JPH05142081A - 圧電型圧力センサ - Google Patents
圧電型圧力センサInfo
- Publication number
- JPH05142081A JPH05142081A JP30166291A JP30166291A JPH05142081A JP H05142081 A JPH05142081 A JP H05142081A JP 30166291 A JP30166291 A JP 30166291A JP 30166291 A JP30166291 A JP 30166291A JP H05142081 A JPH05142081 A JP H05142081A
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- JP
- Japan
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- pressure
- box body
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- sensor
- pressure receiving
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 センサ箱体と取付ネジ部の間に断熱層を設け
ることによって、取付ネジ部からのセンサ箱体への熱の
流入を防止し、熱膨張によるセンサ出力のドリフトを低
減する。 【構成】 センサ箱体１１の先端に設けられた受圧面１
５の被測定領域側前方に圧力導管１１０設け、かつ、セ
ンサ箱体１１の外周と取付ネジ部１６の内周の間に空気
層を設けることによって、受圧面１５及びセンサ箱体１
１の熱膨張を防止し、センサ出力波形の歪及びドリフト
を低減する。
ることによって、取付ネジ部からのセンサ箱体への熱の
流入を防止し、熱膨張によるセンサ出力のドリフトを低
減する。 【構成】 センサ箱体１１の先端に設けられた受圧面１
５の被測定領域側前方に圧力導管１１０設け、かつ、セ
ンサ箱体１１の外周と取付ネジ部１６の内周の間に空気
層を設けることによって、受圧面１５及びセンサ箱体１
１の熱膨張を防止し、センサ出力波形の歪及びドリフト
を低減する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のシリンダ内燃
焼圧力等の圧力検出に適した圧電型圧力センサに関す
る。
焼圧力等の圧力検出に適した圧電型圧力センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】応力を加えて電荷を発生する圧電効果を
利用した圧電型圧力センサは、従来よりよく用いられて
いる。特に最近では内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の
検出に適した圧力センサの開発が盛んである。図３に従
来より用いられている圧電型圧力センサの基本構成を示
す。同図はセンサの縦断面図であり、センサ箱体３１内
部に設置された圧電素子３４は上部固定ネジ３５によっ
て圧力伝達部材３３を介してダイアフラム状に加工され
た受圧面３２の裏面に押しつけられて固定され、予備応
力が与えられている。この予備応力は特に内燃機関のシ
リンダ内燃焼圧力を計測する場合には負圧を計測するた
めにも必要である。
利用した圧電型圧力センサは、従来よりよく用いられて
いる。特に最近では内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の
検出に適した圧力センサの開発が盛んである。図３に従
来より用いられている圧電型圧力センサの基本構成を示
す。同図はセンサの縦断面図であり、センサ箱体３１内
部に設置された圧電素子３４は上部固定ネジ３５によっ
て圧力伝達部材３３を介してダイアフラム状に加工され
た受圧面３２の裏面に押しつけられて固定され、予備応
力が与えられている。この予備応力は特に内燃機関のシ
リンダ内燃焼圧力を計測する場合には負圧を計測するた
めにも必要である。
【０００３】次に、その動作を説明する。センサ箱体３
１の外部から受圧面３２に印加された圧力は、圧力伝達
部材３３を介して圧電素子３４の内周部分を押し上げる
ように伝達される。ここで圧電素子３４の上端外周部は
上部固定ネジ３５により下方へ加圧されているため、圧
電素子３４に剪断力が加えられる。この応力に応じて発
生した電荷を電気信号として検出する構成となってい
る。
１の外部から受圧面３２に印加された圧力は、圧力伝達
部材３３を介して圧電素子３４の内周部分を押し上げる
ように伝達される。ここで圧電素子３４の上端外周部は
上部固定ネジ３５により下方へ加圧されているため、圧
電素子３４に剪断力が加えられる。この応力に応じて発
生した電荷を電気信号として検出する構成となってい
る。
【０００４】この様な構成のシリンダ内圧センサでは受
圧面表面が直接燃焼ガスに曝されるために、受圧面やセ
ンサ箱体の温度は燃焼サイクルや運転状態によって激し
く変化する。これによって、受圧面やセンサ箱体に熱膨
張や剛性変化が生じ、圧電素子に加えている予備応力が
変化し、出力波形に歪が生じたりドリフトが生じてい
た。そこで、受圧面前方に圧力導管や熱容量の大きな部
材を設け、受圧面に燃焼ガスから直接熱が伝わらないよ
うにする方法が考えられている。
圧面表面が直接燃焼ガスに曝されるために、受圧面やセ
ンサ箱体の温度は燃焼サイクルや運転状態によって激し
く変化する。これによって、受圧面やセンサ箱体に熱膨
張や剛性変化が生じ、圧電素子に加えている予備応力が
変化し、出力波形に歪が生じたりドリフトが生じてい
た。そこで、受圧面前方に圧力導管や熱容量の大きな部
材を設け、受圧面に燃焼ガスから直接熱が伝わらないよ
うにする方法が考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のような方法によ
って、エンジンサイクル中の受圧面自体の熱膨張や剛性
変化によって生じる波形の歪は低減できる。しかし、例
えばアイドリングから高負荷・高回転までの急加減速の
様な比較的周期の長い温度変化では、センサ箱体は取付
部周辺からの熱伝導によって熱膨張を生じる。このた
め、圧電素子に加えている予備応力が変化し、センサ出
力にドリフトが発生する。
って、エンジンサイクル中の受圧面自体の熱膨張や剛性
変化によって生じる波形の歪は低減できる。しかし、例
えばアイドリングから高負荷・高回転までの急加減速の
様な比較的周期の長い温度変化では、センサ箱体は取付
部周辺からの熱伝導によって熱膨張を生じる。このた
め、圧電素子に加えている予備応力が変化し、センサ出
力にドリフトが発生する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、先端に受圧面を有する筒型の箱体と、箱
体の外周に設けられ、箱体を覆う取付ネジ部と、取付ネ
ジ部の先端に設けられ、かつ、被測定領域からの圧力を
受圧面に導く圧力導管を有したカラー部とから構成さ
れ、受圧面とカラー部が接触せず、かつ、取付ネジ部内
周と箱体外周との間に空気層を設けることを特徴とする
圧電型圧力センサである。また、第二の発明では取付ネ
ジ部内周と箱体外周との隙間部分の全部あるいは一部に
断熱材を挿入したことを特徴とする圧電型圧力センサで
ある。
め、本発明は、先端に受圧面を有する筒型の箱体と、箱
体の外周に設けられ、箱体を覆う取付ネジ部と、取付ネ
ジ部の先端に設けられ、かつ、被測定領域からの圧力を
受圧面に導く圧力導管を有したカラー部とから構成さ
れ、受圧面とカラー部が接触せず、かつ、取付ネジ部内
周と箱体外周との間に空気層を設けることを特徴とする
圧電型圧力センサである。また、第二の発明では取付ネ
ジ部内周と箱体外周との隙間部分の全部あるいは一部に
断熱材を挿入したことを特徴とする圧電型圧力センサで
ある。
【０００７】
【作用】上記構成により、本発明では、受圧面前方に圧
力導管を設けることによって、受圧面の温度変化を低減
でき、かつ、センサ箱体と取付ネジ部の間に空気層を設
けることによって、空気層が断熱材として作用するため
取付ネジ部からのセンサ箱体への熱伝導を防止できる。
すなわち、受圧面、センサ箱体の両方の熱膨張が防止で
き、容易にセンサ出力の歪及び熱ドリフトを防止でき
る。また、第二の発明では、センサ箱体と取付ネジ部と
の隙間に断熱材を挿入することによって、センサ箱体の
円周方向の固定が可能となる。これによって、センサに
横方向の振動が加わった場合にセンサ箱体が振動して発
生するノイズを低減できる。
力導管を設けることによって、受圧面の温度変化を低減
でき、かつ、センサ箱体と取付ネジ部の間に空気層を設
けることによって、空気層が断熱材として作用するため
取付ネジ部からのセンサ箱体への熱伝導を防止できる。
すなわち、受圧面、センサ箱体の両方の熱膨張が防止で
き、容易にセンサ出力の歪及び熱ドリフトを防止でき
る。また、第二の発明では、センサ箱体と取付ネジ部と
の隙間に断熱材を挿入することによって、センサ箱体の
円周方向の固定が可能となる。これによって、センサに
横方向の振動が加わった場合にセンサ箱体が振動して発
生するノイズを低減できる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して第一の発明の圧電型圧
力センサの一実施例について説明する。図１に第一の発
明の実施例における圧電型圧力センサの断面図を示す。
同図中１１は金属からなるセンサ箱体であり、このセン
サ箱体１１の一端にダイアフラム状に加工された受圧面
１５を設けている。センサ箱体１１の内部には絶縁材
（例えばセラミック）で形成された圧力伝達部材１４が
一端が受圧面１５の裏面に接するように設けられてい
る。圧力伝達部材１４の受圧面１５との反対側には、円
筒形の圧電素子１３が位置している。この円筒型の圧電
素子１３としては、例えばチタン酸鉛を主成分としてＭ
nやＬa等を加えたものが用いられており、軸方向に分極
を施され、内外周面には電極が構成されている。さらに
圧電素子１３の上端外周部分は上部固定ネジ１２によっ
て押さえ付けられている。この上部固定ネジ１２の締め
付け力によって圧電素子１３、及び圧力伝達部材１４を
受圧面１５に押し付け、各部材の固定及び圧電素子１３
への予備応力を印加している。また、センサ箱体１１の
外周には取付ネジ部１６が位置し、溶接部１７において
センサ箱体１１と固定されている。受圧面１５の被測定
領域側前方にはカラー部１８を設け、受圧面１５が直接
燃焼ガスに曝されない構造となっている。この、カラー
部１８には、燃焼圧力を受圧面１５に伝えるための圧力
導管１１０が設けられている。この圧力導管１１０は、
気柱共鳴がセンサの使用周波数帯域に悪影響を及ぼさな
い範囲で十分に厚く設計されている。さらに、センサ箱
体１１と取付ネジ部１６の間には空気層１９を設け、取
付ネジ部１６からの熱伝導によってセンサ箱体１１が熱
膨張することを防止している。
力センサの一実施例について説明する。図１に第一の発
明の実施例における圧電型圧力センサの断面図を示す。
同図中１１は金属からなるセンサ箱体であり、このセン
サ箱体１１の一端にダイアフラム状に加工された受圧面
１５を設けている。センサ箱体１１の内部には絶縁材
（例えばセラミック）で形成された圧力伝達部材１４が
一端が受圧面１５の裏面に接するように設けられてい
る。圧力伝達部材１４の受圧面１５との反対側には、円
筒形の圧電素子１３が位置している。この円筒型の圧電
素子１３としては、例えばチタン酸鉛を主成分としてＭ
nやＬa等を加えたものが用いられており、軸方向に分極
を施され、内外周面には電極が構成されている。さらに
圧電素子１３の上端外周部分は上部固定ネジ１２によっ
て押さえ付けられている。この上部固定ネジ１２の締め
付け力によって圧電素子１３、及び圧力伝達部材１４を
受圧面１５に押し付け、各部材の固定及び圧電素子１３
への予備応力を印加している。また、センサ箱体１１の
外周には取付ネジ部１６が位置し、溶接部１７において
センサ箱体１１と固定されている。受圧面１５の被測定
領域側前方にはカラー部１８を設け、受圧面１５が直接
燃焼ガスに曝されない構造となっている。この、カラー
部１８には、燃焼圧力を受圧面１５に伝えるための圧力
導管１１０が設けられている。この圧力導管１１０は、
気柱共鳴がセンサの使用周波数帯域に悪影響を及ぼさな
い範囲で十分に厚く設計されている。さらに、センサ箱
体１１と取付ネジ部１６の間には空気層１９を設け、取
付ネジ部１６からの熱伝導によってセンサ箱体１１が熱
膨張することを防止している。
【０００９】次に、本実施例の圧電型圧力センサの動作
について説明する。被測定領域の圧力が圧力導管１１０
を通って受圧面１５に加わると、その力は圧力伝達部材
１４、を介して圧電素子１３の下方内周部分に伝えられ
る。一方、圧電素子１３の上方外周部分は上部固定ネジ
１２によって押さえられているので、圧電素子１３に剪
断力が加えられ、この加えられた力に応じた電荷が圧電
素子１３に発生し、内外周に形成された電極（図示せ
ず）に集められる。外周電極は上部固定ネジ１２と接し
ており、グランドに接地されている。また、発生した電
荷は内周電極に集められ、リード線（図示せず）により
取り出される。
について説明する。被測定領域の圧力が圧力導管１１０
を通って受圧面１５に加わると、その力は圧力伝達部材
１４、を介して圧電素子１３の下方内周部分に伝えられ
る。一方、圧電素子１３の上方外周部分は上部固定ネジ
１２によって押さえられているので、圧電素子１３に剪
断力が加えられ、この加えられた力に応じた電荷が圧電
素子１３に発生し、内外周に形成された電極（図示せ
ず）に集められる。外周電極は上部固定ネジ１２と接し
ており、グランドに接地されている。また、発生した電
荷は内周電極に集められ、リード線（図示せず）により
取り出される。
【００１０】次に第二の発明の一実施例について説明す
る。図２は第二の発明におけるシリンダ内圧センサの断
面図である。センサ箱体２１と取付ネジ部２２との隙間
には断熱材２３が挿入されている。断熱材２３としては
例えば雲母などを応用した材料が使用できる。この断熱
材２３を挿入することによって、センサ箱体２１の円周
方向固定が可能となり、例えば、センサが横方向に振動
した場合にセンサ箱体２１が横方向に振動して発生する
ノイズを低減することができる。なお、本実施例では隙
間の一部分に断熱材２３を挿入した場合を示したが、隙
間全部に断熱材２３を挿入しても同様の効果が得られる
ものである。
る。図２は第二の発明におけるシリンダ内圧センサの断
面図である。センサ箱体２１と取付ネジ部２２との隙間
には断熱材２３が挿入されている。断熱材２３としては
例えば雲母などを応用した材料が使用できる。この断熱
材２３を挿入することによって、センサ箱体２１の円周
方向固定が可能となり、例えば、センサが横方向に振動
した場合にセンサ箱体２１が横方向に振動して発生する
ノイズを低減することができる。なお、本実施例では隙
間の一部分に断熱材２３を挿入した場合を示したが、隙
間全部に断熱材２３を挿入しても同様の効果が得られる
ものである。
【００１１】
【発明の効果】以上のように、本発明では受圧面前方に
圧力導管を設けることによって、受圧面の温度変化を低
減でき、かつ、センサ箱体と取付ネジ部の間に空気層を
設けることによって、空気層が断熱材として作用するた
め取付ネジ部からのセンサ箱体への熱伝導を防止でき
る。これによって、受圧面、センサ箱体の両方の熱膨張
が防止でき、容易にセンサ出力の歪及び熱ドリフトを防
止できる。また、第二の発明では、センサ箱体と取付ネ
ジ部との隙間に断熱材を挿入することによって、センサ
箱体の円周方向固定が可能となる。これによって、セン
サに横方向の振動が加わった場合にセンサ箱体が振動し
て発生するノイズを低減できる。
圧力導管を設けることによって、受圧面の温度変化を低
減でき、かつ、センサ箱体と取付ネジ部の間に空気層を
設けることによって、空気層が断熱材として作用するた
め取付ネジ部からのセンサ箱体への熱伝導を防止でき
る。これによって、受圧面、センサ箱体の両方の熱膨張
が防止でき、容易にセンサ出力の歪及び熱ドリフトを防
止できる。また、第二の発明では、センサ箱体と取付ネ
ジ部との隙間に断熱材を挿入することによって、センサ
箱体の円周方向固定が可能となる。これによって、セン
サに横方向の振動が加わった場合にセンサ箱体が振動し
て発生するノイズを低減できる。
【図１】第一の発明の一実施例における圧電型圧力セン
サの断面図
サの断面図
【図２】第二の発明の一実施例における圧電型圧力セン
サの断面図
サの断面図
【図３】従来例における圧電型圧力センサの断面図
１１ センサ箱体 １２ 上部固定ネジ １３ 圧電素子 １４ 圧力伝達部材 １５ 受圧面 １６ 取付ネジ部 １７ 溶接部 １８ カラー部 １９ 空気層 ２１ センサ箱体 ２２ 取付ネジ部 ２３ 断熱材 ３１ センサ箱体 ３２ 受圧部 ３３ 圧力伝達部材 ３４ 圧電素子 ３５ 上部固定ネジ １１０ 圧力導管
Claims (4)
- 【請求項１】先端に受圧面を有する筒型の箱体と、前記
箱体の外周に設けられ、前記箱体を覆う取付ネジ部と、
前記取付ネジ部の先端に設けられ、かつ、被測定領域か
らの圧力を前記受圧面に導く圧力導管を有したカラー部
とから構成され、前記受圧面と前記カラー部が接触せ
ず、かつ、前記取付ネジ部内周と前記箱体外周との間に
空気層を設けることを特徴とする圧電型圧力センサ。 - 【請求項２】先端に受圧面を有する筒型の箱体と、前記
箱体の外周に設けられ、前記箱体を覆う取付ネジ部と、
前記取付ネジ部の先端に設けられ、かつ、被測定領域か
らの圧力を前記受圧面に導く圧力導管を有したカラー部
とから構成され、前記受圧面と前記カラー部が接触せ
ず、かつ、前記取付ネジ部内周と前記箱体外周の間に隙
間を設け、前記隙間に断熱材を挿入することを特徴とす
る圧電型圧力センサ。 - 【請求項３】前記箱体の内部には一端が前記受圧面の裏
側の面のほぼ中央に接する圧力伝達部材と、分極された
筒形の圧電素子と、前記圧電素子、前記圧力伝達部材
を、圧力を与えることにより固定する固定部材が設けら
れ、前記圧力伝達部材、前記圧電素子、前記固定部材を
ほぼ同軸位置に配置することを特徴とする請求項１及び
請求項２記載の圧電型圧力センサ。 - 【請求項４】前記箱体と前記取付ネジ部が前記カラー部
と反対側の端部で溶接によって固定されていることを特
徴とする請求項１及び請求項２記載の圧電型圧力セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30166291A JPH05142081A (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 圧電型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30166291A JPH05142081A (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 圧電型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142081A true JPH05142081A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=17899629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30166291A Pending JPH05142081A (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 圧電型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05142081A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1574834A1 (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-14 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | An in-cylinder pressure detecting apparatus and method |
| JP2010509574A (ja) * | 2006-11-10 | 2010-03-25 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | 高温かつ動的なプロセスにおける測定で用いる圧力センサー |
| JP2011203103A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Kyocera Corp | 圧電モジュールおよびこれを備えたグロープラグ |
-
1991
- 1991-11-18 JP JP30166291A patent/JPH05142081A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1574834A1 (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-14 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | An in-cylinder pressure detecting apparatus and method |
| US7117725B2 (en) | 2004-03-12 | 2006-10-10 | Honda Motor Co., Ltd. | In-cylinder pressure detecting apparatus |
| EP1722212A1 (en) * | 2004-03-12 | 2006-11-15 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | An in-cylinder pressure detecting apparatus and method |
| CN100462540C (zh) * | 2004-03-12 | 2009-02-18 | 本田技研工业株式会社 | 缸内压力检测装置和方法 |
| JP2010509574A (ja) * | 2006-11-10 | 2010-03-25 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | 高温かつ動的なプロセスにおける測定で用いる圧力センサー |
| JP2011203103A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Kyocera Corp | 圧電モジュールおよびこれを備えたグロープラグ |
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