JPH0434327A - 燃焼圧力センサ - Google Patents

燃焼圧力センサ

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JPH0434327A
JPH0434327A JP14077090A JP14077090A JPH0434327A JP H0434327 A JPH0434327 A JP H0434327A JP 14077090 A JP14077090 A JP 14077090A JP 14077090 A JP14077090 A JP 14077090A JP H0434327 A JPH0434327 A JP H0434327A
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JP
Japan
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pressure
diaphragm
combustion
combustion chamber
washer member
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Application number
JP14077090A
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Inventor
Hiroshi Kobayashi
博 小林
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
    • G01L23/10Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by pressure-sensitive members of the piezoelectric type
    • GPHYSICS
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    • G01L23/221Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/222Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines using piezoelectric devices

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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、燃焼室内の圧力を測定する燃料圧力センサに
関する。
〈従来の技術〉 内*snの燃焼室内の燃焼圧力を測定する燃焼圧力セン
サとしては、第4図に示したものが知られている。(実
公昭40−16484号公報参照)。70は点火プラグ
であり、雄ねじ部71で内燃機関のシリンダヘッドに取
り付けられる。
79は波形ダイヤフラムであり、75は薄肉シリンダで
ある。薄肉シリンダ75の内側には軸方向の歪みを検知
する歪みケージ74が設けられる。
また、薄肉シリンダ75の外側には、絶縁体73を介し
て周方向の歪みを検出する歪みゲージ72が設けられて
いる。歪みゲージ72.−74は図示しないホイートス
トンブリッジ回路に接続されている。
内燃機関が動作しているとき、燃焼室内で発生した燃焼
圧力は波形ダイヤフラム79に伝えられる。波形ダイヤ
フラム79は圧力によって変形し、この変形量に応じて
薄肉シリンダ75が歪む。そして、薄肉シリンダ75の
歪みは、歪みゲージ72.74に接続されたホイートス
トンブリッジ回路によって検出される。以上のようにし
て、燃焼室内の圧力の変化を電気信号として取り出すこ
とができる。
また、特開平1−296130号公報には、第5図の燃
焼圧力センサが示されている。81は金属製の筒部であ
り、一方の端部に圧力導入口82が設けられている。ま
た、筒部81は、雄ねじ部83により、燃焼室を囲むシ
リンダヘッド20に設置されている。87はダイヤフラ
ムであり、筒部81と一体に成型される。88はダイヤ
フラム87の圧力導入口82と反対側の表面にスパッタ
リングにより形成される歪抵抗素子である。86はセン
サ回路であり、リード線85によって歪抵抗素子88と
接続されている。また、センサ回路86の出力端子には
コード89が接続される。
上記構成によると、燃焼の圧力は圧力導入口82から筒
部81内部に伝わり、ダイヤフラム87に達する。この
圧力によってダイヤフラム87が変形し、同時にダイヤ
フラム87に形成されたf抵抗素子88も変形する。そ
して、歪抵抗素子88が変形すると、歪抵抗素子88の
抵抗値が変化し、センサ回路86によって抵抗値の変化
が検出される。さらに、センサ回路86は歪抵抗素子8
8の抵抗値の変化を電気的に処理した後、電気信号を出
力端子からコード89を通して出力する0以上のように
して、燃焼室内の圧力の変化を電気信号として取り出す
ことができる。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、第4図に示した装置によると、燃焼の圧
りによる波形ダイヤフラム79の変形量は一旦、薄肉シ
リンダ75の歪みに変換された後で、電気信号として検
出されるようkなっていた。
そのため、圧力に対する波形ダイヤフラム79の変形量
もしくは薄肉シリンダ75の歪み量の温度依存性、損失
による感変の低下、製造バラツキ等によって、燃焼の圧
力と電気信号との間に1対1の関係が成立しなくなる。
その結果として、測定誤差が大きくなってしまう。さら
に、燃焼室から波形ダイヤフラム79までの距離が長い
ため、センサとしての応答性が損われるという問題点が
あった。
また、第5図の装置によると、歪抵抗素子88を正常に
動作する温度範囲は250[”C]以下である。従って
、燃焼の圧力を正しく検出するために歪抵抗素子88も
しくはダイヤフラム87付近を250[’C]以下に冷
却する必要があった。その結果、燃焼室とダイヤフラム
87との距離が長くなってしまい、センサとしての応答
性を損うという問題点があった。
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであり、測
定誤差が少なく、応答性に優れた燃焼圧力センサを提供
することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は、中心電極の周囲に形成された絶縁体と、側方
電極と電気的に接続され、前記絶縁体の周囲に形成され
る座金部材と、を有する点火プラグに内蔵された燃焼圧
力センサにおいて、前記絶縁体および前記座金部材の藺
であり、かつ前記中心電極および前記側方電極の間の点
火ギャップ近傍に設置されたニオブ酸リチウムからなる
圧電素子と、を備えることを特徴とする。
〈作用〉 点火プラグは、内燃機関の燃焼室に取り付けられる。燃
焼室内における燃焼の圧力は、点火プラグの絶縁体およ
び座金部材の間であり、かつ前記中心電極および前記側
方電極の門の点火ギヤツブi傍に設置されたニオブ酸リ
チウムからなる圧電素子に伝わる。この圧力によって、
圧電素子が変形し、電気信号を出力する。そして、この
電気信号を検出することによって、燃焼の圧力が測定さ
れる。また、本発明装置が内m機関に取り付けられた時
、圧電素子の設@位置は燃焼室近傍となるため、センサ
としての応答性が向上する。さらに、燃焼の圧力によっ
て生じた圧電素子の変形量は、他の物量的な変位量に変
換されることなく、電気信号として検出される。
なお、圧電素子が設置される位置は、燃1j2時にはお
よそ350[”C]の高温になるが、ニオブ酸リチウム
が圧電性を失うキュリー温度は1210[’C]とざら
に高温である。そのため、ニオブ酸リチウムが圧電性を
失うことなく、燃焼の圧力を検出することができる。
〈実施例〉 第1図から第3図に基づいて、本発明の実施例について
説明する。第1図において、10は点火プラグである。
11は点火プラグ10の中心電極である。12は中心電
極11の周囲に形成されたセラミック製の絶縁体である
。13は絶縁体12の周囲に形成された金属製の座金部
材であり、方の端部の外縁に雄ねじ部15が形成されて
いる。
点火プラグ10は雄ねじ部15によって、燃焼室を囲む
シリンダヘッド20に取り付けられる。
14は側方電極であり、座金部材13に固定されるとと
もに、座金部材13と電気的に接続されている。1はリ
ング状の圧ツノ検知部材であり、絶縁に設置されている
。そのため、点火プラグ10がシリンダヘッド20に取
り付けられたとき、圧力検知部材1は燃焼室近傍に設置
されることになる。
5はニクロム線であり、アルミナなどのセラミックス材
料からなる管に覆われている。ニクロム線5によって、
圧力検知部材1とセンサ回路(図示省略)とが接続され
る。
次に、第2図に圧力検知部材1の断面斜視図を示す。図
中、2はニオブ酸リチウム単結晶からなるリング状の圧
電素子である。圧電素子2は厚み方向(図中の矢印A)
に分極されている。7および8はill状の電極であり
、圧電素子20両側の底面にNiにッケル)などの金属
材料をスパッタリングすることによって形成される。3
はリング状のダイヤフラムであり、電極8を介して圧電
素子2にアルミニウム系ろう材4によってろう付けされ
ている。なお、ダイヤフラム3は、絶縁体12および座
金部材13に接する形状となっている。また、圧電素子
2の内径はダイヤフラム3の内径に等しく、外径はダイ
ヤフラム3の外径よりも小さくなっている。
上記の圧力検知部材1の設置部分を、第3図を用いてさ
らに詳しく説明する。圧力検知部材1を座金部材13と
絶縁物12の間に挿入すると、ダイヤフラム3は所定位
置で座金部材13と絶縁物12に接する。この位置で、
円周状にアルミニウム系ろう材6でろう付けを施し、圧
力検知部材1と点火プラグ10を固定する。以上によっ
て、圧電素子の一方の底面は、電極8、ダイヤフラム3
、座金部材13、シリンダヘッド20を介して車体に接
地される。また、電極7にはニクロム線5がろう付けに
よって接続され、圧電素子2から発生する電圧信号が取
り出される。
次に、上記の装置の作用を説明する。燃焼室内の燃焼の
圧力は、点火プラグ10の絶縁体12および座金部材1
3を押し上げるように作用するとともに、絶縁体12と
座金部材13との間に伝搬される。この圧力はダイヤフ
ラム3にも伝わり、ダイヤフラム3を押し上げるような
応力が加えられる。この圧力によってダイヤフラム3が
変形し、同時にダイヤプラム3に固定された圧電素子2
も変形する。圧電素子2は厚み方向に分極されているた
め、電極7及び8の間で電圧を発生する。このとき、電
極7の電圧がニクロム線5によって取り出され、センサ
回路(図示省略)によって検出される。この電圧を電気
的に処理することにより、燃焼室内の圧力を直接検出す
ることができる。
なお、本実施例装置に圧電素子2と使用している物質は
ニオブ酸リチウムの単結晶である。ニオブ酸リチウムの
単結晶のキュリー温度(圧電性を失う温度)は1210
[’C]と高温であり、1000[”01以上の高温環
境中でも正常に圧電性を示す。また、単結晶であるため
、壁界面からの素子の破壊が考えられるが、およそ55
0 [”C]以下の温度環境下においては、壁界面の劣
化はほとんど生じない。一方、内燃ll!閏の動作中、
圧力検出部材1付近の温度はおよそ350 [’C]で
ある。従って、特に圧力検知部材1を冷却する手段を講
じなくとも、圧電素子2を劣化させることなく燃焼の圧
力を検出することができる。
以上のように、本実施例によれば、点火プラグ10の停
会部材13と絶縁物12との間であり、かつ点火ギャッ
プ16近傍となる位置に、圧ツノ検知部材1を設置した
。そのため、燃焼室と圧力検知部材1との距離が矧くな
り、さらに燃焼の圧力による圧力検知部材1の変形量を
他の物理的変位量に変換するΦことなく、電気信号に変
換して検出できるため、測定誤差が減少されるとともに
、応答性が敏速になり、センサとしての性能が向上する
という効果が得られる。また、圧力検知部材1を点火プ
ラグ10に一体的に設置したため、センサの取り付は口
などを新たに設ける必要がなくなり、燃焼圧力センサと
点火プラグが別体のときに比べ、燃焼室の構造が簡略化
できる。さらに、本実施例装置は、点火プラグを用いて
いるとともに、リング状の圧力検知部材1を用いた簡素
な構造で′あるため、製造が容易である。しかも、点火
プラグ10をシリンダヘッド20に取り付けるだけでt
!!焼の圧力を検出できるので、装着性が向上する。ま
た、圧力検出用の圧電素子2としてニオブ酸リチウムを
使用したため、新たに冷却手段を講じなくても、燃焼圧
力を検出でき、しかも耐久性が^く長時間使用すること
ができるという効果が得られる。
〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、点火プラグの・座金部
材と絶縁体の間であり、中心電極および側方電極の間の
点火ギャップ近傍に、ニオブ酸リチウムからなる圧電素
子を設置して、燃焼の圧力を測定するようにした。その
ため、センサの応答性が良くなるとともに、圧電素子の
変形量を他の物理的な変位量に変換することなく、電気
信号に変換して検出できるので、測定の精度が向上する
という効果が得られる。また、内’ms+関の燃焼室に
センサ取り付は部やセンサの冷却手段を新たに設ける必
要がなくなり、燃焼室の構造が簡略化でき、さらに、簡
素な構造であるため製造が容易であるとともに、装着性
が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
一部を拡大した断面図、第4図は第1の従来例の断面図
、第5図は第2の従来例の断面図、である。 1・・・圧力検出部材、2・・・圧電素子、12・・・
絶縁物、13・・・座金部材。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  中心電極の周囲に形成された絶縁体と、 側方電極と電気的に接続され、前記絶縁体の周囲に形成
    された座金部材と、 を有する点火プラグに内蔵された燃焼圧力センサにおい
    て、 前記絶縁体および前記座金部材の間であり、かつ前記中
    心電極および前記側方電極の間の点火ギャップ近傍に設
    置されたニオブ酸リチウムからなる圧電素子と、 を備えることを特徴とする燃焼圧力センサ。
JP14077090A 1990-05-30 1990-05-30 燃焼圧力センサ Pending JPH0434327A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012132450A1 (ja) 2011-03-31 2012-10-04 シチズンファインテックミヨタ株式会社 エンジン用シリンダ内圧センサ
WO2014034640A1 (ja) 2012-08-29 2014-03-06 シチズンファインテックミヨタ株式会社 燃焼圧センサ
WO2014046048A1 (ja) * 2012-09-19 2014-03-27 シチズンファインテックミヨタ株式会社 圧力検出装置
WO2014050999A1 (ja) * 2012-09-27 2014-04-03 シチズンファインテックミヨタ株式会社 内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012132450A1 (ja) 2011-03-31 2012-10-04 シチズンファインテックミヨタ株式会社 エンジン用シリンダ内圧センサ
US8915125B2 (en) 2011-03-31 2014-12-23 Citizen Finetech Miyota Co., Ltd. Cylinder internal-pressure sensor for engine
WO2014034640A1 (ja) 2012-08-29 2014-03-06 シチズンファインテックミヨタ株式会社 燃焼圧センサ
CN104583744A (zh) * 2012-08-29 2015-04-29 西铁城精技美优达株式会社 燃烧压力传感器
JPWO2014034640A1 (ja) * 2012-08-29 2016-08-08 シチズンファインデバイス株式会社 燃焼圧センサ
US9841356B2 (en) 2012-08-29 2017-12-12 Citizen Finedevice Co., Ltd. Combustion pressure sensor
WO2014046048A1 (ja) * 2012-09-19 2014-03-27 シチズンファインテックミヨタ株式会社 圧力検出装置
JPWO2014046048A1 (ja) * 2012-09-19 2016-08-18 シチズンファインデバイス株式会社 圧力検出装置
WO2014050999A1 (ja) * 2012-09-27 2014-04-03 シチズンファインテックミヨタ株式会社 内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット
JPWO2014050999A1 (ja) * 2012-09-27 2016-08-22 シチズンファインデバイス株式会社 内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット

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