JPH07209125A - 燃焼圧センサ - Google Patents

燃焼圧センサ

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JPH07209125A
JPH07209125A JP306394A JP306394A JPH07209125A JP H07209125 A JPH07209125 A JP H07209125A JP 306394 A JP306394 A JP 306394A JP 306394 A JP306394 A JP 306394A JP H07209125 A JPH07209125 A JP H07209125A
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JP
Japan
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diaphragm
strain
sensitive
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pressure
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Pending
Application number
JP306394A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroki Kusakabe
弘樹 日下部
Toru Okauchi
亨 岡内
Masuo Takigawa
益生 瀧川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面に感歪抵抗体を形成された感歪ダイアフ
ラムとシール用の先端ダイアフラムの剛性比を高く保ち
つつ、感歪ダイアフラムに充分な歪を与えることによっ
て、熱的に安定で、かつ高ゲインなセンサを得る。 【構成】 先端ダイアフラム17に対して感歪ダイアフ
ラム14の剛性を充分高くすることによって先端ダイア
フラム17の熱膨張による剛性変化が原因となる出力変
動を除去する。さらに、圧力伝達部材16の感歪ダイア
フラム14との接合部分に凸部15を設けることによっ
て、先端ダイアフラム17より伝えられた力を増幅して
感歪ダイアフラム14に伝達する。これによって、感歪
ダイアフラム14に圧力検出に充分な歪を与え、高ゲイ
ンなセンサを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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燃焼圧センサに関する。
【0002】
【従来の技術】ダイアフラム上に構成された感歪抵抗体
の歪によって圧力を検出する圧力センサは、従来よりよ
く用いられている。これらのセンサでは直接ダイアフラ
ムに圧力を印加するものが主であるが、耐熱性の問題が
あり、燃焼圧のような高温流体の測定には使用できな
い。そこで、ダイアフラムを二重にして、感歪抵抗体を
高温流体から遠ざける方法が考えられている。図4に従
来より用いられている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、センサ筺体41の先端に
はシール用の先端ダイアフラム47が構成されている。
先端ダイアフラム47に印加された圧力は圧力伝達部材
46を介して、感歪ダイアフラム44に伝達される。こ
の感歪ダイアフラム44上には絶縁層43及び感歪抵抗
体42が形成され、ブリッジ回路が構成されており、印
加圧力に応じて感歪抵抗体42の抵抗値が変動する。こ
の抵抗値の変動をブリッジ出力電圧の変化として検出す
ることによって圧力の検出が可能となる。また、圧力伝
達部材46の替わりにシリコンオイルの様な作動油を用
いるものも考案されている。この様な圧力センサでは、
検出圧力範囲、出力感度及び受圧面や絶縁層等の強度を
考慮して、感歪抵抗体に最大限の歪が生じる様に感歪ダ
イアフラム44の厚さが決定されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のような感歪抵抗
体を用いた圧力センサをエンジンの燃焼圧測定に使用し
た場合、激しい温度変化によって先端ダイアフラムの剛
性がサイクリックに変動する。これによって、感歪ダイ
アフラムの歪に変動が生じ、検出圧力に誤差が生じる。
このため、感歪ダイアフラムの剛性を先端ダイアフラム
の剛性より充分に高くして、先端ダイアフラムの剛性変
化が感歪ダイアフラムに影響を与えないようにする必要
がある。すなわち、先端ダイアフラムは薄く、感歪ダイ
アフラムは厚くすることが望ましい。しかし、これでは
感歪ダイアフラムの歪量が減少し、センサのゲインが低
下する問題が生じる。そこで、圧力伝達部材の径を小さ
くして、感歪ダイアフラムに集中荷重を印加する方法が
考えられる。しかしながら、この様な方法でも先端ダイ
アフラムが圧力伝達部材と接していない部分で大きく変
形し、感歪ダイアフラムに充分な歪を与えられない上
に、塑性変形や破損の危険性があるという問題があっ
た。
【0004】
【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、先端にダイアフラムを有する筺体と、前
記筺体の内部に設けられ一端が前記先端ダイアフラムの
裏側の面に接し、他端の中心部分に凸部を有する圧力伝
達部材と、前記筺体の内部に設けられかつ前記凸部に接
し、表面に絶縁層及び感歪抵抗体を構成され、周辺部分
を前記筺体に固定された感歪ダイアフラムとから構成さ
れ、前記圧力伝達部材と前記感歪ダイアフラムとの接触
面積が前記圧力伝達部材と前記先端ダイアフラムとの接
触面積に比較して小さいことを特徴とする燃焼圧センサ
である。
【0005】また、第二の発明では先端にダイアフラム
を有する筺体と、前記筺体の内部に設けられ一端が前記
先端ダイアフラムの裏側の面に接し、テーパ状に加工さ
れた圧力伝達部材と、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接し、表面に絶縁層及び感歪抵
抗体を構成され、周辺部分を前記筺体に固定された感歪
ダイアフラムとから構成され、前記圧力伝達部材と前記
感歪ダイアフラムとの接触面積が前記圧力伝達部材と前
記先端ダイアフラムとの接触面積に比較して小さいこと
を特徴とする燃焼圧センサである。
【0006】さらに、第三の発明では前記圧力伝達部材
を前記先端ダイアフラム側の下部伝達部材と前記感歪ダ
イアフラム側の上部伝達部材に分割し、前記上部伝達部
材として両端にメタライズ処理を施された構造用セラミ
ックスを用い、蝋付けによって前記下部伝達部材及び前
記感歪ダイアフラムと接合されていることを特徴とする
燃焼圧センサである。
【0007】
【作用】上記構成により、本発明は感歪ダイアフラムと
先端ダイアフラムの剛性比を高く保ちつつ、感歪ダイア
フラムの最大歪を大きくでき、容易に高精度で高ゲイン
なセンサを構成することができる。また、第二の発明で
は圧力伝達部材をテーパ状に加工することによって圧力
伝達部材での応力集中を除去でき、効率の良い圧力伝達
が可能となる。さらに、第三の発明では圧力伝達部材の
一部分を構造用セラミックスに置換することによって断
熱性を向上し、熱的特性を向上できる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して第一の発明の燃焼圧セ
ンサの一実施例について説明する。
【0009】(実施例1)図1に第一の発明の実施例に
おける燃焼圧センサの断面図を示す。同図中11は金属
からなるセンサ筺体であり、このセンサ筺体11の先端
に先端ダイアフラム17を設けている。この先端ダイア
フラム17は被測定領域、例えば内燃機関のシリンダ内
に設置されている。また、先端ダイアフラム17の裏面
には圧力伝達部材16が接し、他端の中心部分には凸部
15が設けられており、断面積が先端ダイアフラム側の
断面積より小さくなるように構成されている。この圧力
伝達部材16の凸部15には周辺部分がセンサ筺体11
に固定された感歪ダイアフラム14が接し、例えば溶接
によって接合されている。この感歪ダイアフラム14は
先端ダイアフラム17に対して充分厚く構成されてお
り、先端ダイアフラム17が温度によって剛性変化を生
じた場合にも影響を受けない充分な剛性を有している。
さらに、感歪ダイアフラム14の表面には例えば無アル
カリのガラスセラミック層で構成された絶縁層13が形
成され、その上に例えば低温度抵抗特性で高感度の酸化
ルテニウム系材料を用いた感歪抵抗体12が形成されて
いる。この感歪抵抗体12は感歪ダイアフラム14の中
心付近と周辺付近にそれぞれ1個または2個形成され、
ハーフブリッジあるいはフルブリッジが構成されてい
る。
【0010】次に、本実施例の燃焼圧センサの動作につ
いて説明する。被測定領域の圧力が先端ダイアフラム1
7に加わると、その力は圧力伝達部材16及び凸部15
を通して、感歪ダイアフラム14に伝達される。ここ
で、凸部15の断面積は圧力伝達部材16と先端ダイア
フラム17との接触面積と比較して小さくなるように構
成されているため、感歪ダイアフラム14には圧力伝達
部材16に伝達された力が増幅されて伝達される。この
力に応じて感歪ダイアフラム14に歪が生じ、感歪抵抗
体12に抵抗値変化が生じる。この抵抗値変化をブリッ
ジ出力として検出し、増幅回路(図示せず)において増
幅することによって圧力値の検出が可能となる。このよ
うな構成によって、感歪ダイアフラム14と先端ダイア
フラム17の剛性比を高く保ちつつ、かつ感歪ダイアフ
ラム14に充分な歪を与えることが可能となる。これに
よって、熱による出力変動を低減し、かつ高いゲインを
得ることができる。
【0011】(実施例2)次に、第二の発明について説
明する。図2は第二の発明の一実施例における燃焼圧セ
ンサの断面図を示したものである。圧力伝達部材26は
その側面がテーパ状に加工されており、感歪ダイアフラ
ム24との接触面積が先端ダイアフラム27との接触面
積に比較して小さくなる様に構成されている。この様な
構成によって、圧力伝達部材26中での応力集中を解消
でき、先端ダイアフラム27より伝えられた力を効率よ
く感歪ダイアフラム24へ伝えることができる。
【0012】(実施例3)次に、第三の発明について説
明する。図3は第三の発明の一実施例における燃焼圧セ
ンサの断面図である。同図中36は圧力伝達部材であ
る。この圧力伝達部材36は例えばステンレス鋼からな
る下部伝達部材361と、例えばアルミナの様な構造用
セラミックスからなり、両端にメタライズ層363及び
364を構成された上部伝達部材362に分割されてい
る。ここで、下部伝達部材361、上部伝達部材362
及び感歪ダイアフラム34はメタライズ層363及び3
64を介して蝋付によって接合されている。このよう
に、圧力伝達部材36の一部を断熱性の高い材質で置換
することによって、感歪ダイアフラム34の断熱効果を
向上することができ、さらに熱的に安定したセンサを構
成することが可能となる。
【0013】
【発明の効果】以上のように、第一の発明では感歪ダイ
アフラムと先端ダイアフラムの剛性比を高く保ちつつ、
感歪ダイアフラムの最大歪を大きくでき、容易に高精度
で高ゲインなセンサを構成することができる。また、第
二の発明では圧力伝達部材をテーパ状に加工することに
よって圧力伝達部材での応力集中を除去でき、効率の良
い圧力伝達が可能となる。さらに、第三の発明では圧力
伝達部材の一部分を構造用セラミックスに置換すること
によって断熱性を向上し、熱的特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の発明の一実施例における燃焼圧センサの
断面図
【図2】第二の発明の一実施例における燃焼圧センサの
断面図
【図3】第三の発明の一実施例における燃焼圧センサの
断面図
【図4】従来例における燃焼圧センサの断面図
【符号の説明】
11 筺体 12 感歪抵抗体 13 絶縁層 14 感歪ダイアフラム 15 凸部 16 圧力伝達部材 17 先端ダイアフラム 21 筺体 22 感歪抵抗体 23 絶縁層 24 感歪ダイアフラム 26 圧力伝達部材 27 先端ダイアフラム 31 筺体 32 感歪抵抗体 33 絶縁層 34 感歪ダイアフラム 35 凸部 36 圧力伝達部材 361 下部伝達部材 362 上部伝達部材 363 メタライズ層 364 メタライズ層 37 先端ダイアフラム 41 筺体 42 感歪抵抗体 43 絶縁層 44 感歪ダイアフラム 46 圧力伝達部材 47 先端ダイアフラム

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】先端にダイアフラムを有する筺体と、前記
    筺体の内部に設けられ一端が前記先端ダイアフラムの裏
    側の面に接し、他端の中心部分に凸部を有する圧力伝達
    部材と、前記筺体の内部に設けられかつ前記凸部に接
    し、表面に絶縁層及び感歪抵抗体を構成され、周辺部分
    を前記筺体に固定された感歪ダイアフラムとから構成さ
    れ、前記圧力伝達部材と前記感歪ダイアフラムとの接触
    面積が前記圧力伝達部材と前記先端ダイアフラムとの接
    触面積に比較して小さいことを特徴とする燃焼圧セン
    サ。
  2. 【請求項2】圧力伝達部材の前記凸部が、前記圧力伝達
    部材と同心円状に構成されていることを特徴とする請求
    項1記載の燃焼圧センサ。
  3. 【請求項3】先端にダイアフラムを有する筺体と、前記
    筺体の内部に設けられ一端が前記先端ダイアフラムの裏
    側の面に接し、テーパ状に加工された圧力伝達部材と、
    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
    に接し、表面に絶縁層及び感歪抵抗体を構成され、周辺
    部分を前記筺体に固定された感歪ダイアフラムとから構
    成され、前記圧力伝達部材と前記感歪ダイアフラムとの
    接触面積が前記圧力伝達部材と前記先端ダイアフラムと
    の接触面積に比較して小さいことを特徴とする燃焼圧セ
    ンサ。
  4. 【請求項4】圧力伝達部材と前記感歪ダイアフラムを一
    体で構成することを特徴とする請求項1又は3に記載の
    燃焼圧センサ。
  5. 【請求項5】圧力伝達部材と前記感歪ダイアフラムを溶
    接により接合することを特徴とする請求項1、2又は3
    に記載の燃焼圧センサ。
  6. 【請求項6】前記圧力伝達部材を前記先端ダイアフラム
    側の下部伝達部材と前記感歪ダイアフラム側の上部伝達
    部材に分割し、前記上部伝達部材として両端にメタライ
    ズ処理を施された構造用セラミックスを用い、蝋付けに
    よって前記下部伝達部材及び前記感歪ダイアフラムと接
    合されていることを特徴とする請求項1、2又は3に記
    載の燃焼圧センサ。
JP306394A 1994-01-17 1994-01-17 燃焼圧センサ Pending JPH07209125A (ja)

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JP306394A JPH07209125A (ja) 1994-01-17 1994-01-17 燃焼圧センサ

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JP (1) JPH07209125A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013228175A (ja) * 2012-04-27 2013-11-07 Ngk Spark Plug Co Ltd グロープラグ
CN107084815A (zh) * 2016-02-16 2017-08-22 株式会社不二工机 压力检测单元以及采用该压力检测单元的压力传感器
JP2020016558A (ja) * 2018-07-26 2020-01-30 株式会社Just.Will 圧力計

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013228175A (ja) * 2012-04-27 2013-11-07 Ngk Spark Plug Co Ltd グロープラグ
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