JP3911930B2

JP3911930B2 - 燃焼圧センサ付きグロープラグ

Info

Publication number: JP3911930B2
Application number: JP30749199A
Authority: JP
Inventors: 博之村井; 光一服部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2019-10-28
Also published as: EP1096141B1; US6539787B1; EP1096141A2; JP2001124336A; EP1096141A3; DE60039485D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の始動補助装置として使用されている燃焼圧センサ付きグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の燃焼圧センサ付きグロープラグとしては、例えば実開平４−５７０５６号公報に記載の着火センサ付きグロープラグが提案されている。このものは、内燃機関に取付可能な筒状のハウジングの内部に、通電により発熱する発熱体を収納したシース（パイプ部材）及び該発熱体通電用の金属製棒状の中央電極を保持させるとともに、シースに印加されるプラグ軸方向の荷重（圧力）に応じて電気信号を出力する圧電素子を、該ハウジング内部に収納させたものである。
【０００３】
そして、このグロープラグにおいては、シースとハウジングとの間にはＯリングが介在されており、燃焼室内の圧力に応じて上記の軸方向の荷重がシースに印加されると、シースはＯリングを介してハウジングに対して摺動する。このシースの変位により、圧電素子に荷重が加わり上記電気信号が出力され、燃焼室内の着火時期が検出されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記グロープラグにおいては、ハウジング内の気密確保は、シースをハウジングに対して可動的な構成とするためのＯリングのみに依存しているため、燃焼室内からの燃焼ガスがハウジング内に流入する恐れがある。例えば、燃焼ガスが流入した場合、燃焼ガスの温度による圧電素子の劣化、空気による発熱体の酸化に伴う断線、水分等による圧電素子の出力電荷のリーク等、耐久性の面で問題が生じる。
【０００５】
さらに、燃焼圧センサを構成する圧電素子がハウジングに内蔵されているため、圧電素子からの信号取出用の出力線を設けるにあたって、ハウジングに出力線を取り出すための穴やこの穴のシールが必要となるなど、構造的にも燃焼圧センサにおける出力線の取り出しが複雑となるという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、燃焼圧センサ付きグロープラグにおいて、ハウジング内部の気密性確保と燃焼圧センサにおける出力線の取り出し構造の簡素化とを両立させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１、２記載の発明では、一端側が内燃機関の燃焼室（１ａ）側に位置するように該内燃機関に取り付られる筒状のハウジング（２０１）と、一端側が該ハウジングの一端から露出するように該ハウジングの内部に保持された筒状のパイプ部材（２０２、４０４）と、該パイプ部材内に設けられ通電により発熱する発熱部材（２０３、４０１）と、一部が該ハウジングの他端から突出するように該ハウジング内に収納された、該発熱部材通電用の金属製棒状の中軸（２０４）と、を備えるグロープラグであって、該ハウジングの一端側にて該ハウジングの内面と該パイプ部材の外面とを実質的に隙間無く固定し、且つ、該中軸のうち該ハウジングの他端より突出する部位の外周に、燃焼圧の発生に伴い該パイプ部材に作用する力に基づいて該燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）を設けたことを特徴としている。また、燃焼圧を検出する構成として、請求項１記載の発明では、燃焼圧センサは、中軸の他端に設けられた端子ねじ（２０４ａ）に沿って固定ナット（２１０）を締め付けることにより、燃焼圧センサと固定ナットとの間に介在させた絶縁ブッシュ（２０９）とハウジングの端面との間に固定保持されており、内燃機関の燃焼圧の発生に伴いパイプ部材に作用する力が、中軸、固定ナット、および絶縁ブッシュを介して燃焼圧センサに伝達され、固定ナットにて燃焼圧センサに予め負荷されている予荷重が緩和されて燃焼圧センサが燃焼圧を検出するようになっていることを特徴とし、請求項２記載の発明では、パイプ部材の他端側はハウジングの他端から露出しており、燃焼圧センサは、パイプ部材の他端から挿入されてハウジングの端面に配置され、さらにストップドリング（２２０）がハウジングの端面との間に燃焼圧センサを挟むようにパイプ部材の他端へ嵌合圧入されて、燃焼圧センサがハウジングに固定保持されており、内燃機関の燃焼圧の発生に伴いパイプ部材に作用する力が、パイプ部材、ストップドリングを介して燃焼圧センサに伝達され、ストップドリングにて燃焼圧センサに予め負荷されている予荷重が緩和されて燃焼圧センサが燃焼圧を検出するようになっていることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、燃焼ガスに晒されるハウジングの一端側において、ハウジングの内面とパイプ部材の外面とを実質的に隙間無く固定しているから、燃焼ガスに対するハウジング内部の気密性を確保できる。ここで、本発明者等の検討によれば、ハウジングとパイプ部材とが固定されていても、パイプ部材はハウジングの弾性力を利用して微小変位することが可能であるため、燃焼圧が印加されたときに、パイプ部材への作用力の変化は燃焼圧センサへ伝達され、従来と同様に、燃焼圧の検出は可能である。
【０００９】
また、本発明によれば、燃焼圧センサを中軸のうちハウジングの他端より突出する部位の外周に設けており、燃焼圧センサはハウジングの外部に配置された形となるため、ハウジングに対して複雑な出力線取り出し構造を形成する必要が無くなる。従って、本発明の燃焼圧センサ付きグロープラグによれば、ハウジング内部の気密性確保と燃焼圧センサにおける出力線の取り出し構造の簡素化とを両立させることができる。
【００１０】
ここで、ハウジング（２０１）の一端側にて該ハウジングの内面とパイプ部材（２０２、４０４）の外面とを実質的に隙間無く固定するには、請求項３の発明のように、パイプ部材をハウジングに対して圧入させたり、請求項４の発明のように、ハウジングの一端における内面とパイプ部材の外面とをロウ付けすることにより、実現できる。
【００１１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る燃焼圧センサ付きグロープラグ１００の全体概略をディーゼルエンジン（内燃機関）のエンジンヘッド（被取付部）１へ取り付けた状態にて示す縦断面図である。
【００１３】
グロープラグ１００は、大きくは、発熱体を備えかつ燃焼圧伝達の媒体を果たすプラグ本体部２００と、燃焼圧に伴いプラグ本体部２００に作用する力を圧電素子の圧電特性に基づく電気信号に変換することによりエンジンの燃焼圧を検出する手段である圧力センサ（本発明でいう燃焼圧センサ）３００と、を備えて構成されている。
【００１４】
ここで、プラグ本体部２００は、大きくは、一端側（図１中の下方側）が燃焼室１ａ側に位置し他端側（図１中の上方側）がエンジンヘッド１の外部に位置するようにエンジンヘッド１に取り付られる金属製筒状のハウジング２０１と、一端側がハウジング２０１の一端から露出し他端側がハウジング２０１の内部に保持された筒状のシース管（本発明でいうパイプ部材）２０２と、シース管２０２の一端側に収納保持され通電により発熱する発熱コイル（本発明でいう発熱部材）２０３と、一端側が発熱コイル２０３に電気的に導通されるとともに他端側がハウジング２０１の他端から突出するようにハウジング２０１の内部に保持された金属製棒状の中軸（電極体、棒状電極）２０４とを備えている。
【００１５】
エンジンヘッド１には、外表面から内部の燃焼室１ａまで貫通するねじ穴（グローホール）が形成されており、プラグ本体部２００は、このねじ穴に対してプラグの軸方向（長手方向）に挿入されている。そして、プラグ本体部２００は、ハウジング２０１の外周面に形成された六角部２０１ａ及び取付ねじ部２０１ｂによって、エンジンヘッド１のねじ穴とねじ結合されて固定されている。また、ハウジング２０１の一端にはテーパ状のシート面２０１ｃが形成され、このシート面２０１ｃとこれに対向するエンジンヘッド１のねじ穴のシート面とが密着して、燃焼室１ａからのガス漏れ防止がなされている。
【００１６】
シース管２０２は、耐熱・耐食性合金（例えばステンレス材ＳＵＳ３１０等）等よりなる。シース管２０２において、ハウジング２０１の一端から露出する一端側の先端部は閉塞し、ハウジング２０１内に位置する他端は開口している。また、発熱コイル２０３はＮｉＣｒ及びＣｏＦｅ等の抵抗線からなるもので、シース管２０２の先端側内部に配設されている。一方、シース管２０２の他端側内部には、中軸２０４の一端側が挿入配置されている。そして、発熱コイル２０３の一端はシース管２０２の一端に結合し、発熱コイル２０３の他端はシース管２０２に挿入された中軸２０４の一端に結合している。
【００１７】
また、発熱コイル２０３及び中軸２０４とシース管２０２との間には、耐熱性を有する酸化マグネシウム等の絶縁粉末２０５が充填されている。シース管２０２にはスウェージングによる絞り加工が施されており、それによって、内部に充填された絶縁粉末２０５の緻密性を高める（つまり、絶縁粉末２０５の充填密度を高めることにより熱伝導効率を上げる）と共に、該絶縁粉末２０５を介して中軸２０４及び発熱コイル２０３が、シース管２０２に強固に保持固定されている。
【００１８】
ここで、シース管２０２のうち発熱コイル２０３を包含する部分において、これらシース管２０２、発熱コイル２０３及び絶縁粉末２０５により、発熱体２０６が構成されている。そして、発熱体２０６は、その先端部（シース管２０２の一端側）が露出するように、ハウジング２０１の一端側の内部に固定され保持されている。
【００１９】
これら発熱体２０６（シース管２０２の外周面）とハウジング２０１の内周面とは、嵌合圧入による固着、または、銀ロウ等のロウ付けにより接合、固定されている。それによって、ハウジング２０１の一端側にてハウジング２０１の内面とシース管２０２の外面とが全周に渡って実質的に隙間無く固定された部分Ｋ１が形成され、この部分Ｋ１により、燃焼室１ａからの燃焼ガスがハウジング２０１内部に侵入しないようになっている。
【００２０】
なお、固定部Ｋ１は、図中の引き出し線にて指示されたハウジング２０１の内面とシース管２０２の外面とが接触している界面であり、プラグ軸方向の全周に渡っていれば、当該界面の一部でも全部でも構わない。また、シース管２０２の他端（開口端）において、当該他端と中軸２０４との間には、絶縁粉末２０５がスウェージングの際、抜けないようにするためのシール部材（シーリング）２０５ａが設けられている。
【００２１】
また、ハウジング２０１の他端側の内部において、絶縁性のべークライト材からなるリング状のワッシャ２０７、シリコン又はフッ素ゴムからなるＯリング２０８が、中軸２０４の他端側に挿入配置されている。ここで、ワッシャ２０７は中軸２０４の芯出しを目的としたもので、Ｏリング２０８はハウジング２０１内の防水・気密性確保を目的としたものである。
【００２２】
また、中軸２０４の他端側には、樹脂系(例えばフェノール樹脂)あるいはセラミック系(例えばアルミナ)の絶縁材料から成る筒状の絶縁ブッシュ２０９がはめ込まれている。この絶縁ブッシュ２０９は、ハウジング２０１の内部から外部に渡って中軸２０４の外周を被覆する円筒状の小径部２０９ａと、この小径部２０９ａにおいてハウジング２０１の外部側の端部に形成されたフランジ状の大径部２０９ｂとを有する。
【００２３】
そして、この大径部２０９ｂとハウジング２０１の他端面（即ち、六角部２０１ａの端面）との間において、絶縁ブッシュ２０９の小径部２０９ａの外周には、略円環状の圧力センサ３００が設けられている。そして、この圧力センサ３００は、中軸２０４の他端に設けられた端子ねじ２０４ａに沿って固定ナット２１０を締め付けることにより、絶縁ブッシュ２０９の大径部２０９ｂとハウジング２０１の他端面との間に固定保持されている。
【００２４】
ここで、絶縁ブッシュ２０９の小径部２０９ａは、ハウジング２０１及び圧力センサ３００の内径部に内接し、中軸２０４とハウジング２０１及び圧力センサ３００との電気的絶縁が確実に図られている。また、小径部２０９ａにおける大径部２０９ｂとは反対側の端部は、Ｏリング２０８を加圧して、Ｏリング２０８と中軸２０４及びハウジング２０１との密着性を高め、防水・気密性をより強化している。また、圧力センサ３００と固定ナット２１０及び中軸２０４とは、絶縁ブッシュ２０９の大径部２０９ｂによって電気的に絶縁されている。
【００２５】
また、中軸２０４の他端に設けられた端子ねじ２０４ａには、コネクティングバー２が端子ナット２１１によって固定され電気的に接続されている。このコネクティングバー２は図示しない電源に接続され、中軸２０４、発熱コイル２０３、シース管２０２、ハウジング２０１を介してエンジンヘッド１にアースされている。これにより、グロープラグ１００において発熱体２０６は発熱し、ディーゼルエンジンの着火始動補助を行うことが可能となっている。
【００２６】
上述のように、本実施形態では、従来ハウジングの内部に設けられていた圧力センサを、中軸２０４のうちハウジング２０１の他端より突出する部位の外周に、絶縁ブッシュ２０９を介して設けた独自の構成を有している。ここで、圧力センサ３００の詳細構成を図２を参照して述べておく。図２は、図１中の圧力センサ３００の拡大断面図である。
【００２７】
圧力センサ３００においては、円環状の電極３０１を中心に、チタン酸鉛或るいはチタン酸ジルコン酸鉛からなる円環状の極性を有した圧電セラミックス３０２が、上下２枚配置されるとともに電気的に並列結合されている。これら電極３０１及び圧電セラミックス３０２は、共に略円環状をなすメタルケース３０３と台座３０４とにより、挟まれるようにパッケージングされ保護されている。
【００２８】
また、メタルケース３０３の大径部３０３ａには、貫通穴としてのプロテクションチューブ３０３ｂが溶接、ロウ付け等にて一体に形成され、このチューブ３０３ｂには、センサの信号を取り出す出力線としてのシールド付き電線３０５が、挿入されて支持されるようになっている。メタルケース３０３内に挿入されたシールド付き電線３０５においては、その芯線３０５ａが電極３０１に溶接されて結線されている。また、芯線３０５ａとは絶縁されたシールド線３０５ｂは、チューブ３０３ｂとかしめられることにより、ボディーアースでもあるメタルケース３０３に結線されている。
【００２９】
このように、圧電セラミックス３０２を２枚並列結合させる目的は、出力感度を２倍に高め、信号出力のＳ／Ｎ比を向上させることにあるが、１枚でも検出は可能である。なお、この場合、電極３０１の上下どちらか一方に絶縁材を配置する必要がある。また、メタルケース３０３は、燃焼圧に伴う圧電セラミックス３０２に作用する微小変動を確実に伝達させるため、特に、円周側面の剛性が低くなる様に０．５ｍｍ以下の板厚素材より加工されている。
【００３０】
この圧力センサ３００の組付けは、次のようである。まず、メタルケース３０３の小径部３０３ｃの円周側面にシリコン製の熱収縮性の絶縁チューブ３０６を加熱して密着させ、圧電セラミックス３０２、電極３０１、圧電セラミックス３０２の順で、メタルケース３０３の小径部３０３ｃにはめ込む。ここで、絶縁チューブ３０６は、圧電セラミックス３０２及び電極３０１とメタルケース３０３との電気的短絡を防止している。
【００３１】
ここで、メタルケース３０３にはめ込まれる電極３０１は、シールド付き電線３０５の芯線３０５ａが溶接され結線された状態のものである。そして、電極３０１は、シールド付き電線３０５の結線側とは反対側端部をプロテクションチューブ３０３ｂから、ケース３０３の外部へ送り出しながら、メタルケース３０３の小径部３０３ｃにはめ込まれる。
【００３２】
続いて、メタルケース３０３に、Ｏリング３０９をはめ込んだ台座３０４を挿入する。そして、メタルケース３０３と台座３０４とを上下より加圧しながら、最外周の接触側面をＹＡＧレーザ溶接にて接合する（図２中、溶接部をＹ１にて図示）。これにより、圧力センサ３００において、全部材が完全密着した状態で一体化が図れる。また、シールド付き電線３０５とプロテクションチューブ３０３ａとをかしめることで、シールド線３０５ｂとメタルケース３０３との電気的接続、電線３０５の保持固定、及び、電線３０５とチューブ３０３ａとの密着性を確保する。
【００３３】
これにより、メタルケース３０３、台座３０４、及びシールド線３０５ｂは電気的に同電位となり、圧力センサ３００をプラグ本体部２００に組付けることにより、エンジンヘッド１に短絡され、アースされる。この結果、完全密閉型かつ完全電気シールド型の圧力センサを提供することができる。
【００３４】
次に、上記構成に基づき、本実施形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ１００の組付方法について述べる。まず、中軸２０４が組み付けられた発熱体２０６と、メッキを施したハウジング２０１とを用意する。用意される発熱体２０６におけるシース管２０２の外径は、ハウジング２０１の内径部に対してやや大きく、例えば＋３０〜＋７０μｍの寸法差を有したものとする。
【００３５】
そして、発熱体２０６のシース管２０２をハウジング２０１へ嵌合圧入し、ハウジング２０１とシース管２０２とを相互の弾性力で固着して密閉する。こうして、ハウジング２０１、中軸２０４及び発熱体２０６が一体化される。なお、ハウジング２０１と発熱体２０６との組付けは、上記以外に、双方を銀ロウ等のロウ付けにより完全接合しても良い。この結果、ハウジング２０１内部の高気密性が確保出来る。
【００３６】
続いて、中軸２０４の他端側（端子ねじ２０４ａ側）より、ワッシャ２０７、Ｏリング２０８を投入して配置する。そして、圧力センサ３００を絶縁ブッシュ２０９を介して、中軸２０４の他端側より投入して配置させ、端子ねじ２０４ａに沿って固定ナット２１０を締め付けることにより、圧力センサ３００をハウジング２０１の他端面（六角部２０１ａ端面）に固定、保持する。次に、ハウジング２０１をエンジンヘッド１に取り付け、固定ナット２１０の上面にて、コネクティングバー２を端子ねじ２０４ａに取り付け、端子ナット２１１で固定する。こうして、図１に示す状態になる。
【００３７】
次に、本実施形態のグロープラグ１００の燃焼圧の検出メカニズムについて、図１〜図３を参照して説明する。図３は、燃焼圧の伝達経路を説明するための簡略モデルを示す説明図（半断面図）である。図１において、圧力センサ３００は予め固定ナット２１０により、プラグ本体部２００に固定保持され一体化が図られている。この時、圧力センサ３００に内蔵されている圧電セラミックス３０２には５０〜１００ｋｇ相当の予荷重が負荷され、この状態でグローブラグ１００がエンジンヘッド１に装着されている。
【００３８】
エンジン始動時、コネクティングバー２を介して電圧が印加され、中軸２０４、発熱コイル２０３、シース管２０２、ハウジング２０１、取付けねじ部２０１ｂ、を介してエンジンヘッド１にアースされる。これにより、グローブラグ１００における発熱体２０６が発熱し、ディーゼルエンジンの着火始動補助を行うことができる。そして、エンジン始動後、エンジン内で発生した燃焼圧は、図３の太線矢印に示す如く２つの経路Ｒ１及びＲ２に分散され、圧力センサ３００に作用する。
【００３９】
第１の経路Ｒ１は、発熱体２０６に印加された燃焼圧が、発熱体２０６と接合されたハウジング２０１に伝達され、圧力センサ３００に作用するものである。この経路Ｒ１においては、ハウジング２０１自体は取付けネジ部２０１ｂによりエンジンヘッド１へ強固に拘束されている。そのため、それより上部では力の伝達は著しく減衰され、圧力センサ３００が配置されているハウジング２０１の六角部２０１ａ近傍の位置変動は極めて小さい。
【００４０】
一方、第２の経路Ｒ２は、発熱体２０６に印加された燃焼圧が、発熱体２０６自身に充填された絶縁粉末２０５、中軸２０４、固定ナット２１０、絶縁ブッシュ２０９の４つの部材を介して圧力センサ３００に作用するものである。この経路Ｒ２においては、これら４つの部材には位置変動を阻害する部材等の要因は無く、全く開放されている。
【００４１】
また、ハウジング２０１とシース管２０２とが部分Ｋ１にて固定されていても、シース管２０２は、ハウジング２０１の弾性力を利用してプラグの軸方向（図３中の上下方向）へ変位できる。そのため、第２の経路Ｒ２に沿って発熱体２０６に燃焼圧が印加されたとき、シース管２０２及び中軸２０４は一体に、プラグの軸方向へ変位する。
【００４２】
この結果、第１の経路Ｒ１で発生するハウジング２０１の六角部２０１ａ近傍の変位量と、第２の経路Ｒ２で発生する主たる中軸２０４の変位量とでは差が生じ（つまり、第２の経路Ｒ２の変位量の方が第１の経路Ｒ１の変位量よりも大きくなり）、この変動に伴い、圧力センサ３００には、固定ナット２１０にて予め負荷されている予荷重が緩和される。
【００４３】
こうして、圧力センサ３００に内蔵された圧電セラミックス３０２に負荷される荷重状態が変化するために、圧電セラミックスの有する圧電特性に伴って出力される電気信号としての発生電荷が変化し、該信号は、図２に示す電極３０１を介してシールド付き電線３０５の芯線３０５ａと、アースであるハウジング２０１、取付けねじ部２０１ｂ、メタルケース３０３、プロテクションチューブ３０３ｂ及び台座３０４を介してアース線を兼用したシールド線３０５ｂとの間に出力される。
【００４４】
この出力信号を、シールド付き電線３０５を介して、出力である発生電荷を電圧に変換して増幅させるチャージアンプ（図示せず）及び車載ＥＣＵ（図示せず）へ入力することによって、燃焼圧を電気信号とした燃焼制御に応用することが出来る。本実施形態の燃焼圧の検出メカニズムは、以上であるが、図４に本実施形態による検出波形の一例を示す。
【００４５】
図４（ａ）及び（ｂ）は、図１に示したグロープラグ１００において、エンジン条件を１２００ｒｐｍで４０Ｎ負荷時とした場合の検出結果を示している。図４において、（ａ）は、指圧計のエンジン出力波形とグロープラグ１００における圧力センサ３００の出力波形との比較図、（ｂ）は、グロープラグ１００における圧力センサ３００からの出力を縦軸に、指圧計からの出力を横軸にとった相関出力波形を示す。
【００４６】
図４から判る様に、本グロープラグ１００における圧力センサ３００からの出力と指圧計からの出力とはほぼ同一形状波形を示し、また、相関出力波形も圧力上昇時、減少時を含めほぼ直線的な値を示している。このことから、本グローブラグ１００による燃焼圧の検出において、エンジン内の圧力変動に沿った圧力センサ３００に作用する装着荷重の変動を、正確に測定できている事がわかる。
【００４７】
ところで、本実施形態によれば、燃焼ガスに晒されるハウジング２０１の一端側において、ハウジング２０１の内面とシース管（パイプ部材）２０２の外面とを、圧入やロウ付けにより実質的に隙間無く固定しているから、燃焼ガスに対するハウジング２０１内部の気密性を確保できる。そのため、燃焼室１ａ内からの燃焼ガスがハウジング２０１内に流入する恐れは無く、圧力センサ３００が燃焼ガスに晒されて劣化したり、発熱コイル２０３が断線する等の恐れが無くなり、耐久性に優れた燃焼圧センサ付きグロープラグを提供できる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、圧力センサ３００を、中軸２０４のうちハウジング２０１の他端より突出する部位の外周に設けることで、圧力センサ３００をハウジング２０１の外部に配置した形としている。そのため、出力線であるシールド付き電線３０５は、圧力センサ３００に直付けするのみの構成とでき、従来のように、更にハウジングに対して複雑な出力線取り出し構造を形成する必要が無くなる。このように、本実施形態によれば、ハウジング内部の気密性確保と燃焼圧センサにおける出力線の取り出し構造の簡素化とを両立させることができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、発熱体は、図１に示したような金属抵抗線（発熱コイル２０３）を基本としたいわゆる金属発熱体の他に、例えば図５に示すようなものであっても良い。図５は本実施形態の変形例としてのグロープラグ１１０を示す縦断面図である。図５に示す発熱体４００は、窒化珪素と珪化モリブデンを成分とした導電性セラミックからなる発熱部材４０１とタングステン製の一対のリードワイヤ４０２とを、窒化珪素を成分とした絶縁性セラミックからなる絶縁体４０３で内包する形で焼結してなるもので、いわゆるセラミック発熱体である。
【００５０】
この発熱体４００は、耐熱・耐食性合金（例えばＳＵＳ４３０）等よりなる筒状の保護パイプ（本発明でいうパイプ部材）４０４に挿入され、保護パイプ４０４の一端側から露出するように保護パイプ４０４に保持されている。この保護パイプ４０４は、その他端側がハウジング２０１の一端側に挿入され、上記のシース管と同様、圧入やロウ付け等により、ハウジング２０１の内面と保護パイプ４０４の外面とは、隙間無く固定されている。
【００５１】
また、リードワイヤ４０２の一方は、中軸２０４の一端に取り付けられたキャップリード４０５を介して中軸２０４に結合され、他方は、保護パイプ４０４を介してハウジング２０１にアースされている。これにより、中軸２０４と発熱部４０１とは電気的に導通され、発熱部４０１が通電されて、発熱体４００は発熱するようになっている。なお、中軸２０４とハウジング２０１との間には、中軸２０４の保持・固定及び芯出しを行うための溶着ガラス４０６及びインシュレータ４０７が介在している。このグロープラグ１１０も出力感度が低下する点を除けば、上記図１に示すグロープラグ１００と同様の効果を奏することができる。
【００５２】
また、本実施形態において、圧力センサ３００の配置構成は図６に示す変形例の様であっても良い。図６では、圧力センサ３００を、六角部２０１ａの端面に限らず六角部２０１ａ内の範囲にて埋設した状態としたもので、この場合、圧力センサ３００は、軸方向のみならず径方向においても拘束することが出来る。そのため、エンジン振動に伴う横ずれが抑制され、中軸２０４等の機械振動ノイズが低減され、燃焼圧検出のＳ／Ｎが向上できる。
【００５３】
（第２実施形態）
図７に、本第２実施形態に係る燃焼圧センサ付きグロープラグ１２０の全体概略縦断面図を示す。本実施形態は、上記第１実施形態に対して圧力センサ３００の固定の仕方を変形したものである。以下、主として上記第１実施形態と異なるところを述べ、同一部分には図中、同一符号を付して説明を簡略化する。なお、図７中、エンジンヘッドは省略されているが、上記図１と同様、発熱体２０６側を燃焼室に露出するように、グロープラグ１２０はエンジンヘッドのねじ穴に取り付けられる。
【００５４】
本実施形態では、ハウジング２０１の一端側（図７中の下方側）にて部分Ｋ１で固定されたシース管２０２においては、その一端側がハウジング２０１の一端から露出しているが、他端側もハウジング２０１の他端（図７中の上方側）から露出している。また、シース管２０２の他端から突出する中軸２０４の他端側の外周には、シース管２０２の絶縁粉末２０５を密閉するための例えばシリコン性の樹脂やゴム等よりなるシーリング２２１が設けられている。
【００５５】
ここにおいて、圧力センサ３００は、シース管２０２の他端に対して容易に挿入できる様に、ハウジング２０１の六角部２０１ａの端面に配置されている。ここで、金属材料よりなる円環状のストップドリング２２０が、六角部２０１ａとの間に圧力センサ３００を挟むように、シース管２０２の他端へ嵌合圧入されており、それによって、圧力センサ３００は、ハウジング２０１に固定され保持されている。この時、ストップドリング２２０の内径を、シース管２０２の他端の外径に対して、圧入絞め代として例えば−３０μｍ〜−７０μｍ程度小さめに設定することで、嵌合圧入がなされる。
【００５６】
なお、図７においては、グロープラグ通電用のコネクティングバーは省略してあるが、実際には、ストップドリング２２０と端子ナット２１１との間にて、中軸２０４の端子ねじ２０４ａに嵌合され、端子ナット２１１を端子ねじ２０４ａに沿って締め付けることにより、中軸２０４に固定されるようになっている。そして、上記第１実施形態と同様に、グロープラグ１２０はエンジンの着火補助を行うことが可能となっている。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、上記第１実施形態において装着されていた絶縁ブッシュやＯリング、ワッシャが不要とできるため、構成の簡素化が図れ、それに伴って燃焼圧の伝達経路が簡素化できる。また、本実施形態では、燃焼圧の伝達部材が、上記第１実施形態よりも剛性の高い部材に換わるため、燃焼圧に伴う出力感度の上昇効果が期待できる。
【００５８】
具体的な違いとして、上記図１に示すグロープラグにおける燃焼圧の伝達経路（第２の経路Ｒ２）は、上記図３に示したように、発熱体２０６→絶縁粉末２０５→中軸２０４→固定ナット２１０→絶縁ブッシュ２０９→圧力センサ３００であり、特に、中軸２０４に伝達される際、セラミックスからなる粉体を介在する点で、伝達部材の剛性が低くなり、金属に比べて伝達損失（伝達ロス）は大きくなるものと考えられる。
【００５９】
一方、本実施形態のグロープラグ１２０における燃焼圧の伝達経路（第２の経路）は、発熱体２０６→ストップドリング２２０→圧力センサ３００であり、介在部品数が少なく、かつ、シース管２０２自体も、絶縁粉末に比べて遥かに伝達損失及び剛性共に優れたものとなっている。
【００６０】
そして、本実施形態においては、第１の経路（発熱体２０６→ハウジング２０１→圧力センサ３００）で発生するハウジング２０１の六角部２０１ａ近傍の変位量と、第２の経路で発生する主たるシース管２０２の変位量とで差が生じ、この変動に伴い、圧力センサ３００には、ストップドリング２２０にて予め負荷されている予荷重が緩和されるため、燃焼圧が検出可能となる。
【００６１】
また、本実施形態においても、ハウジング２０１の内面とシース管２０２の外面とを、圧入やロウ付けにより実質的に隙間無く固定したことによる効果を奏すると共に、圧力センサ３００を、中軸２０４のうちハウジング２０１の他端より突出する部位の外周にシース管２０２を介して設けることで、圧力センサ３００をハウジング２０１の外部に配置した効果も奏する。よって、本実施形態においても、ハウジング内部の気密性確保と燃焼圧センサにおける出力線の取り出し構造の簡素化とを両立させることができる。
【００６２】
（他の実施形態）
なお、ハウジング２０１の一端側にてハウジング２０１の内面とパイプ部材２０４、４０４の外面とを実質的に隙間無く固定することは、圧入、ロウ付け以外の方法、例えば、溶接やねじ結合等で行っても良い。
【００６３】
また、上記図１及び図５〜図７において、圧力センサ３００は、ハウジング２０１の他端面（六角部２０１ａの端面）に直接当接してアースされているが、圧力センサ３００をハウジング２０１にアースした形態となっていれば、圧力センサ３００とハウジング２０１との間に、剛性の高いスペーサ部材（例えば金属や絶縁体等よりなるもの）を介在させても良い。
【００６４】
また、燃焼圧センサは、荷重に基づいて内燃機関の燃焼圧を検出するものであれば、圧電素子を用いたものでなくとも良く、例えば半導体圧力センサ等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃焼圧センサ付きグロープラグの全体概略を示す縦断面図である。
【図２】図１中の圧力センサを拡大して示す縦断面図である。
【図３】燃焼圧の伝達経路をモデル化して示す説明図である。
【図４】本実施形態による燃焼圧の検出波形の一例を示す図である。
【図５】上記第１実施形態の変形例としてのグロープラグを示す縦断面図である。
【図６】上記第１実施形態における圧力センサの配置構成の変形例を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る燃焼圧センサ付きグロープラグの全体概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ａ…燃焼室、２０１…ハウジング、２０２…シース管、
２０３…発熱コイル、３００…圧力センサ、４０１…発熱部材、４０４…保護パイプ。

Claims

一端側が内燃機関の燃焼室（１ａ）側に位置するように前記内燃機関に取り付けられる筒状のハウジング（２０１）と、
一端側が前記ハウジングの前記一端から露出するように前記ハウジングの内部に保持された筒状のパイプ部材（２０２、４０４）と、
前記パイプ部材内に設けられ、通電により発熱する発熱部材（２０３、４０１）と、
一部が前記ハウジングの他端から突出するように前記ハウジング内に収納された、前記発熱部材と電気的に導通される金属製棒状の中軸（２０４）と、を備えるグロープラグであって、
前記ハウジングの前記一端側にて前記ハウジングの内面と前記パイプ部材の外面とは実質的に隙間無く固定されており、
前記中軸のうち前記ハウジングの他端より突出する部位の外周には、前記内燃機関の燃焼圧の発生に伴い前記パイプ部材に作用する力に基づいて該燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）が設けられている燃焼圧センサ付きグロープラグであって、
前記燃焼圧センサは、前記中軸の他端に設けられた端子ねじ（２０４ａ）に沿って固定ナット（２１０）を締め付けることにより、前記燃焼圧センサと前記固定ナットとの間に介在させた絶縁ブッシュ（２０９）と前記ハウジングの端面との間に固定保持されており、前記内燃機関の燃焼圧の発生に伴い前記パイプ部材に作用する力が、前記中軸、前記固定ナット、および前記絶縁ブッシュを介して前記燃焼圧センサに伝達され、前記固定ナットにて前記燃焼圧センサに予め負荷されている予荷重が緩和されて前記燃焼圧センサが前記燃焼圧を検出するようになっていることを特徴とする燃焼圧センサ付きグロープラグ。
一端側が内燃機関の燃焼室（１ａ）側に位置するように前記内燃機関に取り付けられる筒状のハウジング（２０１）と、
一端側が前記ハウジングの前記一端から露出するように前記ハウジングの内部に保持された筒状のパイプ部材（２０２、４０４）と、
前記パイプ部材内に設けられ、通電により発熱する発熱部材（２０３、４０１）と、
一部が前記ハウジングの他端から突出するように前記ハウジング内に収納された、前記発熱部材と電気的に導通される金属製棒状の中軸（２０４）と、を備えるグロープラグであって、
前記ハウジングの前記一端側にて前記ハウジングの内面と前記パイプ部材の外面とは実質的に隙間無く固定されており、
前記中軸のうち前記ハウジングの他端より突出する部位の外周には、前記内燃機関の燃焼圧の発生に伴い前記パイプ部材に作用する力に基づいて該燃焼圧を検出する燃焼圧センサ（３００）が設けられている燃焼圧センサ付きグロープラグであって、
前記パイプ部材の他端側は前記ハウジングの他端から露出しており、前記燃焼圧センサは、前記パイプ部材の他端から挿入されて前記ハウジングの端面に配置され、さらにストップドリング（２２０）が前記ハウジングの端面との間に前記燃焼圧センサを挟むように前記パイプ部材の他端へ嵌合圧入されて、前記燃焼圧センサが前記ハウジングに固定保持されており、前記内燃機関の燃焼圧の発生に伴い前記パイプ部材に作用する力が、前記パイプ部材、前記ストップドリングを介して前記燃焼圧センサに伝達され、前記ストップドリングにて前記燃焼圧センサに予め負荷されている予荷重が緩和されて前記燃焼圧センサが前記燃焼圧を検出するようになっていることを特徴とする燃焼圧センサ付きグロープラグ。
前記パイプ部材（２０２、４０４）を前記ハウジング（２０１）に対して圧入させることにより、前記ハウジングの内面と前記パイプ部材の外面とは、実質的に隙間無く固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼圧センサ付きグロープラグ。
前記ハウジング（２０１）の内面と前記パイプ部材（２０２、４０４）の外面とは、ロウ付けされることにより、実質的に隙間無く固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼圧センサ付きグロープラグ。