JP3905809B2 - 非共振型ノッキングセンサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用ノッキングセンサに関し、特に、圧電素子を用いた非共振型ノッキングセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、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、圧電素子を用いた非共振型ノッキングセンサが知られており、この非共振型ノッキング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。このような非共振型ノッキングセンサとしては、例えば、上面透視図である図10及び側面透視図である図11に示すような、主体金具120の軸孔120bに取付用ボルトを挿入する形態で、図示しない内燃機関のシリンダブロックに固定する、いわゆるセンターホール式の非共振型ノッキングセンサ500が挙げられる。
【0003】
この非共振型ノッキングセンサ500は、図10のE−E断面図である図3に示すように、円筒状の筒状部121とこの一端121cに位置する円環状の鍔部122とからなる主体金具120を有する。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132、及び皿バネ133が嵌め込まれている。さらに、内周面にネジ部136bが形成されたナット136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132、及び皿バネ133が鍔部122とナット136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。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が介在している。
【0004】
さらに、図10に示すように、第1,2電極板140,160には、両電極間に発生した出力信号を外部に出力するための第1,第2出力端子541,561がそれぞれ延設されている。このようなセンサ本体190が、図10及び図11に示すように、樹脂成形体510の本体包囲部511によって包囲され、非共振型ノッキングセンサ500を構成している。なお、この樹脂成形体510は、図11に示すように、本体包囲部511の外側に突出するコネクタ部512を有し、第1,第2電極板140,160の第1,第2出力端子541,561の一部が外部に突出する形態でコネクタ部512の内側に配置される。このコネクタ部512を介してノッキングセンサ500が外部と接続される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この非共振型ノッキングセンサ500は、図示しない内燃機関のシリンダブロックに設置され、第1,第2出力端子541,561より図示しないシールド線を用いて別途設置された図示しない内燃機関制御コンピュータ(いわゆるECU)に接続していた。この内燃機関制御コンピュータは、非共振型ノッキングセンサ500(圧電素子150)の出力信号を増幅するための増幅回路部を含めたノッキング検出回路部を有しており、非共振型ノッキングセンサ500(圧電素子150)の出力信号からノッキングを検出して点火時期を演算処理していた。非共振型ノッキングセンサ500(圧電素子150)と内燃機関制御コンピュータとは、シールド線によって接続されているが、両者の距離が長いために、非共振型ノッキングセンサ500(圧電素子150)から出力された出力信号がノッキング検出回路部に到達するまでの間にノイズが重畳してしまうことがあった。この非共振型ノッキングセンサ500(圧電素子150)の出力信号は微弱なために、ノイズが重畳することによってノッキング検知性が低下する虞があった。
【0006】
【0007】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、圧電素子から出力された出力信号が増幅回路部に到達するまでの間にノイズが重畳しにくく、ノッキング検知性に優れた非共振型ノッキングセンサを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、軸孔を有する筒状部とこの筒状部の一端に位置する鍔部とを含む主体金具、上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれた環状の圧電素子、及び上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれ、上記鍔部との間に上記圧電素子を挟む環状のウエイト、を有するセンサ本体と、上記センサ本体の周方向周囲を包囲する本体包囲部、及びこの本体包囲部の周方向一部から外側に突出し、外部と接続するためのコネクタ部を有する樹脂成形体と、を備える非共振型ノッキングセンサであって、上記圧電素子の出力信号を増幅する増幅回路部と、上記増幅回路部によって増幅された増幅信号を外部に出力するための出力端子と、上記増幅回路部を作動させるための電力を入力するための電源端子と、を備え、上記増幅回路部は、上記センサ本体の側方のうち上記コネクタ部が存在する方向以外の方向に隣り合って配置され、上記センサ本体と共に上記本体包囲部に包囲され、上記出力端子及び上記電源端子は、上記コネクタ部内に配置されてなる非共振型ノッキングセンサである。
【0009】
本発明の非共振型ノッキングセンサでは、圧電素子の出力信号を増幅するための増幅回路部をセンサ本体の側方に隣り合うように配置している。このため、圧電素子と増幅回路部との距離は極めて短くなり、圧電素子から出力された出力信号が増幅回路部に到達するまでの間に、ノイズが重畳する虞が極めて少なくなる。従って、増幅回路部で増幅された増幅信号は、極めてノイズの少ないものとなる。さらに、ノッキング検出回路部が別途設置されている場合には、増幅信号がノッキング検出回路部に到達するまでにノイズが重畳する虞がある。しかし、ノイズが重畳したとしても、増幅信号に対するノイズの大きさは極めて小さくなるので、従来に比してノッキング検知性に優れたノッキングセンサとなる。
さらに、圧電素子の出力信号を増幅するまでにノイズが重畳しにくいので、出力特性を調節するためのウエイトを小さくすることが可能となり、ノッキングセンサを小型化、軽量化することも可能となる。
【0010】
【0011】
ところで、コネクタ部が本体包囲部の周方向一部から外側に突出している非共振型ノッキングセンサでは、このコネクタ部が低い周波数で共振してしまう虞がある。このため、増幅回路部をコネクタ部付近に配置した場合、コネクタ部の振動の影響を受けて、増幅回路部が損傷したり、増幅回路部の半導体素子に生じるピエゾ効果によってノイズが発生したりする危険性がある。
そこで、本発明の非共振型ノッキングセンサでは、増幅回路部をセンサ本体の側方のうち、コネクタ部が存在する方向以外の方向に配置するようにした。これによって、増幅回路部がコネクタ部の振動の影響を受けにくく、増幅回路部の振動耐久性及び増幅信号の信頼性が高くなる。
【0012】
さらに、上記非共振型ノッキングセンサであって、前記増幅回路部は、前記センサ本体の側方のうち、前記コネクタ部が存在する方向から90度ずれた方向に配置されてなる非共振型ノッキングセンサとすると良い。
【0013】
本発明の非共振型ノッキングセンサでは、センサ本体の側方のうち、コネクタ部が存在する方向から90度ずれた方向に増幅回路部を配置している。従って、本発明の非共振型ノッキングセンサでは、増幅回路部がコネクタ部の振動の影響を受けにくく、且つ、コネクタ部に配置されている出力端子及び電源端子に比較的近い位置に配置されることになる。このため、増幅回路部の振動耐久性及び増幅信号の信頼性が高く、さらに、増幅回路部と出力・電源端子とを接続する配線の取り回しが容易となる。
【0014】
さらに、上記いずれかの非共振型ノッキングセンサであって、前記増幅回路部に代えて、前記増幅回路部を含み、前記圧電素子の出力信号からノッキングを検出するノッキング検出回路部を有し、前記出力端子は、前記増幅信号に代えて、上記ノッキング検出回路部から送出されるノッキング検出信号を外部に出力する非共振型ノッキングセンサとすると良い。
【0015】
本発明の非共振型ノッキングセンサは、増幅回路部を含めたノッキング検出回路部をセンサ本体の側方に隣り合うように配置している。このため、圧電素子とノッキング検出回路部との距離が極めて短くなるので、圧電素子から出力された出力信号がノッキング検出回路部に到達するまでの間に、ノイズが重畳する虞が極めて少なくなる。従って、本発明の非共振型ノッキングセンサは、ノッキング検出信号の信頼性が高くなるので、ノッキング検知性に優れたノッキングセンサとなる。
【0016】
なお、軸孔を有する筒状部とこの筒状部の一端に位置する鍔部とを含む主体金具、上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれた環状の圧電素子、及び上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれ、上記鍔部との間に上記圧電素子を挟む環状のウエイト、を有するセンサ本体と、上記センサ本体の周方向周囲を包囲する本体包囲部と、上記本体包囲部の周方向一部から外側に突出する突状部であって、外部と接続するためのコネクタ部、及び上記本体包囲部と上記コネクタ部とを連結する連結部、を含む突状部と、を有する樹脂成形体と、上記コネクタ部内に配置され、上記圧電素子の出力信号を外部に出力する出力端子と、を備える非共振型ノッキングセンサであって、上記連結部は、内部に上記本体包囲部と上記コネクタ部との機械的結合を疎にする空間を設けてなる非共振型ノッキングセンサとするのが好ましい。
【0017】
非共振型ノッキングセンサには、コネクタ部、及び本体包囲部とコネクタ部とを連結する連結部を含む突状部が、本体包囲部の周方向一部から外側に突出しているものがある。さらに、コネクタ部には、内燃機関制御コンピュータ等と接続するシールド線の一端に設けられたコネクタが接続される。このため、この突状部が低い周波数で共振し、連結部を支点としてコネクタ部が大きく振動してしまう虞がある。そして、この振動が連結部を介して圧電素子に伝わるので、圧電素子からの出力信号に突状部の共振周波数の成分が多く含まれることとなり、ノッキングセンサの出力信号が歪む虞がある。
しかし、このノッキングセンサでは、本体包囲部とコネクタ部とを連結する連結部の内部に空間を設けて、本体包囲部とコネクタ部との機械的結合を疎にしている。このため、コネクタ部の振動が連結部を介して圧電素子に伝わりにくくなるので、コネクタ部の共振の影響によって圧電素子からの出力信号に歪みが生じる虞が少なくなる。
【0018】
さらに、上記非共振型ノッキングセンサであって、前記圧電素子の出力信号を増幅するための増幅回路部と、上記増幅回路部を作動させるための電力を入力するための電源端子と、を備え、上記増幅回路部は前記連結部の空間内に収容され、前記出力端子は、前記圧電素子の出力信号に代えて、上記増幅回路部によって増幅された増幅信号を外部に出力し、上記電源端子は、上記出力端子と共に前記コネクタ部内に配置されてなる非共振型ノッキングセンサとするのが好ましい。
【0019】
この非共振型ノッキングセンサでは、圧電素子の出力信号を増幅するための増幅回路部を連結部の内部空間に配置しているので、別途増幅回路部用のスペースを設ける場合に比して省スペースである。また、増幅回路部を連結部の内部空間に配置しているので、増幅回路部は、コネクタ部の共振による影響を受けにくくなり、信頼性の高いものとなる。
さらに、圧電素子と増幅回路部との距離が極めて短くなるので、圧電素子から出力された出力信号が増幅回路部に到達するまでの間にノイズが重畳しにくくなる。従って、増幅回路部で増幅された増幅信号は、極めてノイズの少ないものとなる。さらに、ノッキング検出回路部が別途設置されている場合には、増幅信号がノッキング検出回路部に到達するまでにノイズが重畳する虞がある。しかし、ノイズが重畳したとしても、増幅信号に対するノイズの大きさは極めて小さくなるので、従来に比してノッキング検知性に優れたノッキングセンサとなる。さらに、圧電素子の出力信号を増幅するまでにノイズが重畳しにくいので、出力特性を調節するためのウエイトを小さくすることが可能となり、ノッキングセンサを小型化、軽量化することも可能となる。
【0020】
さらに、上記非共振型ノッキングセンサであって、前記増幅回路部に代えて、前記増幅回路部を含み、前記圧電素子の出力信号からノッキングを検出するノッキング検出回路部を有し、前記出力端子は、前記増幅信号に代えて、上記ノッキング検出回路部から送出されるノッキング検出信号を外部に出力する非共振型ノッキングセンサとするのが好ましい。
【0021】
このノッキングセンサでは、増幅回路部を含めたノッキング検出回路部を連結部の内部空間に配置しているので、別途ノッキング検出回路部用スペースを設ける場合に比して省スペースである。
さらに、圧電素子とノッキング検出回路部との距離が極めて短くなるので、圧電素子から出力された出力信号がノッキング検出回路部の到達するまでの間にノイズが重畳する虞が極めて少なくなる。このため、この非共振型ノッキングセンサは、ノッキング検出信号の信頼性が高くなるので、ノッキング検知性に優れたノッキングセンサとなる。
【0022】
なお、近年、環境保護のため、鉛を含まない圧電素子を用いたノッキングセンサが検討されているが、鉛を含まない圧電素子は、鉛を含む圧電素子に比して出力信号が小さくなる傾向にある。このため、鉛を含まない圧電素子を用いたノッキングセンサでは、鉛を含む圧電素子を用いたノッキングセンサに比して、ノイズの重畳を抑制することが一層重要となる。そこで、鉛を含まない圧電素子を用いたノッキングセンサ(非共振型ノッキングセンサ)においては、本発明の少なくともいずれかの構成を採ることがとりわけ有用となる。
【0023】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
本発明の第1の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の非共振型ノッキングセンサ100は、上面透視図である図1及び側面透視図である図2に示すように、主体金具120の軸孔120bに取付用ボルトを挿入する形態で、図示しない内燃機関のシリンダブロックに固定する、いわゆるセンターホール式の非共振型ノッキングセンサである。
【0024】
この非共振型ノッキングセンサ100は、図1のA−O−A断面図である図3に示すように、円筒状の筒状部121とこの一端121cに位置する円環状の鍔部122とからなる主体金具120を有する。この主体金具120の筒状部121の外周には、鍔部122側(図中下側)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132、及び皿バネ133が嵌め込まれている。さらに、内周面にネジ部136bが形成されたナット136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132、及び皿バネ133が鍔部122とナット136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。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が介在している。
【0025】
さらに、図1に示すように、配線基板171に電子部品172等を搭載し、公知の回路構成を有する増幅回路部170をセンサ本体190の側方に配置している。この増幅回路部170は、第1,2電極板140,160から突出した端子141,161を介して圧電素子150の出力信号を入力し、この圧電素子150の出力信号を増幅している。さらに、増幅回路部170で増幅された増幅信号を外部に出力するための第1出力端子177b及び第2出力端子177cが、リード線175b,175cを介して増幅回路部170(配線基板171)に接続されている。同様に、増幅回路部170を作動させるための電力を外部から入力するための第1電源端子177d及び第2電源端子177eも、リード線175d,175eを介して増幅回路部170(配線基板171)に接続されている。
【0026】
そして、センサ本体190、増幅回路部170、及びリード線175b,175cが、樹脂成形体110の本体包囲部111によって包囲されている。ただし、主体金具120の軸孔120bについては、本体包囲部111によって被覆されないで露出している。さらに、第1,第2出力端子177b,177c及び第1,第2電源端子177d,177eの一部が、外側に突出する形態で樹脂成形体110のコネクタ部112の内側に配置されている。このコネクタ部112を介して非共振型ノッキングセンサ100が外部と接続される。なお、樹脂成形体110は、本体包囲部111とコネクタ部112とによって構成され、コネクタ部112が本体包囲部111の周方向一部から外側に突出した形状となっている。
【0027】
ところで、図1に示すように、本実施形態の非共振型ノッキングセンサ100では、圧電素子150の出力信号を増幅する増幅回路部170をセンサ本体190の側方に隣り合うように配置している。このため、圧電素子150と増幅回路部170との距離は極めて短くなるので、圧電素子150から出力された出力信号が増幅回路部170に到達するまでの間にノイズが重畳する虞は極めて少ない。従って、増幅回路部170で増幅された増幅信号は、極めてノイズの少ないものとなる。
【0028】
さらに、圧電素子150の出力信号を増幅するまでにノイズが重畳しにくいので、出力特性を調節するためのウエイト132を小さくすることが可能となり、この非共振型ノッキングセンサ100を小型化、軽量化することも可能となる。
なお、本実施形態では、図示しないノッキング検出回路部を別途設置しているので、増幅信号がノッキング検出回路部に到達するまでにノイズが重畳する虞がある。しかし、増幅信号にノイズが重畳したとしても、増幅信号に対するノイズの大きさは極めて小さい。従って、本実施形態の非共振型ノッキングセンサ100は、ノッキング検知性に優れたものとなっている。
【0029】
また、本実施形態の非共振型ノッキングセンサ100は、コネクタ部112が本体包囲部111の周方向一部から外側に突出している。さらに、図示してないが、コネクタ部112には、内燃機関制御コンピュータと接続するシールド線の一端に設けられたコネクタが接続される。このため、このコネクタ部112が低い周波数で共振してしまう虞がある。そこで、本実施形態の非共振型ノッキングセンサ100では、増幅回路部170をセンサ本体190の側方のうち、コネクタ部112が存在する方向以外の方向、具体的には、コネクタ部112が存在する方向から90度ずれた方向に増幅回路部170を配置した。このようにすることで、コネクタ部112の振動の影響で、増幅回路部170が損傷したり、増幅回路部170を構成する電子部品172等の半導体素子に生じるピエゾ効果によってノイズが発生したりする危険性を低減できるので、増幅回路部170の振動耐久性及び増幅信号の信頼性が向上する。さらに、増幅回路部170は、第1,第2出力端子117b,117c及び第1,第2電源端子117d,117eに比較的近い位置となっている。このため、増幅回路部170と第1,第2出力端子117b,117c及び第1,第2電源端子117d,117eとを接続するリード線175b〜175eの取り回しが容易となる。
【0030】
このような本実施形態の非共振型ノッキングセンサ100は、次のようにして製造する。まず、黄銅を円筒状に加工して、図3に示すような、ウエイト132を用意する。また、図3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、ポリオレフィン製の絶縁スリーブ131、PET製の第1絶縁板130、黄銅製の第1電極板140、PZT製の圧電素子150、黄銅製の第2電極板160、PET製の第2絶縁板135、タングステン製のウエイト132、及び皿バネ133をこの順に嵌め込む。次いで、軟鉄製のナット136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132、及び皿バネ133を鍔部122とナット136との間に挟んで固定する。かくして、センサ本体190が形成される。
【0031】
次いで、アルミナセラミックからなる配線基板171に電子部品172等を搭載した増幅回路部170を用意する。この増幅回路部170を第1,第2電極板140,160の端子141,161に接続し、さらに、第1,第2出力端子117b,117c及び第1,第2電源端子117d,117eを有するリード線175b〜175eを増幅回路部170に接続する。
次いで、ナイロン樹脂を樹脂モールド成形手法によって射出成形し、図1に示すように、センサ本体190、増幅回路部170、及びリード線175b,175cを包囲する本体包囲部111、及び本体包囲部111の周方向一部から外側に突出するコネクタ部112を有する樹脂成形体110を形成する。このとき、第1,第2出力端子177b,177c、及び第1,第2電源端子177d,177eはコネクタ部112内に配置される。なお、主体金具120の軸孔120bについては、本体包囲部111によって被覆されないで露出している。このようにして、図1及び図2に示すような、非共振型ノッキングセンサ100が完成する。
【0032】
(変形形態1)
次に、実施形態1の非共振型ノッキングセンサ100の変形形態である非共振型ノッキングセンサ200について、図面を参照しつつ説明する。本変形形態の非共振型ノッキングセンサ200は、実施形態の非共振型ノッキングセンサ100と比較して、増幅回路部に代えてノッキング検出回路部を配置した点が異なり、その他についてはほぼ同様である。従って、実施形態の非共振型ノッキングセンサ100と異なる部分を中心に説明し、同様な部分については説明を省略または簡略化する。
【0033】
上記実施形態1の非共振型ノッキングセンサ100では、ノッキング検出回路部を別途設置していた。これに対し、本変形形態の非共振型ノッキングセンサ200では、上面透視図である図4及び側面透視図である図5に示すように、実施形態のノッキングセンサ100増幅回路部170に代えて、公知の回路構成を有する増幅回路を含めたノッキング検出回路部270をセンサ本体190の側方に隣り合うように配置している。このノッキング検出回路部270は、アルミナセラミックからなる配線基板271に電子部品272等を搭載したもので、圧電素子150の出力信号からノッキングを検出している。
【0034】
このため、本変形形態の非共振型ノッキングセンサ200では、圧電素子150とノッキング検出回路部270との距離が極めて短くなるので、圧電素子150からノッキング検出回路部270までの間では出力信号にノイズが重畳する虞が極めて少なくなる。従って、本変形形態の非共振型ノッキングセンサ200は、ノッキング検出信号の信頼性が高くなるので、ノッキング検知性に優れたノッキングセンサとなる。なお、実施形態1の非共振型ノッキングセンサ100では、第1,第2出力端子177b,177cを用いて増幅回路部170の増幅信号を外部に出力していたが、本変形形態の非共振型ノッキングセンサ200では、リード線275b,275cを介してノッキング検出回路部270に接続されている第1,第2出力端子277b,277cを用いて、ノッキング検出回路部270から送出されるノッキング検出信号を外部に出力している。また、ノッキング検出回路部270を作動させるための電力を外部から入力するために、第1電源端子277d及び第2電源端子277eが、リード線275d,275eを介してノッキング検出回路部270に接続されている。
【0035】
(参考形態1)
次に、第1の参考形態を、図面を参照しつつ説明する。本参考形態の非共振型ノッキングセンサ300は、上面透視図である図6及び側面透視図である図7に示すように、実施形態1の非共振型ノッキングセンサ100と同様な、いわゆるセンターホール式の非共振型ノッキングセンサである。この非共振型ノッキングセンサ300は、図6のC−C断面図である図3に示すように、実施形態1の非共振型ノッキングセンサ100と同じセンサ本体190を有している。
【0036】
さらに、図6に示すように、実施形態1の非共振型ノッキングセンサ100と同じ増幅回路部170を有している。この増幅回路部170は、第1,2電極板140,160から突出した端子341,361を介して圧電素子150の出力信号を入力し、この圧電素子150の出力信号を増幅している。さらに、増幅回路部170で増幅された増幅信号を外部に出力するための第1出力端子377b及び第2出力端子377cが、増幅回路部170から延設されている。同様に、増幅回路部170を作動させるための電力を外部から入力するための第1電源端子377d及び第2電源端子377eが、増幅回路部170から延設されている。
【0037】
そして、センサ本体190の周方向周囲が、樹脂成形体310の本体包囲部311によって包囲されている。ただし、主体金具120の軸孔120bについては、本体包囲部311によって被覆されないで露出している。さらに、コネクタ部312、及び本体包囲部311とコネクタ部312とを連結する連結部313を含む突状部314が、本体包囲部311の周方向一部から外側に突出している。そして、増幅回路部170が連結部313の内部空間313b内に配置され、さらに、第1,第2出力端子377b,377c、及び第1,第2電源端子377d,377eの一部がコネクタ部312の内側に突出する形態で配置されている。このコネクタ部312を介して、非共振型ノッキングセンサ300が外部と接続される。
【0038】
ところで、本参考形態の非共振型ノッキングセンサ300では、図7に示すように、コネクタ部312及び連結部313を含む突状部314が、本体包囲部311の周方向一部から外側に突出している。さらに、図示してないが、コネクタ部312には、内燃機関制御コンピュータと接続するシールド線の一端に設けられたコネクタが接続される。このため、この突状部314が共振し、連結部313を支点としてコネクタ部312が大きく振動する虞がある。
そこで、本参考形態の非共振型ノッキングセンサ300では、連結部313に内部空間313bを設けて、本体包囲部311とコネクタ部312との機械的結合が疎になるようにしている。このようにすることで、コネクタ部312の振動が圧電素子150に伝わりにくくなるので、コネクタ部312の共振の影響によって、圧電素子150からの出力信号に歪みが生じる虞が少なくなる。
【0039】
さらに、本参考形態の非共振型ノッキングセンサ300では、圧電素子150の出力信号を増幅するための増幅回路部170を連結部313の内部空間313bに配置しているので、増幅回路部170の配置スペースを別途設ける場合に比して省スペースである。また、増幅回路部170を連結部313の内部空間313bに配置しているので、増幅回路部170は、コネクタ部312の共振による影響を受けにくくなり、信頼性の高いものとなる。
さらに、圧電素子150と増幅回路部170との距離が極めて短くなるので、圧電素子150から増幅回路部170までの間では出力信号にノイズが重畳しにくくなる。従って、増幅回路部170で増幅された増幅信号は、極めてノイズの少ないものとなる。
【0040】
さらに、圧電素子150の出力信号を増幅するまでにノイズが重畳しにくいので、出力特性を調節するためのウエイト132を小さくすることが可能となり、この非共振型ノッキングセンサ300を小型化、軽量化することも可能となる。なお、本参考形態では、図示しないノッキング検出回路部を別途設置しているので、増幅信号がノッキング検出回路部に到達するまでにノイズが重畳する虞がある。しかし、増幅信号にノイズが重畳したとしても、増幅信号に対するノイズの大きさは極めて小さい。従って、本参考形態の非共振型ノッキングセンサ300は、ノッキング検知性に優れたものとなっている。
【0041】
(参考形態2)
次に、参考形態2の非共振型ノッキングセンサ400について、図面を参照しつつ説明する。本参考形態2の非共振型ノッキングセンサ400は、参考形態1の非共振型ノッキングセンサ300と比較して、増幅回路部に代えてノッキング検出回路部を配置した点が異なり、その他についてはほぼ同様である。従って、参考形態1の非共振型ノッキングセンサ300と異なる部分を中心に説明し、同様な部分については説明を省略または簡略化する。
【0042】
参考形態1の非共振型ノッキングセンサ300では、ノッキング検出回路部を別途設置していた。これに対し、本参考形態2の非共振型ノッキングセンサ400では、上面透視図である図8及び側面透視図である図9に示すように、参考形態1のノッキングセンサ300における増幅回路部170に代えて、変形形態1の非共振型ノッキングセンサ200と同じ、増幅回路を含めたノッキング検出回路部270を連結部313の内部空間313bに配置している。このため、別途ノッキング検出回路部270の配置スペースを設ける場合に比して省スペースである。さらに、圧電素子150とノッキング検出回路部270との距離が極めて短くなるので、圧電素子150からノッキング検出回路部270までの間では出力信号にノイズが重畳する虞が極めて少なくなる。従って、本参考形態2の非共振型ノッキングセンサ400は、ノッキング検出信号の信頼性が高くなるので、ノッキング検知性に優れたノッキングセンサとなる。
【0043】
なお、参考形態1の非共振型ノッキングセンサ300では、第1,第2出力端子377b,377cを用いて増幅回路部170の増幅信号を外部に出力していたが、本参考形態2の非共振型ノッキングセンサ400では、第1,第2出力端子477b,477cを用いてノッキング検出回路部270から送出されるノッキング検出信号を外部に出力している。また、ノッキング検出回路部270を作動させるための電力を外部から入力するために、第1電源端子477d及び第2電源端子477eがノッキング検出回路部270に接続されている。
【0044】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態1及び変形形態1の非共振型ノッキングセンサ100,200では、センサ本体190の側方のうち、コネクタ部112が存在する方向から90度ずれた方向に増幅回路部170またはノッキング検出回路部270を配置した。しかし、センサ本体190の側方のうち、コネクタ部112が存在する方向以外の方向であれば、コネクタ部112の振動の影響で、増幅回路部170またはノッキング検出回路部270が損傷したり、これらにノイズが発生する危険性を低減することができる。
【0045】
また、参考形態1,2の非共振型ノッキングセンサ300,400では、増幅回路部170またはノッキング検出回路部270を連結部313の内部空間313b内に配置した。しかし、連結部313の内部空間313b内に配置しないで、センサ本体190の側方に隣り合うように配置しても良い(実施形態1及び変形形態1の非共振型ノッキングセンサ100,200を参照)。また、増幅回路部170またはノッキング検出回路部270を別途配置して、圧電素子150の出力信号をセンサ内で処理しないで、そのまま第1,第2出力端子から出力するようにしても良い。この場合、第1電源端子377d,477d及び第2電源端子377e,477eは不要となる。いずれの位置に配置しても、連結部313に内部空間313bを設けておけば、コネクタ部312の共振の影響で、圧電素子150の出力信号に歪みが生じる虞が少なくなる。
【0046】
さらに、実施形態1、変形形態1、及び参考形態1,2で用いたウエイト132、皿バネ133、ナット136の3部品を1部品で構成し、部品点数を削減するようにしても良い。また、実施形態1、変形形態1、及び参考形態1,2では、圧電素子150を鉛を含むPZTで構成したが、鉛を含まないもの(例えば、(Bi0.5Na0.5)TiO3−BaTiO3−(Bi0.5K0.5)TiO3系)で構成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態1にかかる非共振型ノッキングセンサ100の上面透視図である。
【図2】 実施形態1にかかる非共振型ノッキングセンサ100の側面透視図である。
【図3】 非共振型ノッキングセンサ100,300,500の内部構造を示す図であり、図1のA−O−A断面図、図6のC−C断面図、及び図10のE−E断面図である。
【図4】 変形形態1にかかる非共振型ノッキングセンサ200の上面透視図である。
【図5】 変形形態1にかかる非共振型ノッキングセンサ200の側面透視図である。
【図6】 参考形態1にかかる非共振型ノッキングセンサ300の上面透視図である。
【図7】 参考形態1にかかる非共振型ノッキングセンサ300の側面透視図である。
【図8】 参考形態2にかかる非共振型ノッキングセンサ400の上面透視図である。
【図9】 参考形態2にかかる非共振型ノッキングセンサ400の側面透視図である。
【図10】 従来の非共振型ノッキングセンサ500の上面透視図である。
【図11】 従来の非共振型ノッキングセンサ500の側面透視図である。
【符号の説明】
100,200,300,400,500 非共振型ノッキングセンサ
110,310,510 樹脂成形体
111,311,511 本体包囲部
112,312,512 コネクタ部
120 主体金具
120b 軸孔
121 筒状部
122 鍔部
132 ウエイト
150 圧電素子
170 増幅回路部
177b,177c,277b,277c,377b,377c,477b,477c,541,561 出力端子
177d,177e,277d,277e,377d,377e,477d,477e 電源端子
190 センサ本体
270 ノッキング検出回路部
313 連結部
313b 内部空間
314 突状部
Claims (3)
- 軸孔を有する筒状部とこの筒状部の一端に位置する鍔部とを含む主体金具、
上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれた環状の圧電素子、及び
上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれ、上記鍔部との間に上記圧電素子を挟む環状のウエイト、を有する
センサ本体と、
上記センサ本体の周方向周囲を包囲する本体包囲部、及び
この本体包囲部の周方向一部から外側に突出し、外部と接続するためのコネクタ部 を有する樹脂成形体と、を備える
非共振型ノッキングセンサであって、
上記圧電素子の出力信号を増幅する増幅回路部と、
上記増幅回路部によって増幅された増幅信号を外部に出力するための出力端子と、
上記増幅回路部を作動させるための電力を入力するための電源端子と、
を備え、
上記増幅回路部は、上記センサ本体の側方のうち上記コネクタ部が存在する方向以外の方向に隣り合って配置され、上記センサ本体と共に上記本体包囲部に包囲され、
上記出力端子及び上記電源端子は、上記コネクタ部内に配置されてなる
非共振型ノッキングセンサ。 - 請求項1に記載の非共振型ノッキングセンサであって、
前記増幅回路部は、前記センサ本体の側方のうち、前記コネクタ部が存在する方向から90度ずれた方向に配置されてなる
非共振型ノッキングセンサ。 - 請求項1または請求項2に記載の非共振型ノッキングセンサであって、
前記増幅回路部に代えて、前記増幅回路部を含み、前記圧電素子の出力信号からノッキングを検出するノッキング検出回路部を有し、
前記出力端子は、前記増幅信号に代えて、上記ノッキング検出回路部から送出されるノッキング検出信号を外部に出力する
非共振型ノッキングセンサ。
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