[發(fā)明專利]內(nèi)燃機用爆震傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110297063.4
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102735394A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 橫井章人
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G01L23/22
• 分類號: G01L23/22
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非諧振型的內(nèi)燃機用爆震傳感器。

背景技術(shù)

爆震傳感器是一種檢測內(nèi)燃機的爆震狀態(tài)的振動傳感器，主要安裝于內(nèi)燃機的缸體，將在燃燒室產(chǎn)生的爆震振動轉(zhuǎn)換成電信號。發(fā)動機控制單元(以下稱為ECU)根據(jù)爆震傳感器的輸出信號，進(jìn)行爆震判定，并進(jìn)行點火時期控制。

因爆震而產(chǎn)生的固有振動頻率由公知的下述德雷珀(Draper)公式(1)來提出。

[數(shù)學(xué)式1]

F=CπB·ρmn]]>····式(1)

式中，F(xiàn)：諧振頻率

C：燃燒氣氛下的音速

B：缸膛直徑

ρmn：模式分類系數(shù)(ρ10、ρ20、ρ01、ρ30、ρ11)

下標(biāo)m表示徑向振動的次數(shù)，n表示周向振動的次數(shù)。

根據(jù)上述德雷珀公式(1)，一般的汽車用內(nèi)燃機中由爆震而產(chǎn)生的振動頻率在最低模式(ρ10)下成為6～8kHz，在最高模式(ρ11)下成為17～23kHz。

在由內(nèi)燃機產(chǎn)生的振動中，具有與爆震振動相近的頻率分量，存在燃燒時所產(chǎn)生的噪聲(稱為燃燒噪聲)、因活塞搖頭而與氣缸內(nèi)壁相接觸所產(chǎn)生的敲擊聲(稱為活塞敲擊噪聲)等噪聲。

一般，利用濾波器從爆震傳感器所檢測出的振動信號中提取出因爆震而產(chǎn)生的振動信號，并基于該振動信號的強度來進(jìn)行爆震判定，需要選擇能避免因上述噪聲而引起誤檢測的爆震頻率。

由于近年來的ECU因CPU的高性能化而提高了處理速度，能進(jìn)行更高級的爆震控制，因此，需要在到25kHz為止的頻帶內(nèi)、可得到變動較小而平坦的輸出信號的爆震傳感器。

此外，在小型雙輪車中，也以提高燃料消耗效率為目的而采用爆震控制。對于小型雙輪車，由于與汽車相比，排氣量要小，缸膛直徑要小，因此，爆震頻率更高。

接著，說明爆震傳感器的動作原理。

爆震傳感器是如下的振動傳感器：利用爆震傳感器的諧振特性，將通過金屬基座傳送給爆震傳感器的、由內(nèi)燃機產(chǎn)生的振動加速度施加到具有壓電效應(yīng)的壓電元件，從而轉(zhuǎn)換成與由內(nèi)燃機傳送的振動頻率及振動加速度相對應(yīng)的交流電壓，并作為電信號來輸出。

爆震傳感器能視為圖10所示那樣的彈簧，爆震傳感器的諧振頻率fr由下述集中參數(shù)的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的公式(2)來表示。

[數(shù)學(xué)式2]

fr=12πSELW]]>····式(2)

式中，fr：諧振頻率

S：彈簧的截面積

E：彈簧的楊氏模量

L：彈簧的振動方向長度

W：負(fù)載質(zhì)量

圖11是表示輸入頻率與爆震傳感器輸出信號的關(guān)系的曲線圖。

根據(jù)集中參數(shù)的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的上述公式(2)，截面積S、楊氏模量E越大，振動方向長度L、負(fù)載質(zhì)量W越小，則諧振頻率fr越高。因而，如圖13所示，由于輸入頻率越接近諧振頻率，輸出信號越大，因此，若諧振頻率有偏差，則接近諧振頻率的頻帶內(nèi)的輸出信號的偏差變大。

輸出信號的偏差越小，且可得到平坦的輸出信號的頻率范圍越寬，越有利于爆震控制。接下來，基于圖12說明現(xiàn)有的爆震傳感器。

圖12是表示日本專利特開2006-291969號公報所示的現(xiàn)有的爆震傳感器100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖。

非諧振型爆震傳感器100包括主體金屬配件(也稱為金屬基座。)101、絕緣套筒102、絕緣板(也稱為絕緣片材。)103、104、壓電轉(zhuǎn)換器(也稱為壓電元件。)105、特性調(diào)整用重物106、墊片107、螺母108、及外殼109。