[发明专利]内燃机用爆震传感器

说明书

技术领域

本发明涉及非谐振型的内燃机用爆震传感器。

背景技术

爆震传感器是一种检测内燃机的爆震状态的振动传感器，主要安装于内燃机的缸体，将在燃烧室产生的爆震振动转换成电信号。发动机控制单元(以下称为ECU)根据爆震传感器的输出信号，进行爆震判定，并进行点火时期控制。

因爆震而产生的固有振动频率由公知的下述德雷珀(Draper)公式(1)来提出。

[数学式1]

F=CπB·ρmn]]>····式(1)

式中，F：谐振频率

C：燃烧气氛下的音速

B：缸膛直径

ρmn：模式分类系数(ρ10、ρ20、ρ01、ρ30、ρ11)

下标m表示径向振动的次数，n表示周向振动的次数。

根据上述德雷珀公式(1)，一般的汽车用内燃机中由爆震而产生的振动频率在最低模式(ρ10)下成为6～8kHz，在最高模式(ρ11)下成为17～23kHz。

在由内燃机产生的振动中，具有与爆震振动相近的频率分量，存在燃烧时所产生的噪声(称为燃烧噪声)、因活塞摇头而与气缸内壁相接触所产生的敲击声(称为活塞敲击噪声)等噪声。

一般，利用滤波器从爆震传感器所检测出的振动信号中提取出因爆震而产生的振动信号，并基于该振动信号的强度来进行爆震判定，需要选择能避免因上述噪声而引起误检测的爆震频率。

由于近年来的ECU因CPU的高性能化而提高了处理速度，能进行更高级的爆震控制，因此，需要在到25kHz为止的频带内、可得到变动较小而平坦的输出信号的爆震传感器。

此外，在小型双轮车中，也以提高燃料消耗效率为目的而采用爆震控制。对于小型双轮车，由于与汽车相比，排气量要小，缸膛直径要小，因此，爆震频率更高。

接着，说明爆震传感器的动作原理。

爆震传感器是如下的振动传感器：利用爆震传感器的谐振特性，将通过金属基座传送给爆震传感器的、由内燃机产生的振动加速度施加到具有压电效应的压电元件，从而转换成与由内燃机传送的振动频率及振动加速度相对应的交流电压，并作为电信号来输出。

爆震传感器能视为图10所示那样的弹簧，爆震传感器的谐振频率fr由下述集中参数的弹簧-质量系统的公式(2)来表示。

[数学式2]

fr=12πSELW]]>····式(2)

式中，fr：谐振频率

S：弹簧的截面积

E：弹簧的杨氏模量

L：弹簧的振动方向长度

W：负载质量

图11是表示输入频率与爆震传感器输出信号的关系的曲线图。

根据集中参数的弹簧-质量系统的上述公式(2)，截面积S、杨氏模量E越大，振动方向长度L、负载质量W越小，则谐振频率fr越高。因而，如图13所示，由于输入频率越接近谐振频率，输出信号越大，因此，若谐振频率有偏差，则接近谐振频率的频带内的输出信号的偏差变大。

输出信号的偏差越小，且可得到平坦的输出信号的频率范围越宽，越有利于爆震控制。接下来，基于图12说明现有的爆震传感器。

图12是表示日本专利特开2006-291969号公报所示的现有的爆震传感器100的内部结构的剖视图。

非谐振型爆震传感器100包括主体金属配件(也称为金属基座。)101、绝缘套筒102、绝缘板(也称为绝缘片材。)103、104、压电转换器(也称为压电元件。)105、特性调整用重物106、垫片107、螺母108、及外壳109。