DE3906339A1

DE3906339A1 - Vorrichtung zur erfassung von schwingungen

Info

Publication number: DE3906339A1
Application number: DE3906339A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Komurasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-24
Publication date: 1989-08-31
Also published as: FR2627804B1; US4961338A; KR940005114Y1; KR890018024U; JPH01128167U; FR2627804A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Schwingungen, die beispielsweise an einer Brennkraftmaschine befestigt ist und dazu dient, das Auftreten von Schwingungen durch Klopfen oder dergleichen zu erfassen.

Es wird auf die Fig. 5 Bezug genommen, die eine Vorrichtung 101 zur Erfassung von Schwingun gen nach dem Stand der Technik aufweist, bei der eine Buchse 1 aus Metall vorgesehen ist, die eine Bohrung 13 für eine Befestigungsschraube und eine Fläche aufweist, die eine effektive Oberfläche 1 a mit einem Durchmesser ⌀_s hat, wobei die Buchse dazu geeignet ist, an der Brennkraftmaschine zu verbleiben. In dem Raum zwischen der Buchse 1 und einem Gehäuse 3 ist ein Schwingungs-Spannungswandler 2 ange ordnet, der aus einem Gewicht 8 und einem auf einer Platte 4 angeordneten piezoelektrischen Element 5 besteht, wobei die Platte ihrerseits auf einer Grundfläche 1 b ruht. Das Ausgangs signal des piezoelektrischen Elementes führt von einem Anschluß 6 zu einem Ausgangspin 11. Auf der oberen Fläche des Anschlusses 6 ist ein isolierendes Blatt 7 oder Plättchen ange ordnet. Der Wandler 2 ist mit Hilfe einer Mutter 9 festgelegt, die auf ein Gewindeteil 1 c der Buchse 1 aufgeschraubt ist. Die Buchse 1 und das Gehäuse 3 bilden zusammen ein äußeres Gehäuse, wobei der Zwischenraum in dem Gehäuse mit einem Füllstoff 10, der aus einem Epoxyharz besteht, gefüllt ist. Um den Umfang des zylin drischen Teils der Buchse 1 herum ist ein isolierendes Rohr vorgesehen.

Wie in Fig. 6 gezeigt, wird die oben beschriebene Vorrichtung zur Erfassung von Schwingungen 101 an einem Ansatz 21 einer Brennkraftmaschine mittels eines Bolzens oder einer Schraube 14 derart befestigt, daß die effektive Kontakt fläche 1 in flächigem Kontakt mit der Befesti gungsfläche des Ansatzes ist. Jede Schwingung, die sich als Antwort zu den Lauf- oder Betriebs bedingungen einer Brennkraftmaschine zeigt, werden über die effektive Kontaktfläche auf die Vorrichtung übertragen und die daraus resultierende Trägheitskraft des Gewichtes 8 wird dem piezoelektrischen Element 5 mitgeteilt. Die resultierenden Signale des piezoelektrischen Elementes werden verarbeitet, um bestimmte Signale (Klopfsignale), die beim Auftreten von Klopfen erscheinen, zu unterscheiden, wobei das Klopfen ein bekanntes Phänomen ist, das den Mangel an einem sauberen und ruhigen Betrieb einer Brennkraftmaschine anzeigt. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Erfassung werden die Arbeitsparameter der Brennkraft maschine in der Weise gesteuert, daß eine optimale Ausgangsleistung des Motors mit einer maximalen Kraftstoffausnutzung sicher gestellt wird.

Es ist eine grundsätzliche Forderung für einen effizienten Betrieb der obigen Vorrichtung, daß die Schwingungen des Motors genau erfaßt werden. Um eine solche präzise Abtastung und Erfassung zu erzielen, muß der Zustand, in dem die Vorrichtung an der Brennkraftmaschine be festigt ist, optimal in bezug auf ihre Schwingungsabtastungscharakteristik sein. Da allerdings die Vorrichtung nach dem Stand der Technik, wie in Fig. 6 zu sehen ist, eine effektive Kontaktfläche hat, die einen größeren Durchmesser ⌀_s als der Durchmesser ⌀₁ der Fläche des Ansatzes, auf dem sie befestigt ist, aufweist (d. h. ⌀₁ < ⌀_s), unterliegt die Schwingungs abtastcharakteristik der Vorrichtung einer Schwankung, wie in Fig. 7 gezeigt, selbst wenn sie ursprünglich eine flache Frequenzcharakteristik aufweist. Je länger der Durchmesser ⌀_s relativ zu dem Durchmesser ⌀₁ ist, um so auffallender und um so größer ist die Größe der Schwankung der Schwingungsabtastcharakteristik, insbesondere im niedrigen Frequenzbereich. Bei einer derartigen Situation repräsentiert das Ergebnis der durch die Vorrichtung durchgeführten Abtastung nicht mehr genau oder wahrheitsgemäß die Schwingungen des Motors in seinem aktuellen Zustand.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung von Schwingungen vorzusehen, die geeignet ist, ein Abtast signal, das die Schwingungen von einem Motor genau darstellt, wie sie sind, abzugeben.

Um diese Aufgabe zu lösen, weist die erfindungs gemäße Vorrichtung eine effektive Kontaktfläche auf, die eine kleinere Oberfläche als die Oberfläche des Ansatzes, auf dem die Vor richtung befestigt ist, aufweist.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Er findung weist eine flache Frequenzcharakteristik in dem Bereich von 1 K bis 20 K auf, in dem sie natürlich flach ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nach folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 Seitenansichten eines ersten und zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Kennlinie der Frequenz charakteristik des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 die Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der vor liegenden Erfindung,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Vor richtung zur Erfassung von Schwingungen gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 5 im eingebauten und befestigten Zustand, und

Fig. 7 eine Kennlinie der Frequenz charakteristik der Vorrichtung nach Fig. 6.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 101 zur Erfassung von Schwingungen gemäß der Erfindung, die entsprechend der Vorrichtung nach Fig. 5 aufge baut ist. Diese Vorrichtung 101 weist eine effektive Kontaktfläche auf, die einen geringeren Durchmesser ⌀_s als der Durchmesser ⌀₂ der Befestigungsfläche des Ansatzes 21 hat, der an einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem eine sehr viel größere Differenz (⌀₃ » ⌀_S) zwischen dem Durchmesser ⌀_S und dem Durchmesser ⌀₃ der Befestigungsfläche des Ansatzes 21 vorgesehen ist.

In beiden Ausführungsbeispielen ist die Vor richtung zur Erfassung von Schwingungen 101 an einem Motor in der Weise befestigt, daß die Gesamtheit der effektiven Kontaktfläche in flächigem Kontakt mit der Befestigungs fläche des Ansatzes 21 ist, wodurch eine flache Frequenzcharakteristik im Bereich von 1 K bis 20 K, wie in Fig. 3 gezeigt, erzielt wird.

Die in den obigen Ausführungsbeispielen ver wendete Vorrichtung zur Erfassung von Schwin gungen sollte nicht auf die in Fig. 5 gezeigte beschränkt werden, eine andere Vorrichtung 102 ist in Fig. 4 gezeigt. Die Vorrichtung 102 ist in der japanischen Gebrauchsmusterver öffentlichung No. 60-23 730 offenbart. Sie umfaßt ein Gehäuse 13 mit einem darauf aufge nommenen und mittels einer Schraube 19 in Stellung gehaltenen Schwingungs-Spannungswandler 12 und besteht aus einem piezoelektrischen Element 15 und einem Gewicht 18. Ein Ausgangs signal wird über einen Anschluß 16 a und einer Anschlußleitung 16 nach außen geführt. Der Raum in dem Gehäuse 16 ist mit einem Füllmaterial 10 gefüllt und verschlossen. Das Gehäuse 13 weist eine untere Fläche mit einer integral daran angesetzten Schraube 20 auf, die in den Ansatz der Brennkraftmaschine eingeschraubt ist, um die Vorrichtung an dem Motor in der Weise festzulegen, daß die Gesamtheit der effektiven Kontaktfläche der Vorrichtung 102 in flächigem Kontakt mit der Befestigungs fläche des Ansatzes liegt. Da die Vorrichtung 102 derart angeordnet ist, daß die effektive Kontakt fläche einen Durchmesser ⌀_S aufweist, der kleiner als der Durchmesser ⌀₄ der Befestigungsfläche des Ansatzes 21 ist, werden die gleichen Funktionen und Vorteile wie oben beschrieben erhalten.

Es soll bemerkt werden, daß die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise die einzigen sind; beispielsweise müssen die effektive Kontaktfläche und die Befestigungs fläche des Ansatzes nicht notwendigerweise kreisförmig sein, selbst wenn der Ausdruck "Durchmesser" in der obigen Beschreibung verwendet wird. Es ist wichtig, daß, unabhängig von ihrer Form, die effektive Kontaktfläche klein genüg ist, daß keine Teile von ihr über die Befestigungsfläche herausragen, wenn die Vorrichtung eingebaut ist.

Da, wie beschrieben, die effektive Kontaktfläche kleiner gemacht wird als die Befestigungsfläche des an einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Ansatzes, zeigt die Vorrichtung zur Erfassung von Schwingungen eine flache Frequenzcharakteristik, die ermöglicht, daß Signale zur Verfügung gestellt werden, die die Schwingungen vom Motor genau darstellen wie sie sind.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung von Schwingungen mit einem Gehäuse zur Befestigung an einer Brennkraftmaschine über einen Ansatz, der eine Befestigungsfläche für eine Befestigung der Vorrichtung aufweist, wobei das Gehäuse einen Schwingungs- Spannungswandler aus einem piezoelektrischen Element und einem im piezoelektrischen Element eine Trägheitskraft mitteilenden Gewicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine effektive Kontakt fläche aufweist, die in ihrer Oberfläche kleiner ist als die Befestigungsfläche und daß die Gesamtheit der effektiven Kontaktfläche in flächigem Kontakt mit der Befestigungsfläche ist, wenn die Vor richtung eingebaut ist.