JP2002050449A - 圧力センサ付プラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力測定時のヒステリシスの軽減と圧力セ
ンサの検出精度向上とが実現できるとともに、プラグホ
ールへの取付構造の簡素化と小型コンパクト化を図るこ
とのできる圧力センサ付プラグを提供する。 【解決手段】 プラグ１０の主体金具１１に形成され
た膨出部１１ｄに対し外側から当接する筒状押圧部４０
の外周面に形成されたおねじ部４１とプラグホールＰＨ
の内周面に形成されためねじ部１４１との螺合により、
圧力センサ２０を燃焼室側に押圧固定するとともに、燃
焼室ＣＲの圧力に基づく電気的出力を取り出すためのリ
ード線２７が筒状押圧部４０の内側を通り、燃焼室ＣＲ
から離間する方向に形成されたプラグホールＰＨの開口
部１４２から延出する。これにより、プラグホールＰＨ
の内部空間を有効利用してリード線２７の配線を行うこ
とができる。とりわけ筒状押圧部４０の内側にリード線
２７をくぐらせることにより、圧力センサ付プラグ１の
プラグホールＰＨへの取付構造が簡素化され、小型コン
パクトになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に装着さ
れる圧力センサ付プラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関の燃焼室の圧力（筒
内圧）を測定することにより、例えばノッキング検出、
燃焼圧のピーク位置検出、失火検出等を行い、内燃機関
の運転制御に役立てられている。そして、筒内圧の測定
には環状の圧電セラミック等の圧電素子を備えた圧力セ
ンサが用いられることがある。このような圧力センサは
例えばプラグの一実施例であるスパークプラグの主体金
具に配置され、主体金具に形成されるおねじ部とシリン
ダヘッドのめねじ部とのねじ嵌合によって装着される。
燃焼圧によってスパークプラグが押し上げられ、スパー
クプラグのシリンダヘッドへの締め付け荷重が変動する
ので、この荷重変動に応じて圧電素子が発する電気的出
力をリード線を介して外部へ取り出すことにより、筒内
圧が測定される。

【０００３】上記のような圧力センサの一例として、特
開平６−２９０８５３号公報の図１に示されるような圧
力センサ内蔵タイプがある。このタイプは、圧電素子、
電極板等をセンサケースに収容した圧力センサを主体金
具の取付座部に一体的に取り付け、主体金具先端部のお
ねじ部とシリンダヘッドのめねじ部とのねじ嵌合によっ
て装着する方式である。一方、上記公報の図８に示され
るような圧力センサ単独タイプも知られている。このタ
イプは、圧電素子、電極板等をセンサケースに収容して
一体の圧力センサを構成し、主体金具の取付座部（又は
ガスケット）とシリンダヘッドとの間に圧力センサを配
置して、主体金具のおねじ部とシリンダヘッドのめねじ
部とのねじ嵌合によって装着する方式である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】いずれのタイプも、筒
内圧の変動を正確に測定するため、圧力センサはシリン
ダヘッドの奥部側に燃焼室と近接して配置され、筒内圧
に基づく電気的出力を取り出すリード線は、主体金具に
対して圧力センサ配置側（燃焼室側）とは反対側に延出
される。そして、スパークプラグをシリンダヘッドにね
じ込み固定するねじ嵌合部（主体金具のおねじ部とシリ
ンダヘッドのめねじ部とのねじ嵌合によって構成され
る）が燃焼室に連通している。したがって、燃焼室内で
の燃焼圧力の発生によって、高圧の燃焼ガスがねじの嵌
合隙間に流入する昇圧時には、スパークプラグが燃焼室
の外側方向へ押し上げられる。一方、燃焼室内の圧力低
下によって、嵌合隙間内に流入した燃焼ガスが流出する
降圧時には、スパークプラグが元の位置に戻ろうとす
る。このとき、ねじ嵌合部への燃焼ガスの流入に比べて
ガスの抜けが悪く、流出が遅れる傾向が認められる。そ
の結果、実際の燃焼室圧力の変化に対する圧力センサ出
力は、昇圧時には追従性が比較的良いが、降圧時の追従
性が悪化し、ヒステリシスを生じる。

【０００５】さらには、これらの従来構造ではいずれ
も、燃焼室での燃焼による圧力エネルギが、上記したね
じ嵌合部で一部吸収され、その後圧力センサの取付位置
である主体金具の取付座部等に到達することになるの
で、圧力センサでの測定値と真の筒内圧との差が検出精
度の向上を阻害する要因となっていた。

【０００６】そこで、本発明者らはこれらの課題を解決
するための新規な圧力センサ付スパークプラグの構成
（以下、改善構成という）を特開平９−４９４８３号公
報にて提案した。すなわち、改善構成は、内燃機関の装
着凹部（プラグホール）側に形成されるめねじ部と螺合
するおねじ部を有する袋ナットによって、スパークプラ
グを内燃機関に固定するとともに、この袋ナットがスパ
ークプラグの主体金具の取付座部に当接することによっ
て、圧力センサを取付座部と内燃機関との間で押圧固定
することとした。これによって改善構成は、主体金具先
端側のおねじ部とシリンダヘッドのめねじ部とのねじ嵌
合によって構成される従来構造のねじ嵌合部をなくすこ
とができ、測定時のヒステリシスの軽減と圧力センサの
検出精度向上とにおいて、顕著な効果を得ることができ
た。しかし一方で、改善構成を実際の内燃機関に取り入
れるにあたり、新たな課題の発生を見るに至った。

【０００７】上記改善構成において、袋ナットがスパー
クプラグ及び圧力センサの固定手段として取り入れら
れ、しかもこの袋ナットのおねじ部はプラグホール側の
めねじ部と螺合する。したがって、圧力センサの電気的
出力を取り出すためのリード線の配線スペースや、ねじ
装着のための締め付け用工具の係合スペース等を、プラ
グホール内において確保しようとすると、既存のものよ
りも相当大径のプラグホールが必要になる。しかも、リ
ード線の配線スペースを得るために、プラグホールの軸
断面形状の非円形化や、軸断面円形状のプラグホールへ
のリード線配線用の軸方向溝の加工工程の追加等を要す
る場合もある。しかしながら、内燃機関のシリンダヘッ
ドには、吸排気弁及びそれらの作動機構等が配置されて
おり、プラグホールはできる限り小径化することが望ま
しい。したがって、既存の内燃機関に改善構成を適用し
ようとしても設置スペースの関係からそのままでは採用
できない場合があり、これではせっかくスパークプラグ
と圧力センサとを一体化させた利点を生かすことができ
ない。

【０００８】よって、本発明の課題は、圧力測定時のヒ
ステリシスの軽減と圧力センサの検出精度向上とが実現
できるとともに、プラグホールへの取付構造の簡素化と
小型コンパクト化を図ることのできる圧力センサ付プラ
グを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】そこで、
上記課題を解決するために、本発明の圧力センサ付プラ
グは、径方向に膨出する膨出部を有し、かつ内燃機関の
プラグホールの底部に形成された座面に係止されること
が予定されるプラグと、前記膨出部と前記座面との間に
配置されるとともに、前記内燃機関の燃焼室の圧力に基
づく電気的出力を取り出すためのリード線を有する圧力
センサとを備え、前記膨出部に当接する筒状押圧部の外
周面に形成されたおねじ部と、前記プラグホールの内周
面に形成されためねじ部との螺合により、前記圧力セン
サを前記座面に押圧固定するとともに、前記リード線が
前記筒状押圧部の内側に配設されていることを特徴とす
る。

【００１０】すなわち、本発明においては、筒状押圧部
の外周面に形成されたおねじ部とプラグホールの内周面
に形成されためねじ部との螺合により、圧力センサを座
面に押圧固定する。これによって、主体金具先端側のお
ねじ部とシリンダヘッドのめねじ部とのねじ嵌合によっ
て構成される従来構造のねじ嵌合部をなくすことがで
き、圧力測定時のヒステリシスの軽減と圧力センサの検
出精度向上を実現できる。

【００１１】さらに、上記おねじ部とめねじ部との螺合
により圧力センサを座面に押圧固定するとともに、上記
リード線が筒状押圧部の内側に配設されているので、プ
ラグホールの内部空間を有効利用してリード線の配線を
行うことができる。とりわけ筒状押圧部の内側にリード
線をくぐらせることにより、圧力センサ付プラグのプラ
グホールへの取付構造が簡素化され、小型コンパクトに
なる。したがって、例えばリード線の配線スペース等を
確保するために、既存のプラグホールを大径化したりし
なくても、圧力センサ付プラグを組み込むことが可能と
なる。

【００１２】そして、リード線が筒状押圧部の内側を通
るための具体的構成の一例として、膨出部には、筒状押
圧部の当接位置よりも半径方向内側において、リード線
を配設するために、軸線方向に貫通するリード線挿通孔
を形成する構造が採用できる。これによって、筒状押圧
部の当接位置よりも半径方向内側の膨出部にリード線の
配線スペースであるリード線挿通孔を形成し、プラグホ
ールの内部空間を有効利用して、圧力センサ付プラグの
取付構造の簡素化と小型コンパクト化を図ることができ
る。また、膨出部外面での筒状押圧部の当接と、この当
接位置よりも半径方向内側でのリード線挿通孔の形成と
が膨出部において区分されているので、筒状押圧部の内
面と膨出部の外面との間で誤ってリード線を挟んでしま
うことも防止でき、リード線挿通孔へのリード線の挿通
がミスなく確実に行える。

【００１３】また、膨出部へのリード線の取り付けを容
易にするために、膨出部には、リード線を配設するため
に、外周縁に開口するスリットを形成してもよい。外周
縁に開口するスリットとすることによって、リード線を
膨出部の外側からスリット内へ容易に挿通できるのみな
らず、上記した筒状押圧部の内側への挿通作業も楽に行
えるようになる。

【００１４】さらに、筒状押圧部の内周面には、プラグ
ホールの軸線方向において、プラグホールの開口部に向
かうにつれて縮径する縮径面を形成することができる。
この縮径面は、リード線が筒状押圧部の内側を通る際の
摺動案内面として利用できるので、リード線の筒状押圧
部の内側への挿通作業が一層容易に行え、リード線の折
損等を防止できる。

【００１５】一方、筒状押圧部におねじ部の締め付け用
工具が係合する工具係合部を形成し、この工具係合部の
外接円の直径をおねじ部の谷径よりも小に設定すること
が望ましい。これにより、ねじ装着のための締め付け用
工具の係合スペースを確保しつつ、プラグホールの開口
部からめねじ部に至る部分の軸断面を、筒状押圧部のお
ねじ部が通過する程度にまで小さくすることができる。
そして、プラグホール内において締め付け用工具を工具
係合部に係合させ、筒状押圧部を回転させてプラグホー
ルと筒状押圧部とをねじ装着することが支障なく行え
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図１は本発明にか
かる圧力センサ付プラグを備えた内燃機関のシリンダヘ
ッドを表し、図２は図１の一部拡大図である。また、図
３は圧力センサ内蔵タイプの圧力センサ付プラグの第一
実施例の内部構造を表わす。圧力センサ内蔵スパークプ
ラグ１は、スパークプラグ１０（プラグ）と、スパーク
プラグ１０の主体金具１１に一体的に取り付けられた圧
力センサ２０とを有している。

【００１７】図１において、圧力センサ内蔵スパークプ
ラグ１の前端部は、内燃機関のシリンダヘッドＣＨに形
成されたプラグホールＰＨの最奥部（最前方）におい
て、燃焼室ＣＲに連通して形成された挿入孔１１１に挿
入され、その先端が内燃機関の燃焼室ＣＲに突入する形
でプラグホールＰＨ内に配置される。高電圧供給部３０
を介して点火コイルユニットＩＣで発生した高電圧をス
パークプラグ１０に印加すると、燃焼室ＣＲ内で火花放
電を発生して混合気を燃焼させる。このときの燃焼室Ｃ
Ｒの圧力（筒内圧）を圧力センサ２０で測定して、例え
ばノッキング検出、燃焼圧のピーク位置検出、失火検出
等を行い、内燃機関の運転制御に役立てられている。な
お、以下の記載において、圧力センサ内蔵スパークプラ
グ１の燃焼室ＣＲに向かう側を「前方側」（又は「前端
側」）、これと反対方向に向かう側を「後方側」（又は
「後端側」）と称する。

【００１８】図３に示すスパークプラグ１０において、
筒状に形成された主体金具１１の内側に、アルミナ、窒
化アルミニウム等のセラミック燒結体により構成された
絶縁体１２が嵌め込まれ、絶縁体１２の先端側に形成さ
れる脚長部１２ｂが主体金具１１から前方へ突出してい
る。一方、絶縁体１２の後部は主体金具１１の後端から
突出して後端側にコルゲーション部１２ａを形成し、そ
の後端からは端子電極１３が後方に突出している。端子
電極１３と電気的に接続された中心電極１４が脚長部１
２ｂの先端から前方へ突出している。主体金具１１の先
端に一端を接合された接地電極１５の他端側が側方に曲
げ返され、その側面が中心電極１４の先端面と対向し
て、火花放電ギャップｇを形成している。主体金具１１
は前方側から、内燃機関のシリンダヘッドＣＨ底部に形
成され、燃焼室に連通する挿入孔１１１に挿入される円
筒状のスカート部１１ａ、燃焼ガスの漏洩をシールする
ためのガスケット１１ｂ、座面に圧力センサ２０を固定
した取付座部１１ｃ、後述する袋ナット４０の内面によ
り押圧される鍔部１１ｄ（膨出部）とを有している。

【００１９】圧力センサ２０の断面Ｌ字状のセンサケー
ス２１が、主体金具１１の取付座部１１ｃとガスケット
１１ｂとの間に設置され、取付座部１１ｃに同心状に接
合されている。センサケース２１の内部には、従来と同
様に、下方（前方）から各々環状の板パッキン２２、圧
電素子２３、電極板２４及び絶縁板２５が積層され、樹
脂、シリコンゴム等の充填層２６によりセンサケース２
１を密封している。環状の電極板２４の外周縁に形成さ
れる端子２４ａから後方側にリード線２７が延出され、
燃焼室ＣＲの圧力に基づく電気的出力を外部へ取り出
す。なお、圧力センサ２０は主体金具１１の取付座部１
１ｃと一体的に形成されるので、センサケース２１や充
填層２６により十分に耐水生・気密性が保たれている。

【００２０】次に図２により、スパークプラグ１０及び
圧力センサ２０のシリンダヘッドＣＨへの取付構造につ
いて説明する。主体金具１１において半径方向に突出形
成された鍔部１１ｄ（膨出部）に対して袋ナット４０
（筒状押圧部）を外側から当接し、袋ナット４０の下部
外周面に形成されたおねじ部４１と、これに対応するプ
ラグホールＰＨの内周面に形成されためねじ部１４１と
を螺合する。これによって、スパークプラグ１０はプラ
グホールＰＨの底部（前方側）に形成された座面１４３
に押圧固定され、このとき圧力センサ２０も主体金具１
１のガスケット１１ｂと取付座部１１ｃとで挟持されな
がら、座面１４３に押圧固定される。

【００２１】そして、鍔部１１ｄの外面には、袋ナット
４０の前端部内周面と前端面とにそれぞれ当接する２つ
の面で構成される係合部１１ｈが形成されている。具体
的には、係合部１１ｈは、袋ナット４０の前端部内周面
に対向する形で、軸線方向に沿って形成された外周面１
１ｉと、袋ナット４０の前端面に対向する形で、外周面
１１ｉとほぼ直交する環状面１１ｊとを有している（図
３（ｂ）参照）。この係合部１１ｈによって、袋ナット
４０が鍔部１１ｄから外れることなく、外周面１１ｉと
環状面１１ｊとを摺動ガイド面としてスムーズに回転・
締め付けされる。

【００２２】また、鍔部１１ｄには、袋ナット４０との
当接位置（係合部１１ｈ）よりも半径方向内側におい
て、リード線２７を配設するために、軸線方向に貫通す
る円形状のリード線挿通孔１１ｅが形成されている（図
３（ｂ）参照）。一方、袋ナット４０の内周面には、軸
線方向において後端部側ほど径を小とする縮径面４２を
形成している。したがって、環状の電極板２４の端子２
４ａから後方側に引き出されたリード線２７は、鍔部１
１ｄのリード線挿通孔１１ｅに挿通され、袋ナット４０
の縮径面４２に沿って袋ナット４０の内側を通過して、
さらに後方へ延出され、プラグホールＰＨの後端開口部
１４２から外部へ引き出される（図１参照）。なお、リ
ード線挿通孔１１ｅに対して鍔部１１ｄの外周面にポン
チ加締め１１ｇを行い、リード線２７の抜け止めを行っ
ている。

【００２３】このように、鍔部１１ｄのリード線挿通孔
１１ｅ、袋ナット４０の縮径面４２及び筒状の袋ナット
４０等を組み合わせて、プラグホールＰＨの内部空間の
有効利用とともに、リード線２７の取出構造を簡素化
し、かつ圧力センサ内蔵スパークプラグ１を小型コンパ
クトに構成している。また、鍔部１１ｄ外面での袋ナッ
ト４０の当接と、この当接位置よりも半径方向内側での
リード線挿通孔１１ｅの形成とが鍔部１１ｄにおいて区
分されており、袋ナット４０の内面と鍔部１１ｄの外面
との間で誤ってリード線２７を挟んでしまうことも防止
できる。さらに、縮径面４２は、リード線２７が袋ナッ
ト４０の内側を通る際の摺動案内面として機能するの
で、リード線２７の挿通作業が容易に行える。

【００２４】図２（ａ）又は図４に示すように、袋ナッ
ト４０の後端部側には、正六角形状の工具係合部４３が
形成されている。この工具係合部４３には、その前端部
側外周面に形成されたおねじ部４１の締め付け用工具
（プラグレンチ等）ＰＷが係合し、袋ナット４０のおね
じ部４１をプラグホールＰＨのめねじ部１４１に螺合さ
せて圧力センサ内蔵スパークプラグ１をプラグホールＰ
Ｈの座面１４３に押圧固定する。工具係合部４３の外接
円の直径ｄ1を、おねじ部４１の谷径（すなわちめねじ
部１４１の内径）Ｄ1よりも小に設定し、ねじ装着のた
めの締め付け用工具ＰＷの係合スペースをおねじ部４１
の外径Ｄ2と工具係合部４３の外接円直径ｄ1との間で確
保している。なお、図４のように締め付け用工具ＰＷが
工具係合部４３の外側に位置する場合には、締め付け用
工具ＰＷの外接円直径ｄ2を、おねじ部４１の谷径Ｄ1よ
りも小に設定することにより、ねじ装着のための締め付
け用工具ＰＷの係合スペースがより確実に確保できる。

【００２５】このように、ねじ装着のための締め付け用
工具ＰＷの係合スペースを確実に確保しつつ、プラグホ
ールＰＨの開口部１４２からめねじ部１４１に至る部分
の軸断面を、袋ナット４０のおねじ部４１が通過する程
度にまで小さくして、プラグホールＰＨの小径化を実現
することができる。

【００２６】図５に示すように、高電圧供給部３０は、
点火コイルユニットＩＣの高電圧端子ＨＶで発生する高
電圧を導電性スプリング等の導電性部材（図示せず）を
介してスパークプラグ１０の端子電極１３に供給する。
３１は、この導電性部材を絶縁するための絶縁部材を示
し、ゴム（例えばシリコンゴム）、樹脂（例えばポリエ
ステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂）等で構成
される。そして、絶縁部材３１のうち、高電圧端子ＨＶ
及び端子電極１３を覆う外周面部には、電極板２４から
延出したリード線２７を収容するリード線収容部３２
が、軸線方向に沿って凹溝状に形成されている。絶縁破
壊が起こりやすい高電圧端子ＨＶ及び端子電極１３を覆
う部分は絶縁部材３１を厚くし、この厚くした絶縁部材
３１を利用してリード線収容部３２を形成することによ
り、絶縁材料を無駄なく有効利用している。

【００２７】以上で述べたような種々の変更・工夫を重
ねることにより、圧力センサ内蔵スパークプラグ１を備
えたプラグホールＰＨを、軸線方向のほぼ全長にわたっ
て軸断面円形状とすることができる。プラグホールＰＨ
の軸断面形状を非円形状に加工する場合や、プラグホー
ルＰＨへのリード線配線用の軸方向溝の追加加工等を要
する場合のように、製造コストを大幅に上昇させること
もない。

【００２８】図２において本実施例の具体的寸法を例示
すれば、以下の通りである。 ・プラグホールＰＨの最大径：Ｄmax＝２０〜２５ｍｍ
（例えば２０ｍｍ） ・おねじ部４１の外径（めねじ部１４１の谷径）：Ｄ2
＝２２〜２７ｍｍ（例えば２２ｍｍ） ・めねじ部１４１の内径（おねじ部４１の谷径）：Ｄ1
＝２０〜２５ｍｍ（例えば２０ｍｍ） ・締め付け用工具ＰＷの外接円直径：ｄ2＝２０〜２４
ｍｍ（例えば２０ｍｍ） ・工具係合部４３の外接円直径：ｄ1＝１８〜２２ｍｍ
（例えば１８ｍｍ）

【００２９】次に、図５を参照して、圧力センサ内蔵ス
パークプラグ１を内燃機関のシリンダヘッドＣＨに装着
する方法について説明する。 （１）まず、圧力センサ２０から延出するリード線２７
を、主体金具１１の鍔部１１ｄのリード線挿通孔１１ｅ
に挿通し、後方へ引き出しておく。センサケース２１を
主体金具１１の取付座部１１ｃにレーザ溶接等により接
合固定する。 （２）鍔部１１ｄの外面の係合部１１ｈに袋ナット４０
を当接させる。このとき、リード線２７を袋ナット４０
の縮径面４２で摺動させつつ、袋ナット４０の内側から
後方へ引き出す。袋ナット４０の工具係合部４３に締め
付け用工具ＰＷを係合し、袋ナット４０の外周面に形成
されたおねじ部４１と、プラグホールＰＨの内周面に形
成されためねじ部１４１とを螺合させ、圧力センサ内蔵
スパークプラグ１を燃焼室ＣＲ（シリンダヘッドＣＨ）
側に押圧固定する。 （３）スパークプラグ１０の端子電極１３と点火コイル
ユニットＩＣの高電圧端子ＨＶとを、プラグホールＰＨ
の内側において高電圧供給部３０で接続する。高電圧供
給部３０を覆う絶縁部材３１のうち、高電圧端子ＨＶ及
び端子電極１３を覆う外周面部に形成されたリード線収
容部３２に、リード線２７を収容する。リード線２７の
先端部はプラグホールＰＨの開口部１４２から延出し、
検出装置等に接続される。

【００３０】次に、本発明にかかる圧力センサ内蔵タイ
プの圧力センサ付プラグの第二実施例の内部構造を図６
に示す。図６の第二実施例では、図３の第一実施例から
次の３点で変更している。なお、図３と共通する部分に
は同一符号を付して説明を省略する。 （１）主体金具１１の鍔部１１ｄを軸線方向に貫通する
円形状のリード線挿通孔１１ｅ（図３（ｂ）参照）か
ら、鍔部１１ｄの外周縁に開口するスリット１１ｅ’
（図６（ｂ）参照）に変更している。リード線２７のス
リット１１ｅ’への着脱が外周縁開口１１ｆ側から行え
るので効率的であり、リード線２７の切損も少ない。 （２）上記スリット１１ｅ’に、内側にリード線２７を
挿通保持した金属製パイプ１１ｆをろう付け、溶接等に
より接合した。電極板２４の端子２４ａからのリード線
２７の抜け等が防止できる。 （３）主体金具１１の取付座部１１ｃに固定されたセン
サケース２１の後端をさらに後方へ延ばして鍔部１１ｄ
と接触させ、鍔部１１ｄとセンサケース２１とを全周に
わたってシーム溶接等により接合・密閉した。センサケ
ース２１が密閉され、充填層２６の充填量も増加するの
で絶縁性が改善される。

【００３１】次に、図７には図４の袋ナット４０の工具
係合部４３の変更例を示す。図４に示した正六角形状の
工具係合部４３の他、図７（ａ）（ｂ）に示すスリット
形状の工具係合部４３’や、図７（ｃ）（ｄ）に示す二
面形状の工具係合部４３”等であってもよい。なお、ス
リット形状や二面形状のものでは、プラグレンチ等の締
め付け用工具ＰＷ’，ＰＷ”のタイプが、工具係合部全
体を外側から覆う正六角形状のものＰＷとは異なってい
る（図７（ａ）（ｃ）参照）。図７からわかるように、
スリット形状や二面形状のものでは、 締め付け用工具の外接円直径：ｄ2＝工具係合部の外接
円直径：ｄ1 となる（図４参照）。

【００３２】（試験例）本発明における圧力測定時のヒ
ステリシスの軽減効果を確認するために、以下のような
燃焼圧力の測定試験を行った。

【００３３】まず、図２に示すように、袋ナット４０の
外周面に形成されたおねじ部４１と、プラグホールＰＨ
の内周面に形成されためねじ部１４１とを螺合させ、燃
焼室ＣＲ側に押圧固定された圧力センサ２０（以下、実
施例センサという）を備えたシリンダヘッドＣＨを用意
した。これとは別に、前述した特開平９−４９４８３号
公報の図８に示すように、主体金具先端側のおねじ部と
シリンダヘッドのめねじ部とによって形成され、燃焼室
に連通する形態の従来構造のねじ嵌合部によって、燃焼
室側に押圧固定された圧力センサ（以下、比較例センサ
という）を備えたシリンダヘッドも用意した。

【００３４】実施例センサを備えたシリンダヘッドＣＨ
を供試内燃機関（２０００ｃｃ、４サイクルエンジン）
に取り付け、回転数１５００ｒｐｍ、吸入空気圧０．０
４６ＭＰａで連続運転したときの燃焼圧力波形を、基準
センサと比較測定した。次に、比較例センサを備えたシ
リンダヘッドを供試内燃機関に取り付け、同じ運転条件
での燃焼圧力波形を基準センサと比較測定した。このと
きの燃焼圧力波形とリサージュ曲線とを図８に示す。

【００３５】図８に示すように、実施例センサで測定さ
れた燃焼圧力波形は基準センサによるものと極めてよく
一致している。したがって、リサージュ曲線上でのヒス
テリシス（降圧側の追従性の遅れ）は、比較例センサの
場合の最大１５％から最大３％へと顕著な軽減効果がみ
られた。

【００３６】ところで、再び図２において、袋ナット４
０の外周面に形成されたおねじ部４１と、プラグホール
ＰＨの内周面に形成されためねじ部１４１とを螺合さ
せ、圧力センサ内蔵スパークプラグ１を燃焼室ＣＲ（シ
リンダヘッドＣＨ）側に押圧固定する場面について考察
する。このとき、袋ナット４０と鍔部１１ｄとの当接位
置（当接面）の摩擦によって、袋ナット４０の回転に伴
って鍔部１１ｄ（圧力センサ内蔵スパークプラグ１）が
つれ回りを起こす場合は、締め付け完了時点で圧力セン
サ２０から取り出されるリード線２７の周方向における
延出位置は、所定位置（例えば検出装置や制御装置等の
設置方向）に定まらずまちまちとなる。このため、袋ナ
ット４０をねじ装着のため回転させる間ずっと、鍔部１
１ｄ（圧力センサ内蔵スパークプラグ１）がつれ回りを
起こさないよう作業者が保持する必要がある。さもない
と、リード線２７を迂回させて配線するための余分なス
ペースや取付部材を要し、作業工程が煩雑になったり製
造コストがアップしたりするおそれがある。また、迂回
配線の余裕長さとその配置スペースが十分でないとリー
ド線の損傷・断線等が発生する可能性もある。

【００３７】つまり、ここでの課題は、圧力センサ２０
から取り出されるリード線２７の周方向における延出位
置を、例えば検出装置等の所定の位置（方向）に容易に
位置決めでき、リード線の損傷・断線等も発生しにくい
圧力センサ付プラグを得ることにある。

【００３８】そこで、図２の実施例では、プラグホール
ＰＨの最前部において、燃焼室ＣＲに連通して形成され
た挿入孔１１１の周方向所定位置に軸方向の凹部１５０
（図２ではキー溝）を形成するとともに、この挿入孔１
１１に挿入される主体金具１１のスカート部１１ａに、
凹部１５０にはまりあう突起１５１（図２ではリベッ
ト）を形成している。これによって、圧力センサ２０か
ら取り出されるリード線２７の周方向における延出位置
を容易に位置決めできるようになり、リード線２７の損
傷・断線等も発生しにくくなる。

【００３９】例えば凹部１５０を周方向の複数箇所に形
成しておき、突起１５１の挿入位置を選択することによ
り、リード線２７の周方向における延出位置を変更でき
るようにすれば、さらに周方向の所定位置での位置合わ
せができるようになる。なお、挿入孔１１１側に突起１
５１、スカート部１１ａ側に凹部１５０を形成するよう
にしてもよい。

【００４０】以上の説明は、内蔵タイプの圧力センサ付
スパークプラグの実施例についてのみ行ったが、本発明
は単独タイプの圧力センサ付スパークプラグにも適用可
能である。また、本発明は、スパークプラグ以外にも例
えばグロープラグ等にも適用可能である。さらに、実施
例の説明において、袋ナット４０を主体金具１１とは別
体形成した例を示したが、主体金具１１に対して相対回
転可能かつ軸線方向への所定距離以上の離間を不可とす
るように一体的に形成しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧力センサ付プラグを備えた内
燃機関のシリンダヘッドを表す部分縦断面図。

【図２】図１の一部を拡大した部分縦断面図及びそのＸ
−Ｘ矢視断面図。

【図３】本発明にかかる圧力センサ内蔵タイプの圧力セ
ンサ付プラグの第一実施例を表わす部分縦断面図及び鍔
部の説明図。

【図４】袋ナットの斜視図、平面図及び正面半断面図。

【図５】図１の組立状態を説明する分解斜視図。

【図６】本発明にかかる圧力センサ内蔵タイプの圧力セ
ンサ付プラグの第二実施例を表わす部分縦断面図及び鍔
部の説明図。

【図７】図４の変更例を示す袋ナットの斜視図及び平面
図。

【図８】燃焼圧力測定試験の結果を表すグラフ。

【符号の説明】

１ 圧力センサ内蔵スパークプラグ（圧力センサ付
プラグ） １０ スパークプラグ（プラグ） １１ 主体金具 １１ｄ 鍔部（膨出部） １１ｅ リード線挿通孔 １１ｅ’スリット １１ｈ 係合部 ２０ 圧力センサ ２７ リード線 ４０ 袋ナット（筒状押圧部） ４１ おねじ部 ４２ 縮径面（摺動案内面） ４３ 工具係合部 １４１ めねじ部 １４２ 開口部 １４３ 座面 ＣＨ 内燃機関のシリンダヘッド ＣＲ 燃焼室 ＰＨ プラグホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 隆博 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA23 BB14 CC11 DD09 EE23 FF43 GG11 HH03 2G087 AA01 BB12 BB14 CC12 3G019 KA01 KA28 5G059 AA08 KK03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 径方向に膨出する膨出部を有し、かつ内
   燃機関のプラグホールの底部に形成された座面に係止さ
   れることが予定されるプラグと、前記膨出部と前記座面
   との間に配置されるとともに、前記内燃機関の燃焼室の
   圧力に基づく電気的出力を取り出すためのリード線を有
   する圧力センサとを備え、 前記膨出部に当接する筒状押圧部の外周面に形成された
   おねじ部と、前記プラグホールの内周面に形成されため
   ねじ部との螺合により、前記圧力センサを前記座面に押
   圧固定するとともに、 前記リード線が前記筒状押圧部の内側に配設されている
   ことを特徴とする圧力センサ付プラグ。
2. 【請求項２】 前記圧力センサは、前記プラグの主体金
   具に一体的に形成されている請求項１記載の圧力センサ
   付プラグ。
3. 【請求項３】 前記膨出部には、前記筒状押圧部が当接
   する係合部が形成されている請求項１又は２記載の圧力
   センサ付プラグ。
4. 【請求項４】 前記膨出部には、前記筒状押圧部の当接
   位置よりも半径方向内側において、前記リード線を配設
   するために、軸線方向に貫通するリード線挿通孔が形成
   されている請求項１ないし３のいずれかに記載の圧力セ
   ンサ付プラグ。
5. 【請求項５】 前記膨出部には、前記リード線を配設す
   るために、外周縁に開口するスリットが形成されている
   請求項１ないし３のいずれかに記載の圧力センサ付プラ
   グ。
6. 【請求項６】 前記筒状押圧部の内周面は、前記プラグ
   ホールの軸線方向において、該プラグホールの開口部に
   向かうにつれて縮径する縮径面を有する請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の圧力センサ付プラグ。
7. 【請求項７】 前記筒状押圧部には、前記おねじ部の締
   め付け用工具が係合する工具係合部を形成し、この工具
   係合部の外接円の直径が、前記おねじ部の谷径よりも小
   に設定される請求項１ないし６のいずれかに記載の圧力
   センサ付プラグ。