JPH05164644A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPH05164644A JPH05164644A JP35091991A JP35091991A JPH05164644A JP H05164644 A JPH05164644 A JP H05164644A JP 35091991 A JP35091991 A JP 35091991A JP 35091991 A JP35091991 A JP 35091991A JP H05164644 A JPH05164644 A JP H05164644A
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- piezoelectric body
- temperature
- pressure
- casing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力センサにおいて、圧力を長期に亘り高精
度に検出できると共に、温度補償機能を有する圧力セン
サをコンパクトに構成する。 【構成】 圧電体16の下側に位置し、応力軸,分極
軸,信号軸がセンサ全体の応力軸に対して直交するよう
に配列された温度補償用圧電体23をコンタクトプレー
ト19と受圧ロッド15との間に設け、圧電体16と温
度補償用圧電体23とを極性の向きが逆方向となる並列
接続とする。これにより、圧電体16で圧縮歪により発
生する検出電圧に加重されて出力されるパイロ電気分
を、温度補償用圧電体23で発生する逆極性のパイロ電
気で除去することができ、温度依存性を低減でき、圧力
を正確に検出する。
度に検出できると共に、温度補償機能を有する圧力セン
サをコンパクトに構成する。 【構成】 圧電体16の下側に位置し、応力軸,分極
軸,信号軸がセンサ全体の応力軸に対して直交するよう
に配列された温度補償用圧電体23をコンタクトプレー
ト19と受圧ロッド15との間に設け、圧電体16と温
度補償用圧電体23とを極性の向きが逆方向となる並列
接続とする。これにより、圧電体16で圧縮歪により発
生する検出電圧に加重されて出力されるパイロ電気分
を、温度補償用圧電体23で発生する逆極性のパイロ電
気で除去することができ、温度依存性を低減でき、圧力
を正確に検出する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ン等の燃焼圧を検出する燃焼圧センサに用いて好適な圧
力センサに関する。
ン等の燃焼圧を検出する燃焼圧センサに用いて好適な圧
力センサに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ケーシングと、該ケーシングの
先端側に設けられ、該ケーシングの先端側に外部から作
用する圧力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、
該ダイヤフラムに当接するように、前記ケーシング内に
設けられた受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して伝達さ
れる前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信
号として出力する圧電体とからなる圧力センサとしての
燃焼圧センサは、例えば実開昭60−535号公報等に
よって知られている。
先端側に設けられ、該ケーシングの先端側に外部から作
用する圧力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、
該ダイヤフラムに当接するように、前記ケーシング内に
設けられた受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して伝達さ
れる前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信
号として出力する圧電体とからなる圧力センサとしての
燃焼圧センサは、例えば実開昭60−535号公報等に
よって知られている。
【0003】そこで、この種の燃焼圧センサに用いられ
る圧電体を図6および図7に基づいて説明する。
る圧電体を図6および図7に基づいて説明する。
【0004】図中、1はチタン酸鉛等の圧電材料からな
る圧電体で、該圧電体1の上下面には、導電性ペースト
等からなる電極1A,1Bが形成されている。そして、
該圧電体1は燃焼圧によるダイヤフラムの変位を受圧ロ
ッドを介して受承し、この燃焼圧に応じた電圧信号をコ
ントロールユニット(いずれも図示せず)に向けて出力
するようになっている。また、該圧電体1は図6に示す
如く、製造時に該各電極1A,1Bを介して高電界が加
えられることにより、自発分極の向きがある程度揃えら
れて分極軸Pが上下方向(軸方向)に形成され、該分極
軸Pに対して平行な応力軸Fから圧力(応力)が作用す
ると、圧電体1の内部に歪みが生じ、この圧力に応じた
電荷(電圧信号)を各電極1A,1Bを介して信号軸V
の方向に出力する所謂d33型素子として構成されてい
る。
る圧電体で、該圧電体1の上下面には、導電性ペースト
等からなる電極1A,1Bが形成されている。そして、
該圧電体1は燃焼圧によるダイヤフラムの変位を受圧ロ
ッドを介して受承し、この燃焼圧に応じた電圧信号をコ
ントロールユニット(いずれも図示せず)に向けて出力
するようになっている。また、該圧電体1は図6に示す
如く、製造時に該各電極1A,1Bを介して高電界が加
えられることにより、自発分極の向きがある程度揃えら
れて分極軸Pが上下方向(軸方向)に形成され、該分極
軸Pに対して平行な応力軸Fから圧力(応力)が作用す
ると、圧電体1の内部に歪みが生じ、この圧力に応じた
電荷(電圧信号)を各電極1A,1Bを介して信号軸V
の方向に出力する所謂d33型素子として構成されてい
る。
【0005】そして、この種の従来技術による燃焼圧セ
ンサはエンジンの燃焼室に取付けられ、燃焼時の高い圧
力(燃焼圧)をダイヤフラムで受承し、該ダイヤフラム
の軸方向の変位を受圧ロッドを介して圧電体1に伝える
ことにより、該圧電体1は燃焼圧に応じた電圧信号をコ
ントロールユニット等に出力し、コントロールユニット
はこの電圧信号に基づいて燃焼圧の大小を判定し、エン
ジンへの燃料噴射時期や点火タイミング等を制御するよ
うになっている。
ンサはエンジンの燃焼室に取付けられ、燃焼時の高い圧
力(燃焼圧)をダイヤフラムで受承し、該ダイヤフラム
の軸方向の変位を受圧ロッドを介して圧電体1に伝える
ことにより、該圧電体1は燃焼圧に応じた電圧信号をコ
ントロールユニット等に出力し、コントロールユニット
はこの電圧信号に基づいて燃焼圧の大小を判定し、エン
ジンへの燃料噴射時期や点火タイミング等を制御するよ
うになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、ダイヤフラムの変位を受圧ロッドを介して
圧電体1に伝達することにより、燃焼室内の高温が圧電
体1に直接的に伝わって該圧電体1が破損したりするの
を防止するようになっている。しかし、該圧電体1は図
6に示す如く、分極軸Pと信号軸Vとが同方向に形成さ
れているから、温度変化によりパイロ電器を生じ易く、
ケーシング本体,受圧ロッド等を介して燃焼室内の高温
が伝達され、圧電体1の温度が上昇すると、図7中に実
線で示す特性線2の如く、圧電体1の温度上昇によって
パイロ電気が検出信号(電圧信号)に加重され、正確に
燃焼圧を出力することができないという問題がある。
来技術では、ダイヤフラムの変位を受圧ロッドを介して
圧電体1に伝達することにより、燃焼室内の高温が圧電
体1に直接的に伝わって該圧電体1が破損したりするの
を防止するようになっている。しかし、該圧電体1は図
6に示す如く、分極軸Pと信号軸Vとが同方向に形成さ
れているから、温度変化によりパイロ電器を生じ易く、
ケーシング本体,受圧ロッド等を介して燃焼室内の高温
が伝達され、圧電体1の温度が上昇すると、図7中に実
線で示す特性線2の如く、圧電体1の温度上昇によって
パイロ電気が検出信号(電圧信号)に加重され、正確に
燃焼圧を出力することができないという問題がある。
【0007】このため、上述した従来技術によるもので
は、圧電体1の近傍に熱電対やサーミスタ等の温度セン
サを設け、該温度センサによって圧電体1の周囲温度を
検出し、コントロールユニットはこの検出温度に基づい
て該圧電体1の検出信号を補正するようになっている。
しかし、この温度センサと圧電体1は異なる信号を出力
するから、コントロールユニットの電子回路や補正プロ
グラム等が複雑化してコストが大幅に増大するばかり
か、温度センサを取付ける分だけ燃焼圧センサ全体が大
型化して取付自由度が低下する上に、温度センサが経年
劣化した場合は正確に補正することができないという問
題がある。
は、圧電体1の近傍に熱電対やサーミスタ等の温度セン
サを設け、該温度センサによって圧電体1の周囲温度を
検出し、コントロールユニットはこの検出温度に基づい
て該圧電体1の検出信号を補正するようになっている。
しかし、この温度センサと圧電体1は異なる信号を出力
するから、コントロールユニットの電子回路や補正プロ
グラム等が複雑化してコストが大幅に増大するばかり
か、温度センサを取付ける分だけ燃焼圧センサ全体が大
型化して取付自由度が低下する上に、温度センサが経年
劣化した場合は正確に補正することができないという問
題がある。
【0008】本発明は上述した従来技術による問題に鑑
みなされたもので、本発明は圧電体の温度が変化した場
合でも、温度依存性のない安定した検出信号を出力でき
るようにした圧力センサを提供することを目的としてい
る。
みなされたもので、本発明は圧電体の温度が変化した場
合でも、温度依存性のない安定した検出信号を出力でき
るようにした圧力センサを提供することを目的としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成は、ケーシングと、該ケー
シングの先端側に設けられ、該ケーシングの先端側に外
部から作用する圧力に応じて軸方向に変位するダイヤフ
ラムと、該ダイヤフラムに当接するように前記ケーシン
グ内に設けられた受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して
伝達される前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた
電圧信号として出力する圧電体とからなる圧力センサに
おいて、応力軸,分極軸および信号軸が軸方向に対して
直交するように揃えて配列された温度補償用圧電体を備
え、該温度補償用圧電体を前記圧電体の上,下方向のい
ずれか一方の近傍に設けたことにある。
ために本発明が採用する構成は、ケーシングと、該ケー
シングの先端側に設けられ、該ケーシングの先端側に外
部から作用する圧力に応じて軸方向に変位するダイヤフ
ラムと、該ダイヤフラムに当接するように前記ケーシン
グ内に設けられた受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して
伝達される前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた
電圧信号として出力する圧電体とからなる圧力センサに
おいて、応力軸,分極軸および信号軸が軸方向に対して
直交するように揃えて配列された温度補償用圧電体を備
え、該温度補償用圧電体を前記圧電体の上,下方向のい
ずれか一方の近傍に設けたことにある。
【0010】
【作用】上記構成により、温度補償用圧電体では軸方向
の変位に拘らず温度変化によるパイロ電気のみを検出
し、圧電体に発生する温度変化によるパイロ電気の電圧
分を打ち消すことができる。
の変位に拘らず温度変化によるパイロ電気のみを検出
し、圧電体に発生する温度変化によるパイロ電気の電圧
分を打ち消すことができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例による圧力センサを、
燃焼圧センサとして用いた場合を例に挙げ、図1ないし
図5に基づいて説明する。
燃焼圧センサとして用いた場合を例に挙げ、図1ないし
図5に基づいて説明する。
【0012】まず、第1の実施例を図1ないし図3に示
し説明する。
し説明する。
【0013】図中、11はケーシング、12は後述する
ダイヤフラム13、上カバー14と共に該ケーシング1
1を構成するケーシング本体を示し、該ケーシング本体
12は、その上端側が上カバー14によって施蓋され、
後述のコンタクトプレート19、圧電体16等を収容し
た大径筒部12Aと、該大径筒部12Aの下端側に一体
形成され、後述の受圧ロッド15を収容した小径筒部1
2Bとから段付筒状に形成され、該小径筒部12Bの下
端側にはダイヤフラム13が一体的に設けられている。
そして、該ケーシング本体12はダイヤフラム13がエ
ンジン本体の燃焼室内に臨むようにして、エンジン本体
のシリンダヘッド(いずれも図示せず)に取付けられ
る。
ダイヤフラム13、上カバー14と共に該ケーシング1
1を構成するケーシング本体を示し、該ケーシング本体
12は、その上端側が上カバー14によって施蓋され、
後述のコンタクトプレート19、圧電体16等を収容し
た大径筒部12Aと、該大径筒部12Aの下端側に一体
形成され、後述の受圧ロッド15を収容した小径筒部1
2Bとから段付筒状に形成され、該小径筒部12Bの下
端側にはダイヤフラム13が一体的に設けられている。
そして、該ケーシング本体12はダイヤフラム13がエ
ンジン本体の燃焼室内に臨むようにして、エンジン本体
のシリンダヘッド(いずれも図示せず)に取付けられ
る。
【0014】13はケーシング本体12の小径筒部12
Bの下端側に一体形成された薄肉円板状のダイヤフラム
を示し、該ダイヤフラム13は燃焼室内の圧力(燃焼
圧)を受圧すると、この圧力に応じて軸方向(上,下方
向)に撓み、受圧ロッド15を軸方向に変位させるもの
である。
Bの下端側に一体形成された薄肉円板状のダイヤフラム
を示し、該ダイヤフラム13は燃焼室内の圧力(燃焼
圧)を受圧すると、この圧力に応じて軸方向(上,下方
向)に撓み、受圧ロッド15を軸方向に変位させるもの
である。
【0015】14はケーシング本体12の大径筒部12
Aの上端側にレーザ溶接等の手段を用いて固着された段
付円筒状の上カバーを示し、該上カバー14の上側には
シリンダヘッド外へと上向きに突出する縮径部14Aが
形成され、該上カバー14内には後述のリード線20が
上向きに伸長して設けられている。
Aの上端側にレーザ溶接等の手段を用いて固着された段
付円筒状の上カバーを示し、該上カバー14の上側には
シリンダヘッド外へと上向きに突出する縮径部14Aが
形成され、該上カバー14内には後述のリード線20が
上向きに伸長して設けられている。
【0016】15はケーシング本体12の小径筒部12
B内に位置して軸方向に変位可能に設けられたステンレ
ス等の導電性材料により段付棒状に形成された受圧ロッ
ドを示し、該受圧ロッド15は、小径部15Aと、該小
径部15Aの先端側に形成され、ダイヤフラム13の上
面側に当接する球面部15Bと、前記小径部15Aの基
端側に形成された円錐部15Cとから構成され、該円錐
部15Cの端面は押圧面15Dとなっている。そして、
該受圧ロッド15は、燃焼圧によってダイヤフラム13
が軸方向に撓むと、ケーシング本体12内を軸方向に変
位し、このダイヤフラム13の変位を、押圧面15D,
後述する温度補償用圧電体23,コンタクトプレート1
9のコンタクト部19Aおよび下側電極17Aを介して
押圧し、押圧力を後述の圧電体16の軸方向に伝達す
る。
B内に位置して軸方向に変位可能に設けられたステンレ
ス等の導電性材料により段付棒状に形成された受圧ロッ
ドを示し、該受圧ロッド15は、小径部15Aと、該小
径部15Aの先端側に形成され、ダイヤフラム13の上
面側に当接する球面部15Bと、前記小径部15Aの基
端側に形成された円錐部15Cとから構成され、該円錐
部15Cの端面は押圧面15Dとなっている。そして、
該受圧ロッド15は、燃焼圧によってダイヤフラム13
が軸方向に撓むと、ケーシング本体12内を軸方向に変
位し、このダイヤフラム13の変位を、押圧面15D,
後述する温度補償用圧電体23,コンタクトプレート1
9のコンタクト部19Aおよび下側電極17Aを介して
押圧し、押圧力を後述の圧電体16の軸方向に伝達す
る。
【0017】16はケーシング本体12の大径筒部12
A内に位置して、受圧ロッド15の押圧面15D上端側
に設けられ、チタン酸鉛等の圧電性材料により短尺の厚
肉円筒状に形成された圧電体を示し、該圧電体16の下
面側および上面側には、それぞれ印刷手段等により円板
状のプラス側となる下側電極17Aおよびマイナス側と
なる上側電極17Bが貼着されている。
A内に位置して、受圧ロッド15の押圧面15D上端側
に設けられ、チタン酸鉛等の圧電性材料により短尺の厚
肉円筒状に形成された圧電体を示し、該圧電体16の下
面側および上面側には、それぞれ印刷手段等により円板
状のプラス側となる下側電極17Aおよびマイナス側と
なる上側電極17Bが貼着されている。
【0018】ここで、圧電体16は応力軸が軸方向(図
1の下側から上側)となり、この応力軸に対して分極軸
および信号軸が逆方向(図1の上側から下側)となる圧
電体により構成され、受圧ロッド15から変位により分
極軸方向に分極させ、上側電極17Bから下側電極17
Aに向けて検出電圧を出力するものである。
1の下側から上側)となり、この応力軸に対して分極軸
および信号軸が逆方向(図1の上側から下側)となる圧
電体により構成され、受圧ロッド15から変位により分
極軸方向に分極させ、上側電極17Bから下側電極17
Aに向けて検出電圧を出力するものである。
【0019】18は前記圧電体16の上側電極17Bの
上面に当接して設けられた導電性のアッパープレートを
示し、該アッパープレート18は、後述の止めねじ21
によってコンタクトプレート19,圧電体16,温度補
償用圧電体23等を押圧して固定するときに、該止めね
じ21でコンタクトプレート19,圧電体16,温度補
償用圧電体23等が損傷するのを防止すると共に、上側
電極17Bを止めねじ21およびケーシング本体12を
介してアースするものである。
上面に当接して設けられた導電性のアッパープレートを
示し、該アッパープレート18は、後述の止めねじ21
によってコンタクトプレート19,圧電体16,温度補
償用圧電体23等を押圧して固定するときに、該止めね
じ21でコンタクトプレート19,圧電体16,温度補
償用圧電体23等が損傷するのを防止すると共に、上側
電極17Bを止めねじ21およびケーシング本体12を
介してアースするものである。
【0020】19は受圧ロッド15と対向してケーシン
グ本体12の大径筒部12A内に設けられた導電性材料
からなるコンタクトプレートを示し、該コンタクトプレ
ート19の下端側には円板状のコンタクト部19Aが形
成され、該コンタクト部19Aは温度補償用圧電体23
のマイナス側電極24Aと前記圧電体16の下側電極1
7Aとの間に位置して挟持される。また、該コンタクト
プレート19の上端側は上カバー14の縮径部14A内
に伸長してリード線20にカシメ固定されている。そし
て、該コンタクトプレート19は圧電体16の下側電極
17Aからの検出電圧をリード線20を介してコントロ
ールユニットに導出する。
グ本体12の大径筒部12A内に設けられた導電性材料
からなるコンタクトプレートを示し、該コンタクトプレ
ート19の下端側には円板状のコンタクト部19Aが形
成され、該コンタクト部19Aは温度補償用圧電体23
のマイナス側電極24Aと前記圧電体16の下側電極1
7Aとの間に位置して挟持される。また、該コンタクト
プレート19の上端側は上カバー14の縮径部14A内
に伸長してリード線20にカシメ固定されている。そし
て、該コンタクトプレート19は圧電体16の下側電極
17Aからの検出電圧をリード線20を介してコントロ
ールユニットに導出する。
【0021】21はケーシング本体12の大径筒部12
A内に螺着され、先端部がアッパープレート18の上面
側に当接した止めねじを示し、該止めねじ21は、アッ
パープレート18を介して圧電体16を上側から所定の
加重で押圧して初期荷重を加えると共に、該圧電体1
6,温度補償用圧電体23および受圧ロッド15等をダ
イヤフラム13との間に挟持して固定するものである。
A内に螺着され、先端部がアッパープレート18の上面
側に当接した止めねじを示し、該止めねじ21は、アッ
パープレート18を介して圧電体16を上側から所定の
加重で押圧して初期荷重を加えると共に、該圧電体1
6,温度補償用圧電体23および受圧ロッド15等をダ
イヤフラム13との間に挟持して固定するものである。
【0022】22はコンタクトプレート19の外周側に
設けられた絶縁チューブを示し、該絶縁チューブ22
は、コンタクトプレート19と止めねじ21等との間を
絶縁している。
設けられた絶縁チューブを示し、該絶縁チューブ22
は、コンタクトプレート19と止めねじ21等との間を
絶縁している。
【0023】23は受圧ロッド15と圧電体16との間
に位置して設けられた温度補償用圧電体を示し、該温度
補償用圧電体23は前記圧電体16とほぼ同様に短尺の
厚肉筒状に形成され、該温度補償用圧電体23には図2
および図3に示すように、上側の内周面と上端面の内周
側を覆うように断面略「L」字状に形成されたマイナス
側電極24Aと、下側の外周面と下端側の外周側を覆う
ように断面略「L」字状に形成されたプラス側電極24
Bとが貼着されている。また、該温度補償用圧電体23
は図3に示すように、応力軸F1 ,分極軸P1 および信
号軸V1 が同一の径方向外側を向くように形成された所
謂d31の圧電体により構成され、受圧ロッド15による
変位を受けた場合でも、検出電圧を出力せず、温度変化
によるパイロ電気のみをマイナス側電極24Aからプラ
ス側電極24B(径方向内側から外側)に向けて出力す
るものである。
に位置して設けられた温度補償用圧電体を示し、該温度
補償用圧電体23は前記圧電体16とほぼ同様に短尺の
厚肉筒状に形成され、該温度補償用圧電体23には図2
および図3に示すように、上側の内周面と上端面の内周
側を覆うように断面略「L」字状に形成されたマイナス
側電極24Aと、下側の外周面と下端側の外周側を覆う
ように断面略「L」字状に形成されたプラス側電極24
Bとが貼着されている。また、該温度補償用圧電体23
は図3に示すように、応力軸F1 ,分極軸P1 および信
号軸V1 が同一の径方向外側を向くように形成された所
謂d31の圧電体により構成され、受圧ロッド15による
変位を受けた場合でも、検出電圧を出力せず、温度変化
によるパイロ電気のみをマイナス側電極24Aからプラ
ス側電極24B(径方向内側から外側)に向けて出力す
るものである。
【0024】そして、温度補償用圧電体23のマイナス
側電極24Aはコンタクトプレート19のコンタクト部
19Aを介して圧電体16の下側電極17Aに接続さ
れ、プラス側電極24Bは受圧ロッド15の押圧面15
D,ケーシング本体12を介してアースに接続されてい
るから、前記各圧電体16,23は極性向きの異なる方
向を向いた並列接続になっている。
側電極24Aはコンタクトプレート19のコンタクト部
19Aを介して圧電体16の下側電極17Aに接続さ
れ、プラス側電極24Bは受圧ロッド15の押圧面15
D,ケーシング本体12を介してアースに接続されてい
るから、前記各圧電体16,23は極性向きの異なる方
向を向いた並列接続になっている。
【0025】なお、電極17A,17B,24A,24
Bは図面においては、厚みを有するように図示している
が、実際にはμm単位の厚さになる。
Bは図面においては、厚みを有するように図示している
が、実際にはμm単位の厚さになる。
【0026】本実施例による燃焼圧センサは上述の如き
構成を有するもので、次にその作動について説明する。
構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【0027】まず、エンジンの燃焼室内の混合気が点火
されて燃焼圧が発生し、この燃焼圧によりダイヤフラム
13が軸方向に撓むと、受圧ロッド15が軸方向に変位
し、この変位は押圧面15Dおよび温度補償用圧電体2
3を介して圧電体16に伝達され、該圧電体16では、
圧縮歪が応力軸方向に発生し、分極軸方向に分極を生じ
させ、信号軸方向に起電圧を発生させる。そして、この
起電圧を圧電体16の下側電極17Aからコンタクトプ
レート19,リード線20等を介してコントロールユニ
ット(図示せず)に出力する。
されて燃焼圧が発生し、この燃焼圧によりダイヤフラム
13が軸方向に撓むと、受圧ロッド15が軸方向に変位
し、この変位は押圧面15Dおよび温度補償用圧電体2
3を介して圧電体16に伝達され、該圧電体16では、
圧縮歪が応力軸方向に発生し、分極軸方向に分極を生じ
させ、信号軸方向に起電圧を発生させる。そして、この
起電圧を圧電体16の下側電極17Aからコンタクトプ
レート19,リード線20等を介してコントロールユニ
ット(図示せず)に出力する。
【0028】一方、温度補償用圧電体23は、センサ全
体の応力軸方向に対して直交する方向に応力軸F1 ,分
極軸P1 および信号軸V1 を有しているから、該温度補
償用圧電体23では、温度変化によるパイロ電気のみを
信号軸V1 方向に検出し、圧電体16に発生する検出電
圧の極性方向と逆の方向にパイロ電気による電圧を加え
ることになる。
体の応力軸方向に対して直交する方向に応力軸F1 ,分
極軸P1 および信号軸V1 を有しているから、該温度補
償用圧電体23では、温度変化によるパイロ電気のみを
信号軸V1 方向に検出し、圧電体16に発生する検出電
圧の極性方向と逆の方向にパイロ電気による電圧を加え
ることになる。
【0029】ところで、各圧電体16,23の温度変化
を考えると、圧電体16においてもパイロ電気による電
圧はプラス側となる下側電極17Aから出力され、温度
補償用圧電体23では前記圧電体16の電圧の方向とは
逆の極性の電圧をコンタクトプレート19のコンタクト
部19Aに出力することになるから、各圧電体16,2
3に発生する各パイロ電気は打ち消し合うことになり、
温度変化による圧電体16の検出誤差を防止することが
できる。
を考えると、圧電体16においてもパイロ電気による電
圧はプラス側となる下側電極17Aから出力され、温度
補償用圧電体23では前記圧電体16の電圧の方向とは
逆の極性の電圧をコンタクトプレート19のコンタクト
部19Aに出力することになるから、各圧電体16,2
3に発生する各パイロ電気は打ち消し合うことになり、
温度変化による圧電体16の検出誤差を防止することが
できる。
【0030】かくして、本実施例によれば、温度補償用
圧電体23を、応力軸,分極軸,信号軸が圧電体16の
応力軸に対して直交するように配列された圧電体として
前記圧電体16の下側に設けると共に、各圧電体16,
23の極性方向を異なる向きとなる並列接続としている
から、該圧電体16で圧縮歪により発生する検出電圧に
加重されて出力されるパイロ電気分を温度補償用圧電体
23で発生する逆極性のパイロ電気で除去することがで
き、温度依存性を低減でき、燃焼圧力を正確に検出する
ことができる。
圧電体23を、応力軸,分極軸,信号軸が圧電体16の
応力軸に対して直交するように配列された圧電体として
前記圧電体16の下側に設けると共に、各圧電体16,
23の極性方向を異なる向きとなる並列接続としている
から、該圧電体16で圧縮歪により発生する検出電圧に
加重されて出力されるパイロ電気分を温度補償用圧電体
23で発生する逆極性のパイロ電気で除去することがで
き、温度依存性を低減でき、燃焼圧力を正確に検出する
ことができる。
【0031】従って本実施例では、燃焼室内の燃焼圧を
長期に亘り高精度に検出できると共に、温度補正機能を
有する燃焼圧センサをコンパクトに構成できる。そし
て、従来技術で用いている温度センサや補正用の電子回
路等を不要にでき、コントロールユニットの回路構成を
簡略化できる等、種々の効果を奏する。
長期に亘り高精度に検出できると共に、温度補正機能を
有する燃焼圧センサをコンパクトに構成できる。そし
て、従来技術で用いている温度センサや補正用の電子回
路等を不要にでき、コントロールユニットの回路構成を
簡略化できる等、種々の効果を奏する。
【0032】次に、本発明の第2の実施例を図4および
図5に示し説明する。本実施例の特徴は、温度補償用圧
電体に設ける各電極の形状を上,下方向に折返し部を有
する形状にしたことにある。なお、前記第1の実施例と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。
図5に示し説明する。本実施例の特徴は、温度補償用圧
電体に設ける各電極の形状を上,下方向に折返し部を有
する形状にしたことにある。なお、前記第1の実施例と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。
【0033】図中、31は本実施例による温度補償用圧
電体を示し、該黄土補償用圧電体31は前記第1の実施
例で述べた温度補償用圧電体23と同様にチタン酸鉛等
の圧電性材料により短尺の厚肉円筒状に形成され、該温
度補償用圧電体31には図4および図5に示すように、
上部側の内周面に貼着されたマイナス側電極32Aと下
部側の外周面に貼着されたプラス側電極32Bとがそれ
ぞれ設けられ、前記マイナス側電極32Aには温度補償
用圧電体31の上面側に折返す折返し部32A1,32
A1が形成され、プラス側電極32Bには温度補償用圧
電体31の下面側に折返す折返し部32B1,32B1が
形成されている。また、該温度補償用圧電体31は図5
に示すように、応力軸F1,分極軸P1および信号軸V1
が同一の径方向外側を向くように形成された所謂d31の
圧電体により構成され、受圧ロッド15による変位を受
けた場合でも、検出電圧を出力せず、温度変化によるパ
イロ電気のみをマイナス側電極32Aからプラス側電極
32Bに向けて出力する。そして、各折返し部32A
1,32B1を介して温度補償用圧電体31はコンタクト
プレート19のコンタクト部19Aと受圧ロッド15の
押圧面15Dに当接しているから、発生したパイロ電気
を圧電体16に発生する検出電圧と逆の極性方向に出力
するようになる。
電体を示し、該黄土補償用圧電体31は前記第1の実施
例で述べた温度補償用圧電体23と同様にチタン酸鉛等
の圧電性材料により短尺の厚肉円筒状に形成され、該温
度補償用圧電体31には図4および図5に示すように、
上部側の内周面に貼着されたマイナス側電極32Aと下
部側の外周面に貼着されたプラス側電極32Bとがそれ
ぞれ設けられ、前記マイナス側電極32Aには温度補償
用圧電体31の上面側に折返す折返し部32A1,32
A1が形成され、プラス側電極32Bには温度補償用圧
電体31の下面側に折返す折返し部32B1,32B1が
形成されている。また、該温度補償用圧電体31は図5
に示すように、応力軸F1,分極軸P1および信号軸V1
が同一の径方向外側を向くように形成された所謂d31の
圧電体により構成され、受圧ロッド15による変位を受
けた場合でも、検出電圧を出力せず、温度変化によるパ
イロ電気のみをマイナス側電極32Aからプラス側電極
32Bに向けて出力する。そして、各折返し部32A
1,32B1を介して温度補償用圧電体31はコンタクト
プレート19のコンタクト部19Aと受圧ロッド15の
押圧面15Dに当接しているから、発生したパイロ電気
を圧電体16に発生する検出電圧と逆の極性方向に出力
するようになる。
【0034】本実施例による燃焼圧センサは上述の如き
構成を有するもので、その作動は前述した第1の実施例
とほぼ同様である。
構成を有するもので、その作動は前述した第1の実施例
とほぼ同様である。
【0035】かくして、本実施例においても、前記第1
の実施例と同様に、圧電体16で圧縮歪により発生する
検出電圧に加重されて出力されるパイロ電気分を温度補
償用圧電体31で発生する逆極性のパイロ電気で除去す
ることができ、温度依存性を低減でき、燃焼圧力を正確
に検出することができる。さらに、各折返し部32A
1,32B1により電気信号を出力するようにしているか
ら、前記第1の実施例よりも簡単な形状で受圧ロッド1
5の変位の圧電体16への伝達を損なうことなく行なう
ことができる。
の実施例と同様に、圧電体16で圧縮歪により発生する
検出電圧に加重されて出力されるパイロ電気分を温度補
償用圧電体31で発生する逆極性のパイロ電気で除去す
ることができ、温度依存性を低減でき、燃焼圧力を正確
に検出することができる。さらに、各折返し部32A
1,32B1により電気信号を出力するようにしているか
ら、前記第1の実施例よりも簡単な形状で受圧ロッド1
5の変位の圧電体16への伝達を損なうことなく行なう
ことができる。
【0036】なお、前記各実施例では、温度補償用圧電
体23(31)を圧電体16の下側にコンタクトプレー
ト19のコンタクト部19Aと受圧ロッド15との間に
設けるようにしたが、本発明はこれに限らず、温度補償
用圧電体31を圧電体16とアッパープレート18との
間に設け、コンタクト部19Aと受圧ロッド15の押圧
面15Dとを絶縁するようにしてもよく、一方圧電体1
6と温度補償用圧電体23(31)とをコンタクトプレ
ート19と受圧ロッド15との間に設け、コンタクトプ
レート19と止めねじ21とを絶縁させるようにしても
よい。そして、これらの場合には、圧電体16と温度補
償用圧電体23(31)は電気的に直列接続となる。
体23(31)を圧電体16の下側にコンタクトプレー
ト19のコンタクト部19Aと受圧ロッド15との間に
設けるようにしたが、本発明はこれに限らず、温度補償
用圧電体31を圧電体16とアッパープレート18との
間に設け、コンタクト部19Aと受圧ロッド15の押圧
面15Dとを絶縁するようにしてもよく、一方圧電体1
6と温度補償用圧電体23(31)とをコンタクトプレ
ート19と受圧ロッド15との間に設け、コンタクトプ
レート19と止めねじ21とを絶縁させるようにしても
よい。そして、これらの場合には、圧電体16と温度補
償用圧電体23(31)は電気的に直列接続となる。
【0037】また、前記実施例では、圧力センサを燃焼
圧センサに用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限らず、例えば空気、工業用ガス等の気体や燃
料、水等の液体の圧力を検出する圧力センサにも適用す
ることができる。一方、車両のノッキングを検出するノ
ッキングセンサとして用いてもよい。
圧センサに用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限らず、例えば空気、工業用ガス等の気体や燃
料、水等の液体の圧力を検出する圧力センサにも適用す
ることができる。一方、車両のノッキングを検出するノ
ッキングセンサとして用いてもよい。
【0038】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明による圧力セ
ンサによれば、応力軸,分極軸および信号軸が軸方向に
対して直交するように揃えて配列された温度補償用圧電
体を、圧電体の上,下方向のいずれか一方の近傍に設け
ることにより、圧電体で受圧ロッドによる変位を歪圧縮
に対応した電圧信号として出力し、温度補償用圧電体で
温度変化によるパイロ電気を圧電体の電圧信号とは逆方
向に出力させるから、圧電体ではパイロ電気の影響を除
去して圧力の変位に応じた電気信号のみを外部に出力
し、圧力の高精度検出を行なうことができる。
ンサによれば、応力軸,分極軸および信号軸が軸方向に
対して直交するように揃えて配列された温度補償用圧電
体を、圧電体の上,下方向のいずれか一方の近傍に設け
ることにより、圧電体で受圧ロッドによる変位を歪圧縮
に対応した電圧信号として出力し、温度補償用圧電体で
温度変化によるパイロ電気を圧電体の電圧信号とは逆方
向に出力させるから、圧電体ではパイロ電気の影響を除
去して圧力の変位に応じた電気信号のみを外部に出力
し、圧力の高精度検出を行なうことができる。
【0039】従って、温度補償機能を有する圧力センサ
をコンパクトに形成することができ、従来技術のように
温度センサを圧力センサ内に設ける必要もなく、温度補
償を行なう外部の温度補償用回路も不必要になり、コス
ト低減を大幅に図ることができる。
をコンパクトに形成することができ、従来技術のように
温度センサを圧力センサ内に設ける必要もなく、温度補
償を行なう外部の温度補償用回路も不必要になり、コス
ト低減を大幅に図ることができる。
【図1】本発明の第1の実施例を示す燃焼圧センサの縦
断面図である。
断面図である。
【図2】図1に示す温度補償用圧電体の拡大斜視図であ
る。
る。
【図3】図2中の矢示III −III 方向からみた温度補償
用圧電体の縦断面図である。
用圧電体の縦断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例による温度補償用圧電体
の拡大斜視図である。
の拡大斜視図である。
【図5】図4中の矢示V −V 方向からみた温度補償用圧
電体の縦断面図である。
電体の縦断面図である。
【図6】従来技術による燃焼圧センサに用いられる圧電
体一部を拡大して示す縦断面図である。
体一部を拡大して示す縦断面図である。
【図7】図6中の圧電体の検出信号と温度変化との関係
を示す特性線図である。
を示す特性線図である。
11 ケーシング 12 ケーシング本体 12A 大径筒部 13 ダイヤフラム 15 受圧ロッド 16 圧電体 17A 上側電極 17B 下側電極 23,31 温度補償用圧電体 24A,32A マイナス側電極 24B,32B プラス側電極 F1 応力軸 V1 信号軸 P1 分極軸
Claims (1)
- 【請求項1】 ケーシングと、該ケーシングの先端側に
設けられ、該ケーシングの先端側に外部から作用する圧
力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、該ダイヤ
フラムに当接するように前記ケーシング内に設けられた
受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して伝達される前記ダ
イヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信号として出
力する圧電体とからなる圧力センサにおいて、応力軸,
分極軸および信号軸が軸方向に対して直交するように揃
えて配列された温度補償用圧電体を備え、該温度補償用
圧電体を前記圧電体の上,下方向のいずれか一方の近傍
に設けたことを特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35091991A JPH05164644A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35091991A JPH05164644A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05164644A true JPH05164644A (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=18413801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35091991A Pending JPH05164644A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05164644A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7540658B2 (en) | 2006-07-26 | 2009-06-02 | Denso Corporation | Temperature detecting device |
-
1991
- 1991-12-11 JP JP35091991A patent/JPH05164644A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7540658B2 (en) | 2006-07-26 | 2009-06-02 | Denso Corporation | Temperature detecting device |
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