JP2019113382A - Pressure sensor - Google Patents
Pressure sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019113382A JP2019113382A JP2017246122A JP2017246122A JP2019113382A JP 2019113382 A JP2019113382 A JP 2019113382A JP 2017246122 A JP2017246122 A JP 2017246122A JP 2017246122 A JP2017246122 A JP 2017246122A JP 2019113382 A JP2019113382 A JP 2019113382A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- pressure sensor
- cover
- diaphragm
- cylindrical portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
本発明は、圧力媒体の圧力を検出する圧力センサに関し、特に、エンジンの燃焼室内における燃焼ガス等の如く、高温圧力媒体の圧力を検出する圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor for detecting the pressure of a pressure medium, and more particularly to a pressure sensor for detecting the pressure of a high temperature pressure medium such as combustion gas in a combustion chamber of an engine.
従来の圧力センサとしては、先端筒状部を有する筒状のハウジング、ハウジング内に収容された計測部、ハウジングを閉塞すると共に圧力媒体の圧力を計測部に伝達する圧力伝達部材を備え、圧力伝達部材として、先端筒状部の内側に配置される内側筒状部及び受圧底部を有する凹状のダイヤフラムを採用した圧力センサが知られている(例えば、特許文献1)。 The conventional pressure sensor includes a tubular housing having a distal end tubular portion, a measuring unit housed in the housing, and a pressure transmitting member for closing the housing and transmitting the pressure of the pressure medium to the measuring unit. There is known a pressure sensor employing, as a member, a concave diaphragm having an inner cylindrical portion disposed inside a distal end cylindrical portion and a pressure receiving bottom portion (for example, Patent Document 1).
この圧力センサにおいては、高温の燃焼ガスの圧力がダイヤフラムに加わると、ダイヤフラムの受圧底部を介して計測部にその圧力が伝達され、計測部の圧電体によりその圧力に応じた信号が出力されるようになっている。 In this pressure sensor, when the pressure of the high temperature combustion gas is applied to the diaphragm, the pressure is transmitted to the measuring unit through the pressure receiving bottom of the diaphragm, and a signal corresponding to the pressure is output by the piezoelectric body of the measuring unit. It is supposed to be.
この圧力センサでは、先端筒状部及びダイヤフラムが高温の燃焼ガスに直接曝される構造であるため、ダイヤフラムに内側筒状部を設けることで熱変形による測定誤差を抑制する構造になっているものの、測定誤差を更に小さくするように改善する余地がある。 In this pressure sensor, the tip cylindrical portion and the diaphragm are directly exposed to the high temperature combustion gas, so by providing the inner cylindrical portion on the diaphragm, the measurement error due to thermal deformation is suppressed. There is room for improvement to further reduce the measurement error.
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出できる、圧力センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a pressure sensor capable of detecting the pressure of a high-temperature pressure medium with high accuracy while suppressing the influence of heat. It is.
本発明の圧力センサは、先端筒状部を有するハウジングと、ハウジング内に収容される圧電体を含む圧力計測部と、先端筒状部の内側に配置されて圧力計測部に向けて伸長する内側筒状部及び内側筒状部と一体形成されて圧力計測部に当接する受圧底部を有する有底状のダイヤフラムと、内側筒状部を圧力媒体から遮蔽すると共に受圧底部を圧力媒体に曝すように形成された遮熱カバー部材とを備える、構成となっている。 The pressure sensor according to the present invention comprises a housing having a distal end cylindrical portion, a pressure measurement portion including a piezoelectric body accommodated in the housing, and an inner side disposed inside the distal end cylindrical portion and extending toward the pressure measurement portion. A bottomed diaphragm integrally formed with the cylindrical portion and the inner cylindrical portion and having a pressure receiving bottom portion contacting the pressure measuring portion, and shielding the inner cylindrical portion from the pressure medium and exposing the pressure receiving bottom to the pressure medium And the formed heat shielding cover member.
上記構成をなす圧力センサにおいて、遮熱カバー部材は、内側筒状部の内壁面を覆うように配置される筒状カバー部と、受圧底部を露出させる開口部とを含む、構成を採用してもよい。 In the pressure sensor having the above configuration, the heat shield cover member adopts a configuration including a cylindrical cover portion disposed so as to cover the inner wall surface of the inner cylindrical portion, and an opening portion for exposing the pressure receiving bottom portion. It is also good.
上記構成をなす圧力センサにおいて、遮熱カバー部材は、筒状カバー部に連続して形成されると共に開口部を画定する環状底部を有し、筒状カバー部は、内側筒状部に対して所定の隙間をおいて配置され、環状底部は、受圧底部に密接するように配置されている、構成を採用してもよい。 In the pressure sensor having the above configuration, the heat shield cover member has an annular bottom which is continuously formed on the cylindrical cover and which defines the opening, and the cylindrical cover is opposed to the inner cylindrical portion. The configuration may be adopted, which is disposed with a predetermined gap, and the annular bottom is disposed in close contact with the pressure receiving bottom.
上記構成をなす圧力センサにおいて、遮熱カバー部材の筒状カバー部は、受圧底部に向かうその一端側において開口部を画定すると共に受圧底部に非接触でかつ内側筒状部に密接するように配置されている、構成を採用してもよい。 In the pressure sensor having the above-described configuration, the cylindrical cover portion of the heat shield cover member is disposed so as to define an opening on one end side toward the pressure receiving bottom portion and not in contact with the pressure receiving bottom portion and in close contact with the inner cylindrical portion. The configuration may be adopted.
上記構成をなす圧力センサにおいて、ダイヤフラムは、内側筒状部に連続して形成され先端筒状部の端面に固定される環状フランジ部を有し、遮熱カバー部材は、筒状カバー部に連続して形成され環状フランジ部に重ねて固定されるフランジカバー部を含む、構成を採用してもよい。 In the pressure sensor having the above configuration, the diaphragm has an annular flange portion continuously formed on the inner cylindrical portion and fixed to the end face of the distal end cylindrical portion, and the heat shield cover member is continuous on the cylindrical cover portion It is also possible to adopt a configuration that includes a flange cover portion that is formed and fixed to be superimposed on the annular flange portion.
上記構成をなす圧力センサにおいて、ダイヤフラムは、内側筒状部から環状フランジ部に連続する曲げ領域を含み、遮熱カバー部材は、筒状カバー部からフランジカバー部に連続する曲げカバー領域を含み、遮熱カバー部材の曲げカバー領域は、ダイヤフラムの曲げ領域に対して、所定の隙間をおいて配置されている、構成を採用してもよい。 In the pressure sensor having the above-mentioned configuration, the diaphragm includes a bending area continuous from the inner cylindrical portion to the annular flange portion, and the heat shield cover member includes a bending cover area continuous from the cylindrical cover portion to the flange cover portion The bent cover area of the heat shield cover member may be arranged with a predetermined gap with respect to the bent area of the diaphragm.
上記構成をなす圧力センサにおいて、ダイヤフラムの内側筒状部は、先端筒状部の内壁面に対して所定の隙間をおいて配置されている、構成を採用してもよい。 In the pressure sensor having the above configuration, the inner cylindrical portion of the diaphragm may be arranged with a predetermined gap with respect to the inner wall surface of the distal end cylindrical portion.
上記構成をなす圧力センサにおいて、圧力計測部は、先端筒状部の先端側から順次積層された第1電極、圧電体、及び第2電極を有し、ダイヤフラムは、第1電極を兼ねる、構成を採用してもよい。 In the pressure sensor having the above configuration, the pressure measurement unit has a first electrode, a piezoelectric body, and a second electrode sequentially stacked from the tip end side of the tip cylindrical portion, and the diaphragm also serves as the first electrode. May be adopted.
上記構成をなす圧力センサによれば、熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出できる圧力センサを得ることができる。 According to the pressure sensor having the above configuration, it is possible to obtain a pressure sensor capable of detecting the pressure of the high-temperature pressure medium with high accuracy while suppressing the influence of heat.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係る圧力センサは、エンジンのシリンダヘッドHに取り付けられて、圧力媒体として、燃焼室内の燃焼ガスの圧力を検出するものである。
この圧力センサは、図1及び図2に示すように、ハウジング10、ダイヤフラム20、圧力計測部30、押え部材40、リード線50、コネクタ60、遮熱カバー部材70を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
The pressure sensor according to this embodiment is attached to the cylinder head H of the engine, and detects the pressure of the combustion gas in the combustion chamber as a pressure medium.
As shown in FIGS. 1 and 2, the pressure sensor includes a
ハウジング10は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて、軸線S方向に伸長する内部空間Aを画定する多段円筒状に形成されている。
そして、ハウジング10は、先端筒状部11、シール部12、雄ネジ部13、開口端部14、内壁面15,16、雌ネジ部17を備えている。
The
The
先端筒状部11は、シール部12から軸線S方向の先端側に位置する領域で、同一肉厚の円筒状に形成され、端面11a、内壁面16と同一径の内壁面11bを備えている。
先端筒状部11は、その外壁面がシリンダヘッドHの取付け孔の内周面H1に近接又は密接して配置され、燃焼ガスに曝され難いようになっている。
The end
An outer wall surface of the distal end
シール部12は、先端筒状部11の端面11aから軸線S方向に後退した所定位置において円錐面状に形成されており、シリンダヘッドHのシール面H2に当接して燃焼室CH内の燃焼ガスが漏れるのを防止する役割をなす。
雄ネジ部13は、シリンダヘッドHに設けられた取付け孔の雌ネジ部H3と螺合させてハウジング10を固定するべく、シール部12から軸線S方向に後退した拡径領域に形成されている。
開口端部14は、押え部材40等を取り付ける際の挿入口として機能すると共に、スペーサ61を介してコネクタ60が固定されるように形成されている。
The
The
The
内壁面15は、押え部材40を挿入し得る内径寸法をなす円筒状の内周面として形成されている。
内壁面16は、内壁面15よりも小径の内径寸法をなす円筒状の内周面として形成され、この領域において圧力計測部30が収容されるようになっている。
雌ネジ部17は、押え部材40を螺合させて固定するべく、内壁面15と内壁面16の間の領域に形成されている。
The
The
The
ダイヤフラム20は、析出硬化性を有し、板厚t1のステンレス鋼板等の金属材料を用いて、プレス加工により鍔付き凹状に形成されている。板厚t1は、例えば、0.2mm〜0.6mm程度である。
そして、ダイヤフラム20は、環状フランジ部21、内側筒状部22、受圧底部23、曲げ領域24を備えている。
The
The
環状フランジ部21は、先端筒状部11の端面11aを覆うように接合されるべく、先端筒状部11の外径と略同一の外径をなす円環板状に形成されている。
そして、環状フランジ部21は、端面11aに対して溶接等により固定されている。
The
The
内側筒状部22は、先端筒状部11の内壁面11bの内径よりも小さい外径をなし、先端筒状部11の内側に配置されて圧力計測部30に向けて軸線S方向に伸長する円筒状に形成されている。
すなわち、内側筒状部22は、先端筒状部11の内壁面11bに対して、所定の隙間C1をおいて配置されるように形成されている。
ここで、隙間C1は、先端筒状部11の内壁面11bから内側筒状部22への伝熱を抑えて、熱の影響を防止できるような寸法に設定されている。
The inner
That is, the inner
Here, the gap C1 is set to a dimension that can suppress the heat transfer from the
受圧底部23は、内側筒状部22と一体形成されて圧力計測部30の圧電体32に当接する円板状に形成されている。
受圧底部23は、軸線S方向における燃焼ガスの圧力を受ける機能をなす領域であり、圧力計測部30の圧電体32と密接して配置され、燃焼ガスの圧力に応じた荷重を直接的に圧電体32に伝達するようになっている。
曲げ領域24は、環状フランジ部21と内側筒状部22を一体的に連続させる領域であり、所定の曲率半径R1をなす湾曲面として形成されている。
The pressure receiving
The pressure receiving
The
圧力計測部30は、圧電素子として機能するものであり、図2に示すように、先端筒状部11の先端側から軸線S方向に順次積層された、第1電極31、圧電体32、第2電極33を備えている。
The
第1電極31は、導電性の金属材料により形成され、この実施形態においては、ダイヤフラム20がその役割を兼ねている。
そして、第1電極31すなわちダイヤフラム20は、受圧底部23が圧電体32と密接して配置され、ハウジング10とシリンダヘッドHを介して、電気的にグランド(マイナス側)に接続される。
The
The pressure receiving
圧電体32は、四角柱状に形成され、第1電極31すなわちダイヤフラム20の受圧底部23と第2電極33の間に挟み込まれて、軸線S方向において受けた荷重による歪に基づいて電気信号を出力するものであり、ピエゾ素子、酸化亜鉛、水晶等が適用される。
第2電極33は、導電性の金属材料により円柱又は円板状に形成され、圧電体32と密接して配置され、リード線50を介して、電気的にプラス側に接続される。
The
The
上記の圧力計測部30では、ダイヤフラム20が第1電極31を兼ねるため、専用の電極を設ける場合に比べて、部品点数を削減でき、構造を簡素化できる。
尚、この構成に限るものではなく、第1電極31として、ダイヤフラム20とは別の電極を介在させてもよい。
In the
The present invention is not limited to this configuration, and an electrode different from the
押え部材40は、図2に示すように、ネジ部材41、絶縁部材42により構成されている。
ネジ部材41は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて略円柱状に形成され、ハウジング10の雌ネジ部17に螺合される雄ネジ部41a、リード線50を通す貫通孔41b、絶縁部材42に当接する当接面41cを備えている。
絶縁部材42は、電気的に絶縁性の高い絶縁材料、例えば、アルミナ等を用いて略円柱状に形成され、ネジ部材41の当接面41cに当接する端面42a、第2電極33に当接する端面42b、リード線50を通す貫通孔42cを備えている。
As shown in FIG. 2, the pressing
The
The insulating
そして、図1及び図2に示すように、圧力計測部30が所定位置に配置された状態で、絶縁部材42が嵌め込まれ、絶縁部材42の上方からネジ部材41が捩じ込まれることにより、圧力計測部30に対して軸線S方向に予荷重が加えられ、又、圧力計測部30がハウジング10内の所定位置に位置決めされて保持されるようになっている。
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, with the
リード線50は、図1に示すように、圧力計測部30の第2電極33に電気的に接続され、絶縁部材42の貫通孔42c、ネジ部材41の貫通孔41b及びハウジング10の内部空間Aを通り、コネクタ60に導かれている。
コネクタ60は、レセプタクルとして形成され、スペーサ61を介してハウジング10の開口端部14に結合されており、外部のコネクタ(プラグ)と着脱自在に接続されるようになっている。
The
The
遮熱カバー部材70は、耐熱性及び低熱伝導性を備えた金属材料、例えば、析出硬化性を有するステンレス鋼板を用いて、プレス加工により鍔付き凹状に形成されている。板厚t2は、例えば、0.2mm〜0.5mm程度である。
そして、遮熱カバー部材70は、図2及び図3に示すように、フランジカバー部71、筒状カバー部72、開口部73aを画定する環状底部73、曲げカバー領域74を備えている。
The heat
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the heat
フランジカバー部71は、環状フランジ部21を覆うように接合されるべく、環状フランジ部21の外径と略同一の外径をなす円環板状に形成されている。
そして、フランジカバー部71は、環状フランジ部21と一緒に先端筒状部11の端面11aに対して溶接等により固定されている。
The
The
筒状カバー部72は、内側筒状部22の内壁面22aよりも小さい外径をなし、内側筒状部22の内側に配置されて受圧底部23に向けて軸線S方向に伸長する円筒状に形成されている。
すなわち、筒状カバー部72は、内側筒状部22の内壁面22aに対して、所定の隙間C2をおいて配置されるように形成されている。
The
That is, the
環状底部73は、筒状カバー部72と一体形成されて、ダイヤフラム20の受圧底部23に当接すると共に、その中央領域において円形の開口部73aを画定するように形成されている。
開口部73aは、ダイヤフラム20の受圧底部23を露出させて燃焼ガスに曝すように形成されている。
曲げカバー領域74は、フランジカバー部71と筒状カバー部72を一体的に連続させる領域であり、曲率半径R2(<R1)をなす湾曲面として形成されている。
The
The opening 73 a is formed to expose the
The bending
次に、上記構成をなす圧力センサの組み立てについて説明する。
先ず、ハウジング10、ダイヤフラム20、圧電体32、リード線50が接続された第2電極33、ネジ部材41、絶縁部材42、コネクタ60及びスペーサ61、遮熱カバー部材70が準備される。
Next, assembly of the pressure sensor having the above configuration will be described.
First, the
続いて、ダイヤフラム20がハウジング10に組み付けられる。すなわち、環状フランジ部21が先端筒状部11の端面11aに接合されて保持される。
続いて、遮熱カバー部材70がハウジング10に組み付けられる。すなわち、筒状カバー部72が内側筒状部22に対向し、環状底部73が受圧底部23に対向するようにして、フランジカバー部71が環状フランジ部21に重ねて接合され保持される。
そして、フランジカバー部71及び環状フランジ部21が、先端筒状部11の端面11aに一緒に溶接されて固定される。
Subsequently, the
Subsequently, the heat
Then, the
続いて、圧電体32、第2電極33、絶縁部材42、及びネジ部材41が、順次重なるように開口端部14からハウジング10内に挿入される。
尚、圧電体32、第2電極33、及び絶縁部材42は、予め積層されて仮組付けされていてもよい。
そして、ネジ部材41が適宜捩じ込まれ、圧力計測部30にセンサとしての直線特性を与えるべく所定の予荷重が加えられる。
Subsequently, the
The
Then, the
続いて、スペーサ61がハウジング10の開口端部14に固定され、導出されたリード線50がコネクタ60に接続され、コネクタ60がスペーサ61に連結される。
以上により、圧力センサの組付けが完了する。
尚、上記組み付け手順は、一例であって、これに限定されるものではなく、その他の組付け手順を採用してもよい。
Subsequently, the
Thus, the assembly of the pressure sensor is completed.
In addition, the said assembly | attachment procedure is an example, Comprising: It is not limited to this, You may employ | adopt another assembly | attachment procedure.
上記構成をなす圧力センサにおいて、先端筒状部11、ダイヤフラム20、及び遮熱カバー部材70は、図4に示される配置関係となる。
すなわち、ダイヤフラム20は、環状フランジ部21が先端筒状部11の端面11aに固定され、内側筒状部22が先端筒状部11の内壁面11bに対して隙間C1をおいて配置される。
これにより、先端筒状部11から内側筒状部22への伝熱を抑制ないし防止することができる。
In the pressure sensor having the above-described configuration, the tip end
That is, in the
Thereby, the heat transfer from the distal end
また、遮熱カバー部材70は、ダイヤフラム20の外側に配置される。そして、フランジカバー部71が環状フランジ部21を覆うように重ねて固定され、筒状カバー部72が隙間C2をおいて内側筒状部22を覆い、環状底部73が受圧底部23の周縁近傍の領域に密接し、環状底部73に設けられた開口部73aが受圧底部23を露出させた状態となる。
In addition, the heat
したがって、ダイヤフラム20の環状フランジ部21は、遮熱カバー部材70のフランジカバー部71により燃焼ガスから遮蔽される。
また、ダイヤフラム20の内側筒状部22は、遮熱カバー部材70の筒状カバー部72及び環状底部73により燃焼ガスから遮蔽される。
一方、受圧底部23は、開口部73aを通して燃焼ガスに曝される。
Therefore, the
Further, the inner
On the other hand, the pressure receiving
これにより、燃焼ガスの熱は、実質的に遮熱カバー部材70により遮断されて、ダイヤフラム20側への伝熱が抑制され、受圧底部23が燃焼ガスの圧力のみを受けることになる。
特に、内側筒状部22が遮熱カバー部材70により覆われているため、内側筒状部22の軸線S方向における熱変形を防止できる。
Thereby, the heat of the combustion gas is substantially shut off by the heat
In particular, since the inner
一方、燃焼ガスの圧力は、開口部73aを通して受圧底部23に直接作用するため、遮熱カバー部材70の影響を受けることなく、受圧底部23が燃焼ガスの圧力に応じて変形させられる。
尚、受圧底部23は、燃焼ガスの熱にも曝されることになるが、その形状が薄板状であり、軸線S方向への熱変形は小さいため、予荷重に影響を及ぼすものではない。
On the other hand, since the pressure of the combustion gas directly acts on the pressure receiving bottom 23 through the
Although the pressure receiving
また、遮熱カバー部材70の曲げカバー領域74は、ダイヤフラム20の曲げ領域24に対して隙間C3をおいて配置されている。
これにより、遮熱カバー部材70が熱変形したとしても、両者の干渉やかじり等を防止することができる。
Further, the bending
Thereby, even if the heat
以上により、高温の圧力媒体に曝される測定環境下においても、ダイヤフラム20の熱による変形を抑制することができ、ダイヤフラム20の受圧底部23と圧力計測部30の圧電体32との接触位置を所期の設定状態に維持することができる。
したがって、圧力計測部30に付与されている予荷重の変動を防止して、予荷重の変動に起因する圧電体32からの出力ノイズを防止することができる。
それ故に、熱変形等による測定誤差を抑制して、エンジンの燃焼室CH内の燃焼ガスの圧力を高精度に検出することができる。
As described above, deformation of the
Therefore, the fluctuation of the preload applied to the
Therefore, the pressure of the combustion gas in the combustion chamber CH of the engine can be detected with high accuracy while suppressing measurement errors due to thermal deformation and the like.
すなわち、メカニズムとしては、仮に、ダイヤフラム20が熱により変形すると、圧力計測部30に付与されている予荷重が変動し、検出される圧力の精度が低下することになるが、本発明では、遮熱カバー部材70によりダイヤフラム20の熱よる変形が抑制されるため、熱遮断→ダイヤフラム20の熱変形を抑制→予荷重の変動防止により、圧力を高精度に検出できる、というものである。
That is, as the mechanism, if the
図5ないし図7は、本発明に係る圧力センサの他の実施形態を示すものであり、前述の遮熱カバー部材70を変更した以外は、前述の実施形態と同一の構成をなすものである。したがって、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、組み立て手順についても前述実施形態と同様であり、その説明を省略する。
この実施形態に係る圧力センサは、ハウジング10、ダイヤフラム20、圧力計測部30、押え部材40、リード線50、コネクタ60、遮熱カバー部材170を備えている。
5 to 7 show another embodiment of the pressure sensor according to the present invention, which has the same configuration as that of the above-described embodiment except that the above-described heat
The pressure sensor according to this embodiment includes a
遮熱カバー部材170は、耐熱性及び低熱伝導性を備えた金属材料、例えば、析出硬化性を有するステンレス鋼板を用いて、プレス加工により鍔付き円筒状に形成されている。板厚t2は、例えば、0.2mm〜0.5mm程度が好ましい。
そして、遮熱カバー部材170は、図5及び図6に示すように、フランジカバー部171、筒状カバー部172、筒状カバー部172の一端側に画定された円形の開口部173、曲げカバー領域174を備えている。
The heat
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the heat
フランジカバー部171は、環状フランジ部21を覆うように接合されるべく、環状フランジ部21の外径と略同一の外径をなす円環板状に形成されている。
そして、フランジカバー部171は、環状フランジ部21と一緒に先端筒状部11の端面11aに対して溶接等により固定されている。
The
The
筒状カバー部172は、内側筒状部22の内壁面22aと同程度の外径をなし、内側筒状部22の内側に配置されて受圧底部23に向けて軸線S方向に伸長し、受圧底部23に向かうその一端側において開口部173を画定する円筒状に形成されている。
すなわち、筒状カバー部172は、受圧底部23に非接触でかつ内側筒状部22の内壁面22aに密接して配置されるように形成されている。
The
That is, the
開口部173は、ダイヤフラム20の受圧底部23を略全域に亘って露出させて、燃焼ガスに曝すように形成されている。
曲げカバー領域174は、フランジカバー部171と筒状カバー部172を一体的に連続させる領域であり、曲率半径R2(<R1)をなす湾曲面として形成されている。
The
The bending
上記構成をなす圧力センサにおいて、先端筒状部11、ダイヤフラム20、及び遮熱カバー部材170は、図7に示される配置関係となる。
すなわち、ダイヤフラム20は、環状フランジ部21が先端筒状部11の端面11aに固定され、内側筒状部22が先端筒状部11の内壁面11bに対して隙間C1をおいて配置される。
これにより、先端筒状部11から内側筒状部22への伝熱を抑制ないし防止することができる。
In the pressure sensor having the above-described configuration, the tip end
That is, in the
Thereby, the heat transfer from the distal end
また、遮熱カバー部材170は、ダイヤフラム20の外側に配置される。そして、フランジカバー部171が環状フランジ部21を覆うように重ねて固定され、筒状カバー部172が受圧底部23に非接触でかつ内側筒状部22に密接し、開口部173が受圧底部23を露出させた状態となる。
Further, the heat
したがって、ダイヤフラム20の環状フランジ部21は、遮熱カバー部材170のフランジカバー部171により燃焼ガスから遮蔽される。
また、ダイヤフラム20の内側筒状部22は、遮熱カバー部材170の筒状カバー部172により燃焼ガスから遮蔽される。
一方、受圧底部23は、開口部173を通して燃焼ガスに曝される。
Therefore, the
Further, the inner
On the other hand, the pressure receiving
これにより、燃焼ガスの熱は、実質的に遮熱カバー部材170により遮断されて、ダイヤフラム20側への伝熱が抑制され、受圧底部23が燃焼ガスの圧力のみを受けることになる。
特に、内側筒状部22が遮熱カバー部材170により覆われているため、内側筒状部22の軸線S方向における熱変形を防止できる。
Thereby, the heat of the combustion gas is substantially shut off by the heat
In particular, since the inner
一方、燃焼ガスの圧力は、開口部173を通して受圧底部23に直接作用するため、遮熱カバー部材170の影響を受けることなく、受圧底部23が燃焼ガスの圧力に応じて変形させられる。
尚、受圧底部23は、燃焼ガスの熱にも曝されることになるが、その形状が薄板状であり、軸線S方向への熱変形は小さいため、予荷重に影響を及ぼすものではない。
On the other hand, since the pressure of the combustion gas directly acts on the pressure receiving
Although the pressure receiving
また、遮熱カバー部材170の曲げカバー領域174は、ダイヤフラム20の曲げ領域24に対して隙間C3をおいて配置されている。
これにより、遮熱カバー部材170が熱変形したとしても、両者の干渉やかじり等を防止することができる。
Further, the bending
As a result, even if the heat
以上により、高温の圧力媒体に曝される測定環境下においても、ダイヤフラム20の熱による変形を抑制することができ、ダイヤフラム20の受圧底部23と圧力計測部30の圧電体32との接触位置を所期の設定状態に維持することができる。
したがって、圧力計測部30に付与されている予荷重の変動を防止して、予荷重の変動に起因する圧電体32からの出力ノイズを防止することができる。
それ故に、熱変形等による測定誤差を抑制して、エンジンの燃焼室CH内の燃焼ガスの圧力を高精度に検出することができる。
As described above, deformation of the
Therefore, the fluctuation of the preload applied to the
Therefore, the pressure of the combustion gas in the combustion chamber CH of the engine can be detected with high accuracy while suppressing measurement errors due to thermal deformation and the like.
また、遮熱カバー部材170は、筒状カバー部172が受圧底部23に非接触であるため、筒状カバー部172の軸線S方向における長さ寸法の管理が簡単になり、遮熱カバー部材170を組み付ける際には、筒状カバー部172を内側筒状部22に嵌合させるだけで、容易に組み付けることができる。
Further, since the
図8は、本発明に係る圧力センサと、遮熱カバー部材70を廃止した圧力センサとで、エンジンの燃焼ガスの圧力を測定した比較試験データを示すグラフである。
ここで、比較試験の条件は、以下の通りである。
・使用エンジン:二気筒ガソリンエンジン、排気量1000cc
・運転条件:エンジン回転数5000rpm、全負荷
・基準センサ:精密分析用センサ(AVL社製)
・結果データ:点線→精密分析用センサ(実際の燃焼圧力)、実線→本発明の圧力センサ、一点鎖線→従来の圧力センサ
図8に示される結果から明らかなように、遮熱カバー部材70を備えた本発明の圧力センサでは、従来の圧力センサに比べて、実際の燃焼圧力からのズレ量、すなわち、測定誤差が小さくなっている。
尚、遮熱カバー部材170を備えた本発明でも、図8に示す結果と同様の効果が得られる。
このように、本発明の圧力センサによれば、センサ精度が改善されて、エンジンの燃焼室内の燃焼ガス等の圧力媒体の圧力を高精度に検出することができる。
FIG. 8 is a graph showing comparative test data obtained by measuring the pressure of combustion gas of the engine with the pressure sensor according to the present invention and the pressure sensor with the heat
Here, the conditions of the comparison test are as follows.
・ Use engine: Two cylinder gasoline engine, 1000cc displacement
・ Operating conditions: Engine rpm 5000rpm, full load ・ Reference sensor: Sensor for precision analysis (AVL)
Result data: dotted line → sensor for precise analysis (actual combustion pressure), solid line → pressure sensor of the present invention, one-dot chain line → conventional pressure sensor As is apparent from the results shown in FIG. In the pressure sensor according to the present invention, the amount of deviation from the actual combustion pressure, that is, the measurement error is smaller than that of the conventional pressure sensor.
In the present invention provided with the heat
As described above, according to the pressure sensor of the present invention, the sensor accuracy is improved, and the pressure of the pressure medium such as the combustion gas in the combustion chamber of the engine can be detected with high accuracy.
上記実施形態においては、ダイヤフラムとして、環状フランジ部21が円環状をなし、内側筒状部22が円筒状をなし、受圧底部23が円板状をなすダイヤフラム20を示したが、これに限定されるものではなく、先端筒状部11の先端部に固定される形態であれば環状フランジ部以外の形態を採用してもよく、又、ハウジング10の先端筒状部11が円筒以外の筒形状であれば、それに適合する形状としてもよい。
この場合、遮熱カバー部材も、当該形態をなすダイヤフラムに適合する形態とするのが好ましい。
In the above embodiment, as the diaphragm, the
In this case, the heat shield cover member is also preferably configured to be compatible with the diaphragm in the form.
上記実施形態においては、ダイヤフラム20が圧力計測部30の第1電極31を兼ねる構成を示したが、これに限定されるものではなく、第1電極31として専用の電極を設ける構成を採用してもよい。
In the above embodiment, although the configuration in which the
以上述べたように、本発明の圧力センサは、熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出できるため、特にエンジンの燃焼室内の燃焼ガス等の高温圧力媒体の圧力を検出する圧力センサとして適用できるのは勿論のこと、燃焼ガス以外の高温の圧力媒体あるいはその他の圧力媒体の圧力を検出する圧力センサとしても有用である。 As described above, the pressure sensor of the present invention can detect the pressure of the high-temperature pressure medium with high accuracy by suppressing the influence of heat, and in particular, the pressure of the high-temperature pressure medium such as combustion gas in the combustion chamber of the engine As well as being applicable as a pressure sensor for detecting the pressure, it is also useful as a pressure sensor for detecting the pressure of a high temperature pressure medium other than the combustion gas or other pressure medium.
10 ハウジング
11 先端筒状部
11a 端面
11b 内壁面
20 ダイヤフラム
t1 板厚
21 環状フランジ部
22 内側筒状部
C1 隙間
22a 内壁面
23 受圧底部
24 曲げ領域
30 圧力計測部
31 第1電極
32 圧電体
33 第2電極
70 遮熱カバー部材
t2 板厚
71 フランジカバー部
72 筒状カバー部
C2 隙間
73 環状底部
73a 開口部
74 曲げカバー領域
C3 隙間
170 遮熱カバー部材
171 フランジカバー部
172 筒状カバー部
173 開口部
174 曲げカバー領域
Claims (8)
前記ハウジング内に収容される圧電体を含む圧力計測部と、
前記先端筒状部の内側に配置されて前圧力計測部に向けて伸長する内側筒状部及び前記内側筒状部と一体形成されて前記圧力計測部に当接する受圧底部を有する有底状のダイヤフラムと、
前記内側筒状部を圧力媒体から遮蔽すると共に前記受圧底部を圧力媒体に曝すように形成された遮熱カバー部材とを備える、
ことを特徴とする圧力センサ。 A housing having a distal tubular portion;
A pressure measurement unit including a piezoelectric body housed in the housing;
An inner cylindrical portion disposed inside the distal end cylindrical portion and extending toward the front pressure measuring portion, and a bottomed portion including a pressure receiving bottom portion integrally formed with the inner cylindrical portion and abutting on the pressure measuring portion With the diaphragm,
A heat shield cover member formed to shield the inner cylindrical portion from the pressure medium and to expose the pressure receiving bottom to the pressure medium;
A pressure sensor characterized by
ことを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。 The heat shield cover member includes a cylindrical cover portion arranged to cover an inner wall surface of the inner cylindrical portion, and an opening portion for exposing the pressure receiving bottom portion.
The pressure sensor according to claim 1, characterized in that:
前記筒状カバー部は、前記内側筒状部に対して所定の隙間をおいて配置され、
前記環状底部は、前記受圧底部に密接するように配置されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の圧力センサ。 The heat shield cover member has an annular bottom which is formed continuously with the cylindrical cover and which defines the opening.
The cylindrical cover portion is disposed with a predetermined gap with respect to the inner cylindrical portion,
The annular bottom is disposed closely to the pressure receiving bottom.
The pressure sensor according to claim 2, characterized in that.
ことを特徴とする請求項2に記載の圧力センサ。 The cylindrical cover portion of the heat shield cover member is disposed so as to define the opening on one end side toward the pressure receiving bottom portion and in non-contact with the pressure receiving bottom portion and in close contact with the inner cylindrical portion. ,
The pressure sensor according to claim 2, characterized in that.
前記遮熱カバー部材は、前記筒状カバー部に連続して形成され前記環状フランジ部に重ねて固定されるフランジカバー部を含む、
ことを特徴とする請求項2ないし4いずれか一つに記載の圧力センサ。 The diaphragm has an annular flange portion which is continuously formed on the inner cylindrical portion and fixed to an end surface of the distal cylindrical portion.
The heat shield cover member includes a flange cover portion which is formed continuously with the cylindrical cover portion and is overlapped and fixed to the annular flange portion.
The pressure sensor according to any one of claims 2 to 4, characterized in that.
前記遮熱カバー部材は、前記筒状カバー部から前記フランジカバー部に連続する曲げカバー領域を含み、
前記曲げカバー領域は、前記曲げ領域に対して、所定の隙間をおいて配置されている、
ことを特徴とする請求項5に記載の圧力センサ。 The diaphragm includes a bending region continuous from the inner tubular portion to the annular flange portion,
The heat shield cover member includes a bending cover region that is continuous with the flange cover portion from the cylindrical cover portion,
The bending cover area is disposed with a predetermined gap with respect to the bending area.
The pressure sensor according to claim 5, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1ないし6いずれか一つに記載の圧力センサ。 The inner cylindrical portion of the diaphragm is disposed with a predetermined gap with respect to the inner wall surface of the distal end cylindrical portion.
The pressure sensor according to any one of claims 1 to 6, characterized in that.
前記ダイヤフラムは、前記第1電極を兼ねる、
ことを特徴とする請求項1ないし7いずれか一つに記載の圧力センサ。 The pressure measurement unit has a first electrode, a piezoelectric body, and a second electrode sequentially stacked from the tip side of the tip cylindrical portion,
The diaphragm also serves as the first electrode.
The pressure sensor according to any one of claims 1 to 7, characterized in that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017246122A JP2019113382A (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017246122A JP2019113382A (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Pressure sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019113382A true JP2019113382A (en) | 2019-07-11 |
Family
ID=67223695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017246122A Abandoned JP2019113382A (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019113382A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7232969B1 (en) * | 2023-01-30 | 2023-03-03 | シチズンファインデバイス株式会社 | pressure detector |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5939636A (en) * | 1996-09-06 | 1999-08-17 | Avl List Gmbh | Pressure sensor |
US20130068030A1 (en) * | 2010-05-25 | 2013-03-21 | Piezocryst Advanced Sensorics Gmbh | Thermal protection element for a pressure sensor |
JP2013140046A (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | Pressure detection apparatus and internal combustion engine with pressure detection apparatus |
JP2016205842A (en) * | 2015-04-16 | 2016-12-08 | 株式会社ミクニ | Pressure sensor |
-
2017
- 2017-12-22 JP JP2017246122A patent/JP2019113382A/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5939636A (en) * | 1996-09-06 | 1999-08-17 | Avl List Gmbh | Pressure sensor |
US20130068030A1 (en) * | 2010-05-25 | 2013-03-21 | Piezocryst Advanced Sensorics Gmbh | Thermal protection element for a pressure sensor |
JP2013140046A (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | Pressure detection apparatus and internal combustion engine with pressure detection apparatus |
JP2016205842A (en) * | 2015-04-16 | 2016-12-08 | 株式会社ミクニ | Pressure sensor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7232969B1 (en) * | 2023-01-30 | 2023-03-03 | シチズンファインデバイス株式会社 | pressure detector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1096141B1 (en) | Glow Plug having a combustion pressure sensor | |
JP6526467B2 (en) | Pressure sensor | |
US9891138B2 (en) | Pressure sensor | |
JP5975793B2 (en) | Combustion pressure sensor | |
KR20130124387A (en) | Glow plug with combustion pressure sensor | |
WO2013147260A1 (en) | Pressure detection device, and internal combustion engine with pressure detection device | |
EP2679905B1 (en) | Glow plug with pressure sensor | |
US20090126472A1 (en) | Combustion pressure sensor for internal combustion engine | |
JP2018100965A (en) | High-temperature exhaust sensor | |
JP2019113382A (en) | Pressure sensor | |
CN104583744B (en) | Combustion pressure sensor | |
JP6948247B2 (en) | Pressure sensor | |
JP2019113380A (en) | Pressure sensor | |
US10048153B2 (en) | Pressure sensor including variable member having rear end connected to housing at a predetermined axial position | |
JP2007078330A (en) | Glow plug with combustion pressure sensor | |
JP2023049395A (en) | Pressure sensing device | |
JP7008006B2 (en) | Pressure detector | |
JP2006284396A (en) | Combustion pressure sensor and glow plug equipped with it | |
JP6667722B2 (en) | Pressure sensor | |
JP2009150325A (en) | Combustion pressure sensor | |
JP7166897B2 (en) | pressure detector | |
JP2022020330A (en) | Pressure sensor | |
JP2021173670A (en) | Pressure sensor | |
JP2005340069A (en) | Spark plug with integrated sensor | |
JP2012149960A (en) | Gas sensor unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200904 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210909 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211021 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20220217 |