JP2008089507A - Sensor mounting structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、極めて高い周期にて圧力を検出するためのセンサの取り付け構造に関する。 The present invention relates to a sensor mounting structure for detecting pressure at an extremely high cycle.
内燃機関の燃焼室内の圧力を検出することは、この燃焼室に供給される燃料の量やそのタイミングあるいは点火時期のタイミングを設定する上で極めて有効である。このような圧力検出装置として特許文献1に開示されているような筒内圧センサが知られている。この筒内圧センサは、燃焼室面に臨む圧力導入通路をシリンダヘッドに形成し、この圧力導入通路内に受圧部が位置するようにシリンダヘッドに組み込んだものである。
Detecting the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine is extremely effective in setting the amount of fuel supplied to the combustion chamber, its timing, or the timing of ignition timing. As such a pressure detection device, an in-cylinder pressure sensor as disclosed in
特許文献1に開示された筒内圧センサにおいては、圧力導入通路の気柱共鳴による固有振動が発生するため、これが筒内圧センサの検出周波数と合致するか、あるいは近似しているような場合、大きな検出ノイズを生じてしまうことが分かった。このようなノイズの影響は、電気的フィルタ処理で無くすことができるけれども、そのための処理による検出の遅延が生じてしまい、リアルタイムでの内燃機関の燃焼制御を円滑に行うことが困難となってしまう。
In the in-cylinder pressure sensor disclosed in
特許文献2には、ノッキングセンサのコネクタプラグに共振抑制突起を形成し、圧電素子による検出信号にコネクタプラグの共振がノイズとして現れないようにした技術が開示されている。しかしながら、この方法は気柱共鳴による固有振動を変えているわけではないので、気柱共鳴に起因する検出ノイズを低減させるという根本的な解決にはならない。
本発明の目的は、極めて高い周期にて圧力を検出する際に、検出ノイズによる悪影響を低減し得るセンサ取り付け構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sensor mounting structure that can reduce the adverse effects of detection noise when detecting pressure at an extremely high cycle.
本発明のセンサ取り付け構造は、センサの先端の検出部がセンサ取り付け部材に形成されたセンサ装着穴の開口端よりも内側に位置するように、前記センサを前記センサ取り付け部材のセンサ装着穴に装着したセンサ取り付け構造であって、前記センサ装着穴の内径よりも小径の環状をなす絞り部を前記センサの検出部と前記センサ装着穴の開口端との間に配したことを特徴とするものである。 In the sensor mounting structure of the present invention, the sensor is mounted in the sensor mounting hole of the sensor mounting member so that the detection portion at the tip of the sensor is positioned inside the opening end of the sensor mounting hole formed in the sensor mounting member. The sensor mounting structure is characterized in that an aperture portion having an annular shape smaller in diameter than the inner diameter of the sensor mounting hole is arranged between the detection portion of the sensor and the opening end of the sensor mounting hole. is there.
本発明においては、センサ装着穴の内径よりも小径の環状をなす絞り部がセンサの検出部とセンサ装着穴の開口端との間に配されており、気柱共鳴による固有振動数が絞り部を配さない場合よりも高い方にシフトすることとなる。 In the present invention, the throttle part having an annular shape smaller than the inner diameter of the sensor mounting hole is arranged between the sensor detection part and the opening end of the sensor mounting hole, and the natural frequency due to air column resonance is reduced by the throttle part. It will shift to a higher position than the case where it is not arranged.
本発明によるセンサ取り付け構造において、センサの検出部と絞り部との間隔は、音速をv,センサの検出周波数をfとした場合、v/6fであることが好ましい。 In the sensor mounting structure according to the present invention, it is preferable that the distance between the sensor detection unit and the diaphragm unit is v / 6f, where v is the speed of sound and f is the detection frequency of the sensor.
本発明のセンサ取り付け構造によると、センサ装着穴の内径よりも小径の環状をなす絞り部をセンサの検出部とセンサ装着穴の開口端との間に配したので、気柱共鳴による固有振動数をセンサの検出周波数に対して高い方にシフトさせることが可能となる。この結果、ノイズを低減させた状態で高周期での検出を行うことができる。 According to the sensor mounting structure of the present invention, since the throttle part having an annular shape smaller than the inner diameter of the sensor mounting hole is arranged between the sensor detection part and the opening end of the sensor mounting hole, the natural frequency due to air column resonance is obtained. Can be shifted higher with respect to the detection frequency of the sensor. As a result, detection with a high period can be performed in a state in which noise is reduced.
音速をv,センサの検出周波数をfとし、センサの検出部と絞り部との間隔をv/6fに設定した場合、本発明の効果をより確実に得ることができる。 When the speed of sound is v, the detection frequency of the sensor is f, and the distance between the detection part and the diaphragm part of the sensor is set to v / 6f, the effect of the present invention can be obtained more reliably.
本発明によるセンサ取り付け構造を内燃機関における燃焼室内の圧力を検出するための筒内圧センサに応用した実施形態について、図1〜図3を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも応用することができることは言うまでもない。 An embodiment in which the sensor mounting structure according to the present invention is applied to an in-cylinder pressure sensor for detecting the pressure in a combustion chamber in an internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS. However, it goes without saying that the present invention is not limited to such an embodiment but can be applied to any other technique belonging to the spirit of the present invention.
本実施形態におけるシリンダヘッド部の構造を模式的に図1に示し、筒内圧センサの装着部分を抽出拡大して図2に示す。本実施形態における筒内圧センサ10は、圧電素子(電歪素子)を利用して検出部10aの歪の量に応じた電気的出力を図示しない信号処理部に伝えるものであり、ねじなどの図示しない締結手段を用いてシリンダヘッド11に固定されている。このため、シリンダヘッド11には、筒内圧センサ10を取り付けるためのセンサ装着穴12が形成されている。本実施形態におけるセンサ装着穴12は、大径部12aと小径部12bとを有する、いわゆる段付き穴であり、大径部12aが筒内圧センサ10の検出部10aを非接触状態で収容し、小径部12bがこの大径部12aと燃焼室13とを連通した状態となっている。
FIG. 1 schematically shows the structure of the cylinder head portion in the present embodiment, and FIG. The in-
なお、センサ装着穴12が小径部12bを有することは必須ではなく、この小径部12bを省略して大径部12aをそのまま燃焼室13に開口させるようにすることも当然可能であり、燃焼室13内の圧力が筒内圧センサ10の検出部10aに伝播し得るような構成でありさえすればよい。また、小径部12bを介して燃焼室13に臨む検出部10aを先端に有する筒内圧センサ10自体の構造に関しては、従来から周知である上、本発明とは直接的に関係がないので、その具体的構成に関する説明は省略する。
It is not essential that the
小径部12bの燃焼室13側の開口端から筒内圧センサ10の検出部10aまでの距離(以下、これを便宜的に小径部12bの長さと呼称する)L、つまり小径部12bによって画成される空隙はヘルツホルムの気柱共鳴を起こし、その固有振動数をλとした場合、λ=4Lで表される。一方、筒内圧センサ10による燃焼室13内の圧力の検出周波数をfとし、音速をvで表した場合、λ=v/fの場合に筒内圧センサ10による検出信号に対して小径部12bの気柱共鳴によるノイズが最大となる。具体的に、f=8kHz,v=331m/sとした場合、小径部12bの長さLが約0.010mの場合に検出ノイズが最大となってしまう。従って、f=8kHzの筒内圧センサ10を用いる場合、小径部12bの長さLを可能な限り約0.010mよりも短く設定することが好ましいと言える。
The distance from the opening end of the
本実施形態においては、小径部12bの内周壁に環状をなす絞り部14を形成し、これによって小径部12bの固有振動数λを高めるようにしている。この絞り部14と筒内圧センサ10の検出部10aとの間隔Sは、nを1以上の整数とした場合、可能な限りλ/2nと合致しないように設定することが好ましい。また、絞り部14の内径は、筒内圧センサ10の検出部10aが燃焼室13からの圧力変化を検知するのに悪影響を及ぼさないよう、デポジットの付着による絞り部14の閉塞を防止するため、最少でも2・以上に設定することが好ましく、2・以上であれば小径部12bの内径の1/2程度が適当であろう。この場合、絞り部14は円形の開口部のみならず、矩形の開口部であってもよい。
In the present embodiment, an
このようにして小径部12bの固有振動数λを高めることにより、筒内圧センサ10に対する検出ノイズを小さくすることができる。例えば、小径部12bの長さLが上述した約0.010mに設定しなければならないような場合、上述した絞り部形成距離Sを例えばλ/6に設定する。これは、約0.007mとなり、燃焼室13側の小径部12bの開口端から約1/3の所となる。
In this way, by increasing the natural frequency λ of the
絞り部14の断面形状は、本実施形態のような頂角が60度で底辺が2mmの正三角形以外に台形とすることも可能である。あるいは、プレス加工などによって作られた環状部材を小径部12bに圧入することによって絞り部14を形成することも有効である。絞り部14の断面形状が台形の場合、例えば上底(内周面)を1mm,下底を2mm,高さ、つまり小径部12bの内周面からの突出量を1.5mmに設定ことができる。
The cross-sectional shape of the narrowed
なお、これらの寸法形状はあくまで一例であり、小径部12bの内径などに応じて適宜変更することが可能であることは言うまでもない。
Needless to say, these dimensional shapes are merely examples, and can be changed as appropriate according to the inner diameter of the
上述した本実施形態による筒内圧センサ10による測定結果の一例を図3の実線で示す。これは内燃機関の下死点を基準にして圧縮行程から膨張行程に至る燃焼室13内の圧力変化を示しており、絞り部14を形成していない従来の場合を二点鎖線で示している。図3から明らかなように、絞り部14を形成しない場合には、気柱共鳴に起因するノイズの影響があることを認めることができよう。このようなノイズの影響は、電気的フィルタ処理で無くすことができるけれども、そのための処理による検出の遅延が生じてしまい、リアルタイムでの内燃機関の燃焼制御を円滑に行うことが困難となってしまう。
An example of a measurement result obtained by the above-described in-
上述した実施形態では、筒内圧センサ10について説明したが、内燃機関の燃焼室13に供給される燃料の圧力を検出するための燃圧センサなど、他のセンサの取り付け構造および取り付け方法にも応用することが可能であることは言うまでもない。また、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
In the above-described embodiment, the in-
10 筒内圧センサ
10a 検出部
11 シリンダヘッド
12 センサ装着穴
12a 大径部
12b 小径部
13 燃焼室
14 絞り部
L 小径部の長さ
S 筒内圧センサの検出部と絞り部との間隔
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記センサ装着穴の内径よりも小径の環状をなす絞り部を前記センサの検出部と前記センサ装着穴の開口端との間に配したことを特徴とするセンサ取り付け構造。 A sensor mounting structure in which the sensor is mounted in a sensor mounting hole of the sensor mounting member such that a detection portion at the tip of the sensor is positioned inside an opening end of a sensor mounting hole formed in the sensor mounting member,
A sensor mounting structure characterized in that an aperture portion having an annular shape smaller in diameter than the inner diameter of the sensor mounting hole is disposed between the detection portion of the sensor and the open end of the sensor mounting hole.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009122922A1 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 株式会社テツゲン | Process for producing cement-bonded ore agglomerates |
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2006
- 2006-10-04 JP JP2006273118A patent/JP2008089507A/en active Pending
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