JPH04290938A - 圧力検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外圧変化に応答して抵
抗値を変化させる、線状体を成す感圧素子が用いられた
圧力検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両等に搭載されるエンジンにあっては
、その主要構成部材とされるシリンダブロックにシリン
ダヘッドが接合されるが、その接合は、通常、シリンダ
ブロックとシリンダヘッドとが、それらの相互対向面間
にガスケットが介在せしめられたもとでボルト締結され
ることによりなされる。ガスケットは、シリンダブロッ
クに設けられたシリンダボア及び各種通路部の夫々に対
応する開口部が形成され、シリンダボア及び各種通路部
の夫々をシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合部
において密封するものとされる。

【０００３】斯かるエンジンにおけるシリンダブロック
とシリンダヘッドとの接合部に配されるガスケットにあ
っては、特に、シリンダブロック内のシリンダボアにつ
いての密封状態を良好に維持するものとされることが望
まれ、そのシリンダボアに対する開口部の周囲部分が、
接合されたシリンダブロック及びシリンダヘッドの接合
部におけるシリンダボアの上部に形成される燃焼室内の
燃焼圧の変動にかかわらず、シリンダブロックとシリン
ダヘッドとの相互対向面間を確実に密封できるものであ
ることが要求される。それゆえ、ガスケットは、シリン
ダブロックとシリンダヘッドとに対して両者を相互に離
隔させる方向に作用する燃焼室内の最大燃焼圧が充分に
高いものとされる状況下においても、そのシリンダボア
に対応する開口部の周囲部分が、シリンダブロック及び
シリンダヘッドの相互対向面の夫々に所定値以上の面圧
を作用させることができるものとされるべく、その素材
，構造等が選定されるものとなされる。このようなガス
ケットとして、従来、アスベスト板状部材を主要構成部
材とするアスベスト・ガスケット，例えば、実開昭６２
−７４１５８号公報にも示される如くの、複数の金属板
状体が重ね合わされて成る金属積層板状部材を主要構成
部材とする金属製ガスケット等が知られており、金属製
ガスケットは、アスベスト・ガスケットに比して強度，
剛性等の面で優れた点を有している。

【０００４】反面、金属製ガスケットは、燃焼室内の燃
焼圧の変動に起因するシリンダブロック及びシリンダヘ
ッドの相互対向面間の間隔変化に追従する変形を生じて
、シリンダブロック内のシリンダボアについての密封状
態を維持する柔軟性の点では、アスベスト・ガスケット
に比して不利なものとなる。従って、金属製ガスケット
の使用に際しては、予め、シリンダブロック及びシリン
ダヘッドの相互対向面の夫々から受ける面圧の検出がな
されて、検出された面圧が所定値以上であるか否かの判
定が行われることが望まれ、このような金属製ガスケッ
トに作用する面圧の検出にあたっては、極めて薄型で、
かつ、金属製ガスケットに作用する外圧に影響を及ぼさ
ない感圧部を備えた圧力検出装置が必要とされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような金属製ガス
ケットに作用する面圧の検出に使用できる、極めて薄型
で、かつ、金属製ガスケットに作用する外圧に影響を及
ぼさない感圧部を備えたものとして従来提案されている
圧力検出装置としては、その感圧部が外力変化に応じて
抵抗値が変化する金属材料で成る感圧素子によって形成
され、感圧素子からの出力に基づいて圧力検出出力を得
るものがある。しかしながら、外力に応じて抵抗値が変
化する金属材料で成る感圧素子は、それに作用する外力
変化のみならず、温度変化に応じても抵抗値が変化する
ものとなるので、感圧素子から得られる出力に基づいて
圧力検出出力を得るにあたっては、感圧素子から得られ
る出力についての温度補償処理が必要とされる。

【０００６】従って、このような金属材料で成る感圧素
子を備えた圧力検出装置が用いられ、感圧素子がシリン
ダブロックとシリンダヘッドとの接合部に配されるガス
ケットに装着されて、そのガスケットに作用する面圧が
検出される場合には、感圧素子の温度がガスケットの温
度変化に応じて変化せしめられることになるので、感圧
素子から得られる出力についての温度補償処理が、ガス
ケットの温度変化に対応した煩雑なものとされるととも
に、精度の良い温度補償効果を得ることが困難とされる
という問題が伴われる。

【０００７】斯かる点に鑑み、本発明は、外圧変化及び
温度変化に応じて抵抗値が変化する感圧素子が用いられ
、感圧素子から得られる出力に基づいて圧力検出出力を
得るにあたり、比較的簡単な構成のもとに、感圧素子か
ら得られる出力が適切な温度補償が施されたものとされ
る圧力検出装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の如くの目的を達成
すべく、本発明に係る圧力検出装置は、線状体を成すも
のとされ、外圧変化及び温度変化に応じて抵抗値が変化
する感圧素子と、その感圧素子とは異なる線膨張係数を
有し、感圧素子に外圧を作用させるべく当接する状態を
とる絶縁部材と、感圧素子に外圧変化に起因する抵抗値
の変化に対応した検出出力を発生させる検出出力形成部
とを備え、絶縁部材が、感圧素子に、温度変化に起因す
る抵抗値変化を打ち消す形状変化を生じさせるものとさ
れて、構成される。

【０００９】

【作用】上述の如くの構成とされる本発明に係る圧力検
出装置にあっては、感圧素子が線状体を成すものとされ
ることによって、感圧素子とそれに当接する状態をとる
絶縁部材とを含む部分が、全体の厚みが小とされて、例
えば、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドと
の接合部に配されるガスケットに容易に装着され、しか
も、ガスケットに作用する外圧に実質的な影響を及ぼさ
ないものとされる。また、感圧素子が温度変化に起因す
る抵抗値の低減もしくは増大を生じようとする際には、
感圧素子に当接する状態をとる絶縁部材が、温度変化に
応じて拡大もしくは縮小して感圧素子に加える圧力を変
化させ、それにより感圧素子の厚み及び長さを変化させ
て、感圧素子の温度変化に起因する抵抗値の低減もしく
は増大が打ち消されるように作用する。その結果、感圧
素子から得られる検出出力が適切な温度補償が施されて
、感圧素子に作用する外圧変化に起因した抵抗値の変化
に適正に対応したものとされることになる。

【００１０】

【実施例】図１及び図２は、本発明に係る圧力検出装置
の一例を、それが適用された金属製ガスケットと共に示
す。

【００１１】図１及び図２に示される金属製ガスケット
１は、エンジンの主要構成部材であるシリンダブロック
及びシリンダヘッドの夫々における相互対向面間に配さ
れるものとされ、シリンダブロックに配列形成された複
数のシリンダボアの夫々に対応する位置にシリンダボア
と略同径とされた燃焼室用開口部３が形成され、さらに
、複数の燃焼室用開口部３の配列方向に沿う一方の端縁
部分に複数のヘッドボルト用透孔６及び１個の潤滑油供
給通路用透孔８が、他方の端縁部分に複数のヘッドボル
ト用透孔６及び３個の潤滑油戻し通路用透孔９が設けら
れており、また、燃焼室用開口部３を囲む位置に、比較
的小径とされた複数の冷却水通路用透孔が設けられたも
のとされている。

【００１２】金属製ガスケット１の全体は、図１に示さ
れる如く、金属材料、例えば、ステンレス鋼により形成
された比較的肉薄な第１及び第２の板状部材１１及び１
２が重ね合わされて形成された積層金属板状部材により
構成され、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合
部に配された状態にあっては、第１の板状部材１１の外
面及び第２の板状部材１２の外面が、夫々、シリンダヘ
ッド及びシリンダブロックの相互対向面に対接するもの
とされる。そして、このような金属製ガスケット１にお
ける燃焼室用開口部３の夫々の周囲には、燃焼室用開口
部３を包囲する環状のグロメット部１５が設けられてい
る。グロメット部１５は、第２の板状部材１２における
燃焼室用開口部３を形成する部分が第１の板状部材１１
の外面側に折り返されて、Ｕ字状折曲部とされることに
より形成されている。

【００１３】また、第１の板状部材１１における外周縁
部分、及び、ヘッドボルト用透孔６の各々を包囲する位
置，潤滑油供給通路用透孔８を包囲する位置及び各潤滑
油戻し通路用透孔９の夫々を包囲する位置には、夫々、
比較的小規模な隆起部分とされたビード部１６が設けら
れており、第１の板状部材１１の外周縁部分に設けられ
たビード部１６は、全体的に環状体を成すべく連続した
ものとされている。さらに、第１の板状部材１１におけ
るグロメット部１５の各々の周囲には、ビード部１６よ
り大規模な隆起部分とされた環状のビード部２０がグロ
メット部１５を包囲して設けられている。

【００１４】上述の如くに構成された金属製ガスケット
１に対し、図２に示される如く、４個の燃焼室用開口部
３の夫々に対応して、本発明に係る圧力検出装置の一例
を成す圧力検出装置３０が設けられている。これら４個
の圧力検出装置３０の夫々は、金属製ガスケット１にお
ける第１の板状部材１１の外面上に位置せしめられた感
圧部３３と感圧部３３に接続された検出出力形成部３４
とを含むものとされている。感圧部３３は、図１及び図
２に示される如く、各々が薄膜状に形成され、重ね合わ
されて金属製ガスケット１における第１の板状部材１１
の外面上に燃焼室用開口部３の夫々に対応して配された
、第１及び第２の絶縁部材３５及び３７と、第１の絶縁
部材３５と第２の絶縁部材３７とに挾まれてビード部２
０の一部分上に配された、金属材料により線状体を成す
ものとされた感圧素子３９とによって形成されている。

【００１５】第１及び第２の絶縁部材３５及び３７は、
夫々、所定の線膨張係数、及び、比較的小なる厚みを有
した合成樹脂材、例えば、６０〜６５×１０−６ｃｍ／
℃とされる線膨張係数、及び、２５μｍとされる厚みを
有したポリイミド樹脂材で成り、燃焼室用開口部３を包
囲するグロメット部１５から、グロメット部１５を包囲
するビード部２０を経て、第１の板状部材１１の周縁部
分に伸びるものとされて配設されている。感圧素子３９
は、線膨張係数が第１及び第２の絶縁部材３５及び３７
より小とされた金属材、例えば、マンガニンにより、比
較的小なる、例えば、２５μｍの厚みを有するものとし
て形成され、グロメット部１５を包囲するビード部２０
に沿う方向に伸びている。そして、感圧素子３９のビー
ド部２０に沿う方向における両端部が、第１及び第２の
絶縁部材３５及び３７から突出して伸びる一対のリード
線４１及び４３を通じて検出出力形成部３４に接続され
ている。このようにして第１及び第２の絶縁部材３５及
び３７、及び、第１の絶縁部材３５と第２の絶縁部材３
７とに挾まれた感圧素子３９から成る感圧部３３は、そ
の全体が厚みが小なるものとされ、それにより、金属製
ガスケット１に作用する外力に実質的な影響を及ぼさな
いものとなる。

【００１６】感圧部３３を形成する第１及び第２の絶縁
部材３５及び３７、及び、感圧素子３９の夫々の線膨張
係数の選定は、第１及び第２の絶縁部材３５及び３７の
線膨張係数をＢｐ，感圧素子３９の線膨張係数をＢｓと
して、 式：　　α＋Ｋ〔Βｇ−（Ｂｐ−Ｂｓ）〕＝０（但し、
αは感圧素子３９の抵抗温度係数，Ｋは感圧素子３９の
感度、即ち、歪みケージ率に応じた係数であり、例えば
、マンガニンの場合においては０．５，Βｇは第１の板
状部材１１の線膨張係数である。）によりあらわされる
関係を満足するものとされる。このようにされることに
より、感圧素子３９の抵抗値が温度変化に起因して減少
もしくは増大しようとするとき、第１及び第２の絶縁部
材３５及び３７が温度変化に応じて縮小もしくは拡大し
、それにより感圧素子３９に加える圧力を変化させて、
感圧素子３９にその断面積を減少させて長さを伸長させ
る変形、もしくは、その断面積を増大させて長さを短縮
させる変形を生じさせ、感圧素子３９の温度変化に起因
する抵抗値の減少もしくは増大が打ち消されることにな
る結果が得られる。即ち、感圧素子３９の抵抗値が、実
質的に温度変化に依存しないものとされるのであり、感
圧素子３９の抵抗値変化は、第１及び第２の絶縁部材３
５及び３７を介して作用せしめられる外圧変化に応じて
生じることになる。

【００１７】図３は、４個の圧力検出装置３０の夫々を
形成する、感圧素子３９が接続された検出出力形成部３
４の具体構成の一例を示す等価回路図である。この図３
に示される具体構成の一例においては、感圧素子３９は
可変抵抗素子としてあらわされており、その一端がリー
ド線４１を通じ、さらに、電流制限用の固定抵抗素子４
５を介して、定電圧源を構成する電池４７の一端に接続
され、また、感圧素子３９の他端がリード線４３を通じ
て電池４７の他端に接続されている。そして、固定抵抗
素子４５と感圧素子３９との間の接続点Ｑがレベル比較
部４９の比較入力端に接続されており、レベル比較部４
９の基準入力端と電池４７の他端との間には、基準電圧
源５１が接続されていて、レベル比較部４９から出力端
子５３が導出されている。

【００１８】斯かるもとで、固定抵抗素子４５と感圧素
子３９との直列接続の両端間に、電池４７が供給する定
電圧Ｖｂが印加され、固定抵抗素子４５と感圧素子３９
との間の接続点Ｑと電池４７の他端との間、即ち、感圧
素子３９の両端間に、電池４７が供給する定電圧Ｖｂが
固定抵抗素子４５と感圧素子３９とにより分圧された電
圧Ｖｑが得られる。固定抵抗素子４５の抵抗値は常時一
定に維持されるので、電圧Ｖｑの値は、感圧素子３９の
抵抗値変化に応じて変化するものとされる。感圧素子３
９の抵抗値変化は、上述の如く、実質的に温度変化には
因らず、第１及び第２の絶縁部材３５及び３７を介して
感圧素子３９に作用せしめられる外圧変化に応じて生じ
ることになるので、電圧Ｖｑは、感圧素子３９から得ら
れる、温度補償がなされた、外圧変化に起因する感圧素
子３９の抵抗値変化に応じた検出出力とされる。

【００１９】接続点Ｑに得られる電圧Ｖｑは、レベル比
較部４９の比較入力端に供給されて、レベル比較部４９
の基準入力端に供給される基準電圧源５１からの基準電
圧Ｖｒと比較される。基準電圧Ｖｒの値は、金属製ガス
ケット１が介在せしめられたシリンダブロック及びシリ
ンダヘッドの内部に形成される燃焼室のうち、当該感圧
素子３９に対応するものにおける燃焼圧が零とされるも
とで得られる電圧Ｖｑの値に相当するものに設定される
。そして、レベル比較部４９から導出された出力端子５
３には、電圧Ｖｑと基準電圧Ｖｒとの差に応じたレベル
をとる比較出力ＶＰが得られる。

【００２０】斯かるもとで、燃焼室内の燃焼圧Ｐｉが図
４におけるＡ（横軸：時間ｔ，縦軸：圧力Ｐ）に示され
る如くに変化するとき、比較出力ＶＰのレベルは図４に
おけるＢ（横軸：時間ｔ，縦軸：レベルＬ）に示される
如くに変化するものとされ、比較出力ＶＰは、金属製ガ
スケット１に装着された感圧素子３９に作用する外圧、
従って、燃焼室内の燃焼圧Ｐｉの変化に伴って、シリン
ダブロックとシリンダヘッドとの接合部に配された金属
製ガスケット１に作用する面圧をあらわす、圧力検出出
力となる。

【００２１】上述の如くの本発明に係る圧力検出装置の
一例を成す圧力検出装置３０においては、金属製ガスケ
ット１に配列形成された４個の燃焼室用開口部３の夫々
に設けられた１個の感圧部３３を有するものとされてい
るが、圧力検出装置３０を４個の燃焼室用開口部３の夫
々について、それを包囲するように配された複数の感圧
部３３を有するものとしてもよい。斯かる場合には、金
属製ガスケット１に配列形成された４個の燃焼室用開口
部３の夫々の周囲に作用する面圧がより精密に検出され
ることになる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
係る圧力検出装置によれば、外圧変化及び温度変化に応
じて抵抗値が変化する感圧素子を用い、感圧素子から得
られる出力に基づいて圧力検出出力を得るにあたり、感
圧素子が線状体を成すものとされることによって、感圧
素子とそれに当接する状態をとる絶縁部材とを含む部分
が、全体の厚みが小とされ、例えば、エンジンのシリン
ダブロックとシリンダヘッドとの接合部に配されるガス
ケットに容易に装着され、しかも、ガスケットに作用す
る外圧に実質的な影響を及ぼさないものとされる。また
、感圧素子が温度変化に起因する抵抗値の低減もしくは
増大を生じようとする際には、感圧素子に当接する状態
をとる絶縁部材が、温度変化に応じて拡大もしくは縮小
して感圧素子に加える圧力を変化させ、それにより感圧
素子の厚み及び長さを変化させて、感圧素子の温度変化
に起因する抵抗値の低減もしくは増大が打ち消されるよ
うに作用するので、感圧素子から得られる検出出力が、
適切な温度補償が施されて、感圧素子に作用する外圧変
化に起因した抵抗値の変化に適正に対応したものとされ
ることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧力検出装置の一例における感圧
部をそれが配されたガスケットと共に示す断面図である
。

【図２】本発明に係る圧力検出装置の一例をそれが適用
されたガスケットと共に示す平面図である。

【図３】図２に示される例における感圧素子が接続され
た検出出力形成部の具体構成の一例を示す等価回路図で
ある。

【図４】図３に示される検出出力形成部の具体構成の一
例についての動作説明に供されるタイムチャートである
。

【符号の説明】

１　　金属製ガスケット ３　　燃焼室用開口部 １５　　グロメット部 ２０　　ビード部 ３０　　圧力検出装置 ３３　　感圧部 ３４　　検出出力形成部 ３５　　第１の絶縁部材 ３７　　第２の絶縁部材 ３９　　感圧素子 ４５　　固定抵抗素子 ４７　　電池 ４９　　レベル比較部 ５１　　基準電圧源 ５３　　出力端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】線状体を成すものとされ、外圧変化及び温
   度変化に応じて抵抗値が変化する感圧素子と、該感圧素
   子とは異なる線膨張係数を有し、上記感圧素子に外圧を
   作用させるべく当接する状態をとって、上記感圧素子に
   、温度変化に起因する抵抗値変化を打ち消す形状変化を
   生じさせる絶縁部材と、上記感圧素子に外圧変化に起因
   する抵抗値の変化に対応した検出出力を発生させる検出
   出力形成部と、を備えて構成される圧力検出装置。
2. 【請求項２】絶縁部材が、上記感圧素子が温度変化に応
   じて抵抗値を増大もしくは減少させるとき、温度変化に
   応じて縮小もしくは拡大する合成樹脂材で成るものとさ
   れたことを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置。