RU2138031C1

RU2138031C1 - Knock transmitter

Info

Publication number: RU2138031C1
Application number: RU98118786/28A
Authority: RU
Inventors: И.Б. Вишневский; В.М. Мочалов; С.В. Сергеев
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Геатех"
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: test of vibration of internal combustion engines in systems suppressing combustion knock. SUBSTANCE: knock transmitter has electric insulation case with two current leads-out united by electric connector. Case houses base in the form of bushing with flange, insulation member, two current slip rings connected to current leads-out, piezoelement and metal inertial mass. Piezoelement and inertial mass are manufactured in the form of two pairs of identical ring sectors. Current slip rings in the form of semi-rings are located in one plane and are connected to opposite sectors of inertial mass. Insulation member, current slip rings, piezoelement and inertial mass are cemented in sequence on to bushing. Ring sectors of piezoelement are mounted to obtain opposite directions of their polarization vectors. Angular dimensions of ring sectors of piezoelement can lie between limits of 90 to 120 deg. EFFECT: increased noise immunity of knock transmitter against electric interference and vibrations. 1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля вибрации двигателя внутреннего сгорания в системах гашения детонации. The invention relates to the field of measurement technology and can be used to control vibration of an internal combustion engine in detonation damping systems.

Известны датчики детонации [1- 2], содержащие, расположенные в корпусе из пластмассы, основание в виде втулки с фланцем, на котором последовательно снизу вверх установлены пьезоэлемент с токосъемниками, инерционная масса и тарельчатая пружина, поджатая гайкой. На корпусе датчика сформирован электрический соединитель, содержащий два токовывода, соединенные с токосъемниками. Known detonation sensors [1–2], containing, located in a plastic housing, a base in the form of a sleeve with a flange, on which a piezoelectric element with current collectors, an inertial mass and a disk spring, preloaded by a nut, are installed sequentially from the bottom up. An electrical connector is formed on the sensor housing, containing two current outputs connected to current collectors.

Датчики [1, 2] имеют токосъемники на верхней и нижней плоскости пьезоэлемента, соединенные с токовыводами. Sensors [1, 2] have current collectors on the upper and lower plane of the piezoelectric element connected to current leads.

Датчик [1] имеет два изоляционных элемента, изолирующих токосъемники от основания и инерционной массы. Датчик конструктивно прост, но имеет высокую неравномерность АЧХ и чувствительность к помехам механической природы. The sensor [1] has two insulating elements that isolate the current collectors from the base and inertial mass. The sensor is structurally simple, but has a high frequency response and sensitivity to mechanical interference.

Датчик [2] не имеет изоляции от основания, т.е. он не является дифференциальным, имеет более сложный пьезоэлемент, большую инерционную массу, однако он более защищен от помех механической природы. The sensor [2] is not isolated from the base, ie it is not differential, has a more complex piezoelectric element, a large inertial mass, but it is more protected from interference of a mechanical nature.

Известен датчик детонации [3], принятый за прототип, содержащий электроизоляционный корпус с двумя токовыводами, объединенными электрическим соединителем, установленные в корпусе основание, выполненное в виде втулки с фланцем, изоляционный элемент, два токосъемника, соединенные с токовыводами, пьезоэлемент и металлическая инерционная масса, соединенная с одним из токосъемников. Known knock sensor [3], adopted for the prototype, containing an insulating casing with two current leads connected by an electric connector, a base made in the form of a sleeve with a flange installed in the casing, an insulating element, two current collectors connected to current leads, a piezoelectric element and a metal inertial mass, connected to one of the current collectors.

Прототип, имеет токосъемники, объединенные с токовыводами, один на нижней плоскости пьезоэлемента, другой выполнен за одно целое с имеющейся в нем тарельчатой пружиной. Имеется также второй изоляционный элемент, который установлен между тарельчатой пружиной и гайкой. В сочетании со специальной втулкой этот датчик защищен от помех механической природы. The prototype has current collectors combined with current leads, one on the lower plane of the piezoelectric element, the other made in one piece with the disk spring in it. There is also a second insulating element that is installed between the cup spring and the nut. In combination with a special sleeve, this sensor is protected from mechanical interference.

Недостатками прототипа являются электрическая асимметрия конструкции, обусловленная различием паразитных емкостей, создаваемыми изоляционными элементами. The disadvantages of the prototype are the electrical asymmetry of the structure, due to the difference in stray capacitances created by insulating elements.

Техническим эффектом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение помехозащищенности датчика от помех электрической и механической природы. The technical effect obtained from the implementation of the invention is to increase the noise immunity of the sensor from interference of electrical and mechanical nature.

Данный технический результат достигается за счет того, что в известном датчике детонации, содержащем электроизоляционный корпус с двумя токовыводами, объединенными электрическим соединителем, установленные в корпусе основание, выполненное в виде втулки с фланцем, изоляционный элемент, два токосъемника, соединенные с токовыводами, пьезоэлемент и металлическая инерционная масса, соединенная с одним из токосъемников, пьезоэлемент и инерционная масса выполнены в виде двух пар идентичных кольцевых секторов, а токосъемники расположены в одной плоскости и электрически соединены с противолежащими секторами инерционной массы, при этом изоляционный элемент, токосъемники, пьезоэлемент и инерционная масса закреплены на втулке с фланцем последовательно с помощью клея, а кольцевые сектора пьезоэлемента расположены так, что направления их векторов поляризации противоположны. При этом кольцевые сектора пьезоэлемента и инерционной массы могут быть выполнены с угловыми размерами в пределах 90-120. This technical result is achieved due to the fact that in the known knock sensor containing an insulating housing with two current leads connected by an electric connector, a base made in the form of a sleeve with a flange, an insulating element, two current collectors connected to the current leads, a piezoelectric element and a metal are installed in the housing the inertial mass connected to one of the current collectors, the piezoelectric element and the inertial mass are made in the form of two pairs of identical ring sectors, and the current collectors are located in the bottom plane and are electrically connected to opposite sectors of the inertial mass, while the insulating element, current collectors, piezoelectric element and inertial mass are fixed to the sleeve with the flange in series with glue, and the annular sectors of the piezoelectric element are located so that the directions of their polarization vectors are opposite. In this case, the annular sectors of the piezoelectric element and inertial mass can be made with angular sizes in the range of 90-120.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

На фиг. 1 представлен общий вид датчика в аксонометрии; на фиг. 2 - две проекции сборки элементов датчика; на фиг. 3 - последовательность сборки основных элементов датчика. In FIG. 1 is a perspective view of a sensor; in FIG. 2 - two projections of the assembly of the sensor elements; in FIG. 3 - assembly sequence of the main sensor elements.

Датчик детонации содержит электроизоляционный корпус 1 (фиг. 1) с двумя токовыводами 2, объединенными электрическим соединителем 3 (фиг.2). The knock sensor contains an electrical insulating housing 1 (Fig. 1) with two current leads 2 connected by an electrical connector 3 (Fig. 2).

В корпусе 1 соосно закреплены основание 4, выполненное в виде втулки с фланцем, с последовательно установленными на нем изоляционным элементом 5, токосъемниками 6, кольцевым пьезоэлементом 7 и металлической инерционной массой 8. In the housing 1, a base 4 is coaxially fixed, made in the form of a sleeve with a flange, with an insulating element 5, current collectors 6, an annular piezoelectric element 7 and an inertial mass 8 mounted in series on it.

Кольцевой пьезоэлемент 7 и инерционная масса 8, выполнены в виде двух пар идентичных кольцевых секторов (фиг.3). Расположение кольцевых секторов пьезоэлемента 7 таково, что направление их векторов поляризации - противоположны. Токосъемники 6 и, лежат в одной плоскости между кольцевыми секторами пьезоэлемента 7 и изоляционным элементом 5. Как следует из формулы изобретения и фиг.3 токосъемники 6 соединены с противолежащими секторами инерционной массы 8. An annular piezoelectric element 7 and an inertial mass 8 are made in the form of two pairs of identical annular sectors (Fig. 3). The arrangement of the ring sectors of the piezoelectric element 7 is such that the direction of their polarization vectors is opposite. The current collectors 6 and lie in the same plane between the annular sectors of the piezoelectric element 7 and the insulating element 5. As follows from the claims and FIG. 3, the current collectors 6 are connected to opposite sectors of the inertial mass 8.

Все элементы 4 - 8 датчика соединены с помощью клея, выполненного, например, на основе модифицированных эпоксидных олигомеров. All elements 4 to 8 of the sensor are connected using glue made, for example, based on modified epoxy oligomers.

Шунтирующее сопротивление 9 не позволяет скапливаться заряду на пьезоэлементе 7 при термическом или механическом воздействии на датчик, что исключает появление нежелательного высоковольтного разряда. The shunt resistance 9 does not allow the charge to accumulate on the piezoelectric element 7 during thermal or mechanical action on the sensor, which eliminates the appearance of an undesirable high-voltage discharge.

Датчик детонации работает следующим образом. The knock sensor operates as follows.

Закрепляют датчик на исследуемом изделии. Под действием вибраций на инерционную массу 8 будет воздействовать ускорение, вызывающее сжатие и растяжение пьезоэлемента секторов 7, при этом на их электродах появляются заряды, снимаемые с помощью полукольцевых токосъемников 6, и по токовыводам 2 направляются на обработку и регистрацию. Fix the sensor on the test product. Under the action of vibrations, the inertial mass 8 will be affected by acceleration, which causes compression and extension of the piezoelectric element of sectors 7, while charges appear on their electrodes that are removed with the help of half-ring current collectors 6, and are sent for processing and registration via current outputs 2.

Подобное исполнение датчика позволяет получить лучшую помехозащищенность без ущерба другим характеристикам, чем достигается поставленный технический результат. Such a design of the sensor allows to obtain better noise immunity without affecting other characteristics, which achieves the set technical result.

Источники информации
1. Патент США N 5398540, кл.73-35 (G 01 L 23/22), 1995.Sources of information
1. US patent N 5398540, CL 73-35 (G 01 L 23/22), 1995.

2. Патент США N 4964294, кл.73-35 (G 01 L 23/22), 1990. 2. US patent N 4964294, CL 73-35 (G 01 L 23/22), 1990.

3. Патент РФ N 2039355, кл. G 01 P 15/09, 1995 - прототип. 3. RF patent N 2039355, cl. G 01 P 15/09, 1995 - prototype.

Claims

1. A knock sensor comprising an insulating body with two current leads connected by an electric connector, a base made in the form of a sleeve with a flange installed in the body, an insulating element, two current collectors connected to the current leads, a piezoelectric element and a metal inertial mass, characterized in that the piezoelectric element and the inertial mass is made in the form of two pairs of identical annular sectors, the current collectors are located in the same plane and are electrically connected to the opposite sectors of the inertial mass, wherein the insulating element, current collectors, piezoelectric element and inertial mass are fixed to the sleeve with a flange in series with glue, and the piezoelectric ring sectors are arranged so that the directions of their polarization vectors are opposite.

2. The knock sensor according to claim 1, characterized in that the annular sectors of the piezoelectric element and inertial mass are made with angular dimensions in the range of 90 - 120 ^o .