JPH0593667A - 圧電型圧力センサ - Google Patents
圧電型圧力センサInfo
- Publication number
- JPH0593667A JPH0593667A JP25502391A JP25502391A JPH0593667A JP H0593667 A JPH0593667 A JP H0593667A JP 25502391 A JP25502391 A JP 25502391A JP 25502391 A JP25502391 A JP 25502391A JP H0593667 A JPH0593667 A JP H0593667A
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- Japan
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- push rod
- pressure
- piezoelectric
- receiving surface
- sensor
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プッシュロッドの固着を防止し、シリンダ内
温度の変化に対するセンサ出力ドリフトを防止する。 【構成】 圧力を伝達するプッシュロッド１２の外周に
溝を設けることにより、センサ筺体１１とプッシュロッ
ド１２との間隙に燃え残りが侵入するのを防止するとと
もに、堆積した燃え残りを溝の頂点で掻き落とすことに
より、プッシュロッド１２の固着を防止する。また、プ
ッシュロッド１２を介して圧力を伝達することにより、
受圧面１３の熱変形を防止する。
温度の変化に対するセンサ出力ドリフトを防止する。 【構成】 圧力を伝達するプッシュロッド１２の外周に
溝を設けることにより、センサ筺体１１とプッシュロッ
ド１２との間隙に燃え残りが侵入するのを防止するとと
もに、堆積した燃え残りを溝の頂点で掻き落とすことに
より、プッシュロッド１２の固着を防止する。また、プ
ッシュロッド１２を介して圧力を伝達することにより、
受圧面１３の熱変形を防止する。
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は特
願平１−３２５０４７号に述べ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、センシング部３６内部に設置された圧電素子３７は
上部固定ネジ３８によって圧力伝達部材３５を介してセ
ンシング部３６先端に設けられた受圧面３３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。受圧
面３３の前面には受圧面３３に圧力を伝えるプッシュロ
ッド３２が接合されている。また、供試体への取付力が
センシング部３６へ影響を及ぼさないようセンシング部
３６は、センサ筺体３１にシール部材３４を介して取り
付けられている。
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は特
願平１−３２５０４７号に述べ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、センシング部３６内部に設置された圧電素子３７は
上部固定ネジ３８によって圧力伝達部材３５を介してセ
ンシング部３６先端に設けられた受圧面３３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。受圧
面３３の前面には受圧面３３に圧力を伝えるプッシュロ
ッド３２が接合されている。また、供試体への取付力が
センシング部３６へ影響を及ぼさないようセンシング部
３６は、センサ筺体３１にシール部材３４を介して取り
付けられている。
【０００３】次に、その動作を説明する。センサ筐体３
１の外部からプッシュロッド３２前面に印加された圧力
は、受圧面３３に伝えられ圧力伝達部材３５を介して圧
電素子３７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３７の上端外周部は上部固定ネジ３８に
より下方へ加圧されているため、圧電素子３７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の外部からプッシュロッド３２前面に印加された圧力
は、受圧面３３に伝えられ圧力伝達部材３５を介して圧
電素子３７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３７の上端外周部は上部固定ネジ３８に
より下方へ加圧されているため、圧電素子３７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】また、シリンダ内では吸気・圧縮・膨張・
排気の一連の行程間で急激な温度差が発生する。このよ
うな温度差のあるシリンダ内ガスが直接受圧面３３に加
えられると、受圧面３３は温度による周期的な膨張・収
縮を繰り返し、センサの出力にドリフトが発生する。こ
れを防ぐために燃焼ガス圧をプッシュロッド３２を介し
て受圧面３３に伝える構造になっている。
排気の一連の行程間で急激な温度差が発生する。このよ
うな温度差のあるシリンダ内ガスが直接受圧面３３に加
えられると、受圧面３３は温度による周期的な膨張・収
縮を繰り返し、センサの出力にドリフトが発生する。こ
れを防ぐために燃焼ガス圧をプッシュロッド３２を介し
て受圧面３３に伝える構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】エンジンは運転条件に
よっては燃料の燃え残りが多く発生する。そこで、エン
ジンに上記の様なセンサを長期間取り付け使用した場
合、センサの前面が常に燃焼ガスに曝されるため、僅か
ではあるがセンサ筺体とプッシュロッドの隙間に入り込
み、希にセンサ筺体とプッシュロッドがこの燃え残りに
よって固着し、プッシュロッドが受けた圧力を受圧面に
正確に伝達しないことがあった。
よっては燃料の燃え残りが多く発生する。そこで、エン
ジンに上記の様なセンサを長期間取り付け使用した場
合、センサの前面が常に燃焼ガスに曝されるため、僅か
ではあるがセンサ筺体とプッシュロッドの隙間に入り込
み、希にセンサ筺体とプッシュロッドがこの燃え残りに
よって固着し、プッシュロッドが受けた圧力を受圧面に
正確に伝達しないことがあった。
【０００６】本発明は燃料の燃え残りによるプッシュロ
ッドとセンサ筺体の固着を防ぎ、長時間の使用の後も圧
力伝達が正確に行われる耐久性の高い圧電型圧力センサ
を提供することを目的とする。
ッドとセンサ筺体の固着を防ぎ、長時間の使用の後も圧
力伝達が正確に行われる耐久性の高い圧電型圧力センサ
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では上記の課題を
解決するため、プッシュロッドとセンサ筺体が面接触せ
ずに線接触するように、プッシュロッドの圧力印加側外
周に溝を設けたことを特徴とする。
解決するため、プッシュロッドとセンサ筺体が面接触せ
ずに線接触するように、プッシュロッドの圧力印加側外
周に溝を設けたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明においてプッシュロッドに溝を設けるこ
とにより、プッシュロッドとセンサ筺体が線接触し燃焼
の燃え残りが付着してもプッシュロッドの摺動が妨げら
れることがなく、また、溝のエッジによる清浄作用によ
り固着を回避することができる。さらに、燃焼による圧
力が溝を通過する場合に減圧され受圧面まで深く侵入す
ることが妨げられるため、燃焼の燃え残りがプッシュロ
ッドとセンサ筺体の間隙に入りにくい構成となる。この
ようにしてプッシュロッドとセンサ筺体の固着を回避す
ることができるため、プッシュロッドが受けた燃焼圧力
を長期間にわたって正確に圧電素子に伝えることができ
る。
とにより、プッシュロッドとセンサ筺体が線接触し燃焼
の燃え残りが付着してもプッシュロッドの摺動が妨げら
れることがなく、また、溝のエッジによる清浄作用によ
り固着を回避することができる。さらに、燃焼による圧
力が溝を通過する場合に減圧され受圧面まで深く侵入す
ることが妨げられるため、燃焼の燃え残りがプッシュロ
ッドとセンサ筺体の間隙に入りにくい構成となる。この
ようにしてプッシュロッドとセンサ筺体の固着を回避す
ることができるため、プッシュロッドが受けた燃焼圧力
を長期間にわたって正確に圧電素子に伝えることができ
る。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の圧電型圧力セ
ンサの一実施例について説明する。
ンサの一実施例について説明する。
【００１０】図１に本発明の実施例における圧電型圧力
センサの断面を示す。同図中１１は金属からなるセンサ
筺体であり、１２はプッシュロッドである。このプッシ
ュロッド１２の端面は被測定領域、例えば内燃機関のシ
リンダ内に面している。また、プッシュロッド１２の他
端は受圧面１３の裏面に接合されている。センシング部
１４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１５の一端が受圧面１３の裏面に接する
ように設けられ、他端には円筒形の圧電素子１６が設け
られている。この円筒形の圧電素子１６の下方内周部分
は圧力伝達部材１５に保持している。さらに圧電素子１
６の上端外周部分は上部固定ネジ１７によって押さえ付
けられている。この上部固定ネジ１７の締め付け力によ
って圧電素子１６、圧力伝達部材１５を受圧面１３に押
し付け、各部材の固定及び圧電素子１６への予備応力を
印加している。
センサの断面を示す。同図中１１は金属からなるセンサ
筺体であり、１２はプッシュロッドである。このプッシ
ュロッド１２の端面は被測定領域、例えば内燃機関のシ
リンダ内に面している。また、プッシュロッド１２の他
端は受圧面１３の裏面に接合されている。センシング部
１４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１５の一端が受圧面１３の裏面に接する
ように設けられ、他端には円筒形の圧電素子１６が設け
られている。この円筒形の圧電素子１６の下方内周部分
は圧力伝達部材１５に保持している。さらに圧電素子１
６の上端外周部分は上部固定ネジ１７によって押さえ付
けられている。この上部固定ネジ１７の締め付け力によ
って圧電素子１６、圧力伝達部材１５を受圧面１３に押
し付け、各部材の固定及び圧電素子１６への予備応力を
印加している。
【００１１】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。図１において、被測定領域の圧力が
プッシュロッド１２の端面に加わると、その力はプッシ
ュロッド１２を通して受圧面１３へ伝えられ、圧力伝達
部材１５を通して圧電素子１６の下方内周部分に伝えら
れる。一方、圧電素子１６の上方外周部分は上部固定ネ
ジ１７によって押さえられているので、圧電素子１６に
剪断力が加えられる。この剪断力に応じた電荷が圧電素
子１６に発生し、チャージアンプで電圧信号に変換され
る。
について説明する。図１において、被測定領域の圧力が
プッシュロッド１２の端面に加わると、その力はプッシ
ュロッド１２を通して受圧面１３へ伝えられ、圧力伝達
部材１５を通して圧電素子１６の下方内周部分に伝えら
れる。一方、圧電素子１６の上方外周部分は上部固定ネ
ジ１７によって押さえられているので、圧電素子１６に
剪断力が加えられる。この剪断力に応じた電荷が圧電素
子１６に発生し、チャージアンプで電圧信号に変換され
る。
【００１２】４サイクルエンジンの場合、１エンジンサ
イクルには吸気・圧縮・爆発膨張・排気の行程があり、
シリンダ内のガスの温度は吸気時と爆発・膨張時では大
きく異なり、またエンジンサイクル間での燃焼変動でも
シリンダ内のガス温度は大きく異なる。一般に受圧面は
肉厚が薄いため熱容量が小さく、エンジンサイクル間の
燃焼変動や１エンジンサイクル内でのシリンダ内温度変
化に敏感に対応して、温度による膨張収縮、ヤング率の
変化を生じる。しかし、受圧面１３にはプッシュロッド
１２を通して熱が伝わるため、受圧面１３は急激な温度
変化には曝されず、急激な膨張や収縮、ヤング率の変化
は生じない。従って、圧電素子１６への印加予備圧の変
動もなく、出力ドリフトは発生しない。
イクルには吸気・圧縮・爆発膨張・排気の行程があり、
シリンダ内のガスの温度は吸気時と爆発・膨張時では大
きく異なり、またエンジンサイクル間での燃焼変動でも
シリンダ内のガス温度は大きく異なる。一般に受圧面は
肉厚が薄いため熱容量が小さく、エンジンサイクル間の
燃焼変動や１エンジンサイクル内でのシリンダ内温度変
化に敏感に対応して、温度による膨張収縮、ヤング率の
変化を生じる。しかし、受圧面１３にはプッシュロッド
１２を通して熱が伝わるため、受圧面１３は急激な温度
変化には曝されず、急激な膨張や収縮、ヤング率の変化
は生じない。従って、圧電素子１６への印加予備圧の変
動もなく、出力ドリフトは発生しない。
【００１３】しかし、通常燃焼ガスに直接曝される隙間
部分（プッシュロッド１２とセンサ筺体１１の間）には
燃料の燃え残りが堆積する場合があり、圧力を正確に伝
達できなくなる。これに対し、本発明ではプッシュロッ
ド１２の外周に溝を設けることにより燃焼の燃え残りが
堆積せず、また、堆積してもその影響を受けない構成と
なっている。この作用を図２を用いて詳細に説明する。
図２はプッシュロッドとセンサ筺体の１部を拡大した断
面図であり、２１がプッシュロッド、２２がセンサ筺体
となっている。プッシュロッド２１とセンサ筺体２２と
はスムーズに摺動できるようなはめあいとなっているた
め、大きく拡大した場合には図２に示すように間隙があ
る。プッシュロッド２１には図の様な溝が設けられてお
り、プッシュロッド２１とセンサ筺体２２とは線接触し
ている。このため、プッシュロッド２１とセンサ筺体２
２との間の摩擦力は大幅に軽減され、燃焼の燃え残りが
堆積しても、プッシュロッド２１の摺動を妨げることは
ない。また、燃焼の燃え残りが溝の部分に生じても、プ
ッシュロッド２１とセンサ筺体２２とは細く線接触して
いるため、プッシュロッド２１の微少な摺動により燃え
残りが掻き落とされて堆積することはない。さらに、図
の下方からの圧力は溝の部分で矢印のように膨張し圧力
が減じられる。そのため上方には圧力は伝わらず、結果
として燃焼の燃え残りが堆積することは少ない。もちろ
ん、このセンサに定常的な圧力が加わる場合には溝の部
分を含めて全ての間隙で同等の圧力になるためこの効果
は現れないが、内燃機関のような繰り返しの圧力が加わ
る応用には、この溝による圧力減少効果が生じる。従っ
て、長期間の使用でも出力の劣化がなく、耐久性の高い
圧力センサを実現でき、さらに、内燃機関の燃焼変動や
１エンジンサイクル内でのシリンダ内温度の変動に対し
て、出力ドリフトの無い、高精度の圧力センサを実現で
きる。
部分（プッシュロッド１２とセンサ筺体１１の間）には
燃料の燃え残りが堆積する場合があり、圧力を正確に伝
達できなくなる。これに対し、本発明ではプッシュロッ
ド１２の外周に溝を設けることにより燃焼の燃え残りが
堆積せず、また、堆積してもその影響を受けない構成と
なっている。この作用を図２を用いて詳細に説明する。
図２はプッシュロッドとセンサ筺体の１部を拡大した断
面図であり、２１がプッシュロッド、２２がセンサ筺体
となっている。プッシュロッド２１とセンサ筺体２２と
はスムーズに摺動できるようなはめあいとなっているた
め、大きく拡大した場合には図２に示すように間隙があ
る。プッシュロッド２１には図の様な溝が設けられてお
り、プッシュロッド２１とセンサ筺体２２とは線接触し
ている。このため、プッシュロッド２１とセンサ筺体２
２との間の摩擦力は大幅に軽減され、燃焼の燃え残りが
堆積しても、プッシュロッド２１の摺動を妨げることは
ない。また、燃焼の燃え残りが溝の部分に生じても、プ
ッシュロッド２１とセンサ筺体２２とは細く線接触して
いるため、プッシュロッド２１の微少な摺動により燃え
残りが掻き落とされて堆積することはない。さらに、図
の下方からの圧力は溝の部分で矢印のように膨張し圧力
が減じられる。そのため上方には圧力は伝わらず、結果
として燃焼の燃え残りが堆積することは少ない。もちろ
ん、このセンサに定常的な圧力が加わる場合には溝の部
分を含めて全ての間隙で同等の圧力になるためこの効果
は現れないが、内燃機関のような繰り返しの圧力が加わ
る応用には、この溝による圧力減少効果が生じる。従っ
て、長期間の使用でも出力の劣化がなく、耐久性の高い
圧力センサを実現でき、さらに、内燃機関の燃焼変動や
１エンジンサイクル内でのシリンダ内温度の変動に対し
て、出力ドリフトの無い、高精度の圧力センサを実現で
きる。
【００１４】尚、本実施例では受圧面に加わる圧力を剪
断力として圧電素子に伝えているが、圧縮力として圧電
素子に伝える方式にも応用できる。また、本実施例では
受圧面Ｂとセンシング部を一体形成しているが、別部品
として構成することも可能である。
断力として圧電素子に伝えているが、圧縮力として圧電
素子に伝える方式にも応用できる。また、本実施例では
受圧面Ｂとセンシング部を一体形成しているが、別部品
として構成することも可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、プッシュロッドに溝を設
け、センサ筺体と線接触することにより摩擦力を減じ、
堆積した燃え残りを掻き落とすことにより摺動を確実な
ものとし、さらに燃え残りの侵入を溝による圧力膨張効
果により防ぎ、プッシュロッドとセンサ筺体との固着と
受圧面への熱影響を防止でき、耐久性に優れた圧電型圧
力センサを実現できる。
け、センサ筺体と線接触することにより摩擦力を減じ、
堆積した燃え残りを掻き落とすことにより摺動を確実な
ものとし、さらに燃え残りの侵入を溝による圧力膨張効
果により防ぎ、プッシュロッドとセンサ筺体との固着と
受圧面への熱影響を防止でき、耐久性に優れた圧電型圧
力センサを実現できる。
【図１】本発明の一実施例における圧電型圧力センサの
断面図
断面図
【図２】本実施例における圧電型圧力センサ先端部の断
面図
面図
【図３】従来例における圧電型圧力センサの断面図
１１ センサ筺体 １２ プッシュロッド １３ 受圧面 １４ センシング部 １５ 圧力伝達部材 １６ 圧電素子 １７ 上部固定ネジ ２１ プッシュロッド ２２ センサ筺体 ３１ センサ筺体 ３２ プッシュロッド ３３ 受圧面 ３４ シール部材 ３５ 圧力伝達部材 ３６ センシング部 ３７ 圧電素子 ３８ 上部固定ネジ
Claims (1)
- 【請求項１】一端に円周溝を設けたプッシュロッドと、
前記プッシュロッドの他端に接合した受圧面を有する筺
体と、前記筺体の内部に設けられかつ一端が前記受圧面
のプッシュロッドと逆側の面に接する圧力伝達部材と、
前記筺体の内部に設けられかつ前記圧力伝達部材の他端
に圧電素子を設けたことを特徴とする圧電型圧力セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25502391A JPH0593667A (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 圧電型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25502391A JPH0593667A (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 圧電型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593667A true JPH0593667A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=17273117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25502391A Pending JPH0593667A (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 圧電型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0593667A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100333833B1 (ko) * | 1993-09-09 | 2002-09-04 | 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트 | 왕복동피스톤엔진의실린더내압력측정장치및그장치를구비한디젤엔진 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP25502391A patent/JPH0593667A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100333833B1 (ko) * | 1993-09-09 | 2002-09-04 | 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트 | 왕복동피스톤엔진의실린더내압력측정장치및그장치를구비한디젤엔진 |
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