JP4488209B2 - 内燃機関のノックセンサ - Google Patents

Description

本発明は、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。

アメリカ特許公開第４４４８０５９号明細書が、電子的に評価可能な振動センサを有する内燃機関のノックセンサを開示しており、この振動センサは、基体の表面領域に堅固に被着された層により構成されている。

ドイツ連邦共和国特許公開第１９９５４１６４号明細書につき、１０ｎｍ〜５００μｍまでの間の厚さを有する非晶質の炭素層を使用して、機械的なコンポーネントの状態パラメータ（Ｚｕｓｔａｎｄｓｇｒｏｅｓｓｅ）、特に力作用を測定するためのセンサが公知である。特にＤＬＣ層（Diamond Like Carbon-Schicht;ダイアモンド状炭素層）であってよいこれらの非晶質の炭素層は圧電抵抗特性を示し、種々異なったジオメトリを有する表面に被着することができる。前記層は、例えばＰＶＤ（物理蒸着）法又はＣＶＤ（化学蒸着）法により被着されてよい。

さらに、摩擦接続的な（kraftschluessig）結合を制御するためには、ドイツ連邦共和国特許公開第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。

請求項１の上位概念部に記載のノックセンサにおいて、本発明は、測定信号の簡易化された伝達を行うという課題に取り組んでいる。

この課題は、請求項１の上位概念部に記載のノックセンサにおいて、請求項１の特徴部に記載の特徴を有する構成により解決される。

有利かつ適切な構成が、従属請求項の対象となっている。

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。本発明によれば、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が塗布される。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、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本発明による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。

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の形で、ほぼ平坦に緊締された皿ばね４として使用されている。

基本的には、本発明によるＤＬＣ層５は、皿ばね４，７のそれぞれ両側に被着されていてよい。
図３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８′が使用されている。この特殊ねじ８′により、皿ばね４の所定の緊締が、簡単な形式で、ねじ８′に組み込まれたストッパつば９により達成可能である。

前記特殊ねじ８′の使用時には、図４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５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１０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。 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 (6)

1. 内燃機関のノックセンサであって、該ノックセンサが電子的に評価可能な振動センサを有しており、該振動センサが、緊締エレメントと該緊締エレメントの表面領域に堅固に被着された、１０ｎｍ〜５００μｍまでの厚さを有する圧電抵抗性の非晶質の炭素層（５）とを有している形式のものにおいて、
   前記ノックセンサが、前記緊締エレメントとして配置された少なくとも１つの皿ばね（４，４′）を有しており、
   少なくとも１つの前記皿ばね（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）が被着されており、
   前記ノックセンサが、内燃機関に堅固に結合された若しくは結合可能な固定体（１）と該固定体（１）に係止されたねじ（２）とを有していて、該固定体（１）と該ねじ（２）との間に前記皿ばね（４，４′）が配置されている、
   ことを特徴とする、内燃機関のノックセンサ。
2. 前記炭素層の厚さが、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、振動質量体（３，３′）を有しており、提供された少なくとも１つの圧電抵抗性の非晶質の前記炭素層（５）が被着された前記皿ばね（４，４′）が、前記振動質量体（３，３′）と、前記固定体（１）及び／又は前記ねじ（２）との間に設けられている、請求項１又は２記載の、ノックセンサ。
4. 少なくとも２つの前記皿ばね（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１から３までのいずれか１項記載のノックセンサ。
5. 前記振動質量体（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３又は４記載のノックセンサ。
6. 前記ノックセンサに、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５までのいずれか１項記載のノックセンサ。

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