JP2001055967A - Ignition plug incorporating pressure sensor - Google Patents

Ignition plug incorporating pressure sensor

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JP2001055967A
JP2001055967A JP11227491A JP22749199A JP2001055967A JP 2001055967 A JP2001055967 A JP 2001055967A JP 11227491 A JP11227491 A JP 11227491A JP 22749199 A JP22749199 A JP 22749199A JP 2001055967 A JP2001055967 A JP 2001055967A
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JP
Japan
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pressure
pressure sensor
piezoelectric element
output
polycrystalline
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Pending
Application number
JP11227491A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Okazaki
浩二 岡崎
Masayoshi Matsui
正好 松井
Takahiro Suzuki
隆博 鈴木
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignition plug incorporating a pressure sensor which shows widely ranged use temperature and fastening load, excellent durability and high accuracy in sensing pressure. SOLUTION: An ignition plug 1 incorporating a pressure sensor has a main body metal fitting 17 inside which a pressure sensor 41 is arranged so as to be in contact with an internal combustion engine main body 25 through a gasket 33 for securing airtightness. The pressure sensor 41 has an piezoelectric element composed of polycrystalline PbNb2O6, and senses pressure inside a cylinder of the internal combustion engine from fluctuation of plug fastening load. Adopting polycrystalline PbNb2O6 as the piezoelectric element, the ignition plug 1 incorporating the pressure sensor shows a widely ranged use temperature and fastening load, excellent durability, and accuracy in sensing pressure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の筒内圧
を検出するための圧力センサを内蔵した圧力センサ内蔵
点火プラグに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spark plug with a built-in pressure sensor having a built-in pressure sensor for detecting the in-cylinder pressure of an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、内燃機関では、機関の運転を
総合的に制御するために、内燃機関各部の運転状態を検
出しており、検出される状態量の一つである燃焼室内の
圧力(筒内圧)を用いることで、失火やノッキングの検
出、燃費の向上などを図っている。そして、この筒内圧
は、内燃機関のシリンダヘッドに気筒内に通じる導通孔
を設けて、導通孔に圧力センサを備え、導通孔に伝播さ
れる燃焼ガスの圧力変化を圧力センサで検出することで
測定できる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine, in order to comprehensively control the operation of the engine, the operating state of each part of the internal combustion engine is detected. By using (in-cylinder pressure), misfire and knocking are detected, and fuel efficiency is improved. This in-cylinder pressure is obtained by providing a through hole communicating with the cylinder in the cylinder head of the internal combustion engine, providing a pressure sensor in the through hole, and detecting a change in pressure of the combustion gas propagated through the through hole by the pressure sensor. Can be measured.

【0003】しかし、この測定方法は、シリンダヘッド
に導通孔を設けるための特別な加工作業が必要となり、
また、内燃機関の構造が複雑になるという問題があっ
た。こうした問題に対して、点火プラグと内燃機関との
間に配置し、点火プラグの締め付け荷重の変動により筒
内圧を検出する座型圧力センサが提案されている。そし
て、座型圧力センサの一例として、点火プラグの主体金
具の取付座部内に圧電素子を内蔵した点火プラグ(圧力
センサ内蔵点火プラグ)として内燃機関に装着されるも
のがある。
[0003] However, this measuring method requires a special processing operation for providing a conductive hole in the cylinder head.
Further, there is a problem that the structure of the internal combustion engine becomes complicated. In order to solve such a problem, there has been proposed a seat-type pressure sensor which is disposed between an ignition plug and an internal combustion engine and detects an in-cylinder pressure based on a change in a tightening load of the ignition plug. As an example of a seat-type pressure sensor, there is a sensor mounted on an internal combustion engine as a spark plug (a spark plug with a built-in pressure sensor) in which a piezoelectric element is built in a mounting seat of a metal shell of the spark plug.

【0004】なお、圧電素子は、印加された圧力に応じ
て電荷を出力する特性を有するものであり、出力される
電荷量によって圧電素子に印加された圧力を判断し、筒
内圧を検出している。そして、圧力センサ内蔵点火プラ
グは、シリンダヘッドを特別に加工することなく内燃機
関に装着できることから、容易に筒内圧を測定すること
ができる。また、内燃機関の形状が複雑にならないこと
から、吸気弁・排気弁などの他の機器を設置するための
スペースを広く確保することが可能になる。
The piezoelectric element has a characteristic of outputting electric charge in accordance with the applied pressure. The pressure applied to the piezoelectric element is determined based on the amount of the output electric charge, and the in-cylinder pressure is detected. I have. Since the ignition plug with a built-in pressure sensor can be mounted on the internal combustion engine without specially processing the cylinder head, the in-cylinder pressure can be easily measured. Further, since the shape of the internal combustion engine is not complicated, it is possible to secure a wide space for installing other devices such as an intake valve and an exhaust valve.

【0005】また、これまでは、圧力センサ内蔵点火プ
ラグに備えられる圧電素子としては、多結晶のPbTi
3 (チタン酸鉛。以下、PTともいう)や、多結晶の
Pb(Zr,Ti)O3(ジルコニウム・チタン酸鉛。以
下、PZTともいう)が多く用いられていた。
Conventionally, as a piezoelectric element provided in an ignition plug with a built-in pressure sensor, a polycrystalline PbTi
O 3 (lead titanate; hereinafter also referred to as PT) and polycrystalline Pb (Zr, Ti) O 3 (zirconium / lead titanate; hereinafter also referred to as PZT) have been frequently used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、PTおよびP
ZTを含めた圧電素子は、使用経過に伴い素子が劣化し
て出力が低下してしまう特性を有しており、劣化が過度
に進行すると電荷の出力割合が小さくなり、正常に圧力
を検出することが出来なくなる。
However, PT and P
Piezoelectric elements including ZT have the characteristic that the element deteriorates with the progress of use and the output decreases. If the deterioration progresses excessively, the output ratio of electric charge decreases, and pressure is detected normally. I can't do anything.

【0007】そして、この圧電素子の劣化の進行速度
は、圧電素子ごとに異なっており、また、雰囲気温度が
高い場合や、印加される圧力が大きい場合にも、圧電素
子の劣化の進行速度が速くなることが知られている。特
に、座型圧力センサは、内燃機関での混合気の燃焼によ
る熱を受けると共に、常に圧力(締め付け荷重)が印加
された状態となることから、劣化の進行が速くなる傾向
がある。
[0007] The rate of progress of the deterioration of the piezoelectric element differs for each piezoelectric element. In addition, even when the ambient temperature is high or the pressure applied is large, the rate of progress of the deterioration of the piezoelectric element is low. It is known to be faster. In particular, the seat-type pressure sensor receives heat from the combustion of the air-fuel mixture in the internal combustion engine, and is always in a state in which a pressure (tightening load) is applied.

【0008】このため、圧力センサ内蔵点火プラグに用
いる圧電素子としては、使用可能な温度および締め付け
荷重の範囲が広い圧電素子を用いることが望ましく、ま
た、劣化の進行速度が遅い圧電素子、つまり、耐久性に
優れた圧電素子を用いることが望ましい。
For this reason, it is desirable to use a piezoelectric element having a wide range of usable temperature and a tightening load as the piezoelectric element used for the ignition plug with a built-in pressure sensor. It is desirable to use a piezoelectric element having excellent durability.

【0009】一方、圧電素子は、印加される圧力が同一
であっても、雰囲気温度が異なることにより、定常的に
出力電荷が変化する特性(温度特性)を有している。ま
た、圧電素子は、急激な温度変化によって、圧電素子を
構成する結晶自身が膨張あるいは収縮することで、過渡
的に出力電荷が変動する特性(焦電特性)がある。
On the other hand, the piezoelectric element has a characteristic (temperature characteristic) that the output charge constantly changes due to a different ambient temperature even when the applied pressure is the same. Further, the piezoelectric element has a characteristic (pyroelectric characteristic) in which the output charge fluctuates transiently due to expansion or contraction of a crystal constituting the piezoelectric element due to a rapid temperature change.

【0010】このため、内燃機関の運転状態の変化によ
り温度が変化した場合、温度特性により圧力信号に誤差
が生じたり、あるいは、焦電特性により圧力信号のグラ
ンドレベルが変動してしまうことがある。こうした問題
を解消するため、例えば、圧力信号を取り込む電子制御
装置(ECU)では、入力される圧力信号のダイナミッ
クレンジを広く設定して、検出時の温度変化に応じて圧
力信号の入力レンジを制御するなどの処理を行い、誤差
やグランドレベルを補正することで、正確な圧力を検出
するようにしている。
Therefore, when the temperature changes due to a change in the operation state of the internal combustion engine, an error may occur in the pressure signal due to the temperature characteristic, or the ground level of the pressure signal may fluctuate due to the pyroelectric characteristic. . In order to solve such a problem, for example, in an electronic control unit (ECU) that takes in a pressure signal, the dynamic range of the input pressure signal is set to be wide, and the input range of the pressure signal is controlled according to a temperature change at the time of detection. Then, by correcting the error and the ground level, an accurate pressure is detected.

【0011】しかし、ECUが内部で認識するレンジ幅
は、そのECU毎のハードウェア仕様により決まる固定
値であるため、圧力信号のダイナミックレンジを大きく
設定した場合、入力信号に対してECUが内部で認識可
能な圧力の最小単位が相対的に大きくなる。このため、
圧力信号の分解能が低下してしまい、検出した圧力の精
度が低くなるという問題が生じることになる。
However, the range width recognized internally by the ECU is a fixed value determined by the hardware specifications of each ECU. Therefore, if the dynamic range of the pressure signal is set to be large, the ECU internally recognizes the input signal. The smallest unit of recognizable pressure becomes relatively large. For this reason,
This causes a problem that the resolution of the pressure signal is reduced and the accuracy of the detected pressure is reduced.

【0012】本発明は、上記問題を解決するために鑑み
なされたものであり、使用可能な温度および締め付け荷
重の範囲が広く、耐久性に優れ、さらに、圧力検出の精
度が高い圧力センサを備えた圧力センサ内蔵点火プラグ
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and has a pressure sensor having a wide range of usable temperature and tightening load, excellent durability, and high pressure detection accuracy. To provide a spark plug with a built-in pressure sensor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項1に記載の発明は、電極間で火花放
電を発生する点火プラグの主体金具の取付座部内に圧電
素子を備え、この圧電素子によりプラグ締め付け荷重の
変化を検出することによって内燃機関の筒内圧を検出
し、検出した圧力に応じた電気信号をセンサ出力ケーブ
ルから出力する圧力センサ内蔵点火プラグであって、圧
電素子として、多結晶のPbNb26を用いたことを特
徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric element provided in a mounting seat of a metal shell of a spark plug which generates spark discharge between electrodes. A pressure sensor built-in ignition plug that detects the in-cylinder pressure of the internal combustion engine by detecting a change in the plug tightening load with the piezoelectric element and outputs an electric signal corresponding to the detected pressure from a sensor output cable. And polycrystalline PbNb 2 O 6 is used.

【0014】そして、本発明の圧力センサ内蔵点火プラ
グは、圧電素子として、多結晶のPbNb26を用いて
いることから、従来に比べ、時間経過に伴う出力の低下
率が小さくなるため、耐久性に優れた圧力センサとな
る。ここで、多結晶のPbNb26の時間経過に伴う出
力の低下率については、後述する、時間経過に伴う出力
変化率を測定した際の測定結果から判断でき、その測定
結果を図3に示す。また、本測定は、本発明の圧電素子
として適用した多結晶のPbNb26(ニオブ酸鉛)の
他に、従来から圧電素子として使用されていた多結晶の
PbTiO3 (チタン酸鉛。以下、PTともいう)、お
よび多結晶のPb(Zr,Ti)O3(ジルコニウム・チタ
ン酸鉛。以下、PZTともいう)についても行った。
Since the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention uses polycrystalline PbNb 2 O 6 as the piezoelectric element, the rate of decrease in output with time is smaller than in the prior art. It becomes a pressure sensor with excellent durability. Here, the rate of decrease in output of polycrystalline PbNb 2 O 6 with time can be determined from the measurement result when the output change rate with time is measured, which will be described later. The measurement result is shown in FIG. Show. In this measurement, in addition to the polycrystalline PbNb 2 O 6 (lead niobate) applied as the piezoelectric element of the present invention, the polycrystalline PbTiO 3 (lead titanate) used conventionally as the piezoelectric element was used. , PT) and polycrystalline Pb (Zr, Ti) O 3 (zirconium lead titanate; hereinafter also referred to as PZT).

【0015】図3に示す測定結果から、温度および締め
付け荷重について同一条件下として使用した場合には、
多結晶のPbNb26は、PTおよびPZTに比べて、
同一レベルまで出力が低下するまでの時間が長いことが
判る。したがって、本発明の圧力センサ内蔵点火プラグ
は、従来に比べ、時間経過に伴う出力の低下率が小さく
なり、圧力センサとして使用不可能になるまでの時間が
長くなることから、耐久性に優れたものとなる。
From the measurement results shown in FIG. 3, when the temperature and the tightening load are used under the same conditions,
Polycrystalline PbNb 2 O 6 is compared to PT and PZT.
It can be seen that the time until the output drops to the same level is long. Therefore, the ignition plug with a built-in pressure sensor of the present invention is excellent in durability because the rate of decrease in output over time is reduced and the time until the pressure sensor becomes unusable becomes longer as compared with the related art. It will be.

【0016】ところで、圧電素子を用いた圧力センサ
は、圧電素子の温度特性により、温度変化による出力の
誤差を生じてしまう。このため、例えば、圧力信号を取
り込む電子制御装置(ECU)では、入力される圧力信
号のダイナミックレンジを広く設定して、検出時の温度
変化に応じて圧力信号の入力レンジを制御するなどの処
理を行い、温度変化による出力の誤差を補正すること
で、正確な圧力を検出するようにしている。
By the way, in a pressure sensor using a piezoelectric element, an output error occurs due to a temperature change due to a temperature characteristic of the piezoelectric element. For this reason, for example, in an electronic control unit (ECU) that takes in a pressure signal, a dynamic range of the input pressure signal is set wide, and processing such as controlling the input range of the pressure signal according to a temperature change at the time of detection is performed. And corrects an output error due to a temperature change to detect an accurate pressure.

【0017】しかし、ECUが内部で認識するレンジ幅
は、そのECU毎のハードウェア仕様により決まる固定
値であるため、圧力信号のダイナミックレンジを大きく
設定した場合、入力信号に対してECUが内部で認識可
能な圧力の最小単位が相対的に大きくなり、圧力信号の
分解能が低下してしまう。
However, the range width recognized internally by the ECU is a fixed value determined by the hardware specifications of each ECU. Therefore, when the dynamic range of the pressure signal is set to be large, the ECU internally recognizes the input signal. The minimum unit of the recognizable pressure becomes relatively large, and the resolution of the pressure signal decreases.

【0018】ところが、本発明の圧力センサ内蔵点火プ
ラグは、圧電素子として、多結晶PbNb26を用いて
いることから、温度変化による出力の低下率が小さくな
るため、従来に比べて、ダイナミックレンジを小さく設
定することができる。なお、多結晶PbNb26の温度
変化による出力の低下率は、後述する、温度変化による
出力変化率(温度特性)を測定した際の測定結果から判
断でき、その測定結果を図4に示す。本測定は、多結晶
のPbNb26の他に、PTおよびPZTについても行
った。
However, since the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention uses polycrystalline PbNb 2 O 6 as the piezoelectric element, the rate of decrease in output due to temperature change is small, so that the dynamic plug is more dynamic than in the past. The range can be set small. The rate of decrease in output of the polycrystalline PbNb 2 O 6 due to a change in temperature can be determined from a measurement result obtained when an output change rate (temperature characteristic) due to a temperature change is measured, and the measurement result is shown in FIG. . This measurement was performed on PT and PZT in addition to polycrystalline PbNb 2 O 6 .

【0019】図4に示す測定結果から、多結晶のPbN
26は、PTおよびPZTに比べて、同一の温度変化
による出力変化率が小さい(温度特性が小さい)ことが
判る。したがって、本発明の圧力センサ内蔵点火プラグ
は、従来に比べ、圧力信号のダイナミックレンジを小さ
く設定することができることから、圧力信号の分解能を
高くすることができ、圧力の検出精度が高くなる。
From the measurement results shown in FIG. 4, the polycrystalline PbN
It can be seen that b 2 O 6 has a smaller output change rate (lower temperature characteristic) due to the same temperature change than PT and PZT. Therefore, the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention can set the dynamic range of the pressure signal to be smaller than before, so that the resolution of the pressure signal can be increased and the pressure detection accuracy can be increased.

【0020】また、圧電素子には焦電特性があるため、
急激な温度変化が発生すると、圧力信号のグランドレベ
ルが変動してしまう。このため、前述の温度特性に対す
る対策と同様に、例えば、ECUに入力される圧力信号
のダイナミックレンジを広く設定し、検出時の温度変化
に応じて圧力信号の入力レンジを制御することで、グラ
ンドレベルの変動を補正し、正確な圧力を検出するよう
にしている。
Since the piezoelectric element has a pyroelectric property,
When a rapid temperature change occurs, the ground level of the pressure signal fluctuates. For this reason, similarly to the above-described measures against the temperature characteristics, for example, by setting a wide dynamic range of the pressure signal input to the ECU and controlling the input range of the pressure signal according to a temperature change at the time of detection, the ground level is reduced. The fluctuation of the level is corrected, and an accurate pressure is detected.

【0021】そして、本発明の圧力センサ内蔵点火プラ
グは、圧電素子として、焦電特性が小さい多結晶PbN
26を用いていることから、グランドレベルの変動が
小さくなり、従来に比べてダイナミックレンジを小さく
設定することができる。なお、多結晶PbNb26を用
いた場合のグランドレベルの変動は、後述する、実際の
内燃機関の筒内圧の変化を測定した際の測定結果から判
断でき、その測定結果を図5および図6に示す。本測定
は、多結晶のPbNb26の他に、PTについても行っ
た。
The spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention is a polycrystalline PbN having a low pyroelectric characteristic as a piezoelectric element.
Since b 2 O 6 is used, the fluctuation of the ground level is reduced, and the dynamic range can be set smaller than in the conventional case. The fluctuation of the ground level when polycrystalline PbNb 2 O 6 is used can be determined from a measurement result when a change in the in-cylinder pressure of an actual internal combustion engine, which will be described later, is measured. 6 is shown. This measurement was performed on PT in addition to polycrystalline PbNb 2 O 6 .

【0022】図5および図6に示す測定結果から、多結
晶のPbNb26は、PTに比べて、グランドレベルの
変動が小さい(焦電特性が小さい)ことが判る。したが
って、本発明の圧力センサ内蔵点火プラグは、従来に比
べ、圧力信号のダイナミックレンジを小さく設定するこ
とができることから、圧力信号の分解能を高くすること
ができ、圧力の検出精度が高くなる。
The measurement results shown in FIGS. 5 and 6 indicate that polycrystalline PbNb 2 O 6 has a smaller ground level fluctuation (smaller pyroelectric characteristic) than PT. Therefore, the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention can set the dynamic range of the pressure signal to be smaller than before, so that the resolution of the pressure signal can be increased and the pressure detection accuracy can be increased.

【0023】一方、圧電素子は、印加された圧力の大き
さによって、出力の劣化率が変化するが、本発明の圧力
センサ内蔵点火プラグは、プラグ締め付け荷重に対する
出力の劣化率は小さい。このことは、後述する、締め付
け荷重の大きさに対する出力の劣化率を測定した際の測
定結果から判断でき、その測定結果を図7に示す。ま
た、本測定は、多結晶のPbNb26の他に、PTおよ
びPZTについても行った。
On the other hand, the output deterioration rate of the piezoelectric element changes depending on the magnitude of the applied pressure, but the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention has a small output deterioration rate with respect to the plug tightening load. This can be determined from the measurement result obtained when the output deterioration rate with respect to the magnitude of the tightening load is measured, which will be described later, and the measurement result is shown in FIG. This measurement was also performed on PT and PZT in addition to polycrystalline PbNb 2 O 6 .

【0024】図7に示す測定結果から、多結晶PbNb
26は、PTおよびPZTに比べて、同一の締め付け荷
重に対する出力の劣化率が小さいことが判る。したがっ
て、本発明の圧力センサ内蔵点火プラグは、従来に比
べ、締め付け荷重に対する出力の劣化を抑えることがで
きるため、使用可能な締め付け荷重の範囲が広くなり、
多くの種類の内燃機関に広く使用することができる。ま
た、同一の締め付け荷重となる環境下では、従来より
も、出力の劣化率が小さくなることから、検出精度を高
く維持することができる。さらに、同一の締め付け荷重
となる環境下での使用経過による出力の劣化も小さくな
るため、従来よりも長い時間使用することができ、耐久
性に優れたものとなる。
From the measurement results shown in FIG. 7, it can be seen that polycrystalline PbNb
It can be seen that 2 O 6 has a smaller output deterioration rate with respect to the same tightening load than PT and PZT. Therefore, the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention can suppress the deterioration of the output with respect to the tightening load as compared with the conventional one, so that the range of the usable tightening load is widened,
It can be widely used in many types of internal combustion engines. Further, in an environment in which the same tightening load is applied, the detection accuracy can be kept high since the output deterioration rate is smaller than in the conventional case. Further, since the deterioration of the output due to the use progress under the environment where the tightening load is the same is reduced, the device can be used for a longer time than before, and the durability is excellent.

【0025】また、圧電素子は、雰囲気温度によっても
出力の劣化率が変化するが、本発明の圧力センサ内蔵点
火プラグは、雰囲気温度に対する出力の劣化率は小さ
い。このことは、後述する、雰囲気温度に対する出力の
劣化率を測定した際の測定結果から判断でき、その測定
結果を図8に示す。また、本測定は、多結晶のPbNb
26の他に、PTおよびPZTについても行った。
Although the output degradation rate of the piezoelectric element changes depending on the ambient temperature, the output plug degradation rate of the spark plug with a built-in pressure sensor according to the present invention is small relative to the ambient temperature. This can be determined from the measurement result when the output deterioration rate with respect to the ambient temperature is measured, which will be described later, and the measurement result is shown in FIG. In addition, this measurement was performed using polycrystalline PbNb.
In addition to 2 O 6 , PT and PZT were also performed.

【0026】図8に示す測定結果から、多結晶PbNb
26は、PTおよびPZTに比べて、同一の雰囲気温度
に対する出力の劣化率が小さいことが判る。したがっ
て、本発明の圧力センサ内蔵点火プラグは、従来よりも
雰囲気温度に対する出力の劣化を抑えることができるた
め、使用可能な温度範囲が広くなり、多くの種類の内燃
機関に広く使用することができる。また、同一の雰囲気
温度となる環境下では、従来よりも、出力の劣化率が小
さくなることから、検出精度を高く維持することができ
る。さらに、同一の雰囲気温度となる環境下での使用経
過による出力の劣化も小さくなるため、従来よりも長い
時間使用することができ、耐久性に優れたものとなる。
From the measurement results shown in FIG. 8, the polycrystalline PbNb
It can be seen that 2 O 6 has a smaller output deterioration rate at the same ambient temperature than PT and PZT. Therefore, the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention can suppress the deterioration of the output with respect to the ambient temperature as compared with the related art, so that the usable temperature range is wide, and it can be widely used in many types of internal combustion engines. . Further, in an environment where the ambient temperature is the same, the detection accuracy can be kept high because the output deterioration rate is smaller than in the conventional case. Further, the deterioration of the output due to the lapse of use in an environment having the same ambient temperature is reduced, so that the device can be used for a longer time than before, and the durability is excellent.

【0027】以上の測定結果から、本発明の圧力センサ
内蔵点火プラグは、PTおよびPZTを用いた従来の圧
力センサ内蔵点火プラグに比べて、使用可能な温度およ
び締め付け荷重の範囲が広くなるとともに、耐久性に優
れ、圧力検出の検出精度が高い圧力センサとなる。
From the above measurement results, the usable range of temperature and tightening load of the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention is wider than that of a conventional spark plug with a built-in pressure sensor using PT and PZT. A pressure sensor having excellent durability and high pressure detection accuracy.

【0028】また、雰囲気温度が上昇することによる出
力の劣化を抑えるためには、キュリー点が高い圧電素子
を用いるとよい。なお、温度がキュリー点を越えた圧電
素子は、素子内部での分極が崩壊するため、圧力が印加
されても電荷が出力されず、圧力を検出することが出来
なくなる。
Further, in order to suppress the deterioration of the output due to an increase in the ambient temperature, it is preferable to use a piezoelectric element having a high Curie point. Note that, in a piezoelectric element whose temperature has exceeded the Curie point, the polarization inside the element collapses, so that even if pressure is applied, no charge is output and the pressure cannot be detected.

【0029】ここで、キュリー点が高い圧電素子として
は、例えば、単結晶のLINbO3(ニオブ酸リチウ
ム)が知られているため、前述した各圧電素子(多結晶
PbNb26、PT、PZT)を含めて、特性比較を表
1に示す。表1には、各圧電素子における、圧電定数d
33[pC/N]、キュリー点[℃]、温度特性[%/
℃]、および焦電性[pC/℃]を示す。
Here, as a piezoelectric element having a high Curie point, for example, single-crystal LINbO 3 (lithium niobate) is known, and thus each of the above-described piezoelectric elements (polycrystalline PbNb 2 O 6 , PT, PZT) is used. Table 1 shows a comparison of characteristics including the above. Table 1 shows the piezoelectric constant d for each piezoelectric element.
33 [pC / N], Curie point [° C], temperature characteristic [% /
° C] and pyroelectricity [pC / ° C].

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】表1より、単結晶LINbO3 は、他の圧
電素子と比べてキュリー点が極めて高く、雰囲気温度に
対する出力の劣化を抑えるには最適な圧電素子であるこ
とが判る。しかし、圧電定数について各圧電素子を比較
すると、単結晶LINbO3 は、その他の圧電素子に比
べて圧電定数が小さい値を示す。圧電定数は、印加され
た圧力に対する出力電荷の大きさを表す値であり、圧電
定数が小さい圧電素子は、ノイズに対する圧力信号の大
きさが小さいため、S/N比が小さくなり、ノイズの影
響を受け易くなる。特に内燃機関は点火系統等で大電圧
を用いることから、これらの機器から大きなノイズが発
生するため、圧電定数が小さい圧電素子では、圧力信号
を正確に検出することが難しくなる。
From Table 1, it can be seen that the single crystal LINbO 3 has an extremely high Curie point compared to other piezoelectric elements, and is the most suitable piezoelectric element for suppressing the deterioration of the output with respect to the ambient temperature. However, when the piezoelectric elements are compared with each other in terms of piezoelectric constant, the single crystal LINbO 3 has a smaller piezoelectric constant than the other piezoelectric elements. The piezoelectric constant is a value representing the magnitude of the output charge with respect to the applied pressure. A piezoelectric element with a small piezoelectric constant has a small S / N ratio because the magnitude of the pressure signal with respect to noise is small. More easily. In particular, since the internal combustion engine uses a large voltage in an ignition system or the like, a large noise is generated from these devices, and it is difficult to accurately detect a pressure signal with a piezoelectric element having a small piezoelectric constant.

【0032】また、単結晶は多結晶に比べて、製造コス
トがかなり高くなる(例えば、約10倍)ため、単結晶
の圧電素子を用いた圧力センサ内蔵点火プラグは、価格
競争力が低下してしまう。よって、単結晶LINbO3
は、雰囲気温度に対する劣化を抑えるには最適な圧電素
子であるものの、圧電定数およびコストを考慮すると、
現実的に圧力センサ内蔵点火プラグに使用することは難
しい。そして、劣化の抑制(耐久性)、検出精度、圧電
定数およびコストを総合的に判断すると、圧力センサに
用いる圧電素子としては、単結晶LINbO3 よりも、
多結晶PbNb26が適していると判断できる。
Further, since the manufacturing cost of a single crystal is considerably higher than that of a polycrystal (for example, about 10 times), a spark plug with a built-in pressure sensor using a single crystal piezoelectric element has a low price competitiveness. Would. Therefore, the single crystal LINbO 3
Is the most suitable piezoelectric element to suppress deterioration due to ambient temperature, but considering the piezoelectric constant and cost,
It is difficult to use it for a spark plug with a built-in pressure sensor. The inhibition of degradation (endurance), the detection accuracy, when comprehensively judging the piezoelectric constant and cost, as the piezoelectric element used in the pressure sensor, than a single crystal LiNbO 3,
It can be determined that polycrystalline PbNb 2 O 6 is suitable.

【0033】以上のことから、圧電素子として、多結晶
PbNb26を用いた本発明の圧力センサ内蔵点火プラ
グは、圧力信号に対するノイズの影響を抑えることがで
き、低コストを実現しつつ、耐久性に優れ、また、圧力
検出の検出精度が高い圧力センサを備えた圧力センサ内
蔵点火プラグとなる。
As described above, the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention using polycrystalline PbNb 2 O 6 as the piezoelectric element can suppress the influence of noise on the pressure signal and realize low cost. A spark plug with a built-in pressure sensor having a pressure sensor with excellent durability and high pressure detection accuracy.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図1は、本発明が適用された実施例である
圧力センサ内蔵点火プラグ(以下、点火プラグともい
う)の構成を表す外形図であり、内部構造を表すため
に、点火プラグの左半面を断面図として表している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view showing a configuration of an ignition plug with a built-in pressure sensor (hereinafter, also referred to as an ignition plug) according to an embodiment to which the present invention is applied. In order to show the internal structure, a left half surface of the ignition plug is sectioned. It is shown as a diagram.

【0035】図1に示すように、本実施例の圧力センサ
内蔵点火プラグ1は、外部から供給される点火用高電圧
を受電する端子電極11と、端子電極11と電気的に接
続される中心電極13と、端子電極11と中心電極13
とを接続する接続経路を被う絶縁体からなる碍子部15
と、碍子部15の中心電極13側部分を被う主体金具1
7と、主体金具17の端部から延設されて中心電極13
と対向する外側電極19とを備えている。
As shown in FIG. 1, the ignition plug 1 with a built-in pressure sensor of this embodiment has a terminal electrode 11 for receiving a high voltage for ignition supplied from the outside, and a center electrode electrically connected to the terminal electrode 11. Electrode 13, terminal electrode 11 and center electrode 13
Insulator 15 made of an insulator covering a connection path connecting
Metal shell 1 covering the portion of insulator portion 15 on the side of center electrode 13
7 and a central electrode 13 extending from an end of the metal shell 17.
And an outer electrode 19 facing the same.

【0036】そして、端子電極11と中心電極13とを
接続する接続経路には、ノイズ発生防止のための抵抗体
21が、導電性ガラスシール23に挟持された状態で設
けられている。また、主体金具17は、点火プラグ1を
装着する際に締め付け用工具と嵌合するための六角部3
1と、気密性を確保するためのガスケット33を介して
内燃機関本体25に接する取付座部35と、内燃機関に
螺合接続するための螺合溝を設けたネジ部37とを備え
ている。
A resistor 21 for preventing noise is provided in a connection path connecting the terminal electrode 11 and the center electrode 13 with the resistor 21 sandwiched between conductive glass seals 23. The metal shell 17 has a hexagonal portion 3 for fitting with a fastening tool when the spark plug 1 is mounted.
1, a mounting seat 35 in contact with the internal combustion engine main body 25 via a gasket 33 for ensuring airtightness, and a screw portion 37 provided with a screw groove for screw connection to the internal combustion engine. .

【0037】そして、取付座部35は、内部に圧力セン
サ41を備えており、取付座部35における端子電極1
1側の端部からは、圧力センサ41から出力される圧力
信号を外部機器に対して出力するための導線からなるセ
ンサ出力ケーブル43が、端子電極11に向かう方向に
導出される。なお、本実施例では、圧力信号はセンサ出
力ケーブル43を介して、電子制御装置(ECU)に対
して出力される。
The mounting seat 35 has a pressure sensor 41 inside, and the terminal electrode 1 in the mounting seat 35 is provided.
From one end, a sensor output cable 43 composed of a conductor for outputting a pressure signal output from the pressure sensor 41 to an external device is led out in a direction toward the terminal electrode 11. In this embodiment, the pressure signal is output to an electronic control unit (ECU) via the sensor output cable 43.

【0038】ここで、取付座部35の内部に備えられた
圧力センサ41の構成について以下に説明する。また、
図2に取付座部35の断面部分の拡大図を表す。図2に
示すように、取付座部35の内部に備えられた圧力セン
サ41は、碍子部15を中心とする環状の圧電素子51
と、圧電素子51における端子電極11側の端部に設け
られた絶縁体53と、圧電素子51における中心電極1
3側の端部に設けられた板パッキン55と、圧電素子5
1を被うように設けられた環部分の断面形状が略L字形
の環状のケース57と、絶縁体53を貫通して圧電素子
51とセンサ出力ケーブル43とを電気的に接続する接
続端子59とから構成される。そして、ケース57の下
端部57aおよび上端部57bは、レーザ溶接により固
定されている。なお、圧電素子51は、多結晶のPbN
26からなる。
Here, the configuration of the pressure sensor 41 provided inside the mounting seat 35 will be described below. Also,
FIG. 2 is an enlarged view of a cross section of the mounting seat 35. As shown in FIG. 2, the pressure sensor 41 provided inside the mounting seat portion 35 includes an annular piezoelectric element 51 centered on the insulator portion 15.
An insulator 53 provided at an end of the piezoelectric element 51 on the terminal electrode 11 side;
The plate packing 55 provided at the end on the third side and the piezoelectric element 5
1 and a connection terminal 59 that penetrates through the insulator 53 to electrically connect the piezoelectric element 51 and the sensor output cable 43. It is composed of The lower end 57a and the upper end 57b of the case 57 are fixed by laser welding. The piezoelectric element 51 is made of polycrystalline PbN.
consisting of b 2 O 6.

【0039】このように構成された圧力センサ41は、
内燃機関の筒内圧の変動によって変化する点火プラグ1
の締め付け荷重を、ガスケット33を介して検出するこ
とで、内燃機関の筒内圧を検出する。つまり、筒内圧の
変動によりガスケット33に印加された締め付け荷重が
変動し、この締め付け荷重の変動がケース57および板
パッキン55を介して圧電素子51に圧力の変動として
伝達されて、この伝達される圧力に応じて圧電素子51
が電荷を出力する。そして、圧電素子51が伝達される
圧力の変動に応じて電荷を出力すると、出力された電荷
は接続端子59を介してセンサ出力ケーブル43に供給
され、出力された電荷により生じた圧力信号が、センサ
出力ケーブル43を通じて外部機器である電子制御装置
(ECU)に対して出力される。
The pressure sensor 41 thus configured is
Spark plug 1 that changes due to fluctuations in the in-cylinder pressure of an internal combustion engine
Is detected via the gasket 33 to detect the in-cylinder pressure of the internal combustion engine. That is, the tightening load applied to the gasket 33 fluctuates due to the fluctuation of the in-cylinder pressure, and the fluctuation of the tightening load is transmitted to the piezoelectric element 51 via the case 57 and the plate packing 55 as the fluctuation of the pressure, and transmitted. Piezoelectric element 51 according to pressure
Outputs the charge. Then, when the electric charge is output according to the fluctuation of the pressure transmitted by the piezoelectric element 51, the output electric charge is supplied to the sensor output cable 43 through the connection terminal 59, and the pressure signal generated by the output electric charge is It is output to an electronic control unit (ECU) which is an external device through the sensor output cable 43.

【0040】このようにして、圧力センサ内蔵点火プラ
グは、プラグ締め付け荷重の変動により内燃機関の筒内
圧を検出して、圧力信号をECUに対して出力してい
る。そして、圧力信号が入力されたECUは、圧力信号
から得られる筒内圧のほか、内燃機関の運転状態に基づ
いて、内燃機関の制御を行う。
As described above, the ignition plug with a built-in pressure sensor detects the in-cylinder pressure of the internal combustion engine based on the fluctuation of the plug tightening load, and outputs a pressure signal to the ECU. The ECU that has received the pressure signal controls the internal combustion engine based on the operating state of the internal combustion engine in addition to the in-cylinder pressure obtained from the pressure signal.

【0041】次に、本実施例の圧力センサ内蔵点火プラ
グの特徴を明らかにするために、様々な条件下で行った
圧力検出の測定結果を以下に説明する。なお、測定は、
本発明の特徴となる多結晶のPbNb26(ニオブ酸
鉛)を圧電素子51として備えた圧力センサ内蔵点火プ
ラグのほかに、比較のために、従来から使用されている
圧電素子を備えた圧力センサ内蔵点火プラグについても
行った。そして、従来の圧力センサ内蔵点火プラグとし
ては、圧電素子として、多結晶のPbTiO3 (チタン
酸鉛。以下、PTともいう)、および多結晶のPb(Z
r,Ti)O3(ジルコニウム・チタン酸鉛。以下、PZ
Tともいう)を備えたものを用いた。
Next, in order to clarify the features of the ignition plug with a built-in pressure sensor of the present embodiment, measurement results of pressure detection performed under various conditions will be described below. The measurement is
In addition to a spark plug with a built-in pressure sensor having polycrystalline PbNb 2 O 6 (lead niobate) as the piezoelectric element 51 which is a feature of the present invention, a conventional piezoelectric element is provided for comparison. The test was also performed for the spark plug with a built-in pressure sensor. As a conventional ignition plug with a built-in pressure sensor, polycrystalline PbTiO 3 (lead titanate; hereinafter also referred to as PT) and polycrystalline Pb (Z
r, Ti) O 3 (zirconium lead titanate, hereinafter PZ
T).

【0042】まず、時間経過に伴う出力変化率を測定し
た際の測定結果を図3に示す。測定は、雰囲気温度18
0℃の環境下で、締め付けトルク40Nmで締め付けた
圧力センサ内蔵点火プラグから出力される電荷を測定し
て行った。測定結果は、初期状態(時刻が0[Hr]の
とき)での出力電荷の大きさを基準(100%)とし
て、時間経過に伴い変化する出力電荷の大きさの割合
(出力変化率)を各圧電素子ごとに示す。
First, FIG. 3 shows a measurement result when the output change rate with time is measured. The measurement was performed at an ambient temperature of 18
In an environment of 0 ° C., the electric charge output from the ignition plug with a built-in pressure sensor tightened with a tightening torque of 40 Nm was measured. The measurement result is based on the magnitude of the output charge in the initial state (when the time is 0 [Hr]) as a reference (100%), and the ratio of the magnitude of the output charge that changes with time (output change rate). This is shown for each piezoelectric element.

【0043】なお、一般的な内燃機関における圧力セン
サ内蔵点火プラグの圧電素子部の通常の雰囲気温度は1
20℃程度であり、また、点火プラグの通常の締め付け
トルクは25Nmである。本測定は、通常時よりも厳し
い条件とすることで、加速試験として行った。図3に
は、横軸を耐久時間[Hr]として、縦軸を出力変化率
[%]として、測定結果を示す。
The normal ambient temperature of the piezoelectric element of the ignition plug with a built-in pressure sensor in a general internal combustion engine is 1
The temperature is about 20 ° C., and the normal tightening torque of the spark plug is 25 Nm. This measurement was performed as an accelerated test under more severe conditions than usual. FIG. 3 shows the measurement results, with the horizontal axis representing the durability time [Hr] and the vertical axis representing the output change rate [%].

【0044】図3に示す測定結果によれば、出力変化率
が90%まで低下するまでの時間が、多結晶のPbNb
26は300[Hr]、PTは150[Hr]、PZT
は60[Hr]となっている。このことから、温度およ
び締め付け荷重について同一条件下として使用した場合
には、多結晶のPbNb26は、PTおよびPZTに比
べて、同一レベルまで出力が低下するまでの時間が2倍
以上長いことが判る。
According to the measurement results shown in FIG. 3, the time required for the output change rate to decrease to 90% is equal to that of the polycrystalline PbNb.
2 O 6 is 300 [Hr], PT is 150 [Hr], PZT
Is 60 [Hr]. From this, when used under the same conditions with respect to temperature and tightening load, polycrystalline PbNb 2 O 6 takes twice or more times as long as PT and PZT until the output decreases to the same level. You can see that.

【0045】よって本発明で圧電素子51として用いた
多結晶PbNb26は、従来から使用されていたPTお
よびPZTに比べて、同程度まで劣化する時間が長くな
ることから、耐久性が優れていることになる。次に、温
度変化による出力変化率(温度特性)を測定した際の測
定結果を図4に示す。測定は、雰囲気温度が25℃のと
きの出力電荷を基準(0%)として、雰囲気温度の上昇
に伴い変化する出力電荷の大きさの割合(出力変化率)
を、各圧電素子について測定することで行った。図4に
は、横軸を雰囲気温度[℃]として、縦軸を出力変化率
[%]として、測定結果を示す。
Therefore, the polycrystalline PbNb 2 O 6 used as the piezoelectric element 51 in the present invention has a longer time to deteriorate to the same degree as PT and PZT which have been conventionally used, and thus has excellent durability. Will be. Next, FIG. 4 shows a measurement result when an output change rate (temperature characteristic) due to a temperature change is measured. The measurement is based on the output charge when the ambient temperature is 25 ° C. as a reference (0%), and the ratio of the magnitude of the output charge that changes with the rise in the ambient temperature (output change rate).
Was measured for each piezoelectric element. FIG. 4 shows the measurement results, where the horizontal axis represents the ambient temperature [° C.] and the vertical axis represents the output change rate [%].

【0046】図4に示す測定結果によれば、雰囲気温度
が120℃であるときの出力変化率が、多結晶PbNb
26は24[%]、PTは34[%]、PZTは37
[%]となっている。このことから、多結晶のPbNb
26は、PTおよびPZTに比べて、同一の温度変化に
よる出力変化率が小さい(温度特性が小さい)ことが判
る。
According to the measurement results shown in FIG. 4, when the ambient temperature is 120 ° C., the output change rate is polycrystalline PbNb.
2 O 6 is 24 [%], PT is 34 [%], and PZT is 37 [%].
[%]. From this, polycrystalline PbNb
It can be seen that 2 O 6 has a smaller output change rate (lower temperature characteristic) due to the same temperature change than PT and PZT.

【0047】このような温度変化による圧電素子51の
出力変化(温度特性)は本実施例の点火プラグ1におい
ても発生するため、点火プラグ1を装着した内燃機関で
は、例えば、電子制御装置(ECU)において、検出時
の雰囲気温度に基づいて圧力信号を補正して、筒内圧を
検出している。つまり、ECUでは、入力される圧力信
号のダイナミックレンジを広く設定して、検出時の温度
変化に応じて圧力信号の入力レンジを制御するなどの処
理を行い、温度特性による誤差を補正している。このと
き、圧電素子51の温度特性が大きい程、出力変化率が
大きくなることから、ダイナミックレンジを広く設定す
る必要がある。
Since the output change (temperature characteristic) of the piezoelectric element 51 due to such a temperature change also occurs in the spark plug 1 of the present embodiment, in an internal combustion engine equipped with the spark plug 1, for example, an electronic control unit (ECU) In), the in-cylinder pressure is detected by correcting the pressure signal based on the ambient temperature at the time of detection. That is, the ECU sets a wide dynamic range of the input pressure signal, performs processing such as controlling the input range of the pressure signal according to a temperature change at the time of detection, and corrects an error due to temperature characteristics. . At this time, as the temperature characteristic of the piezoelectric element 51 increases, the output change rate increases, so that it is necessary to set a wide dynamic range.

【0048】しかし、ECUが内部で認識するレンジ幅
は、そのECU毎のハードウェア仕様により決まる固定
値であるため、圧力信号のダイナミックレンジを大きく
設定した場合、入力信号に対してECUが内部で認識可
能な圧力の最小単位が相対的に大きくなる。このため、
圧力信号の分解能が低下してしまい、検出した圧力の精
度が低くなる。このため、検出精度を高くするために
は、温度特性の小さい圧電素子51が望ましい。
However, the range width recognized internally by the ECU is a fixed value determined by the hardware specifications of each ECU. Therefore, if the dynamic range of the pressure signal is set to be large, the ECU internally recognizes the input signal with respect to the input signal. The smallest unit of recognizable pressure becomes relatively large. For this reason,
The resolution of the pressure signal decreases, and the accuracy of the detected pressure decreases. Therefore, in order to increase the detection accuracy, the piezoelectric element 51 having a small temperature characteristic is desirable.

【0049】そして、上記の図4に示す測定結果から、
多結晶のPbNb26は、従来から圧電素子として使用
されていたPTおよびPZTに比べて、温度特性が小さ
いことから、本実施例の点火プラグ1を用いることで、
ダイナミックレンジを従来よりも小さく設定することが
できる。
Then, from the measurement results shown in FIG.
Since polycrystalline PbNb 2 O 6 has smaller temperature characteristics than PT and PZT conventionally used as piezoelectric elements, using the spark plug 1 of the present embodiment
The dynamic range can be set smaller than before.

【0050】よって、本実施例の点火プラグ1によれ
ば、従来よりも、圧力信号の分解能を高くすることがで
き、圧力の検出精度を高くすることが出来る。続いて、
圧力センサ内蔵点火プラグ1によって、実際の内燃機関
の筒内圧の変化を測定した際の測定結果を図5および図
6に示す。なお、圧力センサ内蔵点火プラグ1の圧電素
子51として多結晶のPbNb26を用いた場合の測定
結果を図5に、圧電素子としてPTを用いた場合の測定
結果を図6に示す。
Therefore, according to the ignition plug 1 of the present embodiment, the resolution of the pressure signal can be made higher than before, and the pressure detection accuracy can be made higher. continue,
FIGS. 5 and 6 show measurement results when the actual change in the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is measured by the ignition plug 1 with the built-in pressure sensor. FIG. 5 shows a measurement result when polycrystalline PbNb 2 O 6 is used as the piezoelectric element 51 of the ignition plug 1 with a built-in pressure sensor, and FIG. 6 shows a measurement result when PT is used as the piezoelectric element.

【0051】測定は、内燃機関の運転状態を「1500
rpm・無負荷」の状態から、「1500rpm・全負
荷」の状態に急激に変化させたときに、圧力センサ内蔵
点火プラグ1にて筒内圧を検出することで行った。ま
た、比較実験のため、気筒内に通じる導通孔から直接筒
内圧を検出する指圧計を用いて、運転状態を同様に変化
させたときの筒内圧も検出した。なお、点火プラグ1に
よる検出では、センサ出力信号を増幅するチャージアン
プ回路の時定数τを、75[msec]、および210[ms
ec]としたときの各々について測定した。また、指圧計
による検出に用いたチャージアンプ回路の時定数τは、
すべて10[sec ]として筒内圧を検出した。
In the measurement, the operating state of the internal combustion engine was set to "1500
When the state was rapidly changed from "rpm / no load" to "1500 rpm / full load", the in-cylinder pressure was detected by the ignition plug 1 with a built-in pressure sensor. Further, for a comparative experiment, an in-cylinder pressure when the operating state was similarly changed was also detected by using a tonometer which directly detects an in-cylinder pressure from a conduction hole communicating with the cylinder. In the detection by the spark plug 1, the time constant τ of the charge amplifier circuit for amplifying the sensor output signal is set to 75 [msec] and 210 [ms].
ec]. In addition, the time constant τ of the charge amplifier circuit used for detection by the tonometer is
In all, the cylinder pressure was detected as 10 [sec].

【0052】そして、図5(a)および図6(a)は、
チャージアンプ回路の時定数τが75[msec]の時の測
定結果を、図5(b)および図6(b)は、時定数τが
210[msec]の時の測定結果を各々示しており、横軸
を時間[sec ]として、縦軸を筒内圧Pmax[kg/c
m2]として表している。また、各測定結果の上段が圧力
センサ内蔵点火プラグによる測定結果であり、下段が指
圧計による測定結果である。更に、図5(c)および図
6(c)は、測定時の点火プラグ取付座部35の温度の
変化を示しており、横軸を時間[sec ]として、縦軸を
座温[℃]として表している。
FIG. 5 (a) and FIG. 6 (a)
FIGS. 5B and 6B show the measurement results when the time constant τ of the charge amplifier circuit is 75 msec, and FIGS. 5B and 6B show the measurement results when the time constant τ is 210 msec. , The horizontal axis is time [sec], and the vertical axis is the cylinder pressure Pmax [kg / c].
m 2 ]. The upper part of each measurement result is the measurement result by the ignition plug with the built-in pressure sensor, and the lower part is the measurement result by the acupressure meter. FIGS. 5C and 6C show a change in the temperature of the spark plug mounting seat 35 at the time of measurement. The horizontal axis represents time [sec], and the vertical axis represents seat temperature [° C.]. It is expressed as

【0053】図5および図6に示す測定結果によれば、
指圧計により検出した筒内圧(各測定結果の下段)はグ
ランドレベルがほとんど変動していないのに対して、圧
力センサ内蔵点火プラグにより検出した筒内圧(各測定
結果の上段)は、すべてグランドレベルが変動している
ことが判る。
According to the measurement results shown in FIGS. 5 and 6,
The in-cylinder pressure detected by the tonometer (lower row of each measurement result) has almost no fluctuation in the ground level, while the in-cylinder pressure detected by the spark plug with a built-in pressure sensor (upper row of each measurement result) is all at the ground level. Is fluctuating.

【0054】このような差が生ずるのは、点火プラグ1
が指圧計よりも燃焼室の近くに備えられているために、
内燃機関の運転状態が急激に変化したことによる温度変
化の影響を受けたからである。つまり、点火プラグ1で
検出した筒内圧のグランドレベルが変動したのは、圧電
素子51の焦電特性により、急激な温度変化によって過
渡的に出力電荷が変動したためである。
Such a difference occurs because the spark plug 1
Is located closer to the combustion chamber than the tonometer,
This is because the operating state of the internal combustion engine was affected by a temperature change due to a sudden change. That is, the ground level of the in-cylinder pressure detected by the ignition plug 1 fluctuates because the output charge fluctuates transiently due to a rapid temperature change due to the pyroelectric characteristics of the piezoelectric element 51.

【0055】そして、各測定結果のグランドレベルの変
動の大きさをドリフト量とすると、各ドリフト量は、図
5(a)上段では9[kg/cm2]、図5(b)上段では1
6[kg/cm2]、図6(a)上段では10[kg/cm2]、図
6(b)上段では20[kg/cm2]である。
Assuming that the magnitude of the fluctuation of the ground level in each measurement result is a drift amount, each drift amount is 9 [kg / cm 2 ] in the upper part of FIG. 5A and 1 in the upper part of FIG.
6 [kg / cm 2 ], 10 [kg / cm 2 ] in the upper part of FIG. 6 (a), and 20 [kg / cm 2 ] in the upper part of FIG. 6 (b).

【0056】ここで、チャージアンプ回路の時定数τが
同じ時の測定結果で、多結晶PbNb26とPTとを比
較すると、多結晶PbNb26がPTに比べてドリフト
量が小さいことが判る。これは、多結晶PbNb2
6が、PTに比べて焦電特性が小さいためである。
Here, when the polycrystalline PbNb 2 O 6 is compared with PT based on the measurement results when the time constant τ of the charge amplifier circuit is the same, the drift amount of the polycrystalline PbNb 2 O 6 is smaller than that of PT. I understand. This is a polycrystalline PbNb 2 O
No. 6 is because the pyroelectric property is smaller than that of PT.

【0057】なお、このようなグランドレベルの変動
は、前述の温度特性と同様に、本実施例の点火プラグ1
においても発生するため、点火プラグ1を装着した内燃
機関では、例えば、電子制御装置(ECU)において、
検出時の雰囲気温度に基づいて圧力信号を補正して、筒
内圧を検出している。つまり、ECUでは、入力される
圧力信号のダイナミックレンジを広く設定して、検出時
の温度変化に応じて圧力信号の入力レンジを制御するな
どの処理を行い、焦電特性によるグランドレベルの変動
を補正している。このとき、圧電素子51の焦電特性が
大きい程、グランドレベルの変動が大きくなることか
ら、ダイナミックレンジを広く設定する必要がある。
Note that such fluctuations in the ground level are caused by the spark plug 1 of the present embodiment, as in the case of the above-described temperature characteristics.
Therefore, in an internal combustion engine equipped with the spark plug 1, for example, in an electronic control unit (ECU),
The pressure in the cylinder is detected by correcting the pressure signal based on the ambient temperature at the time of detection. In other words, the ECU sets a wide dynamic range of the input pressure signal, performs processing such as controlling the input range of the pressure signal according to a temperature change at the time of detection, and suppresses ground level fluctuation due to pyroelectric characteristics. Has been corrected. At this time, the larger the pyroelectric characteristic of the piezoelectric element 51 is, the larger the fluctuation of the ground level becomes. Therefore, it is necessary to set a wide dynamic range.

【0058】しかし、ECUが内部で認識するレンジ幅
は、そのECU毎のハードウェア仕様により決まる固定
値であるため、圧力信号のダイナミックレンジを大きく
設定した場合、入力信号に対してECUが内部で認識可
能な圧力の最小単位が相対的に大きくなる。このため、
圧力信号の分解能が低下してしまい、検出した圧力の精
度が低くなる。このため、検出精度を高くするために
は、焦電特性の小さい圧電素子が望ましい。
However, the range width that the ECU internally recognizes is a fixed value determined by the hardware specifications of each ECU. Therefore, if the dynamic range of the pressure signal is set to be large, the ECU internally responds to the input signal. The smallest unit of recognizable pressure becomes relatively large. For this reason,
The resolution of the pressure signal decreases, and the accuracy of the detected pressure decreases. Therefore, in order to increase the detection accuracy, a piezoelectric element having a small pyroelectric characteristic is desirable.

【0059】そして、上記図5および図6に示す測定結
果から、多結晶のPbNb26は、従来から圧電素子と
して使用されていたPTに比べてドリフト量が小さく、
焦電特性が小さいことが判る。また、各圧電素子の特性
を示した前述の表1から、多結晶PbNb26はPZT
よりも焦電特性が小さいことが判る。
From the measurement results shown in FIGS. 5 and 6, polycrystalline PbNb 2 O 6 has a smaller drift amount than PT conventionally used as a piezoelectric element.
It can be seen that the pyroelectric characteristics are small. Also, from the above-mentioned Table 1 showing the characteristics of each piezoelectric element, the polycrystalline PbNb 2 O 6 is PZT
It can be seen that the pyroelectric characteristics are smaller than those of the first embodiment.

【0060】よって、多結晶PbNb26を圧電素子5
1として用いた本実施例の点火プラグ1を用いること
で、ダイナミックレンジを従来よりも小さく設定するこ
とが可能になる。したがって、本実施例の点火プラグ1
によれば、従来よりも圧力信号の分解能を高くすること
ができ、圧力の検出精度を高くすることが出来る。
Therefore, the polycrystalline PbNb 2 O 6 is
By using the spark plug 1 of the present embodiment used as 1, the dynamic range can be set smaller than before. Therefore, the spark plug 1 of this embodiment
According to the method, the resolution of the pressure signal can be made higher than before, and the pressure detection accuracy can be made higher.

【0061】ところで、図5および図6に示す測定結果
から、チャージアンプ回路の時定数τが小さい方が、グ
ランドレベルの変化量(ドリフト量)が小さいことが判
る。このため、ドリフト量を小さく抑えるためには、時
定数τを小さくすれば良く、これにより、ダイナミック
レンジをより小さく設定することができ、検出精度を上
げることができる。
From the measurement results shown in FIGS. 5 and 6, it can be seen that the smaller the time constant τ of the charge amplifier circuit, the smaller the amount of change (drift amount) of the ground level. For this reason, in order to suppress the drift amount, the time constant τ may be reduced, whereby the dynamic range can be set smaller and the detection accuracy can be increased.

【0062】しかし、この反面、時定数τを小さく設定
した場合、チャージアンプ回路で検出される圧力波形に
歪みが生じてしまうことが判っている。このため、チャ
ージアンプ回路の時定数τは、ドリフト量と圧力波形の
歪みの両方を考慮して設定すると良い。
However, on the other hand, it has been found that when the time constant τ is set small, the pressure waveform detected by the charge amplifier circuit is distorted. Therefore, the time constant τ of the charge amplifier circuit is preferably set in consideration of both the drift amount and the distortion of the pressure waveform.

【0063】次に、圧力センサ内蔵点火プラグの締め付
け荷重の大きさに対する出力の劣化率を測定した際の測
定結果を図7に示す。なお、締め付け荷重を示す値とし
ては、点火プラグの取付座部35と内燃機関本体25と
の間に生ずる単位面積当りの圧力である軸応力を用い
る。
Next, FIG. 7 shows a measurement result when the output deterioration rate with respect to the magnitude of the tightening load of the ignition plug with the built-in pressure sensor was measured. As a value indicating the tightening load, an axial stress which is a pressure per unit area generated between the mounting seat portion 35 of the ignition plug and the internal combustion engine main body 25 is used.

【0064】測定は、雰囲気温度を180[℃]とし
て、400[Hr]経過させたときの出力の劣化率を、
各軸応力毎に測定することで行った。図7には、横軸を
軸応力[kgf/cm2 ]として、縦軸を出力電荷の劣化率
[%]として、測定結果を示す。図7に示す測定結果に
よれば、出力の劣化率が10%となるときの軸応力が、
多結晶PbNb26は約1250[kgf/cm2 ]、PTは
約700[kgf/cm2 ]、PZTは約400[kgf/cm2
となっている。一般に、検出精度を許容範囲内に維持す
るには、出力の劣化率は10%以内であることが望まし
く、上記の測定結果から、多結晶PbNb26を用いた
本実施例の点火プラグ1は、PTおよびPZTを用いた
従来の圧力センサ内蔵点火プラグに比べて、締め付け荷
重を大きくした場合でも、検出精度を許容範囲内に維持
することが出来る。
In the measurement, the deterioration rate of the output when 400 [Hr] was passed with the ambient temperature set to 180 [° C.]
The measurement was performed for each axial stress. FIG. 7 shows the measurement results, with the horizontal axis representing the axial stress [kgf / cm 2 ] and the vertical axis representing the output charge deterioration rate [%]. According to the measurement results shown in FIG. 7, the axial stress when the output deterioration rate is 10% is:
Polycrystalline PbNb 2 O 6 is about 1250 [kgf / cm 2 ], PT is about 700 [kgf / cm 2 ], and PZT is about 400 [kgf / cm 2 ].
It has become. Generally, in order to maintain the detection accuracy within an allowable range, the output deterioration rate is desirably within 10%. From the above measurement results, it is found that the ignition plug 1 of this embodiment using polycrystalline PbNb 2 O 6 Can maintain the detection accuracy within an allowable range even when the tightening load is increased, as compared with a conventional ignition plug with a built-in pressure sensor using PT and PZT.

【0065】また、本実施例の点火プラグ1は、従来の
圧力センサ内蔵点火プラグに比べて、同一の締め付け荷
重に対する出力の劣化率が小さいことから、使用可能な
締め付け荷重の範囲が広くなり、多くの種類の内燃機関
に広く使用することができる。
In addition, the spark plug 1 of this embodiment has a smaller output deterioration rate with respect to the same tightening load than the conventional spark plug with a built-in pressure sensor, so that the usable tightening load range is widened. It can be widely used in many types of internal combustion engines.

【0066】さらに、同一の締め付け荷重となる環境下
での使用経過による出力の劣化も小さくなるため、従来
よりも長い時間使用することができ、耐久性に優れたも
のとなる。したがって、本実施例の点火プラグ1は、従
来に比べて、締め付け荷重の変化に対する出力の劣化を
抑えることができ、検出精度が高く、適用可能な内燃機
関が多く、耐久性に優れたものとなる。
Further, since the output is less deteriorated due to the lapse of use in an environment where the tightening load is the same, the device can be used for a longer time than before, and the durability is excellent. Therefore, the spark plug 1 of the present embodiment can suppress the deterioration of the output with respect to the change in the tightening load, has high detection accuracy, can be applied to many internal combustion engines, and has excellent durability, as compared with the related art. Become.

【0067】続いて、雰囲気温度に対する出力の劣化率
を測定した際の測定結果を図8に示す。測定は、軸応力
を1000[kgf/cm2 ]として、400[Hr]経過さ
せたときの出力の劣化率を、各雰囲気温度毎に測定する
ことで行った。図8には、横軸を雰囲気温度[℃]とし
て、縦軸を出力電荷の劣化率[%]として、測定結果を
示す。
Next, FIG. 8 shows the measurement results when the output deterioration rate with respect to the ambient temperature was measured. The measurement was performed by measuring the rate of deterioration of the output when 400 [Hr] was passed with the axial stress set to 1000 [kgf / cm 2 ] at each ambient temperature. FIG. 8 shows the measurement results, where the horizontal axis represents the ambient temperature [° C.] and the vertical axis represents the output charge deterioration rate [%].

【0068】図8に示す測定結果によれば、出力の劣化
率が10%となるときの雰囲気温度が、多結晶PbNb
26は約205[℃]、PTは155[℃]、PZTは
130[℃]となっている。このことから、多結晶Pb
Nb26は、PTおよびPZTに比べて、同一の雰囲気
温度に対する出力の劣化率が小さいことがわかる。
According to the measurement results shown in FIG. 8, the ambient temperature at which the output deterioration rate is 10% is lower than that of the polycrystalline PbNb.
2 O 6 has a temperature of about 205 ° C., PT has a temperature of 155 ° C., and PZT has a temperature of 130 ° C. From this, polycrystalline Pb
It can be seen that Nb 2 O 6 has a smaller output deterioration rate at the same ambient temperature than PT and PZT.

【0069】したがって、本実施例の点火プラグ1は、
従来よりも雰囲気温度に対する出力の劣化を抑えること
ができるため、使用可能な温度範囲が広くなり、多くの
種類の内燃機関に広く使用することができる。また、同
一の雰囲気温度となる環境下では、従来よりも、出力の
劣化率が小さくなることから、検出精度を高く維持する
ことができる。さらに、同一の雰囲気温度となる環境下
での使用経過による出力の劣化も小さくなるため、従来
よりも長い時間使用することができ、耐久性に優れたも
のとなる。
Therefore, the spark plug 1 of this embodiment is
Since the deterioration of the output with respect to the ambient temperature can be suppressed as compared with the related art, the usable temperature range is widened, and it can be widely used for many types of internal combustion engines. Further, in an environment where the ambient temperature is the same, the detection accuracy can be kept high because the output deterioration rate is smaller than in the conventional case. Further, the deterioration of the output due to the lapse of use in an environment having the same ambient temperature is reduced, so that the device can be used for a longer time than before, and the durability is excellent.

【0070】なお、前述したように、一般的な内燃機関
における圧力センサ内蔵点火プラグの圧電素子部の通常
の雰囲気温度は120℃程度であるが、高負荷高回転状
態となると、雰囲気温度は150℃程度まで上昇するこ
ともある。これに対して、圧電素子の劣化を防ぐため
に、内燃機関の冷却効率を高めて温度上昇を抑えること
も可能であるが、設計変更であるとともに機器の追加も
必要となることからコスト高となってしまう。
As described above, the normal ambient temperature of the piezoelectric element portion of the ignition plug with a built-in pressure sensor in a general internal combustion engine is about 120 ° C. It may rise to about ° C. On the other hand, in order to prevent the deterioration of the piezoelectric element, it is possible to increase the cooling efficiency of the internal combustion engine and suppress the temperature rise.However, the design change and additional equipment are required, which increases the cost. Would.

【0071】しかし、本実施例の点火プラグ1は、上述
の図8に示す測定結果から、雰囲気温度が150℃とな
る環境下においても、劣化率が5%未満であることか
ら、内燃機関の冷却効率を高めるための対策が必要無く
なり、内燃機関全体としてのコストを抑えることができ
る。
However, the spark plug 1 of this embodiment has a deterioration rate of less than 5% even in an environment where the ambient temperature is 150 ° C. from the measurement results shown in FIG. It is not necessary to take measures to increase the cooling efficiency, and the cost of the entire internal combustion engine can be reduced.

【0072】以上の測定結果から、本実施例の圧力セン
サ内蔵点火プラグ1は、PTおよびPZTを用いた従来
の圧力センサ内蔵点火プラグに比べて、使用可能な温度
および締め付け荷重の範囲が広くなるとともに、耐久性
に優れ、圧力検出の検出精度が高い圧力センサとなる。
From the above measurement results, the usable range of the temperature and the tightening load of the ignition plug 1 with a built-in pressure sensor of this embodiment is wider than that of the conventional ignition plug with a built-in pressure sensor using PT and PZT. At the same time, the pressure sensor is excellent in durability and has high detection accuracy of pressure detection.

【0073】なお、図7に示す測定結果から、多結晶P
bNb26は、軸応力が500[kgf/cm2 ]の場合で
も、出力の劣化率が1%以下と小さく、従来用いられて
いたPTおよびPZTに比べても、出力の劣化率がかな
り小さいことが判る。このことから、本発明の圧力セン
サ内蔵点火プラグを、プラグ装着時の軸応力が500
[kgf/cm2 ]以上となる環境下で使用した場合、従来用
いられていた圧電素子に比べて、優れた耐久性を発揮さ
せることができる。
Note that, from the measurement results shown in FIG.
bNb 2 O 6 has a small output deterioration rate of 1% or less even when the axial stress is 500 [kgf / cm 2 ], and has a considerably high output deterioration rate compared with conventionally used PT and PZT. It turns out that it is small. Thus, the ignition plug with the built-in pressure sensor of the present invention has an axial stress of 500 when the plug is attached.
When used in an environment of [kgf / cm 2 ] or more, excellent durability can be exhibited as compared with a conventionally used piezoelectric element.

【0074】更に、図8に示す測定結果から、多結晶P
bNb26は、雰囲気温度が120[℃]の場合でも、
出力の劣化率が2%程度と小さく、従来用いられていた
PTおよびPZTに比べても、出力の劣化率がかなり小
さいことが判る。このことから、本発明の圧力センサ内
蔵点火プラグを、素子温度が120[℃]以上となる環
境下で使用した場合、従来用いられていた圧電素子に比
べて、優れた耐久性を発揮させることができる。
Further, from the measurement results shown in FIG.
bNb 2 O 6 can be used even when the ambient temperature is 120 ° C.
It can be seen that the output deterioration rate is as small as about 2%, and the output deterioration rate is considerably smaller than the conventionally used PT and PZT. Therefore, when the spark plug with a built-in pressure sensor of the present invention is used in an environment in which the element temperature is 120 ° C. or higher, excellent durability can be exhibited as compared with a conventionally used piezoelectric element. Can be.

【0075】また、雰囲気温度が上昇することによる出
力の劣化を抑えるためには、キュリー点が高い圧電素子
を用いるとよい。なお、温度がキュリー点を越えた圧電
素子は、素子内部での分極が崩壊するため、圧力が印加
されても電荷が出力されず、圧力を検出することが出来
なくなる。
In order to prevent the output from deteriorating due to an increase in ambient temperature, it is preferable to use a piezoelectric element having a high Curie point. Note that, in a piezoelectric element whose temperature has exceeded the Curie point, the polarization inside the element collapses, so that even if pressure is applied, no charge is output and the pressure cannot be detected.

【0076】そして、圧電素子ごとの特性を示した前述
の表1より、単結晶LINbO3 は、他の圧電素子と比
べてキュリー点が極めて高く、雰囲気温度に対する出力
の劣化を抑えるには最適な圧電素子であることが判る。
しかし、圧電定数について各圧電素子を比較すると、単
結晶LINbO3 は、その他の圧電素子に比べて圧電定
数が小さい値を示す。圧電定数が小さい圧電素子は、ノ
イズに対する圧力信号の大きさが小さいため、S/N比
が小さくなり、ノイズの影響を受け易くなる。特に内燃
機関は点火系統等で大電圧を用いることから、これらの
機器から大きなノイズが発生するため、圧電定数が小さ
い圧電素子では、圧力信号を正確に検出することが難し
くなる。
From Table 1 above, which shows the characteristics of each piezoelectric element, it can be seen from Table 1 that the single crystal LINbO 3 has an extremely high Curie point as compared with other piezoelectric elements, and is optimal for suppressing the deterioration of the output with respect to the ambient temperature. It turns out that it is a piezoelectric element.
However, when the piezoelectric elements are compared with each other in terms of piezoelectric constant, the single crystal LINbO 3 has a smaller piezoelectric constant than the other piezoelectric elements. Since a piezoelectric element having a small piezoelectric constant has a small pressure signal with respect to noise, the S / N ratio becomes small, and the piezoelectric element is easily affected by noise. In particular, since the internal combustion engine uses a large voltage in an ignition system or the like, a large noise is generated from these devices, and it is difficult to accurately detect a pressure signal with a piezoelectric element having a small piezoelectric constant.

【0077】また、単結晶は多結晶に比べて、製造コス
トがかなり高くなる(例えば、約10倍)ため、単結晶
の圧電素子を用いた圧力センサ内蔵点火プラグは、価格
競争力が低下してしまう。よって、単結晶LINbO3
は、雰囲気温度に対する劣化を抑えるには最適な圧電素
子であるものの、圧電定数およびコストを考慮すると、
現実的に圧力センサ内蔵点火プラグに使用することは難
しい。そして、劣化の抑制(耐久性)、検出精度、圧電
定数およびコストを総合的に判断すると、圧力センサに
用いる圧電素子としては、単結晶LINbO3 よりも、
多結晶PbNb26が適していると判断できる。
Further, since the manufacturing cost of a single crystal is considerably higher than that of a polycrystal (for example, about 10 times), a spark plug with a built-in pressure sensor using a single crystal piezoelectric element has a low price competitiveness. Would. Therefore, the single crystal LINbO 3
Is the most suitable piezoelectric element to suppress deterioration due to ambient temperature, but considering the piezoelectric constant and cost,
It is difficult to use it for a spark plug with a built-in pressure sensor. The inhibition of degradation (endurance), the detection accuracy, when comprehensively judging the piezoelectric constant and cost, as the piezoelectric element used in the pressure sensor, than a single crystal LiNbO 3,
It can be determined that polycrystalline PbNb 2 O 6 is suitable.

【0078】以上のことから、圧電素子として、多結晶
PbNb26を用いた本実施例の圧力センサ内蔵点火プ
ラグ1は、圧力信号に対するノイズの影響を抑えること
ができ、低コストを実現しつつ、耐久性に優れ、また、
圧力検出の検出精度が高い圧力センサを備えた圧力セン
サ内蔵点火プラグとなる。
As described above, the ignition plug 1 with a built-in pressure sensor of this embodiment using polycrystalline PbNb 2 O 6 as the piezoelectric element can suppress the influence of noise on the pressure signal and realize low cost. While excellent in durability,
A spark plug with a built-in pressure sensor having a pressure sensor with high pressure detection accuracy is obtained.

【0079】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は、こうした実施例に限定されることなく、
種々の態様をとることができる。例えば、端子電極の上
部に点火用高電圧を発生する点火コイルを一体に形成す
るようにしてもよい。これにより、内燃機関のプラグホ
ール内のスペースを有効に利用できる圧力センサ内蔵点
火プラグとなる。
While the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment.
Various aspects can be taken. For example, an ignition coil for generating a high voltage for ignition may be integrally formed above the terminal electrode. As a result, the ignition plug with a built-in pressure sensor can effectively use the space in the plug hole of the internal combustion engine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例の圧力センサ内蔵点火プラグの構成を
表す外形図である。
FIG. 1 is an external view illustrating a configuration of an ignition plug with a built-in pressure sensor according to an embodiment.

【図2】 圧力センサ内蔵点火プラグの取付座部の断面
の拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a cross section of a mounting seat of a spark plug with a built-in pressure sensor.

【図3】 圧電素子の時間経過に伴う出力変化率を測定
した際の測定結果を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a measurement result when an output change rate of a piezoelectric element over time is measured.

【図4】 圧電素子の温度変化による出力変化率(温度
特性)を測定した際の測定結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing measurement results when an output change rate (temperature characteristic) due to a temperature change of a piezoelectric element is measured.

【図5】 圧電素子として多結晶のPbNb26を用い
て筒内圧の変化を測定した際の測定結果を示すグラフで
ある。
FIG. 5 is a graph showing a measurement result when a change in in-cylinder pressure is measured using polycrystalline PbNb 2 O 6 as a piezoelectric element.

【図6】 圧電素子として多結晶のPbTiO3 を用い
て筒内圧の変化を測定した際の測定結果を示すグラフで
ある。
FIG. 6 is a graph showing a measurement result when a change in an in-cylinder pressure is measured using polycrystalline PbTiO 3 as a piezoelectric element.

【図7】 プラグ締め付け荷重の変化に伴う出力の劣化
率を測定した際の測定結果を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a measurement result when an output deterioration rate due to a change in plug tightening load is measured.

【図8】 雰囲気温度の変化による出力の劣化率を測定
した際の測定結果を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a measurement result when an output deterioration rate due to a change in an ambient temperature is measured.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧力センサ内蔵点火プラグ、11…端子電極、13
…中心電極、15…碍子部、17…主体金具、19…外
側電極、31…六角部、33…ガスケット、35…取付
座部、37…ネジ部、41…圧力センサ、43…センサ
出力ケーブル、51…圧電素子、53…絶縁体、55…
板パッキン、57…ケース、59…接続端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spark plug with a built-in pressure sensor, 11 ... Terminal electrode, 13
... Center electrode, 15 ... Insulator part, 17 ... Metal fitting, 19 ... Outer electrode, 31 ... Hexagon part, 33 ... Gasket, 35 ... Mounting seat part, 37 ... Screw part, 41 ... Pressure sensor, 43 ... Sensor output cable, 51: piezoelectric element, 53: insulator, 55:
Plate packing, 57 ... case, 59 ... connection terminal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 隆博 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Fターム(参考) 2F055 AA23 BB14 CC11 DD19 EE23 FF11 FF38 GG49 3G019 KA28 KD17 5G059 AA04 AA10 KK03  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takahiro Suzuki 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi F-term (reference) 2F055 AA23 BB14 CC11 DD19 EE23 FF11 FF38 GG49 3G019 KA28 KD17 5G059 AA04 AA10 KK03

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極間で火花放電を発生する点火プラグ
の主体金具の取付座部内に圧電素子を備え、該圧電素子
によりプラグ締め付け荷重の変化を検出することによっ
て内燃機関の筒内圧を検出し、検出した圧力に応じた電
気信号をセンサ出力ケーブルから出力する圧力センサ内
蔵点火プラグであって、 前記圧電素子として、多結晶のPbNb26を用いたこ
とを特徴とする圧力センサ内蔵点火プラグ。
A piezo-electric element is provided in a mounting seat of a metal shell of an ignition plug which generates spark discharge between electrodes, and a pressure in a cylinder of an internal combustion engine is detected by detecting a change in a plug tightening load by the piezo-electric element. An ignition plug with a built-in pressure sensor that outputs an electric signal according to a detected pressure from a sensor output cable, wherein polycrystalline PbNb 2 O 6 is used as the piezoelectric element. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022146897A (en) * 2021-03-22 2022-10-05 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト piezoelectric transducer

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