JPS5814025A - ノツキング検出器 - Google Patents
ノツキング検出器Info
- Publication number
- JPS5814025A JPS5814025A JP11273981A JP11273981A JPS5814025A JP S5814025 A JPS5814025 A JP S5814025A JP 11273981 A JP11273981 A JP 11273981A JP 11273981 A JP11273981 A JP 11273981A JP S5814025 A JPS5814025 A JP S5814025A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- knocking
- detector
- piezoelectric element
- support member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
- G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
- G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
- G01L23/222—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines using piezoelectric devices
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関に生じるノッキングを検知して点火時
期を最適に制御する内燃機関用点火時期制御装置等に適
用するためのノッキング検出器、特にノンキングにより
発生した内燃機関の冷却水の脈動からノッキングを検知
するノッキング検出器に関するものである。
期を最適に制御する内燃機関用点火時期制御装置等に適
用するためのノッキング検出器、特にノンキングにより
発生した内燃機関の冷却水の脈動からノッキングを検知
するノッキング検出器に関するものである。
点火時期とシリンダ内圧とは密接な相関関係があること
は一般に知られている。混合気を爆発させた場合のシリ
ンダ内圧はノッキングが生じないときは指圧波形に高周
波成分がのらないが、ノッキングが発生しはじめると内
圧の最大値近傍より高ＩＭ波成分がのりはじめ、その影
響によってシリンダ外に振動および音が発生する。
は一般に知られている。混合気を爆発させた場合のシリ
ンダ内圧はノッキングが生じないときは指圧波形に高周
波成分がのらないが、ノッキングが発生しはじめると内
圧の最大値近傍より高ＩＭ波成分がのりはじめ、その影
響によってシリンダ外に振動および音が発生する。
この振動を精度よく検知しフィードバックして点火時期
を制御することによし機関の効率を向上させることがで
きる。
を制御することによし機関の効率を向上させることがで
きる。
ところで、シリンダ内圧＆：！１ＬＩｌによってノッキ
ングを検知する手段は種々のものがあるが、近年、シリ
ンダ周囲に配設された冷却水系の圧力伝播を検知し１こ
れによって７ツキングを検知することが提案されている
。シリンダ内圧から検出したノッキングと冷却水系の水
圧から検出したノッキングの分布は両者はぼ一致してお
り、従って水圧の脈動から高精度のノッキング検知が可
能である。
ングを検知する手段は種々のものがあるが、近年、シリ
ンダ周囲に配設された冷却水系の圧力伝播を検知し１こ
れによって７ツキングを検知することが提案されている
。シリンダ内圧から検出したノッキングと冷却水系の水
圧から検出したノッキングの分布は両者はぼ一致してお
り、従って水圧の脈動から高精度のノッキング検知が可
能である。
しかしながら、この水圧脈動は通常α１に９／Ｃ，ＴＩ
以下であり、冷却水系には０９〜１．５ ｋｇ／ｃ−の
静水圧がかかつているので、水圧脈動を実用上充分な精
度で検知するには脈動分のみを検知する必要がある。そ
してこの脈動分は、検出器を水圧に応動するダイヤプラ
ムと、ダイヤフラムの応動に対し交流的にもしくけ・微
分的にのみ応答するセラミックの圧電素子を用いて構成
することにより高精度に検知することができる。
以下であり、冷却水系には０９〜１．５ ｋｇ／ｃ−の
静水圧がかかつているので、水圧脈動を実用上充分な精
度で検知するには脈動分のみを検知する必要がある。そ
してこの脈動分は、検出器を水圧に応動するダイヤプラ
ムと、ダイヤフラムの応動に対し交流的にもしくけ・微
分的にのみ応答するセラミックの圧電素子を用いて構成
することにより高精度に検知することができる。
ところで、金属ダイヤフラムに圧電素子を貼着した検出
器において、高感度とするためには薄い金属ダイヤフラ
ムを使用する必要があるが、ダイヤフラムをハウジング
に取付ける際の溶接温度で穴があく等の不具合を生じ、
またこの熱によってダイヤフラムに歪みが発生して圧電
素子との密着性が悪く特性にバラツキが生じる問題があ
る。また、金凧ダイヤフラムではセラミックの圧電素子
との間に熱膨張係数で可成りの差があり、水温の上昇下
降サイクルではがれが生じ、出力が低下するという問題
がある。
器において、高感度とするためには薄い金属ダイヤフラ
ムを使用する必要があるが、ダイヤフラムをハウジング
に取付ける際の溶接温度で穴があく等の不具合を生じ、
またこの熱によってダイヤフラムに歪みが発生して圧電
素子との密着性が悪く特性にバラツキが生じる問題があ
る。また、金凧ダイヤフラムではセラミックの圧電素子
との間に熱膨張係数で可成りの差があり、水温の上昇下
降サイクルではがれが生じ、出力が低下するという問題
がある。
そこで本発明はセラミックのダイヤプラムを用い、これ
に圧電素子を貼着することにより上記の問題を解決する
ものである。しかもセラミックダイヤフラムは水と音譬
インピーダンスが類似しているので力の変換効率がすぐ
れているという利点もある。また、ダイヤフラム自体を
セラミックの圧電素子で構成することもできる。
に圧電素子を貼着することにより上記の問題を解決する
ものである。しかもセラミックダイヤフラムは水と音譬
インピーダンスが類似しているので力の変換効率がすぐ
れているという利点もある。また、ダイヤフラム自体を
セラミックの圧電素子で構成することもできる。
以下、本発明を図示の実施例により説明する。
第１図および第２図は本発明のノッキング検出器をｎ−
１いたノッキングフィードバック点大システムの構成お
よびエンジンへの検出器の取付状態を示すもので、１は
４気筒列型エンジンであり、ノッキング検出器２はエン
ジン１のシリンダ壁外周をとりまく冷却水系１２中に一
端が露出するようにシリンダ壁に螺着される。３はノッ
キング検出器２の出力信号からエンジンの７ツキングを
検出するノッキング検出回路、４は該回路３の出力に応
じて点火進角を進遅角せしめる点火時期制御装置である
。この制御装置４の出力信号で作動する点火装置５によ
り、点火プラグにおいて混合Ｘは着火される。
１いたノッキングフィードバック点大システムの構成お
よびエンジンへの検出器の取付状態を示すもので、１は
４気筒列型エンジンであり、ノッキング検出器２はエン
ジン１のシリンダ壁外周をとりまく冷却水系１２中に一
端が露出するようにシリンダ壁に螺着される。３はノッ
キング検出器２の出力信号からエンジンの７ツキングを
検出するノッキング検出回路、４は該回路３の出力に応
じて点火進角を進遅角せしめる点火時期制御装置である
。この制御装置４の出力信号で作動する点火装置５によ
り、点火プラグにおいて混合Ｘは着火される。
第３図は本発明の第１の実額例を示すもので、ハウジン
グ２０１にはその外周にねじ部２０２が形成されており
、このねじ部２０２によりエンジンの冷却水系のシリン
ダ壁６に螺着されも２０３は円板状のダイヤフラム、２
０４は円筒状のダイヤフラム支持部材で、いずれもアル
ミナを主成分とするセラミック焼結体よりがる。
グ２０１にはその外周にねじ部２０２が形成されており
、このねじ部２０２によりエンジンの冷却水系のシリン
ダ壁６に螺着されも２０３は円板状のダイヤフラム、２
０４は円筒状のダイヤフラム支持部材で、いずれもアル
ミナを主成分とするセラミック焼結体よりがる。
ダイヤフラム２０３の裏面中央には銀ヘースト −
を焼付けた電極２０５が円形に形成され、その一部はダ
イヤフラム２０３の外縁まで延びている。ダイヤフラム
２０３の裏面中央には電Ｗ１２０５上に、両面に銀ペー
ストによる上記と同様の電極２０８．２０９を形成した
圧電素子２０７が銀を主成分とするエポキシ樹脂系の導
電性接着剤２１０を介して接合されている。圧電素子２
０７はＰｂＺｒ０ｌ−ＰｂＴｉ０３系などのセラミック
焼結体よりなる。ダイヤプラム２０３の裏面外周部には
径方向に対向する位Ｉｔにある一部を残してガラスシー
ル剤２１１が塗布され、これを介してダイヤプラム２０
３と上記支持部材２０４の端面とが接合されている。支
持部材２０４には軸方向にリード線２１２ ａ、２１２
ｂが挿通され、リードＩＩｉ！２１２＆の先端とダイヤ
プラムの電極２０５とは導電性シール材２１３を介して
接続される。一方圧型素子２０７の一方の電極２０９に
一端が接続されたリード線２１４の他端は導電性シール
材２１５を介し、支持部材２０４の上配り一ト線２１２
ａとは対向する側に挿通されたリード線２１２ｂの先端
に接続されてψる。２０６は絶縁性のリード線取付は部
である。
イヤフラム２０３の外縁まで延びている。ダイヤフラム
２０３の裏面中央には電Ｗ１２０５上に、両面に銀ペー
ストによる上記と同様の電極２０８．２０９を形成した
圧電素子２０７が銀を主成分とするエポキシ樹脂系の導
電性接着剤２１０を介して接合されている。圧電素子２
０７はＰｂＺｒ０ｌ−ＰｂＴｉ０３系などのセラミック
焼結体よりなる。ダイヤプラム２０３の裏面外周部には
径方向に対向する位Ｉｔにある一部を残してガラスシー
ル剤２１１が塗布され、これを介してダイヤプラム２０
３と上記支持部材２０４の端面とが接合されている。支
持部材２０４には軸方向にリード線２１２ ａ、２１２
ｂが挿通され、リードＩＩｉ！２１２＆の先端とダイヤ
プラムの電極２０５とは導電性シール材２１３を介して
接続される。一方圧型素子２０７の一方の電極２０９に
一端が接続されたリード線２１４の他端は導電性シール
材２１５を介し、支持部材２０４の上配り一ト線２１２
ａとは対向する側に挿通されたリード線２１２ｂの先端
に接続されてψる。２０６は絶縁性のリード線取付は部
である。
端面にダイヤフラム２０７を備えた支持部材２０４はケ
ーシング２０１の先端に形成した薄肉の筒部内にかしめ
により液密に固定されている。ケーシング２０１の下端
開口は樹脂モールド材２１６により閉じられており、」
１記リード線２１２ａ、２１２ｂの下端はそれぞれモー
ル２／７ａ ド材２１６に設けた出力端禅’ｌ ７ ｂに接続してい
る。ケーシング２０１のねじ部によりシリンダ壁６に螺
鳥された検出器のダイヤフラム２０３はエンジン冷却水
内に位置している。
ーシング２０１の先端に形成した薄肉の筒部内にかしめ
により液密に固定されている。ケーシング２０１の下端
開口は樹脂モールド材２１６により閉じられており、」
１記リード線２１２ａ、２１２ｂの下端はそれぞれモー
ル２／７ａ ド材２１６に設けた出力端禅’ｌ ７ ｂに接続してい
る。ケーシング２０１のねじ部によりシリンダ壁６に螺
鳥された検出器のダイヤフラム２０３はエンジン冷却水
内に位置している。
ダイヤフラム２０３を冷却水に臨ませてシリンダ壁に設
置した上記構造の７ツキング検出器において、ノッキン
グ時、冷却水系に水圧脈動が生じその脈動は冷却水中を
伝播してダイヤプラム２０３に作用し、ダイヤプラムは
脈動変位し、圧電素子２０７が歪む。そしてこの歪に応
じて端子２１７ａ、２１７ｂより電気信号が発生し、第
１図に示すノッキング検出回路３に入力され、点火時期
を制御する。第６図は実験例を示すもので、第６図（Ａ
）Ｆｉ／ツキング発生時のシリンダ内の指圧波形とその
高周波成分を示し、第６図（Ｂ）はこのときのバイパス
フィルタを通した本発明によるノッキング検出器の圧電
素子の出力波形を示す。本ノッキング検出器によりエン
ジンのノッキングが精度よく検出されることがわかる。
置した上記構造の７ツキング検出器において、ノッキン
グ時、冷却水系に水圧脈動が生じその脈動は冷却水中を
伝播してダイヤプラム２０３に作用し、ダイヤプラムは
脈動変位し、圧電素子２０７が歪む。そしてこの歪に応
じて端子２１７ａ、２１７ｂより電気信号が発生し、第
１図に示すノッキング検出回路３に入力され、点火時期
を制御する。第６図は実験例を示すもので、第６図（Ａ
）Ｆｉ／ツキング発生時のシリンダ内の指圧波形とその
高周波成分を示し、第６図（Ｂ）はこのときのバイパス
フィルタを通した本発明によるノッキング検出器の圧電
素子の出力波形を示す。本ノッキング検出器によりエン
ジンのノッキングが精度よく検出されることがわかる。
第４図は第２の実施例を示すもので、ダイヤフラム自体
を圧電素子により構成したことを特徴とする。
を圧電素子により構成したことを特徴とする。
圧電素子２０７の下面には一部を残して下面電極２０９
が形成され、上面電極２０８は素子の上面から側面およ
び下面の一部へまわりこむまわりこみ電極に形成されて
いる。一方、支持部材２０４には径方向に対向する両側
の端面および内径面にメタライジング層２１８ ａ、２
１８ｂが印刷形成されている。そして圧電素子２０７と
支持部材２０４の端面とは、上面電極２０７の下面への
まわりこみ部が導電、性シール材２１３を介してメタラ
イジング層２１８ ａ［Ｎ 下面電極２０９が導布、性
シール材（図示せず）を介してメタライジング層２１８
ｂに接触するようにガラスシール材２１１により結合さ
れている。
が形成され、上面電極２０８は素子の上面から側面およ
び下面の一部へまわりこむまわりこみ電極に形成されて
いる。一方、支持部材２０４には径方向に対向する両側
の端面および内径面にメタライジング層２１８ ａ、２
１８ｂが印刷形成されている。そして圧電素子２０７と
支持部材２０４の端面とは、上面電極２０７の下面への
まわりこみ部が導電、性シール材２１３を介してメタラ
イジング層２１８ ａ［Ｎ 下面電極２０９が導布、性
シール材（図示せず）を介してメタライジング層２１８
ｂに接触するようにガラスシール材２１１により結合さ
れている。
両メタライジング層２１８ａ、２１８ｂはそれぞれリー
ド線を介して出力端子２１７＆、２１７ｂに導かれてい
る。他の構造は石１の実施例と同じである。本実施例で
は圧電素子を広く形成できるとともに構造的に簡素化さ
れる。
ド線を介して出力端子２１７＆、２１７ｂに導かれてい
る。他の構造は石１の実施例と同じである。本実施例で
は圧電素子を広く形成できるとともに構造的に簡素化さ
れる。
第５図は第３の実施例を示すもので、支持部材２０４と
ダイヤフラム２０３とがアルミナ等のセラミックにより
一体１ν１形されている。ダイヤプラム２０３の下面に
貼着した圧電素子２０７は上記第２の実施例と同様な下
面電極２０９とまわりこみ式の上面電極２０８を有し１
．それぞれリード線により出力端子２１？ｂ、２１７．
ａに接続されている。その他の構造は第１の実施例と同
じである。本実施例では支持部材２０４およびダイヤフ
ラム２０３の構造が簡素化される。
ダイヤフラム２０３とがアルミナ等のセラミックにより
一体１ν１形されている。ダイヤプラム２０３の下面に
貼着した圧電素子２０７は上記第２の実施例と同様な下
面電極２０９とまわりこみ式の上面電極２０８を有し１
．それぞれリード線により出力端子２１？ｂ、２１７．
ａに接続されている。その他の構造は第１の実施例と同
じである。本実施例では支持部材２０４およびダイヤフ
ラム２０３の構造が簡素化される。
上記のように本発明は、冷却水の脈動を利用したノッキ
ング検知器において、検知手段として圧電素子を用いた
ことにより静止水圧の影響を受けずノッキング時基因す
る水圧脈動のみを検出することができる。またダイヤフ
ラムをセラミック材で構成したので、水中における腐食
の問題も生せず、かつダイヤプラムとそれに貼着した圧
電素子との間の熱膨張の差によるはがれの問題も力く、
高精度で耐久性のあるノッキング検知器を提供する。ま
たダイヤフラム自体を圧電体セラミックで構成すること
により、ダイヤフラムと圧電素子との貼着を必要とせず
、構造および組付作業を簡素化することができる。
ング検知器において、検知手段として圧電素子を用いた
ことにより静止水圧の影響を受けずノッキング時基因す
る水圧脈動のみを検出することができる。またダイヤフ
ラムをセラミック材で構成したので、水中における腐食
の問題も生せず、かつダイヤプラムとそれに貼着した圧
電素子との間の熱膨張の差によるはがれの問題も力く、
高精度で耐久性のあるノッキング検知器を提供する。ま
たダイヤフラム自体を圧電体セラミックで構成すること
により、ダイヤフラムと圧電素子との貼着を必要とせず
、構造および組付作業を簡素化することができる。
第１図はノッキングフィードバック点火システムの構成
図、第２図は本発明の７ツキング検出器の装着状態を示
す図、第３図は本発明の第１の実施例検出器およびその
要部を示す図、第４図は第２の実施例検出器およびその
要部を示す図、第５図は第３の実施例およびその要部を
示す図、第６図は本発明に関する実験結果を示す図であ
る。 １・・・・・・内燃機関 １２・・・・・・冷却水系
２・・・・・・ノッキング検出器 ２０１・・・・・・ケーシング ２０３・・・・・・ダイヤフラム ２０４・・・・・・ダイヤフラム支持部材２０７・・・
・・・圧電素子 ２０８．２０９・・・・・・圧電素子の電極２１２ａ、
２１ｊ２ｂ、３２１４、２１８ ａ、 ２１８ ｂ＝
・・・リード部材 ３・・・・・・ノッキング検出回路 ４・・・・・・点火時期制御回路 ５・・・・・・点火装置 一’ １１” 第２図 第５目 第５図 （Ａ） （ｓ） １４１− 第６図 （Ｂ） 日合間
図、第２図は本発明の７ツキング検出器の装着状態を示
す図、第３図は本発明の第１の実施例検出器およびその
要部を示す図、第４図は第２の実施例検出器およびその
要部を示す図、第５図は第３の実施例およびその要部を
示す図、第６図は本発明に関する実験結果を示す図であ
る。 １・・・・・・内燃機関 １２・・・・・・冷却水系
２・・・・・・ノッキング検出器 ２０１・・・・・・ケーシング ２０３・・・・・・ダイヤフラム ２０４・・・・・・ダイヤフラム支持部材２０７・・・
・・・圧電素子 ２０８．２０９・・・・・・圧電素子の電極２１２ａ、
２１ｊ２ｂ、３２１４、２１８ ａ、 ２１８ ｂ＝
・・・リード部材 ３・・・・・・ノッキング検出回路 ４・・・・・・点火時期制御回路 ５・・・・・・点火装置 一’ １１” 第２図 第５目 第５図 （Ａ） （ｓ） １４１− 第６図 （Ｂ） 日合間
Claims (2)
- （１） 内燃機関の７ツキングを冷却水系の水圧脈動
から検出する検出器において、筒状支持部材の開口端に
これをおおうようにして水圧に応動するセラミックのダ
イヤフラムを形成し、上記支持部材内に面するダイヤフ
ラムの下面には、両面に市ｌｌ１ｉを形成したセラミッ
クの圧電素子を貼着し、両電極をそれぞれ支持部材内部
または支持部材壁に配したリード部材に接続したことを
特徴とするノッキング検出器。 - （２） 内燃機関のノッキングを冷却水系の水圧脈動
から検出する検出器において、筒状支持部材の開口端に
これをおおうようにして、上面から下面の一部へかけて
一件に形成した上面電極および上面電極と接触すること
なく下面に形成した下面電極を有するダイヤプラム状の
セラミックの圧電素子を設け、両電極をそれぞれ支持部
材内部″！ｆ、たけ支持部材壁に配したリード部材に接
続、したことを特徴とするノッキング検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11273981A JPS5814025A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | ノツキング検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11273981A JPS5814025A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | ノツキング検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814025A true JPS5814025A (ja) | 1983-01-26 |
Family
ID=14594331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11273981A Pending JPS5814025A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | ノツキング検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814025A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005523430A (ja) * | 2002-04-18 | 2005-08-04 | アンスティテュ フランセ デュ ペトロール | 内燃エンジンの特に燃焼室内の圧力を計測する装置 |
-
1981
- 1981-07-17 JP JP11273981A patent/JPS5814025A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005523430A (ja) * | 2002-04-18 | 2005-08-04 | アンスティテュ フランセ デュ ペトロール | 内燃エンジンの特に燃焼室内の圧力を計測する装置 |
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