JP3624411B2 - ノッキング検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノッキング検出装置に関し、例えば内燃機関（以下、「エンジン」という。）の点火時期制御に使用されるノッキング検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンのノック制御で行われるノッキング検出には、ノッキングセンサを用いることが知られている。このノッキングセンサは、振動体であるエンジンのシリンダブロック等に取付けられているものが多く、シリンダブロックに伝わるエンジンのノックによる振動をノッキングセンサの検出部を構成する圧電素子により歪みを電荷としてとらえ、電気信号に変換し電子制御ユニット等に出力している。
【０００３】
従来の共振型ノッキングセンサでは、検出部の振動板の固定に際し、以下の方法が一般的に採用されている。
▲１▼ノッキングセンサのハウジングの内底中央に突起部を設け、この突起部に振動板を直接かしめるか溶接する方法。
▲２▼ハウジングの突起部にボルトとナットにより振動板を締結する方法。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の共振型ノッキングセンサは、▲１▼、▲２▼のいずれの方法にしても、突起部が内部の詰まった中実の剛体であり、突起部の高さや径寸法を積極的に可変して出力特性との関連性を規定するような技術的思想はなかった。
また、圧電素子と振動板の板厚及び径寸法等の検出部の構成が一定ならば、出力特性は一義的に決定されるため、検出対象物毎に合致した出力電圧比を得るには、検出部の構成を変える必要があり、その分製品の種類が増加してしまう問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、振動検出部をセンサとして性能上必要な出力電圧比で振動させるために、振動検出対象物に合わせた所望の出力電圧比の値に設定できるノッキング検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するための本発明による請求項１記載のノッキング検出装置は、ハウジングの内底面から突出して設けられた台座部の突出部先端に突起部を有するハウジングと、振動板とこの振動板に取付けられた圧電素子とからなり、突起部に振動板が取付けられた振動検出体とを備える。台座部の内部に突起部側が閉塞している中空部分を有するので、突起部の剛性がさがるため、台座部の上端部を振り子のように振動させることで、振動検出対象物に合わせた振動検出装置が得られる。
【０００７】
また、本発明による請求項２記載のノッキング検出装置は、請求項１記載のノッキング検出装置において、エンジン等の振動検出対象物に合わせて、台座部の径寸法および内底面からの高さと中空部分の内径寸法とを変更する。これにより、ノッキング検出の応答特性を調整できるので、検出部の構成を変えることなく、センサとして性能上必要な出力電圧比を所望の値に設定可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例によるノッキング検出装置（以下、共振型ノッキングセンサという）を図１に示し、また、その組付け分解図を図２に示す。
共振型ノッキングセンサ１は、振動体である図示しないエンジンのシリンダブロックにハウジング６がねじ結合することよりエンジンに取付けられている。共振型ノッキングセンサ１は、ハウジング６、カバー７、出力取出し用端子５、および振動板３と圧電素子４とからなる振動検出部２から構成されており、ハウジング６とカバー７とから区画形成される空間部９内に振動検出部２が収容されている。そして、ハウジング６内底中央部に設けた台座部６ｂの内部には穿設した孔が設けられており、ハウジング６の内底面６ｃより高い位置に中空孔６ｄを有している。台座部６ｂ上の円筒型突起部６ａ先端に、ステンレス等から成る振動板（金属平薄板製プレート）３をリングプロジェクション溶接後、圧電素子４を接着固定する。圧電素子４には、予め銀電極４ａが両面に印刷焼き付けられている。
【０００９】
一方、一枚の端子用素材（例えば、リン青銅等）を事前に所定形状にプレス打ち抜き加工後、図１および２の形状に曲げ加工して出力取出し用一体型端子５を製造する。
次に、上記一体型端子５とカバー７を、所定のコネクタ用樹脂成形型にセット後、インサート成形してコネクタサブアッセンブリ８を製造する。コネクタサブアッセンブリ８をハウジング６に組付け、ハウジング６の上部端６ｅをリングかしめすれば共振型ノッキングセンサ１が完成する。このとき、出力取出し用一体型端子５の突部５ａが弾性をもって圧電素子４の銀電極４ａ部分に当接するので、出力取出し用一体型端子５と圧電素子４とは電気的に良好に接続する。
【００１０】
次に、共振型ノッキングセンサ１の作動を図１に基づいて説明する。
エンジンの点火時期にしたがってシリンダブロックが振動を発生することから、シリンダブロックに取付けられた共振型ノッキングセンサ１にこの振動が伝達される。すると、共振型ノッキングセンサ１に伝達された振動はハウジング６のねじ部６ｆ、突起部６ａおよび振動板３を経由して圧電素子４に伝達され、振動を受けた圧電素子４が印加応力に応じた電圧信号を発生する。この圧電素子４に発生した電圧信号は、圧電素子４の銀電極４ａ部分に当接した出力取出し用一体型端子５から図示しないＥＣＵに送出される。
【００１１】
次に、共振型ノッキングセンサ１の性能評価について説明する。
共振型ノッキングセンサ１の単品の性能評価は、通常以下の要領で実施されている。
▲１▼自動車エンジンのシリンダブロックの振動波形を実測する。
▲２▼上記の振動波形をもとに、これに最も近似した人工の振動波形を出力できる加振器としてランダム加振器を使用し、共振型ノッキングセンサ１の出力特性をＦＦＴ分析して出力させる。
【００１２】
このときの出力電圧値をＶＲ とする。
▲３▼一方で、センサ性能測定ベンチにて、１Ｇ一定で正弦（ＳＩＮ）波加振して、共振型ノッキングセンサ１の出力特性をＦＦＴ分析して出力させる。
この時の出力電圧値をＶＳＩＮ とする。
▲４▼上記の出力電圧値の比、すなわち（ＶＲ ／ＶＳＩＮ ）を「出力電圧比」といい、この値をエンジンの種類毎に選定することで、そのエンジンに最もマッチングしたセンサとすることができる。
【００１３】
次に、出力電圧比の決定方法を説明する（図３、４および５参照）。
▲５▼円筒型突起部６ａを介して、その先端に振動検出部２を溶接固定している。台座部６ｂの径寸法をφＤｍｍ、ハウジング６の内定面６ｃからの高さをＨｍｍとする。（図３）
▲６▼共振型ノッキングセンサ１に中空孔６ｄが有る場合、台座部６ａ内に穿設する中空孔６ｄの内径寸法をφｄｍｍとする（図３（Ｂ））。
【００１４】
▲７▼一例として、
出力電圧比（ＶＲ ／ＶＳＩＮ ）＝１．４
をもつ共振型ノッキングセンサ１を製造する場合を想定する。
▲８▼共振型ノッキングセンサ１に中空孔６ｄが無い場合（図３（Ａ）の場合）、すなわちφｄ＝０ｍｍの場合には、図４および５のＡの特性で示されるように、内底面６ｃからの高さＨおよび台座部６ｂの径寸法φＤを変化させても、
出力電圧比（ＶＲ ／ＶＳＩＮ ）≦１．０
となり、高さＨおよび径寸法φＤの変化に対する変化率も小さく（勾配が小さい）、所望の値が得られない。
【００１５】
▲９▼上記出力電圧比＝１．４を得るには、図４から中空孔６ｄの径寸法φｄをφｄ＝４ｍｍ、内底面６ｃからの高さＨをＨ＝６．６ｍｍとし、図５のＡから台座部６ｂの径寸法φＤをφＤ＝７ｍｍとすれば良い。この時、台座部６ｂの厚さｔは、ｔ＝３ｍｍで一定である。
したがって、本実施例では、台座部６ｂの内部を中空にすることによって、円筒型突起部６ａの剛性がさがるため、台座部６ｂの上端部が振動し、台座部６ｂの径寸法φＤ及び内底面６ｃからの高さＨと、中空孔６ｄの内径寸法φｄとを変更することにより、（ＶＲ ／ＶＳＩＮ ）を可変にできる。つまり、出力電圧比を変えることにより、ノッキング検出の応答特性を調整できる。したがって、振動検出部２の構成を変えることなく、センサとして性能上必要な出力電圧比をエンジン等の振動検出対象物に合わせて、所望の値に設定可能である。
【００１６】
本実施例では、中空孔６ｄの形状は円柱状であったが、角柱状であってもよく、また、円錐状、逆円錐状または段差が設けられていてもよい。しかし、台座部６ｂの径寸法φＤ及び内底面６ｃからの高さＨと、中空孔６ｄの内径寸法φｄとを変更させたとき、出力電圧比が最もリニアに変化するのは、中空孔６ｄが円柱状のときであるので、本実施例では円柱状の中空孔６ｄを採用した。
【００１７】
また、ハウジング６のねじ部６ｆは、必ずしも中空である必要はない。しかし、本実施例のようにねじ部６ｆが中空であった方が製造時の量産性は高く、また、突起部６ａの剛性が下がるため、ノッキング検出の応答特性は向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるノッキング検出装置の縦断面図である。
【図２】実施例のノッキング検出装置の組付け分解図である。
【図３】実施例のノッキング検出装置の中空孔が無い場合（Ａ）と有る場合（Ｂ）の縦断面図である。
【図４】実施例のノッキング検出装置の中空孔が無い場合（Ａ）と有る場合（Ｂ）の台座部のハウジング内底面からの高さと出力電圧比との関係を示した図である。
【図５】実施例のノッキング検出装置の中空孔が無い場合（Ａ）と有る場合（Ｂ）の台座部の径寸法と出力電圧比との関係を示した図である。
【符号の説明】
１ 共振型ノッキングセンサ （ノッキング検出装置）
２ 振動検出部 （振動検出体）
３ 振動板
４ 圧電素子
４ａ 銀電極
５ 出力取出し用端子
５ａ 突部
６ ハウジング
６ａ 円筒型突起部 （突起部）
６ｂ 台座部
６ｃ 内底面
６ｄ 中空孔 （中空部分）
６ｅ 上端部
６ｆ ねじ部
７ カバー
８ コネクタサブアッセンブリ
９ 空間部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノッキング検出装置に関し、例えば内燃機関（以下、「エンジン」という。）の点火時期制御に使用されるノッキング検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンのノック制御で行われるノッキング検出には、ノッキングセンサを用いることが知られている。このノッキングセンサは、振動体であるエンジンのシリンダブロック等に取付けられているものが多く、シリンダブロックに伝わるエンジンのノックによる振動をノッキングセンサの検出部を構成する圧電素子により歪みを電荷としてとらえ、電気信号に変換し電子制御ユニット等に出力している。
【０００３】
従来の共振型ノッキングセンサでは、検出部の振動板の固定に際し、以下の方法が一般的に採用されている。
▲１▼ノッキングセンサのハウジングの内底中央に突起部を設け、この突起部に振動板を直接かしめるか溶接する方法。
▲２▼ハウジングの突起部にボルトとナットにより振動板を締結する方法。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の共振型ノッキングセンサは、▲１▼、▲２▼のいずれの方法にしても、突起部が内部の詰まった中実の剛体であり、突起部の高さや径寸法を積極的に可変して出力特性との関連性を規定するような技術的思想はなかった。
また、圧電素子と振動板の板厚及び径寸法等の検出部の構成が一定ならば、出力特性は一義的に決定されるため、検出対象物毎に合致した出力電圧比を得るには、検出部の構成を変える必要があり、その分製品の種類が増加してしまう問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、振動検出部をセンサとして性能上必要な出力電圧比で振動させるために、振動検出対象物に合わせた所望の出力電圧比の値に設定できるノッキング検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するための本発明による請求項１記載のノッキング検出装置は、ハウジングの内底面から突出して設けられた台座部の突出部先端に突起部を有するハウジングと、振動板とこの振動板に取付けられた圧電素子とからなり、突起部に振動板が取付けられた振動検出体とを備える。台座部の内部に突起部側が閉塞している中空部分を有するので、突起部の剛性がさがるため、台座部の上端部を振り子のように振動させることで、振動検出対象物に合わせた振動検出装置が得られる。
【０００７】
また、本発明による請求項２記載のノッキング検出装置は、請求項１記載のノッキング検出装置において、エンジン等の振動検出対象物に合わせて、台座部の径寸法および内底面からの高さと中空部分の内径寸法とを変更する。これにより、ノッキング検出の応答特性を調整できるので、検出部の構成を変えることなく、センサとして性能上必要な出力電圧比を所望の値に設定可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例によるノッキング検出装置（以下、共振型ノッキングセンサという）を図１に示し、また、その組付け分解図を図２に示す。
共振型ノッキングセンサ１は、振動体である図示しないエンジンのシリンダブロックにハウジング６がねじ結合することよりエンジンに取付けられている。共振型ノッキングセンサ１は、ハウジング６、カバー７、出力取出し用端子５、および振動板３と圧電素子４とからなる振動検出部２から構成されており、ハウジング６とカバー７とから区画形成される空間部９内に振動検出部２が収容されている。そして、ハウジング６内底中央部に設けた台座部６ｂの内部には穿設した孔が設けられており、ハウジング６の内底面６ｃより高い位置に中空孔６ｄを有している。台座部６ｂ上の円筒型突起部６ａ先端に、ステンレス等から成る振動板（金属平薄板製プレート）３をリングプロジェクション溶接後、圧電素子４を接着固定する。圧電素子４には、予め銀電極４ａが両面に印刷焼き付けられている。
【０００９】
一方、一枚の端子用素材（例えば、リン青銅等）を事前に所定形状にプレス打ち抜き加工後、図１および２の形状に曲げ加工して出力取出し用一体型端子５を製造する。
次に、上記一体型端子５とカバー７を、所定のコネクタ用樹脂成形型にセット後、インサート成形してコネクタサブアッセンブリ８を製造する。コネクタサブアッセンブリ８をハウジング６に組付け、ハウジング６の上部端６ｅをリングかしめすれば共振型ノッキングセンサ１が完成する。このとき、出力取出し用一体型端子５の突部５ａが弾性をもって圧電素子４の銀電極４ａ部分に当接するので、出力取出し用一体型端子５と圧電素子４とは電気的に良好に接続する。
【００１０】
次に、共振型ノッキングセンサ１の作動を図１に基づいて説明する。
エンジンの点火時期にしたがってシリンダブロックが振動を発生することから、シリンダブロックに取付けられた共振型ノッキングセンサ１にこの振動が伝達される。すると、共振型ノッキングセンサ１に伝達された振動はハウジング６のねじ部６ｆ、突起部６ａおよび振動板３を経由して圧電素子４に伝達され、振動を受けた圧電素子４が印加応力に応じた電圧信号を発生する。この圧電素子４に発生した電圧信号は、圧電素子４の銀電極４ａ部分に当接した出力取出し用一体型端子５から図示しないＥＣＵに送出される。
【００１１】
次に、共振型ノッキングセンサ１の性能評価について説明する。
共振型ノッキングセンサ１の単品の性能評価は、通常以下の要領で実施されている。
▲１▼自動車エンジンのシリンダブロックの振動波形を実測する。
▲２▼上記の振動波形をもとに、これに最も近似した人工の振動波形を出力できる加振器としてランダム加振器を使用し、共振型ノッキングセンサ１の出力特性をＦＦＴ分析して出力させる。
【００１２】
このときの出力電圧値をＶＲ とする。
▲３▼一方で、センサ性能測定ベンチにて、１Ｇ一定で正弦（ＳＩＮ）波加振して、共振型ノッキングセンサ１の出力特性をＦＦＴ分析して出力させる。
この時の出力電圧値をＶＳＩＮ とする。
▲４▼上記の出力電圧値の比、すなわち（ＶＲ ／ＶＳＩＮ ）を「出力電圧比」といい、この値をエンジンの種類毎に選定することで、そのエンジンに最もマッチングしたセンサとすることができる。
【００１３】
次に、出力電圧比の決定方法を説明する（図３、４および５参照）。
▲５▼円筒型突起部６ａを介して、その先端に振動検出部２を溶接固定している。台座部６ｂの径寸法をφＤｍｍ、ハウジング６の内定面６ｃからの高さをＨｍｍとする。（図３）
▲６▼共振型ノッキングセンサ１に中空孔６ｄが有る場合、台座部６ａ内に穿設する中空孔６ｄの内径寸法をφｄｍｍとする（図３（Ｂ））。
【００１４】
▲７▼一例として、
出力電圧比（ＶＲ ／ＶＳＩＮ ）＝１．４
をもつ共振型ノッキングセンサ１を製造する場合を想定する。
▲８▼共振型ノッキングセンサ１に中空孔６ｄが無い場合（図３（Ａ）の場合）、すなわちφｄ＝０ｍｍの場合には、図４および５のＡの特性で示されるように、内底面６ｃからの高さＨおよび台座部６ｂの径寸法φＤを変化させても、
出力電圧比（ＶＲ ／ＶＳＩＮ ）≦１．０
となり、高さＨおよび径寸法φＤの変化に対する変化率も小さく（勾配が小さい）、所望の値が得られない。
【００１５】
▲９▼上記出力電圧比＝１．４を得るには、図４から中空孔６ｄの径寸法φｄをφｄ＝４ｍｍ、内底面６ｃからの高さＨをＨ＝６．６ｍｍとし、図５のＡから台座部６ｂの径寸法φＤをφＤ＝７ｍｍとすれば良い。この時、台座部６ｂの厚さｔは、ｔ＝３ｍｍで一定である。
したがって、本実施例では、台座部６ｂの内部を中空にすることによって、円筒型突起部６ａの剛性がさがるため、台座部６ｂの上端部が振動し、台座部６ｂの径寸法φＤ及び内底面６ｃからの高さＨと、中空孔６ｄの内径寸法φｄとを変更することにより、（ＶＲ ／ＶＳＩＮ ）を可変にできる。つまり、出力電圧比を変えることにより、ノッキング検出の応答特性を調整できる。したがって、振動検出部２の構成を変えることなく、センサとして性能上必要な出力電圧比をエンジン等の振動検出対象物に合わせて、所望の値に設定可能である。
【００１６】
本実施例では、中空孔６ｄの形状は円柱状であったが、角柱状であってもよく、また、円錐状、逆円錐状または段差が設けられていてもよい。しかし、台座部６ｂの径寸法φＤ及び内底面６ｃからの高さＨと、中空孔６ｄの内径寸法φｄとを変更させたとき、出力電圧比が最もリニアに変化するのは、中空孔６ｄが円柱状のときであるので、本実施例では円柱状の中空孔６ｄを採用した。
【００１７】
また、ハウジング６のねじ部６ｆは、必ずしも中空である必要はない。しかし、本実施例のようにねじ部６ｆが中空であった方が製造時の量産性は高く、また、突起部６ａの剛性が下がるため、ノッキング検出の応答特性は向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるノッキング検出装置の縦断面図である。
【図２】実施例のノッキング検出装置の組付け分解図である。
【図３】実施例のノッキング検出装置の中空孔が無い場合（Ａ）と有る場合（Ｂ）の縦断面図である。
【図４】実施例のノッキング検出装置の中空孔が無い場合（Ａ）と有る場合（Ｂ）の台座部のハウジング内底面からの高さと出力電圧比との関係を示した図である。
【図５】実施例のノッキング検出装置の中空孔が無い場合（Ａ）と有る場合（Ｂ）の台座部の径寸法と出力電圧比との関係を示した図である。
【符号の説明】
１ 共振型ノッキングセンサ （ノッキング検出装置）
２ 振動検出部 （振動検出体）
３ 振動板
４ 圧電素子
４ａ 銀電極
５ 出力取出し用端子
５ａ 突部
６ ハウジング
６ａ 円筒型突起部 （突起部）
６ｂ 台座部
６ｃ 内底面
６ｄ 中空孔 （中空部分）
６ｅ 上端部
６ｆ ねじ部
７ カバー
８ コネクタサブアッセンブリ
９ 空間部
Claims (2)
- 振動検出対象である振動体に取付けられたハウジングであって、内底面から突出して設けられた台座部の突出部先端に突起部を有するハウジングと、
振動板と該振動板に取付けられた圧電素子とからなり、前記突起部に前記振動板が取付けられた振動検出体とを備え、
前記台座部の内部に前記突起部側が閉塞している中空部分を有することを特徴とするノッキング検出装置。 - 前記台座部の径寸法および前記内底面からの高さと、前記中空部分の内径寸法とを変更することによりノッキング検出の応答特性を調整できることを特徴とする請求項１に記載のノッキング検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20952896A JP3624411B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | ノッキング検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20952896A JP3624411B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | ノッキング検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048041A JPH1048041A (ja) | 1998-02-20 |
| JP3624411B2 true JP3624411B2 (ja) | 2005-03-02 |
Family
ID=16574290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20952896A Expired - Lifetime JP3624411B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | ノッキング検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3624411B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1162467A3 (en) * | 2000-05-30 | 2002-07-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Acceleration sensor |
-
1996
- 1996-08-08 JP JP20952896A patent/JP3624411B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1048041A (ja) | 1998-02-20 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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