JP2007510123A - 圧力センサを有するグロープラグ及び圧力センサを有するグロープラグを備えたエンジン - Google Patents

Abstract

予熱プラグ（１）は管状のボディを有しており、このボディの内部に圧力センサ（９０）が取り付けられており、前記圧力センサが、プラグ（１）が配置されたエンジンシリンダの内部圧力を測定する。圧力センサには、管状のボディの軸線に関して実質的に長手方向で延びた接続突起が設けられている。ボディ（１０）は、側壁の内側に横方向溝を有している。少なくとも１つの接続突起が前記溝に係合させられる。

Description

本発明は、グロープラグが収容されたエンジンシリンダの圧力を測定することを可能にする圧力センサを有するグロープラグに関する。

グロープラグが収容されたエンジンシリンダの内部圧力を測定するための圧力センサと、エンジンに固定されるボディと、予熱電極が収容されたフィンガとを有するグロープラグが知られている。

（従来技術のグロープラグの断面図を示した）図１に示されているように、グロープラグの構造にいかなる大きな変更を行うことなくシリンダ内の圧力を測定することができるように、センサは、このセンサが当接するボディと、コアの上端部に結合されたナットとの間に配置されており、前記コアは、電気エネルギを予熱電極に伝達し、センサを通過することによってボディにおいて及び超えてフィンガを延長させる。

シリンダ内の圧力はグロープラグのフィンガによって感知され、フィンガによって受ける圧力変化は、センサに結合されたコアを介してセンサに伝達される。

このようなグロープラグにおいて、図１に示されたものとは対照的に、圧力センサは、通常、グロープラグのボディ内に収容されており、管状のボディに形成された肩部に当接している。この形式において、センサは外部攻撃から保護されている。圧力センサに隣接したボディの外面自体は、横断面が六角形の円筒形状を有する。したがって、ボディのこの部分は、グロープラグをエンジンに螺合するために使用される。エンジンの外側に残っているグロープラグの部分は概してグロープラグヘッドと呼ばれる。

グロープラグヘッドの寸法は、グロープラグヘッドの近くの、エンジンにおいて利用可能な空間に関して決定される。最も一般的には、この空間は制限されている。これにより、圧力センサの寸法も制限されている。しかしながら、圧力測定の感度を向上させるために、できるだけ大きな当接面を備えたセンサを有することが好ましい。

したがって、本発明の目的は、圧力センサが、グロープラグヘッドの寸法に従ってできるだけ大きな当接面を有する、圧力センサを有するグロープラグを提供することである。

これに関して、管状のボディを有していてこのボディの内部に、特にグロープラグが収容されたエンジンのシリンダの内部圧力を測定するための圧力センサが取り付けられており、圧力センサに、管状ボディの軸線に対して実質的に長手方向に延びた結合タブが設けられている、グロープラグが提供される。

本発明によれば、ボディは、側壁の内側において、少なくとも１つの結合タブが嵌合する長手方向溝を有している。

この形式において、圧力センサが配置されたハウジングは、センサの電気的接続を可能にする手段のための空間を残す必要なく、完全にセンサ自体のために使用されることができる。したがって、グロープラグに嵌合するセンサの寸法を最適化することができる。

圧力センサを構成する様々な部材の取付けを容易にするために、溝は有利には貫通しており、これにより、管状ボディに長手方向スロットを形成している。この場合、ボディが、圧力センサに隣接して、６つの平面を備えた面を形成する、断面が六角形の外部円筒面を有する場合、スロットは、ボディを著しく弱めないように、ボディの外面の１つの平面において好適には完全に開放している。しかしながら、シリンダヘッドへのグロープラグの螺合又は取外しの間に加えられるカップルは、あまり大きくないので、さもなければ、ボディの平面の幅に対応するようにスロットの幅を提供することができる。

本発明によるグロープラグにおいて、センサは、例えば、２つの接点部材の間に配置された圧電部材を有する圧電センサである。この実施形態において、結合タブはそれぞれ、有利には、センサの接点部材と一体的に形成された部分のみを形成している。これにより、センサの大きさを制限することができる。

本発明は、断面が六角形の、実質的に円筒状の管状部分が設けられており、この管状部分の端部には、６つの平面を備えた掴み領域が設けられており、掴み領域が長手方向スロットを有することを特徴とするグロープラグボディにも関する。このようなグロープラグボディは前記のグロープラグに対応する。このグロープラグボディは長手方向スロットが掴み領域の１つの平面の全幅に亘って延びているようなものであってよい。

最後に、本発明は、少なくとも１つのシリンダと少なくとも１つのグロープラグとが設けられており、グロープラグが前記のグロープラグであることを特徴とする内燃機関にも関する。

その他の特徴及び利点は、制限しない実施例として与えられかつ添付図面によって示された実施形態の説明に現れるであろう。

図１は、従来技術のグロープラグの断面図を示している。
図２は、本発明によるグロープラグを示す、図１と同様の図である。
図３は、図２に示されたグロープラグの、分解斜視図である。
図４は、図２及び図３に示されたグロープラグの斜視図である。

図２、図３及び図４に示したように、ここでは内燃機関２（一般的にはシリンダヘッド２ａを有するディーゼルエンジン）のためのグロープラグ１は、ボディ１０と、フィンガ２０と、コア４０と、圧力センサ９０とを有している。

慣用の形式において、ボディ１０は、例えばシリンダヘッド２ａに螺合することによってエンジン２に固定される。内部にグロープラグ１の予熱電極が収容されているフィンガ２０は、ボディ１０に配置されており、圧着によってボディに取り付けられている。コア４０は、フィンガ２０に配置された電極に電気エネルギを伝達し、したがって、その電極と接触しており、ボディ１０を貫通してボディから突出したフィンガ２０に結合されている（給電のために導電体への電気的接続を可能にするコアの自由端部が、ボディ１０から突出している）。

圧力センサ９０は、エンジンのシリンダ（又はシリンダのうちの１つ）の内部圧力を測定する。この例において、センサ９０は、導電性材料から成る２つの接点部材７２，７６の間に配置された圧電部材７４を有しており、圧電部材は、この場合には２つの電気絶縁部材７０，７８によってグロープラグ１の他の部分から電気的に絶縁されている。接点部材７２，７６はそれぞれ、コア４０の自由端部に向かって延びた、曲げられた側部の電気接続タブ７２ａ，７６ａを有しており、これらの電気接続タブは、グロープラグの長手方向軸線１ａに対して実質的に平行に延びている（図３及び図４参照）。

センサ９０は、その上面によってボディ１０に結合されているとともに、フィンガ２０に当接しており、フィンガ２０に加えられた圧力がボディ１０に押しつけるようにしてセンサを圧縮する。

フィンガ２０のあらゆる圧縮が直接にボディ１０に押しつけられたセンサ９０の圧縮を生じることが明らかである。したがって、センサ９０はもはや、エンジンに存在する圧力を測定するために予荷重をかけられる必要はない。

図２に示したように、コア４０はセンサ９０を貫通しているが、接触していない。これにより、コア４０の振動はセンサ９０に伝達されない。コア４０の機能は、実質的に、圧力センサを備えない予熱電極におけるように、フィンガ２０の予熱電極への電流の伝達のみである。

この実施例において、センサ９０はスペーサ８０に当接しており、スペーサ８０は、フィンガ２０に当接しており、ボディ１０に接触することなくボディ１０内に配置されている。当然、コア４０を包囲するスペーサ８０はコアと接触していない。

フィンガ２０及びボディ１０の寸法を変更することなく、このスペーサ８０は、追加的な応力を生じるであろうフィンガ２０の上端部の位置におけるボディ１０内にではなく（フィンガ２０によって生ぜしめられる高温に対するより低い感度及び露出を有する極めて小さな外径を有するセンサを使用しなければならない）、グロープラグ１の上側部分においてセンサ９０を収容することを可能にしている。

図２に示したように、センサ９０は、ボディ１０のヘッドとして知られる、ボディ１０の上端部に形成されたキャビティ１００内に配置されている。ボディ１０のこの部分は、グロープラグがエンジンに取り付けられた場合にエンジンの外側に位置する。グロープラグヘッドという用語は、エンジンの外側に位置する、より大きな外径のグロープラグの全体部分にも与えられる。

センサ９０がボディ１０に当接しないように、スペーサ８０の上端部はキャビティ１００の底壁を超えて突出している。

ボディ１０におけるセンサ９０の位置は、グロープラグ１の上側部分のプラスチック材料のオーバモールディングを形成することを容易にする。オーバモールディングは、流体密閉性を保証し、センサ９０のコネクタへの電気ワイヤの電気的接続を完全にすることを可能にする。

スペーサ８０は、（ボディ１０の内径と、コア４０の外径と、ボディ１０及びフィンガ２０の個々の長さとによって寸法的な制約を受けるとするならば）良好なレベルの剛性を与えかつ、スペーサが、センサ９０の帯域幅を（著しく）超えた固有振動モードを有することを可能にする材料から形成されている（したがって、スペーサ８０自体は、センサ９０によって行われる測定への干渉を生じやすい振動を受けることはない）。

好適には、スペーサ８０はセラミックから形成されており、この材料は種々異なる所望の特性（絶縁性、剛性、帯域幅を超えた振動、及び高温における良好な機械的強度）を有している。

さらに、この実施例において、スペーサ８０からの圧力をセンサ９０の全面に亘って分散させるためにセンサ９０とスペーサ８０との間には軸受片６０が挿入されている。

グロープラグ１は、センサ１０に配置されたナット５０をも有しており、ボディ１０へのナットの螺合は、（スペーサ８０及び軸受片６０を介して）フィンガ２０に対するセンサ９０の圧縮と、ボディ１０へのセンサの結合とを生じる。

ボディ１０に結合されており、もちろんコア４０と接触していないナット５０は、センサを圧縮することによってセンサ９０の電気コネクタの振動をかなり減衰させることを可能にする。

この実施例においては、ナット５０のねじ山は、外周に形成されており、キャビティ１００の側壁１１０の内面に形成された雌ねじ山と協働する。

ボディ１０のヘッドは、６つの平面を備えた外面を有している。したがって、このヘッドは六角形の断面を備えた円筒状である。

できるだけ大きな圧電部材７４を備えた圧力センサ９０を有するために、スロット１２０が１つの側壁１１０に形成されている。このスロット１２０は、スロットが形成された壁部に対応する幅を有しており、壁部は消失している。したがって、ボディ１０のヘッドは実際には５つの側壁１１０しか有していない。

このように、圧力センサ９０からそのヘッド内の空間を奪うことなく、側部電気接続タブ７２ａ，７６ａはボディ１０のヘッドのスロット１２０に収容される。具体的には、そのスロット１２０が設けられていないと、グロープラグの最も内側に配置された接点部材７２に対応する少なくとも側部電気接続タブ７２ａが通過するための空間がキャビティ１００内に維持されなければならない。この通路は、圧力センサ９０の圧電部材７４の寸法を損なうことになり、圧力センサの寸法は減じられなければならず、ひいてはセンサの感度を損なう。

この実施形態によるグロープラグ１を形成することは特に単純である。グロープラグは積層された部材から成る。センサ９０の厳しい予荷重は不要であり、センサが移動しないように軽く圧縮するだけで十分である。さらに、センサに圧力変化を伝達するためにもはやコアは使用されないので、コアの直径を減じることができ、ひいては比較的小さな内径及び外径を有するセンサ９０を使用することができる（例えば内径が２．６ｍｍ、外径が８．５ｍｍである）。

このグロープラグ１は、スロット１２０が設けられていることにより、グロープラグのヘッドにその目的のために設けられたキャビティ１００全体を占めるセンサ９０を収容することもできる。このことは、センサ９０の感度にとって好ましい。グロープラグをねじ込むために通常使用される締付け連結は、スロット１２０の存在が、たとえスロットが６つの平面を備えたヘッドの１つの平面の全幅に相当するとしても、ボディ１０の耐久性を変化させず、螺合又は取外しの際にボディのヘッドを変形させる危険性がないようになっている。

もちろん、この実施形態を変更することができる。

例えば、センサの上面によってセンサをグロープラグのボディに結合することなく、グロープラグ又はグロープラグのボディのヘッドにスロットを有することが可能であり、また、フィンガに加えられた圧力がセンサをグロープラグのボディに押しつけて圧縮するようにセンサをフィンガに対して当接させることが可能である。このようなスロットは、ヘッドに圧力センサを有するあらゆるグロープラグ構造において用いられることができる。例えば、スロットは、図１のものと同様に取り付けられた圧力センサにおいて用いられることができる。

従来技術のグロープラグの断面図を示している。 本発明によるグロープラグを示す、図１と同様の図である。 図２に示されたグロープラグの、分解斜視図である。 図２及び図３に示されたグロープラグの斜視図である。

符号の説明

１ グロープラグ、 ２ エンジン、 ２ａ シリンダヘッド、 １０ ボディ、 ２０ フィンガ、 ４０ コア、 ５０ ナット、 ７２，７６ 接点部材、 ７２ａ，７６ａ 接続タブ、 ７０，７８ 電気絶縁部材、 ７４ 圧電部材、 ８０ スペーサ、 ９０ 圧力センサ、 １００ キャビティ、 １１０ 側壁、 １２０ スロット

Claims (10)

1. 実質的に円筒状の管状部分が設けられており、該管状部分の端部にキャビティ（１００）が設けられているグロープラグボディ（１０）において、該グロープラグボディの内壁が長手方向溝を有することを特徴とするグロープラグボディ。
2. 横断面が六角形の、６つの平面を備えた掴み領域が設けられており、該掴み領域が長手方向スロットを有する、請求項１記載のグロープラグボディ（１０）。
3. 前記長手方向スロットが、掴み領域の１つの平面の全幅に亘って延びている、請求項２記載のグロープラグボディ（１０）。
4. 管状のボディが設けられており、該ボディ内に、特にグロープラグ（１）が収容されたエンジンシリンダの内部圧力を測定するための圧力センサ（９０）が取り付けられており、該圧力センサに、管状のボディの軸線に対して実質的に長手方向に延びた接続タブが設けられているグロープラグ（１）において、前記ボディ（１０）が請求項１記載のボディであり、少なくとも１つの接続タブが前記長手方向溝に嵌合することを特徴とする、グロープラグ。
5. 前記溝が貫通しており、管状のボディ（１０）に長手方向スロットを形成している、請求項４記載のグロープラグ（１）。
6. 前記ボディ（１０）が、圧力センサに隣接して、横断面が六角形の外部円筒面を有しており、これにより、６つの平面を備えた表面を形成しており、スロットがボディ（１０）の外面の１つの平面において完全に開放している、請求項５記載のグロープラグ（１）。
7. スロットの幅がボディ（１０）の１つの平面の幅に対応している、請求項６記載のグロープラグ（１）。
8. センサ（９０）が、２つの接点部材（７２，７６）の間に配置された圧電部材（７４）を有する圧電センサである、請求項４から７までのいずれか１項記載のグロープラグ（１）。
9. 接続タブ（７２ａ，７６ａ）がそれぞれ、センサ（９０）の接点部材（７２，７６）と一体的な曲げられた部分を形成している、請求項８記載のグロープラグ。
10. 少なくとも１つのシリンダと１つのグロープラグ（１）とが設けられた内燃機関において、グロープラグが請求項４から９までのいずれか１項記載のグロープラグであることを特徴とする、内燃機関。

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