JPH0745353A - 圧力センサ内蔵プラグ - Google Patents

圧力センサ内蔵プラグ

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JPH0745353A
JPH0745353A JP18593493A JP18593493A JPH0745353A JP H0745353 A JPH0745353 A JP H0745353A JP 18593493 A JP18593493 A JP 18593493A JP 18593493 A JP18593493 A JP 18593493A JP H0745353 A JPH0745353 A JP H0745353A
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JP
Japan
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pressure sensor
space
housing
pressure
signal converting
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Withdrawn
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JP18593493A
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English (en)
Inventor
Muneo Yorinaga
宗男 頼永
Takashi Ito
岳志 伊藤
Satoshi Wakayama
聡 若山
Kobo Nagamura
弘法 長村
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Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、圧電素子を破壊することなく組付
けることを可能とする技術を提供するものである。 【構成】 圧力−電気的信号変換手段12と出力取出し
手段7,8,10,13,14を備えた形状物11から
なる圧力センサ9を、前記圧力−電気的信号変換手段1
2と出力取出し手段7,8,10,13,14が付設さ
れていない形状物11上の部位でもって、絶縁碍子1と
ハウジング2で形成された空間部16に配置して、内装
固定した構成からなる圧力センサ内蔵プラグ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力センサ内蔵プラグ
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばスパークプラグに内装され
た圧力センサとしては、図9に示した構造のものがある
(実開昭62−176994号公報)。圧力を検出する
圧電素子17は、絶縁板15、電極板18,19と共
に、絶縁碍子1に押さえボルト16によって固定されて
いる。
【0003】しかし、上記の如き従来技術においては、
パッキン6に気密性が必要とされることから、押さえボ
ルト16は、非常に大きな締め付けトルクでもって固定
されている。それ故、この締め付けトルクによって、圧
電素子17には、0.5〜3tonもの大きな荷重が負
荷される。しかしながら、圧電素子17はセラミックス
バルクであり、脆いという性質を有するため、上記の如
く大きな荷重が負荷されると破壊に至る場合がある。
【0004】又、実開昭56−9970号公報の如くス
パークプラグ外側面に接着剤で圧電素子を取り付けたも
のは、外部環境により、圧電素子が剥離、破壊してしま
う場合がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、圧力センサ
が破壊しないような構成から成る圧力センサ内蔵プラグ
を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】保持部を有した絶縁碍子
と、該絶縁碍子の前記保持部を内部に保持できる保持部
を有したハウジングと、該ハウジングと前記絶縁碍子と
の間に形成される空間部と、該空間部に配備可能な大き
さの圧力−電気的信号変換手段と出力取出し手段を備え
た形状物からなる圧力センサとを具備し、前記空間部に
対して前記圧力−電気的信号変換手段と前記出力取出し
手段が付設されていない前記形状物の部位でもって、前
記空間部に配置して内蔵し、固定する。
【0007】又は、フランジ部を有した発熱手段と、前
記発熱手段の前記フランジ部に保持されるフランジ部を
有する中心電極と、前記発熱手段の前記フランジ部を保
持する保持部を有したハウジングと、該ハウジングと前
記中心電極或いは前記ハウジングと前記中心電極と前記
発熱手段の前記フランジ部との間に形成される空間部と
該空間部に配備可能な大きさの圧力−電気的信号変換手
段と出力取出し手段を備えた形状物からなる圧力センサ
とを具備し、前記空間部に対して前記圧力−電気的信号
変換手段と前記出力取出し手段が付設されていない前記
形状物の部位でもって、前記空間部に配置して内装し、
固定する。
【0008】
【作用】前記空間部に対して、前記圧力−電気的信号変
換手段9と前記出力取出し手段が付設されていない前記
形状物11の部位でもって、前記空間部に配置して内装
し、固定した。このために、従来技術で発生していたよ
うな大きな荷重が直接に、圧力−電気的信号変換手段に
負荷されない。
【0009】
【発明の効果】以上の如く、圧力−電気的信号変換手段
には、直接的な大きな荷重が負荷されないことから、圧
力−電気的信号変換手段は、破壊しない。
【0010】
【実施例】
(実施例1)図1は、圧力−電気的信号変換手段12
が、圧電薄膜である本発明の実施例である。図2は圧力
センサ9部分の拡大図である。又、図3は、図1を矢印
A方向から見た図である。圧電薄膜12は、ステンレス
等の金属リング11の外側面の一部を鏡面研磨して設け
られた平面11′上に、スパッタリング、蒸着等の手段
により形成されており、圧電材料としては、ZnO,P
ZT,PbTiO3 ,LiNbO3 ,LiTaO3 ,B
4 Ti3 12,PbBi4 15である。その膜厚につ
いては、金属リング11の鏡面研磨されて設けられた平
面11′上に欠陥(傷、ピンホール等)が存在しても電
気的なリークを防止するために1μm以上であることが
望ましい。さらに、上記の圧電薄膜12の上に、スパッ
タリング、蒸着の手段によりAu,Al等から成る電極
13が形成されている。上記の電極13は、電気信号と
しての出力を圧電薄膜12から取り出すためのCu等か
ら成る芯線10と、Au又はAl等から成る細線14に
接続されている。尚、上記の芯線10は、金属リング1
1との短絡防止のために絶縁被覆8に覆われている。上
記構成から成る圧力センサ9を、ハウジング2の保持部
2aでもって、絶縁碍子1の保持部1aを保持された前
記絶縁碍子1に嵌入し、前記ハウジング2と前記絶縁碍
子1との間に形成される空間部1bに配置した。その
後、上記の出力を取り出すための芯線10を、ハウジン
グ2の一部に設けられた穴15から取り出し、しかる後
に、前記ハウジング2の上端フリンジ2bをかしめて、
前記圧電薄膜12、或いは前記電極13等の設けられて
いない前記の金属リング11上の部位を固定して、前記
圧力センサ9をスパークプラグ中に内装した。尚、金属
リング11及びハウジング2は、前記圧力センサのアー
スとなる。
【0011】又、ステンレスから成る中空保護管7を、
前記のかしめ加工後に、前記の芯線10を保護するため
に前記ハウジング2に設けられた前記穴15を介して、
前記の固定リングに溶接で固定した。以上に記した構成
で作製した圧力センサ内蔵スパークプラグを内燃機関に
装着することにより、燃焼室内の燃焼圧力を測定でき
る。即ち、燃焼圧力は前記絶縁碍子1を介して、前記金
属リング11に伝えられる。これにより、前記金属リン
グ11には圧縮応力が発生し、同時に前記金属リング1
1に設けられた前記圧電薄膜12にも圧縮応力が発生す
る。発生した応力の大きさに応じて、前記圧電薄膜12
は電圧を発生する。この電圧を前記芯線10と前記ハウ
ジング、即ちエンジンとの間で計測することにより、燃
焼圧力の大きさとして検出することができる。
【0012】(実施例2)以下に、圧力−電気的信号変
換手段12が、薄膜歪ゲージである場合について記す。
図4に、本発明の薄膜歪ゲージを利用した場合の圧力セ
ンサ内蔵スパークプラグの構造を示した。又、図5は実
施例1と同様の圧力センサ部分の拡大図であり、図6
は、圧力−電気的信号変換手段12の薄膜歪ゲージの詳
細を示している。
【0013】図4,5において金属リング11の外側面
の一部に鏡面研磨されて設けられた平面11′上にSi
2 ,Al2 3 等から成る下地絶縁膜21を形成し、
該下地絶縁膜21上に、Ni−Cr,Cr−Al−O,
Cr−Si−O等から成る薄膜歪ゲージ20−1〜20
−4をスパッタリング、蒸着等の手段により形成する。
薄膜歪ゲージ20−1〜20−4の図路構成は、図6に
示すような等価なブリッジ回路であり、Au,Al等か
ら成る電極13−1〜13−4に結合されたAu,Al
等から成るリード線14を介して出力として取出す
(尚、薄膜歪ゲージ20を保護するために、SiO4
Al2 3 等から成る保護膜22が設けられている)。
上記のリード線14は、実施例1と同様に、各々が絶縁
隔離した4本のリード線から成る芯線10に結合される
ことによって出力が取り出され、金属リング11に形成
された薄膜ゲージ20−1〜20−4は、実施例1と同
様の方法で組み付けられた。
【0014】以上に記した構成で作製した圧力センサ内
蔵スパークプラグを内燃機関に装着することにより、燃
焼室内の燃焼圧力を測定できる。即ち、燃焼圧力は、前
記絶縁碍子1を介して、前記金属リング11に伝えられ
る。これより、前記金属リング11には圧縮応力が発生
し、又、同時に前記金属リング11に設けられた前記薄
膜歪ゲージ20−1〜20−4にも圧縮応力が作用す
る。従って、薄膜歪ゲージ20−1,20−2,20−
3,20−4の抵抗値R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,電極1
3−4を接地として、電極13−1に一定電圧V0 を印
加した場合の電極13−2,電極13−3の電圧を
1 ,V2 とすれば、上記の圧縮応力の作用により抵抗
値R1 ,R4 は増加、又、R2 ,R3 は減少する。従っ
て電圧V1 は減少し、電圧V2 は増大することから電位
差(V1 −V2 )を前記芯線10とハウジング2の間で
検知することによって、燃焼圧力の大きさを検出でき
る。
【0015】(実施例3)図8にグロープラグに適用し
た場合の構成を示す。実施例1又は実施例2に記した圧
力−電気的信号変換手段が、実施例1,2と同様に金属
リング11に設けられ、圧力センサ9を構成した。一端
が閉じ、他端にフランジ23aを有した耐熱合金から成
る円管状のシース23の内部に、Ni−Cr線より成る
ヒートワイヤ33を、マグネシアから成る絶縁粉末35
中に埋設して発熱手段34を構成した(尚、前記ヒート
ワイヤ33の一端は、前記シース23に溶接で結合され
ている)。又、前記ヒートワイヤ33の他端を中心電極
25に溶接結合し、前記発熱体34のフランジ部(即
ち、前記シース23のフランジ部)23aで中心電極2
5のフランジ部25aを保持してハウジング32の内部
へ装着した。ここで、前記シース23の円管部23bが
ハウジング32の内部で滑らかに嵌合していることから
前記発熱手段34は可動的である。しかし、前記ハウジ
ング32に設けられた保持部32aで、前記発熱手段3
4のフランジ部23aが保持されるので抜け落ちること
はない。しかる後、ベークライト等から成るリング状ス
ペーサ28、前記圧力センサ9、ベークライト等から成
るリング状のスペーサ29の順に中心電極のネジ部25
bから嵌入した。更に、ベークライト等から成るリング
状でかつフランジ部27aを有するブッシュ27を、前
記中心電極25のネジ部25bから嵌入した後に、前記
ハウジング32のフランジ部32bをかしめ加工して、
前記圧力センサ9を固定した。又、上述の如く前記シー
ス23を可動的構成としたことから、気密性を保つため
に前記シース23の前記フランジ部23aと前記中心電
極25の前記フランジ部25aに耐熱ゴムよりなるOリ
ング24,26を具備している。
【0016】尚、出力の取り出しは、ハウジング32に
設けられた取出口30からリード線31を導出して構成
した。その圧力検出作用については、前記実施例1,2
と全く同じであることから省略する。尚、実施例3にお
いて、シース23をハウジング32に対して可動的に配
置したが、前記シース23と前記ハウジング32は、溶
接等で固定してもよい。又、発熱手段34として前記シ
ース23内に金属ヒートコイル33を埋設して、絶縁粉
末35を充填した例を揚げたが、裸線ヒータやセラミッ
クヒータであってもよい。又、前記形状物11の固定は
前記ハウジング2のかしめ加工例を記したが、他に従来
例の様にボルト押さえであってもよいし、溶接等であっ
てもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧電薄膜で構成された圧力センサを内蔵するス
パークプラグの実施例を示す断面図
【図2】図1に記した実施例に於いて、圧力センサ部分
の拡大断面図
【図3】図1に記した実施例に於いて、矢印A方向から
見た断面図
【図4】薄膜歪ゲージで構成された圧力センサを内蔵す
るスパークプラグの実施例を示す断面図
【図5】図5に記した実施例に於いて、紙面に直角な方
向の切断面での圧力センサ部分の拡大断面図
【図6】薄膜歪ゲージの詳細図
【図7】薄膜歪ゲージの等価ブリッジ回路
【図8】圧電薄膜又は薄膜歪ゲージで構成された圧力セ
ンサを内蔵するグロープラグの実施例を示す断面図。
【図9】薄膜歪ゲージで構成された圧力センサを内蔵す
るスパークプラグの実施例を示す断面図
【符号の説明】
1 絶縁碍子 1a 絶縁碍子保持部 2 ハウジング 2a ハウジング保持部 7,8,10,13,14,31 出力取出し手段 9 圧力センサ 11 (出力取出し手段と、圧力電気的信号変換手段1
2を備えた)形状物 12 圧力−電気的信号変換手段 16 空間部 23a 発熱手段34のフランジ部 25 中心電極 25a 中心電極のフランジ部 32 ハウジング 32a ハウジング保持部 34 発熱手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若山 聡 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 長村 弘法 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内蔵機関用のスパークプラグに於いて、
    保持部を有した絶縁碍子と、該絶縁碍子の前記保持部を
    内部に保持できる保持部を有したハウジングと、該ハウ
    ジングと前記絶縁碍子保持部との間に形成される空間部
    と、該空間部に配備可能な大きさの圧力−電気的信号変
    換手段と出力取出し手段を備えた形状物からなる圧力セ
    ンサとを具備し、前記空間部の前記圧力−電気的信号変
    換手段と前記出力取出し手段が付設されていない前記形
    状物の部位でもって、前記圧力センサが前記空間部に固
    定されて内装されていることを特徴とする圧力センサ内
    蔵スパークプラグ。
  2. 【請求項2】 内燃機関用のグロープラグに於いて、フ
    ランジ部を有した発熱手段と、前記発熱手段の前記フラ
    ンジ部に保持されるフランジ部を有する中心電極と、前
    記発熱手段の前記フランジ部を保持する保持部を有した
    ハウジングと、該ハウジングと前記中心電極、或いは前
    記ハウジングと前記中心電極と前記発熱手段の前記フラ
    ンジ部との間に形成される空間部と、該空間部に配備可
    能な大きさの圧力−電気的信号変換手段と出力取出し手
    段を備えた形状物からなる圧力センサとを具備し、前記
    空間部の前記圧力−電気的信号変換手段と前記出力取出
    し手段が付設されていない前記形状物の部位でもって、
    前記空間部に固定されて内装されていることを特徴とす
    る圧力センサ内蔵グロープラグ。
JP18593493A 1993-07-28 1993-07-28 圧力センサ内蔵プラグ Withdrawn JPH0745353A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004015385A1 (ja) * 2002-08-09 2004-02-19 Bosch Automotive Systems Corporation 圧力センサー、圧力センサーの製造方法および内燃機関の筒内圧検出構造
JP2005024537A (ja) * 2003-06-12 2005-01-27 Denso Corp 燃焼圧センサ
JP2008525758A (ja) * 2004-12-29 2008-07-17 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 内燃機関のためのペンシル形のグロープラグ
JP2008209102A (ja) * 2007-01-31 2008-09-11 Ngk Spark Plug Co Ltd 燃焼圧力センサ付きグロープラグ

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20001003