JP2009144702A - 燃焼圧センサ - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度及び耐久性に優れた安価な燃焼圧センサを提供しようとするものである。
【解決手段】燃焼圧センサ１は、先端側が燃焼室６１側に位置するように内燃機関に取り付けられる中空状のハウジング２と、先端受圧部３１をハウジング２の先端部から露出させるようにハウジング２の軸孔２２にスライド可能に挿通配置され、燃焼室６１の燃焼圧を伝達するための伝達部材３と、ハウジング２と伝達部材３との間に配設され、ハウジング２と伝達部材３との間に作用する荷重の変化を検出する荷重検出部４と、ハウジング２と伝達部材３との間の隙間１１を塞ぐシール部材５とを有する。ハウジング２は、内燃機関に固定するための締結部２４１を備えた固定機能部２４と、シール部材５を取り付ける封止機能部２５とからなる。固定機能部２４と封止機能部２５とは、軸方向の伸縮が互いに規制されないような状態で連結部２６において連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出するための燃焼圧センサに関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関に取付けられ、内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出するための燃焼圧センサとして、例えば特許文献１に記載されているような燃焼圧センサ９がある（図９）。
この燃焼圧センサ９は、伝達部材９１がハウジング９２に対して軸方向にスライドすることにより、燃焼室に発生した圧力を、基端部に配設された圧力センサ９３に伝達し、燃焼室における燃焼圧を検出している。

上記燃焼圧センサ９においては、伝達部材９１とハウジング９２との間から燃焼時の高熱ガスが基端側に向かって侵入することを防ぐために、図９に示すごとく、Ｏリング９４及び膜９５が設けられている。すなわち、Ｏリング９４及び膜９５は、伝達部材９１とハウジング９２との隙間を遮断するように設けられている。そして、膜９５は、高熱ガスを先端側へ密閉するように、ハウジング９２と伝達部材９１との双方に溶接固定された状態にある。

一方、燃焼圧センサ９を内燃機関へ取り付ける際には、ハウジング９２の先端テーパ部９６を内燃機関の一部に当接させつつハウジング９２の締結部９７において内燃機関の雌ねじ部に螺合して締め付ける。このとき、先端テーパ部９６と締結部９７との間の部分９８が軸方向に若干縮むこととなる。

このハウジング９２の軸方向への形状の収縮により、膜９５を介し接合状態にある伝達部材９１もハウジング９２に対して相対的に軸方向へ移動してしまう。この移動による圧力が上記圧力センサ９３に伝わることにより、不要なセンサ出力変動が発生してしまうおそれがある。これにより、燃焼圧センサ９の初期値の変動、ひいてはセンサ精度の低下を招くおそれがある。これでは、エンジン制御に用いるために他のセンサを用い補正等を行う必要が生じ、コストアップに繋がることとなる。そして、場合によっては、エンジン制御が困難となるおそれがある。

また、上記膜９５や伝達部材９１或いはハウジング９２と膜９５との接合部に負荷がかかるため、膜９５や接合部の強度を向上させる必要がある。
そこで、図１０に示すごとく、膜９５の形状をベローズ形状として軸方向に伸縮可能な状態とすることにより、伝達部材９１とハウジング９２との間の相対移動を吸収する構造とした燃焼圧センサ９０がある（特許文献２参照）。
しかしながら、ベローズ形状の膜９５を形成することは、コストアップになり、安価な燃焼圧センサを得ることが困難となるおそれがある。

特開２００５−９０９５４号公報 特開２００６−８４４６８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、検出精度及び耐久性に優れた安価な燃焼圧センサを提供しようとするものである。

本発明は、内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出するための燃焼圧センサであって、
先端側が上記燃焼室側に位置するように上記内燃機関に取り付けられる中空状のハウジングと、
先端受圧部を上記ハウジングの先端部から露出させるように上記ハウジングの軸孔にスライド可能に挿通配置され、上記燃焼室の燃焼圧を伝達するための伝達部材と、
上記ハウジングと上記伝達部材との間に配設され、上記ハウジングと上記伝達部材との間に作用する荷重の変化を検出する荷重検出部と、
該荷重検出部よりも先端側において上記ハウジングと上記伝達部材との間の隙間を塞ぐシール部材とを有し、
上記ハウジングは、上記内燃機関に固定するための締結部を備えた固定機能部と、該固定機能部の内側に配されると共に上記シール部材を取り付ける封止機能部とからなり、
上記固定機能部と上記封止機能部とは、軸方向の伸縮が互いに規制されないような状態で連結部において連結されていることを特徴とする燃焼圧センサにある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記燃焼圧センサは、上記ハウジングと上記伝達部材との間の隙間を塞ぐシール部材を有する。これにより、燃焼室における燃焼ガスがハウジングと伝達部材との間の隙間に侵入することを防ぐことができ、ハウジング内の温度上昇を抑制することができる。それ故、ハウジングと伝達部材との間に配設された荷重検出部への熱負荷を低減することができる。
その結果、耐久性に優れた燃焼圧センサを得ることができる。

また、上記ハウジングは、上記固定機能部と上記封止機能部とからなり、固定機能部と封止機能部とは、軸方向の伸縮が互いに規制されないような状態で連結部において連結されている。そのため、燃焼圧センサを内燃機関に取付ける際には、固定機能部を内燃機関に固定するため、固定機能部に軸方向の荷重がかかり固定機能部が軸方向に縮むように変形するが、封止機能部は変形しない。それ故、封止機能部と伝達部材とが相対的に変位することはなく、また、シール部材が封止機能部及び伝達部材に対して相対的に変位することはない。その結果、上記荷重検出部に固定機能部の変形による応力がかかることはない。

そのため、上記燃焼圧センサにおいては、取付け時における不要なセンサ出力変動を防ぐことができる。これにより、燃焼圧センサの検出精度を確保することができる。また、エンジン制御等を行うに当たっても、他のセンサを用いて補正等を行う必要がなくなり、コスト低減にも繋がる。

また、シール部材が封止機能部及び伝達部材に対して相対的に変位することはないため、シール部材に負荷がかかることを防ぐことができる。そのため、シール部材の強度や、シール部材と封止機能部及び伝達部材との接合強度を特に高くする必要がなく、容易かつ安価にシール部材を構成することができる。

以上のごとく、本発明によれば、検出精度及び耐久性に優れた安価な燃焼圧センサを提供することができる。

本明細書においては、燃焼圧センサを内燃機関の燃焼室に挿入する側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
また、本発明（請求項１）において、上記固定機能部と上記封止機能部との間には、クリアランス部が形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記固定機能部と上記封止機能部とが互いに干渉することをより確実に防ぐことができる。例えば、上記固定機能部に軸方向の圧縮力がかかったとき、固定機能部が径方向内側へ変形することもありうる。かかる場合において、上記クリアランス部が形成されていることにより、固定機能部と封止機能部とが互いに干渉し合うことを防ぐことができる。

また、上記クリアランス部には、充填材が配設されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記クリアランス部に、燃焼室における燃焼ガスが侵入することを防ぐことができ、ハウジング内の温度上昇を抑制することができる。それ故、上記ハウジングと伝達部材との間に配設された荷重検出部への熱負荷を抑制することができる。

また、充填材を設けることにより、伝達部材における先端受圧部から内燃機関のボディ（エンジンヘッド等）への放熱経路を短縮することができる。すなわち、充填材を上記クリアランス部に設けることにより、先端受圧部からシール部材、封止機能部、充填材、及び固定機能部を介して内燃機関のボディへ放熱することができる。
また、上記クリアランス部へ充填材を設けることにより、燃焼圧センサにおけるクリアランス部よりも内側の部分の固有振動を抑制することができる。
なお、上記充填材としては、例えば、カーボングラファイト、メタルメッシュなどを用いることができる。

また、上記固定機能部と上記封止機能部との上記連結部は、上記締結部の先端と同等の軸方向位置もしくはそれよりも基端側に配置されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記固定機能部の圧縮変形による応力が、シール部材や伝達部材に伝わることを充分に抑制することができる。すなわち、燃焼圧センサを内燃機関に取り付ける際に圧縮力が作用する部分は、主に固定機能部における締結部よりも先端側の部分である。それ故、この締結部よりも先端側の部分において固定機能部と封止機能部とが分離していれば、固定機能部に作用する圧縮力が封止機能部に伝わることを防ぐことができる。それ故、固定機能部と封止機能部との連結部を、上記締結部の先端と同等もしくはそれよりも基端側に配置することにより、シール部材や伝達部材に固定機能部の圧縮変形による応力が加わることを防ぐことができる。

また、上記連結部は、上記固定機能部の基端に形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記固定機能部の圧縮変形による応力が、シール部材や伝達部材に伝わることをより確実に防ぐことができる。すなわち、燃焼圧センサを内燃機関に取り付ける際に、場合によっては、上記締結部においても軸方向の変形が若干生じることがある。そこで、上記連結部を上記固定機能部の基端に形成することにより、上記締結部における変形の影響も排除することができる。

また、上記固定機能部と上記封止機能部とは、互いに別部材によって構成されていると共に上記連結部において互いに接合されていることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記固定機能部と上記封止機能部との形成を容易に行うことができ、製造容易な燃焼圧センサを得ることができる。

また、上記伝達部材の先端受圧部は、通電により発熱する発熱部材と該発熱部材に通電する電気的導通手段とを有するグロープラグを構成していることが好ましい（請求項７）。
この場合には、燃焼圧検出機能とグロープラグ機能とを一つの部品に集約することができるため、低コスト化、省スペース化、組み付け性の向上を図ることができる。

また、上記軸方向における上記封止機能部のバネ定数をＫ１、上記軸方向における上記シール部材のバネ定数をＫ２としたとき、上記封止機能部のバネ定数Ｋ１と上記シール部材のバネ定数Ｋ２との比である第一バネ定数比Ｋ１／Ｋ２は、Ｋ１／Ｋ２≧１であることが好ましい（請求項８）。
この場合には、伝達部材の変位に対する封止部全体の変位を十分に小さくして、燃焼圧の検出精度を向上させることができる。

すなわち、本発明においては、ハウジングは封止機能部と固定機能部とに分かれている。このため、従来のものに比べてハウジングの剛性が低くなっており、伝達部材のみならず、封止機能部とシール部材とからなる封止部にも軸方向の変位が生じることとなる。そして、燃焼圧センサにおいては、この封止部の変位のうち、特にシール部材の変位が顕著に検知されてしまう。このように、封止部の変位が燃焼圧センサにて検知されると、伝達部材以外で検出された変位までもが検知されることとなるため、場合によっては測定される燃焼圧にばらつきが生じ、燃焼圧の検出精度が低下してしまう可能性がある。したがって、本発明の構成において、燃焼圧の検出精度のさらなる向上を図るためには、伝達部材の変位に対して、封止部の変位を十分に小さくする必要がある。

そこで、上記のようにＫ１／Ｋ２≧１とすることにより、封止部の変位に対するシール部材の変位の影響を小さくすることができる。すなわち、上記の構成とした場合には、封止機能部の方がシール部材よりもバネ定数が大きいため、封止機能部の変位に対して、シール部材の変位を小さくすることができる。これにより、封止部全体に占めるシール部材の変位の影響を小さくすることができ、ひいては、伝達部材の変位に対して封止部全体の変位を十分に小さくしていくことができる。
その結果、測定される燃焼圧にばらつきが生じることを抑制することができ、燃焼圧の検出精度を十分に向上させることができる。

また、上記第一バネ定数比は、Ｋ１／Ｋ２≧１．５であることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記バネ定数比を十分に大きくすることができる。これにより、伝達部材の変位に対して、封止部全体の変位を一層小さくすることでき、燃焼圧の検出精度を一層向上させることができる。

また、上記軸方向における上記伝達部材のバネ定数をＫ４、上記封止機能部と上記シール部材とからなる系である封止部のバネ定数をＫ３としたとき、上記封止部のバネ定数Ｋ３と上記伝達部材のバネ定数Ｋ４との比である第二バネ定数比Ｋ３／Ｋ４は、Ｋ３／Ｋ４≧１であることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、封止部と伝達部材とを比較すると、前者の方がバネ定数が大きい。そのため、伝達部材の変位に対して封止部の変位をより一層小さくすることができる。その結果、測定される燃焼圧にばらつきが生じることを抑制することができ、燃焼圧の検出精度をより一層向上させることができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる燃焼圧センサにつき、図１、図２を用いて説明する。
本例の燃焼圧センサ１は、図１に示すごとく、内燃機関の燃焼室６１内における燃焼圧を検出するためのセンサであって、以下のハウジング２と伝達部材３と荷重検出部４とシール部材５とを有する。
ハウジング２は、先端側が燃焼室６１側に位置するように内燃機関に取り付けられる中空状の部材である。
伝達部材３は、先端受圧部３１をハウジング２の先端部２１から露出させるようにハウジング２の軸孔２２にスライド可能に挿通配置され、燃焼室６１の燃焼圧を伝達する部材である。

荷重検出部４は、ハウジング２と伝達部材３との間に配設され、ハウジング２と伝達部材３との間に作用する荷重の変化を検出する。
シール部材５は、荷重検出部４よりも先端側においてハウジング２と伝達部材３との間の隙間１１を塞ぐ。

ハウジング２は、内燃機関に固定するための締結部２４１を備えた固定機能部２４と、該固定機能部２４の内側に配されると共にシール部材５を取り付ける封止機能部２５とからなる。
固定機能部２４と封止機能部２５とは、軸方向の伸縮が互いに規制されないような状態で連結部２６において連結されている。

固定機能部２４と封止機能部２５とは、互いに別部材によって構成されていると共に連結部２６において互いに接合されている。連結部２６における接合は、例えば溶接等によって行うことができる。連結部２６は、締結部２４１の先端２４２よりも基端側に配置されており、本例においては、封止機能部２５の基端に形成されている。
固定機能部２４は、略円筒形状を有すると共にその基端部付近の外周面に、雄ネジを形成した締結部２４１を有する。
封止機能部２５は、固定機能部２４の内径よりも小さい外径の略円筒形状を有すると共に、その基端部に荷重検出部４を搭載する搭載部２５１を有する。

固定機能部２４と封止機能部２５との間には、クリアランス部２７が形成されている。クリアランス部２７は、ハウジング２の先端部２１から連結部２６まで、一定のクリアランスをもって固定機能部２４と封止機能部２５との間に円環状に形成されている。そして、本例においては図２に示すごとく、このクリアランス部２７の幅ｔ１は、ハウジング２と伝達部材３との間の隙間１１の幅ｔ２よりも小さく、例えば５〜１０μｍとすることができる。上記幅ｔ１がｔ２より小さい方が好ましい理由は以下の通りである。すなわち、伝達部材３と封止機能部２５とが互いに干渉すると伝達部材３の軸方向のスライド運動に影響し、燃焼圧の検出に誤差が生じるおそれがあるため、その干渉を防ぐために充分なクリアランスが両者の間の隙間１１に必要である。それ故、その幅ｔ２はある程度の大きさが必要となる。一方、固定機能部２４と封止機能部２５との間のクリアランス部２７の幅ｔ１を大きくしすぎると、燃焼ガスの侵入量が多くなるため、軸方向の圧縮力がかかったときに生じうる固定機能部２４の径方向内側への極僅かな変形があっても封止機能部２５を押圧しない程度に、なるべく小さくすることが好ましい。そのため、ｔ１＜ｔ２とすることが好ましい。

シール部材５は、伝達部材３の外周面に接合される円筒部５１を伝達部材３の外周面に沿った形状に設けてなると共に、該円筒部５１の一端から外方へ屈曲形成された鍔部５２を設けてなる。そして、該鍔部５２がハウジング２の先端部２１において封止機能部２５に接合されている。これにより、シール部材５が隙間１１を塞いでいる。

上記燃焼圧センサ１は、ディーゼルエンジン等の内燃機関のエンジンヘッド部６２に挿通固定されている。すなわち、エンジンヘッド部６２には、燃焼圧センサ１を取り付けるための取付開口部６２１が形成されており、該取付開口部６２１には、燃焼圧センサ１のハウジング２の先端部２１を当接させるテーパ部６２２が形成されている。そして、燃焼圧センサ１は、ハウジング２の先端部２１における固定機能部２４の外周に設けた面取り部２１１を、エンジンヘッド部６２のテーパ部６２２に当接させつつ、ハウジング２（固定機能部２４）の基端部付近に設けた締結部２４１（雄ネジ）をエンジンヘッド部６２の取付開口部６２１の基端部付近に螺合させる。このとき、固定機能部２４における締結部２４１の先端２４２と面取り部２１１との間の圧縮部２４３が軸方向に圧縮される。

上記荷重検出部４は、検出素子４１を歪発生部４２に接合してなり、歪発生部４２は、ハウジング２の封止機能部２５の基端における搭載部２５１と伝達部材３の基端部との間に懸架されるように接合されている。歪発生部４２は、ハウジング２に対する伝達部材３の軸方向のスライドが生じたときに、そのスライド移動分、歪みが生じるように構成されている。また、検出素子４１は、いわゆる歪みゲージからなる。また、この歪みゲージとしては、例えば、歪みによって抵抗線の長さが変化したときに生じる電気抵抗の変化を利用して歪みを測定するストレインゲージ（抵抗線歪み計）を用いることができる。
なお、本例においては、荷重検出部４に歪みゲージを用いる例を示したが、荷重検出部としては、圧電素子等、他の手段を用いることもできる。

また、伝達部材３の先端受圧部３１は、通電により発熱する発熱部材と該発熱部材に通電する電気的導通手段とを有するグロープラグを構成している（図示略）。すなわち、先端受圧部３１は、その内部に上記発熱部材を内蔵し、発熱部材に通電する電気的導通手段としてのリード線が伝達部材３の内側に配設されている。
かかる構成により、グロープラグに通電して発熱部材を発熱させ、先端受圧部３１を通じて燃焼室６１内の雰囲気温度を上昇させることができる。

次に、本例の燃焼圧センサ１による燃焼圧の測定方法について説明する。
前述したとおり、本例の燃焼圧センサ１は、ディーゼルエンジン等の内燃機関のエンジンヘッド部６２に挿通固定されている。
そして、燃焼室６１内の燃焼圧は、伝達部材３の先端受圧部３１にて受圧されて伝達部材３の基端側へと伝達される。このとき、伝達部材３には、軸方向の変位が生じる。
そして、この伝達部材３の軸方向の変位が、前述したとおり歪みゲージからなる検出素子４１によって検出されて、燃焼圧が測定される。

ところが、燃焼圧は、伝達部材３のみならず、封止機能部２５とシール部材５とからなる封止部にも作用する。この場合には、燃焼圧が、シール部材５と封止機能部２５とに軸方向の変位を生じさせる。
その結果、上記封止部の変位を検出素子４１が検出することによって、測定される燃焼圧にばらつきが生じてしまう可能性がある。

そこで、本例の燃焼圧センサ１においては、かかる燃焼圧のばらつきを抑制するために以下のような構成とした。
すなわち、燃焼圧センサ１においては、封止機能部２５及びシール部材５の軸方向の変形がともに弾性範囲内である場合において、封止機能部２５のバネ定数Ｋ１とシール部材５のバネ定数Ｋ２との比である第一バネ定数比Ｋ１／Ｋ２を、Ｋ１／Ｋ２≧１．５とした。

また、軸方向における伝達部材３の変形が弾性範囲内である場合における、軸方向の伝達部材３のバネ定数をＫ４、封止機能部２５とシール部材５とからなる封止部のバネ定数をＫ３としたとき、封止部のバネ定数Ｋ３と伝達部材３のバネ定数Ｋ４との比である第二バネ定数比Ｋ３／Ｋ４を、Ｋ３／Ｋ４≧１とした。
なお、上記封止部のバネ定数Ｋ３は、Ｋ１・Ｋ２／（Ｋ１＋Ｋ２）である。

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例の燃焼圧センサ１は、ハウジング２と伝達部材３との間の隙間１１を塞ぐシール部材５を有する。これにより、燃焼室６１における燃焼ガスがハウジング２と伝達部材３との間の隙間１１に侵入することを防ぐことができ、ハウジング２内の温度上昇を抑制することができる。それ故、ハウジング２と伝達部材３との間に配設された荷重検出部４への熱負荷を低減することができる。
その結果、耐久性に優れた燃焼圧センサ１を得ることができる。

また、ハウジング２は、固定機能部２４と封止機能部２５とからなり、固定機能部２４と封止機能部２５とは、軸方向の伸縮が互いに規制されないような状態で連結部２６において連結されている。そのため、燃焼圧センサ１を内燃機関に取付ける際には、固定機能部２４を内燃機関に固定するため、固定機能部２４に軸方向の荷重がかかり固定機能部２４が軸方向に縮むように変形するが、封止機能部２５は変形しない。それ故、封止機能部２５と伝達部材３とが相対的に変位することはなく、また、シール部材５が封止機能部２５及び伝達部材３に対して相対的に変位することはない。その結果、荷重検出部４に固定機能部２４の変形による応力がかかることはない。

そのため、燃焼圧センサ１においては、取付け時における不要なセンサ出力変動を防ぐことができる。これにより、燃焼圧センサ１の検出精度を確保することができる。また、エンジン制御等を行うに当たっても、他のセンサを用いて補正等を行う必要がなくなり、コスト低減にも繋がる。

また、シール部材５が封止機能部２５及び伝達部材３に対して相対的に変位することはないため、シール部材５に負荷がかかることを防ぐことができる。そのため、シール部材の強度や、シール部材５と封止機能部２５及び伝達部材３との接合強度を特に高くする必要がなく、容易かつ安価にシール部材５を構成することができる。

また、固定機能部２４と封止機能部２５との間には、クリアランス部２７が形成されているため、固定機能部２４と封止機能部２５とが互いに干渉することをより確実に防ぐことができる。例えば、固定機能部２４に軸方向の圧縮力がかかったとき、固定機能部２５が径方向内側へ変形することもありうる。かかる場合において、クリアランス部２７が形成されていることにより、固定機能部２４と封止機能部２５とが互いに干渉し合うことを防ぐことができる。

また、固定機能部２４と封止機能部２５との連結部２６は、締結部２４１の先端２４２よりも基端側に配置されている。そのため、固定機能部２４の圧縮変形による応力が、シール部材５や伝達部材３に伝わることを充分に抑制することができる。すなわち、燃焼圧センサ１を内燃機関に取り付ける際に圧縮力が作用する部分は、主に固定機能部２４における締結部２４１よりも先端側の部分（圧縮部２４３）である。それ故、この締結部２４１よりも先端側の部分において固定機能部２４と封止機能部２５とが分離していれば、固定機能部２４に作用する圧縮力が封止機能部２５に伝わることを防ぐことができる。それ故、固定機能部２４と封止機能部２５との連結部２６を、締結部２４１の先端２４２よりも基端側に配置することにより、シール部材５や伝達部材３に固定機能部２４の圧縮変形による応力が加わることを防ぐことができる。

特に、本例においては、連結部２６が固定機能部２４の基端に形成されているため、固定機能部２４の圧縮変形による応力が、シール部材５や伝達部材３に伝わることをより確実に防ぐことができる。すなわち、燃焼圧センサ１を内燃機関に取り付ける際に、場合によっては、締結部２４１においても軸方向の変形が若干生じることがある。そこで、連結部２６を固定機能部２４の基端に形成することにより、締結部２４１における変形の影響も排除することができる。

また、固定機能部２４と封止機能部２５とは、互いに別部材によって構成されていると共に連結部２６において互いに接合されている。そのため、固定機能部２４と封止機能部２５との形成を容易に行うことができ、製造容易な燃焼圧センサ１を得ることができる。
また、伝達部材３の先端受圧部３１はグロープラグを構成している。これにより、燃焼圧検出機能とグロープラグ機能とを一つの部品に集約することができるため、低コスト化、省スペース化、組み付け性の向上を図ることができる。

また、封止機能部２５のバネ定数Ｋ１とシール部材５のバネ定数Ｋ２との比である第一バネ定数比Ｋ１／Ｋ２は、Ｋ１／Ｋ２≧１．５であるため、燃焼圧の検出精度を一層に向上させることができる。
すなわち、本例においては、ハウジング２は封止機能部２５と固定機能部２４とに分かれている。このため、従来のものに比べてハウジング２の剛性が低くなっており、伝達部材３のみならず、封止機能部２５とシール部材５とからなる封止部にも軸方向の変位が生じることとなる。そして、燃焼圧センサ１においては、この封止部の変位のうち、特にシール部材５の変位が顕著に検知されてしまう。このように、封止部における変位が燃焼圧センサ１にて検知されると、伝達部材３以外で検出された変位までもが検知されることとなるため、場合によっては測定される燃焼圧にばらつきが生じ燃焼圧の検出精度が低下してしまう可能性がある。したがって、本例の構成において、燃焼圧の検出精度のさらなる向上を図るためには、伝達部材３の変位に対して、封止部の変位を十分に小さくする必要がある。

そこで、上記のようにＫ１／Ｋ２≧１．５とすることにより、封止部の変位に対するシール部材５の変位の影響を小さくすることができる。すなわち、上記の構成とした場合には、封止機能部２５の方がシール部材５よりもバネ定数が十分に大きいため、封止機能部２５の変位に対して、シール部材５の変位をより一層小さくすることができる。これにより、封止部全体に占めるシール部材５の変位の影響を小さくすることができ、ひいては、伝達部材３に対して封止部全体の変位を十分に小さくしていくことができる。
その結果、測定される燃焼圧にばらつきが生じることを抑制することができ、燃焼圧の検出精度を一層向上させることができる。

また、軸方向における伝達部材３のバネ定数をＫ４、封止機能部２５とシール部材５とからなる系である封止部のバネ定数をＫ３としたとき、封止部のバネ定数Ｋ３と伝達部材３のバネ定数Ｋ４との比である第二バネ定数比Ｋ３／Ｋ４は、Ｋ３／Ｋ４≧１である。これにより、伝達部材３の変位に対して封止部の変位をより一層小さくすることができる。その結果、燃焼圧の検出精度をより一層向上させることができる。

以上のごとく、本例によれば、検出精度及び耐久性に優れた安価な燃焼圧センサを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図３、図４に示すごとく、クリアランス部２７に充填材２７１を配設した燃焼圧センサ１の例である。
充填材２７１としては、例えば、カーボングラファイト、メタルメッシュなどを用いることができる。
また、本例においては、充填材２７１は、クリアランス部２７の全体に充填しているが、例えばクリアランス部２７の先端部付近のみなど、クリアランス部２７の一部に充填材を配設してもよい。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、クリアランス部２７に、燃焼室６１における燃焼ガスが侵入することを防ぐことができ、ハウジング２内の温度上昇を抑制することができる。それ故、ハウジング２と伝達部材３との間に配設された荷重検出部４への熱負荷を抑制することができる。
また、充填材２７１を設けることにより、伝達部材３における先端受圧部３１からエンジンヘッド６２への放熱経路を短縮することができる。すなわち、充填材２７１をクリアランス部２７に設けることにより、先端受圧部３１からシール部材５、封止機能部２５、充填材２７１、及び固定機能部２５を介してエンジンヘッド６２へ放熱することができる。
また、クリアランス部２７へ充填材２７１を設けることにより、燃焼圧センサ１におけるクリアランス部２７よりも内側の部分の固有振動を抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図５に示すごとく、ハウジング２における固定機能部２４と封止機能部２５との連結部２６を、固定機能部２４に設けた締結部２４１と同等の軸方向位置に形成した例である。
そして、連結部２６の先端２６２は、締結部２４１の先端２４２よりも基端側であり、固定機能部２４の基端２４９よりも先端側に配されている。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合にも、固定機能部２４の圧縮変形による応力が、シール部材５や伝達部材３に伝わることを充分に抑制することができる。上述したごとく、燃焼圧センサ１を内燃機関に取り付ける際に圧縮力が作用する部分は、主に固定機能部２４における締結部２４１よりも先端側の部分（圧縮部２４３）であるため、この圧縮部２４３において固定機能部２４と封止機能部２５とが分離していれば、固定機能部２４に作用する圧縮力が封止機能部２５に伝わることを防ぐことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
なお、本例の燃焼圧センサ１において、クリアランス部２７に上記実施例２において示した充填材２７１を充填することもできる。

（実施例４）
本例は、図６に示すごとく、固定機能部２４と封止機能部２５との間にクリアランス部（実施例１（図１、図２）における符号２７参照）を設けない例である。
すなわち、固定機能部２４の内周面２４４に、封止機能部２５の外周面２５４が接触した状態にある。ただし、固定機能部２４の内周面２４４と、封止機能部２５の外周面２５４とは、互いに接合されず、互いの軸方向の伸縮を規制することはない。
そして、固定機能部２４と封止機能部２５とは、固定機能部２４の基端における連結部２６においてのみ接合されている。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、固定機能部２４と封止機能部２５との間に燃焼ガスが侵入することがないため、荷重検出部４への熱負荷を抑制することができると共に、封止材（実施例２（図３、図４）における符号２７１参照）を用いる必要がないという利点がある。
また、伝達部材３における先端受圧部３１からエンジンヘッド６２への放熱経路を短縮することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例５）
本例は、図７に示すごとく、固定機能部２４と封止機能部２５との間のクリアランス部２７を、ハウジング２の先端部２１から締結部２４１の先端２４２よりも基端側かつ固定機能部２４の後端よりも先端側にまで設けた例である。
すなわち、クリアランス部２７の基端部２７９が、締結部２４１の先端２４２よりも基端側かつ固定機能部２５の後端よりも先端側に配置している。そして、クリアランス部２７の基端部２７９よりも基端側においては、実施例４と同様に、固定機能部２４の内周面２４４に、封止機能部２５の外周面２５４が接触した状態にある。
また、固定機能部２４と封止機能部２５との連結部２６は、固定機能部２５の基端のみである。この点において、実施例３と本例とは異なる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、クリアランス部２７が、締結部２４１よりも先端側の部分である圧縮部２４３よりも基端側にあるため、この圧縮部２４３に圧縮力が作用して内側に変形しても、固定機能部２４が封止機能部２５に干渉することを防ぐことができる。すなわち、燃焼圧センサ1を内燃機関に取り付ける際の圧縮力によって変形するのは、主に、固定機能部２４のうちの圧縮部２４３である。それ故、クリアランス部２７は、この圧縮部２４３の内側に存在していれば、固定機能部２４が変形したとしても、封止機能部２５に干渉することを防ぐことができる。

そして、上記のような効果を備えつつ、クリアランス部２７の基端部２７９の位置を必要最小限の位置に留めることで、燃焼ガスを荷重検出部４に極力近付けず、また伝達部材３における先端受圧部３１からエンジンヘッド６２への放熱経路を極力短縮できるという効果も得ることができる。更には、クリアランス部２７に封止材（実施例２（図３、図４）における符号２７１参照）を充填する場合にも、その量を少なくすることができるという利点もある。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

なお、上記実施例１〜５においては、互いに別部材として形成した固定機能部２４と封止機能部２５とを連結部２６において接合してハウジング２を構成した例を示したが、固定機能部２４と封止機能部２５とを一体的に一部材にて構成してもよい。

（実施例６）
本例は、図８に示すごとく、封止機能部のバネ定数Ｋ１とシール部材のバネ定数Ｋ２との比である第一バネ定数比Ｋ１／Ｋ２と、燃焼圧の検出精度との関係を調べた例である。
すなわち、上記第一バネ定数比を種々変更した燃焼圧センサを試料として作製するとともに、それぞれの試料における燃焼圧の検出精度を調べた。本例においては、測定される燃焼圧の時間のずれ量からヒステリシスを算出し、その絶対値の大小をもってそれぞれの試料における燃焼圧の検出精度を評価した。

測定結果を図８に示す。
同図から、上記第一バネ定数比を１以上とすれば、ヒステリシスを十分に小さくしていくことができ、さらには、上記第一バネ定数比を１．５以上とすればヒステリシスを安定的に小さくできることがわかる。すなわち、第一バネ定数比を１．５以上とすれば、ヒステリシスは±２％程度でほぼ一定となり、測定される燃焼圧にばらつきが生じることを抑制することができ、燃焼圧の検出精度を一層向上させることができることがわかる。
一方、上記第一バネ定数比が１未満である場合には、ヒステリシスが急激に大きくなってしまい、燃焼圧のばらつきを十分に抑制できないことがわかる。

以上から、燃焼圧センサの応答性の観点から、上記バネ定数比は１以上であることが好ましく、１．５以上であることがさらに好ましいことがわかる。

実施例１における、燃焼圧センサの縦断面図。 実施例１における、図１のＡ−Ａ線矢視断面相当の燃焼圧センサの断面図。 実施例２における、燃焼圧センサの縦断面図。 実施例２における、図３のＢ−Ｂ線矢視断面相当の燃焼圧センサの断面図。 実施例３における、燃焼圧センサの縦断面図。 実施例４における、燃焼圧センサの縦断面図。 実施例５における、燃焼圧センサの縦断面図。 実施例６における、ヒステリシスと第一バネ定数比との関係を示す線図。 従来例における、燃焼圧センサの縦断面図。 他の従来例における、燃焼圧センサの一部の縦断面図。

符号の説明

１ 燃焼圧センサ
１１ 隙間
２ ハウジング
２１ 先端部
２２ 軸孔
２４ 固定機能部
２４１ 締結部
２５ 封止機能部
２６ 連結部
３ 伝達部材
３１ 先端受圧部
４ 荷重検出部
５ シール部材
６１ 燃焼室

Claims (10)

1. 内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出するための燃焼圧センサであって、
   先端側が上記燃焼室側に位置するように上記内燃機関に取り付けられる中空状のハウジングと、
   先端受圧部を上記ハウジングの先端部から露出させるように上記ハウジングの軸孔にスライド可能に挿通配置され、上記燃焼室の燃焼圧を伝達するための伝達部材と、
   上記ハウジングと上記伝達部材との間に配設され、上記ハウジングと上記伝達部材との間に作用する荷重の変化を検出する荷重検出部と、
   該荷重検出部よりも先端側において上記ハウジングと上記伝達部材との間の隙間を塞ぐシール部材とを有し、
   上記ハウジングは、上記内燃機関に固定するための締結部を備えた固定機能部と、該固定機能部の内側に配されると共に上記シール部材を取り付ける封止機能部とからなり、
   上記固定機能部と上記封止機能部とは、軸方向の伸縮が互いに規制されないような状態で連結部において連結されていることを特徴とする燃焼圧センサ。
2. 請求項１において、上記固定機能部と上記封止機能部との間には、クリアランス部が形成されていることを特徴とする燃焼圧センサ。
3. 請求項２において、上記クリアランス部には、充填材が配設されていることを特徴とする燃焼圧センサ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、上記固定機能部と上記封止機能部との上記連結部は、上記締結部の先端と同等の軸方向位置もしくはそれよりも基端側に配置されていることを特徴とする燃焼圧センサ。
5. 請求項４において、上記連結部は、上記固定機能部の基端に形成されていることを特徴とする燃焼圧センサ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項において、上記固定機能部と上記封止機能部とは、互いに別部材によって構成されていると共に上記連結部において互いに接合されていることを特徴とする燃焼圧センサ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項において、上記伝達部材の先端受圧部は、通電により発熱する発熱部材と該発熱部材に通電する電気的導通手段とを有するグロープラグを構成していることを特徴とする燃焼圧センサ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項において、上記軸方向における上記封止機能部のバネ定数をＫ１、上記軸方向における上記シール部材のバネ定数をＫ２としたとき、上記封止機能部のバネ定数Ｋ１と上記シール部材のバネ定数Ｋ２との比である第一バネ定数比Ｋ１／Ｋ２は、Ｋ１／Ｋ２≧１であることを特徴とする燃焼圧センサ。
9. 請求項８において、上記第一バネ定数比は、Ｋ１／Ｋ２≧１．５であることを特徴とする燃焼圧センサ。
10. 請求項８又は９において、上記軸方向における上記伝達部材のバネ定数をＫ４、上記封止機能部と上記シール部材とからなる系である封止部のバネ定数をＫ３としたとき、上記封止部のバネ定数Ｋ３と上記伝達部材のバネ定数Ｋ４との比である第二バネ定数比Ｋ３／Ｋ４は、Ｋ３／Ｋ４≧１であることを特徴とする燃焼圧センサ。

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