JP2006132356A

JP2006132356A - 燃焼室圧力検出装置

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Publication number: JP2006132356A
Application number: JP2004319735A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yorita; 浩頼田; Tetsuya Miwa; 哲也三輪; Hiroki Hiramatsu; 浩己平松
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2006-05-25
Anticipated expiration: 2024-11-02
Also published as: US20060090544A1; DE102005051775A1; US7313949B2; JP4316474B2; DE102005051775B4

Abstract

【課題】内燃機関におけるエンジンブロックからの振動によるノイズを低減して精度よく圧力測定を行うことができる燃焼室圧力検出装置を提供すること。
【解決手段】燃焼室２００の圧力を計測するための燃焼室圧力検出装置１。燃焼室２００を覆うエンジンブロック２１０に固定されるよう構成されたハウジング１０と、ハウジング１０内に内蔵されていると共に、ハウジング１０から突出して燃焼室２００内に露出するよう構成された圧力伝達体５と、圧力伝達体５に当接した圧力検出素子４とを有してなる。ハウジング１０には、ハウジング１０に伝達されるエンジンブロック２１０からの振動を減衰させるダンパー部材１５が配設されている。ダンパー部材１５は、ハウジング１０の外周面又は内周面に配設されていることが好ましい。ダンパー部材１５は、ハウジング１０よりも粘性係数が大きく弾性係数が小さい粘弾性材料よりなることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関における燃焼室内の圧力を計測するための燃焼室圧力検出装置に関する。

内燃機関は、その燃焼室内の圧力を計測することによって、例えばノッキングの検知などが可能となり、より細かな運転制御を行うことができる。そのため、内燃機関には、圧力のみを計測する圧力検出装置、あるいは他の内燃機関に必須の部品に一体化させた圧力検出装置が備えられる。
例えば、他の部品と一体化させた圧力検出装置（他機能一体型圧力検出装置という）としては、点火コイルと点火プラグとを一体化し、さらに圧力検出機能を一体化させたものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来の燃焼室圧力検出装置（他機能一体型圧力検出装置も含む）においては、次のような問題がある。
すなわち、内燃機関は、その運転時に振動するが、その振動がエンジンブロックを介して上記圧力検出装置にノイズとして伝わり、圧力の検出精度が低下する。

特開２０００−２７７２３２号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、内燃機関におけるエンジンブロックからの振動によるノイズを低減して精度よく圧力測定を行うことができる燃焼室圧力検出装置を提供しようとするものである。

本発明は、内燃機関の燃焼室の圧力を計測するための燃焼室圧力検出装置であって、
上記燃焼室を覆うエンジンブロックに固定されるよう構成された筒状のハウジングと、
該ハウジング内に内蔵されていると共に、該ハウジングから突出して上記燃焼室内に露出するよう構成された圧力伝達体と、
上記圧力伝達体に当接した圧力検出素子とを有してなり、
上記ハウジングには、該ハウジングに伝達される上記エンジンブロックからの振動を減衰させるダンパー部材が配設されていることを特徴とする燃焼室圧力検出装置にある（請求項１）。

本発明の燃焼室圧力検出装置は、上記ハウジングに、上記ダンパー部材を備えている。これにより、上記エンジンブロックから上記ハウジングに伝えられる振動が上記ダンパー部材によって減衰され、ハウジングに内蔵された圧力伝達体や圧力検出素子に伝わるノイズを低減することができる。

一方、上記ダンパー部材は、上記のごとくハウジングに配されており、圧力伝達体及び圧力検出素子には、直接的には接続されていない。そのため、内燃機関の燃焼室内から圧力伝達体に伝わる圧力及び圧力振動は、減衰することなく圧力検出素子に伝えられる。これにより、精度よく圧力測定を行うことができる。

このように、本発明によれば、内燃機関におけるエンジンブロックからの振動によるノイズを低減して精度よく圧力測定を行うことができる燃焼室圧力検出装置を提供することができる。

本発明において、上記ダンパー部材は、上記ハウジングの外周面又は内周面に配設されていることが好ましい（請求項２）。これにより、ダンパー部材とハウジングとの当接面積を比較的広い面積に設定することができ、ダンパー部材の振動減衰効果を効率よく発揮させることができる。

また、上記ダンパー部材は、上記ハウジングよりも粘性係数が大きく、弾性係数が小さい粘弾性材料よりなることが好ましい（請求項３）。これにより、上記ダンパー部材の振動減衰効果を確実に得ることができる。
また、この場合、上記ダンパー部材の粘性係数は１×１０²（単位：ＰａＳ）以上であり、かつ、弾性係数は３×１０¹⁰（単位：Ｎ／ｍ²）以下であることが好ましい（請求項４）。

粘性係数が１×１０⁴ＰａＳ未満の場合には、ダンパー部材に十分な振動減衰効果が得られないという問題がある。
また、弾性係数が３×１０¹⁰Ｎ／ｍ²を超える場合には、６ｋＨｚ以下の低周波の振動減衰効果が得られないという問題がある。

ここで、上記条件を満たす材料のうち好ましいものとしては、次のものがある。
すなわち、上記ダンパー部材は、ポリオレフィン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、フェノール、エポキシ、アルキッド、ポリエステルのいずれかよりなる樹脂材料、または、シリコンゴムあるいはフッ素ゴムのいずれかよりなるゴム材料により構成されていることが好ましい（請求項５）。こららの材料は、いわゆる粘弾性体の１種であり、弾性と粘性両方の性質を持ち、力を加えると徐々に変形していき、力を加えるのをやめると徐々に元の形に戻るという特質を持ったものである。この特性により、上記ダンパー部材としての作用効果を確実に発揮させることができる。

また、上記ダンパー部材は、ダンパーハウジング部材の内部に粘性の高い液体を封入してなる構造とすることもできる（請求項６）。この場合にも、上記粘性の高い液体によって振動減衰効果を得ることができる。ここで、粘性の高い液体としては、例えば、シリコンオイル等がある。また、粘性としては、１×１０^-3ＰａＳ以上とすることが好ましい。一方、ダンパーハウジング部材内部への充填のしやすさの理由により、４ＰａＳ以下の粘性にすることが好ましい。

次に、上記燃焼室圧力検出装置は、１次コイル及び２次コイルを含む点火コイルと、中心電極及び接地電極を含む点火プラグとを一体化してなる点火プラグ一体型圧力検出装置であり、上記２次コイル及び上記中心電極を収容すると共に、上記１次コイルを外挿する円筒形状の碍子を上記圧力伝達体として備え、該碍子に上記圧力検出素子を当接させており、該碍子を内挿するよう構成された上記ハウジングには、上記接地電極を設けてなる構造を取ることができる。
すなわち、この場合は、本発明の基本構成を具備した上で、点火コイル及び点火プラグを一体化した他機能一体型圧力検出装置を構成することができる。そして、この場合にも、上記のごとく精度のよい圧力検出を実現することができる。

また、この場合には、上記ハウジングの後端側の端部の内周に、上記碍子の軸方向の位置を規制する保持部材を固定し、上記圧力検出素子を、上記碍子の後端側の端部と上記保持部材との間に挟持する構造を取ることが好ましい。これにより、圧力検出素子を安定的に固定することができる。また、上記ハウジングの外周側に、上記ダンパー部材を装着することが好ましい。これにより、ハウジングの内側の構成を従来と同様にすることができると共に、ハウジングの小径化を図ることができる。

次に、上記燃焼室圧力検出装置は、ヒータと該ヒータに通電する通電中軸とを連ねてなる中軸部を上記圧力伝達体として上記ハウジング内に内蔵してなるグロープラブ一体型圧力検出装置とすることもできる（請求項８）。
すなわち、この場合は、本発明の基本構成を具備した上で、グロープラグを一体化した他機能一体型圧力検出装置を構成することができる。そして、この場合にも、上記のごとく精度のよい圧力検出を実現することができる。

また、この場合にも、上記と同様な構造、すなわち、上記ハウジングの後端側の端部の内周に、上記中軸部の軸方向の位置を規制する保持部材を固定し、上記圧力検出素子を、上記中軸部の後端側の端部と上記保持部材との間に挟持する構造を取ることが好ましく、上記ハウジングの外周側に、上記ダンパー部材を装着することが好ましい。

（実施例１）
本発明の実施例に係る燃焼室圧力検出装置につき、図１〜図７を用いて説明する。
本例の燃焼室圧力検出装置１は、図１に示すごとく、点火プラグ一体型圧力検出装置である。そして、燃焼室圧力検出装置１は、燃焼室２００を覆うエンジンブロック２１０に固定されるよう構成された筒状のハウジング１０と、ハウジング１０内に内蔵されていると共に、ハウジング１０から突出して燃焼室２００内に露出するよう構成された圧力伝達体５と、圧力伝達体５に当接した圧力検出素子４とを有してなる。そして、ハウジング１０には、ハウジング１０に伝達されるエンジンブロック２１０からの振動を減衰させるダンパー部材１５が配設されている。

すなわち、同図に示すごとく、燃焼室圧力検出装置１は、１次コイル３１及び２次コイル３２を含む点火コイル３と、中心電極２２及び接地電極２３を含む点火プラグ２とを一体化してなる。また、燃焼室圧力検出装置１は、上記２次コイル３２及び中心電極２２を収容すると共に、１次コイル３１を外挿する円筒形状の碍子５０を上記圧力伝達体５として備え、碍子５０に圧力検出素子４を当接させており、碍子５０を内挿するよう構成されたハウジング１０には、上記接地電極２３を設けてなる。
そして、この燃焼室圧力検出装置１は、その軸方向の先端側を燃焼室２００に挿入し、後端側を外部に向けて配設して使用するように構成してある。

また、上記ハウジング１０の上記後端側の端部の内周には、碍子５０の軸方向の位置を規制する保持部材８を固定してある。そして、上記圧力検出素子４は、碍子５０の上記後端側の端部と、保持部材８との間に挟持してある。
また、上記ハウジング１０の外周側に、ダンパー部材１５を装着している。
以下に、この内容について詳しく説明する。

本例の燃焼室圧力検出装置１は、図１に示すごとく、磁性体で且つ導電性の鉄鋼材料よりなる円筒形状のハウジング１０内に、点火プラグ２と点火コイル３とを収納してなる点火装置として機能する。
この燃焼室圧力検出装置１は、点火プラグ２を構成する中心電極２２及び接地電極２３が内燃機関（図示略）の燃焼室２００に露出した状態で、内燃機関のシリンダヘッド２１０に穿孔されたプラグホール２１１に装着されるように構成してある。

ハウジング１０は、図２に示すごとく、点火コイル３（図１）を収容するコイル収容部１３０と、該コイル収容部１３０よりも小径であり、点火プラグ２（図１）を収容するプラグ収容部１２０とを組み合わせた円柱状の貫通孔を設けてなる円筒形状を呈する部材である。また、ハウジング１０における大径のコイル収容部１３０と小径のプラグ収容部１２０との間の内周面には、コイル収容部１３０からプラグ収容部１２０に向けて縮径するテーパ面１２３を形成してある。

プラグ収容部１２０の内周面には、図２に示すごとく、さらに小径を呈する段部１２１を形成してあり、該段部１２１におけるコイル収容部１３０側の表面には、後述する碍子５０の当たり面５２３（図３）と当接する棚状の受け面１２５を形成してある。
また、ハウジング１０におけるコイル収容部１３０側の端部の内周面には、雌ねじ部１３４を形成してある。雌ねじ部１３４には、後述する保持部材８（図６）をねじ結合するように構成してある。

また、ハウジング１０は、図２に示すごとく、コイル収容部１３０の外周に当たる部分の外径を、プラグ収容部１２０の外周に当たる部分の外径よりも大きく構成してある。また、ハウジング１０におけるプラグ収容部１２０側の端部付近の外周面には、雄ねじ部１２２を形成してあり、軸方向反対側の端部の外周面には、工具を係合可能なナット部１３２を形成してある。燃焼室圧力検出装置１は、所定の工具を上記ナット部１３２に係合して軸芯中心に回転させることにより、上記雄ねじ部１２２を、プラグホール２１１の内周面に形成した雌ねじにねじ結合できるよう構成してある。

また、ハウジング１０の中央部１３５は、後述するようにダンパー部材１５外挿する部分となる。
さらに、ハウジング１における雄ねじ部１２２側の先端には、接地電極２３を溶融接合してある。この接地電極２３は、中心電極２２の先端とが所定の間隙を形成した状態で対向するように構成してある。

また、上記ハウジング１０には、図１に示すごとく、アルミナ等の電気絶縁材料からなる円筒状の碍子５０を内挿収容してある。
この碍子５０は、図３に示すごとく、ハウジング１０のプラグ収容部１２０に内挿されて点火プラグ２を構成するプラグ側筒部５２と、コイル収容部１３０に内挿されて点火コイル３を構成するコイル側筒部５３とからなる。

上記プラグ側筒部５２の外周面には、同図に示すごとく、コイル側筒部５３に向けて拡径する段部５２１を形成してある。そして、該段部５２１におけるコイル側筒部５３と反対側に向かう表面には、上記ハウジング１０の受け面１２５（図２）と当接する当たり面５２３を形成してある。

また、ハウジング１０に対する碍子５０の軸方向の挿入位置は、図１に示すごとく、受け面１２５（図２）と当たり面５２３（図３）との当接により規制されるように構成してある。
そして、両者を当接させた際、碍子５０におけるプラグ側筒部５２の先端が、接地電極２３と所定の間隙を形成した状態で、ハウジング１０の端部から突出するように構成してある。
また、受け面１２５と当たり面５２３との当接により、ハウジング１と碍子５０との間の気密性を高く保持し得るように構成してある。

さらに、コイル側筒部５３の外周面には、図３に示すごとく、１次コイル３１（図１）を外挿配置する巻線配設部５３１を形成してある。図１に示すごとく、この巻線配設部５３１に配設した一次コイル３１の両端には、図示しないターミナルを電気的に接続される。また、１次コイル３１は、このターミナル及びこれと電気的に接続したターミナルピン６１を介して外部から電力供給できるように構成する。

また、碍子５０には、図３に示すごとく、軸方向に貫通する貫通孔を形成してある。この貫通孔は、コイル側筒部５３の内周側に配置されるコイル孔部５３０と、プラグ側筒部５２の内周側に配置されると共に、上記コイル孔部５３０よりも小径のプラグ孔部５２０とから構成されている。
プラグ孔部５２０は、点火プラグ２（図１）の一部を収容するように構成してあり、コイル孔部５３０は、点火コイル３（図１）の一部を収容するように構成してある。

点火プラグ２は、図１、図４に示すごとく、導電性金属よりなるステム２１と、導電性金属よりなる中心電極２２と、導電性金属よりなる接地電極２３とを有している。ステム２１及び中心電極２２は、碍子５０のプラグ孔部５２０に収容される。プラグ孔部５２０に配置された中心電極２２は、その先端と、接地電極２３との間に所定の間隙を形成した状態で、内燃機関の燃焼室２００に露出するように構成する。

点火コイル３は、図１に示すごとく、点火電源９１と点火用トランジスタ回路９２との組み合わせにより電力供給する１次コイル３１と、該１次コイル３１の内周側に配置した２次コイル３２と、該２次コイル３２のさらに内周側に配置した円柱状の中心コア３３とを組み合わせてなる。
そして、この点火コイル３は、１次コイル３１への電力供給に応じた電磁誘導により、２次コイル３２の両端に高電圧を発生するように構成される。

２次コイル３２の高電圧端は、図１に示すごとく、ステム２１を介して、点火プラグ２の中心電極２２に電気的に接続される。また、低電圧端は、図示しないターミナルを介してハウジング１に電気的に接続される。
なお、ハウジング１０はシリンダヘッド２１０等を介して、内燃機関を搭載する車両のボデーに接地されている。

１次コイル３１は、図１に示すごとく、碍子５０における巻線配設部５３１に配設する巻線である。
本例の１次コイル３１は、銅よりなる断面矩形状を呈する絶縁被覆付きの電線を、碍子５０の巻線配設部５３１の外周に巻回してなる１重巻の巻線である。また、本例では、巻回した１次コイル３１に、エポキシ樹脂を含浸させて固定してある。

中心コア３３は、図１に示すごとく、強磁性材料よりなる円柱状の部材である。この中心コア３３は、スプール３４の軸方向の一方の端部から穿孔された穴に収容された状態で、２次コイル３２の内周側に配置してある。
スプール３４は、図５に示すごとく、２次コイル３２を巻き付ける巻線用筒部３４１と、この巻線用筒部３４１からさらに、燃焼室２００と反対側（図１）に向けて延びる突出筒部３４２とを有している。そして、図１に示すごとく、スプール３４の巻線用筒部３４１の外周に２次コイル３２が巻回される。

また、スプール３４の軸方向に穿設した中心穴３４０には、図１及び図５に示すごとく、中心コア３３を挿入してある。
この中心穴３４０は、中心コア３３が巻線用筒部３４１の内周側に対応して配置されるように、中心コア３３と比較して軸方向に長く形成してある。本例では、中心コア３３の端部が突出筒部３４２に配置されないように、中心穴３４０を構成してある。

また、図１に示すごとく、本例では、スプール３４の中心穴３４０に中心コア３３を収容したうえ、その開口部をゴムやスポンジ等の弾性材よりなるコア押え蓋３５により封止してある。
また、２次コイル３２、中心コア３３及びコア押さえ蓋３５等を上記のごとく組み付けたスプール３４は、碍子５０のコイル孔部５３０に充填した電気絶縁性の樹脂中で固定される。このように、本例の燃焼室圧力検出装置１では、２次コイル３２、ステム２１及び中心電極２２を含む高電圧部と、１次コイル３１及びハウジング１０を含む低電圧部とが、碍子５０によって完全に絶縁されている。
そのため、本例の燃焼室圧力検出装置１は、電気的な信頼性が高く、優れた点火性能を有する装置である。

また、図１に示すごとく、碍子５０における巻線配設部５３１側の端部の端面５１０（図３）には、圧力検出素子４を挟持した状態で、保持部材８の端面８１０が対面するように構成してある。
保持部材８は、図６に示すごとく、上記リング状の圧力検出素子４の内径と略同一径の貫通穴８０を軸方向に有する円筒形状を呈する部材である。貫通穴８０は、同図５に示すごとく、後述するコネクタ６を嵌合するように構成してある。

保持部材８の外周面のうち、ハウジング１０に収容される部分には、ハウジング１０の雌ねじ部１３４（図２）とネジ結合する雄ねじ部８４を形成してある。
また、保持部材８の外周面のうち、ハウジング１０に収容されず外部に露出する部分には、断面略６角形状を呈するナット部８５を形成してある。そして、スパナ等の工具（図示略）をナット部８５に係合して保持部材８を回転させることにより、保持部材８の進退を可能としてある。

また、保持部材８の軸方向における碍子５０側の端面には、碍子５０の端面５１０と対面する端面８１０を形成してある。
そして、図１に示すごとく、保持部材８は、ハウジング１０への螺入に伴って、上記端面８１０から碍子５０の端面５１０に向けて軸方向の荷重を作用し得るように構成してある。
本例では、碍子５０に向けて軸方向の荷重を作用した状態で上記保持部材８を配設することにより、碍子５０と保持部材８との間に挟持した上記圧力検出素子４に予荷重を作用し得るように構成してある。

圧力検出素子４における碍子５０側にある端面には、図示しないリング状のターミナルを当接してある。そして、このリング状のターミナルは、図１に示すごとく、ターミナルピン６２と電気的に接続してある。一方、炭素鋼よりなる保持部材８は、導電性を有している。そして、保持部材８は、同様に導電性を有するハウジング１０にねじ結合している。そして、本例では、ハウジング１０とターミナルピン６２との間に圧力計測信号を出力し得るように構成してある。

圧力検出素子４は、チタン酸鉛からなる薄板状の素子であって、負荷される荷重の変化に伴って電気的な内部抵抗の大きさが変化するように構成してある。そして本例の圧力検出素子４は、碍子５０の端面５１０と略同一断面形状を呈するリング状をなすように形成してある。
なお、本例では、圧力検出素子４の内部抵抗の変化を、ハウジング１０とターミナルピン６２との間の電位差として出力できるように構成してある。

コネクタ６は、図６に示すごとく、保持部材８の貫通穴８０に嵌合するように構成してなる樹脂製の部材である。このコネクタ６は、円筒状を呈していると共に、軸方向の１箇所に壁面６５を形成してなる。この壁面６５の存在により、コネクタ６の軸方向の両端面には、相互に連通しない凹みが形成されている。
コネクタ６における軸方向の外部側に開口する凹みには、イグナイタ等の外部機器から延設されたコネクタソケット（図示略）が収容される。
また、壁面６５には、１次コイル３１と電気的に接続したターミナルピン６１及び、圧力検出素子４と電気的に接続したターミナルピン６２を貫通固定する挿通穴を形成してある。

また、本例では、上記ダンパー部材１５として、厚さ０．３ｍｍの粘弾性材料であるポリオレフィン樹脂のチューブを用いた。このダンパー部材１５は、ハウジング１０の上記中央部１３５の外形よりも若干大きいチューブを、中央部１３５に被せ、その後、９０℃以上に加熱することにより熱収縮させてハウジング１０に密着させてある。

次に、本例の燃焼室圧力検出装置１の動作について概説する。この燃焼室圧力検出装置１では、図１に示すごとく、バッテリやコンデンサ等の点火電源９１と点火用トランジスタ回路９２との組み合わせにより駆動される点火コイル３が高電圧を発生する。
そして、その高電圧は、点火プラグ２に供給されて、その中心電極２２と接地電極２３との間の放電ギャップ間において放電火花を形成し、燃焼室内の混合ガスを着火する。

一方、燃焼室２００内の圧力は、碍子５０を介して圧力検出素子４に伝達される。該圧力検出素子４は、燃焼室２００の圧力に応じた出力信号を、ターミナルピン６２を介して出力する。
圧力検出素子４の出力信号は、図１に示すごとく、アンプ９３により増幅したうえでバンドパスフィルタ９４に供給され、バンドパスフィルタ９４においてノイズ除去される。なお、本例のバンドパスフィルタ９４は、６ｋＨｚ〜８ｋＨｚの周波数の信号を通過させ、それ以外の周波数の信号を遮断するように構成してある。

内燃機関でノッキングを生じた際に、圧力検出素子４が出力した信号波形によれば、図７に示すごとく、点火後約０．５ｍｓｅｃ後に生じる燃焼室２００の圧力ピークから減衰する過程（点火後、およそ０．５ｍｓｅｃ〜２．５ｍｓｅｃの区間）において、ノッキング周波数である７ｋＨｚの圧力変動が顕在化しているのがわかる。
そして、上記バンドパスフィルタ９４によれば、７ｋＨｚのノッキング周波数の圧力変動を抽出することができる（図示略）。
なお、図７のグラフでは、横軸に点火後の時間を示し、縦軸に圧力検出素子４が出力する出力信号（電圧値）を示している。なお、出力信号としては、ゼロ点補正後の出力値を示している。

そして、本例においては、上記のごとく、ハウジング１０の外周に上記ダンパー部材１５を配設してあるので、ノッキング検出のための圧力検出精度を高めることができる。
すなわち、内燃機関の運転中には、常に振動が生じており、その振動はエンジンブロック２１０からハウジング１０に直接伝達される。ここで、ハウジング１０の外周面には、上記ダンパー部材１５が配設されている。これにより、エンジンブロック２１０からハウジング１０に伝えられる振動がダンパー部材１５によって減衰され、ハウジング１０に内蔵された圧力伝達体５や圧力検出素子４に伝わるノイズを低減することができる。

一方、上記ダンパー部材１５は、図１のごとくハウジング１０に配されており、圧力伝達体５及び圧力検出素子４には、直接的には接続されていない。そのため、内燃機関の燃焼室２００内から圧力伝達体５に伝わる圧力及び圧力振動は、減衰することなく圧力検出素子４に伝えられる。これにより、精度よく圧力測定を行うことができる。したがって、上記ノッキング検出を精度よく行うことができる。
なお、本例では、ノッキング検出の場合を示したが、例えば、燃焼による圧力を検出する場合等に変更することもできる。この場合には、上記バンドパスフィルタ９４（図１）を除いた構成となる。また、この場合にも、上記ダンパー部材１５の存在によってエンジンブロックの振動によるノイズが取り除かれるため、圧力信号の振れ（揺らぎ）が小さくなり、平均化やスムージングの処理が不要で信号処理が楽になる。

（実施例２）
本例は、図８に示すごとく、ディーゼルエンジンのグロープラグと一体化した燃焼室圧力検出装置１０２の例を示す。
すなわち、本例の燃焼室圧力検出装置１０２は、ヒータ７１とヒータ７１に通電する通電中軸７２とを連ねてなる中軸部７０を圧力伝達体５としてハウジング１０内に内蔵してなるグロープラブ一体型圧力検出装置である。

ハウジング１０の後端側の端部の内周には、中軸部７０の軸方向の位置を規制する保持部材８が固定されており、圧力検出素子４は、中軸部７０の後端側の端部と保持部材８との間に挟持されている。また、通電中軸７２には、ヒータ用銅線７３２が接続されており、これから供給される電流をヒータ７１に供給するよう構成されている。また、圧力検出素子４の出力を取り出す圧力検出用導線７３１も配設されている。
また、ハウジング１０の外周側には、実施例１と同様の構成のダンパー部材１５が装着されている。そして、ハウジング１０に設けられた雄ネジ部１２２を図示しないエンジンブロックに固定し、燃焼室内にヒータ７１が露出するように配設される。

本例の場合には、燃焼室の圧力はヒータ７１に加わり通電中軸７２を介して圧力検出素子４に伝えられる。この時、エンジンブロックの振動はネジ部１２２からハウジング１０に伝わるがダンパー部材１５に吸収されるので、圧力検出素子４には十分弱められた状態でしか伝わらない。そのため、本例においても、エンジンブロックの振動によるノイズの影響を受けることなく、燃焼室の圧力を計測することができる。

（実施例３）
本例は、図９に示すごとく、他機能と一体化させていない専用の燃焼室圧力検出装置１０３の例である。
本例の燃焼室圧力検出装置１０３は、エンジンブロック２１０に固定されるハウジング１０の先端から燃焼室に向けて露出するように受圧ダイアフラム７４を有している。このダイアフラム７４は、その周辺部が溶接によりハウジング１０に接合されており（図示略）、圧力伝達体５としての圧力伝達ロッド７５の先端に固定されている。圧力伝達ロッド７５は圧力検出素子４に当接している。また、圧力検出素子４は、電極プレート７６１と押さえ部材７６２を介し、ハウジング１０に接合された保持部材８３によって押さえられている。
そして、本例においても、実施例１と同様のダンパー部材１５がハウジング１０の外周に配設されている。

このような構成の燃焼室圧力検出装置１０３においては、燃焼室の圧力は受圧ダイアフラム７４に加わり圧力伝達ロッド７５を介して圧力検出素子４に伝えられる。このとき、エンジンブロック２１０の振動はハウジング１０に伝わるがダンパー部材１５に吸収されて圧力検出素子４には十分弱められて伝えられる。
このように、本例の燃焼室圧力検出装置１０３は、エンジンブロック２１０の振動によるノイズの影響を受けることなく、燃焼室の圧力を計測することができる。

実施例１〜３から知られるように、ダンパー部材１５の配設は、実施例１のようにハウジング１０の外周のほぼ全面に近い広い範囲に設けることが好ましいが、必ずしもほぼ全面に設ける必要は無く、実施例２、３のように軸方向において部分的に設けても、十分な効果を発揮する場合がある。

また、実施例１〜３においては、ダンパー部材１５として、樹脂材料を採用したが、布、ゴム、鉛など粘弾性を有する材料に代えることも可能である。
また、実施例１〜３においては、ダンパー部材１５を材料の熱収縮によりハウジング１０の外周面に密着させたが、ハウジング１０の表面をダンパー部材を構成する材料で塗装する、あるいは粘弾性材料のシート材をハウジング１０に巻きつけることによって設けても良い。このとき、図１０に示す様にハウジング１０の表面１０９の面粗さを粗くしておくことでハウジング１０とダンパー部材１５の接触面積が大きくなり、ダンパー部材１５による振動減衰効果をさらに高めることができる。なお、ハウジング１０の表面１０９の面粗さは、十点平均粗さで２５μｍ〜１００μｍの範囲が好ましい。この範囲の場合には、ハウジング１０に押し付けられたダンパー部材１５がハウジング表面の凹凸にならって変形して両者の接触部分の面積が広くなる。

（実施例４）
実施例１〜３においては、ノイズとなる振動の伝達経路に対してダンパー部材１５をハウジング１０と並列に設けたが、本例は、ダンパー部材１６をハウジング１０と圧力検出素子４の間に直列に設けた例である。
まず、本例の燃焼室圧力検出装置１０４は、図１１に示すごとく、実施例１と基本構成が同じ点火プラグ一体型圧力検出装置である。そして、材質ポリフェニレンサルファイドよりなる環板状のダンパー部材１６を保持部材８と圧力検出素子４との間に介在させた。なお、ダンパー部材１６と圧力検出素子４との間には、環板状の接地電極プレート１６８を介在させた。接地電極プレート１６８は、その外周部がハウジング１０に接触している。

本例の場合には、エンジン振動はハウジング１０→保持部材８→ダンパー部材１６→接地電極プレート１６８を介して圧力検出素子４に伝わるが、ダンパー部材１６の粘弾性が高いためそこを通過する時には大きく減衰する。そのため、本例においても、圧力検出素子４による圧力検出精度を高めることができる。

（実施例５）
本例は、図１２に示すごとく、ハウジング１０の内側にダンパー部材１７を配設する例である。
同図に示すごとく、本例の燃焼室圧力検出装置１０５は、基本構成が実施例１と同様の点火プラグ一体型圧力検出装置であるが、これに内蔵する１次コイル３１にダンパー部材１７を配設してある。

具体的には、同図に示すごとく、円柱状の空隙９５０を設けた型９５内に１次コイル３１を配置し、空隙９５０内にエポキシ樹脂１７０を注入し１次コイル３１をエポキシ樹脂よりなるダンパー部材１７によって覆うポッティング処理を行う。
得られたダンパー部材１７（１次コイル３１を含む）は、実施例１と同様に、碍子５０に外挿されると共に、ハウジング１０に内挿され、保持部材８をハウジング１０に螺合させることにより固定される。

ここで、上記ポッティング処理により作製したダンパー部材１７の外径はハウジング１０の内径と同じまたはやや大きくしてあり、ダンパー部材１７の内径は碍子５０の外径より大きくしてある。これにより、ダンパー部材１７は、ハウジング１０に強く密着し、碍子５０との間は碍子５０の動きを妨げない程度のすきまを有している。
したがって、ハウジング１０を伝わる振動はダンパー部材１７を有する１次コイル３１のエポキシ樹脂の粘弾性によって減衰される。

（実施例６）
本例も、図１３に示すごとく、点火プラグ一体型圧力検出装置におけるハウジング１０の内側にダンパー部材１８を配設する例である。
本例では、同図に示すごとく、１次コイル３１とハウジング１０との間にシート状のポリオレフィン樹脂よりなるダンパー部材１８を介在させる。このダンパー部材１８の厚さは、１次コイル３１とハウジング１０とのすきまとほぼ同じかやや厚くしてある。そして、ダンパー部材１８を１次コイル３１で内側から押さえつけるようにして、ハウジング１０に挿入すうる。
これにより、ハウジング１０を伝わる振動はダンパー部材１８によって減衰される。

なお、ハウジング１０の内側にダンパー部材を設ける方法としては、実施例５、６の方法に代えて、ハウジング１０の内側に粘弾性材料を吹き付け塗装する方法もある。
また、ハウジング１０の内側と外側の両方にダンパー部材を設けることもでき、その方法としては、粘弾性材料の液体中にハウジング１０を浸して塗装する方法が考えられる。

（実施例７）
本例は、図１４に示すごとく、燃焼室圧力検出装置１０７のハウジング１０とエンジンブロック２１０に設けられたプラグホール２１１との間の隙間を密閉する機能を兼ね備えたダンパー部材１９を有する例である。
同図に示すごとく、本例のダンパー部材１９は、シリコンゴムよりなる円筒形状を有するものであり、その内周面はハウジング１０の外周面に強く密着させてある。また、その外周面は、プラグホール２１１の内周面に密着可能に構成されている。また、ダンパー部材１９の上端には、外方に広がったフランジ部１９１が設けられており、エンジンブロック２１０の表面に密着するようになっている。また、ダンパー部材１９の端部内方には、点火信号や圧力信号の端子のコネクタ１９９が配設され、その端部を密閉してある。

この場合には、ダンパー部材１９が粘弾性を有するゴムからなるため、圧力計測時のノイズとなるハウジング１０の振動を減衰させることができる。また、ダンパー部材１９はコイル上部を支持することによって細長形状をしたコイルの曲げ振動による折損を防ぐこともできる。さらに、ダンパー部材１９は、上記コネクタ１９９と共にプラグホール２１１にふたをして水等の異物の浸入を防ぐこともできる。

（実施例８）
本例も、図１５に示すごとく、燃焼室圧力検出装置１０８のハウジング１０とエンジンブロック２１０に設けられたプラグホール２１１との間の隙間を密閉する機能を兼ね備えたダンパー部材１４を有する例である。
本例では、径が徐々に変化している断面楔状の筒型のダンパー部材１４を、燃焼室圧力検出装置をエンジンブロック２１０に固定した後、プラグホール２１１とハウジング１０との間に打ち込んで配設する。
この場合にも、実施例９と同様の作用効果が得られる。

（実施例９）
本例は、図１６に示すごとく、ダンパー部材１３として、粘性の高い液体を用いた例である。
すなわち、同図に示すごとく、本例の燃焼室圧力検出装置１０９は、そのハウジング１０の外周面に、上下にふたを有する略円筒形状のダンパハウジング１３０を溶接固定してあり、その中にダンパー部材１３としてのオイルが封入されている。オイルは、シリコンオイルである。
この場合には、ハウジング１０の振動は、オイルよりなるダンパー部材１３により吸収され、減衰させられる。

（実施例１０）
ダンパー部材が固体の場合においては、その厚さが厚いほどノイズ伝達抑制の効果が大きい。しかし、ダンパー部材の厚さを厚くしすぎると燃焼室圧力検出装置全体が太くなりエンジンへの搭載性を損なうことになる。
そこで、本例では、実験により、ダンパー部材の厚さとノイズ伝達抑制効果との関係を調べた。

具体的には、ダンパー部材の厚さを変えてハウジング振動の損失係数を比較した。
図１７にその結果を示す。同図は、横軸にダンパー部材の厚さ（ダンパ厚さ）をハウジングの厚さで割った比を取り、縦軸に損失係数を取ったものである。ダンパー部材としては、実施例１と同じポリオレフィンを使用した。ここで損失係数とは振動の減衰の度合いを示すもので、大きいほど減衰が大きい。すなわち、ノイズ伝達抑制効果が大きい。

同図から知られるごとく、ダンパ厚さ／ハウジング厚さが０．３より小さいときには損失係数はダンパなしとほぼ同じ、０．３以上で損失係数が増加し、１．２以上で損失係数が増加しなくなった。すなわち、ノイズ抑制効果を得るためにはダンパの肉厚はハウジングの肉厚の０．３倍以上必要であり、１．２倍以上になるとそれ以上の効果が得られない。
したがって、ダンパー部材の厚さは、ハウジングの厚さの０．３〜１．２倍の範囲が最も効率良くノイズ伝達抑制効果が得られることがわかった。

実施例１における、燃焼室圧力検出装置の組み付け構造を示す断面図。実施例１における、ハウジングの構造を示す断面図。実施例１における、碍子の構造を示す断面図。実施例１における、点火プラグの中心電極及びステムを示す側面図。実施例１における、スプールの構造を示す断面図。実施例１における、保持部材と、コネクタとの組み合わせ構造を示す断面図。実施例１における、圧力検出素子の出力信号の変化を示す説明図。実施例２における、燃焼室圧力検出装置の組み付け構造を示す断面図。実施例３における、燃焼室圧力検出装置の組み付け構造を示す断面図。実施例３における、ハウジング表面を面粗しした例を示す説明図。実施例４における、燃焼室圧力検出装置の組み付け構造の一部を示す断面図。実施例５における、燃焼室圧力検出装置の部品構成を示す展開説明図。実施例６における、燃焼室圧力検出装置の部品構成を示す展開説明図。実施例７における、燃焼室圧力検出装置の組み付け構造を示す断面図。実施例８における、燃焼室圧力検出装置の組み付け構造を示す断面図。実施例９における、燃焼室圧力検出装置の組み付け構造を示す断面図。実施例１０における、ダンパー部材の厚さと損失係数との関係を示す説明図。

符号の説明

１、１０２〜１０９燃焼室圧力検出装置
１０ケース
１３〜１９ウェイト部材
２点火プラグ
２１ステム
２２中心電極
２３接地電極
２００燃焼室
２１０エンジンブロック
２１１プラグホール
３点火コイル
３１１次コイル
３２２次コイル
３３中心コア
３４スプール
４圧力検出素子
５圧力伝達体
５０碍子
６コネクタ
８保持部材

Claims

内燃機関の燃焼室の圧力を計測するための燃焼室圧力検出装置であって、
上記燃焼室を覆うエンジンブロックに固定されるよう構成された筒状のハウジングと、
該ハウジング内に内蔵されていると共に、該ハウジングから突出して上記燃焼室内に露出するよう構成された圧力伝達体と、
上記圧力伝達体に当接した圧力検出素子とを有してなり、
上記ハウジングには、該ハウジングに伝達される上記エンジンブロックからの振動を減衰させるダンパー部材が配設されていることを特徴とする燃焼室圧力検出装置。
請求項１において、上記ダンパー部材は、上記ハウジングの外周面又は内周面に配設されていることを特徴とする燃焼室圧力検出装置。
請求項１又は２において、上記ダンパー部材は、上記ハウジングよりも粘性係数が大きく、弾性係数が小さい粘弾性材料よりなることを特徴とする燃焼室圧力検出装置。
請求項３において、上記ダンパー部材の粘性係数は１×１０²ＰａＳ以上であり、かつ、弾性係数は３×１０¹⁰Ｎ／ｍ²以下であることを特徴とする燃焼室圧力検出装置。
請求項４において、上記ダンパー部材は、ポリオレフィン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、フェノール、エポキシ、アルキッド、ポリエステルのいずれかよりなる樹脂材料、または、シリコンゴムあるいはフッ素ゴムのいずれかよりなるゴム材料により構成されていることを特徴とする燃焼室圧力検出装置。
請求項１又は２において、上記ダンパー部材は、ダンパーハウジング部材の内部に粘性の高い液体を封入してなることを特徴とする燃焼室圧力検出装置。
請求項１〜６のいずれか１項において、上記燃焼室圧力検出装置は、１次コイル及び２次コイルを含む点火コイルと、中心電極及び接地電極を含む点火プラグとを一体化してなる点火プラグ一体型圧力検出装置であり、
上記２次コイル及び上記中心電極を収容すると共に、上記１次コイルを外挿する円筒形状の碍子を上記圧力伝達体として備え、該碍子に上記圧力検出素子を当接させており、
該碍子を内挿するよう構成された上記ハウジングには、上記接地電極を設けてなることを特徴とする燃焼室圧力検出装置。
請求項１〜６のいずれか１項において、上記燃焼室圧力検出装置は、ヒータと該ヒータに通電する通電中軸とを連ねてなる中軸部を上記圧力伝達体として上記ハウジング内に内蔵してなるグロープラブ一体型圧力検出装置であることを特徴とする燃焼室圧力検出装置。