JPH0686049U - Pressure sensor - Google Patents
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- JPH0686049U JPH0686049U JP3320093U JP3320093U JPH0686049U JP H0686049 U JPH0686049 U JP H0686049U JP 3320093 U JP3320093 U JP 3320093U JP 3320093 U JP3320093 U JP 3320093U JP H0686049 U JPH0686049 U JP H0686049U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電体の温度変化を小さくでき、圧電体から
出力される圧力の検出信号が熱影響によって変化するの
を防止する。
【構成】 ケーシング本体３２の肩部３２Ｂの外側面
に、熱伝導率の低いアルミナ等のセラミック材料からな
るセラミック層３４を形成し、該セラミック層３４，肩
部３２Ｂを介して燃焼圧センサ３１のケーシング本体３
２を段付穴７の断部７Ａ上に位置決めし、ダイヤフラム
３３および大径筒部３２Ａの外周面が段付穴７の内周か
ら所定間隔をもって離間するようにする。燃焼室５から
シリンダヘッド４を介してケーシング本体３２内に伝導
しようとする熱を少なくでき、圧電体１８の温度が上昇
するのを防止できる。
(57) [Abstract] [Purpose] The temperature change of the piezoelectric body can be made small, and the detection signal of the pressure output from the piezoelectric body is prevented from changing due to the thermal effect. A ceramic layer 34 made of a ceramic material such as alumina having a low thermal conductivity is formed on an outer surface of a shoulder portion 32B of a casing body 32, and a combustion pressure sensor 31 of the combustion pressure sensor 31 is provided via the ceramic layer 34 and the shoulder portion 32B. Casing body 3
2 is positioned on the cut portion 7A of the stepped hole 7 so that the outer peripheral surfaces of the diaphragm 33 and the large-diameter cylindrical portion 32A are separated from the inner periphery of the stepped hole 7 at a predetermined interval. It is possible to reduce heat that is transmitted from the combustion chamber 5 to the inside of the casing main body 32 via the cylinder head 4, and it is possible to prevent the temperature of the piezoelectric body 18 from rising.
Description
【０００１】[0001]
本考案は、例えば自動車用エンジン等の燃焼圧を検出する燃焼圧センサに用い て好適な圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor suitable for use as a combustion pressure sensor that detects the combustion pressure of, for example, an automobile engine.
【０００２】[0002]
図３および図４に従来技術による圧力センサとして、燃焼圧センサを例に挙げ て示す。 A combustion pressure sensor is shown in FIGS. 3 and 4 as an example of a pressure sensor according to the prior art.
【０００３】 １は圧力の検出対象物となるエンジン本体を示し、該エンジン本体１は、シリ ンダ２と、該シリンダ２内を往復動するピストン３と、シリンダ２上に設けられ たシリンダヘッド４とから大略構成され、該シリンダヘッド４はシリンダ２，ピ ストン３との間に燃焼室５を画成している。ここで、該シリンダヘッド４には吸 気口４Ａが形成され、該吸気口４Ａには吸気弁６が設けられている。また、該シ リンダヘッド４には燃焼室５内と連通して段部７Ａを有し、後述の燃焼圧センサ １２が挿入される段付穴７が穿設されている。そして、該シリンダヘッド４の吸 気口４Ａは吸気マニホールド８と接続され、該吸気マニホールド８から供給され る空気と燃料との混合気を吸気弁６を介して燃焼室５内にピストン３の往復動に より吸込ませるようになっている。Reference numeral 1 denotes an engine body that is an object of pressure detection. The engine body 1 includes a cylinder 2, a piston 3 that reciprocates in the cylinder 2, and a cylinder head 4 provided on the cylinder 2. The cylinder head 4 defines a combustion chamber 5 between the cylinder 2 and the piston 3. Here, an intake port 4A is formed in the cylinder head 4, and an intake valve 6 is provided in the intake port 4A. Further, the cylinder head 4 has a step portion 7A communicating with the inside of the combustion chamber 5, and a stepped hole 7 into which a combustion pressure sensor 12 described later is inserted is bored. The intake port 4A of the cylinder head 4 is connected to the intake manifold 8, and the mixture of air and fuel supplied from the intake manifold 8 is reciprocated by the piston 3 into the combustion chamber 5 via the intake valve 6. It is designed to be inhaled by motion.
【０００４】 ９は先端側が燃焼室５内に臨むようにシリンダヘッド４に取付けられた点火プ ラグを示し、該点火プラグ９は燃焼室５内に吸込まれた混合気に点火を行い、こ の混合気を燃焼させることによって燃焼室５内に高い燃焼圧を発生させるように なっている。そして、エンジン本体１のピストン３はこの燃焼圧によって下向き に駆動され、クランク軸（図示せず）から回転出力を導出させるようになってい る。Reference numeral 9 denotes an ignition plug attached to the cylinder head 4 so that the tip end side faces the inside of the combustion chamber 5, and the ignition plug 9 ignites the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber 5, A high combustion pressure is generated in the combustion chamber 5 by burning the air-fuel mixture. The piston 3 of the engine body 1 is driven downward by this combustion pressure, and the rotation output is derived from the crankshaft (not shown).
【０００５】 １０はエンジン本体１の外側に位置して、段付穴７内に燃焼圧センサ１２を位 置決めする取付ステーを示し、該取付ステー１０の一端側は点火プラグ９に筒状 のスペーサ１１を介して固定され、他端側は後述するカバー１５の縮径部１５Ａ に遊嵌される自由端となっている。Reference numeral 10 denotes a mounting stay located outside the engine body 1 for positioning the combustion pressure sensor 12 in the stepped hole 7. One end of the mounting stay 10 has a cylindrical shape on the spark plug 9 and a cylindrical shape. It is fixed via the spacer 11 and the other end side is a free end loosely fitted in a reduced diameter portion 15A of the cover 15 described later.
【０００６】 １２は燃焼室５内に臨むようにシリンダヘッド４の段付穴７に取付られた燃焼 圧センサ、１３は該燃焼圧センサ１２のケーシングを後述のカバー１５と共に構 成するケーシング本体を示し、該ケーシング本体１３は銅合金等の金属材料から 大径の筒状に形成された大径筒部１３Ａと、該大径筒部１３Ａの下端側に設けら れ、下向きに縮径するテーパ状に形成された肩部１３Ｂと、後述のダイヤフラム １４とから有底の段付筒状に構成され、該ケーシング本体１３は肩部１３Ｂを介 して段付穴７の段部７Ａに当接するように段付穴７内に挿入されている。また、 該ケーシング本体１３は肩部１３Ｂを除いた外周面と段付穴７の周面との間に、 図４に示す如く全周に亘って約１００〜２００μｍ程度の隙間を介在させ、エン ジン本体１の振動がケーシング本体１３を介して後述の圧電体１８に伝達される のを極力防止するようになっている。Reference numeral 12 denotes a combustion pressure sensor attached to the stepped hole 7 of the cylinder head 4 so as to face the inside of the combustion chamber 5, and reference numeral 13 denotes a casing body that constitutes the casing of the combustion pressure sensor 12 together with a cover 15 described later. The casing body 13 is provided with a large-diameter cylindrical portion 13A formed of a metal material such as a copper alloy into a large-diameter cylindrical shape, and a taper provided on the lower end side of the large-diameter cylindrical portion 13A and contracting downward. A shouldered portion 13B formed in a shape and a diaphragm 14 which will be described later are formed into a bottomed stepped tubular shape, and the casing body 13 contacts the stepped portion 7A of the stepped hole 7 via the shoulder portion 13B. Is inserted into the stepped hole 7. The casing main body 13 has a gap of about 100 to 200 μm between the outer peripheral surface excluding the shoulder portion 13B and the peripheral surface of the stepped hole 7 as shown in FIG. The vibration of the gin body 1 is prevented as much as possible from being transmitted to the piezoelectric body 18 described later through the casing body 13.
【０００７】 １４はケーシング本体１３の肩部１３Ｂから下向きに突出したダイヤフラムを 示し、該ダイヤフラム１４は薄肉な円筒状に形成された小径部１４Ａと、該小径 部１４Ａの先端部に形成され、燃焼室５内に臨む厚肉円板状の受圧部１４Ｂとか ら構成されている。そして、該ダイヤフラム１４は燃焼室５内の圧力（燃焼圧） を受圧部１４Ｂで受圧すると、この圧力に応じて小径部１４Ａが軸方向に撓んで 、後述の受圧ロッド１６を軸方向に変位させるようになっている。Reference numeral 14 denotes a diaphragm projecting downward from a shoulder portion 13B of the casing body 13. The diaphragm 14 is formed in a thin cylindrical small-diameter portion 14A and a tip portion of the small-diameter portion 14A. It is composed of a thick disk-shaped pressure receiving portion 14B facing the inside of the chamber 5. Then, when the diaphragm 14 receives the pressure (combustion pressure) in the combustion chamber 5 at the pressure receiving portion 14B, the small diameter portion 14A flexes in the axial direction according to this pressure, and the pressure receiving rod 16 described later is displaced in the axial direction. It is like this.
【０００８】 １５はケーシング本体１３の上端側にレーザ溶接等の手段を用いて固着された 段付円筒状のカバーを示し、該カバー１５の上側にはシリンダヘッド４外へと上 向きに突出する縮径部１５Ａが形成され、該縮径部１５Ａは取付ステー１０の他 端側に遊嵌されている。Reference numeral 15 denotes a stepped cylindrical cover fixed to the upper end side of the casing body 13 by means such as laser welding, and the cover 15 has an upper side projecting upward to the outside of the cylinder head 4. A reduced diameter portion 15A is formed, and the reduced diameter portion 15A is loosely fitted to the other end side of the mounting stay 10.
【０００９】 １６はケーシング本体１３内に軸方向に変位可能に設けられたステンレス等の 金属材料からなる受圧ロッドを示し、該受圧ロッド１６は下端側の球面部１６Ａ がダイヤフラム１４の受圧部１４Ｂに当接され、上端側の円錐部１６Ｂが絶縁性 のセラミック材料等からなる円板状の下側プレート１７および後述のコンタクト プレート２０を介して後述の圧電体１８に当接している。そして、該受圧ロッド １６は燃焼圧によって軸方向に撓むダイヤフラム１４の変位を下側プレート１７ 等を介して圧電体１８に伝達すると共に、燃焼室５内の高温が圧電体１８に伝わ るのを防止するようになっている。Reference numeral 16 denotes a pressure receiving rod made of a metal material such as stainless steel, which is provided in the casing main body 13 so as to be displaceable in the axial direction. The conical portion 16B on the upper end side is brought into contact with the piezoelectric body 18 described later via a disk-shaped lower plate 17 made of an insulating ceramic material or the like and a contact plate 20 described later. The pressure receiving rod 16 transmits the displacement of the diaphragm 14 which is bent in the axial direction by the combustion pressure to the piezoelectric body 18 via the lower plate 17 and the high temperature in the combustion chamber 5 is transmitted to the piezoelectric body 18. It is designed to prevent
【００１０】 １８はケーシング本体１３の大径筒部１３Ａ内に位置して後述するコンタクト プレート２０のコンタクト部２０Ａ上に設けられ、チタン酸鉛等の圧電性材料か ら環状に形成された圧電体を示し、該圧電体１８の両端面側にはシート状の上側 電極，下側電極（いずれも図示せず）が形成され、該圧電体１８の下側電極はコ ンタクトプレート２０のコンタクト部２０Ａに接触し、上側電極は導電性の金属 材料から筒状に形成された上側プレート１９、後述の止めねじ２２を介してケー シング本体１３にアースされている。そして、該圧電体１８はダイヤフラム１４ が燃焼室５内の燃焼圧を受圧し、受圧ロッド１６を介してこの燃焼圧を受承する ことにより軸方向に圧縮され、このときの圧縮歪に対応した起電力を燃焼圧の検 出信号として出力するようになっている。Reference numeral 18 denotes a piezoelectric body which is located inside the large-diameter cylindrical portion 13 A of the casing body 13 and is provided on a contact portion 20 A of a contact plate 20 which will be described later, and which is formed in an annular shape from a piezoelectric material such as lead titanate. A sheet-like upper electrode and lower electrode (neither shown) are formed on both end surfaces of the piezoelectric body 18, and the lower electrode of the piezoelectric body 18 is the contact portion 20A of the contact plate 20. The upper electrode is grounded to the casing main body 13 via an upper plate 19 formed of a conductive metal material in a cylindrical shape and a set screw 22 described later. The piezoelectric body 18 is compressed in the axial direction by the diaphragm 14 receiving the combustion pressure in the combustion chamber 5, and by receiving this combustion pressure via the pressure receiving rod 16, corresponding to the compression strain at this time. The electromotive force is output as a combustion pressure detection signal.
【００１１】 ２０はケーシング本体１３内に設けられた導電性の金属材料からなるコンタク トプレートを示し、該コンタクトプレート２０は、下端側に位置して円板状に形 成され、圧電体１８に接触するコンタクト部２０Ａと、該コンタクト部２０Ａの 内周側から軸方向上向きに突設され、上端側がリード線２１にカシメ固定された 筒状の軸部２０Ｂとから構成され、該コンタクトプレート２０は後述の絶縁チュ ーブ２５，２６と下側プレート１７とによりケーシング本体１３と絶縁されてい る。そして、該コンタクトプレート２０は圧電体１８からの検出信号をリード線 ２１を介してコントロールユニット（図示せず）に伝達する。Reference numeral 20 denotes a contact plate made of a conductive metal material provided in the casing body 13. The contact plate 20 is located at the lower end side and is formed into a disc shape. The contact plate 20A includes a contacting part 20A and a cylindrical shaft part 20B which is provided so as to project axially upward from the inner peripheral side of the contact part 20A and the upper end side of which is fixed to the lead wire 21 by crimping. It is insulated from the casing body 13 by the insulating tubes 25 and 26 and the lower plate 17 which will be described later. Then, the contact plate 20 transmits the detection signal from the piezoelectric body 18 to the control unit (not shown) via the lead wire 21.
【００１２】 ２２はケーシング本体１３内に螺着された位置決め手段としての止めねじを示 し、該止めねじ２２は導電性の金属材料から略円筒状に形成され、その外周面に はおねじ部２２Ａを有している。そして、該止めねじ２２は上側プレート１９を 介して圧電体１８を下向きに押圧することにより、該圧電体１８に所定の初期荷 重を与え、ケーシング本体１３の大径筒部１３Ａ内で圧電体１８を軸方向に位置 決めしている。Reference numeral 22 denotes a set screw as a positioning means screwed into the casing body 13. The set screw 22 is formed of a conductive metal material into a substantially cylindrical shape, and the outer peripheral surface thereof has a male screw portion 22A. have. The set screw 22 presses the piezoelectric body 18 downward via the upper plate 19 to give a predetermined initial load to the piezoelectric body 18, and the piezoelectric body 18 inside the large-diameter cylindrical portion 13A of the casing body 13 is pressed. 18 is axially positioned.
【００１３】 ２３はカバー１５の縮径部１５Ａ上端側にカシメ等の手段により嵌合固着され たシール部材を示し、該シール部材２３はリード線２１の抜け止めを行うと共に 、外部の雨水等がカバー１５内へ浸入するのを防止するようになっている。Reference numeral 23 denotes a seal member fitted and fixed to the upper end side of the reduced diameter portion 15A of the cover 15 by means such as caulking. The seal member 23 prevents the lead wire 21 from coming off, and prevents external rainwater and the like. The cover 15 is prevented from invading.
【００１４】 ２４，２４は取付ステー１０の自由端側とカバー１５の縮径部１５Ａの上端側 との間に配設された皿ばねを示し、該各皿ばね２４はケーシング本体１３の肩部 １３Ｂを段付穴７の段部７Ａに常時押付けることで段付穴７を閉塞させ、燃焼室 ５内の燃焼圧が段付穴７を介してエンジン本体１の外部に漏れるのを防止すると 共に、エンジン本体１の振動がスペーサ１１，取付ステー１０等を介してケーシ ング本体１３内の圧電体１８に伝達されるのをそのばね力により緩衝して防止す るようになっている。Reference numerals 24 and 24 denote disc springs disposed between the free end side of the mounting stay 10 and the upper end side of the reduced diameter portion 15A of the cover 15, and each disc spring 24 is a shoulder portion of the casing body 13. 13B is constantly pressed against the stepped portion 7A of the stepped hole 7 to close the stepped hole 7 and prevent the combustion pressure in the combustion chamber 5 from leaking to the outside of the engine body 1 through the stepped hole 7. Both of them are designed to prevent the vibration of the engine body 1 from being transmitted to the piezoelectric body 18 in the casing body 13 through the spacer 11, the mounting stay 10 and the like by its spring force.
【００１５】 ２５はコンタクトプレート２０のコンタクト部２０Ａ外周側に設けられた下側 絶縁チューブを示し、該下側絶縁チューブ２５は熱収縮性の絶縁樹脂材料から大 径な筒状に形成されている。そして、該下側絶縁チューブ２５は下側プレート１ ７、圧電体１８、コンタクト部２０Ａ等が挿入された状態で熱風等により加熱さ れて収縮し、コンタクト部２０Ａ等を囲繞するようになっている。Reference numeral 25 denotes a lower insulating tube provided on the outer peripheral side of the contact portion 20A of the contact plate 20, and the lower insulating tube 25 is formed of a heat-shrinkable insulating resin material in a large-diameter cylindrical shape. . Then, the lower insulating tube 25 is heated by hot air or the like and contracts while the lower plate 17, the piezoelectric body 18, the contact portion 20A and the like are inserted, and surrounds the contact portion 20A and the like. There is.
【００１６】 また、２６はコンタクトプレート２０の軸部２０Ｂ外周側に設けられた上側絶 縁チューブで、該上側絶縁チューブ２６は熱収縮性の絶縁樹脂材料から小径な筒 状に形成され、該上側絶縁チューブ２６は軸部２０Ｂの外周側を止めねじ２２、 ケーシング本体１３から絶縁するようになっている。Reference numeral 26 is an upper insulating tube provided on the outer peripheral side of the shaft portion 20B of the contact plate 20, and the upper insulating tube 26 is formed of a heat-shrinkable insulating resin material into a cylindrical shape having a small diameter. The insulating tube 26 insulates the outer peripheral side of the shaft portion 20B from the set screw 22 and the casing body 13.
【００１７】 従来技術による燃焼圧センサ１２は上述の如き構成を有するもので、ケーシン グ本体１３内に受圧ロッド１６を挿入し、該受圧ロッド１６の上端側に予め各絶 縁チューブ２５，２６によって外周側を囲繞されたコンタクトプレート２０、圧 電体１８等を挿入して取付けた後、止めねじ２２をケーシング本体１３内に螺着 してこれらを固定し、カバー１５をケーシング本体１３の上端側に固着して組立 てられる。そして、燃焼圧センサ１２を段付穴７内に取付けた状態では、エンジ ン本体１の燃焼室５内に吸込まれた混合気を点火プラグ９によって点火するとき に、この混合気が燃焼して燃焼室５内に非常に高い燃焼圧が発生するから、この 燃焼圧はケーシング本体１３の一部を構成するダイヤフラム１４の受圧部１４Ｂ で受圧され、小径部１４Ａを燃焼圧に応じて軸方向に撓ませる。The combustion pressure sensor 12 according to the prior art has the above-described configuration. The pressure receiving rod 16 is inserted into the casing body 13, and the insulation tubes 25 and 26 are provided on the upper end side of the pressure receiving rod 16 in advance. After inserting and mounting the contact plate 20, the piezoelectric body 18, etc. surrounded by the outer peripheral side, the set screw 22 is screwed into the casing body 13 to fix them, and the cover 15 is attached to the upper end side of the casing body 13. It is fixed to and assembled. When the combustion pressure sensor 12 is mounted in the stepped hole 7, when the mixture drawn into the combustion chamber 5 of the engine body 1 is ignited by the ignition plug 9, the mixture is burned. Since a very high combustion pressure is generated in the combustion chamber 5, this combustion pressure is received by the pressure receiving portion 14B of the diaphragm 14 forming a part of the casing body 13, and the small diameter portion 14A is axially moved in accordance with the combustion pressure. Bend.
【００１８】 かくして、この燃焼圧は受圧ロッド１６を介して圧電体１８に伝えられ、該圧 電体１８はこのときの燃焼圧に応じて圧縮され、燃焼圧に対応した起電力を検出 信号としてコンタクトプレート２０，リード線２１等を介して外部のコントロー ルユニットに出力する。そして、コントロールユニットはこの検出信号に基づい て燃焼圧の大，小を判定し、エンジン本体１の点火時期を制御したり、エンジン 本体１の負荷状態を検出したりするようになっている。Thus, this combustion pressure is transmitted to the piezoelectric body 18 via the pressure receiving rod 16, the piezoelectric body 18 is compressed according to the combustion pressure at this time, and the electromotive force corresponding to the combustion pressure is detected as a detection signal. Outputs to the external control unit via the contact plate 20, the lead wire 21 and the like. Then, the control unit determines whether the combustion pressure is large or small based on this detection signal, controls the ignition timing of the engine body 1 and detects the load state of the engine body 1.
【００１９】[0019]
ところで、上述した従来技術では、エンジン本体１の振動がケーシング本体１ ３を介して圧電体１８に直接的に伝わるのを防止するため、ケーシング本体１３ をシリンダヘッド４の段付穴７内に遊嵌し、該段付穴７の段部７Ａにケーシング 本体１３の肩部１３Ｂを当接させるように、取付ステー１０および各皿ばね２４ 等を介して燃焼圧センサ１２をシリンダヘッド４の段付穴７内に組付けるように している。 By the way, in the above-mentioned conventional technique, in order to prevent the vibration of the engine body 1 from being directly transmitted to the piezoelectric body 18 through the casing body 13, the casing body 13 is loosely inserted into the stepped hole 7 of the cylinder head 4. The combustion pressure sensor 12 is stepped on the cylinder head 4 via the mounting stay 10 and each disc spring 24 so that the shoulder 13B of the casing body 13 is brought into contact with the step 7A of the stepped hole 7. It is assembled in the hole 7.
【００２０】 しかし、燃焼圧センサ１２をシリンダヘッド４の段付穴７内に組付けた状態で は、ケーシング本体１３の肩部１３Ｂが段付穴７の段部７Ａに強く当接している から、エンジンの燃焼室５からの熱がケーシング本体１３を介して圧電体１８に 伝わり、圧電体１８はこのときの熱影響によって検出誤差が生じることがあり、 燃焼圧に応じた検出信号を安定的に出力することができなくなるという問題があ る。However, when the combustion pressure sensor 12 is assembled in the stepped hole 7 of the cylinder head 4, the shoulder portion 13B of the casing body 13 is in strong contact with the stepped portion 7A of the stepped hole 7. , The heat from the combustion chamber 5 of the engine is transmitted to the piezoelectric body 18 through the casing body 13, and the piezoelectric body 18 may cause a detection error due to the thermal influence at this time, so that the detection signal according to the combustion pressure is stable. There is a problem that it cannot be output to.
【００２１】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は圧電体が外 部からの熱影響を受けるのを防止でき、燃焼圧を高精度に検出することができる ようにした圧力センサを提供するものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. The present invention can prevent the piezoelectric body from being affected by heat from the outside, and can detect the combustion pressure with high accuracy. To provide a pressure sensor according to the present invention.
【００２２】[0022]
上述した課題を解決するために本考案が採用する構成の特徴は、ケーシング本 体の肩部外側面に熱伝導率の低い材料からなる断熱部を設け、該断熱部を介して 前記ケーシング本体を圧力の検出対象物に位置決めしたことにある。 The feature of the configuration adopted by the present invention to solve the above-mentioned problems is that a heat insulating portion made of a material having a low thermal conductivity is provided on the outer surface of the shoulder portion of the casing body, and the casing body is connected via the heat insulating portion. It is positioned on the object of pressure detection.
【００２３】[0023]
上記構成により、ケーシング本体は断熱部を介して圧力の検出対象物に位置決 めされるから、ケーシング本体内に外部から熱が伝わるときには、この熱を熱伝 導率の低い断熱部で遮ることができ、このときの熱がケーシング本体内の圧電体 に伝わるのを抑え、圧電体の温度上昇を防止できる。 With the above configuration, the casing main body is positioned at the pressure detection target through the heat insulating unit, so when heat is transferred from the outside to the casing main body, this heat should be blocked by the heat insulating unit having a low heat conductivity. The heat generated at this time can be prevented from being transferred to the piezoelectric body inside the casing body, and the temperature rise of the piezoelectric body can be prevented.
【００２４】[0024]
以下、本考案の実施例を図１に基づき詳述する。なお、実施例では前述した図 ３および図４に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を 省略するものとする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the embodiment, the same components as those of the prior art shown in FIGS. 3 and 4 described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００２５】 図中、３１は本実施例の燃焼圧センサ、３２は該燃焼圧センサ３１の本体を構 成するケーシング本体を示し、該ケーシング本体３２は前述した従来技術のケー シング本体１３とほぼ同様に、銅合金等の金属材料から大径筒部３２Ａ，肩部３ ２Ｂを有する段付筒状に形成されているものの、該ケーシング本体３２には肩部 ３２Ｂの外側面に後述するセラミック層３４が形成されている。そして、該肩部 ３２Ｂの先端側には従来技術で述べたダイヤフラム１４と同様に、小径部３３Ａ と受圧部３３Ｂとからなる筒状のダイヤフラム３３が設けられている。In the figure, 31 indicates a combustion pressure sensor of the present embodiment, 32 indicates a casing main body which constitutes the main body of the combustion pressure sensor 31, and the casing main body 32 is almost the same as the casing main body 13 of the prior art described above. Similarly, although it is formed of a metal material such as a copper alloy into a stepped cylinder having a large diameter cylindrical portion 32A and a shoulder portion 32B, the casing body 32 has a ceramic layer described later on the outer surface of the shoulder portion 32B. 34 is formed. A cylindrical diaphragm 33 including a small diameter portion 33A and a pressure receiving portion 33B is provided on the front end side of the shoulder portion 32B, like the diaphragm 14 described in the related art.
【００２６】 ３４はケーシング本体３２の肩部３２Ｂに外側からコーティングされた断熱部 としてのセラミック層を示し、該セラミック層３４は熱伝導率の低い例えば酸化 アルミニウム（アルミナ）等のセラミック材料から、１００〜１５０μｍ程度の 厚みをもって形成されている。そして、該セラミック層３４は肩部３２Ｂの外側 面を全周に亘って被覆し、圧力の検出対象物となるエンジン本体１の段付穴７内 で、ケーシング本体３２の肩部３２Ｂが段部７Ａに直接押付けられるのを防止し ている。Reference numeral 34 denotes a ceramic layer as a heat insulating portion coated on the shoulder portion 32 B of the casing body 32 from the outside, and the ceramic layer 34 is made of a ceramic material having a low thermal conductivity, such as aluminum oxide (alumina). It is formed with a thickness of about 150 μm. The ceramic layer 34 covers the outer surface of the shoulder portion 32B over the entire circumference, and the shoulder portion 32B of the casing body 32 is stepped inside the stepped hole 7 of the engine body 1 which is an object of pressure detection. 7A is prevented from being directly pressed.
【００２７】 本実施例による燃焼圧センサは以上の如き構成を有するもので、その基本的作 動については従来技術によるものと格別差異はない。The combustion pressure sensor according to the present embodiment has the above-mentioned configuration, and its basic operation is not significantly different from that of the prior art.
【００２８】 然るに、本実施例では、ケーシング本体３２の肩部３２Ｂの外側面に熱伝導率 の低いアルミナ等のセラミック材料からなるセラミック層３４を形成し、該セラ ミック層３４，肩部３２Ｂを介して燃焼圧センサ３１のケーシング本体３２を段 付穴７の段部７Ａ上に位置決めし、ダイヤフラム３３および大径筒部３２Ａの外 周面を段付穴７の内周から所定間隔をもって離間させるようにしたから、燃焼室 ５からの熱がシリンダヘッド４を介してケーシング本体３２内に伝わるのをセラ ミック層３４によって遮断でき、これによってケーシング本体３２内の圧電体１ ８に伝わる熱を、従来技術に比較して約１０分の１程度まで小さくでき、圧電体 １８の温度が燃焼室５からの熱影響によって上昇するのを効果的に防止できる。However, in this embodiment, the ceramic layer 34 made of a ceramic material such as alumina having a low thermal conductivity is formed on the outer surface of the shoulder portion 32B of the casing body 32, and the ceramic layer 34 and the shoulder portion 32B are formed. The casing main body 32 of the combustion pressure sensor 31 is positioned on the stepped portion 7A of the stepped hole 7 via the above, and the outer peripheral surfaces of the diaphragm 33 and the large-diameter cylindrical portion 32A are separated from the inner periphery of the stepped hole 7 by a predetermined distance. Therefore, the heat from the combustion chamber 5 can be prevented from being transferred to the casing main body 32 via the cylinder head 4 by the ceramic layer 34, whereby the heat transferred to the piezoelectric body 18 in the casing main body 32 is It can be reduced to about 1/10 of that in the conventional technique, and the temperature of the piezoelectric body 18 can be effectively prevented from rising due to the heat effect from the combustion chamber 5.
【００２９】 即ち、本考案者達が実験の結果、従来技術のようにエンジン本体１の材質をア ルミニウムとした場合、燃焼圧センサ１２のケーシング本体１３との間の接触面 の熱流束は、３．０×１０6Ｗ／ｍ2あった。これに対し、本実施例のようにセラ ミック層３４を設けた場合には、接触面の熱流束は、３．０×１０5Ｗ／ｍ2であ った。That is, as a result of experiments by the present inventors, when the material of the engine body 1 is aluminum as in the prior art, the heat flux of the contact surface between the combustion pressure sensor 12 and the casing body 13 is It was 3.0 × 10 6 W / m 2 . On the other hand, when the ceramic layer 34 was provided as in this example, the heat flux on the contact surface was 3.0 × 10 5 W / m 2 .
【００３０】 従って、本実施例によれば、圧電体１８の温度変化を小さくでき、燃焼室５内 の燃焼圧を長期に亘って安定させて検出できると共に、圧電体１８から出力され る燃焼圧の検出信号に温度変化によるパイロ電気が重畳されるのを効果的に防止 できる。これによって、例えばサーミスタ等の温度検出素子を用いて熱対策等を 施す必要がなくなり、コントロールユニットのプログラムや電子回路等を簡略化 でき、コストを大幅に低減することができる。Therefore, according to the present embodiment, the temperature change of the piezoelectric body 18 can be made small, the combustion pressure in the combustion chamber 5 can be stably detected for a long time, and the combustion pressure output from the piezoelectric body 18 can be detected. It is possible to effectively prevent the pyroelectricity due to the temperature change from being superposed on the detection signal of. As a result, it is not necessary to take measures against heat using a temperature detecting element such as a thermistor, the program of the control unit, the electronic circuit, etc. can be simplified, and the cost can be greatly reduced.
【００３１】 なお、前記実施例では、ケーシング本体３２の先端側に薄肉円筒状の小径部３ ３Ａと厚肉円板状の受圧部とからなるダイヤフラム３３を設ける場合を例に挙げ て説明したが、本考案はこれに限るものではなく、例えば図２に示す変形例の如 く、大径筒部４１Ａと肩部４１Ｂを備えたケーシング本体４１の先端側には比較 的厚肉の円筒形状をなす小径部４２Ａと該小径部４２Ａの先端側を閉塞する薄肉 円板状の受圧部４２Ｂからなるダイヤフラム４２を形成し、外部の圧力により該 受圧部４２Ｂが軸方向に変位するようにし、前記肩部４１Ｂの外側面にセラミッ ク層４３を形成してもよい。In the above embodiment, the case where the diaphragm 33 including the thin-walled cylindrical small-diameter portion 33A and the thick-walled disc-shaped pressure receiving portion is provided on the tip side of the casing body 32 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, as in the modification shown in FIG. 2, a comparatively thick cylindrical shape is provided on the front end side of the casing main body 41 having the large diameter cylindrical portion 41A and the shoulder portion 41B. A diaphragm 42 composed of a small diameter portion 42A formed and a thin disk-shaped pressure receiving portion 42B that closes the tip side of the small diameter portion 42A is formed, and the pressure receiving portion 42B is displaced in the axial direction by an external pressure, and the shoulder The ceramic layer 43 may be formed on the outer surface of the portion 41B.
【００３２】 また、前記実施例では、断熱部としてはアルミナからなるセラミック層３４を 形成するものとして説明したが、本考案はこれに限るものではなく、例えば他の 熱伝導率の低いジルコニア (Ｚr Ｏ2)等のセラミック材料でもよく、さらにシリ コーン樹脂やフッ素樹脂等からなる断熱板を用いるようにしてもよい。Further, in the above-described embodiment, the case where the ceramic layer 34 made of alumina is formed as the heat insulating portion has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, another zirconia (Zr) having low thermal conductivity is used. A ceramic material such as O 2 ) may be used, and a heat insulating plate made of silicone resin, fluorine resin, or the like may be used.
【００３３】 さらに、前記実施例では、圧力センサとして燃焼圧センサを例に挙げて説明し たが、本考案は空気、工業用ガス等の気体や燃料、水等の液体の圧力を検出する 圧力センサにも適用することができる。Further, although the combustion pressure sensor has been described as an example of the pressure sensor in the above embodiment, the present invention detects the pressure of gas such as air, industrial gas, etc. or fuel, liquid such as water. It can also be applied to a sensor.
【００３４】[0034]
以上詳述した通り、本考案によれば、ケーシング本体の肩部外側面には熱伝導 率の低い材料からなる断熱部を設け、該断熱部を介して前記ケーシング本体を圧 力の検出対象物に位置決めする構成としたから、断熱部を介してケーシング本体 と圧力の検出対象物との間に断熱部を介在させ、ケーシング本体内に外部から伝 わろうとする熱を断熱部で遮断でき、ケーシング本体内の圧電体が温度上昇しよ うとするのを防止できる。従って、圧電体の温度変化を小さくでき、周囲温度の 変化に対しても安定した圧力検出を行うことができる。 As described above in detail, according to the present invention, a heat insulating portion made of a material having low thermal conductivity is provided on the outer surface of the shoulder portion of the casing main body, and the casing main body is subjected to pressure detection through the heat insulating portion. Since the heat insulating section is positioned in the casing, the heat insulating section is interposed between the casing main body and the pressure detection target through the heat insulating section, and the heat which is transmitted from the outside into the casing main body can be blocked by the heat insulating section. It is possible to prevent the temperature inside the piezoelectric body from rising. Therefore, the change in temperature of the piezoelectric body can be reduced, and stable pressure detection can be performed even with changes in ambient temperature.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本考案の実施例である燃焼圧センサの要部を拡
大して示す縦断面図である。FIG. 1 is an enlarged vertical sectional view showing a main part of a combustion pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
【図２】ダイヤフラムの変形例を示す部分断面図であ
る。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a modified example of the diaphragm.
【図３】従来技術によるエンジン本体の要部を示す縦断
面図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a main part of a conventional engine body.
【図４】従来技術による燃焼圧センサを示す縦断面図で
ある。FIG. 4 is a vertical sectional view showing a combustion pressure sensor according to a conventional technique.
５ 燃焼室（圧力の検出対象物） １６ 受圧ロッド １８ 圧電体 ２２ 止めねじ（位置決め手段） ３１ 燃焼圧センサ（圧力センサ） ３２，４１ ケーシング本体 ３２Ａ，４１Ａ 大径筒部 ３２Ｂ，４１Ｂ 肩部 ３４，４３ セラミック層（断熱部） 5 Combustion chamber (object of pressure detection) 16 Pressure-receiving rod 18 Piezoelectric body 22 Set screw (positioning means) 31 Combustion pressure sensor (pressure sensor) 32, 41 Casing body 32A, 41A Large-diameter cylindrical portion 32B, 41B Shoulder portion 34, 43 Ceramic layer (heat insulation part)
Claims (1)
ヤフラムが設けられ、他端側が大径筒部となり、該大径
筒部とダイヤフラムとの間にテーパ状の肩部が形成され
たケーシング本体と、一端側が前記ダイヤフラムに当接
するように該ケーシング本体内に設けられ、前記ダイヤ
フラムの変形に応じて軸方向に変位する受圧ロッドと、
該受圧ロッドの他端側に位置して前記ケーシング本体の
大径筒部内に設けられ、該受圧ロッドの変位に応じた検
出信号を出力する圧電体と、前記ケーシング本体の大径
筒部内に設けられ、該圧電体に初期荷重を与えるよう
に、該圧電体をケーシング本体の大径筒部内に位置決め
する位置決め手段とからなる圧力センサにおいて、前記
ケーシング本体の肩部外側面には熱伝導率の低い材料か
らなる断熱部を設け、該断熱部を介して前記ケーシング
本体を圧力の検出対象物に位置決めする構成としたこと
を特徴とする圧力センサ。1. A casing in which a diaphragm that flexibly deforms in response to pressure is provided on one end side and a large-diameter cylindrical portion is formed on the other end side, and a tapered shoulder portion is formed between the large-diameter cylindrical portion and the diaphragm. A main body, and a pressure-receiving rod that is provided in the casing main body so that one end side thereof comes into contact with the diaphragm, and that is axially displaced according to the deformation of the diaphragm,
A piezoelectric body which is located on the other end side of the pressure receiving rod and is provided in the large-diameter cylindrical portion of the casing body, and which outputs a detection signal according to the displacement of the pressure receiving rod, and a piezoelectric body which is provided in the large-diameter cylindrical portion of the casing body. And a positioning means for positioning the piezoelectric body in the large-diameter cylindrical portion of the casing body so as to apply an initial load to the piezoelectric body. A pressure sensor, characterized in that a heat insulating part made of a low material is provided, and the casing main body is positioned on an object whose pressure is to be detected through the heat insulating part.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3320093U JPH0686049U (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3320093U JPH0686049U (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Pressure sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0686049U true JPH0686049U (en) | 1994-12-13 |
Family
ID=12379839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3320093U Pending JPH0686049U (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0686049U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013174211A (en) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | Combustion pressure detection device, and internal combustion engine with the same |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP3320093U patent/JPH0686049U/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013174211A (en) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | Combustion pressure detection device, and internal combustion engine with the same |
| US9835523B2 (en) | 2012-02-27 | 2017-12-05 | Citizen Finedevice Co., Ltd | Combustion pressure detection device, and internal combustion engine equipped with combustion pressure detection device |
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