JPS6225228A - 内燃機関の圧力センサ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉　゛ 本発明は、内燃機関のシリンダー内圧の変化を検知する
圧力センサーに関する。

〈従来技術〉 シリンダー内の、燃料噴射、燃焼、ノッキング等の圧力
変化を、該圧力変動によって圧電素子に歪を生じさせ、
該歪により生ずる信号出力により検出するセンサーは、
種々提案されている。

ところで、かかるセンサーにもちいられる圧電素子は、
温度によって、その出力に変化を生ずる。この温度特性
は、前記圧電素子として、チタン酸ジルコン酸鉛等のセ
ラミックをもちいる場合には、温度上昇に対応して出力
が大となる正勾配の温度特性をもつ、また、水晶を用い
る場合には、負の勾配をもつ温度特性をもつ、このため
。

前記シリンダーの内圧を検出するための、この種圧力セ
ンサーは、高温度下にて適用されるものであるから、前
記温度変化により、その検出値にバラ付を生じ易い。

そこで従来は、前記圧力センサーの制御回路に、温度補
償回路を組込み、前記温度変化による出力値のバラ付き
を補正するようにしていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、このように温度補償回路を制御回路中に設け
ると、前記制御回路が複雑化し、センサーが高価なもの
となる欠点があった。

本発明は、前記欠点に鑑み、温度補償回路を要せずに、
温度補償を可能とした圧力センサーの提供を目的とする
ものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、圧電素子の電極に接続され、かつ制御アンプ
とコンデンサーとが並列接続された回路を有するチャー
ジアンプの、そのコンデンサーとして、前記圧電素子の
温度−出力感度変化特性曲線と略相似の曲線を描く温度
−静電容量変化特性曲線を有するコンデンサーを適用し
、さらに前記チャージアンプを、前記圧電素子と、略同
じ温度環境中に配設させたことを特徴とするものである
。

く作用〉 前記圧電素子として、チタン酸ジルコン酸鉛からなるセ
ラミック板を用いた場合の出力感度変化は、第１図に示
すように、その温度上昇とともに上昇する正の温度特性
を有する。このため、前記温度補償をしない回路構成に
あっては、かかる温度特性に対応する出力が取出される
こととなる。

ところで前記圧電素子の電極と接続されたチャージアン
プ内において、制御アンプと、該制御アンプに並列接続
されたコンデンサーとの関係をみると、前記アンプの出
力電圧を■、コンデンサーの静電容量をＣ１その電荷を
Ｑとすれば、Ｃ＝Ｑ／Ｖ となる、すなわち、前記コンデンサーの静電容量と、ア
ンプの出力電圧とは反比例する。このため、第２図のよ
うに、コンデンサーの静電容量が、温度に対して正の変
化特性をもつと、前記アンプから発生する電圧は、七み
負の変化特性をもつ電圧を発生することとなる。

そこで、前記圧電素子には第１図のような正の特性を有
するものを適用した場合には、コンデンサーは、前記圧
電素子の温度−出力感度変化特性曲線と、略相似の曲線
を描く温度−静電容量変化特性曲線を有するものを選ぶ
、ここで、第１．２図において、各変化値は、２５℃の
ときの値に対しての増加割合を示し、例えば第１図の圧
電素子感度にあっては、圧電素子に一定の圧力を加えた
ときに、前記２５℃で１０００ピコクーロンの電荷が発
生したとすると、　１５０℃では、１５００ピコクーロ
ンの電荷が発生し、これを出力感度変化５０％とする。

かかる特性の選定により、前記チャージアンプの出力は
、前記したように、コンデンサーの容量に反比例する出
力をもつから、第３図のように前記圧電素子の感度特性
と、逆位相の感度特性となる。そこで、圧電素子と、チ
ャージアンプとを同じ温度環境下に置くと、センサーは
、夫々の出力感度特性が合成された温度−出力感度特性
をもっこととなるから、前記圧電素子の温度特性は、前
記チャージアンプの温度特性により相殺されて、第４図
のように、温度に対しての変化がなだらかな出力感度変
化特性を有する出力がセンサーから取出されることとな
る。

〈実施例〉 第５図は、この種の圧力センサーの一例を示すものであ
る。

図中１は、その細径周面にシリンダーブロックに螺合す
る螺子部２を形成された筒状の取付ブロックであって、
その中心には、長手方向に沿って装着孔３が形成されて
いる。前記装着孔３の中央部には細径の導通孔４が、そ
の前部にはロワ１挿通孔５が、さらにその後部には大径
孔６が夫々形成されている。前記ロッド挿通孔５の内奥
には、導電性の端子板７ａ、電極をその上下の主表面に
形成されたＰＺＴ等の材料による板状圧電素子８及び導
電性の端子板７ｂが順次８１層状に配設され、その周囲
を絶縁材ｉｔで覆って、取付ブロック１と絶縁している
。さらに、前記ロッド挿通孔５にはロッド９が挿通され
、その先端を前記取付ブロック１前端から少し突出して
、その前面をダイヤフラムｌＯによって覆い、その後端
を前記圧電素子８の下部端子板７ｂに当接して封入され
ている。前記圧電素子８の上面電極は、端子板７ａを介
して、導線１２により前記導通孔４から、大径孔６側に
電気的に引出されており、さらに該導線１２は、前記大
径孔６内に装着したチャージアンプ１３に接続され、該
回路の出力端を、ケーブル１５により外部に引出すよう
になされている。

前記チャージアンプ１３は第６図のように、前記圧電素
子８に接続する制御アンプＡと、該制御アンプＡに対し
て並列に接続され、前記制御アンプＡに負帰還を施すコ
ンデンサーＣと、同じく制御アンプＡに並列接続された
時定数設定用の抵抗Ｒによって構成される。

前記構成からなる圧力センサーは、螺子部２をシリンダ
ーブロックに装着して、取付ブロックｌ先端を該シリン
ダー内に露出して装着される、かかる装着状態で、前記
シリンダー内に圧力変動が生ずると、前記ロッド９の先
端にダイヤフラムｌＯを介して圧力が作用する。このた
め、該圧力が圧電素子８に圧縮力として作用し、前記圧
電素子８の圧縮歪により電荷が発生する。かかる電荷は
電圧として取出され、前記チャージアンプ１３により増
幅等の信号処理がなされて、前記ケーブル１５により外
部へ引出される。

かかる構成の圧力センサーは、前記圧力検出端がシリン
ダー内に露出するものであるから、特に高温度下にさら
される。

そこで、前記チャージアンプ１３中のコンデンサーＣに
は、該チャージアンプ１３に前記圧電素子８の温度特性
をキャンセルする出力変化特性を生じさせるために、該
圧電素子８の温度特性と、略相似の曲線を描く温度特性
を有するコンデンサーが適用される。その作用は上述の
通りであり省略する。

前記実施例では、前記圧電素子８とチャージアンプ１３
とを同じ温度環境下に置くために、取付ブロック１の大
径孔６内に封装している。

圧電素子８とチャージアンプ１３を同じ温度環境とする
ための他の手段としては、前記チャージアンプ１３を圧
電素子８と分離して、エンジンのブロックにクランプす
る等前記シリンダ一温度に近似した個所に付設するよう
にしてもよい。

〈発明の効果〉 本発明は、上述したようにチャージアンプ１３内のコン
デンサーＣを、圧電素子８の温度特性と、略類似する温
度特性のものを適用し、圧電素子８の温度特性を、コン
デンサー〇の特性と反比例するチャージアンプ１３の温
度特性と相殺することにより、温度の影響を可及的に緩
和させたものであるから、極めて簡易な構成により、良
好な温度補償を得ることができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧電素子８の温度特性の一例を示すグラフ、第
２図はコンデンサー〇の同グラフ、第３図はチャージア
ンプ１３の同グラフ、第４図はセンサーの同グラフであ
る。また第５図は本発明の一実施例の縦断側面図、第６
図はチャージアンプ１３の回路例を示す結線図である。 ｌ；取付ブロック　８；圧電素子　９；ロッド１３；チ
ャージアンプ　Ａ；制御アンプ　Ｃ；コンデンサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のシリンダー内圧の変化により、圧電素子に歪
   を生じさせ、該歪により、前記圧力変化を検知する圧力
   センサーにおいて、圧電素子の電極に接続され、かつ制
   御アンプとコンデンサーとが並列接続された回路を有す
   るチャージアンプの、そのコンデンサーとして、前記圧
   電素子の温度−出力感度変化特性曲線と略相似の曲線を
   描く温度−静電容量変化特性曲線を有するコンデンサー
   を適用し、さらに前記チャージアンプを、前記圧電素子
   と、略同じ温度環境中に配設させるようにしたことを特
   徴とする内燃機関の圧力センサー