专利名称：用于内燃机的爆震传感器的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种用于内燃机的爆震传感器。
背景技术：
一种在前提出的非共振爆震传感器(在下文中简称为爆震传感器)具有螺栓接收孔，该爆震传感器通过该螺栓接收孔利用通过螺栓接收孔接收的螺栓安装到内燃机的气缸体(例如，参见 JP2002-055013A)。参照图4，这种爆震传感器具有底座(支撑元件)101，其由铁基金属制成并构造为圆柱管状形式。螺栓通过底座101的螺栓接收孔102接收，并与形成在内燃机的安装座中的螺纹孔螺纹啮合。底座101包括套筒103，其构造为圆柱管状形式并设置围绕螺栓。构造为环状形式的凸缘104形成在套筒103的端部，以致凸缘104沿着垂直于套筒103的轴向方向的径向方向径向地向外延伸。由金属制成并与重物106 —体形成的螺母107螺纹地啮合套筒103的公螺纹105。重物6按压(推动)安装到套筒103并围绕套筒103的外周部的传感器主体。传感器主体包括压电元件109、两个电极板111、112和两个介电板(绝缘板)113、114。压电兀件109构造为环状形式并向外输出对应于内燃机振动的传感器输出信号(电压信号)。电极板111重叠并接触压电元件109的一端部。电极板112重叠并接触与压电元件109的所述一端部相反的压电元件109的另一端部。介电板113将重物106和螺母107与电极板111电绝缘。介电板114将底座101的凸缘104与电极板112电绝缘。如上所述，爆震传感器包括安装在底座101的凸缘104上的传感器主体。螺母107与套筒103的公螺纹105螺纹紧配合，以便包括压电元件109的传感器主体牢固地夹紧在具有与其一体形成的螺母107的重物106和底座101的凸缘104之间。然后，该组件利用树脂材料被树脂模塑，形成树脂模塑体115。此处，如图5A和5B所示，底座101具有座表面侧接触表面121。座表面侧接触表面121围绕底座101的螺栓接收孔102的开口形成，以致构造为环状形式的座表面侧接触表面121接触构造为环状形式并围绕安装座的螺纹孔形成的安装座的座表面(安装座表面)。构造为环状形式的座表面侧脱离表面122围绕座表面侧接触表面121形成，以致间隙形成在座表面侧脱离表面122和内燃机的安装座表面之间。座表面侧接触表面121从座表面侧脱离表面122朝向内燃机的安装座表面轴向地突起一个台阶。从而，环状台阶123形成在座表面侧接触表面121和座表面侧脱离表面122之间。在座表面侧接触表面121和台阶123之间的角(边缘)124的横截面限定直角(即，90 度)。相反，在座表面侧脱离表面122和台阶123之间的角125的横截面构造为具有围绕对应中心点的预定曲率半径的弯曲凹进表面(远离内燃机的安装座表面凹进的弓形弯曲表面)。底座101的表面被镀层(例如，镀锌)来提高底座101的表面的防锈性和防腐蚀性。
具有上述结构(底座包括具有直角的角)的爆震传感器利用螺栓固定到内燃机的气缸体。此后，当内燃机的气缸体的振动通过底座101传导到压电元件109时，具有对应于内燃机气缸体振动的波形的爆震传感器输出信号(电压信号)从压电兀件109向外输出。为了限制利用爆震传感器对内燃机的爆震的错误感知并从而提高爆震感知精确度，期望的是爆震传感器的输出电压在特定频率范围内(尤其在高频率范围内)不变得显著大,并且爆震传感器的输出电压相对于振动频率大致变平。为了从爆震传感器获得稳定的输出电压，S卩，相对于振动频率大致平的输出电压，需要利用螺栓将爆震传感器固定到内燃机，而不能不完全地将爆震传感器安装到内燃机气缸体的安装座表面(例如，不能相对于内燃机的安装座表面倾斜爆震传感器的底座101的下表面，更具体地是底座101的凸缘104的座表面侧接触表面121)。但是，在JP2002-055013A的爆震传感器中，形成安装到内燃机的安装座表面的安装表面的机壳由铁制成。为了提高防锈性和防腐蚀性，镀锌层(涂层)126形成在机壳的表面上。更进一步地，在底座101的座表面侧接触表面121和台阶123之间的角124的横截面限定直角。即，底座101的座表面侧接触表面121的角限定直角。因此，在镀锌层126形成在底座101的座表面侧接触表面121上的情况下，形成在座表面侧接触表面121和台阶123之间的角124上的镀锌层126形成朝向内燃机气缸体的安装座表面突起的突起。即，镀锌层126的突起形成在底座101的角124处。当施加在底座101的表面上的镀锌层126的部分突起时，内燃机气缸体的安装座表面和底座101的座表面侧接触表面121不能准确地彼此匹配，以致爆震传感器到内燃机气缸体的安装座表面的装配变得不稳定。从而，如图3中虚线所示，出现显著增加爆震传感器的输出信号(电压)的现象(共振现象)。因而，在特定频率范围(例如，高频率范围)内在爆震传感器的输出电压中产生异常。即，爆震传感器的输出电压在特定频率范围(例如，高频率范围)内不再是大致平的输出电压。因此，在特定频率范围(例如，高频率范围)内，在内燃机中产生的振动可能被爆震传感器错误地感知为爆震振动，并因而爆震传感器的爆震感知范围被不利地变窄。在此，可以想象，通过将底座101的基金属从铁基金属改变到铜基金属而取消镀锌层126的应用来避免镀锌层126的突起。但是，利用铜基金属替代具有镀锌层126的铁基金属将造成成本增加。
发明内容
本公开克服了以上缺陷。因而，本公开的一个目的是提供一种爆震传感器，其通过改进从爆震传感器向外输出的输出信号而具有感知内燃机的爆震的改进的感知精确度。本公开的另一个目的是提供一种爆震传感器，其能够通过提高爆震传感器的感知精确度来扩大爆震传感器的爆震感知范围，以致爆震传感器能够感知整个宽频率范围的爆震。更进一步地，本公开的另一个目的是提供一种爆震传感器，其能够通过减小在特定频率范围内输出信号的振动来减小或最小化从爆震传感器向外输出的输出信号中的异堂
巾O根据本公开，提供一种用于内燃机的爆震传感器。爆震传感器包括传感器主体和传感器支撑体。传感器主体包括压电兀件。压电兀件响应从内燃机产生的振动输出信号。传感器支撑体构造为管状形式并支撑传感器主体。传感器支撑体具有螺栓接收孔，其穿过传感器支撑体延伸并接收螺栓来利用螺栓固定传感器支撑体倚靠内燃机座表面。防锈或防腐蚀的保护涂层形成在传感器支撑体的整个表面上。传感器支撑体包括接触表面、脱离表面和台阶。接触表面围绕螺栓接收孔的开口的外周边缘圆周向延伸并接触内燃机的座表面。脱离表面沿接触表面圆周向延伸。脱离表面远离接触表面轴向地凹进并在脱离表面和内燃机的座表面之间限定间隙。台阶径向地放置在接触表面和脱离表面之间并沿接触表面和脱离表面圆周向延伸。在接触表面和台阶之间的角的表面是弯曲的或限定钝角。
下文所述附图仅仅用于说明目的，并无论如何不用来限定本公开的范围。图1是根据本公开一个实施例安装到内燃机气缸体的爆震传感器的剖视图；图2A是图1中区域IIA的局部放大视图；图2B是图2A中区域IIB的局部放大视图；图3是示出了对于本实施例的爆震传感器和现有技术的爆震传感器中的每个，输出电压和振动频率之间的关系的图表；图4是现有技术的爆震传感器的剖视图；图5A是图4中区域VA的放大剖视图；以及图5B是图5A中区域VB的放大剖视图。
具体实施例方式将参照图1-3说明本公开的一个实施例。图1-2B示出了本实施例的爆震传感器的安装结构。图3示出了爆震传感器的振动频率和输出电压之间的关系。本实施例的爆震感知装置包括非共振爆震传感器和内燃机控制设备(下文中称为ECU的电子控制单元)。ECU基于响应从内燃机100产生的振动从爆震传感器输出的爆震传感器输出信号(诸如电压信号的电气信号)来感知内燃机100的爆震。爆震传感器利用螺栓3紧固到内燃机100的气缸体I的安装座表面2。螺栓3是紧固件，其通过将螺栓3拧紧到内燃机100的气缸体I而将爆震传感器固定到气缸体I的安装座表面2。爆震传感器包括传感器主体10、底座(传感器支撑体)5、重物6和传感器连接器7。传感器主体10包括锆钛酸铅(PZT)元件4，其向诸如ECU和电源电路的也称为外部电路的外部设备输出对应于内燃机10的振动的爆震传感器输出信号。底座5构造为圆柱管状形式并支撑传感器主体10。重物6和底座5夹紧其间的传感器主体10。传感器连接器7将PZT元件4电连接到外部设备。底座5包括套筒11和凸缘12。套筒11构造为沿着对着内燃机3气缸体I拧紧的螺栓3的拧紧方向(安装方向)线性地延伸的圆柱管状形式。螺栓3的拧紧方向与也是传感器主体10的轴向方向的螺栓3的轴向方向重合。凸缘12构造为沿着垂直于螺栓3的拧紧方向(轴向方向)的径向方向向外延伸的环形。公螺纹14形成在套筒11的外周表面上。与重物6 —体形成并具有母螺纹的螺母13对着公螺纹14螺纹地拧紧。具有圆形横截面的螺栓接收孔15穿过套筒11和凸缘12形成来轴向地接收螺栓
3。螺栓3具有公螺纹轴部3a，其螺纹地啮合形成在安装座表面2中的气缸体I的螺纹孔(母螺纹孔)2a。因而，本实施例的爆震传感器形成中心孔类型的爆震传感器，其中螺栓接收孔15在传感器组成部件(例如，传感器主体10、底座5和重物6)的中心处延伸。以下将说明底座5的细节。传感器主体10包括作为它的主要部件的PZT元件4。传感器主体10还包括第一电极板(也称为第一电极)21、第二电极板(也称为第二电极)22、第一介电板(也称为第一绝缘板或第一绝缘元件)23和第二介电板(也称为第二绝缘板或第二绝缘元件)24。PZT元件4由能够产生压电效应的材料(锆钛酸铅)制成。代替PZT元件4，可以替换地设置由能够产生压电效应的其它类型材料制成的其它类型的压电元件，例如这种材料可以是陶瓷(例如钛酸钡)、结晶材料(例如，石英)或有机材料(例如，聚偏二氟乙烯)。PZT元件4放置在图1中底座5的凸缘12的上端面(上表面)侧。PZT元件4是感知元件(测量元件)，其感知从气缸体I通过底座5传送到PZT元件4的轴向振动并输出对应于所感知振动的对应爆震传感器输出信号(电压信号)。第一电极板21是放置来接触PZT元件4的一个轴向端部(一个轴向端面)的电极。因而，第一电极板21电连接到PZT元件4的该一个轴向端部。第二电极板22是放置来接触与PZT元件4的该一个轴向端部相反的PZT元件4的另一个轴向端部(另一个轴向端面)的电极。因而，第二电极板22电连接到PZT元件4的另一个轴向端部。第一介电板23是构造为环形片形式并放置来接触第一电极板21并在重物6和第一电极板21之间电绝缘的介电体(绝缘体，介电片)。第二介电板24是构造为环状片形式并放置来接触第二电极板22并在底座5的凸缘12和第二电极板22之间电绝缘的介电体(绝缘体，介电片)。重物6构造为环状形式并由铁基金属(例如，碳钢)制成。重物6构造为环状形式，例如通过铸造工艺、锻造工艺、加压工艺、切削工艺和研磨工艺。参照图1，构造为环状形式的螺母13与重物6的上部一体形成。螺母13的内周表面具有与形成在底座5的套筒11中的公螺纹14螺纹啮合的母螺纹。螺母13具有多边形横截面(例如，六边形横截面)。换句话说，螺母13的外周表面构造为多边形形式(例如，六边形形式)。因此，螺母13能够利用工具(例如，扳手)通过对着底座5的套筒11的公螺纹4螺纹地拧紧螺母13的母螺纹来牢固地固定到底座5的套筒11。设置重物6来通过夹紧重物6和凸缘12之间的PZT元件4对PZT元件4施加负载。重物6具有位于底座5的凸缘12的上端面所定位的轴向侧的相对部(图1中下端部)。凸缘12的上端面位于与内燃机100轴向相反更具体地与内燃机00的气缸体I的安装座表面2轴向相反的轴向侧。重物6的相对部与底座5的凸缘12的上端面轴向相对。在下文中，凸缘12的上端面也可以简单地称为凸缘12的上表面。重物6的相对部与凸缘12的上端面轴向地间隔预定轴向距离。在此,重物6放置在第一电极板21的上表面上,其是第一电极板21的沿着第一电极板21的厚度方向，即沿着底座5的轴向方向的一个端面。重物6构造为圆周向围绕套筒11的外周部的环状形式(或圆柱管状形式)。传感器连接器7包括第一和第二传感器端子(第一和第二导电体)61、62以及树脂模塑体32。第一和第二端子61、62通过多个导电线(例如，线束)电连接到例如为外部电路的ECU的A/D转换器电路和电源电路。树脂模塑体32保持第一和第二传感器端子61、62的每个的传感器导线51、52。传感器连接器7的树脂模塑体32包括在树脂模塑体32中一体形成的树脂填充部
33、连接器外壳34、端子接收部(导体接收部)35和传感器覆盖部36。树脂填充部33构造为圆柱管状形式。连接器外壳34构造为四边形管形式(例如，矩形或方形管形式)。连接器外壳34的罩部沿着配合方向(连接方向)延伸，连接器外壳34沿该配合方向配合到即连接到与外部电路连接的对应外部连接器。端子接收部35是保持第一和第二传感器端子61、62的传感器导线51、52的部分。传感器覆盖部36是覆盖底座5的套筒I的外周部和传感器主体10的外周部的部分。第一和第二传感器端子61、62通过利用模塑材料(例如，具有介电特性的合成树月旨)插入模塑而牢固地保持在树脂模塑体32的端子接收部35中。第一传感器端子61包括第一电极板21和传感器导线51。第一电极板21重叠并接触位于轴向方向(PZT元件4的按压方向)的一个轴向端侧上的PZT元件4的一个轴向端部(一个轴向端面)。第一传感器端子61的传感器导线51从第一电极板21径向向外延伸。第一传感器端子61的传感器导线51是连接到外部电路的第一端子部。第二传感器端子62包括第二电极板22和传感器导线52。第二电极板22重叠并接触位于轴向方向(PZT元件4的按压方向)的另一端侧上的PZT元件4的另一个轴向端部(另一个轴向端面)。第二传感器端子62的传感器导线52从第二电极板22径向向外延伸。第二传感器端子62的传感器导线52是连接到外部电路的第二端子部。第一传感器端子61的传感器导线51和第二传感器端子62的传感器导线52插入模塑在树脂模塑体32的端子接收部35中。更进一步地，第一传感器端子61的传感器导线51的远端部和第二传感器端子62的传感器导线52的远端部暴露在形成于树脂模塑体32的连接器外壳34的内部中的内部空间中。第一传感器端子61的传感器导线51和第二传感器端子62的传感器导线52通过电阻器(阻抗元件)37彼此电连接。PZT元件4、第一和第二电极板21、22以及第一和第二介电板23、24分别构造为圆周向延伸并围绕底座5的套筒11的外周部并位于底座5的套筒11的径向外侧的环状形式(或者圆柱管状形式)。第一介电板23、第一电极板21、PZT兀件4、第二电极板22和第二介电板24按照这个顺序从重物6侧沿着轴向方向依次布置并夹紧在底座5的凸缘12和重物6的相对部之间。通过调整重物6与底座5的套筒11的公螺纹14的螺纹啮合量(通过调整啮合位置)，调整施加到夹紧在底座5的凸缘12和重物6的相对部之间的第一介电板23、第一电极板
21、PZT元件4、第二电极板22和第二介电板24的负载量。底座5、PZT兀件4、重物6、第一和第二电极板21、22以及第一和第二介电板23、24的外周部覆盖有树脂模塑体32的传感器覆盖部36。多个径向凹槽(径向延伸的凹槽或交叉凹槽)39形成在重物6的下表面(重物6的位于PZT元件4侧的环状端面)，以便在重物6的内周部和外周部之间径向地连通。因而，在模塑工艺中，形成树脂模塑体32的模塑树脂材料也填充径向地限定在传感器主体10(包括PZT元件)和重物6的内周部与套筒11的外周表面之间的圆筒形间隙，以便形成树脂填充部33。在此，本实施例的非共振爆震传感器在安装后使用，以致由铁基金属(例如，碳钢)制成的底座5的下表面接触内燃机100的气缸体I的安装座表面2。按照这种方式，底座5电连接到气缸体I。更进一步地，直接安装到底座5的套筒11的重物6通过底座也电连接到气缸体I。因此，在本实施例的非共振爆震传感器中，通过使用为传感器主体10的部件的第一和第二介电板23、24, PZT兀件4以及第一和第二电极板21、22与支撑传感器主体10 (包括PZT元件4)的底座5和施加负载到PZT元件4的重物6都电绝缘。在此，第一介电板23在重物6和第一电极板21之间电绝缘，并且第二介电板24在底座5的凸缘12和第二电极板22之间电绝缘。具有介电特性的模塑材料(树脂填充部33)填充径向地限定在传感器主体10 (包括PZT元件4)和重物6的内周部与套筒11的外周表面之间的圆筒形间隙。因而，模塑材料(树脂填充部33)限制PZT元件4以及第一和第二电极板21、22电连接到底座5的套筒11。再者，将参照图1-3说明本实施例的底座5的细节。底座5构造为圆柱管状形式并由铁基金属(例如，碳钢)制成。底座5包括套筒11和凸缘12。与螺母13的母螺纹螺纹啮合的公螺纹14形成在套筒11的外周表面内。螺栓接收孔15形成来穿过套筒11延伸。构造为环状形式的座表面16形成在套筒11的一个轴向端面内。座表面16围绕套筒11的螺栓接收孔15的开口圆周向延伸。螺栓3的头部坐靠座表面16。重物6、第一介电板23、第一电极板21、PZT元件4、第二电极板22和第二介电板24按照这个顺序从套筒11的一个轴向端侧朝向另一个轴向端侧(即，从图1中的上侧到下侦D装配到套筒11的外周部。在底座5中，为了增加树脂模塑体32和底座5之间的接触紧密性，底座5具有多个圆周凹槽17和多个圆周凹槽18。圆周凹槽17在套筒11的一个轴向端部(图1中底座5的上端部)的外周表面中径向地向内凹进，并且圆周凹槽18在凸缘12 (图1中底座5的下端部)的外周表面中径向地向内凹进。底座5的凸缘12设在套筒11的另一个轴向端部中。底座底部表面(以下称为底座5的下表面)形成在位于气缸体I的安装座表面2所定位的那侧上的凸缘12的下端面中。底座5的下表面包括座表面侧接触表面41和座表面侧脱离表面42。座表面侧接触表面41构造为环状形式并接触气缸体I的安装座表面2。更具体地，座表面侧接触表面41围绕螺栓接收孔15的开口的周边边缘圆周向延伸并接触安装座表面2。座表面侧脱离表面42构造为环状形式并限定在座表面侧脱离表面42和气缸体I的安装座表面2之间的小环状间隙(微小间隙)。具体地，座表面侧脱离表面42沿座表面侧接触表面41圆周向延伸。座表面侧脱离表面42远离座表面侧接触表面41轴向地凹进并限定在座表面侧脱离表面42和安装座表面2之间的间隙。环状台阶43径向地设置在座表面侧接触表面41和座表面侧脱离表面42之间并沿底座5中的座表面侧接触表面41和座表面侧脱离表面42圆周向延伸。具有预定涂层厚度(例如，10 μ m)的防锈防腐蚀保护涂层(镀锌层)8施加在底座5的整个表面上，以便提高作为底座5的基本金属的铁基金属的防锈性和防腐蚀性。座表面侧接触表面41沿螺栓接收孔15的开口的周边边缘(圆周边缘)形成。座表面侧接触表面41形成为平面表面，当螺栓3的公螺纹轴部3a紧固地拧入气缸体I的母螺纹孔2a时，座表面侧接触表面41与气缸体I的安装座表面2面对面接触。座表面侧接触表面41从座表面侧脱离表面42朝向气缸体I的安装座表面2轴向地突起一个台阶。座表面侧接触表面41具有比螺栓3头部的外径略微大的外径。形成座表面侧脱离表面42来在座表面侧接触表面41的径向外侧上圆周向围绕座表面侧接触表面41。座表面侧脱离表面42从座表面侧接触表面41朝向与安装座表面2轴向相反的那侧轴向地凹进一个台阶。座表面侧脱离表面42具有比螺栓3头部的外径略微大的内径。本实施例的底座5例如通过铸造工艺、锻造工艺、切削工艺和研磨工艺中的一种或多种来形成具有套筒11、凸缘12、座表面侧接触表面41、座表面侧脱离表面42和台阶43。在座表面侧接触表面41和台阶43之间的角44被弓形倒角来形成弯曲突起表面(向外朝向安装座表面2突起的弓形弯曲表面)。即，形成在底座5的座表面侧接触表面41和台阶43之间的角44的横截面区域被弓形弯曲(形成具有预定曲率半径R (例如Φ0.5mm或更大)的弓形弯曲表面)，以便能够限制镀锌层8的隆起，即突起。再者，将说明根据本实施例的爆震传感器的制造方法。首先，锻造诸如碳钢的铁基金属来形成锻块，由锻块制成支撑传感器主体10的底座(传感器支撑体)5。然后，该锻块放入锻造模具并冷锻造(或热锻造)。按照这种方式，形成具有圆柱管状套筒11和环状凸缘12的锻造件(基本金属)。接着，在锻造件上执行切削工艺，以便在套筒11的外周表面形成将螺纹啮合与重物6 —体形成的螺母13的公螺纹14。在此，应该注意，穿过其接收螺栓3的圆形螺栓接收孔15可以通过在锻造件上执行切削工艺(例如，钻孔工艺)来形成。更进一步地，例如通过在圆柱管状突起(从座表面侧脱离表面42朝向内燃机100向下突起的部分)的下表面中实行切削工艺和/或研磨工艺，在锻造件的下表面形成座表面侧接触表面41，所述圆柱管状突起形成在锻造件的下表面中并与螺栓接收孔15同心。接着，通过在基本金属的整个表面上的电镀工艺(镀层工艺)形成具有预定涂层厚度(镀层厚度)的镀锌层8，所述整个表面通过切削工艺和/或研磨工艺从锻造件产生。按照这种方式，形成圆柱管状底座5。
镀锌层8是镀层，即由锌或锌合金制成并具有例如2μπι-30μπι或替换地3 μ m-15 μ m涂层厚度(镀层厚度)的涂层(分别防锈或防腐蚀的锈保护涂层或腐蚀保护涂层)。镀锌层8例如可以通过常规电镀工艺(电解镀锌工艺)来形成。替换地，例如可以通过酸浴(例如，硫酸盐浴、氨浴、钾浴)或碱浴(碱性无氰化浴、碱性氰化浴)在底座5的基本金属上形成镀锌层。当镀锌层的涂层厚度小于2 μ m时，由铁基金属(例如碳钢)制成的底座(基本金属)5的防锈性和防腐蚀性不能得到充分保持。更进一步地，当镀锌层的涂层厚度大于30 μ m时，镀锌层8容易被剥落，并且镀层工艺所需的时间周期被不利地延长。在此，镀锌层(层)8的表面可以涂有包括能够比锌更容易氧化的金属成分的铬酸盐转化涂层。按照这种方式，例如能够避免镀锌层8的腐蚀和褪色。铬酸盐涂层可以具有
0.05 μ m-0.18 μ m的涂层厚度并可以通过使用形成三价铬酸盐转化涂层的工作溶液形成。下面，将说明根据本实施例的爆震传感器的组装工序(组装方法)。首先，第二介电板24、第二电极板22、PZT元件4、第一电极板21、第一介电板23和重物6按照这个顺序在底座5的凸缘12的上表面(安装表面)上从下端侧(所述另一个轴向端侧)朝向上端侧(所述一个轴向端侧)堆叠，以便围绕底座5的套筒11的外周部。这时，第一传感器端子61的传感器导线51和第二传感器端子62的传感器导线52通过电阻器37彼此电连接。接着，与重物6 —体形成的螺母13的母螺纹与套筒11的公螺纹14螺纹啮合，以便传感器主体10(第二介电板24、第二电极板22、ΡΖΤ兀件4、第一电极板21和第一介电板23)牢固地夹紧在底座5的凸缘12的上表面和重物6的相对部之间。此后，底座5和传感器主体10放置在注射成型模具中。然后，模塑树脂材料注射成型在注射成型模具中，以致模塑树脂材料覆盖底座5和传感器主体10，因而形成树脂模塑体32。按照这种方式，制造非共振爆震传感器。在此，如此形成爆震传感器，以致底座5的下表面(座表面侧接触表面41、座表面侧脱离表面42和台阶43)从树脂模塑体32的所述另一个轴向端面，即内燃机100侧端面(所述另一个轴向端面，即图2Α中的下表面45)露出，并且底座5的套筒11的所述一个轴向端面从树脂模塑体32的与内燃机100轴向相反的所述一个轴向端面(图1中的上端面)露出。按照上述方式制造的爆震传感器如下安装到气缸体I。即，将螺栓3插过延伸穿过传感器主体10和底座5的螺栓接收孔15。然后，螺栓3的公螺纹轴部3a的公螺纹螺纹拧紧进气缸体I的母螺纹孔2a，以便底座5的下表面(尤其是座表面侧接触表面41)与气缸体I的安装座表面2面对面地接触。因而，爆震传感器固定到气缸体I。下面，将参照图1-3简要地说明根据本实施例的爆震传感器的操作。本实施例的爆震传感器通过在轴向方向(拧紧方向，即螺栓3的安装方向)经传感器主体10和底座5接收的螺栓3固定到内燃机100的气缸体I的安装座表面2。在内燃机100中产生的振动传导到安装到气缸体I的爆震传感器的底座5的凸缘12。传导到底座5的内燃机100的振动经底座5的套筒11传导到重物6。
此后，传导到重物6的内燃机100的振动通过重物6放大，然后传导到PZT元件4。具体地，爆震传感器如此安装，以致底座5的下表面接触气缸体I的安装座表面2。按照这种方式，彼此接触的底座5和重物6随内燃机100的振动一起同步地振动。此时，与内燃机100处产生的振动加速度成比例的力施加到PZT元件4。因而，与由振动造成的PZT元件4的变形成比例的电压产生在分别位于PZT元件4的相反轴向侧的第一电极板21和第二电极板22之间。S卩，施加到PZT元件4的应力转换为电信号，即爆震传感器输出信号(电压信号)。因此，具有类似于内燃机100振动波形的波形的电压信号通过第一和第二传感器端子61、62的传感器导线51、52向外输出。然后，ECU接收(获得)从爆震传感器输出的电压信号。当电压信号超过预定值时，ECU确定爆震振动产生在内燃机100中并执行火花塞的延迟控制操作和燃料喷射器的喷射定时控制操作。下面，将说明本实施例的优点。如上所述，根据本实施例，底座5的下表面的座表面侧接触表面41和台阶43之间的角44的横截面构造为具有曲率半径R的弓形弯曲的突起表面。因而，能够有利地限制底座5的下表面的角44处的镀锌层8的隆起，即突起。按照这种方式，底座5的座表面侧接触表面41能够制造为平面表面(平表面)，以便稳定爆震传感器安装到气缸体I的安装座表面2。结果，能够限制显著增大向外输出的爆震传感器的输出信号(电压信号)的现象(共振现象)。因而，减小在特定频率范围(例如，高频率范围)内爆震传感器的输出信号的变化。按照这种方式，能够限制在特定频率范围(例如，高频率范围)内爆震传感器的输出电压(相对于振动频率的输出电压)出现异常。结果，爆震传感器的输出电压如图3中实线所示变成大致平的输出电压。本实施例的爆震传感器是非共振爆震传感器，其如此固定，以致底座5的凸缘12的下表面(尤其是座表面侧接触表面41)接触气缸体I的安装座表面2。图3示出了实验结果，表示现有技术的爆震传感器的传感器输出信号的电压波形(传感器输出波形)和本实施例的爆震传感器的传感器输出信号的电压波形(传感器输出波形)。在图3中，横坐标轴表示振动频率，并且纵坐标轴表示传感器输出电压。由图3中实线表示的电压波形是本实施例的爆震传感器的传感器输出波形。更进一步地，由图3中虚线表示的电压波形是现有技术的爆震传感器的传感器输出波形。如通过该实验结果所理解，现有技术的爆震传感器的传感器输出波形示出了在高频率范围内相对于振动频率的变化输出电压的相对大的变化量。相比之下,本实施例的爆震传感器的传感器输出波形示出了甚至在高频率范围内相对于振动频率的变化输出电压的相对小的变化量。鉴于以上结果，本实施例的爆震传感器的输出电压在特定频率范围内(尤其在高频率范围内)没有显著变大，并且本实施例的爆震传感器的输出电压相对于振动频率大致变平(即，具有大致恒定或不快速变化的电压波形梯度的输出电压)。因此，本实施例的爆震传感器能够有利地限制由内燃机100的爆震造成的振动的错误感知。结果，能够提高爆震感知精确度。
因而，能够改进爆震传感器的输出电压，从而能够提高感知内燃机100的爆震的感知精确度。更进一步地，在整个宽频率范围能够提高感知内燃机100的爆震的感知精确度。因此，能够显著增加爆震感知范围。此外，根据本实施例，如上所述，能够减小特定频率范围(例如，高频率范围)内输出电压的变化。因此，能够减小从爆震传感器向外输出的输出信号中的异常，即能够减小从爆震传感器向外输出的输出信号(电压信号)中的异常。现在，将说明以上实施例的修改。在以上实施例中，提高底座5的防锈性和/或防腐蚀性的镀锌层8用作形成在作为传感器支撑体的底座5的整个表面上的锈保护和/或腐蚀保护涂层。替换地，提高底座5的防锈性和/或防腐蚀性的铬酸锌镀层能够用作形成在传感器支撑体的整个表面上的锈保护和/或腐蚀保护涂层。此外，提高镀锌层的防锈性或防腐蚀性的锈保护薄膜或腐蚀保护薄膜可以形成在镀锌层8的表面上。在以上实施例中，形成在底座5的凸缘12的下表面中的角44被倒角来形成具有曲率半径R (例如Φ0.5mm或更大)的弓形弯曲突起表面。替换地，形成在底座5的凸缘12的下表面中的角44可以被锥化来形成锥面，从而制成被构造来限定钝角(角44的横截面限定钝角或钝圆形状)的角 44。在这种情况下，由该锥化形成的锥面(坡面)相对于座表面侧接触表面41以预定锥角(大致0°〈Θ彡10° )倾斜，并相对于台阶43以预定角(大致0°〈Θ彡10° )倾斜。其它的优点和修改对本技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。因此本公开按照它更广的术语不局限于示出和说明的特定细节、代表装置和图解示例。
权利要求
1.一种用于内燃机(100)的爆震传感器，该爆震传感器包括: 包括压电元件(4)的传感器主体(10)，其中所述压电元件(4)响应从所述内燃机(100)产生的振动而输出信号；以及 被构造为管状形式并支撑所述传感器主体(10)的传感器支撑体(5)，其中: 所述传感器支撑体(5)具有螺栓接收孔(15)，其延伸穿过所述传感器支撑体(5)并接收螺栓(3)，以利用所述螺栓(3)将所述传感器支撑体(5)固定到所述内燃机(100)的座表面⑵; 防锈或防腐蚀的保护涂层(8)形成在所述传感器支撑体(5)的整个表面上； 所述传感器支撑体(5)包括: 接触表面(41)，其围绕所述螺栓接收孔(15)的开口的周边边缘圆周向延伸并接触所述内燃机(100)的所述座表面 (2)； 沿所述接触表面(41)圆周向延伸的脱离表面(42)，其中所述脱离表面(42)远离所述接触表面(41)轴向地凹进并且在所述脱离表面(42)和所述内燃机(100)的所述座表面(2)之间限定间隙；以及 台阶(43)，其径向地放置在所述接触表面(41)和所述脱离表面(42)之间并沿所述接触表面(41)和所述脱离表面(42)圆周向延伸；并且 在所述接触表面(41)和所述台阶(43)之间的角(44)的表面是弯曲的或限定钝角。
2.根据权利要求1所述的爆震传感器，其中所述保护涂层(8)是防锈或防腐蚀的镀锌层。
3.根据权利要求1所述的爆震传感器，其中所述传感器支撑体(5)具有凸缘(12)，当所述传感器支撑体(5)利用所述螺栓(3)固定到所述座表面(2)时，所述凸缘(12)接触所述内燃机(100)的所述座表面(2)。
4.根据权利要求1所述的爆震传感器，其中所述传感器支撑体(5)具有沿着与所述螺栓(3)的轴向方向垂直的径向方向径向向外延伸的凸缘(12)。
5.根据权利要求4所述的爆震传感器，还包括与所述传感器支撑体(5)螺纹啮合并紧固到所述传感器支撑体(5 )的重物(6 )，其中所述重物(6 )在所述重物(6 )和所述凸缘(12 )之间夹紧所述传感器主体(10)。
6.根据权利要求4所述的爆震传感器，还包括与所述传感器支撑体(5)螺纹啮合并紧固到所述传感器支撑体(5)的重物(6)，其中所述重物(6)朝向所述凸缘(12)推动所述传感器支撑体(5)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的爆震传感器，其中当所述传感器支撑体(5)利用所述螺栓(3)固定到所述内燃机(100)的所述座表面(2)时，所述传感器支撑体(5)的所述接触表面(41)与所述座表面(2)面对面地接触。
8.根据权利要求1-6任一项所述的爆震传感器，其中所述接触表面(41)从所述脱离表面(42 )朝向所述内燃机(100 )的所述座表面(2 )突起。
9.根据权利要求1-6任一项所述的爆震传感器，还包括将所述压电元件(4)连接到外部设备的连接器(7)。
10.根据权利要求9所述的爆震传感器，其中所述连接器(7)包括: 电连接到所述压电元件(4)的一个轴向端部的第一导体(61)；电连接到所述压电元件(4)的另一个轴向端部的第二导体(62)，所述另一个轴向端部与所述压电元件(4)的所述一个轴向端部轴向相反；以及 由树脂制成并保持所述第一导体(61)和所述第二导体(62)的模塑体(32)。
11.据权利要求1-6任一项所述的爆震传感器,其中所述传感器主体(10)包括: 接触所述压电元件(4)的一个轴向端面的第一电极(21)； 接触所述压电元件(4)的另一个轴向端面的第二电极(22)，所述另一个轴向端面与所述压电元件(4)的所述一个轴向端面轴向相反； 接触所述第一电极(21)的与所述压电元件(4)轴向相反的端面的第一介电元件(23)，以在所述第一介电元件(23)和所述压电元件(4)之间轴向保持所述第一电极(21);以及接触所述第二电极(22)的与所述压电元件(4)轴向相反的端面的第二介电元件(24)，以在所述第二介电元件(24)和所述压电元件(4)之间轴向保持所述第二电极(22)。
12.根据权利要求1-6任一项所述的爆震传感器，其中在所述接触表面(41)和所述台阶(43)之间的所述角(44)的所述表面被倒角，以形成向外突起的弯曲表面。
全文摘要
传感器主体(10)包括响应从内燃机(100)产生的振动而输出信号的压电元件(4)。传感器支撑体(5)构造为管状形式并支撑所述传感器主体(10)。所述传感器支撑体(5)具有螺栓接收孔(15)，其延伸穿过所述传感器支撑体(5)并接收螺栓(3)。防锈或防腐蚀的保护涂层(8)形成在所述传感器支撑体(5)的整个表面上。在所述传感器支撑体(5)的接触表面(41)和台阶(43)之间的角(44)的表面是弯曲的或限定钝角。
文档编号G01L23/22GK103091035SQ20121043167
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者萩尾弘文 申请人:株式会社电装