JPS5918345Y2 - 圧力受感素子を備えた点火栓 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、エンジン指圧計に供せられる圧力受感素子
を備えた点火栓の改良に係り、その目的とするところは
、温度特性を良好なものとすることにある。

この圧力受感素子を備えた点火栓は、内燃機関の内部圧
力の変化を検出し、しかして内燃機関の燃焼状態を知る
ために使われている。

この動作は、シリンダ内圧の変化を何らかの形で圧力受
感素子に伝達することにより、たとえば圧力受感素子を
加圧するごとく、あるいは減圧するごとく伝達して行な
われる。

しかしながら内燃機関の動作時には高温を生じ、温度上
昇に伴い圧力受感素子の出力感度が変化して出力感度の
温度補正を要するという問題点が存在した。

この考案は、各種の実験に基づいて、上記出力感度の変
化原因を探ることにより気密保持のために絶縁体と栓体
との間に介在するガスケットを比較的柔らかい材質で構
成することにより上記問題点を解消するものである。

第１図は本考案の一実施例を示す。

１は点火栓であり、絶縁体２、栓体３、素子締付体４と
から構成されている。

５は素子締付体４により絶縁体２に締付けて組み込まれ
た圧電素子あるいはピエゾ抵抗素子等でなる圧力受感素
子である。

６は絶縁体２と栓体３との間に介在して気密を保持する
ためのガスケットである。

７は点火栓１が螺着結合されたシリンダヘッドである。

この実施例の作用について述べると、シリンダ内圧の変
化に伴い絶縁体２が上下に変化しく変位は矢印×で示す
。

）、その結果、絶縁体２と素子締付体４との協同により
圧力受感素子５の圧縮応力が変化し、その応力変化に比
例した電気量が検出される。

ところで力の構成を第２図の機械的等価図で説明すると
、絶縁体２の変位×は硬い圧力受感素子に１とガスケッ
トに２のバネを並列に伝わって動く。

したがって出力感度は、ガスケットに２のバネ定数によ
ってきまる。

さて、温度により出力感度が変化する原因は、たとえば
セラミック等でなる絶縁体２と金属でなる栓体３との線
膨張係数が違うために温度の上昇につれ締付はトルクが
緩み、しかも構造的に力の構成が並列になっているため
、ガスケット６のバネ常数に２が変化し、したがって力
伝達率が変化することに帰因する。

このことは第４図、第５図の実験結果から確しかめられ
ている。

即ち第４図では、室温での素子締付体の締付トルクと出
力感度をみると素子締付トルクを緩めていくと出力がだ
んだん大きくなっていることが分かる。

また第５図ではそれぞれの素子締付トルクにおいて、温
度と出力の関係を調べて見ると温度の上昇につれて出力
が、同様に漸次大きくなっていることが分かる。

なお、Ａは素子締付トルク１．０ｋｇｍであり、Ｂは同
じく１．５ｋｇｍである。

但し、ガスケットは従来使用されている鉄で形成された
ものを使用し、圧力は一定である。

本考案は、ガスケットのバネ常数に２の変化を極力抑え
ることにより、出力感度の変動を微小なものとするもの
である。

そもそもガスケットのバネ常数に２は、 Ｋ２−Ｅ″Ｓ ］− であられされる。

但し、Ｅはヤング率、Ｓは面積、ｌは長さである。

ところでヤング率Ｅは材質固有のものであり一定である
。

また長さｌもさほど変らない。

したがって面積Ｓ、すなわち第３図に示すごとく絶縁体
２とガスケット６とが接触する面積の変動が、ガスケッ
ト６のバネ常数に２の変動に大きく関与するものである
。

したがって温度の上昇に伴い線膨張係数の違いにより圧
力受感素子５への締付トルクが緩み、絶縁体２が上方に
変化して結果的に絶縁体２とガスケット６との当初の接
触面積Ｓが小さくなり感度の上昇をもたらすこととなる
。

しかしながら温度の上昇に伴うことによって変化する面
積△Ｓは、当初の接触面積Ｓに関係なく常に一定である
ため、当初の接触面積Ｓが大きければ、小さい場合に較
べて比率からいってバネ常数に２に与える影響が小さく
なす、シたがってバネ常数に２の変動も小さくなる。

これは事項、温度上昇に伴う出力感度変化を抑えること
を意味する。

そこで第３図に示すごとくガスケット６は絶縁体２の肩
部２ａで押圧される訳であるが、その際、ガスケット６
と絶縁体２との接触面積を大きくするため、ガスケット
６を比較的柔らかい材質で構成する。

ただガスケット６の実用性を考慮すると、即ち耐久性、
耐熱性、耐食性を勘案するとその材質としてはほぼ限定
され、たとえば焼きなました銅、白金、金、銀等が相当
する。

比較的硬いニッケル、鉄をガスケットとして使用した場
合と比較した温度特性を第６図に示した。

なおガスケットの形状は外径９ｍｍ内径７ｍｍ厚みＱ、
４ｍｍのワッシャ状とした。

この図からも分かるように比較的硬いニッケル、鉄の場
合と較べて本考案に係る比較的柔らかいアニールした銅
、同じくアニールした白金、銀、金の場合、出力が感度
が殆ど変化しない。

正確には温度特性を０．０５％／℃以内に低減できる。

以上述べてきたごとく、本考案は、圧力受感素子を備え
た点火栓において、絶縁体と検体との間に介在するガス
ケットを、アニールした銅、アニールした白金、アニー
ルした銀、アニールした金等の比較的柔らかい材質で形
成し、圧力受感素子の出力感度を温度に対してほぼ一定
にすることを特徴とするものであり、そのため最高圧力
の絶対値を必要とする場合に、出力感度の温度補正を要
せずに済むものである。

またガスケットは、そもそも点火栓に常態で備わってい
るものであり、複雑な加工を要することなく活用でき便
利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す側断面図。 第２図は本考案に係る点火栓の機械的等価図。 第３図は同じく要部断面図、第４，５図は従来のガスケ
ットの特性図。 第６図は本考案に係るガスケットの特性図。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 気密保持のために絶縁体２と栓体３との間に介在するガ
   スケット６を、たとえば焼きなました銅、同じく白金、
   同じく金、同じく銀等の比較的柔らかい材質で構成し、
   シリンダ内の温度上昇に伴う圧力受感素子５の出力感度
   変化を低減することを特徴とする圧力受感素子を備えた
   点火栓。