JPS6033376Y2 - ノツキングセンサ - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 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。