JP2009063256A - Glow plug with combustion pressure sensor - Google Patents

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JP2009063256A JP2007232624A JP2007232624A JP2009063256A JP 2009063256 A JP2009063256 A JP 2009063256A JP 2007232624 A JP2007232624 A JP 2007232624A JP 2007232624 A JP2007232624 A JP 2007232624A JP 2009063256 A JP2009063256 A JP 2009063256A
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Masanori Suda
正憲 須田
Takuya Mizuno
卓也 水野
Takio Kojima
多喜男 小島
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glow plug with a combustion pressure sensor capable of carrying out miniaturization and improving durability. <P>SOLUTION: A pressure detecting mechanism 10 is housed in an interior of a housing 1 of the glow plug 100 with a combustion pressure sensor. The pressure detecting mechanism 10 is provided with a pressure detecting element 11. The pressure detecting element 11 is fixed to a tip side of a wiring board 12 arranged in a rear end side than the pressure detecting element 11. A signal conductor 120 for transmitting a signal or the like outputted from the pressure detecting element 11, and an electric power supply conductor 121 for energizing a heater 23 and carrying out heating are formed on the wiring board 12. A pressure transmitting mechanism 20 for transmitting the combustion pressure of the engine to the pressure detecting element 11 is provided in a tip side more than the pressure detecting element 11. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関に使用される燃焼圧力センサ付きグロープラグに関する。   The present invention relates to a glow plug with a combustion pressure sensor used for an internal combustion engine such as an automobile engine.

従来から、燃焼圧力センサ付きグロープラグとして、例えば圧力検出素子を金属ダイアフラムに貼った構造のものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、このような構造の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、金属ダイアフラムを有するため、圧力検出部の大きさが大きくなり、また部品点数が増えるため、小型化を図ることが困難であるという問題がある。また、ヒータを含む圧力伝達部材によって、圧力センサを押圧するようにした燃焼圧力センサ付きグロープラグが知られている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、この燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、素子電極取り出し部とヒータ電極取り出し用のリード線を設けた構成となっている。このため、小型化を図ることが困難であるという問題と、製作時のリード線のたるみ、振動等の影響等により、このリード線の部分や素子に損傷が発生する可能性があり、耐久性の向上を図ることが困難になるという問題がある。
特開2005−90954号公報 WO2006/027280
Conventionally, as a glow plug with a combustion pressure sensor, for example, a structure in which a pressure detection element is attached to a metal diaphragm is known (see, for example, Patent Document 1). However, since the glow plug with a combustion pressure sensor having such a structure has a metal diaphragm, the size of the pressure detection unit increases, and the number of parts increases, which makes it difficult to reduce the size. is there. Further, a glow plug with a combustion pressure sensor in which a pressure sensor is pressed by a pressure transmission member including a heater is known (for example, see Patent Document 2). However, the glow plug with a combustion pressure sensor has a configuration in which an element electrode extraction portion and a heater electrode extraction lead wire are provided. For this reason, there is a possibility that damage to the lead wire part or element may occur due to the problem that it is difficult to reduce the size, the slack of the lead wire during production, the influence of vibration, etc. There is a problem that it is difficult to improve the performance.
JP 2005-90954 A WO2006 / 027280

上記のとおり、従来技術においては、小型化が図れないという課題や、耐久性の向上を図ることが困難になるという課題があった。   As described above, the prior art has a problem that it cannot be reduced in size and a problem that it is difficult to improve durability.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、小型化を図ることができるとともに、耐久性の向上を図ることのできる燃焼圧力センサ付きグロープラグを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems. An object of the present invention is to provide a glow plug with a combustion pressure sensor that can be reduced in size and can improve durability.

本発明の燃焼圧力センサ付きグロープラグは、筒状に形成されたハウジングと、自身の先端部が前記ハウジングの先端から突出され、自身の後端部が前記ハウジング内に収容された発熱体と、前記発熱体より後端側の前記ハウジング内に設けられ、前記発熱体に直接的、又は間接的に接合され、当該発熱体を介して伝達される燃焼室内の圧力を検出するための圧力検出素子と、を備えた燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、前記圧力検出素子より後端側の前記ハウジング内に設けられ、前記圧力検出素子の電気信号を伝達するための信号用導体と、前記発熱体に通電して当該発熱体を発熱させるための電力供給用導体とが形成された配線基板を有することを特徴とする。   A glow plug with a combustion pressure sensor according to the present invention includes a housing formed in a cylindrical shape, a heating element having its tip end protruded from the tip of the housing, and its rear end housed in the housing, A pressure detection element that is provided in the housing on the rear end side of the heating element, is directly or indirectly joined to the heating element, and detects the pressure in the combustion chamber transmitted through the heating element. A glow plug with a combustion pressure sensor, provided in the housing on the rear end side of the pressure detection element, and a signal conductor for transmitting an electrical signal of the pressure detection element, and the heating element It has a wiring board on which a power supply conductor for energizing to heat the heating element is formed.

上記した本発明の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、圧力検出素子の信号を伝達するための信号用導体と、発熱体に通電して発熱させるための電力供給用導体とが形成された配線基板によって、圧力検出素子と発熱体の後端側への電気的な引き出しを行うようになっている。これによって、後端側への電気的な引き出しをリード線によって行った場合のように、製作時のリード線の弛み、振動等の影響等により、このリード線の部分や素子に損傷が発生する可能性がなく、耐久性の向上を図ることができる。また、1つの配線基板に信号用導体と電力供給用導体をまとめて一体化して配置することによって、小型化を図ることができる。   In the above glow plug with a combustion pressure sensor of the present invention, the wiring board on which the signal conductor for transmitting the signal of the pressure detection element and the power supply conductor for energizing the heating element to generate heat are formed. In addition, electrical extraction to the rear end side of the pressure detection element and the heating element is performed. As a result, as in the case where electrical lead out to the rear end side is performed by the lead wire, the lead wire portion and the element are damaged due to slack, vibration, etc. of the lead wire during manufacturing. There is no possibility, and durability can be improved. In addition, the signal conductor and the power supply conductor can be integrated and arranged on one wiring board, thereby reducing the size.

上記の配線基板は、耐熱性や耐食性の観点から、耐熱性及び耐食性の得やすいセラミックから構成することが好ましい。また、配線基板は、導体層が複数層に形成された多層配線基板とすることが好ましい。これによって、さらなる小型化と配線部分の耐食性の向上を図ることができる。   The wiring board is preferably made of a ceramic that easily obtains heat resistance and corrosion resistance from the viewpoint of heat resistance and corrosion resistance. The wiring board is preferably a multilayer wiring board in which a plurality of conductor layers are formed. As a result, it is possible to further reduce the size and improve the corrosion resistance of the wiring portion.

配線基板を多層配線基板として場合、信号用導体と、電力供給用導体とを配線基板の異なる層に形成することが好ましい。これによって、電力供給用導体に大電流が流れることによって、信号用導体にノイズが発生することを抑制することができる。   When the wiring board is a multilayer wiring board, the signal conductor and the power supply conductor are preferably formed in different layers of the wiring board. Thereby, it is possible to suppress the generation of noise in the signal conductor due to a large current flowing through the power supply conductor.

また、このようなノイズの影響を低減するためには、信号用導体と、電力供給用導体との間に接地電位とされた導体層からなる第1シールド導体を形成することが好ましく、さらに、信号用導体に対して、第1シールド導体とは反対側の層に接地電位とされた導体層からなる第2シールド導体を形成し、第2シールド導体と第1シールド導体とによって、信号用導体が挟まれた構成とすることが好ましい。   In order to reduce the influence of such noise, it is preferable to form a first shield conductor made of a conductor layer having a ground potential between the signal conductor and the power supply conductor. A second shield conductor composed of a conductor layer having a ground potential is formed on a layer opposite to the first shield conductor with respect to the signal conductor, and the signal conductor is formed by the second shield conductor and the first shield conductor. It is preferable to adopt a configuration in which the is sandwiched.

圧力検出素子は、接着剤等によって配線基板の端部に固着して配設することが好ましい。このようにすれば、圧力検出素子を支持する台座を別途設ける必要がなく、小型化を図れるとともに、圧力検出素子の端子と配線基板の信号用導体とを容易に接続することができる。   It is preferable that the pressure detection element is fixedly disposed on the end portion of the wiring board with an adhesive or the like. In this way, it is not necessary to separately provide a pedestal for supporting the pressure detection element, and the size can be reduced, and the terminal of the pressure detection element and the signal conductor of the wiring board can be easily connected.

また、上記の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、発熱体保持部材であって、前記発熱体を保持する内環部と、前記ハウジングと接合する外環部と、前記内環部と外環部とを接続する可撓性を有する接続部と、からなる発熱体保持部材と、中間接続部材であって、自身の先端側に径方向外方へ突出する鍔部を有する筒状体からなり、当該鍔部が前記発熱体保持部材の外環部に接合される一方、自身の後端側に配線基板保持部材が接合される中間接続部材と、を有し、前記配線基板は前記配線基板保持部材に保持されている構成とすることができる。この場合、前記配線基板は、自身の先端及び後端に対して中央部が幅広に形成され、当該中央部の拡幅された部位を軸方向に係止されて前記配線基板保持部材に保持される構成とすることができ、前記配線基板の前記中央部のうち、前記拡幅された部位には前記導体が形成されていない構成とすることが好ましい。若しくは、拡幅された部位に導体を形成する場合は最表面に例えばガラス等の絶縁膜を形成するとよい。さらにこの場合、前記圧力検出素子は、前記中間保持部材を介して前記発熱体の軸線上の後端側に機械的に剛の状態で前記ハウジングに対して固定されている構成とすることができる。   Further, in the glow plug with the combustion pressure sensor, the heating element holding member, an inner ring part for holding the heating element, an outer ring part joined to the housing, the inner ring part and the outer ring part, A heating element holding member consisting of a flexible connecting portion, and an intermediate connecting member, which is a cylindrical body having a flange projecting radially outward at its distal end side, And an intermediate connection member to which the wiring board holding member is joined to the rear end side of the heating element holding member, and the wiring board is connected to the wiring board holding member. It can be set as the structure currently hold | maintained. In this case, the wiring board is formed with a wide central portion with respect to its front and rear ends, and the widened portion of the central portion is locked in the axial direction and held by the wiring board holding member. Preferably, the conductor is not formed in the widened portion of the central portion of the wiring board. Or when forming a conductor in the widened site | part, it is good to form insulating films, such as glass, on the outermost surface. Furthermore, in this case, the pressure detection element can be configured to be fixed to the housing in a mechanically rigid state on the rear end side on the axis of the heating element via the intermediate holding member. .

上記構成の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、発熱体が可撓性を有する接続部を具備した発熱体保持部材によって保持されているので、発熱体先端に燃焼圧力が加わった時に、軸方向後端側に変位して燃焼圧力を効率良く圧力検出素子に伝えられる。また、燃焼圧力センサ付きグロープラグが機関に取り付けられ、ハウジングのシート面が機関に圧接された状態とされることによって、ハウジングが軸方向に撓むように変形した場合は、感圧部はハウジングに対して1箇所で支持されている為、ハウジングの変形影響を受けず、ハウジングの変形による圧力が圧力検出素子に加わることを防止することができる。これによって、圧力検出精度の向上を図ることができる。また、中間接続部材及びこの中間部材に接合された配線基板保持部材によって配線基板がハウジングに対して保持されているので、この配線基板の先端側端部に圧力検出素子を設けること等によって、圧力検出素子を中間保持部材を介して発熱体の軸線上の後端側に機械的に剛の状態でハウジングに対して固定できる。このような構成とすることによって、金属ダイアフラム等を用いることなく、圧力検出素子を発熱体の変位により押圧することができる。これによって、部品点数を少なくすることができ、小型化を図ることができるとともに、圧力を直接検出することができ、良好な燃焼圧力の検出感度を得ることができる。   In the glow plug with the combustion pressure sensor configured as described above, since the heating element is held by the heating element holding member having a flexible connecting portion, when the combustion pressure is applied to the leading end of the heating element, the rear end in the axial direction And the combustion pressure is efficiently transmitted to the pressure detection element. In addition, when the glow plug with the combustion pressure sensor is attached to the engine and the seat surface of the housing is in pressure contact with the engine, the pressure sensitive part is Therefore, it is possible to prevent the pressure due to the deformation of the housing from being applied to the pressure detecting element without being affected by the deformation of the housing. Thereby, the pressure detection accuracy can be improved. Further, since the wiring board is held with respect to the housing by the intermediate connection member and the wiring board holding member joined to the intermediate member, the pressure detection element is provided at the end on the front end side of the wiring board. The detection element can be fixed to the housing in a mechanically rigid state on the rear end side on the axis of the heating element via the intermediate holding member. With this configuration, the pressure detection element can be pressed by the displacement of the heating element without using a metal diaphragm or the like. As a result, the number of components can be reduced, the size can be reduced, the pressure can be directly detected, and a good combustion pressure detection sensitivity can be obtained.

本発明によれば、小型化を図ることができるとともに、耐久性の向上を図ることのできる燃焼圧力センサ付きグロープラグを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to achieve size reduction, the glow plug with a combustion pressure sensor which can aim at the improvement of durability can be provided.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1,2は、本発明の実施形態に係る燃焼圧力センサ付きグロープラグ100の構成を示すもので、図1は軸線を含む方向における全体構成を示す断面図、図2は軸線を含み図1とは90度異なる方向(図1の紙面に垂直な方向)における要部拡大断面図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show a configuration of a glow plug 100 with a combustion pressure sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall configuration in a direction including an axis, and FIG. 2 shows an axis. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part in a direction different from 90 ° (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1).

図1に示すように、燃焼圧力センサ付きグロープラグ100は、例えば、炭素鋼等の金属からなり、略筒状に形成されたハウジング1を具備している。ハウジング1の外周面には、燃焼圧力センサ付きグロープラグ100を図示しない機関(エンジン)に取り付けるためのねじ部2が形成されている。このねじ部2より後端側の外周部には、燃焼圧力センサ付きグロープラグ100を機関に取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部3が設けられている。   As shown in FIG. 1, a glow plug 100 with a combustion pressure sensor includes a housing 1 made of a metal such as carbon steel and formed in a substantially cylindrical shape. On the outer peripheral surface of the housing 1, there is formed a screw portion 2 for attaching the glow plug 100 with a combustion pressure sensor to an engine (engine) not shown. A tool engaging portion 3 that engages a tool such as a spanner or a wrench when the glow plug 100 with the combustion pressure sensor is attached to the engine is provided on the outer peripheral portion on the rear end side of the screw portion 2.

ハウジング1の内部には、圧力検出機構10が収容されている。この圧力検出機構10は、圧力検出素子11を具備している。圧力検出素子11は、当該圧力検出素子11より後端側に配置され、台座を兼ねた配線基板12の先端側にガラスペースト又は接着剤等によって固定されている。この配線基板12は、絶縁性セラミック例えばアルミナから構成されており、基板保持部材40によって外周から保持されている。基板保持部材40は、外形が略円筒状に形成され、その内側に配線基板12を収容した状態で配線基板12の両側端部を保持するようになっている。この当該基板保持部材40の先端側には、略円筒状に形成された接続部材30が接続されている。圧力検出素子11より先端側には、この圧力検出素子11に機関の燃焼圧力を伝達するための圧力伝達機構20が設けられている。圧力伝達機構20は、先端面が受圧面21、後端面が圧力検出素子11を押圧する押圧面22とされている。上記の圧力検出素子11、配線基板12、圧力伝達機構20、接続部材30、基板保持部材40が一体化されて圧力検出機構10が構成されている。   A pressure detection mechanism 10 is accommodated in the housing 1. The pressure detection mechanism 10 includes a pressure detection element 11. The pressure detection element 11 is disposed on the rear end side of the pressure detection element 11 and is fixed to the front end side of the wiring substrate 12 also serving as a pedestal with glass paste or an adhesive. The wiring board 12 is made of an insulating ceramic such as alumina, and is held from the outer periphery by a board holding member 40. The board holding member 40 is formed in a substantially cylindrical shape, and holds both side ends of the wiring board 12 in a state in which the wiring board 12 is accommodated therein. A connecting member 30 formed in a substantially cylindrical shape is connected to the distal end side of the substrate holding member 40. A pressure transmission mechanism 20 for transmitting the combustion pressure of the engine to the pressure detection element 11 is provided on the tip side of the pressure detection element 11. In the pressure transmission mechanism 20, the front end surface is a pressure receiving surface 21, and the rear end surface is a pressing surface 22 that presses the pressure detecting element 11. The pressure detection mechanism 11 is configured by integrating the pressure detection element 11, the wiring substrate 12, the pressure transmission mechanism 20, the connection member 30, and the substrate holding member 40.

図2に示すように、上記圧力伝達機構20は、発熱体として機能する棒状(略円柱状)のヒータ23と、金属環状部材24と、素子押圧部材25及び中間部材26とから構成されている。金属環状部材24、素子押圧部材25及び中間部材26はいずれも金属製(導体)であり、それぞれ、SUS430、Ni合金またはコバール、SUS430からなる。先端側に設けられヒータ23の後端側には金属環状部材24が接続され、さらに金属環状部材24の後端側には、素子押圧部材25が接続され、素子押圧部材25と圧力検出素子11との間には、中間部材26が配設されている。これらの構成により圧力検出素子11への機関の燃焼圧力の伝達が可能となっている。   As shown in FIG. 2, the pressure transmission mechanism 20 includes a rod-like (substantially cylindrical) heater 23 that functions as a heating element, a metal annular member 24, an element pressing member 25, and an intermediate member 26. . The metal annular member 24, the element pressing member 25, and the intermediate member 26 are all made of metal (conductor), and are made of SUS430, Ni alloy or Kovar, and SUS430, respectively. A metal annular member 24 is connected to the rear end side of the heater 23 provided on the front end side, and an element pressing member 25 is connected to the rear end side of the metal annular member 24, and the element pressing member 25 and the pressure detection element 11 are connected. An intermediate member 26 is disposed between the two. With these configurations, the combustion pressure of the engine can be transmitted to the pressure detecting element 11.

また、本実施形態では、ヒータ23は絶縁性のセラミック基体230中に導電性のセラミックから構成された発熱抵抗体(図示外)とリード部材231、232とが埋設された発熱体を構成している。リード部材231、232はともに自身の後端側の一部がヒータ23の側周面から露出し、電極取出部233、234をなす。一方の電極取出部233は後述するキャップ部材150の内環部152と当接することにより接続部材30、ハウジング1を介して機関へと接地される。他方の電極取出部234は金属環状部材24と当接することにより、金属環状部材24、素子押圧部材25、中間部材26を介して後述する配線基板12の電力供給用導体121へと接続され、発熱抵抗体への給電がなされる。   In the present embodiment, the heater 23 is configured as a heating element in which a heating resistor (not shown) made of conductive ceramic and lead members 231 and 232 are embedded in an insulating ceramic base 230. Yes. Both of the lead members 231 and 232 are partly exposed at the rear end side of the heater 23 from the side peripheral surface of the heater 23 to form electrode extraction portions 233 and 234. One electrode extraction portion 233 is grounded to the engine via the connection member 30 and the housing 1 by contacting an inner ring portion 152 of the cap member 150 described later. The other electrode extraction part 234 is connected to a power supply conductor 121 of the wiring board 12 described later via the metal annular member 24, the element pressing member 25, and the intermediate member 26 by contacting the metal annular member 24, and generates heat. Power is supplied to the resistor.

図3,4に示すように、配線基板12には、圧力検出素子11から出力された信号を伝達するための複数の信号用導体120と、ヒータ23に通電して発熱させるための電力供給用導体121とが形成されている。図4に示すように、信号用導体120は、配線基板12の両面に形成されており、電力供給用導体121は、一方の面のみに形成されている。電力供給用導体121に流れる電流は、信号用導体120に流れる電流に比べて多いため、電力供給用導体121は、信号用導体120に比べて厚く、幅も広く形成されている。この電力供給用導体121は、例えばAlやNi等からなる導電性のプレート130を介して中間部材26と電気的に接続されている。そして、電力供給用導体121は、このプレート130、中間部材26、素子押圧部材25及び金属環状部材24を介してヒータ23と電気的に接続されている。一方、信号用導体120は、圧力検出素子11とワイヤー等により電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the wiring board 12 has a plurality of signal conductors 120 for transmitting a signal output from the pressure detection element 11 and power supply for energizing the heater 23 to generate heat. A conductor 121 is formed. As shown in FIG. 4, the signal conductor 120 is formed on both surfaces of the wiring board 12, and the power supply conductor 121 is formed only on one surface. Since the current flowing through the power supply conductor 121 is larger than the current flowing through the signal conductor 120, the power supply conductor 121 is thicker and wider than the signal conductor 120. The power supply conductor 121 is electrically connected to the intermediate member 26 via a conductive plate 130 made of, for example, Al or Ni. The power supply conductor 121 is electrically connected to the heater 23 via the plate 130, the intermediate member 26, the element pressing member 25, and the metal annular member 24. On the other hand, the signal conductor 120 is electrically connected to the pressure detection element 11 by a wire or the like.

なお、上記のプレート130は、導電性接着剤又は溶接等によって、電力供給用導体121及び中間部材26と固着するが、このプレート130に変えてワイヤー等を接合することによって電力供給用導体121と中間部材26とを接続しても良い。また、中間部材26とプレート130とを一体形成してもよい。ヒータ通電用の電気経路には、例えば7A程度の電流が流れるため、上記の電力供給用導体121等は、電気抵抗の少ない金属、例えば、金、銀、銅等によって構成することが好ましい。この配線基板12は、図1,2に示したように、外周から基板保持部材40を介してハウジング1内に収容されている。なお、この配線基板12は一般的なセラミック製の機械部品を作製するのと同様に原料粉末を混合し、グリーンシートを作製し、焼成して基板を作製する。次いで、上述の金属を用いた導体ペーストにより導通路を基板上に形成し、焼成することによって配線基板12を得ることができる。また、図3に示すように、配線基板12は、自身の先端及び後端に対して、中央部に幅広に形成された拡幅された部位125を有している。この拡幅された部位125には、上記した導体が形成されておらず、この部分において基板保持部材40により係止されるようになっている。   The plate 130 is fixed to the power supply conductor 121 and the intermediate member 26 by conductive adhesive or welding. However, instead of the plate 130, a wire or the like is joined to the power supply conductor 121. The intermediate member 26 may be connected. Further, the intermediate member 26 and the plate 130 may be integrally formed. Since a current of, for example, about 7 A flows through the electrical path for energizing the heater, the power supply conductor 121 and the like are preferably made of a metal having a low electrical resistance, such as gold, silver, copper, or the like. As shown in FIGS. 1 and 2, the wiring board 12 is accommodated in the housing 1 via the board holding member 40 from the outer periphery. The wiring board 12 is prepared by mixing raw material powders, producing a green sheet, and firing it in the same manner as in producing a general ceramic mechanical part. Next, the wiring substrate 12 can be obtained by forming a conductive path on the substrate with the above-described conductive paste using the metal and baking the conductive path. Further, as shown in FIG. 3, the wiring board 12 has a widened portion 125 formed wide at the center portion with respect to its front and rear ends. The widened portion 125 is not formed with the above-described conductor, and is locked by the substrate holding member 40 at this portion.

また、接続部材30はSUS430製の金属部材であり、略筒状をなす。先端側が厚肉に、径方向に膨出するようにフランジ固定部14を形成し、フランジ固定部14から後端側は薄肉の円筒部301として構成する。円筒部301の内径は基板保持部材40を保持できるように本実施形態では基板保持部材40の先端部の外径と略同一径として嵌合させ圧入及び溶接により保持している。   The connecting member 30 is a metal member made of SUS430 and has a substantially cylindrical shape. The flange fixing portion 14 is formed so that the front end side is thick and swells in the radial direction, and the rear end side from the flange fixing portion 14 is configured as a thin cylindrical portion 301. In the present embodiment, the inner diameter of the cylindrical portion 301 is fitted to be approximately the same as the outer diameter of the front end portion of the substrate holding member 40 so as to hold the substrate holding member 40 and is held by press fitting and welding.

また、基板保持部材40は、SUS430等の金属からなる外径略筒状の複数の部材(図2に示す例では、先端側部材401,中間部材402,後端側部材403の3つ)を軸方向に連なるよう接続して構成されている。これらの部材のうち、先端側部材401と後端側部材403は、中間部材402に比べて肉厚に構成されており、これらの先端側部材401と後端側部材403によって、図3に示す配線基板12の中央部の拡幅された部位125の先端部分及び後端部分を支持するようになっている。   In addition, the substrate holding member 40 is made of a plurality of members having a substantially cylindrical shape made of metal such as SUS430 (in the example shown in FIG. 2, three of the front end side member 401, the intermediate member 402, and the rear end side member 403). It is configured to be connected in the axial direction. Among these members, the front end side member 401 and the rear end side member 403 are configured to be thicker than the intermediate member 402. The front end side member 401 and the rear end side member 403 are shown in FIG. The front end portion and the rear end portion of the widened portion 125 at the center portion of the wiring substrate 12 are supported.

このように、本実施形態では、信号用導体120と電力供給用導体121とが形成された配線基板12によって、圧力検出素子11及びヒータ23が電気的にハウジング1の後端側に引き出されているので、リード線を用いて電気的に後端側に引き出した場合のように製造時のリード線の弛み等が生じることがない。このため、振動によるリード線の破損等が生じることがないので、信頼性の向上を図ることができる。なお、燃焼圧力センサ付きグロープラグ100において、上記の配線基板12が配置される部位は、ねじ部2より先端側であり、機関に取り付けて使用される際には、高温に晒される部位である。このため、配線基板12は、耐熱性及び耐腐食性を有するセラミックにより構成することが好ましい。   Thus, in this embodiment, the pressure detection element 11 and the heater 23 are electrically drawn out to the rear end side of the housing 1 by the wiring board 12 on which the signal conductor 120 and the power supply conductor 121 are formed. As a result, the lead wire is not slackened at the time of manufacture unlike the case where the lead wire is electrically pulled out to the rear end side. For this reason, since the breakage of the lead wire due to vibration does not occur, the reliability can be improved. In the glow plug 100 with the combustion pressure sensor, the part where the wiring board 12 is disposed is the tip side from the screw part 2, and is a part exposed to high temperature when used in the engine. . For this reason, it is preferable to comprise the wiring board 12 with the ceramic which has heat resistance and corrosion resistance.

図3,4に示した配線基板12では、同一の面に、信号用導体120と電力供給用導体121が形成されているが、図5〜7に示す配線基板112のように、信号用導体120を一方の面に形成し(図5参照。)、電力供給用導体121を他方の面に形成して(図7参照。)、信号用導体120と電力供給用導体121とを配線基板112の異なる面に配置する(図6参照。)こともできる。この場合、電力供給用導体121に流れる電流により信号用導体120にノイズが発生することを軽減することができる。   In the wiring board 12 shown in FIGS. 3 and 4, the signal conductor 120 and the power supply conductor 121 are formed on the same surface. However, like the wiring board 112 shown in FIGS. 120 is formed on one surface (see FIG. 5), the power supply conductor 121 is formed on the other surface (see FIG. 7), and the signal conductor 120 and the power supply conductor 121 are connected to the wiring board 112. (See FIG. 6). In this case, the occurrence of noise in the signal conductor 120 due to the current flowing in the power supply conductor 121 can be reduced.

また、配線部分の酸化、腐食等の劣化を防止する意味からは、図8に示す配線基板212のように、多層配線基板の内側の層に、信号用導体120と電力供給用導体121とを形成することが好ましい。さらに、電力供給用導体121に流れる電流による信号用導体120へのノイズの影響を軽減するためには、図9に示す配線基板312のように、信号用導体120と電力供給用導体121との間に介在させるように、接地電位とされたシールド導体122を略配線基板312の略全面に設けることが好ましい。   Further, from the viewpoint of preventing deterioration such as oxidation and corrosion of the wiring portion, the signal conductor 120 and the power supply conductor 121 are provided on the inner layer of the multilayer wiring board as in the wiring board 212 shown in FIG. It is preferable to form. Furthermore, in order to reduce the influence of noise on the signal conductor 120 due to the current flowing in the power supply conductor 121, the signal conductor 120 and the power supply conductor 121 can be connected as shown in a wiring board 312 shown in FIG. 9. It is preferable to provide a shield conductor 122 having a ground potential on substantially the entire surface of the wiring board 312 so as to be interposed therebetween.

また、図10に示す配線基板412では、信号用導体120と電力供給用導体121との間にシールド導体122を介在させるとともに、電力供給用導体121を基板の表面層に設けたものである。   Further, in the wiring substrate 412 shown in FIG. 10, a shield conductor 122 is interposed between the signal conductor 120 and the power supply conductor 121, and the power supply conductor 121 is provided on the surface layer of the substrate.

図11に示す配線基板512では、信号用導体120と電力供給用導体121との間にシールド導体122が設けられるとともに、信号用導体120に対してシールド導体122とは反対側に第2のシールド導体としてシールド導体123が設けられ、信号用導体120の両側にシールド導体122,123が設けられた構造となっている。また、図12に示す配線基板612では、図11の配線基板512のシールド導体123が、一方の基板面に露出するように設けられたものである。以上のような構成の配線基板112,212,312,412,512,612も用いることができる。以上図8〜図12に示すような配線基板212,312,412,512,612を作製するには、個別に作製した複数のセラミック基板に信号用導体120及び電力供給用導体121の導通路を形成し、ビア(孔)を穿ち、ビア内に導体を充填、塗布を行い層間の導通を図るといった一般的なセラミック多層基板を作製するのと同様にすればよい。   In the wiring board 512 shown in FIG. 11, a shield conductor 122 is provided between the signal conductor 120 and the power supply conductor 121, and a second shield is provided on the opposite side of the signal conductor 120 from the shield conductor 122. A shield conductor 123 is provided as a conductor, and shield conductors 122 and 123 are provided on both sides of the signal conductor 120. Further, in the wiring substrate 612 shown in FIG. 12, the shield conductor 123 of the wiring substrate 512 in FIG. 11 is provided so as to be exposed on one substrate surface. The wiring boards 112, 212, 312, 412, 512, and 612 configured as described above can also be used. In order to fabricate the wiring boards 212, 312, 412, 512, and 612 as shown in FIGS. 8 to 12, the conductive paths of the signal conductor 120 and the power supply conductor 121 are formed on a plurality of individually produced ceramic substrates. It may be formed in the same manner as a general ceramic multilayer substrate in which a via is formed, a via (hole) is filled, a conductor is filled in the via, and coating is performed to achieve conduction between layers.

図1,2に示すように、上記の配線基板12を保持するための基板保持部材40が接続された接続部材30の先端には、フランジ固定部14が形成されている。一方、ハウジング1の先端部分には、先端部分を封止するためのキャップ部材150が設けられている。そして、フランジ固定部14が、キャップ部材150の後端側とハウジング1の先端側とに狭持される形で溶接等により一体化されている。このキャップ部材150の先端側には、テーパ状とされ、機関と密接するためのシート面151が形成されている。また、キャップ部材150は、ヒータ23との電気的導通機能を持つとともに、ハウジング1に対してヒータ23を変位可能に保持する機能を有している。すなわち、ヒータ保持部材を兼ねたキャップ部材150は、ヒータ23を保持する内環部152と、ハウジング1と接合する外環部153と、内環部152と外環部153とを接続する薄肉とされ可撓性を有する接続部154とから構成されている。このように、キャップ部材50のシート面51の内周部分に薄肉とされた接続部154が設けられているため、機関の燃焼圧力の変動によりシート面51やハウジング1に対して、ヒータ23が相対的に変位可能となっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a flange fixing portion 14 is formed at the tip of the connection member 30 to which the substrate holding member 40 for holding the wiring substrate 12 is connected. On the other hand, a cap member 150 for sealing the tip portion is provided at the tip portion of the housing 1. The flange fixing portion 14 is integrated by welding or the like so as to be sandwiched between the rear end side of the cap member 150 and the front end side of the housing 1. A taper-shaped sheet surface 151 is formed on the front end side of the cap member 150 so as to be in close contact with the engine. In addition, the cap member 150 has an electrical continuity function with the heater 23 and also has a function of holding the heater 23 displaceably with respect to the housing 1. That is, the cap member 150 that also serves as the heater holding member includes an inner ring portion 152 that holds the heater 23, an outer ring portion 153 that is joined to the housing 1, and a thin wall that connects the inner ring portion 152 and the outer ring portion 153. And a connecting portion 154 having flexibility. Thus, since the connection part 154 made thin is provided in the inner peripheral part of the seat surface 51 of the cap member 50, the heater 23 is provided with respect to the seat surface 51 and the housing 1 due to fluctuations in combustion pressure of the engine. It is relatively displaceable.

上記のように、圧力検出素子11、配線基板12、圧力伝達機構20、接続部材30、基板保持部材40が一体化されて圧力検出機構10が構成され、この圧力検出機構10のフランジ固定部14が、キャップ部材50の後端側とハウジング1の先端側とに狭持される形でハウジング1内に保持されている。このように、一体化された圧力検出機構10が、フランジ固定部14の1箇所のみでハウジング1に固定されているので、ハウジング1が撓むように変形した場合でも、その変形による圧力が、圧力検出素子11に加わらない構造となっている。   As described above, the pressure detection element 11, the wiring board 12, the pressure transmission mechanism 20, the connection member 30, and the board holding member 40 are integrated to form the pressure detection mechanism 10, and the flange fixing portion 14 of the pressure detection mechanism 10. Is held in the housing 1 so as to be sandwiched between the rear end side of the cap member 50 and the front end side of the housing 1. Thus, since the integrated pressure detection mechanism 10 is fixed to the housing 1 at only one location of the flange fixing portion 14, even when the housing 1 is deformed so as to bend, the pressure due to the deformation is detected by the pressure detection. The structure does not add to the element 11.

配線基板12の後端側には、圧力検出素子12からの出力信号を引き出すためのフレキシブル基板50、ヒータ23へ電力を供給するための電力供給配線51が、前述した信号用導体120、電力供給用導体121と電気的に接続された状態で配設され、電気的にハウジング1の後端まで引き出されている。なお、フレキシブル基板50には、圧力検出素子11からの出力信号を処理する信号処理回路等を設けることができる。この信号は、ECUなどの制御機器に入力され、機関(エンジン)内における燃焼圧の変化が検知される。   On the rear end side of the wiring board 12, a flexible board 50 for drawing out an output signal from the pressure detection element 12, and a power supply wiring 51 for supplying power to the heater 23 are the signal conductor 120 and the power supply described above. It is arranged in a state of being electrically connected to the conductor 121 and is electrically drawn out to the rear end of the housing 1. The flexible substrate 50 can be provided with a signal processing circuit for processing an output signal from the pressure detection element 11. This signal is input to a control device such as an ECU, and a change in combustion pressure in the engine (engine) is detected.

上記構成の燃焼圧力センサ付きグロープラグ100は、先端側が燃焼室内に位置するように内燃機関に取り付けられ、ヒータ23に通電して発熱させることによって内燃機関の始動を補助する。また、燃焼室内の圧力がヒータ23の先端の受圧面21に加わると、ヒータ23、押圧部材25、中間部材26が後端側に向けて僅かに変位することによって、圧力伝達機構20を介して圧力検出素子11にその圧力が効率良く伝わる。   The glow plug 100 with the combustion pressure sensor configured as described above is attached to the internal combustion engine so that the tip side is located in the combustion chamber, and assists the start of the internal combustion engine by energizing the heater 23 to generate heat. Further, when the pressure in the combustion chamber is applied to the pressure receiving surface 21 at the front end of the heater 23, the heater 23, the pressing member 25, and the intermediate member 26 are slightly displaced toward the rear end side, and thus via the pressure transmission mechanism 20. The pressure is efficiently transmitted to the pressure detection element 11.

上記圧力検出素子11は、例えば、Si素子、SOI素子から構成され、圧力が加わった際の歪みに応じた電気信号を出力するように構成されている。この圧力検出素子11を構成する場合、図13に示すように、ガラス、金属等からなる基板60に、Si素子、SOI素子等の素子61を接合した構造とすることができる。素子61の表面にはピエゾ抵抗体が形成されており、素子61が押圧された際の抵抗値の変化から圧力を検出する。   The pressure detection element 11 is composed of, for example, an Si element or an SOI element, and is configured to output an electrical signal corresponding to strain when pressure is applied. When the pressure detection element 11 is configured, as shown in FIG. 13, a structure in which an element 61 such as an Si element or an SOI element is bonded to a substrate 60 made of glass, metal, or the like can be employed. A piezoresistor is formed on the surface of the element 61, and pressure is detected from a change in resistance value when the element 61 is pressed.

本実施形態の燃焼圧力センサ付きグロープラグ100では、上記のようにして形成された圧力検出素子11を、台座を兼ねた配線基板12に配置して圧力伝達機構10で直接押圧する構成となっているので、構成部品の数を少なくすることができ、また従来に比べて小型化を図ることができる。また、圧力を直接検出するようになっているので、良好な燃焼圧力の検出感度を得ることができる。   In the glow plug 100 with the combustion pressure sensor of the present embodiment, the pressure detection element 11 formed as described above is arranged on the wiring board 12 also serving as a base and is directly pressed by the pressure transmission mechanism 10. Therefore, the number of components can be reduced, and the size can be reduced as compared with the conventional case. In addition, since the pressure is directly detected, good combustion pressure detection sensitivity can be obtained.

また、圧力検出機構10は、フランジ固定部14の部分の1箇所のみでハウジング1に支持されるため、シリンダヘッド変形に伴うハウジング1の歪みの影響を受けず、振動等に起因するノイズの発生を低減することができる。さらに、燃焼圧力センサ付きグロープラグ100では、圧力伝達機構20の長さがハウジング1に比べて短くなっており、かつ、焼圧力センサ付きグロープラグ100全体における先端側でハウジング1に支持された構造となっているので、圧力伝達機構20における共振周波数が高くなっている。このため、燃焼サイクルによって圧力伝達機構に加わる軸方向の周期的なノイズと共振し難い構造となっている。したがって、ノイズに共振することによって検出精度が低下することを防止することができる。   Further, since the pressure detection mechanism 10 is supported by the housing 1 at only one portion of the flange fixing portion 14, it is not affected by the distortion of the housing 1 due to the cylinder head deformation, and noise caused by vibrations or the like is generated. Can be reduced. Furthermore, in the glow plug 100 with the combustion pressure sensor, the length of the pressure transmission mechanism 20 is shorter than that of the housing 1, and the structure is supported by the housing 1 on the front end side of the glow plug 100 with the burning pressure sensor. Therefore, the resonance frequency in the pressure transmission mechanism 20 is high. For this reason, it is a structure which is hard to resonate with the periodic noise of the axial direction added to a pressure transmission mechanism by a combustion cycle. Therefore, it is possible to prevent a decrease in detection accuracy due to resonance with noise.

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。   In the above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the like, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.

本発明の実施形態に係る燃焼圧力センサ付きグロープラグの全体構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the whole structure of the glow plug with a combustion pressure sensor which concerns on embodiment of this invention. 図1の燃焼圧力センサ付きグロープラグの要部を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the principal part of the glow plug with a combustion pressure sensor of FIG. 図1の燃焼圧力センサ付きグロープラグの配線基板を拡大して示す上面図。The upper side figure which expands and shows the wiring board of the glow plug with a combustion pressure sensor of FIG. 図3の配線基板の側面図。The side view of the wiring board of FIG. 他の配線基板の例を示す上面図。The top view which shows the example of another wiring board. 図5の配線基板の側面図。The side view of the wiring board of FIG. 図5の配線基板の下面図。The bottom view of the wiring board of FIG. 他の配線基板の例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the example of another wiring board. 他の配線基板の例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the example of another wiring board. 他の配線基板の例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the example of another wiring board. 他の配線基板の例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the example of another wiring board. 他の配線基板の例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the example of another wiring board. 圧力検出素子の構成を説明するため図。The figure for demonstrating the structure of a pressure detection element.

符号の説明Explanation of symbols

1……ハウジング、2……ねじ部、3……工具係合部、10……圧力検出機構、11……圧力検出素子、12……配線基板、20……圧力伝達機構、21……受圧面、22……押圧面、23……ヒータ、30……接続部材、100……燃焼圧力センサ付きグロープラグ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing, 2 ... Screw part, 3 ... Tool engaging part, 10 ... Pressure detection mechanism, 11 ... Pressure detection element, 12 ... Wiring board, 20 ... Pressure transmission mechanism, 21 ... Pressure receiving Surface, 22 ... Pressing surface, 23 ... Heater, 30 ... Connecting member, 100 ... Glow plug with combustion pressure sensor.

Claims (11)

筒状に形成されたハウジングと、
自身の先端部が前記ハウジングの先端から突出され、自身の後端部が前記ハウジング内に収容された発熱体と、
前記発熱体より後端側の前記ハウジング内に設けられ、前記発熱体に直接的、又は間接的に接合され、当該発熱体を介して伝達される燃焼室内の圧力を検出するための圧力検出素子と、
を備えた燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記圧力検出素子より後端側の前記ハウジング内に設けられ、前記圧力検出素子の電気信号を伝達するための信号用導体と、前記発熱体に通電して当該発熱体を発熱させるための電力供給用導体とが形成された配線基板を有する
ことを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
A housing formed in a cylindrical shape;
A heating element having its own tip protruded from the tip of the housing, and its rear end housed in the housing;
A pressure detection element that is provided in the housing on the rear end side of the heating element, is directly or indirectly joined to the heating element, and detects the pressure in the combustion chamber transmitted through the heating element. When,
Glow plug with combustion pressure sensor equipped with
A signal conductor provided in the housing on the rear end side of the pressure detection element for transmitting an electric signal of the pressure detection element, and a power supply for energizing the heating element to cause the heating element to generate heat A glow plug with a combustion pressure sensor, characterized by comprising a wiring board on which a conductor is formed.
請求項1記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記配線基板が、セラミックから構成されていることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
The glow plug with a combustion pressure sensor according to claim 1,
A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the wiring board is made of ceramic.
請求項1又は2記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記配線基板が、導体層が複数層に形成された多層配線基板とされていることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
The glow plug with a combustion pressure sensor according to claim 1 or 2,
A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the wiring board is a multilayer wiring board having a plurality of conductor layers.
請求項3記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記信号用導体と、前記電力供給用導体とが前記配線基板の異なる層に形成されていることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
The glow plug with a combustion pressure sensor according to claim 3,
A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the signal conductor and the power supply conductor are formed in different layers of the wiring board.
請求項4記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記信号用導体と、前記電力供給用導体との間に接地電位とされた導体層からなる第1シールド導体が形成されていることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
The glow plug with a combustion pressure sensor according to claim 4,
A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein a first shield conductor made of a conductor layer having a ground potential is formed between the signal conductor and the power supply conductor.
請求項5記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記信号用導体に対して、前記第1シールド導体とは反対側の層に接地電位とされた導体層からなる第2シールド導体が形成され、当該第2シールド導体と前記第1シールド導体とによって、前記信号用導体が挟まれていることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
The glow plug with a combustion pressure sensor according to claim 5,
A second shield conductor made of a conductor layer having a ground potential is formed on a layer opposite to the first shield conductor with respect to the signal conductor, and the second shield conductor and the first shield conductor A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the signal conductor is sandwiched.
請求項1〜6いずれか1項記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記圧力検出素子が、前記配線基板の端部に配設されていることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
The glow plug with a combustion pressure sensor according to any one of claims 1 to 6,
A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the pressure detection element is disposed at an end of the wiring board.
請求項1〜7のいずれか1項記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
発熱体保持部材であって、
前記発熱体を保持する内環部と、前記ハウジングと接合する外環部と、前記内環部と外環部とを接続する可撓性を有する接続部と、からなる発熱体保持部材と、
中間接続部材であって、
自身の先端側に径方向外方へ突出する鍔部を有する筒状体からなり、当該鍔部が前記発熱体保持部材の外環部に接合される一方、自身の後端側に配線基板保持部材が接合される中間接続部材と、
を有し、
前記配線基板は前記配線基板保持部材に保持されていることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
The glow plug with a combustion pressure sensor according to any one of claims 1 to 7,
A heating element holding member,
A heating element holding member comprising an inner ring part that holds the heating element, an outer ring part that is joined to the housing, and a flexible connection part that connects the inner ring part and the outer ring part;
An intermediate connecting member,
It consists of a cylindrical body having a flange projecting radially outward on its front end side, and the flange is joined to the outer ring of the heating element holding member, while holding the wiring board on its rear end An intermediate connecting member to which the members are joined;
Have
A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the wiring board is held by the wiring board holding member.
請求項8記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記配線基板は、自身の先端及び後端に対して中央部が幅広に形成され、当該中央部の拡幅された部位を軸方向に係止されて前記配線基板保持部材に保持されることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
The glow plug with a combustion pressure sensor according to claim 8,
The wiring board has a wide central portion with respect to its front and rear ends, and the widened portion of the central portion is axially locked and held by the wiring board holding member. Glow plug with combustion pressure sensor.
請求項9記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記配線基板の前記中央部のうち、前記拡幅された部位には前記導体が形成されていないことを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
The glow plug with a combustion pressure sensor according to claim 9,
A glow plug with a combustion pressure sensor, wherein the conductor is not formed in the widened portion of the central portion of the wiring board.
請求項8〜10いずれか1項記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記圧力検出素子は、前記中間保持部材を介して前記発熱体の軸線上の後端側に機械的に剛の状態で前記ハウジングに対して固定されている
ことを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
In the glow plug with a combustion pressure sensor according to any one of claims 8 to 10,
The glow with a combustion pressure sensor, wherein the pressure detecting element is fixed to the housing in a mechanically rigid state on the rear end side on the axis of the heating element via the intermediate holding member. plug.
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