JP2004124910A - Glow plug with combustion sensor, and fitting structure and fitting method of glow plug with combustion pressure sensor - Google Patents

Glow plug with combustion sensor, and fitting structure and fitting method of glow plug with combustion pressure sensor Download PDF

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    • F23Q2007/002—Glowing plugs for internal-combustion engines with sensing means

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize the stable sensor output characteristic by restricting fluctuation of the sensor output characteristic in a glow plug with a combustion sensor after installation thereof in an engine. <P>SOLUTION: A sheath tube 202 is inserted into a housing 201, which is connected to an engine head 1 by bolts, for fixation and to be exposed on a combustion chamber 1a side, and a heating coil 203 for heating by electrifying is provided in the sheath tube 202. A metal core shaft 204 is housed in the housing 201 so that one end thereof is electrically continued to the heating coil 203 and the other end thereof is projected from the other end of the housing 201. The other end of the housing 201 is provided with a pressure sensor 300 for detecting the combustion pressure by detecting the force working to the sheath tube 202 with the generation of the combustion pressure and transmitted through the core shaft 204. In this glow plug 100 installed in the engine, a load at 900 N or more is applied to the pressure sensor 300 in one side direction of the core shaft 204 by fastening a fixing nut 211. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの燃焼室内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサを有する燃焼圧センサ付きグロープラグおよびそのような燃焼圧センサ付きグロープラグのエンジンへの取付構造並びに取付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の一般的な燃焼圧センサ付きグロープラグの概略断面構成を図１５（ａ）、（ｂ）に示す（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１５において（ａ）はグロープラグ１００単体の図、（ｂ）はグロープラグ１００をエンジンのエンジンヘッド１に取り付けた状態を示す図である。
【０００４】
グロープラグ１００は、一端側がエンジンの燃焼室１ａ側に位置するようにエンジンヘッド１にネジ結合可能な筒状のハウジング２０１を有する。ハウジング２０１の外周面には、当該ネジ結合のための取付ネジ部２０１ｂが形成されている。ハウジング２０１の内部には、一端側がハウジング２０１の一端から露出するようにパイプ部材２０２が保持されている。
【０００５】
パイプ部材２０２の内部には、通電により発熱する発熱部材２０３が設けられている。この発熱部材２０３とパイプ部材２０２との間には絶縁粉末２０５が充填されている。それにより、発熱部材２０３、絶縁粉末２０５およびパイプ部材２０２が一体化されてなる発熱体２０６が構成されている。
【０００６】
また、ハウジング２０１の内部には、金属製の電極としての中軸２０４が収納されている。中軸２０４の一端側は発熱部材２０３と接続されて電気的に導通し、中軸２０４の他端側はハウジング２０１の他端から突出している。
【０００７】
そして、ハウジング２０１の他端側には、燃焼圧を検出する燃焼圧センサ３００が設けられている。この燃焼圧センサ３００は、圧電素子からなるものであり、エンジンの燃焼圧の発生に伴いパイプ部材２０２に作用する力が中軸２０４を介して伝達されることで当該燃焼圧を検出するものである。
【０００８】
ここで、燃焼圧センサ３００は、中軸２０４の他端側に設けられた押圧部材としての固定ナット２１１によってハウジング２０１に締め付けられ固定されている。すなわち、固定ナット２１１は、燃焼圧センサ３００を中軸２０４の一端側方向に向かってハウジング２０１へ押しつけることで、燃焼圧センサ３００をハウジング２０１の他端側に固定している。
【０００９】
このようなグロープラグ１００は、図１５（ｂ）に示すように、ハウジング２０１の一端側から露出するパイプ部材２０２が燃焼室１ａ内に露出するようにエンジンヘッド１に対して、規定の締め付けトルクにてネジ結合されている。
【００１０】
そして、このエンジンに装着されたグロープラグ１００においては、燃焼室１ａ内の圧力すなわち燃焼圧に応じた軸方向の荷重がパイプ部材２０２に印加されると、パイプ部材２０２はハウジング２０１に対して微小変動する。
【００１１】
このパイプ部材２０２の変位によりパイプ部材２０２に固定された中軸２０４も同様に変位し、この中軸２０４の変位によって、固定ナット２１１による燃焼圧センサ３００への荷重が変化（緩和）される。そして、その荷重変化に伴って燃焼圧センサ３００から出力される信号に基づいて、上記した燃焼圧が検出されるようになっている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−１２４３３６号公報（第３−５頁、第１図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、グロープラグ１００をエンジンに締め付けて装着した後において、次のような問題が新たに生じることを見出した。
【００１４】
一つは、グロープラグ１００をエンジンに締め付けてネジ結合することによるセンサ出力特性の変動である。上述したように、燃焼圧センサ３００は、中軸２０４の他端側に設けられた押圧部材としての固定ナット２１１によって、中軸２０４の一端側方向に向かってハウジング２０１へ押しつけられることで固定されている。
【００１５】
ここで、グロープラグ１００単体では、固定ナット２１１の螺着による燃焼圧センサ３００への予荷重は５００〜１０００Ｎ相当である。また、この状態では、上記図１５（ａ）に示すように、中軸２０４は、パイプ部材２０２に挿入されてパイプ部材２０２に固定されており、このパイプ部材２０２はハウジング２０１に固定部Ｋ１にてロウ付けや圧入等により固定保持されている。
【００１６】
そのため、図１５（ａ）の矢印に示すように、グロープラグ１００単体の状態では、固定部Ｋ１と固定ナット２１１との間において、固定ナット２１１の螺着の力により、固定部Ｋ１を支点として中軸２０４には引っ張り力が作用し、ハウジング２０１には圧縮力が作用している。
【００１７】
一方、図１５（ｂ）の如くエンジンヘッド１へグロープラグ１００を締め付けて装着すると、厳密には、ハウジング２０１のうちシート部２０１ｃと取付けネジ部２０１ｂとの間の部位に、締め付けに伴う軸力の大半が作用することとなろ。そして、これら両部２０１ｃ、２０１ｂ間のハウジング部位には圧縮力が働き、モデル的には図１５（ｂ）に示すように歪変位し見かけ上は収縮することとなる。
【００１８】
このようにエンジン装着の締め付けに伴ってハウジング２０１が収縮する結果、図１５（ｂ）に示すように、相対的には中軸２０４が隙間Ｅの分だけ浮き上がった状態となる。これにより、当初固定ナット２１１によって燃焼圧センサ３００に負荷された予荷重は開放される。したがって、グロープラグ１００をエンジンにネジ結合して装着すると、燃焼圧センサ３００に付加されている予荷重の低下を招くこととなる。
【００１９】
ここで、燃焼圧センサ３００は、例えば圧電素子が電極などとともにケースに組み付けられて一体化されたものであり、これら一体化された各構成部品が固定ナット２１１とハウジング２０１の他端側との間に挟まれた形となっている。
【００２０】
そのため、固定ナット２１１による燃焼圧センサ３００への予荷重が小さい場合、燃焼圧センサ３００とハウジング２０１、固定ナット２１１との間、および、燃焼圧センサ３００の各構成部品間における接触部界面には、表面のバリや平面度状態の影響等も受けて、微小な隙間が形成されることとなる。
【００２１】
その結果、発熱体２０６を構成するパイプ部材２０２が燃焼圧によって微小変動し、その変位が中軸２０４を介して固定ナット２１１から燃焼圧センサ３００へ伝わる際、この変位は上記の微小な隙間にて吸収されてしまう。ちなみに、有限要素法による解析では、発熱体２０６へ５ＭＰａの燃焼圧が加圧された時、燃焼圧センサ３００へ伝わる変位は数十ｎｍのレベルであり、上記の微小な隙間の影響は大きい。
【００２２】
つまり、燃焼圧センサ３００への予荷重が小さいと、上記した微小な隙間によって、▲１▼燃焼圧センサ３００中の圧電素子などのセンシング部への燃焼圧の伝達効率が低下するため、出力感度が減少する。▲２▼燃焼圧の伝達速度が減衰するため応答性が悪化する。
【００２３】
さらには、▲３▼各部品の固定保持力が小さくなるため、エンジン振動により各部品が振動あるいは共振する。この場合、この振動を燃焼圧センサ３００自身が受けることとなるため、圧力信号に加えて振動出力がノイズとして重畳し、ＳＮ比の悪化に繋がる。
【００２４】
このように、グロープラグ１００をエンジンに装着した後においては、グロープラグ１００をエンジンに締め付けてネジ結合することによるセンサ出力特性の変動が問題となる。
【００２５】
二つめの問題は、通電時の発熱体２０６の温度上昇によるセンサ出力特性の変動である。エンジン始動の際、始動補助として発熱体２０６の発熱部材２０３へ通電し赤熱状態とした場合において、通電を遮断した状態と比較して、発熱体２０６の温度上昇とともに出力感度の変化（低下）がみられた。
【００２６】
例えば、通電時、発熱体２０６を９００℃に発熱させ飽和させた状態では、発熱部材２０３との接続部近傍の中軸２０４は、細径かつ長尺で放熱性が劣る点も重なり、先端部で４００℃以上にも達する。また、上述したように、中軸２０４は、燃焼圧センサ３００への予荷重の印加により、中軸２０４自体はその予荷重に相当する引っ張り力を受けている。
【００２７】
その結果、通電時には発熱に伴う熱膨張と引っ張り力との作用により、図１５（ｂ）中の矢印Ｃに示すように、中軸２０４はハウジング２０１の他端側へ容易に伸ばされる。これにより燃焼圧センサ３００に印加されていた予荷重（加圧力）は開放され低下することとなる。
【００２８】
そのため、上述した一つめの問題と同様、燃焼圧センサ３００への予荷重の低下による出力感度の低下、応答性の悪化、ＳＮ比の悪化が生じる。このように、グロープラグ１００をエンジンに装着した後においては、通電時の発熱体２０６の温度上昇によるセンサ出力特性の変動が問題となる。
【００２９】
本発明は上記問題に鑑み、エンジン装着後の燃焼圧センサ付きグロープラグにおいて、センサ出力特性の変動を抑制し、安定したセンサ出力特性を実現することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一端側がエンジンの燃焼室（１ａ）側に位置するようにエンジンにネジ結合可能な筒状のハウジング（２０１）と、一端側がハウジングの一端から露出するようにハウジングの内部に保持されたパイプ部材（２０２、４０４）と、パイプ部材内に設けられ通電により発熱する発熱部材（２０３、４０１）と、一端側が発熱部材と接続されて電気的に導通するとともに他端側がハウジングの他端から突出するようにハウジング内に収納されている金属製の中軸（２０４）と、エンジンの燃焼圧の発生に伴いパイプ部材に作用する力が中軸を介して伝達されて燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）とを備えるグロープラグ（１００、１１０）を有しており、グロープラグが、ハウジングの一端側から露出するパイプ部材が燃焼室内に露出するようにエンジンにネジ結合されて取り付けられている燃焼圧センサ付きグロープラグの取付構造において、次のような特徴を有するものである。
【００３１】
すなわち、燃焼圧センサはハウジングの他端側に設けられており、中軸の他端側には、燃焼圧センサを中軸の一端側方向に向かってハウジングへ押しつけるように固定する押圧部材（２１１、２１３）が設けられており、燃焼圧センサには、押圧部材によって中軸の一端側方向へ９００Ｎ以上の荷重が印加されていることを特徴とする。
【００３２】
本発明は、本発明者らの実験検討の結果得られたものである。グロープラグをエンジンに装着した状態にて、燃焼圧センサとハウジングとの間および燃焼圧センサを構成する各部品間などにおける微小な隙間を極力無くしてセンサ出力特性の変動を抑制するには、エンジン装着状態の燃焼圧センサに対して中軸の一端側方向へある大きさ以上の荷重を印加すれば良いと考えた。
【００３３】
そのような荷重の大きさを検討した結果、当該荷重が９００Ｎ以上であれば良いことを実験的に見出した（図８参照）。よって、本発明によれば、エンジン装着後の燃焼圧センサ付きグロープラグにおいて、センサ出力特性の変動を抑制し、安定したセンサ出力特性を実現することができる。
【００３４】
また、請求項２に記載の発明では、荷重は、中軸（２０４）の破壊強度の７０％以下の大きさであることを特徴とする。
【００３５】
それによれば、荷重が大きすぎることによる中軸の破壊を極力抑制することができ好ましい。
【００３６】
また、請求項３に記載の発明は、一端側がエンジンの燃焼室（１ａ）側に位置するようにエンジンにネジ結合可能な筒状のハウジング（２０１）と、一端側がハウジングの一端から露出するようにハウジングの内部に保持されたパイプ部材（２０２、４０４）と、パイプ部材内に設けられ通電により発熱する発熱部材（２０３、４０１）と、一端側が発熱部材と接続されて電気的に導通するとともに他端側がハウジングの他端から突出するようにハウジング内に収納されている金属製の中軸（２０４）と、エンジンの燃焼圧の発生に伴いパイプ部材に作用する力が中軸を介して伝達されて燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）とを備えるグロープラグ（１００、１１０）を用意し、グロープラグを、ハウジングの一端側から露出するパイプ部材が燃焼室内に露出するようにエンジンにネジ結合して取り付けるようにした燃焼圧センサ付きグロープラグの取付方法において、次のような特徴を有するものである。
【００３７】
すなわち、燃焼圧センサをハウジングの他端側に設けるとともに、ハウジングを規定の締め付けトルクでエンジンにネジ結合することにより、グロープラグをエンジンに取り付けた後、中軸の他端側に取り付けられた押圧部材（２１１、２１３）によって、燃焼圧センサに対して中軸の一端側方向へ荷重を印加することで、燃焼圧センサをグロープラグに固定することを特徴とする。
【００３８】
それによれば、グロープラグをエンジンに装着した後、押圧部材によって燃焼圧センサに対して中軸の一端側方向へ印加する荷重を、例えば９００Ｎ以上とすることで、上記請求項１に記載の取付構造を適切に実現することができる。
【００３９】
よって、本発明によっても、請求項１の発明と同様に、エンジン装着後の燃焼圧センサ付きグロープラグにおいて、センサ出力特性の変動を抑制し、安定したセンサ出力特性を実現することができる。
【００４０】
また、請求項４に記載の発明は、一端側がエンジンの燃焼室（１ａ）側に位置するようにエンジンのエンジンヘッド（１）にネジ結合可能な筒状のハウジング（２０１）と、一端側がハウジングの一端から露出するようにハウジングの内部に保持されたパイプ部材（２０２、４０４）と、パイプ部材内に設けられ通電により発熱する発熱部材（２０３、４０１）と、一端側が発熱部材と接続されて電気的に導通するとともに他端側がハウジングの他端から突出するようにハウジング内に収納されている金属製の中軸（２０４）と、エンジンの燃焼圧の発生に伴いパイプ部材に作用する力が中軸を介して伝達されて燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）とを備えるグロープラグ（１００、１１０）を用意し、グロープラグを、ハウジングの一端側から露出するパイプ部材が燃焼室内に露出するようにエンジンにネジ結合して取り付けるようにした燃焼圧センサ付きグロープラグの取付方法において、次のような特徴を有するものである。
【００４１】
すなわち、エンジンヘッドと同様の形態でグロープラグを取付可能な代替治具（５００）を用意し、燃焼圧センサをハウジングの他端側に設けるとともに、エンジンヘッドへの締め付け時における規定の締め付けトルク以上でハウジングを代替治具にネジ結合した後、中軸の他端側に取り付けられた押圧部材（２１１、２１３）によって、燃焼圧センサに対して中軸の一端側方向へ荷重を印加することで、燃焼圧センサをグロープラグに固定し、続いて、グロープラグを代替治具から取り外してエンジンヘッドにネジ結合することを特徴とする。
【００４２】
それによれば、代替治具にグロープラグをネジ結合して装着した状態にて、押圧部材によって燃焼圧センサに対して中軸の一端側方向へ印加する荷重を、例えば９００Ｎ以上とすることで、上記請求項１に記載の発明と同様の効果を有するグロープラグの代替治具への取付構造を実現することができる。
【００４３】
そして、このグロープラグを代替治具から取り外して、同様の締め付けトルクにてエンジンヘッドに装着したときには、燃焼圧センサには、上記した微小な隙間を極力無くしセンサ出力特性の変動を抑制するのに十分な荷重が、押圧部材によって印加されている。
【００４４】
そのため、本発明によっても、エンジン装着後の燃焼圧センサ付きグロープラグにおいて、センサ出力特性の変動を抑制し、安定したセンサ出力特性を実現することができる。
【００４５】
また、請求項５に記載の発明は、一端側がエンジンの燃焼室（１ａ）側に位置するようにエンジンに取り付けられる筒状のハウジング（２０１）と、一端側がハウジングの一端から露出するようにハウジングの内部に保持されたパイプ部材（２０２）と、パイプ部材内に設けられ通電により発熱する発熱部材（２０３）と、一端側がパイプ部材の内部にて発熱部材と接続されて電気的に導通するとともに他端側がハウジングの他端から突出するようにハウジング内に収納されている金属製の中軸（２０４）と、エンジンの燃焼圧の発生に伴いパイプ部材に作用する力が中軸を介して伝達されて燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）とを備える燃焼圧センサ付きグロープラグにおいて、中軸の一端側のうちパイプ部材の内部に位置する部位（２０４ｃ）を、熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃以下であるものとしたことを特徴とする。
【００４６】
本発明も、実験的に見出されたものである。つまり、中軸の一端側のうちパイプ部材の内部に位置する部位すなわち発熱部材と隣り合う部位を、熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃以下のものとすることで、通電後における中軸の熱膨張による伸びを抑制し、センサ出力特性の変動を大幅に抑制できることを実験的に見出した。
【００４７】
そして、本発明によれば、通電時の発熱体の温度上昇による中軸の伸びを抑制することができるため、燃焼圧センサとハウジングとの間および燃焼圧センサを構成する各部品間などにおける微小な隙間を極力無くしてセンサ出力特性の変動を抑制できる。
【００４８】
よって、本発明によっても、エンジン装着後の燃焼圧センサ付きグロープラグにおいて、センサ出力特性の変動を抑制し、安定したセンサ出力特性を実現することができる。
【００４９】
ここで、請求項６に記載の発明のように、中軸（２０４）の一端側のうちパイプ部材（２０２）の内部に位置する部位（２０４ｃ）の長さは、１５ｍｍ以上とすることが実用上、好ましい。
【００５０】
また、請求項７に記載の発明のように、ハウジング（２０１）は硫黄快削鋼または炭素鋼からなり、中軸（２０４）における熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃以下の部位（２０４ｃ）は、Ｆｅを主成分としてＣｒ、Ｎｉ、Ｃｏから選択された少なくとも１種の金属が混合された合金からなるものにできる。
【００５１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。なお、説明の簡略化を図るため、以下の各実施形態相互において、同一部分には図中、同一符号を付してある。
【００５３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃焼圧センサ付きグロープラグ１００の全体概略をディーゼルエンジン（内燃機関）のエンジンヘッド（被取付部）１へ取り付けた状態にて示す縦断面図である。
【００５４】
グロープラグ１００は、大きくは、発熱体を備えかつ燃焼圧伝達の媒体を果たすプラグ本体部２００と、燃焼圧に伴いプラグ本体部２００に作用する力を圧電素子の圧電特性に基づく電気信号に変換することによりエンジンの燃焼圧を検出する手段である圧力センサ（本発明でいう燃焼圧センサ）３００と、を備えて構成されている。
【００５５】
ここで、プラグ本体部２００は、大きくは、一端側（図１中の下方側）が燃焼室１ａ側に位置し他端側（図１中の上方側）がエンジンヘッド１の外部に位置するようにエンジンヘッド１にネジ結合される金属製筒状のハウジング２０１と、一端側がハウジング２０１の一端から露出し他端側がハウジング２０１の内部に保持された筒状のシース管（本発明でいうパイプ部材）２０２と、シース管２０２の一端側に収納保持され通電により発熱する発熱コイル（本発明でいう発熱部材）２０３と、一端側が発熱コイル２０３に電気的に導通されるとともに他端側がハウジング２０１の他端から突出するようにハウジング２０１の内部に保持された金属製棒状の中軸（電極体、棒状電極）２０４とを備えている。
【００５６】
エンジンヘッド１には、その外表面から内部の燃焼室１ａまで貫通するネジ穴（グローホール）が形成されており、プラグ本体部２００は、このネジ穴に対してプラグの軸方向（長手方向）に挿入されている。
【００５７】
ハウジング２０１は、硫黄快削鋼または炭素鋼からなり、その外形形状は一端側（燃焼室１ａ側）が小径で他端側が大径の段付形状になっている。そして、ハウジング２０１の小径部外周面におけるプラグ軸方向の中間部には取付ネジ部２０１ｂが形成されている。
【００５８】
また、ハウジング２０１の大径部外周面にはグロープラグ１００をエンジンヘッド１にネジ結合する際に利用される六角部２０１ａが形成されている。そして、グロープラグ１００のプラグ本体部２００は、ハウジング２０１の取付ネジ部２０１ｂによって、エンジンヘッド１のネジ穴とネジ結合されている。
【００５９】
また、ハウジング２０１の一端にはテーパ状のシート面２０１ｃが形成され、このシート面２０１ｃとこれに対向するエンジンヘッド１のネジ穴のシート面とが密着して、燃焼室１ａからのガス漏れ防止がなされている。ここで、ハウジング２０１の六角部２０１ａは、エンジン装着スペースに合わせて、六角部の頂角の一部を除去・円周面を形成して外形を細化しても良い（図示せず）。
【００６０】
シース管２０２は、耐熱・耐食性合金（例えばステンレス材ＳＵＳ３１０等）等よりなる。シース管２０２において、ハウジング２０１の一端から露出する一端側の先端部は閉塞し、ハウジング２０１内に位置する他端は開口している。また、発熱コイル２０３はＮｉＣｒ及びＣｏＦｅ等の抵抗線からなるもので、シース管２０２の先端側内部に配設されている。
【００６１】
一方、シース管２０２の他端側内部には、中軸２０４の一端側が挿入配置されている。そして、発熱コイル２０３の他端はシース管２０２の一端に結合し、発熱コイル２０３の他端はシース管２０２に挿入された中軸２０４の一端に結合している。また、発熱コイル２０３及び中軸２０４とシース管２０２との問には、耐熱性を有する酸化マグネシウム等の絶縁粉末２０５が充填されている。
【００６２】
シース管２０２にはスウェージングによる絞り加工が施されており、それによって、内部に充填された絶縁粉末２０５の緻密性を高めるている。つまり、絶縁粉末２０５の充填密度を高めることにより熱伝導効率を上げている。それとともに、上記絞り加工によって、該絶縁粉末２０５を介して中軸２０４及び発熱コイル２０３が、シース管２０２に強固に保持固定されている。
【００６３】
ここで、シース管２０２のうち発熱コイル２０３を包含する部分において、これらシース管２０２、発熱コイル２０３及び絶縁粉末２０５により、発熱体２０６が構成されている。そして、発熱体２０６は、その先端部（シース管２０２の一端側）が露出するように、ハウジング２０１の一端側の内部に固定され保持されている。
【００６４】
これら発熱体２０６の外周面すなわちシース管２０２の外周面とハウジング２０１の内周面とは、嵌合圧入による固着、または、銀ロウ等のロウ付けにより接合、固定されている。
【００６５】
それによって、ハウジング２０１の一端側にてハウジング２０１の内面とシース管２０２の外面とが全周に渡って実質的に隙間無く固定された部分Ｋ１が固定部として形成される。そして、この固定部Ｋ１により、燃焼室１ａからの燃焼ガスがハウジング２０１内部に侵入しないようになっている。
【００６６】
なお、固定部Ｋ１は、図中の引き出し線にて指示されたハウジング２０１の内面とシース管２０２の外面とが接触している界面であり、プラグ径方向の全周に渡っていれば、当該界面の一部でも全部でも構わない。
【００６７】
また、シース管２０２の他端（開口端）において、当該他端と中軸２０４との問には、絶縁粉末２０５がスウェージングの際に抜けないようにするためのシール部材（シーリング）２０５ａが設けられている。
【００６８】
また、ハウジング２０１の他端側の内部において、シリコンゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ等からなる円筒リング２０７が中軸２０４の他端側から挿入配置されている。
【００６９】
ここで、円筒リング２０７は中軸２０４の芯出しと振動抑制及びハウジング２０１内の防水・気密性確保とを目的としたものである。そして、ハウジング２０１の他端側のうち円筒リング２０７と接触する部分をテーパ形状にすることによって、円筒リング２０７とハウジング２０１との密着性が良くなり、制振効果・防水・気密性はさらに向上する。
【００７０】
また、中軸２０４の他端側には、樹脂系（例えばフェノール樹脂・ＰＰＳ・積層マイカ）あるいはセラミック系（例えばアルミナ）の絶縁材料から成る絶縁ブッシュ２１０が嵌め込まれている。また、ハウジング２０１の六角部２０１ａの内部には段付の大径穴部２０１ｄを設けることにより、その大径穴部２０１ｄと中軸２０４の外周面との問に収納部２０１ｅが形成されている。
【００７１】
この収納部２０１ｅには略円環状の圧力センサ３００（詳細後述）が収納されている。この圧力センサ３００は、収納部２０１ｅに収納された後、絶縁ブッシュ２１０を中軸２０４に嵌め込み、中軸２０４の他端に設けられた端子ネジ２０４ａに固定ナット２１１を締め付けることにより、絶縁ブッシュ２１０とハウジング２０１との間に固定保持されている。
【００７２】
このように、ハウジング他端側の収納部２０１ｅに設けられた圧力センサ３００は、押圧部材としての固定ナット２１１の軸力によって、中軸２０４の一端側方向に向かってハウジング２０１へ押しつけるように固定されている。
【００７３】
ここにおいて、本実施形態では、グロープラグ１００をエンジンヘッド１に装着した状態で、圧力センサ３００には、固定ナット２１１によって中軸２０４の一端側方向へ９００Ｎ以上の荷重が印加されている。
【００７４】
また、ハウジング２０１の大径穴部２０１ｄの内周面と圧力センサ３００の外周面との問にはＯリング２０８が配置され、圧力センサ３００の内周面と中軸２０４の外周面との問には円筒リング２０９が挿入され配置されている。なお、このＯリング２０８と円筒リング２０９は、シリコンゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ等からなる。
【００７５】
ここで、Ｏリング２０８は、ハウジング２０１内の防水・気密性確保を目的としたものであり、円筒リング２０９は、中軸２０４の振動抑制とハウジング２０１内の防水・気密性確保とを目的としたものである。そして、センサ３００の円筒リング２０９と接触する部分はテーパー形状にすると円筒リング２０９との密着性が良くなり、防水・気密性はさらに向上する。
【００７６】
また、圧力センサ３００と固定ナット２１１とは、絶縁ブッシュ２１０により電気的に絶縁されている。さらに、圧力センサ３００と中軸２０４とは円筒リング２０９によって電気的に絶縁されている。
【００７７】
また、中軸２０４の他端に設けられた端子ネジ２０４ａには、各気筒問との結線用としてコネクティングバー２が端子ナット２１２によって固定され電気的に接続されている。このコネクティングバー２は図示しない電源に接続され、中軸２０４、発熱コイル２０３、シース管２０２、ハウジング２０１を介してエンジンヘッド１にアースされている。
【００７８】
これにより、グロープラグ１００において発熱体２０６は発熱し、ディーゼルエンジンの着火始動の補助を行うことが可能となっている。なお、各気筒間との結線にあたっては、シース管２０２（本発明でいうパイプ部材）の微小変位の妨げにならないよう、柔軟性に優れたリードワイヤ（自動車用電線）を用いても良い。
【００７９】
［圧力センサの詳細構成］
次に、圧力センサ３００の詳細構成を図２を参照して説明する。図２は、図１中の圧力センサ３００の拡大断面図である。
【００８０】
圧力センサ３００においては、円環状の極性を有した圧電セラミックス３０２が、ともに略円環状をなすメタルケース３０３と電極３０１に挟持されるようにパッケージングされてなるものである。
【００８１】
この圧電セラミックス３０２は例えば厚さ０．４ｍｍのチタン酸鉛あるいはチタン酸ジルコン酸鉛からなるものである。また、圧力センサ３００におけるメタルケース３０３および電極３０１とハウジング２０１の収納部２０１ｅとの間には、インシュレータ３０４が介在されている。
【００８２】
このインシュレータ３０４は天然マイカ、積層マイカ及びアルミナ等のセラミックス材あるいは、ポリイミドフィルム、フェノール等の樹脂材からなるもので、例えば厚さ０．２ｍｍ程度のものである。インシュレータ３０４は、圧力センサ３００で発生した出力信号がハウジング２０１ヘ短絡しない様、電極３０１を電気的に絶縁している。
【００８３】
なお、メタルケース３０３および電極３０１における圧電セラミックス３０２との接触面は、表面粗さ６．３Ｚ以下（例えば３．２Ｚや１．６Ｚ）となるような研削または研磨加工を施すことにより平面度を向上させることが好ましい。
【００８４】
それにより、メタルケース３０３および電極３０１が圧電セラミックス３０２と接触する面において面圧の均一化が図られ、密着性の向上と組み付け加圧時の素子割れを防止しやすくできる。ここで、メタルケース３０３と電極３０１の材質は、上記の研削又は研磨加工を容易にするため、磁性材である例えばＳＵＳ４３０を選定することができる。
【００８５】
また、メタルケース３０３は大きくは略円環状のフランジ部３０３ａと突出したパイプ状の小円形部３０３ｄで形成されているので、上記の研削又は研磨加工する上では、加工が容易ではない。そこで、メタルケース３０３をフランジ部と小円筒部に分離し、研削又は研磨力加工を必要とするフランジ部を単純な円盤状とし、加工後に双方をロウ付け等により一体化しても良い。
【００８６】
また、メタルケース３０３の一端側のフランジ部３０３ａには、プラグ軸方向に延びる貫通穴が形成されており、その貫通穴には筒状のプロテクションチューブ３０３ｂの一端が挿入され、溶接、ロウ付け等にて一体に形成されている。一方、絶縁ブッシュ２１０にもプラグ軸方向に延びる貫通穴２１０ａが形成され、その貫通穴２１０ａにプロテクションチューブ３０３ｂの他端が挿入されている。
【００８７】
このプロテクションチューブ３０３ｂには、圧力センサ３００の信号を取り出す出力線としてのシールド付き電線３０５が、挿入されて支持されるようになっている。メタルケース３０３内に挿入されたシールド付き電線３０５においては、その芯線３０５ａが電極３０１に溶接されて結線されている。
【００８８】
また、芯線３０５ａとは絶縁されたシールド線３０５ｂは、プロテクションチューブ３０３ｂとかしめられることにより、ボディーアースでもあるメタルケース３０３に結線されている。
【００８９】
なお、本例の圧力センサ３００では、圧電セラミックス３０２を１枚としているが、その目的は、圧力センサ３００の簡素化と低重心化を図り、圧力センサ３００自体が発生する振動ノイズを低減し信号出力のＳ／Ｎ比を向上させることにある。
【００９０】
しかし、上記した特許文献１の第２図に記載の圧力センサのように、圧電セラミックス３０２が２枚でも検出は可能である。なお、この場合、電極３０１の下側のインシュレータ３０４を排除し圧電セラミックス３０２を配置することとなる。このように、圧電セラミックス３０２を２枚並列結合させることにより、出力感度が２倍に高まり、出力信号の対ノイズ性が向上できる。
【００９１】
［圧力センサの組付け方法］
この圧力センサ３００の組付けは、次のようである。まず、メタルケース３０３の小径部３０３ｄの円周側面にシリコン製の熱収縮性の絶縁チューブ３０６を加熱して密着させる。
【００９２】
次に、圧電セラミックス３０２、電極３０１の順に、これらをメタルケース３０３の小径部３０３ｄにはめ込む。ここで、絶縁チューブ３０６は、圧電セラミックス３０２および電極３０１とメタルケース３０３との電気的短絡を防止している。
【００９３】
上記の組付け後、メタルケース３０３にはめ込まれた電極３０１に対して、シールド付き電線３０５の芯線３０５ａを、抵抗溶接あるいはレーザ溶接等にて結線する。
【００９４】
また、シールド付き電線３０５とプロテクションチューブ３０３ｂとをシールド線３０５ｂを含む部分でかしめる。それにより、シールド線３０５ｂとメタルケース３０３との電気的接続、シールド付き電線３０５の保持固定、及び、シールド付き電線３０５とプロテクションチューブ３０３ｂとの密着性を確保する。
【００９５】
そして、このようにして、メタルケース３０３、圧電セラミックス３０２、電極３０１およびシールド付き電線３０５が一体化された圧力センサ３００は、後述するように、ハウジング２０１の収納部２０１ｅへインシュレータ３０４を介して配設される。
【００９６】
それにより、圧力センサ３００は、金属性のメタルケース３０３と、金属性のプラグ本体部２００により包含された形となる。その結果、完全密閉型かつ完全電気シールド型の圧力センサを提供することができる。
【００９７】
［燃焼圧センサ付きグロープラグの組付方法］
次に、本実施形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ１００の組付方法について図１、図２を参照して説明する。まず、中軸２０４が組み付けられた発熱体２０６と、メッキを施したハウジング２０１とを用意する。用意される発熱体２０６におけるシース管２０２の外径は、ハウジング２０１の内径部に対してやや大きく、例えば＋６０〜＋１４０μｍの寸法差を有したものとする。
【００９８】
そして、発熱体２０６のシース管２０２をハウジング２０１へ嵌合圧入し、ハウジング２０１とシース管２０２とを相互の弾性力で固着して密閉する。こうして、ハウジング２０１、中軸２０４及び発熱体２０６が一体化される。なお、ハウジング２０１と発熱体２０６との組付けは、上記以外に、双方を銀ロウ等のロウ付けにより完全接合しても良い。この結果、ハウジング２０１内部の高い気密性が確保出来る。
【００９９】
続いて、中軸２０４の他端側（つまり、端子ネジ２０４ａ側）からハウジング２０１内に、円筒リング２０７、インシュレータ３０４を順に投入して配置する。そして、フランジ部３０３ａの外周にＯリング２０８を挿入した状態で、圧力センサ３００を収納部２０１ｅ内に配置する。
【０１００】
続いて、中軸２０４の他端側より円筒リング２０９を投入し、さらには、圧力センサ３００に結線されたシールド付き電線３０５の他端側よりＯリング３０９を投入し、所定場所に配置する。この状態にて絶縁ブッシュ２１０を中軸２０４の他端側より投入するとともに、シールド付き電線３０５は、絶縁ブッシュ２１０の貫通穴２１０ａを通して外部へ導出する。
【０１０１】
なお、図２に示すように、Ｏリング３０９は、シールド付き電線３０５の外周面とプロテクションチューブ３０３ｂの端面と絶縁ブッシュ２１０に設けた貫通穴２１０ａの底部端面に接触するように押圧され挿入されている。このＯリング３０９は、シリコンゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ等からなるもので、防水、防振を目的とするものである。
【０１０２】
また、絶縁ブッシュ２１０は、樹脂系（例えばフェノール樹脂、ＰＰＳ、積層マイカ）あるいはセラミック系（例えばアルミナ）の絶縁材料であれば問題はないが、好ましくは、比重が小さく、ヤング率が大きく、クリープ特性に優れた素材が有効である。
【０１０３】
これにより、絶縁ブッシュ２１０を軽くして圧力センサ３００の低重心化が図られ、振動ノイズレベルを低減できる。また、絶縁ブッシュ２１０の経時変化すなわちクリープを抑制できるため、このクリープに伴う圧力センサ３００に印加される予荷重（つまり固定ナット２１１による圧力センサ３００の加圧力）の変化で生じる出力変動を、低減できる。
【０１０４】
そこで、絶縁ブッシュ２１０としては、例えばガラス繊維を配合した熱硬化性のフェノール樹脂を選定し、さらに熱処理として例えば１７５℃〜２０５℃、３〜２０時間加熱を加えることによりクリープ特性を改善したものを採用できる。
【０１０５】
こうして、絶縁ブッシュ２１０まで組み付けた後、中軸２０４の端子ネジ２０４ａに沿って固定ナット２１１を締め付けることにより、圧力センサ３００を収納部２０１ｅ内に固定して保持する。
【０１０６】
ここにおいて、本実施形態では、グロープラグ１００をエンジンヘッド１に装着した状態で、圧力センサ３００には、固定ナット２１１によって中軸２０４の一端側方向へ９００Ｎ以上の荷重が印加されるようにする。
【０１０７】
［燃焼圧センサ付きグロープラグの取付方法］
このような荷重が印加された状態を実現するためのグロープラグ１００の取付方法について、図３の工程図を参照して述べる。図３（ａ）に示すように、ハウジング２０１の他端側に上記圧力センサ３００および絶縁ブッシュ２１０までが組み付けられた状態のグロープラグ１００を用意する。図３では圧力センサ３００は六角部２０１ａ内に収納され見えていない。
【０１０８】
なお、このグロープラグ１００の状態では、固定ナット２１１は、中軸２０４の端子ネジ２０４ａに仮締めされた形で組み付けられているが、固定ナット２１１は無いものでも良い。
【０１０９】
そして、図３（ｂ）に示すように、この状態のグロープラグ１００を、パイプ部材２０２すなわち発熱体２０６が燃焼室１ａ内に露出するように、エンジンヘッド１に対して規定の締め付けトルクにてネジ結合して取り付ける。具体的には、六角部２０１ａをトルクレンチ等で締め付ける。
【０１１０】
その後、図３（ｃ）に示すように、仮締めされて中軸２０４の他端側に取り付けられた固定ナット（押圧部材）２１１をトルクレンチ等によって締め付ける。なお、固定ナット２１１は、グロープラグ１００をエンジンヘッド１にネジ結合した後に、中軸２０４の端子ネジ２０４ａに挿入し、ネジ締めするようにしても良い。
【０１１１】
この固定ナット２１１の締め付けにより、圧力センサ３００に対して中軸２０４の一端側方向へ荷重が印加され、圧力センサ３００がグロープラグ１００のハウジング２０１の収納部２０１ｅ内にて固定される。
【０１１２】
このとき、固定ナット２１１の締め付けトルクを調整することで、上記圧力センサ３００への荷重を９００Ｎとすれば、エンジンヘッド１に装着後のグロープラグ１００において、圧力センサ３００に対して中軸２０４の一端側方向へ９００Ｎ以上の荷重が印加されている状態を実現できる。
【０１１３】
［圧力センサへの予荷重の測定方法］
ここで、固定ナット２１１の締め付け時の軸力が圧力センサ３００への予荷重となるが、この軸力の測定方法について、図４を参照して述べる。エンジンヘッド１にネジ結合されて装着されたグロープラグ１００におけるハウジング２０１の他端部にて、既に荷重に対する発生出力電圧を校正・換算した略円環状の圧電式ロードワッシャＲＷを中軸２０４に貫通させて配置する。
【０１１４】
続いて、絶縁ブッシュ２１０を中軸２０４に貫通させ、ロードワッシャＲＷの上面にて、固定ナット２１１を中軸２０４の端子ネジ２０４ａに螺着する。このとき、固定ナット２１１の締め付けトルク（トルクレンチ使用）に対するロードワッシャＲＷの発生出力電圧を測定し、この発生出力電圧を軸力（予荷重）に換算する。なお、厳密には、ロードワッシャＲＷはチャージアンプに接続して電荷−電圧増幅し、例えばオシロスコープにて発生出力電圧を測定した。
【０１１５】
それにより、例えば、図５に示すような固定ナット２１１の締め付けトルク（Ｎ・ｍ）と軸力（予荷重）（Ｎ）との関係が得られる。締め付けトルクの値がある大きさのところまでは、締め付けトルクと軸力とは線形の関係にある。
【０１１６】
したがって、このような関係に基づいて、所望の軸力となる締め付けトルクを求め、この求めた締め付けトルクにて固定ナット２１１の螺着を行えば良い。例えば、図５から９００Ｎ以上の予荷重（軸力）を実現するには、約１．０Ｎ・ｍ以上の締め付けトルクとすれば良い。
【０１１７】
このようにして、エンジンに装着されたグロープラグ１００に対して、固定ナット２１１を締め付けて圧力センサ３００を固定した状態が、上記図３（ｃ）に示される。その後、固定ナット２１１の上面にて、コネクティングバー２を端子ネジ２０４ａに取り付け、端子ナット２１２で固定する。こうして、上記図１に示す状態になる。
【０１１８】
なお、固定ナット２１１を締め付けた後、固定ナット２１１の六角面の１箇所をかしめて変形させるか、あるいは予め螺着面（ネジの部分）にネジロック剤を塗布して固定ナット２１１を締め付けることで、振動に対する固定ナット２１１の緩み防止策を講じても良い。
【０１１９】
また、絶縁ブッシュ２１０は、略円環状のものであるが、その円周面の一部に対向し合うフラットな２面を有するものとして良い。このような絶縁ブッシュ２１０を用いれば、完全に円環状のものに比べて、固定ナット２１１を締め付ける際に、絶縁ブッシュ２１０の対向し合うフラットな２面をスパナ等で拘束することで、絶縁ブッシュ２１０が回転しないように固定ナット２１１を回転させることができる。
【０１２０】
それにより、圧力センサ３００を構成する圧電セラミック３０２や電極３０１と芯線３０５ａとの溶接部へのねじり力を回避しつつ、圧力センサ３００へ予荷重を加えることが可能となる。これにより、圧電セラミック３０２や芯線３０５へのねじりによる破壊や破断を防止することができる。
【０１２１】
［燃焼圧センサ付きグロープラグにおける燃焼圧の検出メカニズム］
次に、本実施形態のグロープラグ１００における基本的な燃焼圧の検出メカニズムについて、上記図１、図２に加えて、図６も参照して説明する。図６は、燃焼圧の伝達経路を説明するための簡略モデルを示す説明図（半断面図）である。
【０１２２】
上記図１において、圧力センサ３００は予め固定ナット２１１により、プラグ本体部２００に固定保持され一体化が図られている。この時、圧力センサ３００に内蔵されている圧電セラミックス３０２には、エンジン装着後に９００Ｎ以上の予荷重が負荷されるように、グロープラグ１００がエンジンヘッド１に装着されている。
【０１２３】
エンジン始動時、コネクテイングバー２を介して電圧が印加され、中軸２０４、発熱コイル２０３、シース管２０２、ハウジング２０１、取付けネジ部２０１ｂを介してエンジンヘッド１にアースされる。
【０１２４】
これにより、グロープラグ１００における発熱体２０６が発熱し、ディーゼルエンジンの着火始動の補助を行うことができる。そして、エンジン始動後、エンジン内で発生した燃焼圧は、図６の太線矢印に示す如く２つの経路Ｒ１及びＲ２に分散され、圧力センサ３００に作用する。
【０１２５】
第１の経路Ｒ１は、発熱体２０６に印加された燃焼圧が、発熱体２０６と接合されたハウジング２０１に伝達され、圧力センサ３００に作用するものである。この経路Ｒ１においては、ハウジング２０１自体は取付けネジ部２０１ｂによりエンジンヘッド１へ強固に拘束されている。
【０１２６】
そのため、それより上部では力の伝達は著しく減衰され、圧力センサ３００が配置されているハウジング２０１の収納部２０１ｅ近傍の位置変動は極めて小さい。
【０１２７】
一方、第２の経路Ｒ２は、発熱体２０６に印加された燃焼圧が、発熱体２０６自身に充填された絶縁粉末２０５、中軸２０４、固定ナット２１１、絶縁ブッシュ２１０の４つの部材を介して圧力センサ３００に作用するものである。この経路Ｒ２においては、これら４つの部材には位置変動を阻害する部材等の要因は無く、全く開放されている。
【０１２８】
また、ハウジング２０１とシース管２０２とが固定部Ｋ１にて固定されていても、シース管２０２は、ハウジング２０１の弾性力を利用してプラグの軸方向（図６中の上下方向）へ変位できる。そのため、第２の経路Ｒ２に沿って発熱体２０６に燃焼圧が印加されたとき、シース管２０２及び中軸２０４は一体に、プラグの軸方向へ変位する。
【０１２９】
この結果、第１の経路Ｒ１で発生するハウジング２０１の収納部２０１ｅ近傍の変位量と、第２の経路Ｒ２で発生する主たる中軸２０４の変位量とでは差が生じる。つまり、第２の経路Ｒ２の変位量の方が第１の経路Ｒ１の変位量よりも大きくなる。この変動に伴い、圧力センサ３００には、固定ナット２１１にて予め負荷されている予荷重が緩和される。
【０１３０】
こうして、圧力センサ３００に内蔵された圧電セラミックス３０２に負荷される荷重状態が変化するために、圧電セラミックス３０２の有する圧電特性に伴って出力される電気信号としての発生電荷が変化する。
【０１３１】
そして、この電気信号は、図２に示す電極３０１を介してシールド付き電線３０５の芯線３０５ａと、アースであるメタルケース３０３、プロテクションチューブ３０３ｂを介してアース線を兼用したシールド線３０５ｂとの問に出力される。
【０１３２】
この出力信号を、シールド付き電線３０５を介して、出力である発生電荷を電圧に変換して増幅させるチャージアンプ（図示せず）及び車載ＥＣＵ（エンジン制御回路／図示せず）へ入力することによって、燃焼圧を電気信号として、燃焼制御に応用することができる。本実施形態の燃焼圧の検出メカニズムは、以上であるが、図７に本実施形態による検出波形の一例を示す。
【０１３３】
［検出波形の一例］
図７（ａ）及び（ｂ）は、図１に示したグロープラグ１００において、エンジン条件を１２００ｒｐｍで４０Ｎ負荷時とした場合の検出結果を示している、図７において、（ａ）は、指圧計のエンジン出力波形（つまり基準筒内圧）とグロープラグ１００における圧力センサ３００の出力波形（実施形態）との比較図、（ｂ）は、グロープラグ１００における圧力センサ３００からの出力を縦軸に、指圧計からの出力を横軸にとった相関出力波形を示す。
【０１３４】
図７からわかる様に、本グロープラグ１００における圧力センサ３００からの出力と指圧計からの出力とはほぼ同一形状波形を示し、また、相関出力波形も圧力上昇時、減少時を含めほぼ直線的な値を示し応答性に優れていることがわかる。ちなみに、図７（ｂ）には、ヒステリシスを有し応答性の悪い相関出力波形の模式的な例を破線にて並記してある。
【０１３５】
このことから、本グローブラグ１００による燃焼圧の検出において、エンジン内の圧力変動に対応して圧力センサ３００に作用する荷重の変動が正確に測定できていることがわかる。つまり、ＳＮ比が小さく、出力感度も優れ且つヒステリシスがほとんどなく応答性に優れた出力特性を実現できている。
【０１３６】
［圧力センサへの予荷重とセンサ出力特性との関係についての検討］
このように、本実施形態において、安定した出力特性が得られるのは、圧力センサ（燃焼圧センサ）３００に対して、固定ナット（押圧部材）２１１によって中軸２０４の一端側方向へ９００Ｎ以上の荷重が印加されている取付構造を採用していることによる。
【０１３７】
このような取付構造は、本発明者らの行った圧力センサへの予荷重についての検討の結果を根拠としたものである。上記図１５に示したように、グロープラグをエンジンに装着した後、予荷重の低下により、圧力センサ３００とハウジング２０１との間および圧力センサ３００を構成する各部品間などにおいて微小な隙間が生じる。
【０１３８】
特に、本実施形態の圧力センサ３００では、上記図２に示すように、メタルケース３０３、圧電セラミックス３０２、電極３０１の３部品より構成され、さらに、絶縁ブッシュ２１０とインシュレータ３０４を介した計５点からなる独立した部品の積層構造をなしている。そのため、上記の微小な隙間も多数形成されることとなる。
【０１３９】
本発明者らは、このような微小な隙間を極力無くしてセンサ出力特性の変動を抑制するには、エンジン装着状態の圧力センサ３００に対して中軸２０４の一端側方向へある大きさ以上の荷重を印加すれば良いと考えた。そして、そのような荷重の大きさを検討した。
【０１４０】
具体的には、燃焼圧センサ付きグロープラグ１００を規定の締め付けトルクでエンジンヘッド１に装着した後、圧力センサ３００ヘの予荷重を３００Ｎから１３００Ｎに変化させて、エンジン評価にて基本特性の挙動を観察した。その結果を図８に示す。
【０１４１】
図８において（ａ）はセンサ出力への振動ノイズの影響を出力信号におけるＳＮ比として示した図、（ｂ）はセンサ出力感度を示す図、（ｃ）はセンサの応答性をヒステリシスを指標として示す図である。なお、これら出力特性の測定は、上記図７と同様のエンジン条件にて行った。
【０１４２】
ここで、ＳＮ比は、上記図７（ａ）中の圧力センサ３００の出力波形におけるピーク高さｈに対するノイズの振幅の比率であり、小さいほど良い。また、ヒステリシスは、上記図７（ｂ）中の破線で示すヒステリシスを有する相関出力波形において、ヒステリシスの高さＷ１と幅Ｗ２との比率Ｗ２／Ｗ１（％）であり、これも小さいほど良い。
【０１４３】
図８に示すように、エンジン装着後のグロープラグ１００において、圧力センサ３００への予荷重を９００Ｎ以上に確保することにより、センサ出力の基本特性の全てにおいて特性の改善がなされ、かつそれ以上の予荷重範囲では予荷重に影響されること無く、非常に特性が安定することがわかった。
【０１４４】
［本実施形態の効果等について］
このように、本実施形態によれば、圧力センサ３００への荷重が９００Ｎ以上であるグロープラグ１００の取付構造とすることにより、エンジン装着後の弛緩力を排除することで上記微小な隙間を極力除去している。そのため、エンジン装着後の燃焼圧センサ付きグロープラグ１００において、センサ出力特性の変動を抑制し、安定したセンサ出力特性を実現することができる。
【０１４５】
ちなみに従来では、グロープラグ単体の状態で固定ナットにより、燃焼圧センサ３００には５００Ｎ〜１０００Ｎの予荷重が印加されていたが、エンジン装着後は、上記した図１５（ｂ）に示すように、予荷重の低下が起こり、９００Ｎ未満の荷重となっていた。
【０１４６】
また、圧力センサ３００への荷重（予荷重）は、中軸２０４の破壊強度の７０％以下の大きさであることが好ましい。上記図５に示されているように、固定ナット２１１による圧力センサ３００への予荷重（軸力）が大きすぎると、この固定ナット２１１のネジ締め付けによる中軸２０４の破壊が発生する。
【０１４７】
そのため、本発明者らは安全率を考慮して、当該予荷重を９００Ｎ以上としても中軸２０４の破壊強度の７０％以下の大きさとすることで、中軸２０４の破壊を極力抑制するようにした。
【０１４８】
また、本実施形態では、上記図３を参照して述べたようなグロープラグの取付方法を採用している。
【０１４９】
すなわち、圧力センサ３００をハウジング２０１の他端側に設けるとともに、ハウジング２０１を規定の締め付けトルクでエンジンヘッド１にネジ結合してグロープラグ１００をエンジンに取り付けた後、中軸２０４の他端側に取り付けられた押圧部材としての固定ナット２１１によって、圧力センサ３００に対して中軸２０４の一端側方向へ荷重を印加することで、圧力センサ３００をグロープラグ１００に固定するという方法である。
【０１５０】
それによれば、グロープラグ１００をエンジンに装着した後、固定ナット２１１によって圧力センサ３００に対して中軸２０４の一端側方向へ印加する荷重を９００Ｎ以上とすることで、本実施形態の取付構造を適切に実現することができる。
【０１５１】
なお、上述したように、固定ナット２１１の螺着の際、嫌気性接着剤等のネジロック剤を塗布することにより、ネジ緩みを防止することが好ましい。これにより、エンジン装着に伴う圧力センサ３００ヘの弛緩力が排除されるため、予荷重負荷の変動要因をひとつ排除することができ、基本特性の向上・安定化につながる。
【０１５２】
また、この取付方法を行うにあたっては、中軸２０４および絶縁ブッシュ２１０に対して必要最小限の予荷重の負荷にて対応することが好ましい。その結果、細径且つ長尺の中軸２０４には必要以上の引張り力が、樹脂製の絶縁ブッシュ２１０には必要以上の圧縮力が作用しないようすることができ、ともに耐クリープ性等の信頼性の改善が図れる。
【０１５３】
（第２実施形態）
本第２実施形態は上記第１実施形態に示した圧力センサ３００への予荷重が９００Ｎ以上であるグロープラグ１００の取付構造を実現するための、もう一つの取付方法に関するものである。
【０１５４】
図９は本実施形態に係るグロープラグの取付方法を示す工程図である。本実施形態の取付方法においても、グロープラグ１００をエンジンヘッド１に装着した状態で、圧力センサ３００には、固定ナット２１１によって中軸２０４の一端側方向へ９００Ｎ以上の荷重が印加されるようにする。
【０１５５】
図９（ａ）に示すように、ハウジング２０１の他端側に上記圧力センサ３００（図示せず）および絶縁ブッシュ２１０までが組み付けられた状態のグロープラグ１００を用意する。このとき、図示例では、固定ナット２１１は、中軸２０４の端子ネジ２０４ａに仮締めされた形で組み付けられているが、固定ナット２１１は無いものでも良い。
【０１５６】
そして、図９（ｂ）に示すように、エンジンヘッド１と同様の形態でグロープラグ１００を取付可能な代替治具５００を用意する。この代替治具５００は、例えば金属製のものにでき、エンジンヘッド１そのものでもよいし、グローホールを有するものであってグロープラグ１００がネジ結合可能ならばよい。
【０１５７】
そして、圧力センサ３００をハウジング２０１の他端側に設けるとともに、エンジンヘッド１への締め付け時における規定の締め付けトルク以上でハウジング２０１を代替治具５００にネジ結合する。
【０１５８】
その後、図９（ｃ）に示すように、仮締めされて中軸２０４の他端側に取り付けられた固定ナット（押圧部材）２１１をトルクレンチ等によって締め付ける。なお、固定ナット２１１は、グロープラグ１００を代替治具５００にネジ結合した後に、中軸２０４の端子ネジ２０４ａに挿入し、ネジ締めするようにしても良い。
【０１５９】
この固定ナット２１１の締め付けにより、圧力センサ３００に対して中軸２０４の一端側方向へ荷重が印加され、圧力センサ３００がグロープラグ１００のハウジング２０１の収納部２０１ｅ内にて固定される。
【０１６０】
このとき、固定ナット２１１の締め付けトルクを調整することで、上記圧力センサ３００への荷重を９００Ｎとすれば、代替治具５００に装着されたグロープラグ１００において、圧力センサ３００に対して中軸２０４の一端側方向へ９００Ｎ以上の荷重が印加されている状態を実現できる。この荷重調整も、上記第１実施形態と同様に行うことができる。
【０１６１】
そして、図９（ｄ）に示すように、グロープラグ１００を代替治具５００から取り外す。次に、グロープラグ１００を規定の締め付けトルクにてエンジンヘッド１にネジ結合する。その後、固定ナット２１１の上面にて、コネクティングバー２を端子ネジ２０４ａに取り付け、端子ナット２１２で固定する。こうして、上記図１に示す状態になる。
【０１６２】
なお、本実施形態の取付方法においても、固定ナット２１１を締め付けた後かしめて変形させたり、ネジロック剤の塗布等により、振動に対する固定ナット２１１の緩み防止策を講じても良い。また、絶縁ブッシュ２１０として上記と同様の回転防止形状を採用しても良い。
【０１６３】
この本実施形態の取付方法によれば、グロープラグ１００を代替治具５００から取り外して、同様の締め付けトルクにてエンジンヘッド１に装着したときには、圧力センサ３００には、上記した微小な隙間を極力無くしセンサ出力特性の変動を抑制するのに十分な荷重が、固定ナット２１１によって印加されている。
【０１６４】
そのため、本実施形態によっても、エンジン装着後の燃焼圧センサ付きグロープラグにおいて、センサ出力特性の変動を抑制し、安定したセンサ出力特性を実現することができる。
【０１６５】
また、グロープラグの組付け段階で、既にエンジン装着に伴う予荷重の弛緩力を補正することができるため、エンジン装着後において、固定ナット２１１をあらためて締め付けるなどの組付け作業を廃止できる。
【０１６６】
また、本取付方法では、代替治具５００にグロープラグ１００を規定の締め付けトルク以上でネジ結合したときに、上記図１５（ｂ）に示したようなハウジング２１０の圧縮が生じる。そして、この状態で９００Ｎ以上の高い予荷重を圧力センサ３００に負荷する。
【０１６７】
そのため、グロープラグ１００を代替治具５００から取り外した際には、エンジン装着時に発生する本来の予荷重の弛緩力が補正されたグロープラグとなる。また、規定の締め付けトルクは、必ずハウジング２０１の弾性域内で設定されているため、代替治具５００から取り外せば、ハウジング２０１は締め付け力から解放されて元の状態に戻ろうと伸びる。
【０１６８】
このハウジング２０１の復帰しようとする力によって発生する荷重も、圧力センサ３００に加わることとなる。そのため、代替治具５００から取り外した後のグロープラグ単体の状態においては、固定ナット２１１の締め付けトルクにより実現可能な予荷重よりも大きな予荷重を、圧力センサ３００に印加できるようになる。
【０１６９】
例えば、上記図５によれば、固定ナット２１１の締め付けトルクのみでは、約１８００Ｎ程度の予荷重が限界である。つまり、従来では、グロープラグ単体では、当該予荷重は、固定ナット２１１の締め付けトルクにより実現可能な大きさが限界であった。
【０１７０】
しかし、同じく上記図５中には、中軸２０４の単純な引っ張り強度が並記してあり、この引っ張り強度は、固定ナット２１１の締め付けトルクにより実現可能な予荷重（例えば約１７００Ｎ）よりも更に大きい（例えば約３０００Ｎ）のが通常である。
【０１７１】
そのため、本取付方法を採用することにより、中軸２０４の本来の強度を生かして、グロープラグ単体の状態にて従来よりも高い予荷重を実現することができるという利点もある。そして、このことは、センサ出力特性の更なる安定化につながる。
【０１７２】
なお、上記第１および第２実施形態においては、発熱体２０６は、図１に示したような金属抵抗線（発熱コイル２０３）を基本としたいわゆる金属発熱体の他に、例えば図１０に示すようなものであっても良い。図１０は第１、第２実施形態の変形例としてのグロープラグ１１０を示す縦断面図である。
【０１７３】
図１０に示す発熱体４００は、窒化珪素と珪化モリブデン又はタングステンカーバイドとを主成分とした導電性セラミックからなる発熱部材４０１とタングステン製の一対のリードワイヤ４０２とを、窒化珪素を主成分とした絶縁性セラミックからなる絶縁体４０３で内包する形で焼結してなるもので、いわゆるセラミック発熱体である。
【０１７４】
この発熱体４００は、耐熱・耐食性合金（例えばＳＵＳ４３０）等よりなる筒状の保護パイプ（本発明でいうパイプ部材）４０４に挿入され、保護パイプ４０４の一端側から露出するように保護パイプ４０４に保持されている。
【０１７５】
この保護パイプ４０４は、その他端側がハウジング２０１の一端側に挿入され、上記のシース管と同様、圧入やロウ付け等により、ハウジング２０１の内面と保護パイプ４０４の外面とは、隙間無く固定されている。
【０１７６】
また、リードワイヤ４０２の一方は、中軸２０４の一端に取り付けられたキャップリード４０５を介して中軸２０４に結合され、他方は、保護パイプ４０４を介してハウジング２０１にアースされている。これにより、中軸２０４と発熱部材４０１とは電気的に導通され、発熱部材４０１に通電されて、発熱体４００は発熱するようになっている。
【０１７７】
なお、中軸２０４とハウジング２０１との問には、中軸２０４の保持・固定及び芯出しを行うための溶着ガラス４０６及びインシュレータ４０７が介在している。
【０１７８】
このグロープラグ１１０は出力感度が低下する点を除けば、上記図１に示すグロープラグ１００と同様の効果を奏することができる。また、発熱体をセラミック化することにより、発熱体自体の寿命を飛躍的に向上することができ、実質的には、メンテナンスフリー化を実現できる。
【０１７９】
（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態に係る燃焼圧センサ付きグロープラグ１００’の全体概略をディーゼルエンジン（内燃機関）のエンジンヘッド（被取付部）１へ取り付けた状態にて示す縦断面図である。
【０１８０】
図１１に示すグロープラグ１００’は、上記図１に示すグロープラグ１００と図面上は同様のものである。本実施形態では、中軸２０４の一端側のうちパイプ部材２０２の内部に位置する部位２０４ｃの熱膨張係数を１０．５×１０−６／℃以下であるものとしたことが独自の特徴点である。
【０１８１】
「課題」の欄にて述べたように、グロープラグ１００をエンジンに装着した後においては、通電時の発熱体２０６の温度上昇によるセンサ出力特性の変動が問題となる。
【０１８２】
これは、通電時の発熱に伴う熱膨張と固定ナット２１１による引っ張り力との作用により、中軸２０４がハウジング２０１の他端側へ容易に伸ばされることが原因である。そして、これにより圧力センサ３００に印加されていた予荷重が開放され低下することで、センサ出力特性の変動が生じる。
【０１８３】
そこで、本発明者らは実験検討を行い、中軸２０４の一端側のうちパイプ部材２０２の内部に位置する部位２０４ｃすなわち発熱部材２０３と隣り合う部位を、熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃以下のものとすることで、通電後における中軸２０４の熱膨張による伸びを抑制し、センサ出力感度の低下を大幅に抑制できることを見出した。
【０１８４】
その検討の一例を図１２、図１３に示す。図１２は、出力感度の時間（通電時間）変化を調べたもので、（ａ）が中軸２０４の上記部位２０４ｃとして従来の一般的な材料である炭素鋼を用いた場合、（ｂ）が中軸２０４の上記部位２０４ｃとして本実施形態独自の材料であるＦｅ−２７Ｃｒ（２７％がＣｒ、残部がＦｅの合金）を用いた場合である。
【０１８５】
（ａ）の炭素鋼は３０℃での熱膨張係数αが１２×１０−６／℃であり、（ｂ）のＦｅ−２７Ｃｒは３０℃での熱膨張係数αが１０．５×１０−６／℃である。図１２において、グロープラグ１００の装着条件はエンジン装着後に圧力センサ３００に９００Ｎの予荷重を印加したものとした。また、エンジン運転条件はアイドル状態、グロープラグ１００への印加電圧は１５Ｖとした。
【０１８６】
図１２（ａ）、（ｂ）では、時間（通電時間）に対する基準筒内圧、圧力センサ３００の出力（センサ出力）、さらにグロープラグに流れる電流であるＧＰ電流の変化を示してある。
【０１８７】
図１２（ａ）では時間の経過とともにセンサ出力が基準筒内圧よりも小さくなり、あるところで飽和している。この基準筒内圧に対するセンサ出力の比（％）が感度変化であり、図１２（ａ）において飽和した箇所では感度変化は約２％である。ちなみに、通電を停止すれば、もとの出力感度に回復することは確認している。
【０１８８】
それに対して、本実施形態である図１２（ｂ）では、感度変化は０．５％以下に抑制されている。この感度変化は上述したように、時間とともに中軸２０４が伸びることで発生する。本実施形態では、通電後における中軸２０４の熱膨張による伸びを抑制し、発熱の有無に影響されることなく、基準筒内圧と同等の燃焼圧の検出精度を確保することができる。
【０１８９】
さらに、図１３は、中軸２０４の熱膨張係数と感度変化との関係を調べた結果を示す図である。この結果から、中軸２０４の一端側のうちパイプ部材２０２の内部に位置する部位２０４ｃを、熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃以下のものとすれば、出力感度の低下を大幅に抑制できることがわかった。なお、その他、出力のＳＮ比や応答性についても同様の傾向が確認された。
【０１９０】
このように、本実施形態によれば、中軸２０４の一端側のうちパイプ部材２０２の内部に位置する部位２０４ｃの熱膨張係数を１０．５×１０−６／℃以下とすることで、通電時における中軸２０４の伸びを抑制し、上記の微小な隙間を極力無くすことができる。そして、エンジン装着後において、センサ出力特性の変動を抑制でき、安定したセンサ出力特性を実現することができる。
【０１９１】
ここで、中軸２０４の一端側のうちパイプ部材２０２の内部に位置する部位２０４ｃの長さは、１５ｍｍ以上であることが実用上好ましい。これは次の理由による。
【０１９２】
一般に、スウェージング成形後の発熱体２０６において、中軸２０４は１５ｍｍ以上、シース管２０２内に絶縁粉末２０５とともに包含されるように設計されている。
【０１９３】
この狙いは、ネジサイズＭ４の固定ナット２１１による中軸２０４の端子ネジ２０４ａへの螺着を想定した場合の、発生ねじり力並びに引っ張り力に対する必要最小限の保持強度を確保するためである。
【０１９４】
もし、中軸２０４がシース管２０２内に絶縁粉末２０５とともに包含される長さが短かすぎると、固定ナット２１１の螺着の際に、中軸２０４が回転したり、発熱体２０６から抜けてしまったりする。
【０１９５】
このような実用性を考慮して、中軸２０４の一端側のうちパイプ部材２０２の内部に位置する部位２０４ｃの長さは１５ｍｍ以上とし、この１５ｍｍ以上の部位２０４ｃを、熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃以下の低熱膨張材とすることが好ましい。
【０１９６】
また、温度的には、中軸２０４の先端より１５ｍｍ以上離れた部分、いわゆる中軸２０４がシース管２０２から露出した付近では、周囲のハウジング温度と同様、中軸温度は１５０℃程度に低下するため、積極的にそれ以上の中軸部分に低熱膨張材を適用する必要はない。もちろん、中軸２０４全体を低熱膨張材としても良い。
【０１９７】
具体的に、本実施形態の中軸２０４に用いられる熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃以下である低熱膨張材としては、Ｆｅを主成分としてＣｒ、Ｎｉ、Ｃｏから選択された少なくとも１種の金属が混合された合金からなるものを採用できる。
【０１９８】
より具体的な中軸材料の例としては、次の材料等が挙げられる。なお、材料名の後の括弧内には熱膨張係数（３０℃）を示してある。Ｆｅ−２７Ｃｒ（１０．５×１０−６／℃）、Ｆｅ−４７Ｎｉ−６Ｃｒ（１０．２×１０−６／℃）、Ｆｅ−５０Ｎｉ（９．９×１０−６／℃）、Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ（４．８×１０−６／℃）等である。ちなみに、ハウジング２０１の材質は硫黄快削鋼、炭素鋼等であり、その熱膨張係数は１２×１０−６／℃相当である。
【０１９９】
（他の実施形態）
なお、グロープラグ１００をエンジンに装着する際は、エンジン自体の冷間時が望ましい。これは、一般にグロープラグのハウジング材（硫黄快削鋼、炭素鋼等）に比ベ、エンジンヘッドを形成するアルミニウム合金の方がはるかに熱膨張係数が大きいことによる。
【０２００】
例えば、エンジンの温間時にグロープラグを装着した場合、エンジンヘッドが膨張した状態で装着されることとなる。この状態で、エンジンが冷却されると、エンジンヘッドの収縮に伴い、グロープラグのハウジングが圧縮される。そのため、上記図１５と同様、中軸が浮き上がった状態となり、当初負荷した圧力センサへの予荷重は開放され、低下を招くこととなる。
【０２０１】
このこととは逆に、エンジンの冷間時に装着すれば、予荷重は加算されることとなる。そのため、グロープラグ１００をエンジンに装着する際は、エンジン自体の冷間時が望ましい。
【０２０２】
また、圧力センサ３００の固定・保持手段は図１４に示す変形例のようであっても良い。図１４の例では、圧力センサ３００を中軸２０４の一端側方向に向かってハウジング２０１へ押しつけるように固定する押圧部材として固定ナットに代えてストップドリング２１３を用いたものである。
【０２０３】
圧力センサ３００、円筒リング２０９、Ｏリング２０８、Ｏリング３０９、及び絶縁ブッシュ２１０等を所定場所に配置した後、金属材料からなる円環状のストップドリング２１３（例えば板厚４ｍｍ）を中軸２０４の中段部２０４ｂへ嵌合圧入する。
【０２０４】
それにより、ストップドリング２１３とハウジング２０１との問に、圧力センサ３００と絶縁ブッシュ２１０とが挟まれた形で固定・保持される。この場合も、上記第１実施形態や第２実施形態のような取付方法を行うことができる。
【０２０５】
すなわち、荷重計等で印加荷重をモニタしながら、ストップドリング２１３によって圧力センサ３００に対して中軸２０４の一端側方向へ印加する荷重を９００Ｎ以上とすることで、同様の効果が得られる。
【０２０６】
なお、ストップドリング２１３の内径は、中軸２０４の中段部２０４ｂの外径に対しては、圧入締め代として、例えば−６０μｍ〜−１４０μｍ程度小さめに設定するとともに、中軸２０４の端子ネジ２０４ａの外径に対しては、干渉せず挿入できるように寸法を設定することで、嵌合圧入がなされている。
【０２０７】
この結果、組付け性自体は多少悪化するが、中軸２０４はもちろん圧力センサ３００にもねじり力が作用することなく予荷重の印加と固定・保持が可能となる。こうして、中軸２０４の強度を含め、シールド付き電線３０５の芯線３０５ａの断線といった品質上のトラブルは皆無となり、信頼性は向上する。
【０２０８】
また、燃焼圧センサは、荷重に基づいてエンジンの燃焼圧を検出するものであれば、圧電セラミックスを用いたものでなくとも良く、例えば半導体圧力センサ等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃焼圧センサ付きグロープラグの取付構造を示す概略断面図である。
【図２】図１中の圧力センサの拡大断面図である。
【図３】上記第１実施形態に係るグロープラグの取付方法を示す工程図である。
【図４】固定ナットの締め付け時の軸力の測定方法を示す図である。
【図５】固定ナットの締め付けトルクと軸力（予荷重）との関係の一例を示す図である。
【図６】燃焼圧の伝達経路を説明するための簡略モデルを示す図である。
【図７】上記第１実施形態による燃焼圧の検出波形の一例を示す図である。
【図８】圧力センサへの予荷重を変化させてセンサの各出力特性を調べた結果を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るグロープラグの取付方法を示す工程図である。
【図１０】上記第１および第２実施形態に適用可能なグロープラグの変形例を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る燃焼圧センサ付きグロープラグを示す概略断面図である。
【図１２】中軸の材料を変えた場合について出力感度の時間変化を調べた結果を示す図である。
【図１３】中軸の熱膨張係数と感度変化との関係を示す図である。
【図１４】固定ナットに変わる押圧部材の他の例を示す概略断面図である。
【図１５】一般的な燃焼圧センサ付きグロープラグの概略断面構成を示す図であり、（ａ）はグロープラグ単体の図、（ｂ）はグロープラグをエンジンのエンジンヘッドに取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
１…エンジンヘッド、１ａ…燃焼室、
１００、１１０…燃焼圧センサ付きグロープラグ、２０１…ハウジング、
２０２…シース管、２０３…発熱コイル、２０４…中軸、
２１１…固定ナット、２１３…ストップドリング、３００…圧力センサ、
４０１…発熱部材、４０４…保護パイプ、５００…代替治具。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a glow plug with a combustion pressure sensor having a combustion pressure sensor for detecting a combustion pressure in a combustion chamber of an engine, and a mounting structure and a mounting method of such a glow plug with a combustion pressure sensor on an engine.
[0002]
[Prior art]
FIGS. 15A and 15B show a schematic cross-sectional configuration of a general glow plug with a combustion pressure sensor of this type (for example, see Patent Document 1).
[0003]
15A is a view of the glow plug 100 alone, and FIG. 15B is a view showing a state where the glow plug 100 is attached to the engine head 1 of the engine.
[0004]
The glow plug 100 has a cylindrical housing 201 that can be screw-coupled to the engine head 1 such that one end is located on the combustion chamber 1a side of the engine. On the outer peripheral surface of the housing 201, a mounting screw portion 201b for the screw connection is formed. Inside the housing 201, a pipe member 202 is held such that one end side is exposed from one end of the housing 201.
[0005]
Inside the pipe member 202, a heat generating member 203 that generates heat when energized is provided. An insulating powder 205 is filled between the heat generating member 203 and the pipe member 202. As a result, a heating element 206 in which the heating member 203, the insulating powder 205, and the pipe member 202 are integrated is configured.
[0006]
Further, inside the housing 201, a center shaft 204 as a metal electrode is housed. One end of the central shaft 204 is electrically connected to the heat generating member 203 and electrically connected to the heat generating member 203, and the other end of the central shaft 204 projects from the other end of the housing 201.
[0007]
The other end of the housing 201 is provided with a combustion pressure sensor 300 for detecting a combustion pressure. The combustion pressure sensor 300 is formed of a piezoelectric element, and detects the combustion pressure by transmitting the force acting on the pipe member 202 through the center shaft 204 in accordance with the generation of the combustion pressure of the engine. .
[0008]
Here, the combustion pressure sensor 300 is fastened and fixed to the housing 201 by a fixing nut 211 as a pressing member provided on the other end side of the center shaft 204. That is, the fixing nut 211 fixes the combustion pressure sensor 300 to the other end of the housing 201 by pressing the combustion pressure sensor 300 against the housing 201 toward one end of the center shaft 204.
[0009]
As shown in FIG. 15B, the glow plug 100 has a specified tightening torque with respect to the engine head 1 such that the pipe member 202 exposed from one end of the housing 201 is exposed in the combustion chamber 1a. Are screwed together.
[0010]
In the glow plug 100 mounted on the engine, when a pressure in the combustion chamber 1a, that is, an axial load corresponding to the combustion pressure is applied to the pipe member 202, the pipe member 202 fluctuate.
[0011]
The displacement of the pipe member 202 also displaces the center shaft 204 fixed to the pipe member 202, and the displacement of the center shaft 204 changes (relaxes) the load on the combustion pressure sensor 300 by the fixed nut 211. The above-described combustion pressure is detected based on a signal output from the combustion pressure sensor 300 in accordance with the load change.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2001-124336 A (Pages 3-5, FIG. 1)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the study of the present inventors, it has been found that the following problem newly occurs after the glow plug 100 is tightened and mounted on the engine.
[0014]
One is a change in sensor output characteristics caused by fastening the glow plug 100 to the engine and screwing it. As described above, the combustion pressure sensor 300 is fixed by being pressed against the housing 201 toward the one end side of the center shaft 204 by the fixing nut 211 as a pressing member provided on the other end side of the center shaft 204. .
[0015]
Here, with the glow plug 100 alone, the preload on the combustion pressure sensor 300 due to the screwing of the fixing nut 211 is equivalent to 500 to 1000 N. In this state, as shown in FIG. 15A, the center shaft 204 is inserted into the pipe member 202 and fixed to the pipe member 202. The pipe member 202 is fixed to the housing 201 by the fixing portion K1. It is fixed and held by brazing or press fitting.
[0016]
Therefore, as shown by the arrow in FIG. 15A, in the state of the glow plug 100 alone, the fixing portion K1 is used as a fulcrum between the fixing portion K1 and the fixing nut 211 due to the screwing force of the fixing nut 211. A tensile force acts on the central shaft 204, and a compressive force acts on the housing 201.
[0017]
On the other hand, when the glow plug 100 is tightened and attached to the engine head 1 as shown in FIG. 15B, strictly speaking, an axial force accompanying the tightening is applied to a portion of the housing 201 between the seat portion 201c and the mounting screw portion 201b. Most of them will work. Then, a compressive force acts on the housing portion between the two portions 201c and 201b, and the model distorts and apparently contracts as shown in FIG. 15B.
[0018]
As a result, the housing 201 contracts in accordance with the tightening of the mounting of the engine. As a result, as shown in FIG. 15B, the center shaft 204 relatively rises by the gap E. Thus, the preload initially applied to the combustion pressure sensor 300 by the fixed nut 211 is released. Therefore, when the glow plug 100 is screwed and mounted on the engine, the preload applied to the combustion pressure sensor 300 is reduced.
[0019]
Here, the combustion pressure sensor 300 is, for example, one in which a piezoelectric element is attached to a case together with electrodes and the like to be integrated, and each of these integrated components is formed by the fixing nut 211 and the other end of the housing 201. It has a shape sandwiched between.
[0020]
Therefore, when the preload on the combustion pressure sensor 300 by the fixing nut 211 is small, the interface between the combustion pressure sensor 300 and the housing 201 and between the fixing nut 211 and the contact portion interface between the components of the combustion pressure sensor 300 is Also, a minute gap is formed due to the influence of burrs on the surface and the state of flatness.
[0021]
As a result, the pipe member 202 constituting the heating element 206 fluctuates minutely due to the combustion pressure, and when the displacement is transmitted from the fixed nut 211 to the combustion pressure sensor 300 via the center shaft 204, the displacement is caused by the minute gap described above. It will be absorbed. Incidentally, in the analysis by the finite element method, when a combustion pressure of 5 MPa is applied to the heating element 206, the displacement transmitted to the combustion pressure sensor 300 is on the order of several tens of nm, and the influence of the minute gap is large.
[0022]
In other words, if the preload on the combustion pressure sensor 300 is small, the above-described minute gap reduces (1) the efficiency of transmitting the combustion pressure to a sensing unit such as a piezoelectric element in the combustion pressure sensor 300, and hence the output sensitivity. Decrease. (2) Responsiveness deteriorates because the transmission speed of the combustion pressure is attenuated.
[0023]
Furthermore, (3) since the fixed holding force of each component is reduced, each component vibrates or resonates due to engine vibration. In this case, since the vibration is received by the combustion pressure sensor 300 itself, the vibration output is superimposed as noise in addition to the pressure signal, which leads to deterioration of the SN ratio.
[0024]
As described above, after the glow plug 100 is mounted on the engine, the fluctuation of the sensor output characteristic caused by fastening the glow plug 100 to the engine and screwing the glow plug 100 becomes a problem.
[0025]
The second problem is a change in sensor output characteristics due to a rise in the temperature of the heating element 206 during energization. When the engine is started, when the heating member 203 of the heating element 206 is energized to be in a red heat state as a starting aid, a change (decrease) in output sensitivity with a rise in the temperature of the heating element 206 occurs as compared to a state in which energization is interrupted. Was seen.
[0026]
For example, in the state where the heating element 206 is heated to 900 ° C. and saturated when energized, the middle shaft 204 near the connecting portion with the heating member 203 also has a small diameter, a long length, and a poor heat dissipation property. It reaches 400 ° C or more. Further, as described above, when the preload is applied to the combustion pressure sensor 300, the center shaft 204 itself receives a tensile force corresponding to the preload.
[0027]
As a result, at the time of energization, the central shaft 204 is easily extended to the other end side of the housing 201 as shown by an arrow C in FIG. As a result, the preload (pressing force) applied to the combustion pressure sensor 300 is released and decreases.
[0028]
Therefore, similarly to the first problem described above, a decrease in output sensitivity, a decrease in responsiveness, and a decrease in the SN ratio due to a decrease in the preload on the combustion pressure sensor 300 occur. As described above, after the glow plug 100 is mounted on the engine, the fluctuation of the sensor output characteristics due to a rise in the temperature of the heating element 206 during energization poses a problem.
[0029]
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a glow plug with a combustion pressure sensor after an engine is mounted, which suppresses fluctuations in sensor output characteristics and realizes stable sensor output characteristics.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a cylindrical housing (201) that can be screw-coupled to an engine such that one end is positioned on a side of a combustion chamber (1a) of the engine, and one end is formed of a housing. A pipe member (202, 404) held inside the housing so as to be exposed from one end, a heating member (203, 401) provided in the pipe member and generating heat by energization, and one end connected to the heating member to generate electricity. And a metal shaft (204) housed in the housing such that the shaft is electrically conductive and the other end protrudes from the other end of the housing. A glow plug (100, 110) having a combustion pressure sensor (300) for detecting a combustion pressure transmitted through the housing. In the mounting structure of the combustion pressure sensor glow plug with attached it is screwed to the engine so that the pipe member is exposed to a combustion chamber which is exposed from one end and has the following characteristics.
[0031]
That is, the combustion pressure sensor is provided on the other end of the housing, and the other end of the center shaft is provided with a pressing member (211, 213) for fixing the combustion pressure sensor against the housing toward one end of the center shaft. ) Is provided, and a load of 900 N or more is applied to the combustion pressure sensor in the direction of one end of the center shaft by the pressing member.
[0032]
The present invention has been obtained as a result of an experimental study by the present inventors. To minimize fluctuations in sensor output characteristics while minimizing minute gaps between the combustion pressure sensor and the housing and between the components that make up the combustion pressure sensor with the glow plug attached to the engine, It was considered that a load larger than a certain magnitude should be applied to the mounted combustion pressure sensor in the direction of one end of the center shaft.
[0033]
As a result of studying the magnitude of such a load, it was experimentally found that the load should be 900 N or more (see FIG. 8). Therefore, according to the present invention, in a glow plug with a combustion pressure sensor after an engine is mounted, fluctuations in sensor output characteristics can be suppressed, and stable sensor output characteristics can be realized.
[0034]
In the invention according to claim 2, the load is 70% or less of the breaking strength of the center shaft (204).
[0035]
According to this, the destruction of the center shaft due to an excessively large load can be suppressed as much as possible, which is preferable.
[0036]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a cylindrical housing (201) which can be screw-coupled to the engine such that one end is located on the combustion chamber (1a) side of the engine, and one end is exposed from one end of the housing. A pipe member (202, 404) held inside the housing, a heat-generating member (203, 401) provided in the pipe member and generating heat by energization, and one end connected to the heat-generating member for electrical conduction. A metal middle shaft (204) housed in the housing so that the other end protrudes from the other end of the housing, and a force acting on the pipe member due to the generation of engine combustion pressure is transmitted through the middle shaft. A glow plug (100, 110) including a combustion pressure sensor (300) for detecting a combustion pressure is provided, and the glow plug is exposed from one end of the housing. In the method of mounting the glow plug with the combustion pressure sensor to attach to screw coupled to the engine so member is exposed to the combustion chamber and has the following characteristics.
[0037]
That is, by providing the combustion pressure sensor at the other end of the housing and screwing the housing to the engine with a specified tightening torque, after attaching the glow plug to the engine, the pressing member attached to the other end of the center shaft According to (211 and 213), the combustion pressure sensor is fixed to the glow plug by applying a load to the combustion pressure sensor in the direction of one end of the center shaft.
[0038]
According to this, after the glow plug is mounted on the engine, the load applied by the pressing member to the one end side of the center shaft with respect to the combustion pressure sensor is set to, for example, 900 N or more, so that the mounting structure according to claim 1. Can be appropriately realized.
[0039]
Therefore, according to the present invention, similarly to the first aspect of the invention, in the glow plug with the combustion pressure sensor after the engine is mounted, the fluctuation of the sensor output characteristic can be suppressed, and the stable sensor output characteristic can be realized.
[0040]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a cylindrical housing (201) which can be screw-coupled to an engine head (1) of an engine such that one end is located on a side of a combustion chamber (1a) of the engine, and one end is a housing. A pipe member (202, 404) held inside the housing so as to be exposed from one end of the housing, a heating member (203, 401) provided in the pipe member and generating heat by energization, and one end connected to the heating member. A metal middle shaft (204) housed in the housing so as to be electrically conductive and the other end protruding from the other end of the housing, and a force acting on the pipe member due to generation of engine combustion pressure. A glow plug (100, 110) having a combustion pressure sensor (300) for detecting a combustion pressure transmitted through the housing is prepared. In the method of mounting the glow plug with the combustion pressure sensor to attach to screw coupled to the engine so that the pipe member is exposed to a combustion chamber which is exposed from the end side and has the following characteristics.
[0041]
That is, an alternative jig (500) capable of mounting a glow plug in the same form as the engine head is prepared, a combustion pressure sensor is provided on the other end side of the housing, and a specified tightening torque when tightening to the engine head is exceeded. After the housing is screwed to the substitute jig by using, the load is applied to the combustion pressure sensor in the direction of one end of the center shaft by the pressing members (211 and 213) attached to the other end of the center shaft, thereby causing combustion. The pressure sensor is fixed to the glow plug, and then the glow plug is removed from the substitute jig and screwed to the engine head.
[0042]
According to this, in a state where the glow plug is screwed and attached to the substitute jig, the load applied to the one end side of the center shaft with respect to the combustion pressure sensor by the pressing member is set to, for example, 900 N or more. A structure for mounting a glow plug on a substitute jig, which has the same effect as that of the first aspect, can be realized.
[0043]
When the glow plug is removed from the substitute jig and attached to the engine head with the same tightening torque, the combustion pressure sensor is used to minimize the above-mentioned minute gap as much as possible and to suppress fluctuations in sensor output characteristics. A sufficient load is applied by the pressing member.
[0044]
Therefore, also according to the present invention, in the glow plug with the combustion pressure sensor after the engine is mounted, fluctuations in sensor output characteristics can be suppressed, and stable sensor output characteristics can be realized.
[0045]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cylindrical housing (201) attached to the engine such that one end is located on the side of the combustion chamber (1a) of the engine, and a housing having one end exposed from one end of the housing. A pipe member (202) held inside the pipe member, a heat generating member (203) provided in the pipe member and generating heat by energization, and one end connected to the heat generating member inside the pipe member to be electrically conductive and A metal middle shaft (204) housed in the housing so that the other end protrudes from the other end of the housing, and a force acting on the pipe member due to the generation of engine combustion pressure is transmitted through the middle shaft. In a glow plug with a combustion pressure sensor having a combustion pressure sensor (300) for detecting a combustion pressure, a portion located inside the pipe member on one end side of the center shaft. The 204c), the thermal expansion coefficient of 10.5 × 10 -6 / ° C or lower.
[0046]
The present invention has also been found experimentally. In other words, a portion located inside the pipe member, that is, a portion adjacent to the heat generating member, on one end side of the center shaft has a thermal expansion coefficient of 10.5 × 10 -6 It has been found experimentally that by setting the temperature to / ° C or lower, the expansion due to the thermal expansion of the central shaft after energization can be suppressed, and the fluctuation of the sensor output characteristics can be largely suppressed.
[0047]
Further, according to the present invention, the elongation of the center shaft due to the temperature rise of the heating element during energization can be suppressed, so that a minute space between the combustion pressure sensor and the housing and between the components constituting the combustion pressure sensor and the like can be suppressed. Fluctuations in sensor output characteristics can be suppressed by minimizing the gap.
[0048]
Therefore, according to the present invention, in the glow plug with the combustion pressure sensor after the engine is mounted, the fluctuation of the sensor output characteristic can be suppressed, and the stable sensor output characteristic can be realized.
[0049]
Here, as in the invention according to claim 6, the length of the portion (204c) located inside the pipe member (202) on one end side of the center shaft (204) is practically 15 mm or more. ,preferable.
[0050]
Further, as in the invention according to claim 7, the housing (201) is made of sulfur free-cutting steel or carbon steel, and has a coefficient of thermal expansion of 10.5 × 10 4 in the center shaft (204). -6 The portion (204c) at / C or lower can be made of an alloy containing Fe as a main component and a mixture of at least one metal selected from Cr, Ni, and Co.
[0051]
It should be noted that reference numerals in parentheses of the above-described units are examples showing the correspondence with specific units described in the embodiments described later.
[0052]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described. In order to simplify the description, in the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
[0053]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a general outline of a glow plug 100 with a combustion pressure sensor according to a first embodiment of the present invention in a state where the glow plug 100 is attached to an engine head (attached portion) 1 of a diesel engine (internal combustion engine). is there.
[0054]
The glow plug 100 includes a plug main body 200 having a heating element and serving as a medium for transmitting combustion pressure, and converts a force acting on the plug main body 200 due to the combustion pressure into an electric signal based on the piezoelectric characteristics of the piezoelectric element. The pressure sensor (combustion pressure sensor in the present invention) 300 is a means for detecting the combustion pressure of the engine.
[0055]
Here, the plug body 200 is roughly located at one end (lower side in FIG. 1) on the side of the combustion chamber 1a and on the other end (upper side in FIG. 1) outside the engine head 1. Cylindrical housing tube which is screw-connected to the engine head 1 as described above, and a cylindrical sheath tube whose one end is exposed from one end of the housing 201 and the other end is held inside the housing 201 (the pipe referred to in the present invention). Member) 202, a heat generating coil (heat generating member in the present invention) 203 housed and held at one end of the sheath tube 202 and generating heat by energization, and one end electrically connected to the heat generating coil 203 and the other end being a housing 201. And a metal rod-shaped center shaft (electrode body, rod-shaped electrode) 204 held inside the housing 201 so as to protrude from the other end.
[0056]
The engine head 1 is formed with a screw hole (glow hole) penetrating from the outer surface to the internal combustion chamber 1a, and the plug main body 200 is moved in the axial direction (longitudinal direction) of the plug with respect to the screw hole. Has been inserted.
[0057]
The housing 201 is made of sulfur free-cutting steel or carbon steel, and has a stepped shape with a small diameter at one end (combustion chamber 1a side) and a large diameter at the other end. A mounting screw portion 201b is formed at an intermediate portion of the outer peripheral surface of the small diameter portion of the housing 201 in the plug axial direction.
[0058]
A hexagonal portion 201a used for screwing the glow plug 100 to the engine head 1 is formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion of the housing 201. The plug main body 200 of the glow plug 100 is screwed to a screw hole of the engine head 1 by a mounting screw 201b of the housing 201.
[0059]
Further, a tapered seat surface 201c is formed at one end of the housing 201, and the seat surface 201c and the seat surface of the screw hole of the engine head 1 opposed thereto are in close contact with each other to prevent gas leakage from the combustion chamber 1a. Has been made. Here, the hexagonal portion 201a of the housing 201 may have a shape reduced by removing a part of the apex angle of the hexagonal portion and forming a circumferential surface in accordance with an engine mounting space (not shown).
[0060]
The sheath tube 202 is made of a heat-resistant and corrosion-resistant alloy (for example, stainless steel SUS310). In the sheath tube 202, a distal end at one end exposed from one end of the housing 201 is closed, and the other end located inside the housing 201 is open. The heating coil 203 is made of a resistance wire such as NiCr and CoFe, and is disposed inside the distal end of the sheath tube 202.
[0061]
On the other hand, inside the other end side of the sheath tube 202, one end side of the center shaft 204 is inserted and arranged. The other end of the heating coil 203 is connected to one end of the sheath tube 202, and the other end of the heating coil 203 is connected to one end of a center shaft 204 inserted into the sheath tube 202. In addition, a portion between the heating coil 203 and the central shaft 204 and the sheath tube 202 is filled with insulating powder 205 having heat resistance, such as magnesium oxide.
[0062]
The sheath tube 202 is subjected to a drawing process by swaging, thereby increasing the density of the insulating powder 205 filled therein. That is, the heat transfer efficiency is increased by increasing the packing density of the insulating powder 205. At the same time, the center shaft 204 and the heating coil 203 are firmly held and fixed to the sheath tube 202 via the insulating powder 205 by the drawing process.
[0063]
Here, in a portion of the sheath tube 202 including the heating coil 203, a heating element 206 is configured by the sheath tube 202, the heating coil 203, and the insulating powder 205. The heating element 206 is fixed and held inside one end of the housing 201 so that the distal end (one end of the sheath tube 202) is exposed.
[0064]
The outer peripheral surface of the heating element 206, that is, the outer peripheral surface of the sheath tube 202 and the inner peripheral surface of the housing 201 are fixed and joined by press fitting or brazing such as silver brazing.
[0065]
Thereby, a portion K1 in which the inner surface of the housing 201 and the outer surface of the sheath tube 202 are fixed substantially without a gap over the entire circumference at one end side of the housing 201 is formed as a fixed portion. The fixed portion K1 prevents the combustion gas from the combustion chamber 1a from entering the housing 201.
[0066]
The fixing portion K1 is an interface where the inner surface of the housing 201 and the outer surface of the sheath tube 202 are in contact with each other as indicated by a lead line in the drawing. Part or all of the interface may be used.
[0067]
At the other end (open end) of the sheath tube 202, a sealing member (sealing) 205a is provided between the other end and the center shaft 204 to prevent the insulating powder 205 from coming off during swaging. Has been.
[0068]
A cylindrical ring 207 made of silicon rubber, fluoro rubber, EPDM, NBR, H-NBR, or the like is inserted from the other end of the center shaft 204 inside the other end of the housing 201.
[0069]
Here, the cylindrical ring 207 is for the purpose of centering the center shaft 204, suppressing vibration, and ensuring waterproofness and airtightness in the housing 201. By making the portion of the other end of the housing 201 that comes into contact with the cylindrical ring 207 into a tapered shape, the adhesion between the cylindrical ring 207 and the housing 201 is improved, and the vibration damping effect, waterproofness, and airtightness are further improved. I do.
[0070]
An insulating bush 210 made of a resin-based (eg, phenolic resin / PPS / laminated mica) or ceramic-based (eg, alumina) insulating material is fitted into the other end of the center shaft 204. Further, by providing a stepped large-diameter hole 201d inside the hexagonal portion 201a of the housing 201, a storage portion 201e is formed between the large-diameter hole 201d and the outer peripheral surface of the center shaft 204.
[0071]
The storage part 201e stores a substantially annular pressure sensor 300 (described later in detail). After the pressure sensor 300 is housed in the housing portion 201e, the insulating bush 210 is fitted to the center shaft 204, and the fixing nut 211 is fastened to a terminal screw 204a provided at the other end of the center shaft 204, so that the insulating bush 210 and the housing 201 is fixedly held.
[0072]
As described above, the pressure sensor 300 provided in the storage portion 201e on the other end side of the housing is fixed so as to be pressed against the housing 201 toward one end side of the center shaft 204 by the axial force of the fixing nut 211 as a pressing member. ing.
[0073]
Here, in the present embodiment, a load of 900 N or more is applied to the pressure sensor 300 toward one end of the center shaft 204 by the fixing nut 211 with the glow plug 100 attached to the engine head 1.
[0074]
Further, an O-ring 208 is disposed between the inner peripheral surface of the large-diameter hole portion 201d of the housing 201 and the outer peripheral surface of the pressure sensor 300, and the O-ring 208 is disposed between the inner peripheral surface of the pressure sensor 300 and the outer peripheral surface of the center shaft 204. Has a cylindrical ring 209 inserted and arranged. The O-ring 208 and the cylindrical ring 209 are made of silicon rubber, fluorine rubber, EPDM, NBR, H-NBR, or the like.
[0075]
Here, the O-ring 208 is for the purpose of ensuring waterproofness and airtightness inside the housing 201, and the cylindrical ring 209 is for the purpose of suppressing vibration of the center shaft 204 and ensuring waterproofness and airtightness inside the housing 201. Things. When the portion of the sensor 300 that comes into contact with the cylindrical ring 209 is formed in a tapered shape, the adhesion to the cylindrical ring 209 is improved, and the waterproof / airtightness is further improved.
[0076]
The pressure sensor 300 and the fixing nut 211 are electrically insulated by the insulating bush 210. Further, the pressure sensor 300 and the central shaft 204 are electrically insulated by the cylindrical ring 209.
[0077]
A connecting bar 2 is fixed to a terminal screw 204a provided at the other end of the center shaft 204 by a terminal nut 212 for connection with each cylinder, and is electrically connected thereto. The connecting bar 2 is connected to a power supply (not shown), and is grounded to the engine head 1 via a center shaft 204, a heating coil 203, a sheath tube 202, and a housing 201.
[0078]
As a result, the heating element 206 generates heat in the glow plug 100, and can assist the ignition start of the diesel engine. In connection with each cylinder, a lead wire (vehicle electric wire) having excellent flexibility may be used so as not to hinder minute displacement of the sheath tube 202 (the pipe member in the present invention).
[0079]
[Detailed configuration of pressure sensor]
Next, a detailed configuration of the pressure sensor 300 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged sectional view of the pressure sensor 300 in FIG.
[0080]
In the pressure sensor 300, a piezoelectric ceramic 302 having an annular polarity is packaged so as to be sandwiched between a metal case 303 and an electrode 301, both of which are substantially annular.
[0081]
The piezoelectric ceramic 302 is made of, for example, lead titanate or lead zirconate titanate having a thickness of 0.4 mm. Further, an insulator 304 is interposed between the metal case 303 and the electrode 301 of the pressure sensor 300 and the housing 201 e of the housing 201.
[0082]
The insulator 304 is made of a ceramic material such as natural mica, laminated mica, and alumina, or a resin material such as a polyimide film or phenol, and has a thickness of about 0.2 mm, for example. The insulator 304 electrically insulates the electrode 301 so that the output signal generated by the pressure sensor 300 does not short-circuit to the housing 201.
[0083]
The contact surfaces of the metal case 303 and the electrodes 301 with the piezoelectric ceramics 302 have a flatness by grinding or polishing to a surface roughness of 6.3Z or less (for example, 3.2Z or 1.6Z). Preferably, it is improved.
[0084]
As a result, the surface pressure of the surface where the metal case 303 and the electrode 301 are in contact with the piezoelectric ceramics 302 is made uniform, and the adhesion can be improved and the element can be easily prevented from being cracked during assembly and pressurization. Here, as the material of the metal case 303 and the electrode 301, for example, SUS430, which is a magnetic material, can be selected to facilitate the above-described grinding or polishing.
[0085]
Further, since the metal case 303 is largely formed by a substantially annular flange portion 303a and a protruding pipe-like small circular portion 303d, it is not easy to perform the above-mentioned grinding or polishing. Therefore, the metal case 303 may be separated into a flange portion and a small cylindrical portion, and the flange portion requiring grinding or polishing force processing may be formed into a simple disk shape, and both may be integrated by brazing or the like after the processing.
[0086]
A through hole extending in the axial direction of the plug is formed in the flange portion 303a on one end side of the metal case 303. One end of a cylindrical protection tube 303b is inserted into the through hole, and welding, brazing, etc. Are formed integrally. On the other hand, a through hole 210a extending in the plug axial direction is also formed in the insulating bush 210, and the other end of the protection tube 303b is inserted into the through hole 210a.
[0087]
A shielded electric wire 305 as an output line for extracting a signal from the pressure sensor 300 is inserted and supported in the protection tube 303b. The core wire 305 a of the shielded electric wire 305 inserted into the metal case 303 is welded to the electrode 301 and connected.
[0088]
In addition, the shield wire 305b insulated from the core wire 305a is connected to the metal case 303 which is also a body ground by being swaged with the protection tube 303b.
[0089]
In the pressure sensor 300 of this example, one piezoelectric ceramic 302 is used. The purpose is to simplify the pressure sensor 300 and reduce the center of gravity, reduce the vibration noise generated by the pressure sensor 300 itself, and reduce the signal. The purpose is to improve the S / N ratio of the output.
[0090]
However, like the pressure sensor described in FIG. 2 of Patent Document 1 described above, detection is possible even with two piezoelectric ceramics 302. In this case, the insulator 304 below the electrode 301 is eliminated and the piezoelectric ceramic 302 is disposed. As described above, by connecting the two piezoelectric ceramics 302 in parallel, the output sensitivity is doubled, and the noise resistance of the output signal can be improved.
[0091]
[Assembly method of pressure sensor]
The assembly of the pressure sensor 300 is as follows. First, a heat-shrinkable insulating tube 306 made of silicon is adhered to the circumferential side surface of the small diameter portion 303d of the metal case 303 by heating.
[0092]
Next, these are fitted into the small diameter portion 303d of the metal case 303 in the order of the piezoelectric ceramic 302 and the electrode 301. Here, the insulating tube 306 prevents an electrical short circuit between the piezoelectric ceramic 302 and the electrode 301 and the metal case 303.
[0093]
After the assembly, the core wire 305a of the shielded electric wire 305 is connected to the electrode 301 fitted in the metal case 303 by resistance welding, laser welding, or the like.
[0094]
Also, the shielded electric wire 305 and the protection tube 303b are swaged at a portion including the shielded wire 305b. Thus, electrical connection between the shielded wire 305b and the metal case 303, holding and fixing of the shielded electric wire 305, and adhesion between the shielded electric wire 305 and the protection tube 303b are ensured.
[0095]
Then, the pressure sensor 300 in which the metal case 303, the piezoelectric ceramic 302, the electrode 301, and the shielded electric wire 305 are integrated as described above is distributed to the storage portion 201e of the housing 201 via the insulator 304 as described later. Is established.
[0096]
As a result, the pressure sensor 300 has a shape that is covered by the metallic metal case 303 and the metallic plug main body 200. As a result, it is possible to provide a pressure sensor of a completely sealed type and a completely electric shield type.
[0097]
[Assembly method of glow plug with combustion pressure sensor]
Next, a method of assembling the glow plug 100 with a combustion pressure sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a heating element 206 to which the center shaft 204 is assembled and a plated housing 201 are prepared. The outer diameter of the sheath tube 202 in the prepared heating element 206 is slightly larger than the inner diameter of the housing 201, and has a dimensional difference of, for example, +60 to +140 μm.
[0098]
Then, the sheath tube 202 of the heating element 206 is fitted and press-fitted into the housing 201, and the housing 201 and the sheath tube 202 are fixed and sealed by mutual elastic force. Thus, the housing 201, the center shaft 204, and the heating element 206 are integrated. In addition to the above, the housing 201 and the heating element 206 may be completely joined to each other by brazing such as silver brazing. As a result, high airtightness inside the housing 201 can be secured.
[0099]
Subsequently, the cylindrical ring 207 and the insulator 304 are sequentially inserted and arranged in the housing 201 from the other end side of the center shaft 204 (that is, the terminal screw 204a side). Then, with the O-ring 208 inserted into the outer periphery of the flange portion 303a, the pressure sensor 300 is disposed in the storage portion 201e.
[0100]
Subsequently, the cylindrical ring 209 is inserted from the other end of the center shaft 204, and further, the O-ring 309 is inserted from the other end of the shielded electric wire 305 connected to the pressure sensor 300, and is disposed at a predetermined location. In this state, the insulating bush 210 is inserted from the other end of the center shaft 204, and the shielded electric wire 305 is led out through the through hole 210a of the insulating bush 210.
[0101]
As shown in FIG. 2, the O-ring 309 is pressed and inserted so as to contact the outer peripheral surface of the shielded electric wire 305, the end surface of the protection tube 303b, and the bottom end surface of the through hole 210a provided in the insulating bush 210. I have. The O-ring 309 is made of silicon rubber, fluorine rubber, EPDM, NBR, H-NBR, or the like, and is intended for waterproofing and vibration proof.
[0102]
The insulating bush 210 may be made of a resin-based (for example, phenolic resin, PPS, laminated mica) or ceramic (for example, alumina) insulating material without any problem, but preferably has a small specific gravity, a large Young's modulus, and a creep. Materials with excellent characteristics are effective.
[0103]
Thus, the weight of the insulating bush 210 is reduced, the center of gravity of the pressure sensor 300 is reduced, and the vibration noise level can be reduced. Further, since the temporal change of the insulating bush 210, that is, creep can be suppressed, the output fluctuation caused by the change of the preload (that is, the pressing force of the pressure sensor 300 by the fixed nut 211) applied to the pressure sensor 300 due to the creep can be reduced. it can.
[0104]
Therefore, as the insulating bush 210, for example, a thermosetting phenol resin mixed with glass fiber is selected, and further, for example, a material having improved creep characteristics by heating at 175 ° C. to 205 ° C. for 3 to 20 hours as a heat treatment. Can be adopted.
[0105]
After assembling up to the insulating bush 210 in this way, the pressure sensor 300 is fixed and held in the storage section 201e by tightening the fixing nut 211 along the terminal screw 204a of the center shaft 204.
[0106]
Here, in the present embodiment, a load of 900 N or more is applied to the pressure sensor 300 toward the one end side of the center shaft 204 by the fixing nut 211 with the glow plug 100 mounted on the engine head 1.
[0107]
[How to attach glow plug with combustion pressure sensor]
A method of mounting the glow plug 100 for realizing the state where such a load is applied will be described with reference to the process chart of FIG. As shown in FIG. 3A, a glow plug 100 in which the pressure sensor 300 and the insulating bush 210 are assembled at the other end of the housing 201 is prepared. In FIG. 3, the pressure sensor 300 is stored in the hexagonal portion 201a and is not visible.
[0108]
In the state of the glow plug 100, the fixing nut 211 is temporarily attached to the terminal screw 204a of the center shaft 204, but the fixing nut 211 may not be provided.
[0109]
Then, as shown in FIG. 3B, the glow plug 100 in this state is fixed to the engine head 1 with a specified tightening torque so that the pipe member 202, that is, the heating element 206 is exposed in the combustion chamber 1a. Connect with screws. Specifically, the hexagonal portion 201a is tightened with a torque wrench or the like.
[0110]
Thereafter, as shown in FIG. 3C, the fixed nut (pressing member) 211 temporarily fastened and attached to the other end side of the center shaft 204 is tightened with a torque wrench or the like. After fixing the glow plug 100 to the engine head 1, the fixing nut 211 may be inserted into the terminal screw 204 a of the center shaft 204 and screwed.
[0111]
By tightening the fixing nut 211, a load is applied to the pressure sensor 300 in the direction of one end of the center shaft 204, and the pressure sensor 300 is fixed in the housing 201 e of the housing 201 of the glow plug 100.
[0112]
At this time, if the load on the pressure sensor 300 is set to 900 N by adjusting the tightening torque of the fixing nut 211, the glow plug 100 attached to the engine head 1 has one end of the center shaft 204 with respect to the pressure sensor 300. A state where a load of 900 N or more is applied to the side direction can be realized.
[0113]
[Method of measuring preload on pressure sensor]
Here, the axial force when the fixing nut 211 is tightened becomes a preload on the pressure sensor 300. A method for measuring this axial force will be described with reference to FIG. At the other end of the housing 201 of the glow plug 100 screwed and mounted on the engine head 1, a substantially annular piezoelectric load washer RW in which an output voltage with respect to a load has already been calibrated and converted is passed through the center shaft 204. Place.
[0114]
Subsequently, the insulating bush 210 is passed through the center shaft 204, and the fixing nut 211 is screwed to the terminal screw 204 a of the center shaft 204 on the upper surface of the load washer RW. At this time, an output voltage generated by the load washer RW with respect to the tightening torque of the fixed nut 211 (using a torque wrench) is measured, and the generated output voltage is converted into an axial force (preload). Strictly speaking, the load washer RW was connected to a charge amplifier to amplify the charge-voltage, and the generated output voltage was measured using, for example, an oscilloscope.
[0115]
Thereby, for example, a relationship between the tightening torque (N · m) of the fixed nut 211 and the axial force (preload) (N) as shown in FIG. 5 is obtained. Up to a certain value of the tightening torque, the tightening torque and the axial force have a linear relationship.
[0116]
Therefore, based on such a relationship, a tightening torque that provides a desired axial force may be obtained, and the fixing nut 211 may be screwed with the obtained tightening torque. For example, in order to realize a preload (axial force) of 900 N or more from FIG. 5, a tightening torque of about 1.0 N · m or more may be used.
[0117]
FIG. 3C shows a state in which the pressure sensor 300 is fixed by tightening the fixing nut 211 to the glow plug 100 mounted on the engine in this manner. After that, the connecting bar 2 is attached to the terminal screw 204 a on the upper surface of the fixing nut 211, and is fixed with the terminal nut 212. Thus, the state shown in FIG. 1 is obtained.
[0118]
After tightening the fixing nut 211, one of the hexagonal faces of the fixing nut 211 is crimped and deformed, or a screw lock agent is applied to a screwing surface (a screw portion) in advance and the fixing nut 211 is tightened. Alternatively, a measure for preventing the fixing nut 211 from loosening against vibration may be taken.
[0119]
Further, the insulating bush 210 has a substantially annular shape, but may have two flat surfaces facing a part of the circumferential surface thereof. When such an insulating bush 210 is used, the flat two opposing surfaces of the insulating bush 210 are restrained by a spanner or the like when the fixing nut 211 is tightened, as compared with a completely annular bush. The fixing nut 211 can be rotated so that the 210 does not rotate.
[0120]
This makes it possible to apply a preload to the pressure sensor 300 while avoiding a torsional force on the welded portion between the piezoelectric ceramic 302 or the electrode 301 and the core wire 305a that constitute the pressure sensor 300. This can prevent the piezoelectric ceramic 302 or the core wire 305 from being broken or broken due to torsion.
[0121]
[Detection mechanism of combustion pressure in glow plug with combustion pressure sensor]
Next, a basic combustion pressure detection mechanism in the glow plug 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 6 in addition to FIGS. FIG. 6 is an explanatory diagram (half cross-sectional view) showing a simplified model for explaining a combustion pressure transmission path.
[0122]
In FIG. 1 described above, the pressure sensor 300 is fixed and held to the plug main body 200 by a fixing nut 211 in advance to achieve integration. At this time, the glow plug 100 is mounted on the engine head 1 so that a preload of 900 N or more is applied to the piezoelectric ceramics 302 incorporated in the pressure sensor 300 after the engine is mounted.
[0123]
When the engine is started, a voltage is applied via the connecting bar 2 and grounded to the engine head 1 via the center shaft 204, the heating coil 203, the sheath tube 202, the housing 201, and the mounting screw portion 201b.
[0124]
As a result, the heating element 206 of the glow plug 100 generates heat, which can assist the ignition start of the diesel engine. Then, after the engine is started, the combustion pressure generated in the engine is distributed to two paths R1 and R2 as shown by a thick arrow in FIG.
[0125]
In the first path R1, the combustion pressure applied to the heating element 206 is transmitted to the housing 201 joined to the heating element 206 and acts on the pressure sensor 300. In this path R1, the housing 201 itself is firmly restrained to the engine head 1 by the mounting screw portion 201b.
[0126]
For this reason, the transmission of the force is significantly attenuated above, and the positional fluctuation in the vicinity of the storage portion 201e of the housing 201 in which the pressure sensor 300 is disposed is extremely small.
[0127]
On the other hand, the second path R2 is a state in which the combustion pressure applied to the heating element 206 is reduced through the four members of the insulating powder 205, the center shaft 204, the fixing nut 211, and the insulating bush 210, which are filled in the heating element 206 itself. It acts on the sensor 300. In the path R2, these four members are completely open because there are no factors such as members that hinder position fluctuation.
[0128]
Even if the housing 201 and the sheath tube 202 are fixed by the fixing portion K1, the sheath tube 202 can be displaced in the axial direction of the plug (the vertical direction in FIG. 6) by using the elastic force of the housing 201. . Therefore, when the combustion pressure is applied to the heating element 206 along the second path R2, the sheath tube 202 and the central shaft 204 are displaced integrally in the axial direction of the plug.
[0129]
As a result, there is a difference between the amount of displacement of the housing 201 in the vicinity of the storage portion 201e generated in the first path R1 and the amount of displacement of the main center shaft 204 generated in the second path R2. That is, the displacement amount of the second route R2 is larger than the displacement amount of the first route R1. With this change, the preload applied to the pressure sensor 300 by the fixed nut 211 in advance is reduced.
[0130]
Thus, since the load state applied to the piezoelectric ceramics 302 incorporated in the pressure sensor 300 changes, the generated electric charge as an electric signal output according to the piezoelectric characteristics of the piezoelectric ceramics 302 changes.
[0131]
Then, this electric signal is interrogated by the core wire 305a of the shielded electric wire 305 via the electrode 301 shown in FIG. 2, and the shield wire 305b which also serves as the ground wire via the metal case 303 and the protection tube 303b. Is output.
[0132]
By inputting this output signal via a shielded electric wire 305 to a charge amplifier (not shown) for converting the generated electric charge as an output to a voltage and amplifying it, and an in-vehicle ECU (engine control circuit / not shown) The combustion pressure can be applied as an electric signal to combustion control. The detection mechanism of the combustion pressure according to the present embodiment is as described above. FIG. 7 shows an example of a detection waveform according to the present embodiment.
[0133]
[Example of detected waveform]
FIGS. 7A and 7B show detection results when the engine conditions are set to 1200 rpm and a 40 N load is applied to the glow plug 100 shown in FIG. 1. In FIG. 7, FIG. FIG. 4B is a comparison diagram of the output waveform of the pressure sensor 300 in the glow plug 100 and the output waveform of the pressure sensor 300 in the glow plug 100 (that is, the embodiment). 4 shows a correlation output waveform with the output from the acupressure meter taken on the horizontal axis.
[0134]
As can be seen from FIG. 7, the output from the pressure sensor 300 and the output from the acupressure meter in the glow plug 100 show substantially the same waveform, and the correlation output waveform is also substantially linear including when the pressure increases and decreases. This indicates that the response is excellent. Incidentally, in FIG. 7B, a schematic example of a correlation output waveform having hysteresis and poor response is indicated by broken lines.
[0135]
From this, it can be seen that in the detection of the combustion pressure by the glove lug 100, the fluctuation of the load acting on the pressure sensor 300 corresponding to the fluctuation of the pressure in the engine can be accurately measured. That is, output characteristics with a small SN ratio, excellent output sensitivity, little hysteresis, and excellent responsiveness can be realized.
[0136]
[Study on relationship between preload on pressure sensor and sensor output characteristics]
As described above, in the present embodiment, a stable output characteristic is obtained because a load of 900 N or more is applied to the pressure sensor (combustion pressure sensor) 300 in the direction of one end of the center shaft 204 by the fixed nut (pressing member) 211. This is due to the adoption of the mounting structure to which is applied.
[0137]
Such a mounting structure is based on the result of the study of the preload on the pressure sensor performed by the present inventors. As shown in FIG. 15 described above, after the glow plug is mounted on the engine, a small gap is generated between the pressure sensor 300 and the housing 201 and between components constituting the pressure sensor 300 due to a decrease in preload. .
[0138]
In particular, the pressure sensor 300 of the present embodiment is composed of three parts, a metal case 303, a piezoelectric ceramic 302, and an electrode 301, as shown in FIG. 2, and a total of five points via an insulating bush 210 and an insulator 304. It has a laminated structure of independent components consisting of Therefore, a large number of the above minute gaps are also formed.
[0139]
In order to eliminate such minute gaps as much as possible and suppress fluctuations in sensor output characteristics, the present inventors have set a load greater than or equal to a certain amount in the direction of one end of the center shaft 204 with respect to the pressure sensor 300 in an engine mounted state. Was thought to be applied. Then, the magnitude of such a load was examined.
[0140]
Specifically, after attaching the glow plug 100 with the combustion pressure sensor to the engine head 1 with a specified tightening torque, the preload on the pressure sensor 300 is changed from 300 N to 1300 N, and the behavior of the basic characteristics is evaluated by engine evaluation. Was observed. FIG. 8 shows the result.
[0141]
8, (a) shows the effect of vibration noise on the sensor output as an SN ratio in the output signal, (b) shows the sensor output sensitivity, and (c) shows the response of the sensor using hysteresis as an index. FIG. The measurement of these output characteristics was performed under the same engine conditions as in FIG.
[0142]
Here, the SN ratio is the ratio of the amplitude of noise to the peak height h in the output waveform of the pressure sensor 300 in FIG. 7A, and the smaller the better, the better. The hysteresis is a ratio W2 / W1 (%) of the height W1 and the width W2 of the hysteresis in the correlation output waveform having the hysteresis indicated by the broken line in FIG. 7B, and the smaller the better, the better.
[0143]
As shown in FIG. 8, in the glow plug 100 after the engine is mounted, by securing a preload to the pressure sensor 300 at 900 N or more, all of the basic characteristics of the sensor output are improved, and furthermore, It was found that the characteristics were very stable in the preload range without being affected by the preload.
[0144]
[Effects of the Embodiment]
As described above, according to the present embodiment, the mounting structure of the glow plug 100 in which the load on the pressure sensor 300 is 900 N or more is eliminated, thereby eliminating the relaxing force after mounting the engine to minimize the minute gap. Has been removed. Therefore, in the glow plug 100 with the combustion pressure sensor after the engine is mounted, fluctuations in sensor output characteristics can be suppressed, and stable sensor output characteristics can be realized.
[0145]
Incidentally, conventionally, a preload of 500 N to 1000 N is applied to the combustion pressure sensor 300 by the fixing nut in the state of the glow plug alone, but after the engine is mounted, as shown in FIG. The preload decreased, and the load was less than 900 N.
[0146]
Further, the load (preload) applied to the pressure sensor 300 is preferably 70% or less of the breaking strength of the center shaft 204. As shown in FIG. 5, if the preload (axial force) of the fixing nut 211 to the pressure sensor 300 is too large, the center shaft 204 is destroyed by tightening the screw of the fixing nut 211.
[0147]
For this reason, the present inventors have attempted to minimize the breakage of the center shaft 204 by setting the preload at a value of 70% or less of the breaking strength of the center shaft 204 even when the preload is 900 N or more in consideration of the safety factor.
[0148]
In this embodiment, the glow plug mounting method described with reference to FIG. 3 is employed.
[0149]
That is, the pressure sensor 300 is provided on the other end of the housing 201, and the housing 201 is screwed to the engine head 1 with a specified tightening torque, and the glow plug 100 is attached to the engine. A method of fixing the pressure sensor 300 to the glow plug 100 by applying a load to the pressure sensor 300 in the direction of one end of the central shaft 204 by the fixing nut 211 serving as a pressing member.
[0150]
According to this, after the glow plug 100 is mounted on the engine, the load applied to the pressure sensor 300 in the one end side of the center shaft 204 by the fixing nut 211 is set to 900 N or more, so that the mounting structure of the present embodiment is appropriately applied. Can be realized.
[0151]
As described above, when the fixing nut 211 is screwed, it is preferable to prevent screw loosening by applying a screw locking agent such as an anaerobic adhesive. This eliminates the relaxing force applied to the pressure sensor 300 due to the mounting of the engine, thereby eliminating one of the causes of the fluctuation of the preload, leading to improvement and stabilization of the basic characteristics.
[0152]
In addition, in performing this mounting method, it is preferable that the center shaft 204 and the insulating bush 210 be handled with a minimum necessary preload. As a result, it is possible to prevent an excessive tensile force from acting on the small-diameter and long central shaft 204 and an excessive compressive force from acting on the insulating bush 210 made of resin, and to improve reliability such as creep resistance. Can be improved.
[0153]
(2nd Embodiment)
The second embodiment relates to another mounting method for realizing the mounting structure of the glow plug 100 in which the preload to the pressure sensor 300 shown in the first embodiment is 900 N or more.
[0154]
FIG. 9 is a process diagram showing a method for mounting the glow plug according to the present embodiment. Also in the mounting method of the present embodiment, a load of 900 N or more is applied to the pressure sensor 300 by the fixing nut 211 toward one end of the center shaft 204 in a state where the glow plug 100 is mounted on the engine head 1. .
[0155]
As shown in FIG. 9A, a glow plug 100 in which the pressure sensor 300 (not shown) and the insulating bush 210 are assembled on the other end of the housing 201 is prepared. At this time, in the illustrated example, the fixing nut 211 is temporarily attached to the terminal screw 204a of the center shaft 204, but the fixing nut 211 may not be provided.
[0156]
Then, as shown in FIG. 9B, an alternative jig 500 that can attach the glow plug 100 in the same form as the engine head 1 is prepared. The substitute jig 500 can be made of, for example, a metal, and may be the engine head 1 itself, or may have a glow hole as long as the glow plug 100 can be screw-coupled.
[0157]
Then, the pressure sensor 300 is provided on the other end side of the housing 201, and the housing 201 is screwed to the substitute jig 500 with a specified tightening torque or more when tightening the engine head 1.
[0158]
Thereafter, as shown in FIG. 9 (c), the fixing nut (pressing member) 211 temporarily fastened and attached to the other end side of the center shaft 204 is tightened with a torque wrench or the like. The fixing nut 211 may be inserted into the terminal screw 204a of the center shaft 204 and screwed after the glow plug 100 is screwed to the substitute jig 500.
[0159]
By tightening the fixing nut 211, a load is applied to the pressure sensor 300 in the direction of one end of the center shaft 204, and the pressure sensor 300 is fixed in the housing 201 e of the housing 201 of the glow plug 100.
[0160]
At this time, if the load on the pressure sensor 300 is set to 900 N by adjusting the tightening torque of the fixing nut 211, the glow plug 100 attached to the substitute jig 500 will A state in which a load of 900 N or more is applied in one end side direction can be realized. This load adjustment can be performed in the same manner as in the first embodiment.
[0161]
Then, as shown in FIG. 9D, the glow plug 100 is removed from the substitute jig 500. Next, the glow plug 100 is screwed to the engine head 1 with a specified tightening torque. After that, the connecting bar 2 is attached to the terminal screw 204 a on the upper surface of the fixing nut 211, and is fixed with the terminal nut 212. Thus, the state shown in FIG. 1 is obtained.
[0162]
In the mounting method of the present embodiment as well, measures may be taken to prevent the fixing nut 211 from being loosened due to vibrations by tightening and deforming the fixing nut 211 after tightening, or by applying a screw lock agent or the like. Further, the same anti-rotation shape as described above may be employed as the insulating bush 210.
[0163]
According to the mounting method of this embodiment, when the glow plug 100 is detached from the substitute jig 500 and mounted on the engine head 1 with the same tightening torque, the above-described minute gap is applied to the pressure sensor 300 as much as possible. A load sufficient to suppress fluctuations in the sensor output characteristics is applied by the fixing nut 211.
[0164]
Therefore, also in the present embodiment, in the glow plug with the combustion pressure sensor after the engine is mounted, the fluctuation of the sensor output characteristic can be suppressed, and the stable sensor output characteristic can be realized.
[0165]
Further, since the relaxing force of the preload accompanying the mounting of the engine can be already corrected at the stage of mounting the glow plug, the mounting operation such as retightening the fixing nut 211 after mounting the engine can be eliminated.
[0166]
In this mounting method, when the glow plug 100 is screwed to the substitute jig 500 with a specified tightening torque or more, the housing 210 is compressed as shown in FIG. 15B. Then, in this state, a high preload of 900 N or more is applied to the pressure sensor 300.
[0167]
Therefore, when the glow plug 100 is detached from the substitute jig 500, the glow plug becomes a glow plug in which the relaxation force of the original preload generated when the engine is mounted is corrected. Further, since the prescribed tightening torque is always set within the elastic range of the housing 201, if the housing 201 is detached from the substitute jig 500, the housing 201 is released from the tightening force and extends to return to the original state.
[0168]
The load generated by the force to return the housing 201 is also applied to the pressure sensor 300. Therefore, in the state of the glow plug alone after being removed from the substitute jig 500, a preload larger than the preload that can be realized by the tightening torque of the fixing nut 211 can be applied to the pressure sensor 300.
[0169]
For example, according to FIG. 5 described above, the preload of about 1800 N is the limit only with the tightening torque of the fixing nut 211. That is, conventionally, in the case of the glow plug alone, the magnitude of the preload that can be achieved by the tightening torque of the fixing nut 211 is limited.
[0170]
However, also in FIG. 5, the simple tensile strength of the center shaft 204 is also shown, and this tensile strength is much larger than the preload (for example, about 1700 N) that can be realized by the tightening torque of the fixing nut 211 (for example, about 1700 N). For example, about 3000N) is normal.
[0171]
Therefore, by adopting this mounting method, there is also an advantage that a higher preload than before can be realized in the state of the glow plug alone, utilizing the original strength of the center shaft 204. This leads to further stabilization of the sensor output characteristics.
[0172]
In the first and second embodiments, the heating element 206 is, for example, shown in FIG. 10 in addition to a so-called metal heating element based on a metal resistance wire (heating coil 203) as shown in FIG. Such a thing may be used. FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a glow plug 110 as a modification of the first and second embodiments.
[0173]
A heating element 400 shown in FIG. 10 includes a heating member 401 made of a conductive ceramic containing silicon nitride and molybdenum silicide or tungsten carbide as main components, and a pair of tungsten lead wires 402. This is a so-called ceramic heating element that is sintered by being included in an insulator 403 made of insulating ceramic.
[0174]
The heating element 400 is inserted into a tubular protective pipe (a pipe member according to the present invention) 404 made of a heat-resistant and corrosion-resistant alloy (for example, SUS430) or the like, and is attached to the protective pipe 404 so as to be exposed from one end of the protective pipe 404. Is held.
[0175]
The other end of the protection pipe 404 is inserted into one end of the housing 201, and the inner surface of the housing 201 and the outer surface of the protection pipe 404 are fixed without any gap by press-fitting, brazing, or the like, similarly to the sheath tube. I have.
[0176]
One of the lead wires 402 is coupled to the center shaft 204 via a cap lead 405 attached to one end of the center shaft 204, and the other is grounded to the housing 201 via a protection pipe 404. As a result, the central shaft 204 and the heat generating member 401 are electrically connected to each other, and the heat generating member 401 is energized to generate heat.
[0177]
A welded glass 406 and an insulator 407 for holding / fixing and centering the center shaft 204 are interposed between the center shaft 204 and the housing 201.
[0178]
The glow plug 110 has the same effect as the glow plug 100 shown in FIG. 1 except that the output sensitivity is reduced. In addition, by making the heating element ceramic, the life of the heating element itself can be significantly improved, and maintenance-free operation can be substantially realized.
[0179]
(Third embodiment)
FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a general outline of a glow plug 100 ′ with a combustion pressure sensor according to a third embodiment of the present invention in a state where the glow plug 100 ′ is attached to an engine head (attached portion) 1 of a diesel engine (internal combustion engine). It is.
[0180]
The glow plug 100 'shown in FIG. 11 is similar to the glow plug 100 shown in FIG. 1 in the drawing. In the present embodiment, the thermal expansion coefficient of a portion 204c located inside the pipe member 202 on one end side of the center shaft 204 is set to 10.5 × 10 -6 / ° C. or less is a unique feature.
[0181]
As described in the “Issues” section, after the glow plug 100 is mounted on the engine, a change in sensor output characteristics due to a rise in the temperature of the heating element 206 during energization poses a problem.
[0182]
This is because the central shaft 204 is easily extended to the other end side of the housing 201 by the action of thermal expansion accompanying heat generation at the time of energization and the pulling force of the fixing nut 211. As a result, the preload applied to the pressure sensor 300 is released and reduced, thereby causing a change in sensor output characteristics.
[0183]
Therefore, the present inventors conducted an experimental study and found that a portion 204c located inside the pipe member 202, that is, a portion adjacent to the heat generating member 203 on one end side of the center shaft 204 had a thermal expansion coefficient of 10.5 × 10 4. -6 / ° C. or less, it has been found that elongation due to thermal expansion of the central shaft 204 after energization can be suppressed, and a decrease in sensor output sensitivity can be significantly suppressed.
[0184]
One example of the study is shown in FIGS. FIGS. 12A and 12B show changes in output sensitivity over time (energization time). FIG. 12A shows a case where carbon steel, which is a conventional general material, is used as the portion 204c of the center shaft 204, and FIG. This is a case where Fe-27Cr (alloy of 27% Cr and Fe balance), which is a material unique to the present embodiment, is used as the above-described portion 204c of 204.
[0185]
The carbon steel (a) has a thermal expansion coefficient α at 30 ° C. of 12 × 10 -6 / ° C, the Fe-27Cr of (b) has a coefficient of thermal expansion α at 30 ° C. of 10.5 × 10 -6 / ° C. In FIG. 12, the mounting condition of the glow plug 100 is such that a preload of 900 N is applied to the pressure sensor 300 after the engine is mounted. The engine operating conditions were an idle state, and the voltage applied to the glow plug 100 was 15V.
[0186]
12A and 12B show changes in the reference in-cylinder pressure, the output of the pressure sensor 300 (sensor output), and the GP current, which is a current flowing through the glow plug, with respect to time (energization time).
[0187]
In FIG. 12A, the sensor output becomes smaller than the reference in-cylinder pressure with the passage of time, and is saturated at a certain point. The ratio (%) of the sensor output to the reference in-cylinder pressure is the sensitivity change, and the sensitivity change is about 2% at the saturated portion in FIG. By the way, it has been confirmed that the output sensitivity can be restored to the original value if the power supply is stopped.
[0188]
On the other hand, in FIG. 12B of the present embodiment, the change in sensitivity is suppressed to 0.5% or less. As described above, this sensitivity change occurs when the central shaft 204 extends with time. In the present embodiment, elongation due to thermal expansion of the center shaft 204 after energization can be suppressed, and detection accuracy of a combustion pressure equal to the reference cylinder pressure can be secured without being affected by the presence or absence of heat generation.
[0189]
Further, FIG. 13 is a diagram showing the result of examining the relationship between the coefficient of thermal expansion of the center shaft 204 and the change in sensitivity. From this result, the part 204c located inside the pipe member 202 on one end side of the center shaft 204 was found to have a thermal expansion coefficient of 10.5 × 10 -6 It has been found that when the temperature is not higher than / ° C., a decrease in output sensitivity can be significantly suppressed. In addition, the same tendency was confirmed for the output SN ratio and the response.
[0190]
As described above, according to the present embodiment, the thermal expansion coefficient of the portion 204c located inside the pipe member 202 on one end side of the center shaft 204 is 10.5 × 10 -6 By controlling the temperature to / ° C or lower, the elongation of the center shaft 204 during energization can be suppressed, and the above minute gap can be eliminated as much as possible. Then, after the engine is mounted, fluctuations in the sensor output characteristics can be suppressed, and stable sensor output characteristics can be realized.
[0191]
Here, it is practically preferable that the length of the portion 204c located inside the pipe member 202 on one end side of the center shaft 204 is 15 mm or more. This is for the following reason.
[0192]
In general, in the heating element 206 after the swaging, the central shaft 204 is designed to be 15 mm or more so as to be included in the sheath tube 202 together with the insulating powder 205.
[0193]
This aim is to secure the necessary minimum holding strength against the generated torsional force and the tensile force when the fixing screw 211 of the screw size M4 is screwed onto the terminal screw 204a of the center shaft 204.
[0194]
If the length of the central shaft 204 included in the sheath tube 202 together with the insulating powder 205 is too short, the central shaft 204 may rotate or come off the heating element 206 when the fixing nut 211 is screwed. I do.
[0195]
In consideration of such practicability, the length of the portion 204c located inside the pipe member 202 on one end side of the center shaft 204 is set to 15 mm or more, and the portion 204c having the length of 15 mm or more has a thermal expansion coefficient of 10.5. × 10 -6 It is preferable to use a low thermal expansion material of not more than / ° C.
[0196]
Further, in terms of temperature, in a portion 15 mm or more away from the tip of the center shaft 204, that is, in the vicinity of the so-called center shaft 204 being exposed from the sheath tube 202, the center shaft temperature drops to about 150 ° C. similarly to the surrounding housing temperature. It is not necessary to apply a low-thermal-expansion material to the middle shaft part further. Of course, the entire center shaft 204 may be made of a low thermal expansion material.
[0197]
Specifically, the thermal expansion coefficient used for the center shaft 204 of this embodiment is 10.5 × 10 -6 As the low thermal expansion material having a temperature of / ° C. or less, an alloy containing Fe as a main component and a mixture of at least one metal selected from Cr, Ni, and Co can be used.
[0198]
Examples of more specific center shaft materials include the following materials. The coefficient of thermal expansion (30 ° C.) is shown in parentheses after the material name. Fe-27Cr (10.5 × 10 -6 / ° C), Fe-47Ni-6Cr (10.2 × 10 -6 / ° C), Fe-50Ni (9.9 × 10 -6 / ° C), Fe-29Ni-17Co (4.8 × 10 -6 / ° C). Incidentally, the material of the housing 201 is sulfur free-cutting steel, carbon steel, etc., and its thermal expansion coefficient is 12 × 10 -6 / ° C.
[0199]
(Other embodiments)
When the glow plug 100 is mounted on the engine, it is desirable that the engine itself be cold. This is because, in general, the aluminum alloy forming the engine head has a much larger thermal expansion coefficient than the glow plug housing material (sulfur free-cutting steel, carbon steel, etc.).
[0200]
For example, when the glow plug is mounted while the engine is warm, the glow plug is mounted with the engine head expanded. When the engine is cooled in this state, the housing of the glow plug is compressed as the engine head contracts. Therefore, as in FIG. 15 described above, the center shaft is in a floating state, and the preload on the pressure sensor initially loaded is released, which causes a decrease.
[0201]
Conversely, if the engine is mounted when the engine is cold, the preload is added. Therefore, when attaching the glow plug 100 to the engine, it is desirable that the engine itself be cold.
[0202]
Further, the fixing / holding means of the pressure sensor 300 may be as in a modified example shown in FIG. In the example of FIG. 14, a stop ring 213 is used instead of the fixing nut as a pressing member for fixing the pressure sensor 300 so as to press the pressure sensor 300 toward the housing 201 toward one end of the center shaft 204.
[0203]
After arranging the pressure sensor 300, the cylindrical ring 209, the O-ring 208, the O-ring 309, the insulating bush 210, and the like in a predetermined place, the annular stopped ring 213 (for example, a plate thickness of 4 mm) made of a metal material is placed in the middle stage of the middle shaft 204. The fitting is press-fitted into the portion 204b.
[0204]
Thus, the pressure sensor 300 and the insulating bush 210 are fixed and held between the stop ring 213 and the housing 201. Also in this case, the mounting method as in the first embodiment and the second embodiment can be performed.
[0205]
That is, the same effect can be obtained by setting the load applied to the pressure sensor 300 in the one end side of the center shaft 204 to the pressure sensor 300 by the stop ring 213 at 900 N or more while monitoring the applied load with a load meter or the like.
[0206]
The inner diameter of the stop ring 213 is set smaller than the outer diameter of the middle portion 204b of the center shaft 204 by, for example, about −60 μm to −140 μm as a press-fitting allowance, and the outer diameter of the terminal screw 204a of the center shaft 204 is reduced. Are fitted and press-fitted by setting dimensions so that they can be inserted without interference.
[0207]
As a result, although the assemblability itself is slightly deteriorated, it is possible to apply a preload and to fix and hold without applying a torsional force to the pressure sensor 300 as well as the center shaft 204. In this way, there is no quality trouble such as breaking of the core wire 305a of the shielded electric wire 305 including the strength of the center shaft 204, and the reliability is improved.
[0208]
Further, the combustion pressure sensor is not limited to the one using piezoelectric ceramics as long as it detects the combustion pressure of the engine based on the load, and may be, for example, a semiconductor pressure sensor or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a mounting structure of a glow plug with a combustion pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the pressure sensor in FIG.
FIG. 3 is a process diagram showing a method for mounting the glow plug according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a method of measuring an axial force when fastening a fixing nut.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship between a fastening torque of a fixing nut and an axial force (preload).
FIG. 6 is a diagram showing a simplified model for explaining a transmission path of a combustion pressure.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a combustion pressure detection waveform according to the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a result of examining each output characteristic of a pressure sensor while changing a preload to the pressure sensor.
FIG. 9 is a process diagram showing a method for mounting a glow plug according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a modified example of the glow plug applicable to the first and second embodiments.
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a glow plug with a combustion pressure sensor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a result of examining a temporal change of output sensitivity in a case where a material of a central shaft is changed.
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between a thermal expansion coefficient of a central axis and a change in sensitivity.
FIG. 14 is a schematic sectional view showing another example of the pressing member instead of the fixing nut.
15A and 15B are diagrams showing a schematic cross-sectional configuration of a general glow plug with a combustion pressure sensor, wherein FIG. 15A shows a glow plug alone, and FIG. 15B shows a state where the glow plug is attached to an engine head of an engine. FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... engine head, 1a ... combustion chamber,
100, 110: glow plug with combustion pressure sensor, 201: housing,
202: sheath tube, 203: heating coil, 204: center shaft,
211: fixing nut, 213: stop ring, 300: pressure sensor,
Reference numeral 401 denotes a heating member, 404 denotes a protection pipe, and 500 denotes an alternative jig.

Claims (7)

一端側がエンジンの燃焼室（１ａ）側に位置するように前記エンジンにネジ結合可能な筒状のハウジング（２０１）と、
一端側が前記ハウジングの前記一端から露出するように前記ハウジングの内部に保持されたパイプ部材（２０２、４０４）と、
前記パイプ部材内に設けられ、通電により発熱する発熱部材（２０３、４０１）と、
一端側が前記発熱部材と接続されて電気的に導通するとともに、他端側が前記ハウジングの他端から突出するように前記ハウジング内に収納されている金属製の中軸（２０４）と、
前記エンジンの燃焼圧の発生に伴い前記パイプ部材に作用する力が前記中軸を介して伝達されて前記燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）とを備えるグロープラグ（１００、１１０）を有しており、
前記グロープラグが、前記ハウジングの一端側から露出する前記パイプ部材が前記燃焼室内に露出するように前記エンジンにネジ結合されて取り付けられている燃焼圧センサ付きグロープラグの取付構造において、
前記燃焼圧センサは前記ハウジングの他端側に設けられており、
前記中軸の他端側には、前記燃焼圧センサを前記中軸の一端側方向に向かって前記ハウジングへ押しつけるように固定する押圧部材（２１１、２１３）が設けられており、
前記燃焼圧センサには、前記押圧部材によって前記中軸の一端側方向へ９００Ｎ以上の荷重が印加されていることを特徴とする燃焼圧センサ付きグロープラグの取付構造。A cylindrical housing (201) that can be screw-coupled to the engine such that one end is located on the side of the combustion chamber (1a) of the engine;
A pipe member (202, 404) held inside the housing so that one end side is exposed from the one end of the housing;
A heat generating member (203, 401) provided in the pipe member and generating heat by energization;
A metal center shaft (204) housed in the housing such that one end is electrically connected to the heat generating member and the other end protrudes from the other end of the housing;
A glow plug (100, 110) having a combustion pressure sensor (300) for detecting the combustion pressure by transmitting a force acting on the pipe member with the generation of the combustion pressure of the engine through the center shaft. And
A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the glow plug is screwed and attached to the engine such that the pipe member exposed from one end side of the housing is exposed in the combustion chamber.
The combustion pressure sensor is provided on the other end side of the housing,
On the other end of the center shaft, pressing members (211 and 213) are provided to fix the combustion pressure sensor against the housing toward one end of the center shaft.
A structure for mounting a glow plug with a combustion pressure sensor, wherein a load of 900 N or more is applied to the combustion pressure sensor in a direction toward one end of the center shaft by the pressing member. 前記荷重は、前記中軸（２０４）の破壊強度の７０％以下の大きさであることを特徴とする請求項１に記載の燃焼圧センサ付きグロープラグの取付構造。The mounting structure for a glow plug with a combustion pressure sensor according to claim 1, wherein the load has a magnitude of 70% or less of a breaking strength of the center shaft (204). 一端側がエンジンの燃焼室（１ａ）側に位置するように前記エンジンにネジ結合可能な筒状のハウジング（２０１）と、
一端側が前記ハウジングの前記一端から露出するように前記ハウジングの内部に保持されたパイプ部材（２０２、４０４）と、
前記パイプ部材内に設けられ、通電により発熱する発熱部材（２０３、４０１）と、
一端側が前記発熱部材と接続されて電気的に導通するとともに、他端側が前記ハウジングの他端から突出するように前記ハウジング内に収納されている金属製の中軸（２０４）と、
前記エンジンの燃焼圧の発生に伴い前記パイプ部材に作用する力が前記中軸を介して伝達されて前記燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）とを備えるグロープラグ（１００、１１０）を用意し、
前記グロープラグを、前記ハウジングの一端側から露出する前記パイプ部材が前記燃焼室内に露出するように前記エンジンにネジ結合して取り付けるようにした燃焼圧センサ付きグロープラグの取付方法において、
前記燃焼圧センサを前記ハウジングの他端側に設けるとともに、前記ハウジングを規定の締め付けトルクで前記エンジンにネジ結合することにより、前記グロープラグを前記エンジンに取り付けた後、
前記中軸の他端側に取り付けられた押圧部材（２１１、２１３）によって、前記燃焼圧センサに対して前記中軸の一端側方向へ荷重を印加することで、前記燃焼圧センサを前記グロープラグに固定することを特徴とする燃焼圧センサ付きグロープラグの取付方法。A cylindrical housing (201) that can be screw-coupled to the engine such that one end is located on the side of the combustion chamber (1a) of the engine;
A pipe member (202, 404) held inside the housing so that one end side is exposed from the one end of the housing;
A heat generating member (203, 401) provided in the pipe member and generating heat by energization;
A metal center shaft (204) housed in the housing such that one end is electrically connected to the heat generating member and the other end protrudes from the other end of the housing;
A glow plug (100, 110) having a combustion pressure sensor (300) for detecting the combustion pressure by transmitting a force acting on the pipe member with the generation of the combustion pressure of the engine through the center shaft is prepared. ,
A method for mounting a glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the glow plug is screwed and mounted to the engine such that the pipe member exposed from one end side of the housing is exposed in the combustion chamber.
The glow plug is attached to the engine by providing the combustion pressure sensor at the other end of the housing and screwing the housing to the engine with a specified tightening torque.
The combustion pressure sensor is fixed to the glow plug by applying a load to the combustion pressure sensor in the direction of one end of the central shaft by pressing members (211 and 213) attached to the other end of the central shaft. A glow plug with a combustion pressure sensor. 一端側がエンジンの燃焼室（１ａ）側に位置するように前記エンジンのエンジンヘッド（１）にネジ結合可能な筒状のハウジング（２０１）と、
一端側が前記ハウジングの前記一端から露出するように前記ハウジングの内部に保持されたパイプ部材（２０２、４０４）と、
前記パイプ部材内に設けられ、通電により発熱する発熱部材（２０３、４０１）と、
一端側が前記発熱部材と接続されて電気的に導通するとともに、他端側が前記ハウジングの他端から突出するように前記ハウジング内に収納されている金属製の中軸（２０４）と、
前記エンジンの燃焼圧の発生に伴い前記パイプ部材に作用する力が前記中軸を介して伝達されて前記燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）とを備えるグロープラグ（１００、１１０）を用意し、
前記グロープラグを、前記ハウジングの一端側から露出する前記パイプ部材が前記燃焼室内に露出するように前記エンジンにネジ結合して取り付けるようにした燃焼圧センサ付きグロープラグの取付方法において、
前記エンジンヘッドと同様の形態で前記グロープラグを取付可能な代替治具（５００）を用意し、
前記燃焼圧センサを前記ハウジングの他端側に設けるとともに、前記エンジンヘッドへの締め付け時における規定の締め付けトルク以上で前記ハウジングを前記代替治具にネジ結合した後、
前記中軸の他端側に取り付けられた押圧部材（２１１、２１３）によって、前記燃焼圧センサに対して前記中軸の一端側方向へ荷重を印加することで、前記燃焼圧センサを前記グロープラグに固定し、
続いて、前記グロープラグを前記代替治具から取り外して前記エンジンヘッドにネジ結合することを特徴とする燃焼圧センサ付きグロープラグの取付方法。A cylindrical housing (201) that can be screw-coupled to the engine head (1) of the engine such that one end is located on the side of the combustion chamber (1a) of the engine;
A pipe member (202, 404) held inside the housing so that one end side is exposed from the one end of the housing;
A heat generating member (203, 401) provided in the pipe member and generating heat by energization;
A metal center shaft (204) housed in the housing such that one end is electrically connected to the heat generating member and the other end protrudes from the other end of the housing;
A glow plug (100, 110) having a combustion pressure sensor (300) for detecting the combustion pressure by transmitting a force acting on the pipe member with the generation of the combustion pressure of the engine through the center shaft is prepared. ,
A method for mounting a glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the glow plug is screwed and mounted to the engine such that the pipe member exposed from one end side of the housing is exposed in the combustion chamber.
An alternative jig (500) capable of mounting the glow plug in the same form as the engine head is prepared,
After providing the combustion pressure sensor on the other end side of the housing, after screwing the housing to the substitute jig with a specified tightening torque or more when tightening to the engine head,
The combustion pressure sensor is fixed to the glow plug by applying a load to the combustion pressure sensor in the direction of one end of the central shaft by pressing members (211 and 213) attached to the other end of the central shaft. And
Subsequently, the glow plug is detached from the substitute jig and screw-coupled to the engine head. 一端側がエンジンの燃焼室（１ａ）側に位置するように前記エンジンに取り付けられる筒状のハウジング（２０１）と、
一端側が前記ハウジングの前記一端から露出するように前記ハウジングの内部に保持されたパイプ部材（２０２）と、
前記パイプ部材内に設けられ、通電により発熱する発熱部材（２０３）と、
一端側が前記パイプ部材の内部にて前記発熱部材と接続されて電気的に導通するとともに、他端側が前記ハウジングの他端から突出するように前記ハウジング内に収納されている金属製の中軸（２０４）と、
前記エンジンの燃焼圧の発生に伴い前記パイプ部材に作用する力が前記中軸を介して伝達されて前記燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）とを備える燃焼圧センサ付きグロープラグにおいて、
前記中軸の一端側のうち前記パイプ部材の内部に位置する部位（２０４ｃ）は、熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃以下であることを特徴とする燃焼圧センサ付きグロープラグ。A cylindrical housing (201) attached to the engine such that one end is located on the combustion chamber (1a) side of the engine;
A pipe member (202) held inside the housing so that one end side is exposed from the one end of the housing;
A heat generating member (203) provided in the pipe member and generating heat by energization;
A metal center shaft (204) housed in the housing such that one end side is connected to the heat generating member inside the pipe member to be electrically conductive and the other end side protrudes from the other end of the housing. )When,
A glow plug with a combustion pressure sensor, comprising: a combustion pressure sensor (300) for detecting the combustion pressure by transmitting a force acting on the pipe member with the generation of the combustion pressure of the engine through the center shaft.
A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein a portion (204c) located inside the pipe member on one end side of the center shaft has a coefficient of thermal expansion of 10.5 × 10 −6 / ° C. or less. 前記中軸（２０４）の一端側のうち前記パイプ部材（２０２）の内部に位置する部位（２０４ｃ）の長さが、１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の燃焼圧センサ付きグロープラグ。The glow with a combustion pressure sensor according to claim 5, wherein a length of a portion (204c) located inside the pipe member (202) on one end side of the center shaft (204) is 15 mm or more. plug. 前記ハウジング（２０１）は硫黄快削鋼または炭素鋼からなり、前記中軸（２０４）における前記熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃以下の部位（２０４ｃ）は、Ｆｅを主成分としてＣｒ、Ｎｉ、Ｃｏから選択された少なくとも１種の金属が混合された合金からなることを特徴とする請求項５または６に記載の燃焼圧センサ付きグロープラグ。The housing (201) is made of sulfur free-cutting steel or carbon steel, and a portion (204c) of the center shaft (204) having a coefficient of thermal expansion of 10.5 × 10 −6 / ° C. or less is composed mainly of Fe and Cr. 7. The glow plug with a combustion pressure sensor according to claim 5, wherein the glow plug is made of an alloy in which at least one metal selected from the group consisting of Ni, Co, and Ni is mixed.
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