JPH11144838A - 圧力センサ付スパークプラグ - Google Patents
圧力センサ付スパークプラグInfo
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- JPH11144838A JPH11144838A JP9306700A JP30670097A JPH11144838A JP H11144838 A JPH11144838 A JP H11144838A JP 9306700 A JP9306700 A JP 9306700A JP 30670097 A JP30670097 A JP 30670097A JP H11144838 A JPH11144838 A JP H11144838A
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- Japan
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- pressure sensor
- spark plug
- electric signal
- piezoelectric element
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧力センサ付スパークプラグと圧力検出回路
との間の伝達ルート（接続ケーブルや接続コネクタ等）
を高絶縁に維持する必要が無く、取り回しの容易な圧力
センサ付スパークプラグの提供。 【解決手段】 圧力センサ付スパークプラグＡは、その
胴部１３には前方に固着される底板部４１と筒状内壁１
３１とこの筒状内壁１３１の外周を環状空間４０を隔て
て包囲する径小側板部４２及び径大側板部４３とからな
る筒状外壁とを有するセンサケース４とを備え、環状空
間４０内には底板部４１近傍の径小側板部４２内に環装
される圧電素子と、圧電素子よりも後方の径大側板部４
３内に環装されるリング状基板に組み付けられるインピ
ーダンス変換回路とを備える。
との間の伝達ルート（接続ケーブルや接続コネクタ等）
を高絶縁に維持する必要が無く、取り回しの容易な圧力
センサ付スパークプラグの提供。 【解決手段】 圧力センサ付スパークプラグＡは、その
胴部１３には前方に固着される底板部４１と筒状内壁１
３１とこの筒状内壁１３１の外周を環状空間４０を隔て
て包囲する径小側板部４２及び径大側板部４３とからな
る筒状外壁とを有するセンサケース４とを備え、環状空
間４０内には底板部４１近傍の径小側板部４２内に環装
される圧電素子と、圧電素子よりも後方の径大側板部４
３内に環装されるリング状基板に組み付けられるインピ
ーダンス変換回路とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサ付スパ
ークプラグに関する。
ークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、内燃機関の高性能化に伴って、内
燃機関の燃焼室内での混合気の燃焼を総合的に制御する
必要が生じてきている。この為、主体金具の取付け座部
内に機関の燃焼圧力の変動に基づく電気信号を発生する
信号源となる圧力センサ１０２を装着した圧力センサ付
スパークプラグ１０１が提案されている（図６参照；特
開平６- ２９０８５３号公報、実開平２- １８２９１号
公報）。
燃機関の燃焼室内での混合気の燃焼を総合的に制御する
必要が生じてきている。この為、主体金具の取付け座部
内に機関の燃焼圧力の変動に基づく電気信号を発生する
信号源となる圧力センサ１０２を装着した圧力センサ付
スパークプラグ１０１が提案されている（図６参照；特
開平６- ２９０８５３号公報、実開平２- １８２９１号
公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、下記に示す課題を有する。圧力センサ付スパークプ
ラグ１０１は、機関の燃焼圧力の変動に基づいて圧力セ
ンサ１０２が内蔵する圧電素子が電荷１０３を発生す
る。しかし、インピーダンス変換回路を内蔵しておら
ず、また、発生する電荷１０３は微小であるため圧力検
出回路１０４の入力端が高インピーダンスであるチャー
ジアンプ等のインピーダンス変換回路を別途に用いる必
要がある。この為、圧力センサ１０２から圧力検出回路
１０４に至る伝達ルート（接続ケーブル１０５や接続コ
ネクタ１０６等）を高絶縁に維持しなければならず、取
り回しが煩雑であった。なお、絶縁性が低いと、電荷１
０３が伝達ルートの途中で逃げてしまうので正確な圧力
検出は困難である。
は、下記に示す課題を有する。圧力センサ付スパークプ
ラグ１０１は、機関の燃焼圧力の変動に基づいて圧力セ
ンサ１０２が内蔵する圧電素子が電荷１０３を発生す
る。しかし、インピーダンス変換回路を内蔵しておら
ず、また、発生する電荷１０３は微小であるため圧力検
出回路１０４の入力端が高インピーダンスであるチャー
ジアンプ等のインピーダンス変換回路を別途に用いる必
要がある。この為、圧力センサ１０２から圧力検出回路
１０４に至る伝達ルート（接続ケーブル１０５や接続コ
ネクタ１０６等）を高絶縁に維持しなければならず、取
り回しが煩雑であった。なお、絶縁性が低いと、電荷１
０３が伝達ルートの途中で逃げてしまうので正確な圧力
検出は困難である。
【０００４】また、圧力センサ１０２は圧電素子の焦電
作用によりパイロ電荷が発生する。このパイロ電荷の増
加分により図７（ａ）に示す様に零点の移動（出力ドリ
フト）が起きる。なお、圧力検出回路１０４の時定数τ
｛コンデンサ１０７の容量（Ｆ）×抵抗１０８の抵抗値
（Ω）｝を小さくすればコンデンサ１０７に溜まったパ
イロ電荷を逃がして出力ドリフトを低減することができ
る。しかし、エンジン回転数によっては、図７（ｂ）に
示す様に時定数不足となって出力波形に歪みが生じる。
作用によりパイロ電荷が発生する。このパイロ電荷の増
加分により図７（ａ）に示す様に零点の移動（出力ドリ
フト）が起きる。なお、圧力検出回路１０４の時定数τ
｛コンデンサ１０７の容量（Ｆ）×抵抗１０８の抵抗値
（Ω）｝を小さくすればコンデンサ１０７に溜まったパ
イロ電荷を逃がして出力ドリフトを低減することができ
る。しかし、エンジン回転数によっては、図７（ｂ）に
示す様に時定数不足となって出力波形に歪みが生じる。
【０００５】本発明の第１の目的は、圧力センサ付スパ
ークプラグと圧力検出回路との間の伝達ルート（接続ケ
ーブルや接続コネクタ等）を高絶縁に維持する必要が無
く、取り回しの容易な圧力センサ付スパークプラグの提
供にある。
ークプラグと圧力検出回路との間の伝達ルート（接続ケ
ーブルや接続コネクタ等）を高絶縁に維持する必要が無
く、取り回しの容易な圧力センサ付スパークプラグの提
供にある。
【０００６】本発明の第２の目的は、焦電作用により発
生するパイロ電荷に起因する零点の移動（出力ドリフ
ト）が防止できる圧力センサ付スパークプラグの提供に
ある。
生するパイロ電荷に起因する零点の移動（出力ドリフ
ト）が防止できる圧力センサ付スパークプラグの提供に
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明は、以下の構成を採用した。 （１）圧力センサ付スパークプラグは、前方外周に機関
配設用のネジを形成したネジ部、及び後方に当該ネジ部
外径よりも径大の胴部からなる筒状の主体金具と、前記
主体金具内に配設され、機関の燃焼圧力の変動に基づく
電気信号を発生する電気信号源となる圧力センサと、前
記主体金具内に固定される軸孔付きの絶縁碍子と、前記
軸孔内に嵌め込まれて固定される中心電極とを備える圧
力センサ付スパークプラグであって、前記圧力センサ
は、前記電気信号の信号源となる電荷を発生する圧電素
子と前記電気信号源のインピーダンスを下げるインピー
ダンス変換回路を有する。
本発明は、以下の構成を採用した。 （１）圧力センサ付スパークプラグは、前方外周に機関
配設用のネジを形成したネジ部、及び後方に当該ネジ部
外径よりも径大の胴部からなる筒状の主体金具と、前記
主体金具内に配設され、機関の燃焼圧力の変動に基づく
電気信号を発生する電気信号源となる圧力センサと、前
記主体金具内に固定される軸孔付きの絶縁碍子と、前記
軸孔内に嵌め込まれて固定される中心電極とを備える圧
力センサ付スパークプラグであって、前記圧力センサ
は、前記電気信号の信号源となる電荷を発生する圧電素
子と前記電気信号源のインピーダンスを下げるインピー
ダンス変換回路を有する。
【０００８】（２）圧力センサ付スパークプラグは、前
方外周に機関配設用のネジを形成したネジ部、及び後方
に当該ネジ部外径よりも径大の胴部からなり、該胴部に
は環状空間を隔てて二重構造となる筒状内壁と筒状外壁
とを有する主体金具と、前記環状空間内に配設され、機
関の燃焼圧力に基づく電気信号を発生する電気信号源と
なる圧力センサと、前記主体金具の前記筒状内壁内に固
定される軸孔付きの絶縁碍子と、前記軸孔内に嵌め込ま
れて固定される中心電極とを備える圧力センサ付スパー
クプラグであって、前記圧力センサは、前記電気信号の
信号源となる電荷を発生する圧電素子と該圧電素子より
も後方に配設され前記電気信号源のインピーダンスを下
げるインピーダンス変換回路を有する。
方外周に機関配設用のネジを形成したネジ部、及び後方
に当該ネジ部外径よりも径大の胴部からなり、該胴部に
は環状空間を隔てて二重構造となる筒状内壁と筒状外壁
とを有する主体金具と、前記環状空間内に配設され、機
関の燃焼圧力に基づく電気信号を発生する電気信号源と
なる圧力センサと、前記主体金具の前記筒状内壁内に固
定される軸孔付きの絶縁碍子と、前記軸孔内に嵌め込ま
れて固定される中心電極とを備える圧力センサ付スパー
クプラグであって、前記圧力センサは、前記電気信号の
信号源となる電荷を発生する圧電素子と該圧電素子より
も後方に配設され前記電気信号源のインピーダンスを下
げるインピーダンス変換回路を有する。
【０００９】（３）圧力センサ付スパークプラグは、上
記（１）または（２）の構成を有し、前記インピーダン
ス変換回路は、ＦＥＴを使用している。
記（１）または（２）の構成を有し、前記インピーダン
ス変換回路は、ＦＥＴを使用している。
【００１０】（４）圧力センサ付スパークプラグは、上
記（３）の構成を有し、前記ＦＥＴはＭＯＳ型である。
記（３）の構成を有し、前記ＦＥＴはＭＯＳ型である。
【００１１】（５）圧力センサ付スパークプラグは、上
記（３）または（４）の構成を有し、インピーダンス変
換回路は、演算増幅器を構成するＦＥＴと、前記演算増
幅器の反転入力端子と前記圧力センサの一端とを接続す
る抵抗と、前記演算増幅器の出力端子と前記反転入力端
子との間に接続される帰還抵抗及びコンデンサからなる
積分器と、リセット必要時に前記積分器を短絡させるリ
セット回路とを有する。
記（３）または（４）の構成を有し、インピーダンス変
換回路は、演算増幅器を構成するＦＥＴと、前記演算増
幅器の反転入力端子と前記圧力センサの一端とを接続す
る抵抗と、前記演算増幅器の出力端子と前記反転入力端
子との間に接続される帰還抵抗及びコンデンサからなる
積分器と、リセット必要時に前記積分器を短絡させるリ
セット回路とを有する。
【００１２】（６）圧力センサ付スパークプラグは、上
記（５）の構成を有し、前記リセット回路にはＦＥＴを
使用した。
記（５）の構成を有し、前記リセット回路にはＦＥＴを
使用した。
【００１３】（７）圧力センサ付スパークプラグは、上
記（２）から（６）の構成を有し、環状空間の後方側を
絶縁性樹脂により塞いだ。
記（２）から（６）の構成を有し、環状空間の後方側を
絶縁性樹脂により塞いだ。
【００１４】
【作用および発明の効果】〔請求項１について〕スパー
クプラグの主体金具内に配設された圧力センサは、機関
の燃焼圧力の変動に基づく電気信号を発生する電気信号
源となる。そして、この圧力センサは圧電素子とインピ
ーダンス変換回路とを有しており、圧電素子から発生さ
れた電気信号の信号源となる電荷がインピーダンス変換
回路の入力端に入力され、出力インピーダンスを下げて
電気信号として出力する。この為、電気信号源より外部
の伝達ルート（接続ケーブルや接続コネクタ等）を高絶
縁に維持しなくても電気信号の損失が少なく、外部に設
けられた圧力検出器に伝達されるので精度良く圧力検出
を行なうことができる。
クプラグの主体金具内に配設された圧力センサは、機関
の燃焼圧力の変動に基づく電気信号を発生する電気信号
源となる。そして、この圧力センサは圧電素子とインピ
ーダンス変換回路とを有しており、圧電素子から発生さ
れた電気信号の信号源となる電荷がインピーダンス変換
回路の入力端に入力され、出力インピーダンスを下げて
電気信号として出力する。この為、電気信号源より外部
の伝達ルート（接続ケーブルや接続コネクタ等）を高絶
縁に維持しなくても電気信号の損失が少なく、外部に設
けられた圧力検出器に伝達されるので精度良く圧力検出
を行なうことができる。
【００１５】〔請求項２について〕主体金具の胴部に
は、環状空間を隔てて二重構造になる筒状内壁と筒状外
壁を有する。この環状空間内に配設された圧力センサ
は、圧電素子とこの圧電素子よりも後方に配設されたイ
ンピーダンス変換回路とを有しており、圧電素子から発
生された電気信号の信号源となる電荷がインピーダンス
変換回路の入力端に入力され、出力端におけるインピー
ダンスを下げて電気信号として出力する。圧力センサを
主体金具の胴部に設けた環状空間内に配設することによ
ってスペース的に比較的余裕のある主体金具の胴部を有
効に活用することができる。また、圧電素子よりも後方
にインピーダンス変換回路を設けることによって、熱の
影響を受け易い電気部品を持つインピーダンス変換回路
を効果的に保護することができる。
は、環状空間を隔てて二重構造になる筒状内壁と筒状外
壁を有する。この環状空間内に配設された圧力センサ
は、圧電素子とこの圧電素子よりも後方に配設されたイ
ンピーダンス変換回路とを有しており、圧電素子から発
生された電気信号の信号源となる電荷がインピーダンス
変換回路の入力端に入力され、出力端におけるインピー
ダンスを下げて電気信号として出力する。圧力センサを
主体金具の胴部に設けた環状空間内に配設することによ
ってスペース的に比較的余裕のある主体金具の胴部を有
効に活用することができる。また、圧電素子よりも後方
にインピーダンス変換回路を設けることによって、熱の
影響を受け易い電気部品を持つインピーダンス変換回路
を効果的に保護することができる。
【００１６】〔請求項３について〕インピーダンス変換
回路は、ＦＥＴを使用している。ＦＥＴは、入力インピ
ーダンスが高いので、圧電素子が発生する電荷を消費す
ることが少ない。この為、電気素子を多く用いること無
くインピーダンス変換回路におけるインピーダンス変換
を効率的に行なうことができるとともに、電気信号源よ
り外部の伝達ルート（接続ケーブルや接続コネクタ等）
を高絶縁に維持しなくても電気信号の損失が少なく、外
部に設けられた圧力検出器に伝達されるので精度良く圧
力検出を行なうことができる。
回路は、ＦＥＴを使用している。ＦＥＴは、入力インピ
ーダンスが高いので、圧電素子が発生する電荷を消費す
ることが少ない。この為、電気素子を多く用いること無
くインピーダンス変換回路におけるインピーダンス変換
を効率的に行なうことができるとともに、電気信号源よ
り外部の伝達ルート（接続ケーブルや接続コネクタ等）
を高絶縁に維持しなくても電気信号の損失が少なく、外
部に設けられた圧力検出器に伝達されるので精度良く圧
力検出を行なうことができる。
【００１７】〔請求項４について〕インピーダンス変換
回路は、ＭＯＳ型ＦＥＴを使用している。ＭＯＳ型ＦＥ
Ｔは、入力インピーダンスがさらに高いので、圧電素子
が発生する電荷を消費することが少ない。
回路は、ＭＯＳ型ＦＥＴを使用している。ＭＯＳ型ＦＥ
Ｔは、入力インピーダンスがさらに高いので、圧電素子
が発生する電荷を消費することが少ない。
【００１８】〔請求項５について〕インピーダンス変換
回路は、演算増幅器を構成する入力インピーダンスが高
いＦＥＴと、この演算増幅器の反転入力端子と圧電素子
の一端とを接続する抵抗と、演算増幅器の出力端子と演
算増幅器の反転入力端子との間に並列に接続される帰還
抵抗及びコンデンサからなる積分器と、リセット必要時
に積分器を短絡させるリセット回路とを有する。この回
路構成とすることで圧電素子が発生する微小な電荷を消
費することが少なく、インピーダンス変換回路における
インピーダンス変換を効率的に行なうことができるとと
もに、電気信号源より外部の伝達ルート（接続ケーブル
や接続コネクタ等）を高絶縁に維持しなくても電気信号
の損失が少なく、外部に設けられた圧力検出器に伝達さ
れるので精度良く圧力検出を行なうことができる。ま
た、リセット必要時に積分器を短絡させるリセット回路
を設けたため、焦電作用により圧電素子に発生したパイ
ロ電荷を逃がすことができ、出力ドリフトを防止するこ
とができる。
回路は、演算増幅器を構成する入力インピーダンスが高
いＦＥＴと、この演算増幅器の反転入力端子と圧電素子
の一端とを接続する抵抗と、演算増幅器の出力端子と演
算増幅器の反転入力端子との間に並列に接続される帰還
抵抗及びコンデンサからなる積分器と、リセット必要時
に積分器を短絡させるリセット回路とを有する。この回
路構成とすることで圧電素子が発生する微小な電荷を消
費することが少なく、インピーダンス変換回路における
インピーダンス変換を効率的に行なうことができるとと
もに、電気信号源より外部の伝達ルート（接続ケーブル
や接続コネクタ等）を高絶縁に維持しなくても電気信号
の損失が少なく、外部に設けられた圧力検出器に伝達さ
れるので精度良く圧力検出を行なうことができる。ま
た、リセット必要時に積分器を短絡させるリセット回路
を設けたため、焦電作用により圧電素子に発生したパイ
ロ電荷を逃がすことができ、出力ドリフトを防止するこ
とができる。
【００１９】〔請求項６ついて〕リセット回路には、入
力インピーダンスの高いＦＥＴを用いる。これによっ
て、圧電素子が発生する微小な電荷のリークをさらに有
効に防止できる。
力インピーダンスの高いＦＥＴを用いる。これによっ
て、圧電素子が発生する微小な電荷のリークをさらに有
効に防止できる。
【００２０】〔請求項７ついて〕圧力センサを配設する
環状空間の後方側をシリコンゴム等の絶縁性樹脂により
塞ぐ。これによって水等の侵入を効果的に防ぐことがで
きるとともに、圧電素子とインピーダンス変換回路との
間を高絶縁に保つことができる。したがって、圧電素子
が発生する微小な電荷のリークをさらに有効に防止でき
る。
環状空間の後方側をシリコンゴム等の絶縁性樹脂により
塞ぐ。これによって水等の侵入を効果的に防ぐことがで
きるとともに、圧電素子とインピーダンス変換回路との
間を高絶縁に保つことができる。したがって、圧電素子
が発生する微小な電荷のリークをさらに有効に防止でき
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例（請求項１〜７
に対応）を図１〜図５に基づいて説明する。圧力センサ
付スパークプラグＡは、図１（図２も参照）に示す如
く、プラグレンチを嵌合させる為の六角部１１、外周に
ネジ１２１（ネジ径１４ｍｍ）を形成したネジ部１２、
及び前部にガスケット１３０を配設した胴部１３からな
る筒状の主体金具１と、主体金具１の胴部１３の内周に
設けられた筒状内壁１３１内に固定される軸孔２１付の
絶縁碍子２と、軸孔２１に嵌め込まれて固定される中心
電極３及び端子電極３１とを備える。
に対応）を図１〜図５に基づいて説明する。圧力センサ
付スパークプラグＡは、図１（図２も参照）に示す如
く、プラグレンチを嵌合させる為の六角部１１、外周に
ネジ１２１（ネジ径１４ｍｍ）を形成したネジ部１２、
及び前部にガスケット１３０を配設した胴部１３からな
る筒状の主体金具１と、主体金具１の胴部１３の内周に
設けられた筒状内壁１３１内に固定される軸孔２１付の
絶縁碍子２と、軸孔２１に嵌め込まれて固定される中心
電極３及び端子電極３１とを備える。
【００２２】そして、胴部１３は、前方に固着される底
板部４１と筒状内壁１３１とこの筒状内壁１３１の外周
を環状空間４０を隔てて包囲する径小側板部４２及び径
大側板部４３とからなる筒状外壁４４とを有するセンサ
ケース４とからなる。環状空間４０内には底板部４１近
傍の径小側板部４２内に環装される圧電素子５２と、圧
電素子５２よりも後方の径大側板部４３内に環装される
リング状基板６０に組み付けられるインピーダンス変換
回路７とを備える。
板部４１と筒状内壁１３１とこの筒状内壁１３１の外周
を環状空間４０を隔てて包囲する径小側板部４２及び径
大側板部４３とからなる筒状外壁４４とを有するセンサ
ケース４とからなる。環状空間４０内には底板部４１近
傍の径小側板部４２内に環装される圧電素子５２と、圧
電素子５２よりも後方の径大側板部４３内に環装される
リング状基板６０に組み付けられるインピーダンス変換
回路７とを備える。
【００２３】そして、圧力センサ付スパークプラグＡ
は、ガスケット１３０を介してエンジンのエンジンヘッ
ドのスパークプラグ装着孔に螺着され、端子部３１１に
嵌合されるスパークプラグキャップ（図示せず）を介し
て高電圧が給電される。
は、ガスケット１３０を介してエンジンのエンジンヘッ
ドのスパークプラグ装着孔に螺着され、端子部３１１に
嵌合されるスパークプラグキャップ（図示せず）を介し
て高電圧が給電される。
【００２４】主体金具１（低炭素鋼製）は、円筒状を呈
し、先端面１０に外側電極１４を突設している。絶縁碍
子２（Ａｌ2 Ｏ3 製）は、ネジ部１２の内側に位置する
脚長部２２と、主体金具１の六角部１１から胴部１３の
内側に位置する径大部２３と、外周にコルゲーション２
４１を形成した頭部２４とを有する。なお、頭部２４か
ら径大部２３間に位置する軸孔２１の内径は径大に形成
され、脚長部２２に位置する軸孔２１の内径は径小に形
成されている。この絶縁碍子２は、Ｏリング１１１、滑
石１１２、及び板パッキン１２２を介して主体金具１内
に固定される。
し、先端面１０に外側電極１４を突設している。絶縁碍
子２（Ａｌ2 Ｏ3 製）は、ネジ部１２の内側に位置する
脚長部２２と、主体金具１の六角部１１から胴部１３の
内側に位置する径大部２３と、外周にコルゲーション２
４１を形成した頭部２４とを有する。なお、頭部２４か
ら径大部２３間に位置する軸孔２１の内径は径大に形成
され、脚長部２２に位置する軸孔２１の内径は径小に形
成されている。この絶縁碍子２は、Ｏリング１１１、滑
石１１２、及び板パッキン１２２を介して主体金具１内
に固定される。
【００２５】中心電極３は、ニッケル合金製の鞘材と、
該鞘材内に封入される芯材（銅等の良熱伝導性金属）と
で構成され、先端部３２が碍子先端面２２１から突出す
る様に軸孔２１内に嵌め込まれ、軸孔２１内でシールガ
ラス３５により鍔部３３がガラスシールされている。端
子電極３１は、母材である低炭素鋼の表面にニッケル鍍
金を施したものであり、シール部３１２と、絶縁碍子２
の頭部端面２４２から突出する端子部３１１と、端子部
３１１とシール部３１２とを接続する棒状部３１３とか
らなる。
該鞘材内に封入される芯材（銅等の良熱伝導性金属）と
で構成され、先端部３２が碍子先端面２２１から突出す
る様に軸孔２１内に嵌め込まれ、軸孔２１内でシールガ
ラス３５により鍔部３３がガラスシールされている。端
子電極３１は、母材である低炭素鋼の表面にニッケル鍍
金を施したものであり、シール部３１２と、絶縁碍子２
の頭部端面２４２から突出する端子部３１１と、端子部
３１１とシール部３１２とを接続する棒状部３１３とか
らなる。
【００２６】端子部３１１は、嵌合状態のプラグキャッ
プの抜けを防止する為、中央部を径小に形成している。
シール部３１２は、外周が螺子またはローレット状に加
工され、シールガラス３４により軸孔２１内に封着され
ている。
プの抜けを防止する為、中央部を径小に形成している。
シール部３１２は、外周が螺子またはローレット状に加
工され、シールガラス３４により軸孔２１内に封着され
ている。
【００２７】シールガラス３４、３５は、銅粉末とガラ
ス粉末とを混合した導電性ガラス粉末を溶融凝固させた
ものであり、導電性を有する。そして、中心電極３は、
シールガラス３５→抵抗体３６→シールガラス３４を介
して端子電極３１に電気接続される。
ス粉末とを混合した導電性ガラス粉末を溶融凝固させた
ものであり、導電性を有する。そして、中心電極３は、
シールガラス３５→抵抗体３６→シールガラス３４を介
して端子電極３１に電気接続される。
【００２８】図２に示す様に、略円筒状を呈するセンサ
ケース４（ステンレス製）は、先端部が筒状内壁１３１
の前部に溶接される底板部４１と、環状空間４０を隔て
て筒状内壁１３１外面を包囲する径小側板部４２及び径
大側板部４３とからなる筒状外壁４４とを有する。
ケース４（ステンレス製）は、先端部が筒状内壁１３１
の前部に溶接される底板部４１と、環状空間４０を隔て
て筒状内壁１３１外面を包囲する径小側板部４２及び径
大側板部４３とからなる筒状外壁４４とを有する。
【００２９】センサケース４の底板部４１近傍に環装さ
れる圧力センサ５は、板パッキン５１を前方に配設して
電極板５３との間に挟まれる。さらに絶縁板５４を積層
して機関の燃焼圧力の変動に基づく電気信号の信号源と
なる電荷が、圧電素子５２→電極板５３→リード線６１
を経てインピーダンス変換回路７（後述する）に伝送さ
れる。
れる圧力センサ５は、板パッキン５１を前方に配設して
電極板５３との間に挟まれる。さらに絶縁板５４を積層
して機関の燃焼圧力の変動に基づく電気信号の信号源と
なる電荷が、圧電素子５２→電極板５３→リード線６１
を経てインピーダンス変換回路７（後述する）に伝送さ
れる。
【００３０】これらの板パッキン５１と、圧電素子５２
と、電極板５３と、絶縁板５４と、リード線６１と、及
びインピーダンス変換回路７とによって圧力センサ５を
構成し、この圧力センサ５は機関の燃焼圧力の変動に基
づく電気信号の電気信号源となる。
と、電極板５３と、絶縁板５４と、リード線６１と、及
びインピーダンス変換回路７とによって圧力センサ５を
構成し、この圧力センサ５は機関の燃焼圧力の変動に基
づく電気信号の電気信号源となる。
【００３１】図３に示す如く、インピーダンス変換回路
７は、演算増幅器（ＭＯＳ型ＦＥＴ）７１と、反転入力
端子７１１と圧電素子５２の一端５２１とを接続する抵
抗７２と、出力端子７１２と反転入力端子７１１との間
に接続される帰還抵抗７３１及びコンデンサ７３２から
なる積分器７３と、パイロ電荷の発生時（リセット必要
時）に積分器７３を短絡させるリセット回路７４（ＦＥ
Ｔ使用）とを有する。このインピーダンス変換回路７
は、圧電素子５２から送出される電荷を高インピーダン
スの入力端子で受け低インピーダンスの出力端子から機
関の燃焼圧力の変動に基づく電気信号を発生する。そし
て、このインピーダンス変換回路７は、径大側板部４３
の段部４３１に係止されて環状空間４０に環装されるリ
ング状基板６０に組み付けられる。
７は、演算増幅器（ＭＯＳ型ＦＥＴ）７１と、反転入力
端子７１１と圧電素子５２の一端５２１とを接続する抵
抗７２と、出力端子７１２と反転入力端子７１１との間
に接続される帰還抵抗７３１及びコンデンサ７３２から
なる積分器７３と、パイロ電荷の発生時（リセット必要
時）に積分器７３を短絡させるリセット回路７４（ＦＥ
Ｔ使用）とを有する。このインピーダンス変換回路７
は、圧電素子５２から送出される電荷を高インピーダン
スの入力端子で受け低インピーダンスの出力端子から機
関の燃焼圧力の変動に基づく電気信号を発生する。そし
て、このインピーダンス変換回路７は、径大側板部４３
の段部４３１に係止されて環状空間４０に環装されるリ
ング状基板６０に組み付けられる。
【００３２】なお、本実施例では、圧力センサ５が占有
する以外のセンサケース４内の環状空間４０にシリコン
ゴム６２を充填して、圧力センサ５を絶縁モールドして
いる。
する以外のセンサケース４内の環状空間４０にシリコン
ゴム６２を充填して、圧力センサ５を絶縁モールドして
いる。
【００３３】圧電素子５２は、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ2
Ｏ6 ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）等を用いることが
できる。実際のエンジンで各種条件（エンジン回転数、
負荷等）においてマッチング試験を行なったところ、圧
電素子５２にニオブ酸鉛を使用した場合には、抵抗７２
は抵抗値１００Ω、積分器７３における帰還抵抗７３１
及びコンデンサ７３２は、抵抗値１〜１０ＭΩ及び容量
０．０１〜０．１μＦとすることが望ましいことが分か
った。そして、積分器７３における時定数τ｛コンデン
サ７３２の容量（Ｆ）×帰還抵抗７３１の抵抗値
（Ω）｝を０．０７５（Ｓ）とすることが更に望まし
い。この場合のコンデンサ７３２の容量は、０．０２２
μＦであり、帰還抵抗７３１の抵抗値は３．４ＭΩとす
ると良い。
Ｏ6 ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）等を用いることが
できる。実際のエンジンで各種条件（エンジン回転数、
負荷等）においてマッチング試験を行なったところ、圧
電素子５２にニオブ酸鉛を使用した場合には、抵抗７２
は抵抗値１００Ω、積分器７３における帰還抵抗７３１
及びコンデンサ７３２は、抵抗値１〜１０ＭΩ及び容量
０．０１〜０．１μＦとすることが望ましいことが分か
った。そして、積分器７３における時定数τ｛コンデン
サ７３２の容量（Ｆ）×帰還抵抗７３１の抵抗値
（Ω）｝を０．０７５（Ｓ）とすることが更に望まし
い。この場合のコンデンサ７３２の容量は、０．０２２
μＦであり、帰還抵抗７３１の抵抗値は３．４ＭΩとす
ると良い。
【００３４】本実施例の圧力センサ付スパークプラグＡ
は、以下の利点を有する。 〔ア〕径小側板部４２及び径大側板部４３を有する略円
筒状のセンサケース４の、底板部４１の先端を筒状内壁
１３１の前部に溶接しているので、底板部４１近傍のセ
ンサケース４及び段部４３１に圧力センサの配設スペー
スが確保できる。そして、圧力センサ付スパークプラグ
Ａは、底板部４１近傍のセンサケース４内に圧電素子５
２を環装し、圧電素子５２より後方のセンサケース４内
にインピーダンス変換回路７を配設している。
は、以下の利点を有する。 〔ア〕径小側板部４２及び径大側板部４３を有する略円
筒状のセンサケース４の、底板部４１の先端を筒状内壁
１３１の前部に溶接しているので、底板部４１近傍のセ
ンサケース４及び段部４３１に圧力センサの配設スペー
スが確保できる。そして、圧力センサ付スパークプラグ
Ａは、底板部４１近傍のセンサケース４内に圧電素子５
２を環装し、圧電素子５２より後方のセンサケース４内
にインピーダンス変換回路７を配設している。
【００３５】そして、機関の燃焼圧力に対応した電気信
号の信号源となる電荷が、圧電素子５２よりリード線６
１を介してインピーダンス変換回路７に伝送され、圧力
センサ５の出力インピーダンスを下げている。
号の信号源となる電荷が、圧電素子５２よりリード線６
１を介してインピーダンス変換回路７に伝送され、圧力
センサ５の出力インピーダンスを下げている。
【００３６】この為、Ｖｏｕｔ７５から圧力検出回路
（図示せず）に至る伝達ルート（接続ケーブルや接続コ
ネクタ等）を高絶縁に維持しなくても出力信号７５１を
低損失で圧力検出回路に伝達することができ、精度良く
圧力検出を行なうことができる。なお、演算増幅器７１
を入力インピーダンスが高いＭＯＳ型ＦＥＴで構成して
いるので、圧電素子５２が送出する電荷を弱めること無
く出力インピーダンスを下げることができる。
（図示せず）に至る伝達ルート（接続ケーブルや接続コ
ネクタ等）を高絶縁に維持しなくても出力信号７５１を
低損失で圧力検出回路に伝達することができ、精度良く
圧力検出を行なうことができる。なお、演算増幅器７１
を入力インピーダンスが高いＭＯＳ型ＦＥＴで構成して
いるので、圧電素子５２が送出する電荷を弱めること無
く出力インピーダンスを下げることができる。
【００３７】〔イ〕圧力センサ５は、圧電素子５２の焦
電作用によりパイロ電荷が発生する。リセット回路７４
が無い場合には、パイロ電荷の増加分により図７（ａ）
に示す様に零点の移動（出力ドリフト）が起きる。しか
し、本実施例では、リセット必要時に積分器７３を短絡
させるＦＥＴを使用したリセット回路７４を設けている
ので発生したパイロ電荷を逃がすことができ、図５に示
す様に出力ドリフトを防止することができる。なお、積
分器７３の時定数τ｛コンデンサ７３２の容量（Ｆ）×
帰還抵抗７３１の抵抗値（Ω）｝を小さくする構成でな
いため時定数不足にならず出力波形に歪みが生じない。
電作用によりパイロ電荷が発生する。リセット回路７４
が無い場合には、パイロ電荷の増加分により図７（ａ）
に示す様に零点の移動（出力ドリフト）が起きる。しか
し、本実施例では、リセット必要時に積分器７３を短絡
させるＦＥＴを使用したリセット回路７４を設けている
ので発生したパイロ電荷を逃がすことができ、図５に示
す様に出力ドリフトを防止することができる。なお、積
分器７３の時定数τ｛コンデンサ７３２の容量（Ｆ）×
帰還抵抗７３１の抵抗値（Ω）｝を小さくする構成でな
いため時定数不足にならず出力波形に歪みが生じない。
【００３８】〔ウ〕圧力センサ５が占有する以外のセン
サケース４内の環状空間４０にシリコンゴム６２を充填
して、圧力センサ５を絶縁モールドしているので、水等
の侵入を防ぐことができる。
サケース４内の環状空間４０にシリコンゴム６２を充填
して、圧力センサ５を絶縁モールドしているので、水等
の侵入を防ぐことができる。
【図１】本発明の一実施例に係る圧力センサ付スパーク
プラグの半断面図である。
プラグの半断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る圧力センサ付スパーク
プラグの要部を拡大した断面図である。
プラグの要部を拡大した断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る圧力センサ付スパーク
プラグに用いるインピーダンス変換回路の電気回路図で
ある。
プラグに用いるインピーダンス変換回路の電気回路図で
ある。
【図４】そのインピーダンス変換回路を組み付けたリン
グ状基板の説明図である。
グ状基板の説明図である。
【図５】Ｖｏｕｔ端子から送出される出力信号の波形図
である。
である。
【図６】従来の技術に関する説明図である。
【図７】焦電作用に起因して発生するパイロ電荷により
零点が移動（出力ドリフト）した状態の出力波形図
（ａ）、及び時定数を小さくしたことに起因して歪みが
生じた状態を示す出力波形図（ｂ）である。
零点が移動（出力ドリフト）した状態の出力波形図
（ａ）、及び時定数を小さくしたことに起因して歪みが
生じた状態を示す出力波形図（ｂ）である。
Ａ 圧力センサ付スパークプラグ １ 主体金具 ２ 絶縁碍子 ３ 中心電極 ４ センサケース ５ 圧力センサ ７ インピーダンス変換回路（インピーダンス変換器） １１ 六角部 １２ ネジ部 １３ 胴部 ４０ 環状空間 ４１ 底板部 ４２ 径小側板部 ４３ 径大側板部 ４４ 筒状外壁 ５２ 圧電素子 ６０ リング状基板 ６２ シリコンゴム（絶縁性樹脂） ７１ 演算増幅器（ＭＯＳ型ＦＥＴ） ７２ 抵抗 ７３ 積分器 ７４ リセット回路 １２１ ネジ １３０ ガスケット １３１ 筒状内壁 ５２１ 一端 ７１１ 反転入力端子 ７１２ 出力端子 ７３１ 帰還抵抗 ７３２ コンデンサ
Claims (7)
- 【請求項１】 前方外周に機関配設用のネジを形成した
ネジ部、及び後方に当該ネジ部外径よりも径大の胴部か
らなる筒状の主体金具と、 前記主体金具内に配設され、機関の燃焼圧力の変動に基
づく電気信号を発生する電気信号源となる圧力センサ
と、 前記主体金具内に固定される軸孔付きの絶縁碍子と、 前記軸孔内に嵌め込まれて固定される中心電極とを備え
る圧力センサ付スパークプラグであって、 前記圧力センサは、前記電気信号の信号源となる電荷を
発生する圧電素子と前記電気信号源のインピーダンスを
下げるインピーダンス変換回路を有することを特徴とす
る圧力センサ付スパークプラグ。 - 【請求項２】 前方外周に機関配設用のネジを形成した
ネジ部、及び後方に当該ネジ部外径よりも径大の胴部か
らなり、該胴部には環状空間を隔てて二重構造となる筒
状内壁と筒状外壁とを有する主体金具と、 前記環状空間内に配設され、機関の燃焼圧力に基づく電
気信号を発生する電気信号源となる圧力センサと、 前記主体金具の前記筒状内壁内に固定される軸孔付きの
絶縁碍子と、 前記軸孔内に嵌め込まれて固定される中心電極とを備え
る圧力センサ付スパークプラグであって、 前記圧力センサは、前記電気信号の信号源となる電荷を
発生する圧電素子と該圧電素子よりも後方に配設され前
記電気信号源のインピーダンスを下げるインピーダンス
変換回路を有することを特徴とする圧力センサ付スパー
クプラグ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の圧力セ
ンサ付スパークプラグであって、 前記インピーダンス変換回路は、ＦＥＴを使用している
ことを特徴とする圧力センサ付スパークプラグ。 - 【請求項４】 請求項３に記載の圧力センサ付スパーク
プラグであって、前記ＦＥＴはＭＯＳ型であることを特
徴とする圧力センサ付スパークプラグ。 - 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の圧力セ
ンサ付スパークプラグであって、 前記インピーダンス変換回路は、演算増幅器を構成する
ＦＥＴと、前記演算増幅器の反転入力端子と前記圧力セ
ンサの一端とを接続する抵抗と、前記演算増幅器の出力
端子と前記反転入力端子との間に接続される帰還抵抗及
びコンデンサからなる積分器と、リセット必要時に前記
積分器を短絡させるリセット回路とを有することを特徴
とする圧力センサ付スパークプラグ。 - 【請求項６】 請求項５に記載の圧力センサ付スパーク
プラグであって、前記リセット回路にはＦＥＴを使用し
たことを特徴とする圧力センサ付スパークプラグ。 - 【請求項７】 請求項２乃至請求項６に記載の圧力セン
サ付スパークプラグであって、環状空間の後方側を絶縁
性樹脂により塞いだことを特徴とする圧力センサ付スパ
ークプラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9306700A JPH11144838A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 圧力センサ付スパークプラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9306700A JPH11144838A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 圧力センサ付スパークプラグ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11144838A true JPH11144838A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17960262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9306700A Pending JPH11144838A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 圧力センサ付スパークプラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11144838A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001082290A (ja) * | 1999-09-10 | 2001-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | 高圧燃料供給装置 |
| JP2006258483A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 積分回路とそれを利用するセンサ電圧処理回路 |
| WO2010088451A3 (en) * | 2009-01-29 | 2010-11-04 | Federal-Mogul Ignition Company | Spark plug with integral combustion sensor and engine component therewith |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5740887A (en) * | 1980-08-22 | 1982-03-06 | Hitachi Ltd | Pressure senstive igntion plug |
| JPS61284291A (ja) * | 1985-06-12 | 1986-12-15 | シャープ株式会社 | 洗濯機 |
| JPH03216983A (ja) * | 1990-01-22 | 1991-09-24 | Nippondenso Co Ltd | 圧力検出器付点火プラグ |
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| JPH0652967A (ja) * | 1992-07-28 | 1994-02-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧力センサ内蔵スパークプラグ |
| JPH0687038B2 (ja) * | 1983-12-15 | 1994-11-02 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド | 内燃機関のシリンダ圧力伝送装置 |
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-
1997
- 1997-11-10 JP JP9306700A patent/JPH11144838A/ja active Pending
Patent Citations (12)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040831 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041101 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050705 |