JP2005537491A - 内燃機関のノックセンサ - Google Patents

Abstract

電子的に評価可能な振動センサを備えた、内燃機関のノックセンサは簡単に構成されており、かつ組込み可能に形成されていることが望ましい。この目的のためには、この振動センサは、圧電抵抗性の非晶質の炭素層（５）の形で形成されている。

Description

本発明は、内燃機関のためのノックセンサであって、電子的に評価可能な振動センサが設けられている形式のものに関する。これまでに公知のノックセンサでは、振動センサは、特にセラミックの圧電エレメントの形で構成されている。

このようなノックセンサが、例えば欧州特許第０４７２２１９号明細書、欧州特許第０８４４４７０号明細書及びドイツ連邦共和国特許第１９５３９９１９号明細書につき公知である。

本発明は、前記形式の電子的に評価可能な振動センサを、従来のものよりも簡単に構成されており、合理的にノックセンサの内部に塗布可能なように形成するという課題に取り組んでいる。さらに測定信号の簡易化された伝達が行われることが望ましい。

この目的のためには、前記形式の振動センサが、まず、基体の表面領域に非晶質に堅固に被着された、圧電抵抗性の非晶質の炭素層として形成されている。この炭素層は、特にＤＬＣ層（Diamond Like Carbon-Schicht;ダイアモンド状炭素層）であってよい。例えばＰＶＤ（物理蒸着）法又はＣＶＤ（化学蒸着）法による被着を行うことができるこのような層、及びこれらの層から形成された、機械的なコンポーネントの特性パラメータの状態測定のためのセンサが、ドイツ連邦共和国特許公開第１９９５４１６４号明細書に記載されている。さらに、摩擦接続的（kraftschluessig）な結合を制御するためには、ドイツ連邦共和国特許特許公開第１９８３１３７２号明細書につき、測定層を備えた支持ディスクが公知である。

本発明のノックセンサの有利な構成が、従属請求項の対象となっている。これによれば、測定層が被着される基体としては、特にノックセンサ内に緊締手段として提供されている皿ばねが用いられる。

本発明は、前記形式のノックセンサにおいて、薄い測定層を、振動センサ機能のみを行使するのではない構成部材の表面に直接に塗布することにより、従来技術に対して、通常は振動センサである付加的な構成部材を省略するという一般的な思想に基づいている。ノックセンサ内に緊締エレメントの形で設けられた皿ばねに測定層を塗布することが、特に有利である。この場合、皿ばねは、特に次のように、すなわち、ノックセンサの、このノックセンサの内部に皿ばねを介して緊締された汎用の振動質量体が、皿ばねの、組み込まれた構成部材であるように形成されていてよい。

本発明により使用される圧電抵抗性の非晶質の炭素層では、内燃機関の揺動が、例えば皿ばねに作用する場合には、電圧変化を自体汎用の形式で電子的に評価することができる。圧電抵抗性の非晶質の炭素層を備えた皿ばねを使用した場合には、電気的に検出可能な電圧変化を層に形成するために皿ばねの変形が使用される。

炭素層が、振動質量体と、この振動質量体のための、内燃機関と堅固に結合された支持部との間に配置されている場合には、皿ばねの使用なしに、圧電抵抗性の非晶質の前記炭素層の加圧力変化が評価される。

本発明による測定層の高い測定感度が、遠隔測定式の信号評価のためには特によく適している。この場合に評価可能な遠隔測定式の信号評価法の原理に関しては、従来技術、例えばドイツ連邦共和国特許特許第４０３４０１９号明細書、欧州特許第０５３３７０９号明細書及びドイツ連邦共和国特許特許公開第３７１４１９５号明細書を参照されたい。

本発明の有利かつ適切な構成を図面につき以下に説明する。

図１によるノックセンサが、内燃機関のケーシングに堅固にねじ止めするための固定体１と、この固定体１内に係止されるねじ２とを有している。このねじ２のヘッドにより、振動質量体３が、皿ばね４を中間配置されて固定体１に対して締め付けられている。

皿ばね４の、ねじ２のヘッドに向いている方の端面には、例えば圧電抵抗性の非晶質の炭素層としてＤＬＣ層が設けられている。このＤＬＣ層からは、電気的な導体６が電子的な評価ユニット（図示しない）へ案内されている。前記層の厚さは、有利には１〜１０μｍである。

内燃機関のノッキングが生じた場合には、皿ばね４により力を負荷された、環状の構成部材の形で構成された振動質量体３が励起され、対応した負荷を皿ばね４に加える。これにより、皿ばね４に取り付けられたＤＬＣ層５は、対応した電圧変化を被り、この電圧変化は、電気的な導体６を介して評価電子機構に供給され、そこで評価される。ＤＬＣ層５と一緒に、この層５に由来する測定信号の伝達のためには、トランスポンダが、遠隔測定式の伝達のための当該構成部材に設けられていてよい。この公知の技術を使用した場合には、通常の伝達ケーブル並びに接続手段は省略することができる。このことは、著しいコスト的利点である。

図２による構成では、皿ばねが支持ディスク７により置き換えられている。この支持ディスク７は、場合によっては、平坦に緊締された皿ばね４であってもよい。

基本的には、本発明によるＤＬＣ層５は、皿ばね４若しくは支持ディスク７のそれぞれ両側に被着されていてよい。

支持ディスク７の場合には、ほぼ接線状の引張り及び／又は圧縮応力を介してＤＬＣ層８の電子的に評価可能な電圧が支持ディスク７の内部に形成される。

図３による構成では、皿ばねも支持ディスク７も設けられておらず、ＤＬＣ層８が直接に振動質量体３と固定体１との間に設けられている。振動検出は、そこでＤＬＣ層８の内部の圧縮応力変化により行われる。

図４による構成では、振動質量体３の、向かい合った両方の締付け領域にＤＬＣ層９，１０が設けられている。これらのＤＬＣ層９，１０は、一方では固定体１に結合されており、かつ他方ではねじ２のヘッドに結合されていてよい。

図５はノックセンサを示している。このノックセンサでは、皿ばね４を緊締するためのねじとして、特殊ねじ１１が使用されている。この特殊ねじ１１により、皿ばね４の所定の緊締が、簡単な形式で、ねじ１１に組み込まれたストッパつば１２により達成可能である。

前記特殊ねじ１１の使用時には、図６による構成に対応して、ねじ込み可能な固定体を省略することができる。

図７による構成では、振動質量体３′が２つの皿ばね４，４′の間で締め付けられている。これにより、特により小さい振動質量体を必要に応じて使用することができる。

図示のノックセンサは全てカバーケーシング１３を有している。

振動質量体と、内燃機関に堅固に取り付け可能な支持体との間に皿ばねを備えたノックセンサの第１の構成を示す長手方向横断面図である。 支持ディスク又は皿ばねを備えた、図１によるノックセンサを示す長手方向横断面図である。 振動質量体と、内燃機関に堅固に取り付け可能な支持体との間のＤＬＣ層を備えたノックセンサを示す長手方向横断面図である。 ＤＬＣ層がねじヘッドの下側と固定体との間に位置している、ねじにより緊締された振動質量体を備えたノックセンサの長手方向横断面図である。 特殊ねじを介して所定のようにプレロードされた皿ばねを備えた、図１によるノックセンサを示す長手方向横断面図である。 皿ばねと、この皿ばねを緊締する、内燃機関に直接にねじ止め可能な特殊ねじとを備えたノックセンサを示す長手方向横断面図である。 ２つの皿ばねの間に締め付けられた振動質量体を備えたノックセンサを示す長手方向横断面図である。

Claims (7)

1. 内燃機関のノックセンサであって、電子的に評価可能な振動センサが設けられている形式のものにおいて、該振動センサが、基体（１，４，４′，１０）の表面領域に堅固に被着された、圧電抵抗性の非晶質の炭素層（５；８；９；１０）の形で形成されていることを特徴とする、内燃機関のノックセンサ。
2. 炭素層（１０）が、１０ｎｍ〜５００μｍ、有利には１０ｎｍ〜２０μｍである、請求項１記載のノックセンサ。
3. ・ノックセンサが、内燃機関に対して緊締された、有利には変形可能な皿ばね（４，４′）であり、
   ・少なくとも１つの皿ばね（４，４′）の少なくとも１つの端面に、圧電抵抗性の非晶質の炭素層（５）が被着されている、請求項１又は２記載のノックセンサ。
4. 請求項１から３までのいずれか１項記載のノックセンサであって、振動質量体（３，３′）が設けられている形式のものおいて、提供された少なくとも１つの圧電抵抗性の非晶質の炭素層（８；９；１０）が、振動質量体（３，３′）と、内燃機関に堅固に結合された、若しくは結合可能な支持体（１）若しくは（２）との間に設けられていることを特徴とする、振動質量体を備えたノックセンサ。
5. 少なくとも２つの皿ばね（４，４′）が、中間配置された振動質量体（３′）と同列に、又は中間配置された振動質量体（３′）なしに、設けられている、請求項３又は４記載のノックセンサ。
6. 振動質量体（３，３′）が、少なくとも１つの皿ばね（４，４′）に組み込まれている、請求項４又は５記載のノックセンサ。
7. ノックセンサに、遠隔測定式の信号読取りのための手段が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のノックセンサ。

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