JPS5840133B2 - 導管内部圧力検知用測定値変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、管の変形を検知することによって、特にジ
ーゼル・エンジン噴射導管等について、その導管内部圧
力を測定すべくされたものであって、その導管周の少な
くとも一部分に添い当たる弾性の測定素子少なくともひ
とつ、を含むものとして、その導管のまわりを囲い込ん
でいる、剛性ケース、を備えた構成の測定値変換器、に
かかるものである。

内燃機関の排気を無害化するとともにできるかぎり経済
的な運転をも可能とする、ことを目的として努力がかさ
ねられてきているが、そのために最近特に大きく前面に
出てきている要求課題として、ジーゼル・エンジンでの
噴射系機器を正確に診断する方式の確立、がある。

それには、噴射時点とか、さらにまた噴射時点調節とか
、を正確に把握できるようにすることがきわめて重要と
されている。

噴射導管内圧検知用としてこれまで使われてきているも
のは、膨張測定細片ストレン・ゲージあるいは圧電素子
、を用いた在来型の圧力センサであった。

あとに述べた方の型式の圧力センサは、噴射導管内へ組
込まれて燃料にさらされるべくされた構成のものが多い
。

しかし、そうした方式の圧カセンサ組付けは、まことに
手間ひまがかかるし、しかも噴射導管内に生じる高圧の
ために不確かなものとなりやすい。

さらに、噴射導管を開いて作業しなければならないので
あるから、よごれとか封密もれとかを生じて噴射系に故
障や動作不良をひきおこすことも少なくない。

なおまた、この測定のために、そうした圧力センサを組
込むことができるような特殊形態に、噴射導管を構成す
ることが必要とされたものである。

導管内に固着組込み式に作りつけられた圧力センサが使
われることもある。

しかし、その方式は経済的に実用困難なものである。

ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書第 ２４４０４９３号で公知とされた導管内圧検知用測定値
変換器は、導管上へはめ付けられるもので測定素子とし
ては、たがいに対向するふたつの圧電水晶円板が使われ
ている。

圧力にさらされる燃料導管の径寸法変化が介在金属片を
介して水晶円板へ伝えられ、圧電現象の原理によってそ
の水晶円板表面で電荷が得られ、検知処理される。

この公知構成には大きな欠点がある。

すなわち、噴射導管の径寸法変化が介在金属片を介して
水晶円板へかかる圧力に変換されるものであるから、こ
の方式では、たとえば振動状態でひき耘こされる導管の
たわみのための、導管径寸法変化、とその導管にかかる
圧力による径寸法変化、とを区別することができないの
である。

ところが、特にジーゼル・エンジンでは導管振動を避け
ることができず、それが測定信号を太きくくるわせるこ
ととなるのであるから、このことは見逃すことができな
い。

噴射導管はずいぶん厚いものであるから、圧力がかかつ
てもそれによる管の膨張は非常にわずかなものである。

したがって、大質量の加速振動によ・るかなり大きな力
の作用下で、そうしたごくわずかな管膨張を、正確に誤
差なく測定することはきわめて難しい。

また、ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書第２５２９
５６３号には、導管周の少なくとも一部分に添い当たる
弾性の測定素子を含むものとして、その導管のまわりを
囲い込んでいる。

剛性ケース、を備えた測定値変換器、が示されている。

その測定値変換器では、導管上へ接着され、したがって
使い直し不能な、膨張測定細片、が導管径寸法変化検知
用に使われており、それに加えて、二分割構成の、非常
に重い作りの金属ケースもその導管上へ接着固定されて
いる。

な釦、それらケース両半片もたがいに接着し合わされて
むり、組付けが非常にわずられしいものである。

また、この測定値変換器は別な導管に組付けて使い直す
ことが経済的に実現困難であり、もはや測定を行わなく
なっても、この測定値変換器は当初の導管に組付けられ
たままとするほかない。

すなわち、この測定値変換器は、こわさないと取外しが
できない。

そうした難点のうえ、この測定値変換器では、さらに、
この測定値変換器のケース質量が大きくて、ジーゼル噴
射導管では避けられない振動のために生じる加速振動に
よる力が大きく、それが、噴射導管を変形させることと
なって、噴射系の故障をもひきおこしかねない、という
技術的な問題をも生じるものである。

測定素子として、噴射導管上へじかに当てつけて使われ
ている膨張測定細片は、それ自体、そうしたはだか状態
でもそのまま測定の働きができるものである。

すなわち、その測定素子にかぶせられたケースは、この
場合、純粋にその測定素子およびその接続導線を保護す
るだけの役目のものである。

そのケースと、その測定素子付き導管と、のあいだの空
間、内へつめ込まれたエポキシ樹脂は、測定素子表面を
いっそう良く保護し、またなによりも、その測定素子か
ら引き出されている接続導線を保持するためのものであ
る。

そうしておかないと、ジーゼル・エンジンで避けられな
い導管振動のためにそうした接続導線がひどくゆれ動い
て、ついには切れてしまうという恐れもあるものである
。

この発明で課題とすることは、はじめに述べた形式の測
定値変換器であって、これまで述べたような在来構造の
欠点をなくし、測定対象となる導管へ簡単にす早く組付
け・組外しすることができ、別なところで使い直すこと
もできる、というもの、を提供することである。

さらに、その測定値変換器によれば、導管内圧変動によ
るものではなしにたとえば導管のたわみなど他の導管変
形によって生じるような測定信号は、補償して消されて
しまうとか、所要の真実の測定値から分別されるとか、
できるものとすることも目的である。

なふ゛そのうえ、その測定値変換器は、振動のひどいと
ころ、したがってその測定値変換器に大きな加速振動力
が生じるところ、の導管にも使うことができることをも
目的とする。

この目的を達成すべく、この発明ではつぎの特質（ア・
イ・つ）をすべて満たした構成とする。

すなわち、 ア）その測定素子と、二分割構成とすることを好適例と
するそのケースと、がその導管上へ取外し可能式に固着
されている。

イ）その測定素子とそのケースとのあいだに、その測定
素子を弾性的に押しつける保持材がはさみ込まれている
。

つ）その管の変形が摩擦係合式にその測定素子へ伝達さ
れるべく構成されている。

この構成によって得られる独特な利点として、管振動質
量によって生じる力がその測定素子に与えるはずの悪影
響が避けられるのであって、そのわけは、箔状の測定素
子が弾性保持材を介して導管表面上へ押しつけられてい
るからである。

すなわち、管状とすることを好適例とするその保持材は
、それ自体が、この測定値変換器のケースに支えられて
、それが測定素子を導管表面へ押しつける力は、その導
管表面の変形をすべて正確に伝達するに必要なだけの摩
擦力をその導管とその測定箔とのあいだに生じさせるに
十分なものとされているのである。

この発明では、そうした測定箔を保護する目的でそれに
介在層を当て付けて、完成状態でその測定箔と導管表面
とのあいだにはさみ込まれるべくすることもできるが、
その場合にも、その測定箔は摩擦係合的にしっかりと保
持されるものとしなければならない。

その介在層は導管と測定箔とのあいだの摩擦沓強化する
役目のものとして働くものとさえできる。

導管振動質量によって生じる力のために避けることので
きない、ケースと導管とのあいだの相対動きは、環状と
することを好適例とする弾性保持材によって吸収される
ので、測定箔押しつけ力への影響はごくわずかなものと
なる。

この場合、導管の径寸法変化ではなくて周辺長の変化が
検知されることとなることが独特な利点である。

さらにこの場合、測定素子として圧電箔が非常に好まし
いものであり、その理由は、そうした測定箔の結晶学的
な軸方向を適切に選ぶことによって、長さ変化による信
号だけでなく、そうした長さ変化に起因するその箔の厚
さ変化による信号も、生じることとなるからである。

すなわち、それによって、測定信号をある程度増強させ
る効果が得られるのである。

そのほか、圧電箔は、やはり結晶学的な軸方向を適切に
選べば、導管軸に垂直な方向の長さ変化だけを検知する
ものとして、導管のたわみによるその軸方向の長さ変化
には感じないものとすることもできる。

なむ、電気容量式に測定する箔、を使うことも同じく好
ましいものである。

さらにまた、膨張測定細片を測定箔として使う場合も、
導管軸方向の長さ変化は検知することなく測定結果をく
るわせることかない、というような構成方式％式％ この発明の特徴的な形態例として、ケースが導管上へ固
着可能な二分割とかさらに多分割とかの構成とされてい
るものにおいて、各ケース部分いずれにも、それぞれ測
定素子と保持材とを、少なくともひとつずつ備えている
構成のものがある。

この構成によれば、非常に簡単・手軽に、組付けを、確
実に行うことができる。

さらに、測定素子なり保持材なり、あるいはそれら双方
ひとまとめ、が不良となっても、この構成であれば何個
の取替えが簡単である。

この発明のさらに特徴的な形態例として、複数個の測定
素子を備えている測定値変換器において、それら素子が
導管側対向位置にそれぞれ対とすることを好適例とする
配置とされていて、その導管にたわみを生じた場合にそ
うした各ふたつでひと組とされた測定素子の一方には引
っばりが生じ他方には圧縮が生じることとなって、それ
ぞれに、たがいに絶対値が等しく符号が反対な測定信号
が生じて、それらが電気的に相殺し合わされるべくされ
ている構成のものがある。

この構成では、圧力による導管表面膨張によって生じる
信号は適切に増強されることとなる利点がある。

しかも、それに反して、導管振動による導管のたわみに
よって生じる雑音信号の方は相殺されてしまうのである
〇 この発明のな於特徴的な形態例として、そうしたケース
が分割構成のものであり、それら両ケース部分が一側方
で可動式、たとえば蝶つがい式接続とされており、導管
上へのこの測定値変換器固着組付けが、他側方に備えら
れたはめ付は装置、たとえば締付けねじとか、スナップ
締め具とか、ばねクリップとか、によって行われている
構成のものがある。

この構成によれば、なによりも、この測定値変換器を測
定対象導管へす早くまことに簡単に組付けることができ
る。

この発明のこれまた特徴的な形態例として、各測定素子
、なり測定素子と保持材と、なりがそのケース内で、組
外し簡単取替え可能な方式で固着されている構成のもの
がある。

この構成によれば、測定素子あ・よび／または保持材、
が不良となっても、何個の取替えが簡単・手軽にできる
。

つぎに、添付図面に示されたひとつの実施形態例につい
て、この発明をさらに詳しく説明する。

測定対象の導管１は、画部分２，３からなる構成の測定
値変換器ケース４によって環状に囲い込まれている。

その導管１とケース内面とのあいだに、弾性保持材５が
はさみ込まれていて、それが、箔状の測定素子６を導管
１へ押しつけている。

その測定素子と導管とのあいだには、その測定素子を保
護するための弾性介在層をはさみ込んでもよい。

測定素子押しっけの力は、導管周寸法変化を生じたとき
に、そのように介在層を使った場合にもその測定素子と
導管とのあいだに滑り動きを生じることがないようにす
るに必要なだけの摩擦係合力を生じさせるに十分なもの
としなければならない。

測定素子としては、圧縮や引っばりの応力に応じて電気
特性が変化させられる箔を使うことができる。

すなわち、導管上にその管周方向に沿う方向とした膨張
測定細片ストレン・ゲージを当て付けて使うことが一好
適例である。

導管の周寸法変化は、測定素子線組込みのそうした箔を
介してそれら線へ伝えられ、その電気抵抗が変化させら
れる。

そうした抵抗変化は導管周寸法変化に比例する。

箔状測定素子としては、また、圧電箔を使ってもよく、
その場合、よく知られた圧電作用によって、引っばりや
圧縮の変化が箔表面電荷を生じて、それを適切に検知処
理することができる。

さらに、電気容量方式の測定箔を使うこともでき、その
場合の箔は少なくとも３層の構成、すなわち、両電極層
と、それらを分けへたてる弾性絶縁層と、のものである
。

それら全体が蓄電器を作りあげる。

ただし、一方の電極として導管自体を使うこともできる
。

いずれにしても、導管周寸法変化は、両電極間隔を変化
させるので、その蓄電器の容量が変化させられる。

ともかく、この測定値変換器ケース４はできるかぎり剛
性の強い構成とされてむり、導管１のわきを囲い込んで
いて、円環状面７，８を接当面として、はめ付は装置９
によって、この測定値変換器を導管１上へしっかりと固
着できるものとされている。

こうして、測定素子６そのものは、支持力を引受ける役
目から完全に解放されている。

なお、ケース４の両端面１０．１１は、同時に、測定素
子６と保持材５とを保護する役目をも兼ねている。

第２図で見られるように、この測定値変換器は、たとえ
ばふたつの測定素子６’、６ｇを備えたものとして、そ
れら画素子が、ケース４の分割面１２に対して対称な配
置であるようにすることもできる。

ケース両半体２，３にはそれぞれの端部フランジ１３．
１４があり、これらを介してそれら両半体は、詳細に図
示はしていないはめ付は装置９によって、組付き合わせ
ることができる。

そのはめ付は装置としては、締付けねじとか、スナップ
締め具とか、ばねクリップとか、さらに他の同様なもの
、でもよい。

やはり第２図に示されたように、ケース４の−側方のフ
ランジが蝶つがい１５として構成され、ケース両半体２
，３が、軸１６まわりに回動可能で、導管１上へはめ付
けられるようにすることが非常に好ましい。

すでに述べた環状の弾性保持材５は、分りさき接合面を
備えた一体ものとして構成すれば、導管１上へのこの測
定値変換器組付けに先立って、この保持材をまずはめ付
けることができるし、あるいはまた、二分割構成として
もよく、その場合には、たとえば接着によって、それら
各半休をそれぞれのケース半休へ固着ずみのもの、とし
ておくことが好ましい。

測定素子６なり画素子６′、６〃なり、の方は、それぞ
れ、そうした保持材５なり各保持材半体なり、へ組付く
べきものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図中の線１−１による断面図として、この
発明による測定値変換器を示したもの、第２図は第１図
中の矢印■の方向に見た図、である０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管の変形を検知することによって、その導管内部圧
   力を測定すべくされたものであって、その導管の外周面
   の少なくとも一部分に密着する弾性の測定素子少なくと
   もひとつを含むものとして、その導管の外周面を巻き込
   んでいる、剛性ケース、を備え、かつ、つぎの特質（ア
   ・イ・つ）をすべて満たしていることを特徴とする測定
   値変換器。 ア）その測定素子６と、そのケース４とがその導管１上
   へ取外し可能式に固着されている。 イ）その測定素子６とそのケース４とのあいだに、弾性
   の保持材５を配置し、その保持材５の弾性力により測定
   素子６をその導管１の外周面に押しつけ密着させる。 つ）その管の変形が摩擦係合式にその測定素子へ伝達さ
   れるべく構成されている。 ２、特許請求の範囲１記載の発明にふ゛いて、その測定
   素子６とその導管１とのあいだに摩擦強化性であること
   を好適例とする介在層がはさみ込まれていることを特徴
   とする測定値変換器。 ３ 特許請求の範囲１または２に記載の発明で、そのケ
   ースがその導管上へ固着可能な少なくとも二分割式の構
   成とされていて、各ケース部分２゜３いづれにも、それ
   ぞれ測定素子６’ｔ６／／と保持材５とを、少なくとも
   ひとつづつ備えていること、を特徴とする測定値変換器
   。 ４ 特許請求の範囲１〜３のいずれかに記載の発明で複
   数個の測定素子を備えている形態例に訃いて、それら測
   定素子６′、６■Ｓその導管周対向位置にそれぞれ対と
   することを好適例とする配置とされていて、この導管に
   たわみを生じた場合にそうした各ふたつでひと組とされ
   た測定素子の一方には引っばりが生じ他方には圧縮が生
   じることとなって、それぞれに、たがいに絶対値が等し
   く符号が反対な測定信号が生じて、それらが電気的に相
   殺し合わされるべくされていること、を特徴とする測定
   値変換器。 ５ 特許請求の範囲２〜４のいずれかに記載の発明にお
   いて、そのケース４が分割構成のものであり、それら両
   ケース部分２，３が一側方で可動式、たとえば蝶つがい
   １５式接続とされて訃り、導管１上へのこの測定値変換
   器固着組付けが、他側方に備えられたはめ付は装置９、
   たとえば締付けねじとか、スナップ締め具とか、ばねク
   リップとか、によって行われていること、を特徴とする
   測定値変換器。 ６ 特許請求の範囲１〜５のいずれかに記載の発明にお
   いて、各測定素子なり測定素子と保持材と、なりが、そ
   のケース内で、組外し簡単、取替え可能、な方式で固着
   されていることを特徴とする測定値変換器。