JP2001093646A - 圧力測定装置付き点火プラグ - Google Patents

圧力測定装置付き点火プラグ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力測定装置付き点火プラグにおいて、
同様なコネクティングが可能で、同時に絶縁体の破壊が
回避されるようなものを提供することである。 【解決手段】 絶縁体を受け入れるためにハウジング２
内にハウジング中心から偏心して貫通形成された縦孔３
と、異なる肉厚を有するハウジング領域４，５を備えた
点火プラグ。厚肉領域４には圧力測定装置１１が配置さ
れ、点火プラグ１の絶縁体が高電圧接続部８を有する絶
縁体上部６と燃焼室に向き合った絶縁体下部７とから構
成されており、かつ絶縁体上部６と絶縁体下部７との間
に絶縁性の弾性充填部材９が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁体を受け入れ
るためにハウジング内にハウジング中心から偏心して貫
通形成された縦孔と、異なる肉厚を有するハウジング領
域を備えた点火プラグであって、前記厚肉領域には圧力
測定装置が配置されているものに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の燃焼過程を評価するための重
要な値は燃焼室内の圧力である。従って研究及び開発、
エンジン管理ないしはエンジン制御システムのために
は、燃焼室内の圧力測定を行うことができなければなら
ない。たいていの場合、圧力測定のために燃焼室内に付
加的な孔を設ける必要がないことが望ましい。この付加
的な孔の形成を回避するための１つの方策は、点火プラ
グに圧力測定機能を追加して備えることである。
【０００３】この種の既知の装置は、実質的に２つのグ
ループに分けることができる。第１のグループは、点火
プラグのシールに代えて又はシールの場所に組み込ま
れ、点火プラグ上に作用する圧力を密閉力の変化として
測定するいわゆる力測定プレートを使用する。この種の
測定システムの短所は、特に点火プラグのろうそく状ハ
ウジングとねじ締め部が内燃機関の運転中の温度差によ
って別々に変形し、その際これらの変形が直接に力測定
素子に影響を及ぼして大きな測定誤差を引き起こすこと
である。
【０００４】第２のグループは、点火プラグのハウジン
グ内に配置されている圧力測定装置を使用するが、この
場合には特に圧力測定装置のために利用されるスペース
に関して困難が発生する。
【０００５】圧力測定装置のために利用するスペースを
拡大させるために、絶縁体のための縦孔がハウジング内
でそのハウジング中心から偏心配置されることによっ
て、厚肉と薄肉のハウジング領域が形成され、その厚肉
領域に圧力測定装置が配置された圧力測定点火プラグが
開発されている。
【０００６】ハウジング内に非対称的に配置された絶縁
体の数多くの実施態様は欧州特許公開公報０４４１１５
７号から知られている。絶縁体の非対称的配置のせい
で、点火ケーブルプラグないしは点火コイルの中央での
コネクティングを実現するためにはクランク状に折れ曲
がったアダプタ部材を使用しなければならない。高電圧
接続部の位置を変更する必要があることから、特に、個
別に又は相互に点火プラグを介して直接接続されて配置
される点火コイルが多く使用される場合にはそのアダプ
タ部材に対して相当多額のコストが発生する。さらにそ
の上、ハウジングの直径によっては絶縁体を細長く作ら
れなければならないが、これにより圧力測定に適用され
るこの種の点火プラグがシリンダヘッド内に装着された
場合は、絶縁体の破壊が容易に発生する可能性がある。
この場合には、特に締め付け工具による剪断荷重が重大
な破損を引き起こす可能性がある。絶縁体の破損は、点
火プラグコンセントを接続した場合ないしは点火コイル
を組み付けた場合の差込負荷によっても引き起こされる
ことがある。絶縁体の破壊に至る可能性のある絶縁体の
破損のその他の原因は、エンジン運転中の加速によって
発生するケーブルを含めた点火プラグコンセントの質量
から生じる力である。
【０００７】最初に言及した種類の点火プラグはドイツ
特許公開公報３５１４５９７号から知られている。この
点火プラグでは、縦孔はハウジング内にその中心からは
ずれて形成されている。それによって、厚肉のハウジン
グ領域が形成され、そこには点火プラグ軸を垂直に延び
ている段付き孔に燃焼室と直接通じている圧力センサが
配置されている。圧力センサの電気接続ラインは、ハウ
ジング内を斜めに延びている孔に開口している点火プラ
グ軸に平行に形成された袋状孔を通って外部の評価装置
へ導かれる。その第２実施態様では、厚肉ハウジング領
域に点火プラグの軸に平行な段付き孔が形成されてお
り、その孔に圧力センサ及びスリーブ状圧受け部接点部
が収容されている。もちろん、圧力測定装置の取り外し
は絶縁体を取り出してからでないと不可能である。
【０００８】オーストリア特許公報４０２１１６Ｂ号か
らは、点火プラグにかかる圧力を測定するための力測定
素子を備えた点火プラグが知られている。軸方向の圧力
が加わった場合、点火プラグの絶縁体はハウジングに取
り付けられた力測定素子を介して支持される。特別な実
施態様では、力測定素子につながっている質量を減らす
為、絶縁体が分割され、つまり力測定素子で支えられて
いる燃焼室側部分とハウジングに直接固定されているケ
ーブル側部分に分割されている。電導性の中間部品によ
って、内部電極の燃焼室側部分やケーブル側部分が機械
的に十分に減結合されている。絶縁体の両側部分の間に
は絶縁スリーブが配置されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記実状に鑑み、本発
明の課題は、冒頭部で述べたような形式の圧力測定装置
付き点火プラグにおいて、同様なコネクティングが可能
で、同時に絶縁体の破壊が回避されるようなものを開発
し、提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による圧力測定装置付き点火プラグでは、点
火プラグの絶縁体が複数部分から、少なくとも、高電圧
接続部を有する絶縁体上部と燃焼室に向き合った絶縁体
下部とから構成されており、かつ前記絶縁体上部と前記
絶縁体下部との間に絶縁性の弾性充填部材が配置されて
いる。
【００１１】絶縁体の分割体形態及びその絶縁体上部と
絶縁体下部との間への絶縁性弾性充填部材の配置によっ
て、締め付け力や加速力によって引き起こされる細長の
絶縁体下部における損傷をともなう材料負荷を避けるこ
とができ、これにより破壊の危険性を実質的に防止する
ことができる。差し込み力及び加速力を、比較的厚肉の
絶縁体上部によって受け止めるために、本発明の好適な
実施形態の１つでは、少なくとも高電圧接続部と絶縁体
上部の高電圧接続部の方を向いている部分とが点火プラ
グ軸に対して軸対称に作られており、さらにそれらの接
続に関して実質的に従来の点火プラグの対応部分に準拠
している。従来の圧力測定可能な点火プラグは、非対称
的に配置された絶縁体を備えた上部領域もかなり薄肉と
なっているし、その他、点火ケーブルプラグや点火コイ
ルの接続のためにクランク状に折れ曲がったアダプタを
使用しなければならない。
【００１２】充填部材は、好ましくは高温耐性エラスト
マーから、例えばシリコーンゴム又はフッ素ゴムから作
られる。絶縁体上部は合成樹脂から又は絶縁体上部と同
様にセラミックから作ることができる。絶縁体上部が普
通の点火プラグと同様なコネクティングが可能に構成さ
れていることにより、点火プラグ部に点火ケーブルや点
火コイルを接続するために余計なアダプタは不必要であ
る。これは、個別に又は相互に点火プラグを介して直接
接続されて配置る点火コイルが使用される場合には特に
有利である。
【００１３】本発明の好適な実施形態では、絶縁体下部
がハウジングの保護された位置に配置されているので、
極めて細長い形態を選択することができ、それによって
ハウジングの厚肉領域において絶縁体下部の近くに圧力
測定装置を配置するための十分なスペースが確保でき
る。
【００１４】特に好都合なことは、この厚肉領域に絶縁
体下部の近くに点火プラグ軸に対して０°〜１５°、好
ましくは４°〜１２°の角度をもつ圧力測定装置のため
の側方孔が設けられていることである。特にこの孔をわ
ずかに傾斜させている場合は、圧力測定装置の装着や取
り外しが簡単になる。
【００１５】本発明の１つの実施形態では、圧力測定装
置が前記側方孔内に装着可能なセンサとして構成されて
いる。
【００１６】また、本発明の他の実施形態では、圧力測
定装置が、ハウジングの燃焼室側の凹部に配置されてい
る圧力測定素子及び前記側方孔内を通された信号導出ラ
インを備えている。
【００１７】本発明の別な実施形態では、圧力測定素子
がセンサ膜に作用する圧力を受ける圧電素子を備えてお
り、このセンサ膜の中心軸が好ましくは側方孔の軸に対
して実質的に垂直となるように方向づけられている。例
えば燃焼室に直接向けるといったようなセンサ膜の異な
った方向付けも可能ではあるが、側方孔の軸に対して垂
直となる上述したセンサ膜軸芯の方向付けではセンサ膜
の比較的に大きな直径を選択することができ、それによ
ってより優れた測定特性を達成することができる。
【００１８】センサを備えた形態に比べて一体型測定素
子を備えた実施形態の長所は、細長い信号導出ライン及
びフラット測定素子が、より小さいろうそく状ねじを備
えた圧力測定可能な点火プラグの実施形態を可能にする
ことにある。種々のセンサバリエーションを考慮する
際、ろうそく状ねじの下限は約４ｍｍのセンサ直径の場
合でねじ寸法Ｍ１４である。実質的にこれより細長いセ
ンサは測定技術的にあまり意味がなく、製造技術的に問
題が生じる。
【００１９】最後に本発明では、絶縁体下部の軸が点火
プラグ軸に対して傾斜して作られており、その結果点火
プラグの先端が点火プラグの軸に近づくという利点があ
る。ハウジング内で縦孔が非対称的に配置されているこ
とによって、点火プラグの中央電極は通例は点火プラグ
の軸芯の外側に配置される。この配置誤差は、絶縁体下
部の軸を点火プラグ軸に対して傾けることによって低く
することができる。
【００２０】本発明によるその他の特徴及び利点は、以
下図面を用いた実施例の説明により明らかになるだろ
う。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１に示された第１実施態様は、
点火プラグのハウジング２内にその中心からはずれて
（偏心して）形成された貫通縦孔３を備えた点火プラグ
１を示している。縦孔３のハウジング中心から偏心した
配置によって異なる肉厚を有するハウジング領域が生じ
るが、厚肉領域には図番４が、薄肉領域には図番５が付
与されている。点火プラグ１の絶縁体は、複数分割部材
から構成されており、ここでは、高電圧接続部８を備え
た絶縁体上部６並びに燃焼室の方を向いている絶縁体下
部７に分かれている。絶縁体上部６と絶縁体下部７との
間には、絶縁性の弾性充填部材９が配置されているが、
これは好ましくは高温耐性エラストマー、例えばシリコ
ーンゴム又はフッ素ゴムから作られる。絶縁体上部７の
軸７’は点火プラグの軸１’と間隔をあけているが、点
火プラグ軸１’に向かって傾斜させることができるの
で、その場合点火プラグの先端１８つまり点火プラグの
中央電極は点火プラグ軸１’に近づくことになる。
【００２２】これに対して絶縁体上部６の軸６’は点火
プラグ軸１’と一致しているので、絶縁体上部６、つま
り少なくとも絶縁材上部の点火プラグコンセント又は点
火コイルの接続部に使用される部分は軸対称であり、そ
の形状は実質的に従来型点火プラグにおいて形成される
形状と同じである。従って、追加の補助器具又はアダプ
タを必要とせずに問題のない使用が保証される。
【００２３】ハウジング２の厚肉領域４で、絶縁体下部
７の近くに圧力測定装置１１を収容するための側方孔１
０が設けられているが、その孔は点火プラグ軸１’に対
して平行にするか、又は軸１’に１５°までの角度で傾
斜させることができる。好ましくは４°〜１２°の傾斜
角度が採用されるが、それはほんの僅かな傾斜によって
ハウジング内で利用できるスペースが最適なものとな
り、圧力測定装置１１の装着や取り外しが容易になるた
めである。例えば、ねじ結合によって絶縁体上部６をハ
ウジング２に固定しているキャップ１８を取り外した後
は、孔１０に接近して作業することができる。絶縁体下
部７は絶縁体ねじ２０によってハウジング２に固定され
ている。
【００２４】図２及び３に示されている別な実施形態で
は、先に述べた実施形態のものと同一又は対応する部材
に対して同じ図番が付与されている。そこで図２に従っ
た実施形態では、孔１０内に導入されるセンサの形で構
成されている圧力測定装置１１が示されている。ハウジ
ング２へのセンサの装着は、例えば、ねじ２１により点
火プラグ先端とは反対側の端部で行うことができる。キ
ャップ１９を取外し、装着ねじ２１をはずした後は、測
定ケーブル１６に付けられたセンサを孔１０から引き出
すことができる。
【００２５】図３による実施形態においては、圧力測定
装置１１は、ハウジング２の燃焼室側の凹部に配置され
ている圧力測定素子１３を備えている。信号導出ライン
１４は側方孔１０内を通り、圧力測定素子１３と測定ケ
ーブル１６のための接続部１５とを接続している。
【００２６】圧力測定素子１３は、センサ膜１７によっ
て作用する圧力を受ける圧電素子を有するが、このとき
センサ膜１７の中心軸１７’は図示された実施形態では
実質的に孔１０の軸１０’に対して垂直である。本発明
の範囲内で、当然ながらセンサ膜の他の実施形態として
特に燃焼室の方に直接下向きに方向づけられた膜も提案
される。
【００２７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧力測定装置を備えた本発明による点火プラグ
の実施形態を示す縦断面図
【図２】圧力測定装置を備えた点火プラグの別実施形態
を示す図１に相応する断面図
【図３】圧力測定装置を備えた点火プラグのさらに別な
実施形態を示す図１に相応する断面図
【符号の説明】
１ 点火プラグ ２ ハウジング ３ 縦孔 ４ 厚肉ハウジング領域 ５ 薄肉ハウジング領域 ６ 絶縁体上部 ７ 絶縁体下部 ８ 高電圧接続部 ９ 絶縁性弾性充填部材 １１ 圧力測定装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｌ 23/10 Ｇ０１Ｌ 23/10 23/22 23/22 Ｈ０１Ｔ 13/20 Ｈ０１Ｔ 13/20 Ｂ (71)出願人 597083976 ＨＡＮＳ−ＬＩＳＴ−ＰＬＡＴＺ １，Ａ −8020 ＧＲＡＺ，ＡＵＳＴＲＩＡ (72)発明者 ゲルノート・ロイプレヒト オーストリア アー‐8010 グラーツ ラ イフアイゼンシュトラーセ 54アー

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁体を受け入れるためにハウジング
    （２）内にハウジング中心から偏心して貫通形成された
    縦孔（３）と、異なる肉厚を有するハウジング領域
    （４，５）を備えた点火プラグであって、前記厚肉領域
    （４）には圧力測定装置（１１）が配置されているもの
    において、 点火プラグ（１）の絶縁体が複数部分から、少なくと
    も、高電圧接続部（８）を有する絶縁体上部（６）と燃
    焼室に向き合った絶縁体下部（７）とから構成されてお
    り、かつ前記絶縁体上部（６）と前記絶縁体下部（７）
    との間に絶縁性の弾性充填部材（９）が配置されている
    ことを特徴とする圧力測定装置付き点火プラグ。
  2. 【請求項２】 前記充填部材（９）が高温耐性エラスト
    マーから、例えばシリコーンゴム又はフッ素ゴムから作
    られることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定装置
    付き点火プラグ。
  3. 【請求項３】 少なくとも高電圧接続部（８）と絶縁体
    上部（６）の高電圧接続部（８）の方を向いている部分
    とが点火プラグ軸（１’）に対して軸対称に作られてお
    り、さらにそれらの接続に関して実質的に従来の点火プ
    ラグの対応部分に準拠していることを特徴とする請求項
    １又は２に記載の点火プラグ。
  4. 【請求項４】 点火プラグの先端（１８）が点火プラグ
    の軸（１’）に近接するように、前記絶縁体下部（７）
    の軸（７’）が点火プラグ軸（１’）に対して傾斜して
    いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
    圧力測定装置付き点火プラグ。
  5. 【請求項５】 前記厚肉領域（４）に絶縁体下部（７）
    の近くに圧力測定装置（１１）のための点火プラグ軸に
    対して０°〜１５°、好ましくは４°〜１２°の角度を
    もつ側方孔が設けられていることを特徴とする請求項１
    〜４のいずれかに記載の圧力測定装置付き点火プラグ。
  6. 【請求項６】 前記圧力測定装置（１１）が前記側方孔
    （１０）内に装着可能なセンサとして構成されているこ
    とを特徴とする請求項５に記載の圧力測定装置付き点火
    プラグ。
  7. 【請求項７】 前記圧力測定装置（１１）が、ハウジン
    グ（２）の燃焼室側の凹部（１２）に配置されている圧
    力測定素子（１３）及び前記側方孔（１０）内を通され
    た信号導出ライン（１４）を備えていることを特徴とす
    る請求項５に記載の圧力測定装置付き点火プラグ。
  8. 【請求項８】 前記圧力測定素子（１３）がセンサ膜
    （１７）に作用する圧力を受ける圧電素子（１３）を備
    えており、前記センサ膜（１７）の中心軸（１７’）が
    好ましくは側方孔（１０）の軸（１０’）に対して実質
    的に垂直となるように方向づけられていることを特徴と
    する請求項７に記載の圧力測定装置付き点火プラグ。
JP2000238142A 1999-08-05 2000-08-07 圧力測定装置付き点火プラグ Expired - Fee Related JP3500501B2 (ja)

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