, nylon resin is injection-molded by a known resin mold forming technique to form a resin molded body 110 having a connector portion 113 as shown in FIG. At this time, the sensor main body 190 is covered with the resin molded body 110. However, the mounting hole 120b for mounting the knocking sensor 100 to a cylinder block or the like of the internal combustion engine is exposed without being covered. In this way, the knocking sensor 100 as shown in FIG. 1 is completed.

この完成したノッキングセンサ１００では、圧電素子１５０及びサーミスタ２００が樹脂成形体１１０により一体モールドされているため、空気などの気体を介するよりも熱伝導性が高く、圧電素子１５０の温度がサーミスタ２００に伝わりやすい構成となっている。なお、取付け孔１２０ｂと同様に、第１，第２端子１４１，１６１の一端部は外部への信号出力のため被覆されていない。 In the completed knocking sensor 100, since the piezoelectric element 150 and the thermistor 200 are integrally molded by the resin molded body 110, the thermal conductivity is higher than that through a gas such as air, and the temperature of the piezoelectric element 150 is in the thermistor 200. It is easy to communicate. Note that, similarly to the mounting hole 120b, one end portions of the first and second terminals 141 and 161 are not covered for signal output to the outside.

次に、ノッキングセンサ１００の機能について説明する。取付け孔１２０ｂを介して内燃機関のシリンダブロック等へ取付けられたノッキングセンサ１００は、圧電素子１５０が検知した振動についての検出振動信号を第１，第２端子１４１，１６１から外部の受け回路（図示外）に出力する。外部の受け回路（図示外）では、ノッキングセンサ１００から出力される信号から、バンドパスフィルター等を通して交流成分を抽出すれば、圧電素子１５０により出力された検出振動信号のみを得ることができ、この検出振動信号に基づいてノッキング現象を検出することができる。 Next, the function of the knocking sensor 100 will be described. The knocking sensor 100 attached to the cylinder block or the like of the internal combustion engine via the attachment hole 120b receives a detection vibration signal about vibration detected by the piezoelectric element 150 from the first and second terminals 141, 161 from an external receiving circuit (illustrated). To the outside). In an external receiving circuit (not shown), if an AC component is extracted from a signal output from the knocking sensor 100 through a bandpass filter or the like, only the detected vibration signal output by the piezoelectric element 150 can be obtained. A knocking phenomenon can be detected based on the detected vibration signal.

一方、ノッキングセンサ１００は内燃機関のシリンダブロック等で加熱されると、サーミスタ２００が検出したノッキングセンサ１００（特に、圧電素子１５０）の温度についての検出温度信号を、第１，第２端子１４１，１６１から外部の受け回路（図示外）に出力する。外部の受け回路（図示外）では、ノッキングセンサ１００から出力される信号から、バンドパスフィルター等を通して直流成分を抽出すれば、サーミスタ２００により出力された検出温度信号のみを得ることができ、この検出温度信号に基づいてノッキングセンサ１００（圧電素子１５０）の温度を検出することができる。 On the other hand, when the knocking sensor 100 is heated by a cylinder block or the like of the internal combustion engine, the detected temperature signal about the temperature of the knocking sensor 100 (particularly the piezoelectric element 150) detected by the thermistor 200 is used as the first and second terminals 141, 141. 161 to an external receiving circuit (not shown). In an external receiving circuit (not shown), if a DC component is extracted from a signal output from the knocking sensor 100 through a band pass filter or the like, only the detected temperature signal output by the thermistor 200 can be obtained. Based on the temperature signal, the temperature of knocking sensor 100 (piezoelectric element 150) can be detected.

よって、ノッキングセンサ１００から出力される検出振動信号及び検出温度信号に基づいて、ノッキングセンサ１００（圧電素子１５０）の温度特性を考慮した所定の温度補正を行うことで高精度なノッキングの検出が可能であり、このノッキングの検出結果に基づいて、エンジンの燃焼タイミングを正確に制御することができる。 Therefore, it is possible to detect knocking with high accuracy by performing predetermined temperature correction in consideration of the temperature characteristics of the knocking sensor 100 (piezoelectric element 150) based on the detected vibration signal and detected temperature signal output from the knocking sensor 100. Therefore, the combustion timing of the engine can be accurately controlled based on the detection result of knocking.

以上、本実施の形態に係るノッキングセンサ１００によれば、樹脂成形体１１０の内部において、圧電素子１５０とサーミスタ２００とが第１，第２電極板１４０，１６０（第１，第２端子１４１，１６１）に対して電気的に並列に接続されている。そのためノッキングセンサ１００は、第１，第２電極板１４０，１６０（第１，第２端子１４１，１６１）を圧電素子１５０とサーミスタ２００とで共有させて、部品数を増加させずにサーミスタ２００を具備させた構造となっている。よって、筐体を大型化することのない簡易な構成で、高精度の温度モニタリングを実行でき、エンジンの燃焼タイミングの正確な制御を実現することができる。また、ノッキングセンサ１００から外部の受け回路（図示外）までのハーネスを減らして、コストやレイアウトの面で優れたものとすることができる。 As described above, according to the knocking sensor 100 according to the present embodiment, the piezoelectric element 150 and the thermistor 200 are connected to the first and second electrode plates 140 and 160 (first and second terminals 141 and 141 in the resin molded body 110. 161) is electrically connected in parallel. Therefore, the knocking sensor 100 allows the first and second electrode plates 140 and 160 (first and second terminals 141 and 161) to be shared by the piezoelectric element 150 and the thermistor 200 so that the thermistor 200 can be used without increasing the number of components. It has a built-in structure. Therefore, highly accurate temperature monitoring can be executed with a simple configuration without increasing the size of the casing, and accurate control of the combustion timing of the engine can be realized. Further, the harness from the knocking sensor 100 to the external receiving circuit (not shown) can be reduced, and the cost and layout can be improved.

また、従来はノッキングセンサを取り付けるための内燃機関側のセンサ取付部の温度が変動する場合、圧電素子の温度とセンサ取付部の温度とは必ずしも一致しないことがあった。また、一般的に内燃機関は冷却水温度を検知する手段を設けているものの、その冷却水温度は圧電素子の温度とは大きく乖離することがあった。このため、圧電素子の温度を高精度にモニタリングすることができなかった。これに対し、ノッキングセンサ１００では、温度を検知するサーミスタ２００がノッキングセンサ１００の内部に設置されるようにした。よって、サーミスタ２００がノッキングセンサ１００（圧電素子１５０）自体の温度を検知するので、センサ取付部の温度が変動する場合であっても、高精度の温度モニタリングを実行することができる。 Conventionally, when the temperature of the sensor mounting portion on the internal combustion engine side for mounting the knocking sensor fluctuates, the temperature of the piezoelectric element and the temperature of the sensor mounting portion may not always match. In general, the internal combustion engine is provided with means for detecting the cooling water temperature, but the cooling water temperature may be greatly different from the temperature of the piezoelectric element. For this reason, the temperature of the piezoelectric element cannot be monitored with high accuracy. On the other hand, in the knocking sensor 100, the thermistor 200 that detects the temperature is installed inside the knocking sensor 100. Therefore, since the thermistor 200 detects the temperature of the knocking sensor 100 (piezoelectric element 150) itself, highly accurate temperature monitoring can be performed even when the temperature of the sensor mounting portion varies.

また、高精度なノッキング検知を実現するための温度補正を正確に行うには、特に温度特性を有する圧電素子１５０自体の温度を把握する必要がある。そこで、ノッキングセンサ１００では、圧電素子１５０付近にサーミスタ２００を設置して、両者が熱的に接触する関係となるようにした。よって、サーミスタ２００は圧電素子１５０について高精度の温度モニタリングを実行することができ、より正確に温度補正を行うことができる。 In addition, in order to accurately perform temperature correction for realizing highly accurate knocking detection, it is particularly necessary to grasp the temperature of the piezoelectric element 150 itself having temperature characteristics. Therefore, in the knocking sensor 100, the thermistor 200 is installed in the vicinity of the piezoelectric element 150 so that the two are in thermal contact with each other. Therefore, the thermistor 200 can perform highly accurate temperature monitoring for the piezoelectric element 150, and can perform temperature correction more accurately.

ところで、上記実施の形態において、圧電素子１５０が本発明の「圧電素子」に相当し、樹脂成形体１１０が本発明の「ケーシング」に相当し、サーミスタ２００が本発明の「サーミスタ」に相当する。 In the above embodiment, the piezoelectric element 150 corresponds to the “piezoelectric element” of the present invention, the resin molded body 110 corresponds to the “casing” of the present invention, and the thermistor 200 corresponds to the “thermistor” of the present invention. .

なお、本発明は、以上詳述した実施の形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能なことはいうまでもない。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above, and it goes without saying that various modifications are possible.

上記実施の形態では、サーミスタ２００の本体部２００ａが、第１，第２サーミスタ接続部１４２，１６２から上方に向かって立つように載置されている。しかし、サーミスタ２００が圧電素子１５０と電気的に並列に接続され、かつ有効にノッキングセンサ１００（圧電素子１５０）を温度検知できれば、他の態様で設置することができる。例えば、図５のノッキングセンサ１００の他の縦断面図に示すように、サーミスタ２００のリード線２００ｂのリング状の脚が第１サーミスタ接続部１４２の上に固定され、またリード線２００ｃのリング状の脚が第２サーミスタ接続部１６２の上に固定されて、本体部２００ａが第１，第２サーミスタ接続部１４２，１６２から下方に向かうように、サーミスタ２００が載置されてもよい。 In the above-described embodiment, the main body portion 200a of the thermistor 200 is placed so as to stand upward from the first and second thermistor connection portions 142 and 162. However, if the thermistor 200 is electrically connected in parallel with the piezoelectric element 150 and the temperature of the knocking sensor 100 (piezoelectric element 150) can be detected effectively, it can be installed in another manner. For example, as shown in another longitudinal sectional view of the knocking sensor 100 of FIG. 5, the ring-shaped leg of the lead wire 200b of the thermistor 200 is fixed on the first thermistor connecting portion 142, and the ring-shaped of the lead wire 200c. The thermistor 200 may be mounted such that the legs are fixed on the second thermistor connection part 162 and the main body part 200a is directed downward from the first and second thermistor connection parts 142, 162.

また、サーミスタ２００は負の温度抵抗係数を有するＮＴＣタイプに限定されず、温度が上がると抵抗値が増加する正特性を持ったＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）タイプを用いてもよい。この場合、温度特性を補正したい領域と計測したい周波数によって両者を使い分ければよい。すなわち、ＮＴＣタイプは特に高温側の温度を精度よく測りやすいが、高温で抵抗値が小さくなるため並列接続によりハイ・パス・フィルターのカットオフ周波数が大きくなることがある。一方、ＰＴＣタイプは高温側の温度を測りにくいが、高温で抵抗値が大きくなるため高温時のハイ・パス・フィルターのカットオフ周波数が小さくなる。このようなＮＴＣタイプ及びＰＴＣタイプのそれぞれの特性を考慮して、ノッキングセンサ１００の取付位置や利用目的に応じたものを使用すればよい。 Further, the thermistor 200 is not limited to the NTC type having a negative temperature resistance coefficient, but may be a PTC (Positive Temperature Coefficient) type having a positive characteristic in which the resistance value increases as the temperature rises. In this case, both may be properly used depending on the region in which the temperature characteristic is to be corrected and the frequency to be measured. That is, the NTC type is particularly easy to accurately measure the temperature on the high temperature side, but since the resistance value decreases at high temperatures, the cutoff frequency of the high-pass filter may increase due to parallel connection. On the other hand, although it is difficult to measure the temperature on the high temperature side in the PTC type, the resistance value increases at a high temperature, so that the cut-off frequency of the high pass filter at a high temperature decreases. In consideration of the characteristics of each of the NTC type and the PTC type, a sensor corresponding to the mounting position and purpose of use of the knocking sensor 100 may be used.

また、上記実施の形態では、圧電素子１５０及びサーミスタ２００を樹脂成形体１１０で一体モールドしているが、サーミスタ２００が圧電素子１５０の温度を有効に検知できれば、他の形態で両者が設けられてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the piezoelectric element 150 and the thermistor 200 are integrally molded with the resin molding 110, if the thermistor 200 can detect the temperature of the piezoelectric element 150 effectively, both will be provided in another form. Also good.

本発明の圧電式加速度センサは、エンジン等の内燃機関のノッキング検出装置に適用可能である。 The piezoelectric acceleration sensor of the present invention can be applied to a knocking detection device for an internal combustion engine such as an engine.

ノッキングセンサ１００の縦断面図である。2 is a longitudinal sectional view of the knocking sensor 100. FIG. ノッキングセンサ１００の組立部品の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of an assembly component of knock sensor 100. センサ本体１９０の側面図である。4 is a side view of a sensor main body 190. FIG. センサ本体１９０の正面図である。3 is a front view of a sensor main body 190. FIG. ノッキングセンサ１００の他の縦断面図である。4 is another longitudinal sectional view of the knocking sensor 100. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１００ノッキングセンサ
１１０樹脂成形体
１２０主体金具
１３０第１絶縁板
１３１絶縁スリーブ
１３５第２絶縁板
１４０第１電極板
１４１第１端子
１４２第１サーミスタ接続部
１５０圧電素子
１６０第２電極板
１６１第２端子
１６２第２サーミスタ接続部
１７０ウエイト
１８０皿バネ
１８５ナット
１９０センサ本体
２００サーミスタ
２００ａ本体部
２００ｂ，２００ｃリード線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Knock sensor 110 Resin molding 120 Main metal fitting 130 1st insulating board 131 Insulating sleeve 135 2nd insulating board 140 1st electrode board 141 1st terminal 142 1st thermistor connection part 150 Piezoelectric element 160 2nd electrode board 161 2nd terminal 162 Second thermistor connection 170 Weight 180 Disc spring 185 Nut 190 Sensor body 200 Thermistor 200a Body 200b, 200c Lead wire

Claims

圧電素子と、前記圧電素子を収容したケーシングとを備えた圧電式加速度センサにおいて、
前記ケーシングの内部に、前記圧電素子と電気的に並列に接続されたサーミスタを設けたことを特徴とする圧電式加速度センサ。 In a piezoelectric acceleration sensor comprising a piezoelectric element and a casing containing the piezoelectric element,
A piezoelectric acceleration sensor comprising a thermistor electrically connected in parallel with the piezoelectric element in the casing.

前記圧電式加速度センサは、温度が変動する加速度検知対象物に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の圧電式加速度センサ。 The piezoelectric acceleration sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric acceleration sensor is attached to an acceleration detection object whose temperature varies.

前記温度が変動する加速度検知対象物は、内燃機関であることを特徴とする請求項２に記載の圧電式加速度センサ。 The piezoelectric acceleration sensor according to claim 2, wherein the acceleration detection object whose temperature varies is an internal combustion engine.

前記圧電素子と前記サーミスタとは、前記ケーシングの内部にて電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧電式加速度センサ。 4. The piezoelectric acceleration sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric element and the thermistor are electrically connected inside the casing. 5.

前記サーミスタは、前記圧電素子と熱的に接触していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の圧電式加速度センサ。 5. The piezoelectric acceleration sensor according to claim 1, wherein the thermistor is in thermal contact with the piezoelectric element. 6.

前記圧電式加速度センサは、内燃機関のノッキングを検知するものであり、
前記サーミスタは、負の温度抵抗係数を有したサーミスタであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の圧電式加速度センサ。
The piezoelectric acceleration sensor detects knocking of an internal combustion engine,
The piezoelectric thermistor according to any one of claims 1 to 5, wherein the thermistor is a thermistor having a negative temperature resistance coefficient.