JPH0631396Y2 - Cylinder pressure sensor - Google Patents

Cylinder pressure sensor

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JPH0631396Y2
JPH0631396Y2 JP7392687U JP7392687U JPH0631396Y2 JP H0631396 Y2 JPH0631396 Y2 JP H0631396Y2 JP 7392687 U JP7392687 U JP 7392687U JP 7392687 U JP7392687 U JP 7392687U JP H0631396 Y2 JPH0631396 Y2 JP H0631396Y2
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JP
Japan
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cylinder
pressure sensor
conversion element
support body
displacement conversion
Prior art date
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JP7392687U
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JPS63183528U (en
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滋 守矢
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TDK Corp
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TDK Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、内燃機関のシリンダ内圧を検知するセンサに
関し、鍔部の面上に変位変換素子を接合した支持体を、
鍔部に設けた開口部を通って点火プラグを挿通させると
共に、鍔部の内端縁によって点火プラグの端面を抑え込
むようにして、シリンダの外壁部に連結することによ
り、ノッキング等のように動きの速い変化のみならず、
動きの遅い内圧変位をも確実に検知できるようにしたも
のである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sensor for detecting the internal pressure of a cylinder of an internal combustion engine, in which a support body having a displacement conversion element bonded on the surface of a collar is provided.
The spark plug is inserted through the opening provided in the flange, and the inner edge of the flange holds down the end surface of the spark plug so that the spark plug is connected to the outer wall of the cylinder so that it can move like knocking. Not only fast changes,
The internal pressure displacement, which moves slowly, can be reliably detected.

従来の技術 内燃機関におけるエンジン効率を高めるため、最近、燃
焼時におけるシリンダの挙動を、物理センサによって検
出して解析し、最適点火時期をコントロールするシステ
ムが研究開発されている。このようなコントロールシス
テムに利用される物理センサの代表例としては、ノッキ
ングセンサがある。これは、燃焼異常によって生じるノ
ッキングを検出し、点火時期をノッキングを起こさない
位置までずらすことが主目的であるが、最近では、エン
ジン効率を高め燃料費用を向上させるため、ノッキング
が起きる限界付近まで点火時期を進め、フィードバック
制御をかけながら、最適点火時期を維持しようとする方
式に変化してきている。かかる複雑な制御を効果的に実
現するためには、クランク角情報、シリンダ内の燃焼圧
力情報を得た上で、これらの情報に基づき総合的に点火
時期をコントロールすることが必要になる。
2. Description of the Related Art Recently, in order to improve engine efficiency in an internal combustion engine, research and development has been conducted on a system for detecting the behavior of a cylinder during combustion by a physical sensor and analyzing it to control an optimum ignition timing. A knock sensor is a typical example of a physical sensor used in such a control system. The main purpose of this is to detect knocking caused by abnormal combustion and shift the ignition timing to a position where knocking does not occur, but recently, in order to improve engine efficiency and fuel cost, knocking near the limit where knocking occurs There is a change to a method of advancing the ignition timing and applying feedback control to maintain the optimum ignition timing. In order to effectively realize such complicated control, it is necessary to obtain crank angle information and combustion pressure information in the cylinder and then comprehensively control the ignition timing based on these information.

燃焼圧力情報を得る手段としては、シリンダに設けられ
た挿入孔内に圧力検出器を組込むものや、第7図に示す
ように、点火プラグ1の鍔部101と、シリンダ2の外
壁面との間に、座金状の圧電素子3を締付け固定し、内
圧変化に伴う点火プラグ1の変位を圧電素子3によって
検出するもの等が試みられている。
As means for obtaining the combustion pressure information, a pressure detector is incorporated in an insertion hole provided in the cylinder, or, as shown in FIG. 7, a flange portion 101 of the spark plug 1 and an outer wall surface of the cylinder 2. In the meantime, an attempt has been made to clamp the washer-like piezoelectric element 3 and detect the displacement of the ignition plug 1 due to the change in internal pressure by the piezoelectric element 3.

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、シリンダに設けられた挿入孔内に圧力検
出器を組込む構造では、取付けスペースの確保が困難で
あること、圧力検出器が直接高温にさらされること等の
問題があって、実用化には至っていない。
Problems to be Solved by the Invention However, in the structure in which the pressure sensor is incorporated into the insertion hole provided in the cylinder, it is difficult to secure a mounting space, and the pressure sensor is directly exposed to high temperature. Therefore, it has not been put to practical use.

また、第7図に示す構造では、圧電素子3が点火プラグ
の大きな質量を背負うため、圧力センサとしてよりは、
むしろ加速度計として動作する。このため、ノッキング
信号等のようなクイックレスポンスに対しては追従でき
るが、比較的変化の緩やかなクランク角−シリンダ内圧
変化に対しては追従できなかった。例えば、第ロ図に示
すように、最大圧力点付近で発生するノッキング信号
(イ)に対しては追従できるが、点火から上死点を経て
最大圧力となり、低下してゆくシリンダ内圧変化に対し
ては追従できないのである。
Further, in the structure shown in FIG. 7, since the piezoelectric element 3 bears a large mass of the ignition plug, it is more preferable than the pressure sensor.
Rather, it works as an accelerometer. Therefore, it is possible to follow a quick response such as a knocking signal, but it is not possible to follow a crank angle-cylinder pressure change that changes relatively slowly. For example, as shown in Fig. 2B, it is possible to follow the knocking signal (a) generated near the maximum pressure point, but it becomes the maximum pressure from ignition to top dead center, and the cylinder pressure change that decreases Cannot follow.

問題点を解決するための手段 上述する従来の問題点を解決するため、本考案に係るシ
リンダ内圧センサは、一端側に連結部を設け他端側に開
口部を有する鍔部を設けた支持体と、前記支持体の前記
鍔部の面上に接合された変位変換素子とを備え、前記支
持体は、前記開口部を通って、内燃機関のシリンダヘッ
ドに装着された点火プラグを挿通させると共に、前記鍔
部の内端縁によって前記点火プラグの端面を抑え込むよ
うにして、前記連結部を前記シリンダヘッドの外壁部に
連結したことを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned conventional problems, a cylinder internal pressure sensor according to the present invention is a support body provided with a collar portion having an opening portion at the other end and a coupling portion at the other end. And a displacement conversion element joined to the surface of the collar portion of the support body, the support body passes through the opening, and an ignition plug attached to a cylinder head of an internal combustion engine is inserted. The connecting portion is connected to the outer wall portion of the cylinder head such that the inner end edge of the flange portion holds down the end surface of the spark plug.

作用 点火爆発によってシリンダ内に生じた燃焼圧力により、
点火プラグが上方に持ち上げられる。点火プラグの端面
は、シリンダの外壁に連結した支持体の鍔部の内端縁に
よって抑え込むようにしてあるので、点火プラグの上述
の動きに追従して、支持体の鍔部に屈曲変位を生じる。
鍔部の面上には変位変換素子が接合されているので、シ
リンダ内圧変化に伴う鍔部の屈曲変位が変位変換素子に
よって検出される。ここで、支持体は点火プラグの端面
を抑え込むようにしてあって、点火プラグの質量を背負
うことはないから、ノッキング信号のようなクイックレ
スポンスのみならず、クランク角−燃焼圧力変化特性の
ように、ゆるやかな変化に対しても確実に追従できる。
By the combustion pressure generated in the cylinder by the ignition explosion,
The spark plug is lifted up. Since the end surface of the spark plug is held down by the inner end edge of the collar portion of the support body connected to the outer wall of the cylinder, the collar portion of the support body is bent and displaced in accordance with the above-described movement of the spark plug.
Since the displacement conversion element is joined to the surface of the collar portion, the displacement conversion element detects the bending displacement of the collar portion due to the change in the cylinder internal pressure. Here, the support body is configured to hold down the end surface of the spark plug and does not carry the mass of the spark plug on its back, so not only a quick response such as a knocking signal but also a crank angle-combustion pressure change characteristic, It can reliably follow gradual changes.

実施例 第1図は本考案に係るシリンダ内圧センサの部分断面図
である。図において、第7図と同一の参照符号は同一性
ある構成部分を示し、4は支持体、5は変位変換素子で
ある。支持体4は耐熱性に優れた材料、例えば金属、磁
器等を用いて円筒状に形成し、その軸方向の一端側の内
周面に、ネジによる連結部41を設けると共に、他端側
に開口部42を有する鍔部43を設けて構造となってい
る。そして、開口部42を通って、内燃機関のシリンダ
2に装着された点火プラグ1を挿通させると共に、鍔部
43の内端縁によって点火プラグ1の鍔部101の端面
を抑え込むようにして、連結部41をシリンダ2の外壁
部に連結してある。21は支持体4の連結部41と連結
されるネジ部である。
Embodiment FIG. 1 is a partial sectional view of a cylinder internal pressure sensor according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 7 indicate the same components, and 4 is a support and 5 is a displacement conversion element. The support body 4 is formed into a cylindrical shape using a material having excellent heat resistance, such as metal or porcelain, and a connecting portion 41 by a screw is provided on the inner peripheral surface on one end side in the axial direction, and the other end side is formed. The structure is provided by providing a collar 43 having an opening 42. Then, the spark plug 1 mounted on the cylinder 2 of the internal combustion engine is inserted through the opening 42, and the inner end edge of the flange portion 43 holds down the end surface of the flange portion 101 of the spark plug 1 to form a connecting portion. 41 is connected to the outer wall of the cylinder 2. Reference numeral 21 denotes a screw portion connected to the connecting portion 41 of the support body 4.

変位変換素子5は支持体4の鍔部43の面上に接合して
ある。変位変換素子5は圧電素子またはストレンゲージ
等によって構成できる。一般的には、耐熱性の点でスト
レンゲージより圧電素子の方が優れているので、この種
のシリンダ内圧センサとしては、圧電素子の方が適して
いるが、ストレンゲージでも、耐熱性の点を解決できれ
ば使用可能である。この実施例では、変位変換素子5は
圧電素子でなり、第2図及び第3図にも示すように、ド
ーナツ状に形成された圧電素体51の両面に、電極5
2、53をリング状に形成し、電極53を支持体4の鍔
部43の外面上に接着剤を用いて接着固定してある。電
極52、53は、第4図に示すように、圧電素体51の
両面側において、電極(521、522)、(531、
532)のように複数に分割して形成してもよい。ま
た、第5図に示すように、変位変換素子5は支持体4の
鍔部43の内面側に接合してもよい。なお、54、55
はリード線である。
The displacement conversion element 5 is bonded to the surface of the collar portion 43 of the support body 4. The displacement conversion element 5 can be composed of a piezoelectric element, a strain gauge, or the like. Generally, piezoelectric elements are superior to strain gauges in terms of heat resistance, so piezoelectric elements are more suitable for this type of cylinder internal pressure sensor, but even strain gauges have high heat resistance. If it can be solved, it can be used. In this embodiment, the displacement conversion element 5 is a piezoelectric element. As shown in FIGS. 2 and 3, the electrodes 5 are formed on both surfaces of the piezoelectric element body 51 formed in a donut shape.
2 and 53 are formed in a ring shape, and the electrode 53 is adhesively fixed to the outer surface of the collar portion 43 of the support body 4 by using an adhesive. As shown in FIG. 4, the electrodes 52 and 53 have electrodes (521, 522), (531,
532), it may be formed by being divided into a plurality of parts. Further, as shown in FIG. 5, the displacement conversion element 5 may be joined to the inner surface side of the collar portion 43 of the support body 4. Incidentally, 54, 55
Is a lead wire.

上記構成のシリンダ内圧センサにおいて、第6図に示す
ように、点火爆発によってシリンダ2の内部22に生じ
た燃焼圧力Pにより、点火プラグ1が矢印aに示す如
く、上方に持ち上げられる。点火プラグ1の鍔部101
の端面は、支持体4の鍔部43の内端縁によって抑え込
むようにしてあるので、点火プラグ1の矢印(a)方向
への動きに追従して、支持体5の鍔部43に屈曲変位を
生じる。鍔部43の面上には変位変換素子5が接合され
ているので、鍔部43の屈曲変位が変位変換素子5によ
って電気信号に変換される。ここで、支持体4は点火プ
ラグ1の端面を抑え込むようにしてあって、点火プラグ
1の質量を背負うことはないから、第8図のクランク角
−シリンダ内圧変化特性において、クイックレスポンス
のノッキング信号(イ)のみならず、スローレスポンス
のクランク角−シリンダ内圧変化にも確実に追従でき
る。
In the cylinder internal pressure sensor having the above-described configuration, as shown in FIG. 6, the ignition plug 1 is lifted upward as shown by an arrow a by the combustion pressure P generated in the inside 22 of the cylinder 2 by ignition explosion. Collar 101 of the spark plug 1
Since the end face of the support body 4 is restrained by the inner edge of the collar portion 43 of the support body 4, the bending displacement of the collar portion 43 of the support body 5 is caused by following the movement of the ignition plug 1 in the direction of the arrow (a). Occurs. Since the displacement conversion element 5 is joined to the surface of the flange portion 43, the bending displacement of the flange portion 43 is converted into an electric signal by the displacement conversion element 5. Here, since the support body 4 is configured to hold down the end surface of the spark plug 1 and does not bear the mass of the spark plug 1, the quick response knocking signal (in the crank angle-cylinder pressure change characteristic of FIG. 8) ( Not only b) but also the slow response crank angle-cylinder pressure change can be reliably followed.

考案の効果 以上述べたように、本考案に係るシリンダ内圧センサ
は、一端側に連結部を設け他端側に開口部を有する鍔部
を設けた支持体と、前記支持体の前記鍔部の面上に接合
された変位変換素子とを備え、前記支持体は、前記開口
部を通って、内燃機関のシリンダに装着された点火プラ
グを挿通させると共に、前記鍔部の内端縁によって前記
点火プラグの端面を抑え込むようにして、前記連結部を
前記シリンダの外壁部に連結したことを特徴とするか
ら、ノッキング信号のようなクイックレスポンスのみな
らず、クランンク角−燃焼圧力変化特性のように、ゆる
やかな変化に対しても確実に追従でき、燃焼時における
シリンダ内圧の挙動を検出し、最適点火時期をコントロ
ールするシステムに好適なシリンダ内圧センサを提供す
ることができる。
Effect of the Invention As described above, the cylinder internal pressure sensor according to the present invention includes a support body provided with a collar portion having a connecting portion on one end side and an opening portion on the other end side, and the collar portion of the support body. A displacement conversion element bonded on the surface, the support body allows an ignition plug attached to a cylinder of an internal combustion engine to pass through the opening, and the ignition is performed by an inner end edge of the flange portion. Since the connecting portion is connected to the outer wall portion of the cylinder so as to hold down the end surface of the plug, not only a quick response such as a knocking signal but also a loose crank angle-combustion pressure change characteristic. It is possible to provide a cylinder internal pressure sensor suitable for a system that can reliably follow such changes, detects the behavior of the cylinder internal pressure during combustion, and controls the optimum ignition timing. Wear.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案に係るシリンダ内圧センサの部分断面
図、第2図は本考案に係るシリンダ内圧センサを構成す
る支持体と変位変換素子の組立構造を示す断面図、第3
図と同じくその平面図、第4図は同じく別の実施例にお
ける平面図、第5図は同じく更に別の実施例における断
面図、第6図は本考案に係るシリンダ内圧センサの動作
を説明する図、第7図は従来のシリンダ内圧センサの部
分断面図、第8図はクランク角−シリンダ内圧特性図で
ある。 1……点火プラグ、2……シリンダ 4……支持体、41……連結部 42……開口部、43……鍔部 5……変位変換素子
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a cylinder internal pressure sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an assembly structure of a support and a displacement conversion element which constitute the cylinder internal pressure sensor according to the present invention.
Similar to the drawing, its plan view, FIG. 4 is a plan view of another embodiment, FIG. 5 is a sectional view of another embodiment, and FIG. 6 illustrates the operation of the cylinder pressure sensor according to the present invention. FIG. 7 is a partial sectional view of a conventional cylinder internal pressure sensor, and FIG. 8 is a crank angle-cylinder internal pressure characteristic diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spark plug, 2 ... Cylinder 4 ... Supporting body, 41 ... Connection part 42 ... Opening part, 43 ... Collar part 5 ... Displacement conversion element

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】一端側に連結部を設け他端側に開口部を有
する鍔部を設けた支持体と、前記支持体の前記鍔部の面
上に接合された変位変換素子とを備え、前記支持体は、
前記開口部を通って、内燃機関のシリンダに装着された
点火プラグを挿通させると共に、前記鍔部の内端縁によ
って前記点火プラグの端面を抑え込むようにして、前記
連結部を前記シリンダの外壁部に連結したことを特徴と
するシリンダ内圧センサ。
1. A support body having a connecting portion on one end side and a collar portion having an opening portion on the other end side, and a displacement conversion element joined to the surface of the collar portion of the support body, The support is
An ignition plug attached to a cylinder of an internal combustion engine is inserted through the opening, and an inner end edge of the flange portion holds down an end surface of the ignition plug, so that the connecting portion is attached to an outer wall portion of the cylinder. Cylinder pressure sensor characterized by being connected.
【請求項2】前記変位変換素子は、前記鍔部の内面に接
合させたことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1
項に記載のシリンダ内圧センサ。
2. The utility model registration claim characterized in that the displacement conversion element is bonded to the inner surface of the collar portion.
In-cylinder pressure sensor according to item.
【請求項3】前記変位変換素子は、前記鍔部の外面に接
合させたことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1
項に記載のシリンダ内圧センサ。
3. The utility model registration claim, wherein the displacement conversion element is joined to an outer surface of the collar portion.
In-cylinder pressure sensor according to item.
【請求項4】前記変位変換素子は、圧電素子でなること
を特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項、第2項ま
たは第3項に記載のシリンダ内圧センサ。
4. The cylinder pressure sensor according to claim 1, 2, or 3, wherein the displacement conversion element is a piezoelectric element.
JP7392687U 1987-05-18 1987-05-18 Cylinder pressure sensor Expired - Lifetime JPH0631396Y2 (en)

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JPS63183528U JPS63183528U (en) 1988-11-25
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