JP2007533943A - 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

本発明はグロープラグ（１）を提供し、このグロープラグは、前記プラグ（１）が収容されたモータシリンダの内部圧力を測定するのに適した圧力センサ（９０）と、モータに固定されるボディ（１０）と、ヒータ電極が収容されたフィンガ（２０）とを有している。前記発明によれば、センサ（９０）は、その上面によってボディ（１０）に強固に固定されており、フィンガ（２０）に加えられた圧力が前記センサをボディ（１０）に対して押しつけるようにフィンガ（２０）に当接している。

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。

しかしながら、このようなシステムは複数の欠点を有する。

まず、コア（及びその結果フィンガ）をセンサに連結するナットがセンサの上方に配置されていると、フィンガに加えられる過剰な圧力は、センサにおいて圧力の減少として生じる。グロープラグを製造する場合、通常は、センサの圧電部材を損傷する危険性のある高すぎる応力に達することなく、予想される圧力範囲全体に亘って測定することができるように、センサのための十分な締付けによってセンサに応力を加える必要がある。

第２に、エンジンの運転によるコアの振動は、コアがナットを介して結合されたセンサの振動を生じ、この振動は圧力測定における干渉を生じる。

第３に、センサを電気回路に接続するために使用される電気コネクタ自体も振動に曝され、このことは圧力測定における干渉を生じる。

本発明は、予荷重を必要としない、意図された動作が寄生振動によって混乱させられない圧力センサを有するグロープラグを提供することによって、少なくとも前記問題の幾つかを解決することを目的とする。

本発明によれば、前記形式のグロープラグにおいて、センサは、上面によってボディに結合されており、フィンガに当接しており、フィンガに加えられた圧力がセンサをボディに押しつけるようにして圧縮する。

したがって、センサが受ける圧縮はフィンガが受ける圧縮に対応し、センサはもはや予荷重をかけられる必要がない。さらに、センサはボディとフィンガとの間に配置されているので、センサはもはやコアと接触しておらず、コアの振動は、もはやセンサに関する干渉を生じない。さらに、センサのコネクタの寄生振動は、センサが結合されたボディによって吸収される。

本発明は、少なくとも１つのシリンダと、ここで示されたような１つのグロープラグとを有する内燃機関にも適用され、圧力センサは、グロープラグが収容されたシリンダの内部圧力を測定するようになっており、グロープラグのボディはエンジンに固定されている。

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）。

本発明によれば、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に示されたように、センサ９０、ボディ１０の上端部に形成されたキャビティ１００に配置されており、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、ナット５０のねじ山は、ナットの外周面に形成されており、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。

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）。

もちろん、この実施形態を変更することも可能である。

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 (8)

1. グロープラグ（１）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（９０）と、エンジンに固定されたボディ（１０）と、予熱電極が収容されたフィンガ（２０）とを有するグロープラグ（１）において、センサ（９０）が、上面においてボディ（１０）に結合されておりかつ、フィンガ（２０）に加えられた圧力がセンサをボディ（１０）に押しつけて圧縮するようにフィンガ（２０）に対して当接していることを特徴とする、グロープラグ（１）。
2. 前記センサ（９０）が、フィンガ（２０）に載置されたスペーサ（８０）に当接しており、該スペーサが、ボディ（１０）に接触することなく該ボディ内に配置されている、請求項１記載のグロープラグ（１）。
3. 前記スペーサ（８０）が、固有振動モードがセンサ（９０）の帯域幅を超えた材料から形成されている、請求項２記載のグロープラグ（１）。
4. 前記スペーサ（８０）がセラミックから形成されている、請求項３記載のグロープラグ（１）。
5. 前記ボディ（１０）にナット（５０）が螺合されており、該ナットが、センサをボディ（１０）に結合するためにセンサ（９０）を圧縮する、請求項１から４までのいずれか１項記載のグロープラグ。
6. ナット（５０）のねじ山が、ナットの外周面に形成されていて、センサ（９０）が収容されたキャビティ（１００）の側壁（１１０）の内面に形成されたねじ山と協働する、請求項５記載のグロープラグ（１）。
7. 前記センサ（９０）が、２つの接点部材（７２，７６）の間に配置されておりかつグロープラグ（１）の他の部分から電気的に絶縁された圧電部材（７４）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のグロープラグ（１）。
8. 少なくとも１つのシリンダと、請求項１から７までのいずれか１項記載の１つのグロープラグ（１）とを有する内燃機関において、圧力センサ（９０）が、グロープラグ（１）が収容されたシリンダの内部圧力を測定するようになっており、ボディ（１０）がエンジンに固定されていることを特徴とする、内燃機関。

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