JPS6152926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば自動車エンジンのノツキング振
動を検出するための振動センサに関する。

エンジンのノツキング状態を検出しながら点火
時期を進角制御し、ノツキング限界を越えない範
囲で燃費効率の最も良好となる状態でエンジンを
運転するようなシステムが提案されているが、こ
のノツキング状態を判別する手段として、ノツキ
ング振動を検出する振動センサを用いることが多
い。

この振動センサとして従来、例えば第１図のよ
うな装置がある。

エンジンシリンダブロツク等に対する取付用の
アンカボルト１をもつセンサボデイ２には、その
中央部に振動部支持台３が一体的に形成される。

この支持台３にはリテーナ４との間に挾持され
たかたちで、振動板５がボルト６により片持支持
状態に基端が固定される。

振動板５は全体として短冊状をしており、ほぼ
同形の薄板状の金属板７と圧電素子８を接着した
ものである。

圧電素子８はその両面に銀等をコーテイングし
て電極を形成し、圧電素子８が金属板７と一体的
にたわむごとに両電極間に電位を生じる。

この振動に伴つて発生する電位を出力として取
り出すために、一方の電極と接する金属板７に出
力端子９を連結し、他方の電極は支持台３、セン
サボデイ２を介してエンジンにボデイアースして
いる。

なお、リテーナ４の中央は筒状に形成され、か
つ絶縁材料により全体を構成して、両電極を互に
絶縁状態に保つ。

これら振動板５を収めた空間は、カバーキヤツ
プ２Ａにより密封される。

このようにして、センサボデイ２に伝達される
エンジン振動により振動板５を振動させ、これに
対応した周波数の出力変化を取り出すのである
が、片持梁を構成する振動板５の不動端が剛性の
高いセンサボデイ２に固定されているので、加振
入力に応じた出力しか発生しない。

そのため、振動板５の共振周波数はエンジンノ
ツキング振動に対応させてあるのだが、センサ共
振時の出力と、通常の振動ノイズ出力とのレベル
比であるＳ／Ｎ比が約７程度と低く、この結果、
エンジンノツキング判定がしばしば困難となる問
題があつた。

そこでこの発明は、エンジンノツキング振動な
ど特定の振動成分に対して機械的に共振する部分
に振動検出部を取付け、二重共振あるいはそれに
近い状態で出力を取り出しうるようにした振動セ
ンサを提供し、上記問題を解決することを目的と
する。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

第２図ないし第４図に第１の実施例を示す。金
属性の筒状のケース本体１０にはアンカボルト１
１が一体的に形成される一方、ケース本体１０の
筒壁部１３の端部には、比較的薄肉の円板状カバ
ープレート１４がその周縁１２をかしめ固定され
る。

このカバープレート１４は特定の測定対象周波
数域例えばノツキング周波数域で機械的に共振あ
るいはそれに近い状態で振動するように、予めそ
の支持直径Ｄ、肉厚ｔ及び中央部の重量が適切に
設定されるものである。

そして、このカバープレート（振動プレート）
１４の中央部分には、同心的に形成した支持台１
５が設けられ、振動検出部としての振動板１６が
リテーナ１７との間に挾持されたかたちでボルト
１８とナツト１９により固定されている。

この振動板１６そのものは、第１図のものと原
則的に同一に構成され、短冊状の金属板２０に同
形の圧電素子２１が接着されていて、その片持支
持された振動板１６の共振周波数がノツキング振
動周波数域と一致するよう、その幅、長さ、及び
厚みなどが設定してある。

なお、圧電素子２１は両面に銀等をコーテイン
グした電極面２１Ａ，２２Ｂを有し、一方の電極
面２２Ａは金属板２０、支持台１５、カバープレ
ート１４、センサ本体１０を介してエンジンブロ
ツク等にボデイアースされ、他方の電極面２２Ｂ
はリテーナ１７、ナツト１９、ボルト１８を介し
て接続用コネクタ２４と接続する。

したがつて、リテーナ１７、ナツト１９、ボル
ト１８、あるいはカバープレート１４、センサ本
体１０などは全て導電性材料（金属）でつくられ
る。

なお、ボルト１８には絶縁スリーブ２５が挿通
され、さらにボルト締付フランジ２６とカバープ
レート１４との間に絶縁リング２７が介装してあ
り、これらにより電極相互の絶縁を保つている。

上記支持台１５とリテーナ１７には、振動板１
６の固定位置を正確に決めるための平面部（切欠
部）２８と２９が形成され、これらに振動板１６
を合せた状態でナツト１９を締付ける。

以上のように構成され、次にその作用を説明す
ると、エンジンの振動によりセンサ本体１０及び
カバープレート１４が加振され、カバープレート
１４に取付けた振動板１６もこれに伴つて振動す
る。

圧電素子２１は振動に応じて電位が変化し、こ
れが接続用コネクタ２４を介して出力として取り
出される。

ノツキングにもとづく振動が発生すると、カバ
ープレート１４はこの振動域で共振を起こすよう
に設定してあるため、その膜振動の振幅が他の領
域と比較して大幅に増大する。

このため、これに取付けられた振動板１６も大
きく振れ、同時にこの振動と共振するようになつ
ているので、振動板１６の振幅は二重共振あるい
はそれに近い状態となり、この結果、圧電素子２
１の出力の絶対値は非共振域に比べて大幅に増加
するのである。

第５図はカバープレート１４の厚みを変化（ｔ
＝1.5，1.8，3.0mm）させたときの共振点と共振加
速度をあらわすもので、板厚ｔを薄くすると共振
周波数が低域に移ることが分かる。また、カバー
プレート１４の共振特性が矩形板のようにピーク
の鋭いものではなく、比較的ブロードな特性であ
ることが分かる。従つて、カバープレート１４の
共振周波数がノツキング周波数域から多少ズレて
も、センサ出力の向上が図れる。これを第６図に
示す。

第６図は上記ｔ＝1.5，1.8，3.0mmの厚みのカバ
ープレート１４に振動板１６を取り付けて加振実
験した結果を示すもので、板厚ｔ＝1.5mmのとき
にそれぞれの共振周波数が8KHzで一致したため
に共振時の出力が著しく大きくなり、Ｓ／Ｎ比も
666と大幅に向上している。

また、板厚ｔ＝1.8mmのときは、振動板１６の
共振点が8KHzに対しカバープレート１４の共振
点が10KHzになつたため、ピークが２つになつて
現われてはいるものの、Ｓ／Ｎ比は31となり、比
較的良好な値となつている。

なお、板厚ｔ＝３mmのときは、カバープレート
１４の共振点が16KHzとなり、振動板１６の共振
点8KHzからかなりズレているが、それでも、
Ｓ／Ｎ比は従来の７から10に向上しており、ある
程度の効果は認められる。

ただし、以上の説明で板厚そのものは、その他
の条件（支持直径など）との関係により決められ
る相対的なもので、これらの数値は特定条件下の
単なる一例に過ぎない。

次に第７図と第８図の実施例を説明すると、こ
れは振動板１６の代りにカバープレート１４の裏
面または表面に、共振周波数がノツキング周波数
域（例えば8KHz）となるように設定された共振
型のＧセンサ（重力加速度センサ）３０をスタツ
ド３１を介して取付けたものである。３２は出力
取出用のリード線である。この場合も、前述の実
施例と同様な効果が得られる。

尚、上記各実施例において、エンジンのノツキ
ング振動の検出例を説明したが、その他の振動の
検出にも勿論本考案を適用することは可能であ
る。

以上説明したように本発明によれば、機械的共
振を利用してセンサ出力を増幅でき、ノツキング
振動など特定の測定対象振動の判別が明確に行え
るという効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の断面図、第２図Ａは本発明
の第１実施例の断面図、第２図ＢはそのＥ部拡大
図、第３図は第１図のＦ―Ｆ線断面図、第４図は
要部の分解斜視図、第５図はカバープレートの共
振特性を示す説明図、第６図は本発明センサの出
力特性を示す説明図、第７図、第８図は第２、第
３実施例の断面図である。 １０……ケース本体、１４……カバープレー
ト、１６……振動板、１８……ボルト１９……ナ
ツト、２０……金属板、２１……圧電素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンのノツキング振動を検出する振動セ
   ンサにおいて、センサ本体に形成された空間部を
   覆うセンサ蓋部を振動プレートとなし、該振動プ
   レートの共振周波数をエンジンのノツキング周波
   数、あるいはその近傍となるように設定すると共
   に、前記振動プレートにエンジンのノツキング周
   波数で共振する振動検出部を取付けたことを特徴
   とする振動センサ。