JPS6033376Y2 - Notking sensor - Google Patents

Notking sensor

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JPS6033376Y2
JPS6033376Y2 JP19064280U JP19064280U JPS6033376Y2 JP S6033376 Y2 JPS6033376 Y2 JP S6033376Y2 JP 19064280 U JP19064280 U JP 19064280U JP 19064280 U JP19064280 U JP 19064280U JP S6033376 Y2 JPS6033376 Y2 JP S6033376Y2
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JP
Japan
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unimorph
sensor
resonator
elastic body
vibration
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JP19064280U
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Japanese (ja)
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JPS57110431U (en
Inventor
正高 芦川
文史郎 津田
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東北金属工業株式会社
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Publication date
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自動車等のエンジンの振動を検出するセンサに
関し、特にエンジンの異常燃焼によって起こるノッキン
グ振動の周波数に応じた出力を発生するノッキング検出
用振動センサに係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sensor for detecting vibrations in an engine of an automobile, and more particularly to a vibration sensor for detecting knocking that generates an output according to the frequency of knocking vibrations caused by abnormal combustion in the engine.

エンジンのある運転状態において、シリンダ内の点火部
で発生した火災が末端の未燃焼部に伝播しないうちにそ
の未燃焼部が自然着火し、シリンダ内の混合ガスが一時
的に急激に燃焼することに起因してノッキングが発生す
ると、エンジンのオーバーし−ト、出力の低下を招き、
円滑な運転ができず、燃費も浪費して好ましくない。
Under certain operating conditions of the engine, a fire that occurs at the ignition part in the cylinder spontaneously ignites before it propagates to the unburned part at the end, causing the mixed gas in the cylinder to temporarily and rapidly burn. If knocking occurs due to
This is not desirable as smooth driving is not possible and fuel consumption is wasted.

一般に、エンジンの点火時期はその運転状態において最
適になるように進角されるが、点火時期を進角させると
ノッキングを起こし易く、従って7ツキングが発生した
場合点火時期を遅らせる必要があり、ノッキング現象を
検出するためのセンサが必要となる。
Generally, the ignition timing of an engine is advanced to be optimal for the operating condition, but advancing the ignition timing tends to cause knocking, so if knocking occurs, it is necessary to delay the ignition timing, and knocking A sensor is required to detect the phenomenon.

ノッキング現象が発生するシリンダ内圧およびエンジン
本体が異常振動を起こすことが知られており、エンジン
の正常運転時の振動周波数が数10〜数100Hzの周
波数成分をもつのに対して、ノッキング発生時の振動周
波数成分はおよそ5〜l0KHzの周波数成分を持って
おり、エンジンの種類および回転数によっていくぶん異
なっている。
It is known that the cylinder internal pressure and the engine body, where the knocking phenomenon occurs, cause abnormal vibrations.While the vibration frequency during normal engine operation has a frequency component of several tens to several hundred Hz, the vibration frequency when knocking occurs The vibration frequency component has a frequency component of approximately 5 to 10 KHz, and varies somewhat depending on the type of engine and the rotation speed.

第1図は従来から提案されている圧電式単一共振型ノッ
キングセンサの構造図を示す。
FIG. 1 shows a structural diagram of a conventionally proposed piezoelectric single resonance knocking sensor.

図において、底面に取付けねじ31を備えた有底筒状の
金属ホルダ3の内底面に圧電磁器板1を配置し、その上
におもり2をその下面に設けた浅い凹部と嵌合させて載
せている。
In the figure, a piezoelectric ceramic plate 1 is arranged on the inner bottom surface of a bottomed cylindrical metal holder 3 equipped with a mounting screw 31 on the bottom surface, and a weight 2 is placed on it by fitting it into a shallow recess provided on the bottom surface. ing.

さらにおもり2の上面に設けた凹部に板ばね4を挿入し
、蓋板を兼ねる絶縁板5に貫装した導電性支柱6で板ば
ね4を圧接して構成している。
Further, a leaf spring 4 is inserted into a recess provided on the upper surface of the weight 2, and the leaf spring 4 is pressed into contact with a conductive support 6 inserted through an insulating plate 5 which also serves as a cover plate.

このセンサは板ばね定数およびおもり2の重さの選定に
より、ノッキング振動周波数成分で共振するようにしで
ある。
This sensor is designed to resonate at the knocking vibration frequency component by selecting the leaf spring constant and the weight of the weight 2.

しかしこの方法でばばね定数を一定にするのが難かしい
ため共振周波数を一定とすることが難しいという欠点が
ある。
However, this method has the disadvantage that it is difficult to keep the spring constant constant and therefore it is difficult to keep the resonant frequency constant.

第2図は低い周波数成分を有する微少振動検出用の圧電
式振動センサであり、金属板7の屈曲振動をつけ根部分
に接着した圧電磁器8により検出するものである。
FIG. 2 shows a piezoelectric vibration sensor for detecting minute vibrations having low frequency components, in which bending vibration of a metal plate 7 is detected by a piezoelectric ceramic 8 bonded to the root portion.

しかしこの方式では共振周波数の調整は容易であるが、
リード線の取り出し部の耐振動・耐衝撃性が弱くエンジ
ンの振動には耐えられないという欠点がある。
However, although it is easy to adjust the resonant frequency with this method,
The disadvantage is that the lead wire extraction part has poor vibration and shock resistance and cannot withstand engine vibrations.

本考案はこのような欠点に鑑みてなされたもので、構造
簡単で耐振・耐衝撃性の良好な高信頼性の圧電式ノッキ
ングセンサを提供せんとするものである。
The present invention was devised in view of these drawbacks, and it is an object of the present invention to provide a highly reliable piezoelectric knocking sensor that has a simple structure, good vibration resistance and impact resistance.

即ち、本考案によるセンサは、両面に電極が施され厚さ
方向に分極された圧電磁器板と金属板とを接合してユニ
モルフ振動子を構威し、該ユニモルフ振動子の中央部近
くを圧電磁器の電極面に導電性を有する軟弾性体を介し
て導体で圧接支持し、該ユニモルフ振動子の周辺部は絶
縁性を有する軟弾性体によって覆われていることを特徴
とする。
That is, the sensor according to the present invention constructs a unimorph vibrator by joining a piezoelectric ceramic plate with electrodes on both sides and polarized in the thickness direction and a metal plate, and a piezoelectric plate near the center of the unimorph vibrator. The unimorph resonator is characterized in that the electrode surface of the unimorph is supported in pressure contact with a conductor via a conductive soft elastic body, and the periphery of the unimorph vibrator is covered with the insulating soft elastic body.

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図は本考案の一実施例であり、第1図の各部に相当
する部分には同じ番号を付しである。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same numbers.

両面に電極を設は厚さ方向に分極された圧電磁器板9に
これと同じか、わずかに大きな形状の金属薄板10を接
合したユニモルフ振動子を構成する。
A unimorph resonator is constructed by bonding a thin metal plate 10 of the same or slightly larger shape to a piezoelectric ceramic plate 9 having electrodes on both sides and polarized in the thickness direction.

3は金属製の有底筒状ホルダで、これをシリンダブロッ
ク(エンジン本体)に固定するため底部の外側にねじ3
1を設け、またホルダ3の内底面にはユニモルフ振動子
の一方の面の中心部を支持するため導電性支持柱32を
突設している。
3 is a metal cylindrical holder with a bottom, and screws 3 are installed on the outside of the bottom to fix this to the cylinder block (engine body).
1, and a conductive support column 32 protrudes from the inner bottom surface of the holder 3 to support the center of one surface of the unimorph vibrator.

6はユニモルフ振動子の他方の面の中心部を支持するた
めの導電性支持柱であり、外部との接続端子を兼ねてい
る。
Reference numeral 6 denotes a conductive support pillar for supporting the center of the other surface of the unimorph vibrator, and also serves as a connection terminal with the outside.

ホルダ3の蓋板5は絶縁材料より威り、中央部の孔を支
持柱6が貫通している。
The cover plate 5 of the holder 3 is made of an insulating material, and a support column 6 passes through a hole in the center.

ユニモルフ振動子は、中心部を適当な面積の導電性ゴム
のような導電性軟弾性体11a、11bを介してそれぞ
れ支持柱6,32に適当な圧力を加えて圧接支持されて
いる。
The unimorph vibrator is supported at its center by applying appropriate pressure to support columns 6 and 32, respectively, through conductive soft elastic bodies 11a and 11b such as conductive rubber having an appropriate area.

なお圧電磁器9の自由電極面側にのみ導電性弾性体11
aを介在させてもよい。
Note that the conductive elastic body 11 is only on the free electrode surface side of the piezoelectric ceramic 9.
a may be interposed.

またユニモルフ振動子は、ホルダ3の内壁に接触した絶
縁性軟弾性体(例えばスポンジ、ゴム)12a、12b
によって覆われており、この軟弾性体12a、12bを
適当な形に成形しておくことにより、組立時のユニモル
フ振動子の中心位置の割出しを容易に行なうことができ
る。
In addition, the unimorph resonator includes insulating soft elastic bodies (for example, sponge, rubber) 12a and 12b that are in contact with the inner wall of the holder 3.
By forming the soft elastic bodies 12a and 12b into an appropriate shape, the center position of the unimorph resonator can be easily determined during assembly.

エンジンより発生した振動はねじ部31を通してセンサ
に伝わりセンサ全体が振動する。
Vibrations generated by the engine are transmitted to the sensor through the threaded portion 31, causing the entire sensor to vibrate.

ことき内部のユニモルフ振動子も一緒に屈曲振動を起し
、振動に応じた出力電圧を生ずる。
The unimorph oscillator inside the blade also causes bending vibration, producing an output voltage corresponding to the vibration.

特に外部の振動がユニモルフ振動子の共振周波数に一致
した場合に出力電圧は非常に大きくなる。
In particular, when the external vibration matches the resonant frequency of the unimorph resonator, the output voltage becomes extremely large.

したがってユニモルフ振動子の材料、寸法等の選定によ
り、この共振周波数をエンジンタイプに応じたノッキン
グ振動周波数成分に設定すれば良い。
Therefore, by selecting the material, dimensions, etc. of the unimorph vibrator, this resonance frequency can be set to a knocking vibration frequency component that corresponds to the engine type.

以上に示したように、本考案によれば導電性を有する軟
弾性体を介してユニモルフ振動子を圧接支持するため、
リード線ユニモルフ振動子に半田付によって接続する方
法に比較して耐振動・耐衝撃性が著しく改善される。
As described above, according to the present invention, since the unimorph vibrator is supported by pressure via the conductive soft elastic body,
Compared to the method of connecting lead wires to the unimorph resonator by soldering, vibration and shock resistance are significantly improved.

またユニモルフ振動子の中心位置割り出しのために適当
な形状をもつ軟弾性体を用いることにより、組立も容易
である。
Further, by using a soft elastic body having an appropriate shape for determining the center position of the unimorph vibrator, assembly is easy.

更に本考案によればユニモルフ振動子の中心部が支持さ
れているため振動のバランスが良<S/N比の良い高出
力のセンサが得られる。
Furthermore, according to the present invention, since the central part of the unimorph vibrator is supported, a high-output sensor with good vibration balance and good S/N ratio can be obtained.

第4図は本考案による円板状ユニモルフ振動子を用いて
中心周波数7K H2に設定して試作した振動センサの
特性を示し、第5図のように結線して加速度Gをパラメ
ータとして周波数fに対するセンサ出力電圧Vp−pを
示したものである。
Figure 4 shows the characteristics of a vibration sensor prototyped using a disk-shaped unimorph vibrator according to the present invention and set at a center frequency of 7K H2. It shows the sensor output voltage Vp-p.

動作点付近では十分に大きな出力電圧が得られることが
理解できよう。
It can be understood that a sufficiently large output voltage can be obtained near the operating point.

用途により帯域幅が広く必要な場合には、ユニモルフ振
動子の支持部面積を広くするか、ユニモルフ振動子を覆
う軟弾性体の材質を変更することにより、ダンピング効
果をもたせて共振のQを下げればよい。
If a wide bandwidth is required depending on the application, the Q of resonance can be lowered by increasing the support area of the unimorph resonator or by changing the material of the soft elastic body covering the unimorph resonator to provide a damping effect. Bye.

以上のように本考案よるセンサは構造が簡単なため組立
が容易となり、低コストにて量産できる。
As described above, since the sensor according to the present invention has a simple structure, it is easy to assemble and can be mass-produced at low cost.

また性能的にも大きな出力信号が得られるためS/N比
の優れたノッキングセンサが得られる。
Furthermore, since a large output signal can be obtained in terms of performance, a knocking sensor with an excellent S/N ratio can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図はそれぞれ、従来の7ツキングセンサ
の例を示す構造図、第3図は本考案の一実施例の構造を
示す断面図、第4図はその特性図、第5図はその結線の
一例を示した図である。 図において、1,8,9:圧電磁器、2:おもり、3:
金属性ホルダ、5:絶縁性蓋板、6:導電性支柱、7.
10:金属板、lla、llb:導電性軟弾性体、12
a、12b:絶縁性軟弾性体。
1 and 2 are structural diagrams showing an example of a conventional 7-piece sensor, FIG. 3 is a sectional view showing the structure of an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a characteristic diagram thereof, and FIG. The figure shows an example of the connection. In the figure, 1, 8, 9: piezoelectric ceramic, 2: weight, 3:
metal holder, 5: insulating cover plate, 6: conductive support, 7.
10: metal plate, lla, llb: conductive soft elastic body, 12
a, 12b: Insulating soft elastic body.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 両面に電極が設けられ厚み方向に分極された圧電磁器板
と金属板とを接合してユニモルフ振動子を構成し、該ユ
ニモルフ振動子を筐体内において該振動子の中央部を導
電性を有する軟弾性体を介して導電性支柱により圧接支
持すると共に、周辺部を絶縁性軟弾性体で覆うようにし
たことを特徴トスノッキングセンサ。
A unimorph resonator is constructed by bonding a piezoelectric ceramic plate with electrodes on both sides and polarized in the thickness direction and a metal plate, and the unimorph resonator is placed in a housing with the center part of the resonator surrounded by a conductive soft material. This toss knocking sensor is characterized by being pressure-supported by a conductive column via an elastic body, and having its peripheral portion covered with an insulating soft elastic body.
JP19064280U 1980-12-26 1980-12-26 Notking sensor Expired JPS6033376Y2 (en)

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JPS57110431U JPS57110431U (en) 1982-07-08
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