JP4282206B2 - プラグキャップおよびプラグ取付方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に装着された圧力センサ内蔵プラグの上部に取り付けられ、プラグに点火用高電圧を印加するための導電経路を形成するプラグキャップに関し、さらに、圧力センサ内蔵プラグの取付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関では、機関の運転を総合的に制御するために、内燃機関各部の運転状態を検出しており、例えば、検出される状態量の一つである燃焼室内の圧力（筒内圧）を用いることで、失火やノッキングの検出や、燃料消費率の向上等を実現することが可能になる。そして、この筒内圧を測定するための圧力センサとしては、プラグの取り付け座に配置することで、プラグ締め付け荷重の変動により筒内圧を検出し、検出した圧力に応じた電気信号をセンサ出力ケーブルから出力する圧力センサが知られている。
【０００３】
しかし、この種の圧力センサからの電気信号を、電子制御装置などの外部機器に入力するためには、プラグの主体金具の外周部分に、主体金具の下から上に向けてセンサ出力ケーブルを取り出すためのスペースを確保する必要がある。特にプラグホール内にコイルを設けるタイプの場合には、プラグホール内径とコイル外径とのクリアランスがほどんどないことから、センサ出力ケーブルを通すための溝状の領域をプラグホールに設けなければならず、プラグホールの形状が複雑になるため、コストが高くなるという問題が発生してしまう。これに対して、センサ出力ケーブルを通すことが出来るようにプラグホール全体の直径を大きくすれば、プラグホールの形状が複雑になることはない。しかしながら、内燃機関の性能向上を目的として、吸気弁・排気弁の挟角等を設計する場合には、吸気弁・排気弁の間に位置するプラグホールは出来る限り小径化することが望ましい。
【０００４】
こうした要望に応える圧力測定器として、圧力センサ内蔵プラグ（ＰＧＰＳ）が提案されている（特開平６−２９０８５３号公報参照）。この圧力センサ内蔵プラグは、主体金具の取付座部内に圧電素子を備え、プラグ締め付け荷重の変化を検出することにより内燃機関の筒内圧を検出するものであり、検出した圧力に応じた電気信号を出力するセンサ出力ケーブルが主体金具の上部から導出されている。このセンサ出力ケーブルが、主体金具の上部から導出されるので、プラグホールの直径を大きく加工することなく、プラグホールの外にセンサ出力ケーブルを取り出すことが可能になる。これにより、シリンダヘッドにおいて、吸気弁・排気弁等の機構を備えるためのスペースを広く確保することができるため、内燃機関の性能向上を目的として、吸気弁・排気弁の挟角等を設計することが可能になる。
【０００５】
そして、圧力センサ内蔵プラグは、主体金具に設けられた雄ネジ（ネジ溝）によって、プラグホールの底部で内燃機関本体に取り付けられて、火花を発生させる中心電極と接地電極とのギャップが気筒内に配置される。また、センサ出力ケーブルがプラグホールから取り出されて、電子制御装置などの外部機器に接続されることで、圧力センサ内蔵プラグによって検出された筒内圧が、例えば、電子制御装置で実行される内燃機関の運転制御処理等において、内燃機関の運転状態を検出するために用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧力センサ内蔵プラグは、センサ出力ケーブルが存在するために、内燃機関本体への取付作業が困難になるという問題がある。つまり、圧力センサ内蔵プラグは、主体金具に設けられた雄ネジによって内燃機関本体に取り付けられるため、取り付け時に、センサ出力ケーブルがプラグレンチなどの締め付け工具に巻き付いてしまうという問題が発生する。
【０００７】
このようなセンサ出力ケーブルの巻付きを防ぐには、プラグ取り付け時に、圧力センサ内蔵プラグの回転に合わせてセンサ出力ケーブルを移動させる必要があるため、かなりの手間を要するとともにプラグ取付作業が困難となる。
一方、圧力センサ内蔵プラグのための締め付け用工具であるプラグレンチは、圧力センサ内蔵プラグと嵌合可能にするために、プラグとの嵌合部に主体金具から導出されるセンサ出力ケーブルを挿通するための溝が設けられている。しかし、プラグホールの奥深い部分で、プラグレンチの嵌合部が圧力センサ内蔵プラグの六角部に完全に嵌合されていないことに気付かずに、浮いた状態で締め付け作業を行うと、センサ出力ケーブルがプラグレンチの溝に誤って掛かることがある。このような状態で、プラグレンチを回転させると、センサ出力ケーブルが引張られて、主体金具から抜け落ちてしまうことがある。
【０００８】
このようなセンサ出力ケーブルの抜け落ちは、プラグ取り付け時に限らず、プラグ取り外し時にも発生する虞がある。
また、センサ出力ケーブルは、外部からのノイズの影響を抑えるために、例えばステンレス等の金属から成るメッシュ（シールド線）で覆われたものが使用されることがある。このように金属製のメッシュで覆われたセンサ出力ケーブルを備えた圧力センサ内蔵プラグについては、内燃機関に装着するための締め付け作業の際に、センサ出力ケーブルがプラグホールに接触すると、金属製のメッシュがプラグホールの内壁面を削り取り、傷つけてしまうことがある。こうして、プラグホール内面を削り取ることにより生じる塵が、プラグとシリンダヘッドとの間に挟み込まれると、ネジ溝の破損や燃焼室の気密性低下などが生じる虞がある。これに加えて、センサ出力ケーブルとプラグホールの内壁面との摩擦により、センサ出力ケーブルのシールド線が破断すると、外部からのノイズ（点火ノイズなど）の影響を抑える効果が低減する。
【０００９】
ところで、内燃機関に装着した圧力センサ内蔵プラグは、プラグの端子電極と点火コイルの高圧端子とを接続するために、高圧端子に接続されるプラグキャップが装着される。しかし、プラグホールの底部に位置するプラグにプラグキャップを装着する際には、プラグホールが狭くセンサ出力ケーブルが障害となるため、プラグホールへのプラグキャップの挿入は困難となる。
【００１０】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの脱着作業が容易となり、プラグホールを削り取ることなく、また、プラグへの装着が容易であるプラグキャップを提供し、さらには、圧力センサ内蔵プラグの容易な取付方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、主体金具の取付座部内に圧電素子を備え、圧電素子によりプラグ締め付け荷重の変化を検出することによって内燃機関の筒内圧を検出し、検出した圧力に応じた電気信号を、主体金具の上部から導出されるセンサ出力ケーブルから出力する圧力センサ内蔵プラグの上部に取り付けられ、このプラグに点火用高電圧を印加するための導電経路を形成するとともに、この導電経路を外部から絶縁するために備えられる筒状のプラグキャップであって、一端にプラグ締め付け用工具と嵌合するための第１嵌合部を備え、他端にプラグを締め付けるために主体金具に設けられた六角部と嵌合するための第２嵌合部を備え、第２嵌合部側の端部から第１嵌合部側の端部にかけてセンサ出力ケーブルを配設するためのケーブル配設部を備えたこと、を特徴とする。
【００１２】
つまり、このプラグキャップを用いれば、第２嵌合部に圧力センサ内蔵プラグの六角部を嵌合した状態で、プラグキャップと圧力センサ内蔵プラグとをプラグホールに挿入し、第１嵌合部に締め付け用工具を嵌合して締め付けることで、プラグを内燃機関本体に取り付けることができる。このとき、プラグから導出されるセンサ出力ケーブルを、第２嵌合部側の端部から第１嵌合部側の端部にかけて備えられたケーブル配設部に配設することにより、センサ出力ケーブルがプラグレンチに巻き付くことがない。
【００１３】
また、センサ出力ケーブルをケーブル配設部に配設することにより、センサ出力ケーブルを覆う金属製のメッシュがプラグホールの内壁を削り取ることが無いため、プラグとシリンダヘッドとの間に削り塵が挟み込まれてネジ溝が破損することや、燃焼室における気密性の低下を防ぐことができる。
【００１４】
さらに、圧力センサ内蔵プラグの上部にプラグキャップを取り付けた状態でプラグ取り付け作業を行う場合、プラグホールの浅い部分、あるいはプラグホールの外に第１嵌合部が位置するため、プラグレンチと第１嵌合部とを確実に嵌合できる。このため、プラグレンチが完全に嵌合されていない状態で締め付け作業を行うことによりセンサ出力ケーブルがプラグレンチの溝に掛かり、抜け落ちることが無くなる。
【００１５】
また、プラグキャップは、奥行きの深いプラグホールの底部に備えられたプラグに点火用高電圧を印加するための導電経路を形成するために、プラグの上部に取り付けられる。そのため、プラグキャップは、プラグ取り付け作業後も、圧力センサ内蔵プラグに嵌合された状態でプラグホール内に配置されることから、プラグの取り外し時にも、取り付け時と同様に、センサ出力ケーブルをプラグキャップのケーブル配設部に配設した状態でプラグを回転させることができる。したがって、プラグ取り外し時においても、センサ出力ケーブルが、プラグ締め付け用工具の嵌合部に設けられたケーブル挿通用の溝に引っ掛かり、センサ出力ケーブルが抜け落ちてしまうことが無くなるのである。
【００１６】
さらに、本発明のプラグキャップは、内燃機関に装着する前に圧力センサ内蔵プラグに取り付けるため、内燃機関に装着した後にプラグホール内の圧力センサ内蔵プラグに取り付ける場合のように、センサ出力ケーブルが障害になることが無いため、プラグキャップの取り付け作業が容易となる。
【００１７】
したがって、本発明（請求項１）のプラグキャップによれば、センサ出力ケーブルを損傷することや、プラグホールを削り取ることなく、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの着脱作業を容易に行うことができ、また、プラグへのプラグキャップの装着を容易に行うことができる。
【００１８】
なお、プラグキャップは、プラグへ印加される点火用高電圧が通電される導電経路を、内燃機関本体から絶縁する必要があるため、絶縁性に優れた材料を用いるとよく、絶縁性に優れた材料として、例えば、樹脂材料を用いると良い。
一方、プラグを内燃機関に取り付ける際のプラグの締め付けトルクは、一般的に２．５［kg-m］であり、プラグキャップは、このプラグ締め付けトルクに耐える必要があることから、プラグの締め付け荷重に耐える強度を有する樹脂材料にて形成するとよい。これにより、プラグキャップの絶縁性能が高くなるとともに、締め付け荷重に耐える強度を有することから、プラグを確実に内燃機関に締め付けることが可能になる。なお、このようなプラグキャップを実現するには、樹脂材料として、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を用いるとよく、さらに、締め付け荷重に対する強度を向上させるには、ガラスを含有させるとよい。
【００１９】
そして、プラグキャップは、プラグの締め付け時のトルクに耐え得る材料にて形成することでプラグの締め付け作業は可能になるが、プラグおよび工具と直接嵌合する第１嵌合部および第２嵌合部は、特に大きな力が印加されてしまい、締め付けトルクに耐えられず変形してしまう虞がある。そのため、プラグキャップは、請求項２に記載のように、第１嵌合部および第２嵌合部の少なくとも一方を、金属製材料にて形成するとよい。
【００２０】
このように、金属性材料で形成された第１嵌合部および第２嵌合部は、特に大きな締め付けトルクが印加された場合においても強度が十分であることから、締め付けトルクに耐えられず変形し難くなり、十分にプラグの締め付けを行うことができる。
【００２１】
ところで、圧力センサ内蔵プラグは、螺合により内燃機関に装着することが多く、螺合による装着方法では、プラグ取付時のセンサ出力ケーブルの取り出し位置（方向）を一定にすることは難しい。そこで、請求項３に記載のように、第１嵌合部が備えられる端部に複数のケーブル取り出し部が設けられ、複数のケーブル取り出し部のいずれかを用いることでセンサ出力ケーブルの取り出し方向が選択可能に構成されているプラグキャップを用いると良い。
【００２２】
これにより、内燃機関に取り付けた時の圧力センサ内蔵プラグの方向が一定でない場合でも、複数のケーブル取り出し部のうち、センサ出力ケーブルを最適な位置から取り出すことが出来るケーブル取り出し部を選択することで、センサ出力ケーブルの取り出し方向を最適な方向に設定することができる。
【００２３】
よって、本発明（請求項３）に記載のプラグキャップによれば、センサ出力ケーブルの取り出し方向を最適に設定することができ、センサ出力ケーブルを外部機器へ配線する作業が容易となる。
なお、このようにセンサ出力ケーブルの取り出し方向が、複数のケーブル取り出し部から選択可能に構成されたプラグキャップでは、ケーブル取り出し部の位置によっては、第１嵌合部側の端部において、センサ出力ケーブルがプラグキャップの中心軸を横切る状態となることがある。この場合、点火用高電圧を印加するための導電経路を形成する高圧端子を第１嵌合部側の端部から挿入する際に、センサ出力ケーブルが障害となり、高圧端子の挿入作業が難しくなる。
【００２４】
そこで、第１嵌合部が備えられる端部に複数のケーブル取り出し部が設けられるプラグキャップにおいては、請求項４に記載のように、点火用高電圧を印加するために第１嵌合部側の端部から挿入される高圧端子がセンサ出力ケーブルと接触するのを防ぐための仕切り部を備えるとよい。
【００２５】
そして、仕切り部は、例えば、高圧端子が挿入されるプラグキャップの中心軸の部分と、ケーブル配設部における第１嵌合部側の端部からケーブル取り出し部に至るセンサ出力ケーブルの配置領域と、を分割するように、プラグキャップの中心軸の周囲を囲む壁のように形成すると良い。
【００２６】
よって、本発明（請求項４）のプラグキャップによれば、センサ出力ケーブルが第１嵌合部側の端部においてプラグキャップの中心軸を横切るのを防ぐことができ、高圧端子を挿入する際にセンサ出力ケーブルが障害となることなく、高圧端子の挿入作業を容易に行うことができる。
【００２７】
ところで、プラグキャップから導出されたセンサ出力ケーブルは、その端部にコネクタが装着されて、このコネクタを介して電気信号の出力先である外部機器と接続されることが多い。一方、内燃機関の省スペース化を図るためには、これらのコネクタを小型化するか、あるいは省略することが望ましい。
【００２８】
そこで、プラグキャップとしては、請求項５に記載のように、センサ出力ケーブルに電気的に接続されると共に第１嵌合部が備えられる端部に設けられて、検出した圧力に応じた電気信号を外部に出力する信号出力電極を備えるとよい。つまり、センサ出力ケーブルの端部に装着するコネクタではなく、第１嵌合部側の端部に設けられた信号出力電極を介して、検出した圧力に応じた電気信号を外部機器に出力するのである。
【００２９】
そして、外部機器に接続されている外部機器側電極が、例えば、高圧端子の周囲に設けられている場合には、プラグキャップ側については、高圧端子が挿入されるプラグキャップの中心軸の周囲を囲む環状に信号出力電極を形成し、高圧端子をプラグキャップに挿入することにより、信号出力電極と外部機器側電極とが接触するよう構成するとよい。
【００３０】
これにより、センサ出力ケーブルの端部にコネクタを装着することなく、外部機器に対して検出した圧力に応じた電気信号を出力することができるため、コネクタを省略でき、省スペース化を図ることができる。また、高圧端子をプラグキャップに挿入することにより、信号出力電極と外部機器側電極とが接触するように構成することで、点火用高電圧および圧力検出信号の２系統に関する圧力センサ内蔵プラグと外部機器との接続作業を一度に実施でき、接続作業を簡略化することができる。
【００３１】
ここで、プラグおよびプラグキャップを収納するために内燃機関に設けられたプラグホールの開口端を覆い、水などの浸入を防ぐとともに、プラグに点火用高電圧を印加するための導電経路をプラグホール内に通すための貫通孔が設けられたグロメットを備えたプラグキャップでは、請求項６に記載のように、グロメットに、センサ出力ケーブルをプラグホールの外部に挿通するためのケーブル挿通溝を設けるようにするとよい。
【００３２】
つまり、圧力センサ内蔵プラグから導出されるセンサ出力ケーブルを外部機器に接続するために、グロメットに設けられたケーブル挿通溝を通じて、センサ出力ケーブルをプラグホールの外に取り出すのである。なお、グロメットは、一般的には、ゴム製や樹脂製のものが多く使用されているため、ケーブル挿通溝を設けるための加工が容易に行えるという利点がある。
【００３３】
また、前述したように、圧力センサ内蔵プラグは螺合によって内燃機関に装着する場合、プラグ取付時のセンサ出力ケーブルの取り出し位置を一定にすることは難しい。しかし、グロメットの断面形状がプラグキャップの長手方向の中心軸に関して対称であれば、プラグキャップの中心軸を中心としてグロメットを回転させた状態でもプラグキャップに取り付け可能となるため、ケーブル挿通溝の位置を変更できる。このため、グロメットに設けられたケーブル挿通溝の位置を最適な位置に合わせておけば、圧力センサ内蔵プラグのセンサ出力ケーブルの取り出し位置が確定していなくても、センサ出力ケーブルを最適な位置から取り出すことが出来る。
【００３４】
また、プラグホールに対する取り付け方向が一定方向に定められているグロメットについては、貫通孔を中心とする周方向に均等に複数のケーブル挿通溝を設けるとよい。これにより、複数のケーブル挿通溝の中からセンサ出力ケーブルを取り出す位置を選択できるようになり、最適な位置からセンサ出力ケーブルを取り出すことが可能になる。なお、グロメットを弾力性に富んだゴムあるいは樹脂素材を用いて形成し、ケーブルが挿通されていない場合にはケーブル挿通溝の開口面積が小さくなるような構造にすれば、使用されていないケーブル挿通溝の開口部分からプラグホール内に水などが浸入することを防ぐことが出来る。
【００３５】
よって、本発明（請求項６）のプラグキャップによれば、プラグホールからセンサ出力ケーブルを取り出すためのケーブル挿通溝を容易に形成でき、また、センサ出力ケーブルの取り出し位置が選択可能であることから、常に一定位置から取り出すことが出来るため、センサ出力ケーブルと外部機器との接続作業が容易になる。
【００３６】
なお、グロメットは、プラグホールへの水などの浸入を防ぐと共に、プラグホール内に発生するオゾンを放出する必要があるため、微細な換気孔が設けられる。そこで、開口面積が小さくなったケーブル挿通溝を、プラグホール内に発生するオゾンを放出するための換気孔として用いれば、換気専用の換気孔を加工する作業を省略することが可能になる。
【００３７】
ところで、点火用高電圧をプラグに印加するためにプラグと点火コイルとを接続する導電経路は、経路長が短縮されるほど抵抗損失の影響を抑えることができ、点火コイルで発生させた点火用高電圧を効率よく火花放電エネルギとして使用することができる。そこで、プラグキャップとしては、請求項７に記載のように、点火用高電圧を出力するための高圧端子が設けられた点火コイル部を備え、この高圧端子が、第１嵌合部の設けられた端部から挿入された状態で、この点火コイル部が内燃機関本体に固定されることで、プラグキャップが内燃機関本体に固定されるようにするとよい。
【００３８】
つまり、プラグキャップの上部に点火コイルを備えることで、プラグと点火コイルとを短い導電経路で接続することになり、点火コイルにて発生させた点火用高電圧の電力を、効率良く火花放電に使用することができる。また、内燃機関本体に固定された点火コイルから突設された高圧端子が、第１嵌合部が設けられた端部から挿入されることで、プラグキャップを確実に固定することができるようになり、内燃機関の運転による振動によって、プラグキャップがプラグホール内壁と衝突することを防ぐことができる。
【００３９】
なお、上述のプラグキャップは、溶接などにより予め圧力センサ内蔵プラグと一体不可分に構成することで、プラグの取りつけ時および取り外し時に、プラグキャップからプラグが脱落することを防止できる。しかしながら、プラグキャップ一体型の圧力センサ内蔵プラグは、その共振周波数がノッキング周波数に近くなるために、内燃機関の振動により発生するプラグキャップ一体型圧力センサ内蔵プラグの振動をノッキングとして誤検出することがある。このため、圧力センサの検出信号を用いてノッキングの検出を行う場合に、プラグキャップ一体型圧力センサ内蔵プラグを用いると、ノック検出精度が低下する虞がある。
【００４０】
よって、プラグキャップと圧力センサ内蔵プラグとは、一体不可分に構成しないことが望ましく、プラグキャップ一体型の圧力センサ内蔵プラグを用いる場合には、共振周波数がノッキング周波数の近傍とならないように構成すると良い。そして、圧力センサ内蔵プラグの内燃機関への取りつけ方法としては、請求項８のように、前述の請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラグキャップを用いる取付方法を用いれば、上述のように、センサ出力ケーブルを損傷させること無く、容易にプラグの取り付けおよび取り外し作業を行うことが可能になる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用された第１実施例である圧力センサ内蔵プラグ用のプラグキャップの構成を表す構成図であり、内部構造を表すために、プラグキャップの左半面を断面図として表している。また、図２は、第１実施例のプラグキャップ１を分解した際の斜視図である。
【００４２】
図１に示すように、本実施例のプラグキャップ１は、端部にて圧力センサ内蔵プラグ（以下、単にプラグともいう）２５と嵌合可能な筒状部１１と、プラグ２５および筒状部１１を収納するプラグホールの開口端を覆うゴム製のグロメット２１と、点火用高電圧を出力する点火コイルユニット２３とを備えている。
【００４３】
そして、筒状部１１は、ガラス含有のＰＢＴからなる外径（直径）２３ｍｍの筒状形状であり、筒状部１１の中心軸部分を長手方向に延びるよう配置された導電性材料からなるスプリング１３を備えている。また、筒状部１１の一端には、締め付け工具と嵌合可能となる六角形状である第１嵌合部１５が備えられ、他端にはプラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の金属製材料からなる第２嵌合部１７が備えられている。さらに、筒状部１１は、第２嵌合部１７の第１嵌合部１５側に隣接する内壁に、プラグ２５の碍子部２５ｂが挟持可能となるゴム製のプラグ接触部１９を備えている。また、図２に示すように、筒状部１１の外側面には、長手方向に延びる奥行き１．５ｍｍの溝状のクランプ部１１ａを備えている。
【００４４】
なお、スプリング１３は、その両端が、点火コイルユニット２３から突設される高圧端子２３ａと、プラグ２５の端子部２５ｃとに各々当接することで、点火コイルユニット２３にて発生された点火用高電圧をプラグ２５に供給する導電経路を形成している。
【００４５】
そして、第１嵌合部１５および第２嵌合部１７の大きさは、それぞれ締め付け工具およびプラグ２５の六角部２５ａに適した大きさとすればよく、本第１実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を１３ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１４ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。なお、第２嵌合部１７は、圧入あるいはインサート成形によって筒状部１１の端部に備えられる。
【００４６】
また、グロメット２１は、プラグ２５に点火用高電圧を印加するための導電経路を形成する高圧端子２３ａをプラグホール内に通すための貫通孔２１ａを備えている。そして、グロメット２１は、断面形状が筒状部１１の中心軸に関して対称であるため、筒状部１１の中心軸を中心として回転させても筒状部１１に取付可能である。また、図２に示すように、プラグ２５の主体金具の上部から導出されるセンサ出力ケーブル２５ｅをプラグホールの外部に挿通するためのケーブル挿通溝２１ｂが、グロメットの上面端部に設けられている。
【００４７】
さらに、図２に示すように、点火コイルユニット２３は、点火用高電圧を出力するための高圧端子２３ａが突設されており、また、外部機器と接続するためにセンサ出力ケーブル２５ｅの先端に設けられたコネクタ２５ｆを固定するためのコネクタ固定部２３ｂが設けられている。コネクタ固定部２３ｂは、点火コイルユニット２３の側面から水平方向に突設された板体の中間部分が垂直方向に曲折して端部が上方を向き、断面形状がＬ字型形状となる板体であり、コネクタ２５ｆの取付孔２５ｇにコネクタ固定部２３ｂの端部が差し込まれて、コネクタ２５ｆがコネクタ固定部２３ｂに固定される。
【００４８】
次に、第１実施例のプラグキャップ１を用いて、プラグ２５を内燃機関本体に取り付ける取付方法について説明する。
まず、プラグ２５を締め付けるためにプラグ２５の主体金具２５ｄに設けられた六角部２５ａを第２嵌合部１７と嵌合するとともに、プラグ接触部１９によってプラグ２５の碍子部２５ｂを挟持することで、筒状部１１をプラグ２５と嵌合する。このとき、プラグ２５の主体金具２５ｄの上部から導出されるセンサ出力ケーブル２５ｅが、筒状部１１の外側面に設けたクランプ部１１ａの端部に位置するように、プラグ２５を筒状部１１に嵌合する。
【００４９】
次に、プラグ２５の主体金具２５ｄの上部から導出されるセンサ出力ケーブル２５ｅを、筒状部１１の外側面に設けたクランプ部１１ａに嵌めこみ保持することで、第１嵌合部１５から第２嵌合部１７にかけて配設する。そして、嵌合された筒状部１１とプラグ２５とを、プラグ２５側から内燃機関のプラグホールに挿入し、第１嵌合部１５にレンチなどの工具を嵌め合わせて筒状部１１とプラグ２５とを回転させ、プラグ２５を螺合により締め付けることで、内燃機関本体に取り付けることが出来る。
【００５０】
この後、第１嵌合部１５の第２嵌合部１７側に隣接する外側面に筒状部１１の上端面と平行に設けられた環状突部１１ｂと、グロメット２１の内壁に設けられた環状溝部２１ｃとが当接するように、グロメット２１を筒状部１１の端部に嵌め合わせる。このように筒状部１１にグロメット２１を取り付けることで、プラグホールをグロメット２１で覆うことになり、プラグホールへの水などの浸入を防ぐことができる。このとき、センサ出力ケーブル２５ｅを、グロメット２１のケーブル挿通溝２１ｂを通じてプラグホールから取り出しておくとともに、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し位置が最適となるように、グロメット２１の取付方向を考慮して、グロメット２１を筒状部１１に取り付ける。
【００５１】
そして、プラグホールに配置されたグロメット２１の貫通孔２１ａに、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａを挿入し、点火コイルユニット２３を図示しない固定用ボルトによって内燃機関本体に固定する。さらに、センサ出力ケーブル２５ｅの先端のコネクタ２５ｆが、点火コイルユニット２３のコネクタ固定部２３ｂに取り付けられ、コネクタ２５ｆには、電子制御装置などの外部機器から延設されたコネクタが接続される。
【００５２】
第１実施例のプラグキャップ１を用いると、このような手順の取付方法によって、プラグ２５が内燃機関本体に取り付けられる。
以上説明したように、本実施例のプラグキャップ１を用いてプラグ２５を内燃機関本体に取り付けた場合、センサ出力ケーブル２５ｅがプラグレンチに巻き付くことがないことから、プラグ２５から導出されるセンサ出力ケーブル２５ｅをプラグ２５の回転に応じて移動させる必要がなくなる。また、センサ出力ケーブル２５ｅが、クランプ部１１ａに嵌め込まれて配設されるため、センサ出力ケーブル２５ｅとしてステンレス等の金属から成るメッシュ（シールド線）で覆われたものを使用する場合に、センサ出力ケーブル２５ｅがプラグホールの内壁を削り取ることがない。これに加えて、センサ出力ケーブル２５ｅのシールド線が傷つき破断することがない。
【００５３】
さらに、圧力センサ内蔵プラグ２５の上部にプラグキャップ１を取り付けた状態であれば、プラグ取り付け作業を行う際、プラグホールの浅い部分、あるいはプラグホールの外に第１嵌合部１５が位置するため、プラグレンチと第１嵌合部１５とを確実に嵌合できる。このため、センサ出力ケーブル２５ｅが、プラグレンチの嵌合部に設けられたケーブル挿通用溝に引っ掛かり、抜け落ちてしまうことがなくなる。
【００５４】
そして、プラグキャップ１は、プラグ取り付け作業後も、圧力センサ内蔵プラグ２５に嵌合された状態でプラグホール内に配置されることから、プラグの取り外し時にも、センサ出力ケーブル２５ｅをプラグキャップ１のクランプ部１１ａに保持した状態でプラグ２５を回転させることができる。したがって、プラグ取り外し時においても、センサ出力ケーブル２５ｅが抜け落ちてしまうことが無くなる。
【００５５】
さらに、内燃機関に装着する前に圧力センサ内蔵プラグ２５に対してプラグキャップ１を取り付けるため、内燃機関に装着した後にプラグホール内の圧力センサ内蔵プラグ２５に取り付ける場合のように、センサ出力ケーブル２５ｅが障害になることが無いため、プラグキャップ１の取り付け作業が容易となる。
【００５６】
また、筒状部１１がガラス含有のＰＢＴという強度の高い材料で形成され、また、第２嵌合部１７が金属製材料からなることから、プラグキャップ１は、プラグの締め付けトルク（２．５kg-m）に耐え得る強度を有し、プラグ２５を確実に締め付けることができる。
【００５７】
そして、筒状部１１を絶縁性に優れるＰＢＴにて形成したことから、プラグ２５と点火コイルユニット２３とを接続する導電経路となるスプリング１３を、内燃機関本体から絶縁する絶縁性能が高くなる。また、プラグ２５と当接する筒状部１１の内壁をゴム製のプラグ接触部１９で形成していることから、端子部２５ｃと主体金具２５ｄとの間で絶縁破壊が発生することを防いでいる。
【００５８】
さらに、筒状部１１の最大外径が２３ｍｍであることから、直径が２４ｍｍの小さなプラグホールにも挿入可能となる。なお、プラグホールの直径を２４ｍｍとすれば、シリンダヘッドにおける吸気弁・排気弁等の機構を備えるためのスペースを広く確保することが可能になることから、本実施例のプラグキャップ１を用いることで、内燃機関の性能を向上させるために、吸気弁・排気弁の挟角等を設計することが可能になる。
【００５９】
そして、グロメット２１は、筒状部１１の中心軸を中心として回転させても筒状部１１に取付可能な形状であるため、グロメット２１を回転させることでケーブル挿通溝２１ｂの位置を変更させることができることから、センサ出力ケーブル２５ｅを最適な位置から取り出すことが可能になる。
【００６０】
さらに、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａからプラグ２５の端子部２５ｃまでの導電経路が短いことから、点火用高電圧を効率良く火花エネルギとして使用することが可能になる。また、点火コイルユニット２３を図示しない固定用ボルトによって内燃機関本体に固定することで、高圧端子２３ａが挿入されたグロメット２１、およびグロメット２１と嵌合された筒状部１１も内燃機関本体に固定されることになり、振動によりプラグホールと衝突することを防ぐことができる。
【００６１】
したがって、第１実施例のプラグキャップ１によれば、センサ出力ケーブル２５ｅを損傷することなく、圧力センサ内蔵プラグ２５の取り付け及び取り外し作業を容易に行うことが出来るようになる。なお、第１実施例のプラグキャップ１においては、クランプ部１１ａが特許請求の範囲におけるケーブル配設部に相当する。
【００６２】
以上、本発明の第１実施例のプラグキャップ１について説明したが、他の実施例として、筒状部１１の強度を向上させた第２実施例のプラグキャップ３について、図３及び図４に基づいて説明する。図３は、第２実施例のプラグキャップ３の構成図を表し、図４は、プラグキャップ３を構成する筒状部１１の斜視図を表す。なお、図３および図４において、第１実施例のプラグキャップ１と同じ構成要素については、同一符号を付して表している。
【００６３】
図３に示すように、第２実施例のプラグキャップ３は、筒状部１１、グロメット２１、点火コイルユニット２３とを備えている。そして、第２実施例のプラグキャップ３において、点火コイルユニット２３は、第１実施例の点火コイルユニット２３と同様であり、グロメット２１は、中心軸方向の長さが短いが、上面端部にケーブル挿通溝を備えており、第１実施例のグロメット２１と略同一形状である。また、プラグ２５の内燃機関本体への取付方法についても、第１実施例と同様である。よって、第１実施例と異なる部分である筒状部１１の構造について、図３、図４を用いて以下に説明する。
【００６４】
図３に示すように、第２実施例のプラグキャップの筒状部１１は、外径２０ｍｍの筒状の金属製材料からなるハウジング３１を主体として構成されている。そして、ハウジング３１の一端にプラグ締め付け工具と嵌合可能となる六角形状である第１嵌合部１５を備え、他端にプラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の第２嵌合部１７を備えている。また、ハウジング３１の中心軸部分を長手方向に延びるよう導電性材料からなるスプリング１３が配置されるように、ハウジング３１の内部にゴム製の絶縁部３３がインサート成形されている。そして、絶縁部３３の内壁のうち、第１嵌合部１５部分の内壁には、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａが挟持可能な形状である高圧端子接触部３３ａが備えられ、また、第２嵌合部１７の第１嵌合部１５側に隣接する内壁には、プラグ２５の碍子部２５ｂが挟持可能な形状であるプラグ接触部３３ｂが備えられる。また、図４に示すように、筒状部１１の外側面には、長手方向に延びる高さ１．５ｍｍの２本の突条クランプ部３５が２箇所に備えられ、突条クランプ部３５は、２本の突条の間に挟み込むことで、センサ出力ケーブル２５ｅを保持することができる。
【００６５】
なお、スプリング１３は、その両端が、点火コイルユニット２３から突設される高圧端子２３ａと、プラグ２５の端子部２５ｃとに各々当接して、点火コイルユニット２３にて発生される点火用高電圧をプラグ２５に供給する導電経路を形成している。
【００６６】
また、本第２実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を１３ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１４ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。
なお、プラグ２５の六角部２５ａは、六角対辺を１４ｍｍ以下に設定することは困難である。六角対辺を１４ｍｍ以下にすると、碍子部２５ｂの外径を細くせざるを得ず、強度の確保が困難だからである。これに対し、第１嵌合部１５の六角対辺を、プラグ２５の六角部２５ａよりも細くすることは容易である。この部分の強度確保が容易だからである。従って、プラグ２５を螺合するためのプラグレンチよりも小さいレンチでプラグキャップ１を締め付けることが出来るため、センサ出力ケーブル２５ｅをさらに損傷し難くすることができる。
【００６７】
このように、第２実施例のプラグキャップ３によれば、筒状部１１が金属製材料のハウジング３１を主体として構成されていることから、プラグの締め付けトルクに対する強度が大きくなる。そして、金属製材料を主体として形成した筒状部１１を備えたプラグキャップ３は、第１実施例のように樹脂材料を主体として形成した筒状部１１よりも直径を小さくして形成した場合でも、プラグ締め付けトルクに耐えられる強度を実現することが可能になる。このため、第２実施例のプラグキャップ３を用いることで、プラグホールの直径をより小さくすることが可能になり、シリンダヘッドにおける吸気弁・排気弁等の機構を備えるためのスペースを広く確保することができるようになる。
【００６８】
そして、ハウジング３１の端部を加工して、第１嵌合部１５および第２嵌合部１７を形成すれば、第１嵌合部１５から第２嵌合部１７までが一体の金属製材料からなる筒状部１１を実現できる。このため、プラグ締め付けトルクに対するプラグキャップ全体の強度が優れると共に、プラグレンチおよびプラグ２５との嵌合部分の強度も十分となる。
【００６９】
一方、センサ出力ケーブル２５ｅを保持するための突条クランプ部３５が、筒状部１１の外側面から突設されていることから、突条クランプ部３５を含めた筒状部１１の直径は２１．５ｍｍ（２０ｍｍ＋１．５ｍｍ）となり、筒状部１１自体の直径よりも大きくなってしまう。しかし、一般的にセンサ出力ケーブル２５ｅの直径は１．５ｍｍ程度であり、突条クランプ部３５は、センサ出力ケーブル２５ｅの直径と同等の高さがあれば保持可能であることから、突条クランプ部３５を含めた筒状部１１の直径を、少なくとも２４ｍｍ以下とすることは可能である。
【００７０】
さらに、スプリング１３が、絶縁性に優れるゴム製の絶縁部３３の中心軸部分に配置されていることから、プラグ２５と点火コイルユニット２３を接続し、点火用高電圧が通電される導電経路となるスプリング１３を、内燃機関本体から絶縁する絶縁性能を高くすることが出来る。
【００７１】
したがって、第２実施例のプラグキャップ３によれば、第１実施例のプラグキャップ１が有する効果に加えて、プラグの締め付けトルクに対する強度を大きくすることが出来るため、直径をさらに小さくすることが可能になる。これにより、シリンダヘッドにおける吸気弁・排気弁等のような機構を備えるためのスペースをさらに広く確保することが可能になる。
【００７２】
なお、絶縁部３３を形成する材料としては、ゴムに限らず、樹脂材料を用いてもよく、絶縁性に優れた材料を用いることが望ましい。また、絶縁部３３を形成するに際しては、例えば、ハウジング３１の側面に樹脂を注入するための注入孔を設けておき、この注入孔を用いてインサート成形することで絶縁部３３を形成してもよい。さらに、ハウジング３１を形成する金属製材料としては、プラグ締め付けトルクに耐えられる強度を有し、耐食性に優れ、低コストとなる材料を用いることが望ましい。また、突条クランプ部３５は、本実施例では２箇所に備えられているが、１箇所のみであってもよい。
【００７３】
さらに、第２実施例のプラグキャップ３を構成する筒状部１１の第２嵌合部１７側の端部を、加締めあるいは溶接などにより、プラグ２５の主体金具と接合し、プラグキャップ３とプラグ２５とを一体に形成すれば、プラグ取り付け時に、プラグキャップ３からプラグ２５が脱落することを確実に防ぐことが出来る。なお、第２実施例のプラグキャップ３においては、突条クランプ部３５が特許請求の範囲におけるケーブル配設部に相当する。
【００７４】
ところで、圧力センサ内蔵プラグ２５にて、内燃機関の筒内圧を精度良く検出するためには、プラグキャップの重量は軽い方が好ましい。しかし、強度を考慮して金属製材料を用いた場合には、プラグキャップの重量が重くなり、筒内圧の検出精度を低下させてしまう虞がある。
【００７５】
そこで、第３実施例として、金属製材料を用いて形成したプラグキャップのうち、軽量化を図ったプラグキャップについて説明する。なお、第３実施例のプラグキャップは、第２実施例のプラグキャップ３と比べて、筒状部１１の構造のみが異なるため、第３実施例の筒状部１１の構造について、図５に基づいて説明する。
【００７６】
図５（ａ）は、第３実施例のプラグキャップを構成する筒状部１１のハウジング３１を端部方向から見たときの平面図であり、図５（ｂ）は、ハウジング３１の斜視図である。また、図５（ｃ）は、ハウジング３１内に絶縁部３３が充填された状態の筒状部１１を端部方向から見たときの平面図であり、図５（ｄ）は、ハウジング３１内に絶縁部３３が充填された状態の筒状部１１の斜視図である。
【００７７】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、第３実施例のプラグキャップを構成する筒状部１１のハウジング３１は、一端にプラグ締め付け工具と嵌合可能となる六角形状である第１嵌合部１５を備えている。また、ハウジング３１の他端には、プラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の金属製材料からなる第２嵌合部１７を備えている。そして、ハウジング３１は、第１嵌合部１５と第２嵌合部１７との間の中間部分が３本の枠部３１ａで形成され、隣合う枠部３１ａの間に中空部３１ｂを有している。
【００７８】
なお、本第３実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を１３ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１４ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。
そして、ハウジング３１の中心軸部分を長手方向に延びるよう導電性材料からなるスプリング１３が配置されるように、ゴム材料からなる絶縁部３３をインサート成形により形成することで、図５（ｃ）（ｄ）に示すような筒状部１１が形成される。このとき、筒状部１１の外側面のうち、中空部３１ｂに配置された絶縁部３３からなる外側面に、長手方向に延びる奥行き１．５ｍｍの溝状のクランプ部３３ｃを備えて、センサ出力ケーブル２５ｅを保持可能としている。
【００７９】
なお、スプリング１３は、その両端が、点火コイルユニット２３から突設される高圧端子２３ａと、プラグ２５の端子部２５ｃとに各々当接して、点火コイルユニット２３にて発生される点火用高電圧をプラグ２５に供給する導電経路を形成している。
【００８０】
よって、第３実施例のプラグキャップを構成する筒状部１１は、金属製材料からなるハウジング３１によって、プラグ締め付け強度に対する十分な強度を持つと共に、中空部３１ｂを設けることでプラグキャップの重量を軽くすることで、筒内圧の検出精度への影響を小さくしている。
【００８１】
また、センサ出力ケーブル２５ｅを保持するためのクランプ部３３ｃを、筒状部１１の直径が大きくならないように備えることができるため、プラグホールの直径を更に小さくすることが可能になる。
なお、第３実施例のプラグキャップは、前述した各実施例のプラグキャップと同様に、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの脱着作業が容易となり、プラグホールを削り取ることがない、という効果を奏することは言うまでもない。そして、第３実施例のプラグキャップにおいては、クランプ部３３ｃが特許請求の範囲におけるケーブル配設部に相当する。
【００８２】
また、上述の実施例では、グロメットに設けられたケーブル挿通溝は単数であるが、例えば、図６に示すように、貫通孔２１ａを中心として、上面の周方向に均等に配置された複数のケーブル挿通溝２１ｂを備えるようにしても良い。つまり、複数のケーブル挿通溝２１ｂを設けることで、グロメット２１の取付方向が内燃機関に対して一定方向に定められてしまう場合にも、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し位置を複数のケーブル挿通溝２１ｂの中から選択することが可能になる。これにより、コネクタ２５ｆと外部機器との接続を容易に実現することが出来るようになる。
【００８３】
次に、第４実施例として、センサ出力ケーブルを配設するためのケーブル配設部を内部に備えたプラグキャップ７を、図７に示す構成図に基づき説明する。なお、図７では、プラグキャップを横方向から見た構成図を図７（ａ）に示しており、図７（ａ）における上方向（Ａ−Ａ視方向）から見たプラグキャップの外形を図７（ｂ）に示す。また、図７（ａ）ではプラグキャップの一部を断面図として表している。
【００８４】
図７（ａ）に示すように、第４実施例のプラグキャップ７は、長手方向における中央部分の外径が２２ｍｍである筒状の金属製材料からなるハウジング３１を主体として構成されている。そして、プラグキャップ７は、ハウジング３１の一端にプラグ締め付け工具と嵌合可能な六角形状である第１嵌合部１５を備え、他端にプラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の第２嵌合部１７を備えている。なお、本第４実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を２４ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１６ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。
【００８５】
また、ハウジング３１の中心軸部分を長手方向に延びるよう導電性材料からなるスプリング１３が配置されるように、ハウジング３１の内部にシリコンゴム製の絶縁部３３が保持されている。そして、絶縁部３３の内壁のうち、第１嵌合部１５側の内壁には、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａが挟持可能な形状である高圧端子接触部３３ａが備えられ、また、第２嵌合部１７の第１嵌合部１５側に隣接する内壁には、プラグ２５の碍子部２５ｂが挟持可能な形状であるプラグ接触部３３ｂが備えられる。
【００８６】
さらに、絶縁部３３は、第２嵌合部１７側の端部から第１嵌合部１５側の端部にかけての空洞として設けられ、圧力センサ内蔵プラグ２５のセンサ出力ケーブル２５ｅを配設するためのケーブル配設部３３ｇを備えている。なお、センサ出力ケーブル２５ｅは、圧力センサ内蔵プラグ２５の内部で圧電素子２５ｈに接続されており、また、ノイズの影響を抑えるために表面がステンレスメッシュで覆われている。
【００８７】
そして、絶縁部３３は、第１嵌合部１５側の端部がハウジング３１の端部よりも突出して形成されており、この突出部分には、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し方向が選択可能となるように、高圧端子２３ａが挿入されるプラグキャップ７の中心軸を中心とする周方向に分散した６個のケーブル取り出し部３３ｄが設けられている（図７（ｂ）参照）。
【００８８】
さらに、絶縁部３３における第１嵌合部１５側の端部には、高圧端子２３ａが挿入されるプラグキャップ７の中心軸の部分と、センサ出力ケーブル２５ｅを配置するためのケーブル配置溝３３ｅと、を分割するように、プラグキャップ７の中心軸の周囲を囲む壁状に形成された仕切り部３３ｆが備えられている（図７（ｂ）参照）。なお、ケーブル配置溝３３ｅは、ケーブル配設部３３ｇの第１嵌合部側の端部からケーブル取り出し部３３ｄに至るセンサ出力ケーブル２５ｅを配置するための領域である。
【００８９】
次に、第４実施例のプラグキャップ７を圧力センサ内蔵プラグ２５に装着する方法を説明する。まず、圧力センサ内蔵プラグ２５のセンサ出力ケーブル２５ｅの端部に取り付けられたコネクタ２５ｆを、絶縁部３３を装着していないハウジング３１の第２嵌合部１７側からハウジング３１内部に挿入して第１嵌合部１５側から取り出す。そして、六角部２５ａと第２嵌合部１７とを嵌合させる。このとき、センサ出力ケーブル２５ｅをハウジング３１の内部でたるみの無い程度に保持しておく。次に、絶縁部３３に設けられたケーブル配設部３３ｇとセンサ出力ケーブル２５ｅの位置を合わせてハウジング３１の第１嵌合部１５側から第２嵌合部１７側に向けて絶縁部３３を挿入し、プラグ２５の碍子部２５ｂをプラグ接触部３３ｂにより把持させる。
【００９０】
また、このようにプラグキャップ７が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を内燃機関に装着するには、まず、内燃機関のシリンダヘッド４１に設けられた金属製パイプから成るプラグホール４３に、プラグキャップ７が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を接地電極側から挿入する。そして、センサ出力ケーブル２５ｅの端部に装着されたコネクタ２５ｆを、高圧端子接触部３３ａの中に仮に入れておく。このあと、プラグ締め付け工具を第１嵌合部１５に嵌合し、プラグ締め付け工具によりプラグキャップ７と圧力センサ内蔵プラグ２５とを同時に回転させて締め付けることで、プラグキャップ７が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を内燃機関に装着する。
【００９１】
そして、内燃機関に装着した後、コネクタ２５ｆを高圧端子接触部３３ａから取り出し、６個のケーブル取り出し部３３ｄのうち、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し方向として最適なケーブル取り出し部３３ｄから、センサ出力ケーブル２５ｅを外部に取り出す。
【００９２】
このあと、高圧端子２３ａを高圧端子接触部３３ａに挿入して、点火コイルユニット２３をプラグキャップ７に装着すると共に、点火コイルユニット２３を図示しない固定用ボルトによって内燃機関本体に固定する。このように、点火コイルユニット２３をプラグキャップ７に装着することで、スプリング１３と高圧端子２３ａとを接触させ、点火用高電圧を印加するための導電経路を形成する。また、コネクタ２５ｆは、電子制御装置などの外部機器に接続されているコネクタと接続されて、検出した圧力に応じた電気信号の信号経路を形成する。
【００９３】
なお、このとき、点火コイルユニット２３と、プラグホール４３の中心軸を中心としてシリンダヘッド４１の上部に形成された環状の台座部５７とが当接することにより、プラグホール内に水などが侵入することを防いでいる。
以上、説明したように、第４実施例のプラグキャップ７によれば、ケーブル配設部３３ｇがプラグキャップ７の内部、つまり、ハウジング３１の内部に備えられており、センサ出力ケーブル２５ｅがプラグホール４３の内壁に接触するのを確実に防ぐことができる。
【００９４】
また、ケーブル取り出し部３３ｄが６個設けられていることにより、内燃機関に取り付けた時の圧力センサ内蔵プラグ２５の方向が一定でない場合でも、６個のうち、センサ出力ケーブル２５ｅを最適な位置から取り出すことが出来るケーブル取り出し部３３ｄを選択することで、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し方向を最適な方向に設定することができる。
【００９５】
さらに、仕切り部３３ｆが設けられているため、センサ出力ケーブル２５ｅが第１嵌合部１５側の端部においてプラグキャップ７の中心軸を横切るのを防ぐことができ、高圧端子２３ａを挿入する際にセンサ出力ケーブル２５ｅが障害となることなく、高圧端子２３ａの挿入作業を容易に行うことができる。
【００９６】
なお、第４実施例のプラグキャップについては、前述した各実施例のプラグキャップと同様に、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの脱着作業が容易となり、プラグホールを削り取ることがない、という効果を奏することは言うまでもない。
【００９７】
次に、第５実施例として、検出した圧力に応じた電気信号を外部機器に対して出力する信号出力電極を備えたプラグキャップ９を、図８に示す構成図に基づき説明する。なお、図８では、プラグキャップを横方向から見た構成図を図８（ａ）に示しており、図８（ａ）におけるプラグキャップのＢ−Ｂ視断面図を図８（ｂ）に示す。また、図８（ａ）ではプラグキャップの一部を断面図として表している。
【００９８】
図８（ａ）に示すように、第５実施例のプラグキャップ９は、長手方向における中央部分の外径が２２ｍｍである略筒状の金属製材料からなるハウジング３１を主体として構成されている。そして、プラグキャップ９は、ハウジング３１の一端にプラグ締め付け工具と嵌合可能な六角形状である第１嵌合部１５を備え、他端にプラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の第２嵌合部１７を備えている。なお、本第５実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を２４ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１４ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。
【００９９】
また、ハウジング３１の外側面には、第１嵌合部１５から第２嵌合部１７に至る溝状のケーブル配設部３１ｃが設けられている。なお、図８（ｂ）に示すプラグキャップ９の断面図から判るように、ケーブル配設部３１ｃには、センサ出力ケーブル２５ｅを保持するためのゴム製のクランプ部３１ｄが備えられている。また、センサ出力ケーブル２５ｅは、圧力センサ内蔵プラグ２５の内部で、圧電素子２５ｈに接続されており、また、ノイズの影響を抑えるために表面がステンレスメッシュで覆われている。
【０１００】
そして、ハウジング３１の中心軸部分を長手方向に延びるよう導電性材料からなるスプリング１３が配置されるように、ハウジング３１の内部にシリコンゴム製の絶縁部３３がインサート成形されている。また、絶縁部３３の内壁のうち、第１嵌合部１５部分の内壁には、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａが挟持可能な形状である高圧端子接触部３３ａが備えられ、また、第２嵌合部１７の第１嵌合部１５側に隣接する内壁には、プラグ２５の碍子部２５ｂが挟持可能な形状であるプラグ接触部３３ｂが備えられる。
【０１０１】
さらに、絶縁部３３における第１嵌合部１５側には、高圧端子２３ａが挿入されるプラグキャップ９の中心軸を中心として、環状の信号出力電極５１が備えられている。そして、この信号出力電極５１には、ハウジング３１の側面に設けられた挿通穴から挿入されたセンサ出力ケーブル２５ｅの芯線２５ｉが接続されており、検出した圧力に応じた電気信号を外部機器に対して出力する。
【０１０２】
そして、第５実施例のプラグキャップ９を圧力センサ内蔵プラグ２５に装着するには、まず、圧力センサ内蔵プラグ２５を端子部２５ｃ側からプラグキャップ９のプラグ接触部３３ｂに挿入して、六角部２５ａと第２嵌合部１７とを嵌合する。このあと、センサ出力ケーブル２５ｅをクランプ部３１ｄにより保持することで、センサ出力ケーブル２５ｅをケーブル配設部３１ｃに配設し、プラグキャップ９における第２嵌合部１７側から第１嵌合部１５側にかけてセンサ出力ケーブル２５ｅを配設する。
【０１０３】
さらに、センサ出力ケーブル２５ｅの端部から芯線２５ｉを取り出し、ハウジング３１の挿通穴から芯線２５ｉをハウジング３１の内部に挿通し、芯線２５ｉと信号出力電極５１とをハンダ付けまたは溶接により接続する。このあと、挿通穴がシリコンゴム５５により封鎖されると共に、センサ出力ケーブル２５ｅがこのシリコンゴム５５によってハウジング３１に固着される。このようにして、プラグキャップ９が圧力センサ内蔵プラグ２５に装着される。
【０１０４】
そして、このようにプラグキャップ９が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を内燃機関に装着するには、まず、内燃機関のシリンダヘッド４１に設けられた金属製パイプから成るプラグホール４３に、プラグキャップ９が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を接地電極側から挿入する。そして、プラグ締め付け工具を第１嵌合部１５に嵌合し、プラグ締め付け工具によりプラグキャップ９と圧力センサ内蔵プラグ２５とを同時に回転させて締め付けることで、プラグキャップ９が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を内燃機関に装着する。
【０１０５】
このあと、高圧端子２３ａを高圧端子接触部３３ａに挿入して、点火コイルユニット２３をプラグキャップ７に装着すると共に、点火コイルユニット２３を図示しない固定用ボルトによって内燃機関本体に固定する。このように、点火コイルユニット２３をプラグキャップ７に装着することで、スプリング１３と高圧端子２３ａとを接触させ、点火用高電圧を印加するための導電経路を形成する。
【０１０６】
また、この高圧端子２３ａには、その周囲に環状の外部機器側電極５３が備えられており、点火コイルユニット２３をプラグキャップ９に装着した際に、外部機器側電極５３がプラグキャップ９に備えられた信号出力電極５１と当接する。これにより、信号出力電極５１と外部機器側電極５３とが電気的に接続されて、検出した圧力に応じた電気信号の信号経路を形成する。なお、外部機器側電極５３は、電子制御装置などの外部機器に接続されている。
【０１０７】
なお、このとき、点火コイルユニット２３と、プラグホール４３の中心軸を中心としてシリンダヘッド４１の上部に形成された環状の台座部５７とが当接することにより、プラグホール内に水などが侵入することを防いでいる。
また、絶縁部３３における高圧端子接触部３３ａの内周に設けられた凸状部３４と、高圧端子２３ａの円筒状の外周とが密着することで水などの侵入を防ぎ、信号出力電極５１および外部機器側電極５３への防水の役割を果たしている。
【０１０８】
以上、説明したように、第５実施例のプラグキャップ９によれば、センサ出力ケーブル２５ｅの端部に装着するコネクタではなく、プラグキャップ９の第１嵌合部１５側に設けられた信号出力電極５１を介して、検出した圧力に応じた電気信号を電子制御装置などの外部機器に出力する。そして、高圧端子２３ａを高圧端子接触部３３ａに挿入することにより、高圧端子２３ａの周囲に設けられた外部機器側電極５３と、プラグキャップ９に備えられた信号出力電極５１とが接触するよう構成されている。
【０１０９】
これにより、センサ出力ケーブル２５ｅの端部にコネクタを装着することなく、外部機器に対して検出した圧力に応じた電気信号を出力することができるため、コネクタを省略でき、省スペース化を図ることができる。また、高圧端子２３ａを高圧端子接触部３３ａに挿入することにより、信号出力電極５１と外部機器側電極５３とが接触するため、点火用高電圧および圧力検出信号の２系統に関する圧力センサ内蔵プラグと外部機器との接続作業を一度に実施でき、接続作業を簡略化することができる。
【０１１０】
なお、第５実施例のプラグキャップについては、前述した各実施例のプラグキャップと同様に、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの脱着作業が容易となり、プラグホールを削り取ることがない、という効果を奏することは言うまでもない。
【０１１１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、こうした実施例に限定されることなく、種々の態様をとることができる。
例えば、プラグキャップを装着した圧力センサ内蔵プラグをプラグホールに挿入した際に、第１嵌合部がプラグホールの外部に位置するようにプラグキャップを形成しても良い。これにより、プラグ締め付け工具として、ボックスレンチなどのように第１嵌合部を覆う形態ではなく、スパナなどのように第１嵌合部の六角形のうち平行な２面に当接して第１嵌合部を挟持する形態のプラグ締め付け工具を用いることが可能となる。
【０１１２】
また、第４実施例のようにケーブル取り出し部を備えたプラグキャップについては、ケーブル取り出し部の数は６個に限ることはなく、必要に応じた数だけ設けるとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例のプラグキャップの構成を示す構成図である。
【図２】 第１実施例のプラグキャップを分解した際の斜視図である。
【図３】 第２実施例のプラグキャップの構成を示す構成図である。
【図４】 第２実施例のプラグキャップを構成する筒状部の斜視図である。
【図５】 第３実施例のプラグキャップの筒状部を示す斜視図である。
【図６】 複数のケーブル挿通溝を備えたグロメットを示す斜視図である。
【図７】 （ａ）が第４実施例のプラグキャップを横方向から見た構成図であり、（ｂ）が上方向（Ａ−Ａ視方向）から見た第４実施例のプラグキャップの外形図である。
【図８】 （ａ）が第５実施例のプラグキャップを横方向から見た構成図であり、（ｂ）がプラグキャップのＢ−Ｂ視断面図である。
【符号の説明】
１、３，７，９…プラグキャップ、１１…筒状部、１１ａ…クランプ部、１５…第１嵌合部、１７…第２嵌合部、１９…プラグ接触部、２１…グロメット、２１ｂ…ケーブル挿通溝、２３…点火コイルユニット、２３ａ…高圧端子、２５…圧力センサ内蔵プラグ、２５ｅ…センサ出力ケーブル、２５ｆ…コネクタ、３１…ハウジング、３１ｃ…ケーブル配設部、３３…絶縁部、３３ｃ…クランプ部、３３ｄ…ケーブル取り出し部、３３ｅ…ケーブル配置溝、３３ｆ…仕切り部、３３ｇ…ケーブル配設部、３５…突条クランプ部、５１…信号出力電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に装着された圧力センサ内蔵プラグの上部に取り付けられ、プラグに点火用高電圧を印加するための導電経路を形成するプラグキャップに関し、さらに、圧力センサ内蔵プラグの取付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関では、機関の運転を総合的に制御するために、内燃機関各部の運転状態を検出しており、例えば、検出される状態量の一つである燃焼室内の圧力（筒内圧）を用いることで、失火やノッキングの検出や、燃料消費率の向上等を実現することが可能になる。そして、この筒内圧を測定するための圧力センサとしては、プラグの取り付け座に配置することで、プラグ締め付け荷重の変動により筒内圧を検出し、検出した圧力に応じた電気信号をセンサ出力ケーブルから出力する圧力センサが知られている。
【０００３】
しかし、この種の圧力センサからの電気信号を、電子制御装置などの外部機器に入力するためには、プラグの主体金具の外周部分に、主体金具の下から上に向けてセンサ出力ケーブルを取り出すためのスペースを確保する必要がある。特にプラグホール内にコイルを設けるタイプの場合には、プラグホール内径とコイル外径とのクリアランスがほどんどないことから、センサ出力ケーブルを通すための溝状の領域をプラグホールに設けなければならず、プラグホールの形状が複雑になるため、コストが高くなるという問題が発生してしまう。これに対して、センサ出力ケーブルを通すことが出来るようにプラグホール全体の直径を大きくすれば、プラグホールの形状が複雑になることはない。しかしながら、内燃機関の性能向上を目的として、吸気弁・排気弁の挟角等を設計する場合には、吸気弁・排気弁の間に位置するプラグホールは出来る限り小径化することが望ましい。
【０００４】
こうした要望に応える圧力測定器として、圧力センサ内蔵プラグ（ＰＧＰＳ）が提案されている（特開平６−２９０８５３号公報参照）。この圧力センサ内蔵プラグは、主体金具の取付座部内に圧電素子を備え、プラグ締め付け荷重の変化を検出することにより内燃機関の筒内圧を検出するものであり、検出した圧力に応じた電気信号を出力するセンサ出力ケーブルが主体金具の上部から導出されている。このセンサ出力ケーブルが、主体金具の上部から導出されるので、プラグホールの直径を大きく加工することなく、プラグホールの外にセンサ出力ケーブルを取り出すことが可能になる。これにより、シリンダヘッドにおいて、吸気弁・排気弁等の機構を備えるためのスペースを広く確保することができるため、内燃機関の性能向上を目的として、吸気弁・排気弁の挟角等を設計することが可能になる。
【０００５】
そして、圧力センサ内蔵プラグは、主体金具に設けられた雄ネジ（ネジ溝）によって、プラグホールの底部で内燃機関本体に取り付けられて、火花を発生させる中心電極と接地電極とのギャップが気筒内に配置される。また、センサ出力ケーブルがプラグホールから取り出されて、電子制御装置などの外部機器に接続されることで、圧力センサ内蔵プラグによって検出された筒内圧が、例えば、電子制御装置で実行される内燃機関の運転制御処理等において、内燃機関の運転状態を検出するために用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧力センサ内蔵プラグは、センサ出力ケーブルが存在するために、内燃機関本体への取付作業が困難になるという問題がある。つまり、圧力センサ内蔵プラグは、主体金具に設けられた雄ネジによって内燃機関本体に取り付けられるため、取り付け時に、センサ出力ケーブルがプラグレンチなどの締め付け工具に巻き付いてしまうという問題が発生する。
【０００７】
このようなセンサ出力ケーブルの巻付きを防ぐには、プラグ取り付け時に、圧力センサ内蔵プラグの回転に合わせてセンサ出力ケーブルを移動させる必要があるため、かなりの手間を要するとともにプラグ取付作業が困難となる。
一方、圧力センサ内蔵プラグのための締め付け用工具であるプラグレンチは、圧力センサ内蔵プラグと嵌合可能にするために、プラグとの嵌合部に主体金具から導出されるセンサ出力ケーブルを挿通するための溝が設けられている。しかし、プラグホールの奥深い部分で、プラグレンチの嵌合部が圧力センサ内蔵プラグの六角部に完全に嵌合されていないことに気付かずに、浮いた状態で締め付け作業を行うと、センサ出力ケーブルがプラグレンチの溝に誤って掛かることがある。このような状態で、プラグレンチを回転させると、センサ出力ケーブルが引張られて、主体金具から抜け落ちてしまうことがある。
【０００８】
このようなセンサ出力ケーブルの抜け落ちは、プラグ取り付け時に限らず、プラグ取り外し時にも発生する虞がある。
また、センサ出力ケーブルは、外部からのノイズの影響を抑えるために、例えばステンレス等の金属から成るメッシュ（シールド線）で覆われたものが使用されることがある。このように金属製のメッシュで覆われたセンサ出力ケーブルを備えた圧力センサ内蔵プラグについては、内燃機関に装着するための締め付け作業の際に、センサ出力ケーブルがプラグホールに接触すると、金属製のメッシュがプラグホールの内壁面を削り取り、傷つけてしまうことがある。こうして、プラグホール内面を削り取ることにより生じる塵が、プラグとシリンダヘッドとの間に挟み込まれると、ネジ溝の破損や燃焼室の気密性低下などが生じる虞がある。これに加えて、センサ出力ケーブルとプラグホールの内壁面との摩擦により、センサ出力ケーブルのシールド線が破断すると、外部からのノイズ（点火ノイズなど）の影響を抑える効果が低減する。
【０００９】
ところで、内燃機関に装着した圧力センサ内蔵プラグは、プラグの端子電極と点火コイルの高圧端子とを接続するために、高圧端子に接続されるプラグキャップが装着される。しかし、プラグホールの底部に位置するプラグにプラグキャップを装着する際には、プラグホールが狭くセンサ出力ケーブルが障害となるため、プラグホールへのプラグキャップの挿入は困難となる。
【００１０】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの脱着作業が容易となり、プラグホールを削り取ることなく、また、プラグへの装着が容易であるプラグキャップを提供し、さらには、圧力センサ内蔵プラグの容易な取付方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、主体金具の取付座部内に圧電素子を備え、圧電素子によりプラグ締め付け荷重の変化を検出することによって内燃機関の筒内圧を検出し、検出した圧力に応じた電気信号を、主体金具の上部から導出されるセンサ出力ケーブルから出力する圧力センサ内蔵プラグの上部に取り付けられ、このプラグに点火用高電圧を印加するための導電経路を形成するとともに、この導電経路を外部から絶縁するために備えられる筒状のプラグキャップであって、一端にプラグ締め付け用工具と嵌合するための第１嵌合部を備え、他端にプラグを締め付けるために主体金具に設けられた六角部と嵌合するための第２嵌合部を備え、第２嵌合部側の端部から第１嵌合部側の端部にかけてセンサ出力ケーブルを配設するためのケーブル配設部を備えたこと、を特徴とする。
【００１２】
つまり、このプラグキャップを用いれば、第２嵌合部に圧力センサ内蔵プラグの六角部を嵌合した状態で、プラグキャップと圧力センサ内蔵プラグとをプラグホールに挿入し、第１嵌合部に締め付け用工具を嵌合して締め付けることで、プラグを内燃機関本体に取り付けることができる。このとき、プラグから導出されるセンサ出力ケーブルを、第２嵌合部側の端部から第１嵌合部側の端部にかけて備えられたケーブル配設部に配設することにより、センサ出力ケーブルがプラグレンチに巻き付くことがない。
【００１３】
また、センサ出力ケーブルをケーブル配設部に配設することにより、センサ出力ケーブルを覆う金属製のメッシュがプラグホールの内壁を削り取ることが無いため、プラグとシリンダヘッドとの間に削り塵が挟み込まれてネジ溝が破損することや、燃焼室における気密性の低下を防ぐことができる。
【００１４】
さらに、圧力センサ内蔵プラグの上部にプラグキャップを取り付けた状態でプラグ取り付け作業を行う場合、プラグホールの浅い部分、あるいはプラグホールの外に第１嵌合部が位置するため、プラグレンチと第１嵌合部とを確実に嵌合できる。このため、プラグレンチが完全に嵌合されていない状態で締め付け作業を行うことによりセンサ出力ケーブルがプラグレンチの溝に掛かり、抜け落ちることが無くなる。
【００１５】
また、プラグキャップは、奥行きの深いプラグホールの底部に備えられたプラグに点火用高電圧を印加するための導電経路を形成するために、プラグの上部に取り付けられる。そのため、プラグキャップは、プラグ取り付け作業後も、圧力センサ内蔵プラグに嵌合された状態でプラグホール内に配置されることから、プラグの取り外し時にも、取り付け時と同様に、センサ出力ケーブルをプラグキャップのケーブル配設部に配設した状態でプラグを回転させることができる。したがって、プラグ取り外し時においても、センサ出力ケーブルが、プラグ締め付け用工具の嵌合部に設けられたケーブル挿通用の溝に引っ掛かり、センサ出力ケーブルが抜け落ちてしまうことが無くなるのである。
【００１６】
さらに、本発明のプラグキャップは、内燃機関に装着する前に圧力センサ内蔵プラグに取り付けるため、内燃機関に装着した後にプラグホール内の圧力センサ内蔵プラグに取り付ける場合のように、センサ出力ケーブルが障害になることが無いため、プラグキャップの取り付け作業が容易となる。
【００１７】
したがって、本発明（請求項１）のプラグキャップによれば、センサ出力ケーブルを損傷することや、プラグホールを削り取ることなく、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの着脱作業を容易に行うことができ、また、プラグへのプラグキャップの装着を容易に行うことができる。
【００１８】
なお、プラグキャップは、プラグへ印加される点火用高電圧が通電される導電経路を、内燃機関本体から絶縁する必要があるため、絶縁性に優れた材料を用いるとよく、絶縁性に優れた材料として、例えば、樹脂材料を用いると良い。
一方、プラグを内燃機関に取り付ける際のプラグの締め付けトルクは、一般的に２．５［kg-m］であり、プラグキャップは、このプラグ締め付けトルクに耐える必要があることから、プラグの締め付け荷重に耐える強度を有する樹脂材料にて形成するとよい。これにより、プラグキャップの絶縁性能が高くなるとともに、締め付け荷重に耐える強度を有することから、プラグを確実に内燃機関に締め付けることが可能になる。なお、このようなプラグキャップを実現するには、樹脂材料として、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を用いるとよく、さらに、締め付け荷重に対する強度を向上させるには、ガラスを含有させるとよい。
【００１９】
そして、プラグキャップは、プラグの締め付け時のトルクに耐え得る材料にて形成することでプラグの締め付け作業は可能になるが、プラグおよび工具と直接嵌合する第１嵌合部および第２嵌合部は、特に大きな力が印加されてしまい、締め付けトルクに耐えられず変形してしまう虞がある。そのため、プラグキャップは、請求項２に記載のように、第１嵌合部および第２嵌合部の少なくとも一方を、金属製材料にて形成するとよい。
【００２０】
このように、金属性材料で形成された第１嵌合部および第２嵌合部は、特に大きな締め付けトルクが印加された場合においても強度が十分であることから、締め付けトルクに耐えられず変形し難くなり、十分にプラグの締め付けを行うことができる。
【００２１】
ところで、圧力センサ内蔵プラグは、螺合により内燃機関に装着することが多く、螺合による装着方法では、プラグ取付時のセンサ出力ケーブルの取り出し位置（方向）を一定にすることは難しい。そこで、請求項３に記載のように、第１嵌合部が備えられる端部に複数のケーブル取り出し部が設けられ、複数のケーブル取り出し部のいずれかを用いることでセンサ出力ケーブルの取り出し方向が選択可能に構成されているプラグキャップを用いると良い。
【００２２】
これにより、内燃機関に取り付けた時の圧力センサ内蔵プラグの方向が一定でない場合でも、複数のケーブル取り出し部のうち、センサ出力ケーブルを最適な位置から取り出すことが出来るケーブル取り出し部を選択することで、センサ出力ケーブルの取り出し方向を最適な方向に設定することができる。
【００２３】
よって、本発明（請求項３）に記載のプラグキャップによれば、センサ出力ケーブルの取り出し方向を最適に設定することができ、センサ出力ケーブルを外部機器へ配線する作業が容易となる。
なお、このようにセンサ出力ケーブルの取り出し方向が、複数のケーブル取り出し部から選択可能に構成されたプラグキャップでは、ケーブル取り出し部の位置によっては、第１嵌合部側の端部において、センサ出力ケーブルがプラグキャップの中心軸を横切る状態となることがある。この場合、点火用高電圧を印加するための導電経路を形成する高圧端子を第１嵌合部側の端部から挿入する際に、センサ出力ケーブルが障害となり、高圧端子の挿入作業が難しくなる。
【００２４】
そこで、第１嵌合部が備えられる端部に複数のケーブル取り出し部が設けられるプラグキャップにおいては、請求項４に記載のように、点火用高電圧を印加するために第１嵌合部側の端部から挿入される高圧端子がセンサ出力ケーブルと接触するのを防ぐための仕切り部を備えるとよい。
【００２５】
そして、仕切り部は、例えば、高圧端子が挿入されるプラグキャップの中心軸の部分と、ケーブル配設部における第１嵌合部側の端部からケーブル取り出し部に至るセンサ出力ケーブルの配置領域と、を分割するように、プラグキャップの中心軸の周囲を囲む壁のように形成すると良い。
【００２６】
よって、本発明（請求項４）のプラグキャップによれば、センサ出力ケーブルが第１嵌合部側の端部においてプラグキャップの中心軸を横切るのを防ぐことができ、高圧端子を挿入する際にセンサ出力ケーブルが障害となることなく、高圧端子の挿入作業を容易に行うことができる。
【００２７】
ところで、プラグキャップから導出されたセンサ出力ケーブルは、その端部にコネクタが装着されて、このコネクタを介して電気信号の出力先である外部機器と接続されることが多い。一方、内燃機関の省スペース化を図るためには、これらのコネクタを小型化するか、あるいは省略することが望ましい。
【００２８】
そこで、プラグキャップとしては、請求項５に記載のように、センサ出力ケーブルに電気的に接続されると共に第１嵌合部が備えられる端部に設けられて、検出した圧力に応じた電気信号を外部に出力する信号出力電極を備えるとよい。つまり、センサ出力ケーブルの端部に装着するコネクタではなく、第１嵌合部側の端部に設けられた信号出力電極を介して、検出した圧力に応じた電気信号を外部機器に出力するのである。
【００２９】
そして、外部機器に接続されている外部機器側電極が、例えば、高圧端子の周囲に設けられている場合には、プラグキャップ側については、高圧端子が挿入されるプラグキャップの中心軸の周囲を囲む環状に信号出力電極を形成し、高圧端子をプラグキャップに挿入することにより、信号出力電極と外部機器側電極とが接触するよう構成するとよい。
【００３０】
これにより、センサ出力ケーブルの端部にコネクタを装着することなく、外部機器に対して検出した圧力に応じた電気信号を出力することができるため、コネクタを省略でき、省スペース化を図ることができる。また、高圧端子をプラグキャップに挿入することにより、信号出力電極と外部機器側電極とが接触するように構成することで、点火用高電圧および圧力検出信号の２系統に関する圧力センサ内蔵プラグと外部機器との接続作業を一度に実施でき、接続作業を簡略化することができる。
【００３１】
ここで、プラグおよびプラグキャップを収納するために内燃機関に設けられたプラグホールの開口端を覆い、水などの浸入を防ぐとともに、プラグに点火用高電圧を印加するための導電経路をプラグホール内に通すための貫通孔が設けられたグロメットを備えたプラグキャップでは、請求項６に記載のように、グロメットに、センサ出力ケーブルをプラグホールの外部に挿通するためのケーブル挿通溝を設けるようにするとよい。
【００３２】
つまり、圧力センサ内蔵プラグから導出されるセンサ出力ケーブルを外部機器に接続するために、グロメットに設けられたケーブル挿通溝を通じて、センサ出力ケーブルをプラグホールの外に取り出すのである。なお、グロメットは、一般的には、ゴム製や樹脂製のものが多く使用されているため、ケーブル挿通溝を設けるための加工が容易に行えるという利点がある。
【００３３】
また、前述したように、圧力センサ内蔵プラグは螺合によって内燃機関に装着する場合、プラグ取付時のセンサ出力ケーブルの取り出し位置を一定にすることは難しい。しかし、グロメットの断面形状がプラグキャップの長手方向の中心軸に関して対称であれば、プラグキャップの中心軸を中心としてグロメットを回転させた状態でもプラグキャップに取り付け可能となるため、ケーブル挿通溝の位置を変更できる。このため、グロメットに設けられたケーブル挿通溝の位置を最適な位置に合わせておけば、圧力センサ内蔵プラグのセンサ出力ケーブルの取り出し位置が確定していなくても、センサ出力ケーブルを最適な位置から取り出すことが出来る。
【００３４】
また、プラグホールに対する取り付け方向が一定方向に定められているグロメットについては、貫通孔を中心とする周方向に均等に複数のケーブル挿通溝を設けるとよい。これにより、複数のケーブル挿通溝の中からセンサ出力ケーブルを取り出す位置を選択できるようになり、最適な位置からセンサ出力ケーブルを取り出すことが可能になる。なお、グロメットを弾力性に富んだゴムあるいは樹脂素材を用いて形成し、ケーブルが挿通されていない場合にはケーブル挿通溝の開口面積が小さくなるような構造にすれば、使用されていないケーブル挿通溝の開口部分からプラグホール内に水などが浸入することを防ぐことが出来る。
【００３５】
よって、本発明（請求項６）のプラグキャップによれば、プラグホールからセンサ出力ケーブルを取り出すためのケーブル挿通溝を容易に形成でき、また、センサ出力ケーブルの取り出し位置が選択可能であることから、常に一定位置から取り出すことが出来るため、センサ出力ケーブルと外部機器との接続作業が容易になる。
【００３６】
なお、グロメットは、プラグホールへの水などの浸入を防ぐと共に、プラグホール内に発生するオゾンを放出する必要があるため、微細な換気孔が設けられる。そこで、開口面積が小さくなったケーブル挿通溝を、プラグホール内に発生するオゾンを放出するための換気孔として用いれば、換気専用の換気孔を加工する作業を省略することが可能になる。
【００３７】
ところで、点火用高電圧をプラグに印加するためにプラグと点火コイルとを接続する導電経路は、経路長が短縮されるほど抵抗損失の影響を抑えることができ、点火コイルで発生させた点火用高電圧を効率よく火花放電エネルギとして使用することができる。そこで、プラグキャップとしては、請求項７に記載のように、点火用高電圧を出力するための高圧端子が設けられた点火コイル部を備え、この高圧端子が、第１嵌合部の設けられた端部から挿入された状態で、この点火コイル部が内燃機関本体に固定されることで、プラグキャップが内燃機関本体に固定されるようにするとよい。
【００３８】
つまり、プラグキャップの上部に点火コイルを備えることで、プラグと点火コイルとを短い導電経路で接続することになり、点火コイルにて発生させた点火用高電圧の電力を、効率良く火花放電に使用することができる。また、内燃機関本体に固定された点火コイルから突設された高圧端子が、第１嵌合部が設けられた端部から挿入されることで、プラグキャップを確実に固定することができるようになり、内燃機関の運転による振動によって、プラグキャップがプラグホール内壁と衝突することを防ぐことができる。
【００３９】
なお、上述のプラグキャップは、溶接などにより予め圧力センサ内蔵プラグと一体不可分に構成することで、プラグの取りつけ時および取り外し時に、プラグキャップからプラグが脱落することを防止できる。しかしながら、プラグキャップ一体型の圧力センサ内蔵プラグは、その共振周波数がノッキング周波数に近くなるために、内燃機関の振動により発生するプラグキャップ一体型圧力センサ内蔵プラグの振動をノッキングとして誤検出することがある。このため、圧力センサの検出信号を用いてノッキングの検出を行う場合に、プラグキャップ一体型圧力センサ内蔵プラグを用いると、ノック検出精度が低下する虞がある。
【００４０】
よって、プラグキャップと圧力センサ内蔵プラグとは、一体不可分に構成しないことが望ましく、プラグキャップ一体型の圧力センサ内蔵プラグを用いる場合には、共振周波数がノッキング周波数の近傍とならないように構成すると良い。そして、圧力センサ内蔵プラグの内燃機関への取りつけ方法としては、請求項８のように、前述の請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラグキャップを用いる取付方法を用いれば、上述のように、センサ出力ケーブルを損傷させること無く、容易にプラグの取り付けおよび取り外し作業を行うことが可能になる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用された第１実施例である圧力センサ内蔵プラグ用のプラグキャップの構成を表す構成図であり、内部構造を表すために、プラグキャップの左半面を断面図として表している。また、図２は、第１実施例のプラグキャップ１を分解した際の斜視図である。
【００４２】
図１に示すように、本実施例のプラグキャップ１は、端部にて圧力センサ内蔵プラグ（以下、単にプラグともいう）２５と嵌合可能な筒状部１１と、プラグ２５および筒状部１１を収納するプラグホールの開口端を覆うゴム製のグロメット２１と、点火用高電圧を出力する点火コイルユニット２３とを備えている。
【００４３】
そして、筒状部１１は、ガラス含有のＰＢＴからなる外径（直径）２３ｍｍの筒状形状であり、筒状部１１の中心軸部分を長手方向に延びるよう配置された導電性材料からなるスプリング１３を備えている。また、筒状部１１の一端には、締め付け工具と嵌合可能となる六角形状である第１嵌合部１５が備えられ、他端にはプラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の金属製材料からなる第２嵌合部１７が備えられている。さらに、筒状部１１は、第２嵌合部１７の第１嵌合部１５側に隣接する内壁に、プラグ２５の碍子部２５ｂが挟持可能となるゴム製のプラグ接触部１９を備えている。また、図２に示すように、筒状部１１の外側面には、長手方向に延びる奥行き１．５ｍｍの溝状のクランプ部１１ａを備えている。
【００４４】
なお、スプリング１３は、その両端が、点火コイルユニット２３から突設される高圧端子２３ａと、プラグ２５の端子部２５ｃとに各々当接することで、点火コイルユニット２３にて発生された点火用高電圧をプラグ２５に供給する導電経路を形成している。
【００４５】
そして、第１嵌合部１５および第２嵌合部１７の大きさは、それぞれ締め付け工具およびプラグ２５の六角部２５ａに適した大きさとすればよく、本第１実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を１３ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１４ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。なお、第２嵌合部１７は、圧入あるいはインサート成形によって筒状部１１の端部に備えられる。
【００４６】
また、グロメット２１は、プラグ２５に点火用高電圧を印加するための導電経路を形成する高圧端子２３ａをプラグホール内に通すための貫通孔２１ａを備えている。そして、グロメット２１は、断面形状が筒状部１１の中心軸に関して対称であるため、筒状部１１の中心軸を中心として回転させても筒状部１１に取付可能である。また、図２に示すように、プラグ２５の主体金具の上部から導出されるセンサ出力ケーブル２５ｅをプラグホールの外部に挿通するためのケーブル挿通溝２１ｂが、グロメットの上面端部に設けられている。
【００４７】
さらに、図２に示すように、点火コイルユニット２３は、点火用高電圧を出力するための高圧端子２３ａが突設されており、また、外部機器と接続するためにセンサ出力ケーブル２５ｅの先端に設けられたコネクタ２５ｆを固定するためのコネクタ固定部２３ｂが設けられている。コネクタ固定部２３ｂは、点火コイルユニット２３の側面から水平方向に突設された板体の中間部分が垂直方向に曲折して端部が上方を向き、断面形状がＬ字型形状となる板体であり、コネクタ２５ｆの取付孔２５ｇにコネクタ固定部２３ｂの端部が差し込まれて、コネクタ２５ｆがコネクタ固定部２３ｂに固定される。
【００４８】
次に、第１実施例のプラグキャップ１を用いて、プラグ２５を内燃機関本体に取り付ける取付方法について説明する。
まず、プラグ２５を締め付けるためにプラグ２５の主体金具２５ｄに設けられた六角部２５ａを第２嵌合部１７と嵌合するとともに、プラグ接触部１９によってプラグ２５の碍子部２５ｂを挟持することで、筒状部１１をプラグ２５と嵌合する。このとき、プラグ２５の主体金具２５ｄの上部から導出されるセンサ出力ケーブル２５ｅが、筒状部１１の外側面に設けたクランプ部１１ａの端部に位置するように、プラグ２５を筒状部１１に嵌合する。
【００４９】
次に、プラグ２５の主体金具２５ｄの上部から導出されるセンサ出力ケーブル２５ｅを、筒状部１１の外側面に設けたクランプ部１１ａに嵌めこみ保持することで、第１嵌合部１５から第２嵌合部１７にかけて配設する。そして、嵌合された筒状部１１とプラグ２５とを、プラグ２５側から内燃機関のプラグホールに挿入し、第１嵌合部１５にレンチなどの工具を嵌め合わせて筒状部１１とプラグ２５とを回転させ、プラグ２５を螺合により締め付けることで、内燃機関本体に取り付けることが出来る。
【００５０】
この後、第１嵌合部１５の第２嵌合部１７側に隣接する外側面に筒状部１１の上端面と平行に設けられた環状突部１１ｂと、グロメット２１の内壁に設けられた環状溝部２１ｃとが当接するように、グロメット２１を筒状部１１の端部に嵌め合わせる。このように筒状部１１にグロメット２１を取り付けることで、プラグホールをグロメット２１で覆うことになり、プラグホールへの水などの浸入を防ぐことができる。このとき、センサ出力ケーブル２５ｅを、グロメット２１のケーブル挿通溝２１ｂを通じてプラグホールから取り出しておくとともに、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し位置が最適となるように、グロメット２１の取付方向を考慮して、グロメット２１を筒状部１１に取り付ける。
【００５１】
そして、プラグホールに配置されたグロメット２１の貫通孔２１ａに、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａを挿入し、点火コイルユニット２３を図示しない固定用ボルトによって内燃機関本体に固定する。さらに、センサ出力ケーブル２５ｅの先端のコネクタ２５ｆが、点火コイルユニット２３のコネクタ固定部２３ｂに取り付けられ、コネクタ２５ｆには、電子制御装置などの外部機器から延設されたコネクタが接続される。
【００５２】
第１実施例のプラグキャップ１を用いると、このような手順の取付方法によって、プラグ２５が内燃機関本体に取り付けられる。
以上説明したように、本実施例のプラグキャップ１を用いてプラグ２５を内燃機関本体に取り付けた場合、センサ出力ケーブル２５ｅがプラグレンチに巻き付くことがないことから、プラグ２５から導出されるセンサ出力ケーブル２５ｅをプラグ２５の回転に応じて移動させる必要がなくなる。また、センサ出力ケーブル２５ｅが、クランプ部１１ａに嵌め込まれて配設されるため、センサ出力ケーブル２５ｅとしてステンレス等の金属から成るメッシュ（シールド線）で覆われたものを使用する場合に、センサ出力ケーブル２５ｅがプラグホールの内壁を削り取ることがない。これに加えて、センサ出力ケーブル２５ｅのシールド線が傷つき破断することがない。
【００５３】
さらに、圧力センサ内蔵プラグ２５の上部にプラグキャップ１を取り付けた状態であれば、プラグ取り付け作業を行う際、プラグホールの浅い部分、あるいはプラグホールの外に第１嵌合部１５が位置するため、プラグレンチと第１嵌合部１５とを確実に嵌合できる。このため、センサ出力ケーブル２５ｅが、プラグレンチの嵌合部に設けられたケーブル挿通用溝に引っ掛かり、抜け落ちてしまうことがなくなる。
【００５４】
そして、プラグキャップ１は、プラグ取り付け作業後も、圧力センサ内蔵プラグ２５に嵌合された状態でプラグホール内に配置されることから、プラグの取り外し時にも、センサ出力ケーブル２５ｅをプラグキャップ１のクランプ部１１ａに保持した状態でプラグ２５を回転させることができる。したがって、プラグ取り外し時においても、センサ出力ケーブル２５ｅが抜け落ちてしまうことが無くなる。
【００５５】
さらに、内燃機関に装着する前に圧力センサ内蔵プラグ２５に対してプラグキャップ１を取り付けるため、内燃機関に装着した後にプラグホール内の圧力センサ内蔵プラグ２５に取り付ける場合のように、センサ出力ケーブル２５ｅが障害になることが無いため、プラグキャップ１の取り付け作業が容易となる。
【００５６】
また、筒状部１１がガラス含有のＰＢＴという強度の高い材料で形成され、また、第２嵌合部１７が金属製材料からなることから、プラグキャップ１は、プラグの締め付けトルク（２．５kg-m）に耐え得る強度を有し、プラグ２５を確実に締め付けることができる。
【００５７】
そして、筒状部１１を絶縁性に優れるＰＢＴにて形成したことから、プラグ２５と点火コイルユニット２３とを接続する導電経路となるスプリング１３を、内燃機関本体から絶縁する絶縁性能が高くなる。また、プラグ２５と当接する筒状部１１の内壁をゴム製のプラグ接触部１９で形成していることから、端子部２５ｃと主体金具２５ｄとの間で絶縁破壊が発生することを防いでいる。
【００５８】
さらに、筒状部１１の最大外径が２３ｍｍであることから、直径が２４ｍｍの小さなプラグホールにも挿入可能となる。なお、プラグホールの直径を２４ｍｍとすれば、シリンダヘッドにおける吸気弁・排気弁等の機構を備えるためのスペースを広く確保することが可能になることから、本実施例のプラグキャップ１を用いることで、内燃機関の性能を向上させるために、吸気弁・排気弁の挟角等を設計することが可能になる。
【００５９】
そして、グロメット２１は、筒状部１１の中心軸を中心として回転させても筒状部１１に取付可能な形状であるため、グロメット２１を回転させることでケーブル挿通溝２１ｂの位置を変更させることができることから、センサ出力ケーブル２５ｅを最適な位置から取り出すことが可能になる。
【００６０】
さらに、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａからプラグ２５の端子部２５ｃまでの導電経路が短いことから、点火用高電圧を効率良く火花エネルギとして使用することが可能になる。また、点火コイルユニット２３を図示しない固定用ボルトによって内燃機関本体に固定することで、高圧端子２３ａが挿入されたグロメット２１、およびグロメット２１と嵌合された筒状部１１も内燃機関本体に固定されることになり、振動によりプラグホールと衝突することを防ぐことができる。
【００６１】
したがって、第１実施例のプラグキャップ１によれば、センサ出力ケーブル２５ｅを損傷することなく、圧力センサ内蔵プラグ２５の取り付け及び取り外し作業を容易に行うことが出来るようになる。なお、第１実施例のプラグキャップ１においては、クランプ部１１ａが特許請求の範囲におけるケーブル配設部に相当する。
【００６２】
以上、本発明の第１実施例のプラグキャップ１について説明したが、他の実施例として、筒状部１１の強度を向上させた第２実施例のプラグキャップ３について、図３及び図４に基づいて説明する。図３は、第２実施例のプラグキャップ３の構成図を表し、図４は、プラグキャップ３を構成する筒状部１１の斜視図を表す。なお、図３および図４において、第１実施例のプラグキャップ１と同じ構成要素については、同一符号を付して表している。
【００６３】
図３に示すように、第２実施例のプラグキャップ３は、筒状部１１、グロメット２１、点火コイルユニット２３とを備えている。そして、第２実施例のプラグキャップ３において、点火コイルユニット２３は、第１実施例の点火コイルユニット２３と同様であり、グロメット２１は、中心軸方向の長さが短いが、上面端部にケーブル挿通溝を備えており、第１実施例のグロメット２１と略同一形状である。また、プラグ２５の内燃機関本体への取付方法についても、第１実施例と同様である。よって、第１実施例と異なる部分である筒状部１１の構造について、図３、図４を用いて以下に説明する。
【００６４】
図３に示すように、第２実施例のプラグキャップの筒状部１１は、外径２０ｍｍの筒状の金属製材料からなるハウジング３１を主体として構成されている。そして、ハウジング３１の一端にプラグ締め付け工具と嵌合可能となる六角形状である第１嵌合部１５を備え、他端にプラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の第２嵌合部１７を備えている。また、ハウジング３１の中心軸部分を長手方向に延びるよう導電性材料からなるスプリング１３が配置されるように、ハウジング３１の内部にゴム製の絶縁部３３がインサート成形されている。そして、絶縁部３３の内壁のうち、第１嵌合部１５部分の内壁には、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａが挟持可能な形状である高圧端子接触部３３ａが備えられ、また、第２嵌合部１７の第１嵌合部１５側に隣接する内壁には、プラグ２５の碍子部２５ｂが挟持可能な形状であるプラグ接触部３３ｂが備えられる。また、図４に示すように、筒状部１１の外側面には、長手方向に延びる高さ１．５ｍｍの２本の突条クランプ部３５が２箇所に備えられ、突条クランプ部３５は、２本の突条の間に挟み込むことで、センサ出力ケーブル２５ｅを保持することができる。
【００６５】
なお、スプリング１３は、その両端が、点火コイルユニット２３から突設される高圧端子２３ａと、プラグ２５の端子部２５ｃとに各々当接して、点火コイルユニット２３にて発生される点火用高電圧をプラグ２５に供給する導電経路を形成している。
【００６６】
また、本第２実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を１３ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１４ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。
なお、プラグ２５の六角部２５ａは、六角対辺を１４ｍｍ以下に設定することは困難である。六角対辺を１４ｍｍ以下にすると、碍子部２５ｂの外径を細くせざるを得ず、強度の確保が困難だからである。これに対し、第１嵌合部１５の六角対辺を、プラグ２５の六角部２５ａよりも細くすることは容易である。この部分の強度確保が容易だからである。従って、プラグ２５を螺合するためのプラグレンチよりも小さいレンチでプラグキャップ１を締め付けることが出来るため、センサ出力ケーブル２５ｅをさらに損傷し難くすることができる。
【００６７】
このように、第２実施例のプラグキャップ３によれば、筒状部１１が金属製材料のハウジング３１を主体として構成されていることから、プラグの締め付けトルクに対する強度が大きくなる。そして、金属製材料を主体として形成した筒状部１１を備えたプラグキャップ３は、第１実施例のように樹脂材料を主体として形成した筒状部１１よりも直径を小さくして形成した場合でも、プラグ締め付けトルクに耐えられる強度を実現することが可能になる。このため、第２実施例のプラグキャップ３を用いることで、プラグホールの直径をより小さくすることが可能になり、シリンダヘッドにおける吸気弁・排気弁等の機構を備えるためのスペースを広く確保することができるようになる。
【００６８】
そして、ハウジング３１の端部を加工して、第１嵌合部１５および第２嵌合部１７を形成すれば、第１嵌合部１５から第２嵌合部１７までが一体の金属製材料からなる筒状部１１を実現できる。このため、プラグ締め付けトルクに対するプラグキャップ全体の強度が優れると共に、プラグレンチおよびプラグ２５との嵌合部分の強度も十分となる。
【００６９】
一方、センサ出力ケーブル２５ｅを保持するための突条クランプ部３５が、筒状部１１の外側面から突設されていることから、突条クランプ部３５を含めた筒状部１１の直径は２１．５ｍｍ（２０ｍｍ＋１．５ｍｍ）となり、筒状部１１自体の直径よりも大きくなってしまう。しかし、一般的にセンサ出力ケーブル２５ｅの直径は１．５ｍｍ程度であり、突条クランプ部３５は、センサ出力ケーブル２５ｅの直径と同等の高さがあれば保持可能であることから、突条クランプ部３５を含めた筒状部１１の直径を、少なくとも２４ｍｍ以下とすることは可能である。
【００７０】
さらに、スプリング１３が、絶縁性に優れるゴム製の絶縁部３３の中心軸部分に配置されていることから、プラグ２５と点火コイルユニット２３を接続し、点火用高電圧が通電される導電経路となるスプリング１３を、内燃機関本体から絶縁する絶縁性能を高くすることが出来る。
【００７１】
したがって、第２実施例のプラグキャップ３によれば、第１実施例のプラグキャップ１が有する効果に加えて、プラグの締め付けトルクに対する強度を大きくすることが出来るため、直径をさらに小さくすることが可能になる。これにより、シリンダヘッドにおける吸気弁・排気弁等のような機構を備えるためのスペースをさらに広く確保することが可能になる。
【００７２】
なお、絶縁部３３を形成する材料としては、ゴムに限らず、樹脂材料を用いてもよく、絶縁性に優れた材料を用いることが望ましい。また、絶縁部３３を形成するに際しては、例えば、ハウジング３１の側面に樹脂を注入するための注入孔を設けておき、この注入孔を用いてインサート成形することで絶縁部３３を形成してもよい。さらに、ハウジング３１を形成する金属製材料としては、プラグ締め付けトルクに耐えられる強度を有し、耐食性に優れ、低コストとなる材料を用いることが望ましい。また、突条クランプ部３５は、本実施例では２箇所に備えられているが、１箇所のみであってもよい。
【００７３】
さらに、第２実施例のプラグキャップ３を構成する筒状部１１の第２嵌合部１７側の端部を、加締めあるいは溶接などにより、プラグ２５の主体金具と接合し、プラグキャップ３とプラグ２５とを一体に形成すれば、プラグ取り付け時に、プラグキャップ３からプラグ２５が脱落することを確実に防ぐことが出来る。なお、第２実施例のプラグキャップ３においては、突条クランプ部３５が特許請求の範囲におけるケーブル配設部に相当する。
【００７４】
ところで、圧力センサ内蔵プラグ２５にて、内燃機関の筒内圧を精度良く検出するためには、プラグキャップの重量は軽い方が好ましい。しかし、強度を考慮して金属製材料を用いた場合には、プラグキャップの重量が重くなり、筒内圧の検出精度を低下させてしまう虞がある。
【００７５】
そこで、第３実施例として、金属製材料を用いて形成したプラグキャップのうち、軽量化を図ったプラグキャップについて説明する。なお、第３実施例のプラグキャップは、第２実施例のプラグキャップ３と比べて、筒状部１１の構造のみが異なるため、第３実施例の筒状部１１の構造について、図５に基づいて説明する。
【００７６】
図５（ａ）は、第３実施例のプラグキャップを構成する筒状部１１のハウジング３１を端部方向から見たときの平面図であり、図５（ｂ）は、ハウジング３１の斜視図である。また、図５（ｃ）は、ハウジング３１内に絶縁部３３が充填された状態の筒状部１１を端部方向から見たときの平面図であり、図５（ｄ）は、ハウジング３１内に絶縁部３３が充填された状態の筒状部１１の斜視図である。
【００７７】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、第３実施例のプラグキャップを構成する筒状部１１のハウジング３１は、一端にプラグ締め付け工具と嵌合可能となる六角形状である第１嵌合部１５を備えている。また、ハウジング３１の他端には、プラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の金属製材料からなる第２嵌合部１７を備えている。そして、ハウジング３１は、第１嵌合部１５と第２嵌合部１７との間の中間部分が３本の枠部３１ａで形成され、隣合う枠部３１ａの間に中空部３１ｂを有している。
【００７８】
なお、本第３実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を１３ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１４ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。
そして、ハウジング３１の中心軸部分を長手方向に延びるよう導電性材料からなるスプリング１３が配置されるように、ゴム材料からなる絶縁部３３をインサート成形により形成することで、図５（ｃ）（ｄ）に示すような筒状部１１が形成される。このとき、筒状部１１の外側面のうち、中空部３１ｂに配置された絶縁部３３からなる外側面に、長手方向に延びる奥行き１．５ｍｍの溝状のクランプ部３３ｃを備えて、センサ出力ケーブル２５ｅを保持可能としている。
【００７９】
なお、スプリング１３は、その両端が、点火コイルユニット２３から突設される高圧端子２３ａと、プラグ２５の端子部２５ｃとに各々当接して、点火コイルユニット２３にて発生される点火用高電圧をプラグ２５に供給する導電経路を形成している。
【００８０】
よって、第３実施例のプラグキャップを構成する筒状部１１は、金属製材料からなるハウジング３１によって、プラグ締め付け強度に対する十分な強度を持つと共に、中空部３１ｂを設けることでプラグキャップの重量を軽くすることで、筒内圧の検出精度への影響を小さくしている。
【００８１】
また、センサ出力ケーブル２５ｅを保持するためのクランプ部３３ｃを、筒状部１１の直径が大きくならないように備えることができるため、プラグホールの直径を更に小さくすることが可能になる。
なお、第３実施例のプラグキャップは、前述した各実施例のプラグキャップと同様に、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの脱着作業が容易となり、プラグホールを削り取ることがない、という効果を奏することは言うまでもない。そして、第３実施例のプラグキャップにおいては、クランプ部３３ｃが特許請求の範囲におけるケーブル配設部に相当する。
【００８２】
また、上述の実施例では、グロメットに設けられたケーブル挿通溝は単数であるが、例えば、図６に示すように、貫通孔２１ａを中心として、上面の周方向に均等に配置された複数のケーブル挿通溝２１ｂを備えるようにしても良い。つまり、複数のケーブル挿通溝２１ｂを設けることで、グロメット２１の取付方向が内燃機関に対して一定方向に定められてしまう場合にも、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し位置を複数のケーブル挿通溝２１ｂの中から選択することが可能になる。これにより、コネクタ２５ｆと外部機器との接続を容易に実現することが出来るようになる。
【００８３】
次に、第４実施例として、センサ出力ケーブルを配設するためのケーブル配設部を内部に備えたプラグキャップ７を、図７に示す構成図に基づき説明する。なお、図７では、プラグキャップを横方向から見た構成図を図７（ａ）に示しており、図７（ａ）における上方向（Ａ−Ａ視方向）から見たプラグキャップの外形を図７（ｂ）に示す。また、図７（ａ）ではプラグキャップの一部を断面図として表している。
【００８４】
図７（ａ）に示すように、第４実施例のプラグキャップ７は、長手方向における中央部分の外径が２２ｍｍである筒状の金属製材料からなるハウジング３１を主体として構成されている。そして、プラグキャップ７は、ハウジング３１の一端にプラグ締め付け工具と嵌合可能な六角形状である第１嵌合部１５を備え、他端にプラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の第２嵌合部１７を備えている。なお、本第４実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を２４ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１６ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。
【００８５】
また、ハウジング３１の中心軸部分を長手方向に延びるよう導電性材料からなるスプリング１３が配置されるように、ハウジング３１の内部にシリコンゴム製の絶縁部３３が保持されている。そして、絶縁部３３の内壁のうち、第１嵌合部１５側の内壁には、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａが挟持可能な形状である高圧端子接触部３３ａが備えられ、また、第２嵌合部１７の第１嵌合部１５側に隣接する内壁には、プラグ２５の碍子部２５ｂが挟持可能な形状であるプラグ接触部３３ｂが備えられる。
【００８６】
さらに、絶縁部３３は、第２嵌合部１７側の端部から第１嵌合部１５側の端部にかけての空洞として設けられ、圧力センサ内蔵プラグ２５のセンサ出力ケーブル２５ｅを配設するためのケーブル配設部３３ｇを備えている。なお、センサ出力ケーブル２５ｅは、圧力センサ内蔵プラグ２５の内部で圧電素子２５ｈに接続されており、また、ノイズの影響を抑えるために表面がステンレスメッシュで覆われている。
【００８７】
そして、絶縁部３３は、第１嵌合部１５側の端部がハウジング３１の端部よりも突出して形成されており、この突出部分には、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し方向が選択可能となるように、高圧端子２３ａが挿入されるプラグキャップ７の中心軸を中心とする周方向に分散した６個のケーブル取り出し部３３ｄが設けられている（図７（ｂ）参照）。
【００８８】
さらに、絶縁部３３における第１嵌合部１５側の端部には、高圧端子２３ａが挿入されるプラグキャップ７の中心軸の部分と、センサ出力ケーブル２５ｅを配置するためのケーブル配置溝３３ｅと、を分割するように、プラグキャップ７の中心軸の周囲を囲む壁状に形成された仕切り部３３ｆが備えられている（図７（ｂ）参照）。なお、ケーブル配置溝３３ｅは、ケーブル配設部３３ｇの第１嵌合部側の端部からケーブル取り出し部３３ｄに至るセンサ出力ケーブル２５ｅを配置するための領域である。
【００８９】
次に、第４実施例のプラグキャップ７を圧力センサ内蔵プラグ２５に装着する方法を説明する。まず、圧力センサ内蔵プラグ２５のセンサ出力ケーブル２５ｅの端部に取り付けられたコネクタ２５ｆを、絶縁部３３を装着していないハウジング３１の第２嵌合部１７側からハウジング３１内部に挿入して第１嵌合部１５側から取り出す。そして、六角部２５ａと第２嵌合部１７とを嵌合させる。このとき、センサ出力ケーブル２５ｅをハウジング３１の内部でたるみの無い程度に保持しておく。次に、絶縁部３３に設けられたケーブル配設部３３ｇとセンサ出力ケーブル２５ｅの位置を合わせてハウジング３１の第１嵌合部１５側から第２嵌合部１７側に向けて絶縁部３３を挿入し、プラグ２５の碍子部２５ｂをプラグ接触部３３ｂにより把持させる。
【００９０】
また、このようにプラグキャップ７が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を内燃機関に装着するには、まず、内燃機関のシリンダヘッド４１に設けられた金属製パイプから成るプラグホール４３に、プラグキャップ７が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を接地電極側から挿入する。そして、センサ出力ケーブル２５ｅの端部に装着されたコネクタ２５ｆを、高圧端子接触部３３ａの中に仮に入れておく。このあと、プラグ締め付け工具を第１嵌合部１５に嵌合し、プラグ締め付け工具によりプラグキャップ７と圧力センサ内蔵プラグ２５とを同時に回転させて締め付けることで、プラグキャップ７が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を内燃機関に装着する。
【００９１】
そして、内燃機関に装着した後、コネクタ２５ｆを高圧端子接触部３３ａから取り出し、６個のケーブル取り出し部３３ｄのうち、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し方向として最適なケーブル取り出し部３３ｄから、センサ出力ケーブル２５ｅを外部に取り出す。
【００９２】
このあと、高圧端子２３ａを高圧端子接触部３３ａに挿入して、点火コイルユニット２３をプラグキャップ７に装着すると共に、点火コイルユニット２３を図示しない固定用ボルトによって内燃機関本体に固定する。このように、点火コイルユニット２３をプラグキャップ７に装着することで、スプリング１３と高圧端子２３ａとを接触させ、点火用高電圧を印加するための導電経路を形成する。また、コネクタ２５ｆは、電子制御装置などの外部機器に接続されているコネクタと接続されて、検出した圧力に応じた電気信号の信号経路を形成する。
【００９３】
なお、このとき、点火コイルユニット２３と、プラグホール４３の中心軸を中心としてシリンダヘッド４１の上部に形成された環状の台座部５７とが当接することにより、プラグホール内に水などが侵入することを防いでいる。
以上、説明したように、第４実施例のプラグキャップ７によれば、ケーブル配設部３３ｇがプラグキャップ７の内部、つまり、ハウジング３１の内部に備えられており、センサ出力ケーブル２５ｅがプラグホール４３の内壁に接触するのを確実に防ぐことができる。
【００９４】
また、ケーブル取り出し部３３ｄが６個設けられていることにより、内燃機関に取り付けた時の圧力センサ内蔵プラグ２５の方向が一定でない場合でも、６個のうち、センサ出力ケーブル２５ｅを最適な位置から取り出すことが出来るケーブル取り出し部３３ｄを選択することで、センサ出力ケーブル２５ｅの取り出し方向を最適な方向に設定することができる。
【００９５】
さらに、仕切り部３３ｆが設けられているため、センサ出力ケーブル２５ｅが第１嵌合部１５側の端部においてプラグキャップ７の中心軸を横切るのを防ぐことができ、高圧端子２３ａを挿入する際にセンサ出力ケーブル２５ｅが障害となることなく、高圧端子２３ａの挿入作業を容易に行うことができる。
【００９６】
なお、第４実施例のプラグキャップについては、前述した各実施例のプラグキャップと同様に、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの脱着作業が容易となり、プラグホールを削り取ることがない、という効果を奏することは言うまでもない。
【００９７】
次に、第５実施例として、検出した圧力に応じた電気信号を外部機器に対して出力する信号出力電極を備えたプラグキャップ９を、図８に示す構成図に基づき説明する。なお、図８では、プラグキャップを横方向から見た構成図を図８（ａ）に示しており、図８（ａ）におけるプラグキャップのＢ−Ｂ視断面図を図８（ｂ）に示す。また、図８（ａ）ではプラグキャップの一部を断面図として表している。
【００９８】
図８（ａ）に示すように、第５実施例のプラグキャップ９は、長手方向における中央部分の外径が２２ｍｍである略筒状の金属製材料からなるハウジング３１を主体として構成されている。そして、プラグキャップ９は、ハウジング３１の一端にプラグ締め付け工具と嵌合可能な六角形状である第１嵌合部１５を備え、他端にプラグ２５を締め付けるために設けられた六角部２５ａと嵌合可能な凹型六角形状の第２嵌合部１７を備えている。なお、本第５実施例では、第１嵌合部１５の六角対辺を２４ｍｍとしており、第２嵌合部１７の凹形六角形状は、六角対辺が１４ｍｍの六角部２５ａと嵌合可能な大きさとしている。
【００９９】
また、ハウジング３１の外側面には、第１嵌合部１５から第２嵌合部１７に至る溝状のケーブル配設部３１ｃが設けられている。なお、図８（ｂ）に示すプラグキャップ９の断面図から判るように、ケーブル配設部３１ｃには、センサ出力ケーブル２５ｅを保持するためのゴム製のクランプ部３１ｄが備えられている。また、センサ出力ケーブル２５ｅは、圧力センサ内蔵プラグ２５の内部で、圧電素子２５ｈに接続されており、また、ノイズの影響を抑えるために表面がステンレスメッシュで覆われている。
【０１００】
そして、ハウジング３１の中心軸部分を長手方向に延びるよう導電性材料からなるスプリング１３が配置されるように、ハウジング３１の内部にシリコンゴム製の絶縁部３３がインサート成形されている。また、絶縁部３３の内壁のうち、第１嵌合部１５部分の内壁には、点火コイルユニット２３の高圧端子２３ａが挟持可能な形状である高圧端子接触部３３ａが備えられ、また、第２嵌合部１７の第１嵌合部１５側に隣接する内壁には、プラグ２５の碍子部２５ｂが挟持可能な形状であるプラグ接触部３３ｂが備えられる。
【０１０１】
さらに、絶縁部３３における第１嵌合部１５側には、高圧端子２３ａが挿入されるプラグキャップ９の中心軸を中心として、環状の信号出力電極５１が備えられている。そして、この信号出力電極５１には、ハウジング３１の側面に設けられた挿通穴から挿入されたセンサ出力ケーブル２５ｅの芯線２５ｉが接続されており、検出した圧力に応じた電気信号を外部機器に対して出力する。
【０１０２】
そして、第５実施例のプラグキャップ９を圧力センサ内蔵プラグ２５に装着するには、まず、圧力センサ内蔵プラグ２５を端子部２５ｃ側からプラグキャップ９のプラグ接触部３３ｂに挿入して、六角部２５ａと第２嵌合部１７とを嵌合する。このあと、センサ出力ケーブル２５ｅをクランプ部３１ｄにより保持することで、センサ出力ケーブル２５ｅをケーブル配設部３１ｃに配設し、プラグキャップ９における第２嵌合部１７側から第１嵌合部１５側にかけてセンサ出力ケーブル２５ｅを配設する。
【０１０３】
さらに、センサ出力ケーブル２５ｅの端部から芯線２５ｉを取り出し、ハウジング３１の挿通穴から芯線２５ｉをハウジング３１の内部に挿通し、芯線２５ｉと信号出力電極５１とをハンダ付けまたは溶接により接続する。このあと、挿通穴がシリコンゴム５５により封鎖されると共に、センサ出力ケーブル２５ｅがこのシリコンゴム５５によってハウジング３１に固着される。このようにして、プラグキャップ９が圧力センサ内蔵プラグ２５に装着される。
【０１０４】
そして、このようにプラグキャップ９が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を内燃機関に装着するには、まず、内燃機関のシリンダヘッド４１に設けられた金属製パイプから成るプラグホール４３に、プラグキャップ９が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を接地電極側から挿入する。そして、プラグ締め付け工具を第１嵌合部１５に嵌合し、プラグ締め付け工具によりプラグキャップ９と圧力センサ内蔵プラグ２５とを同時に回転させて締め付けることで、プラグキャップ９が装着された圧力センサ内蔵プラグ２５を内燃機関に装着する。
【０１０５】
このあと、高圧端子２３ａを高圧端子接触部３３ａに挿入して、点火コイルユニット２３をプラグキャップ７に装着すると共に、点火コイルユニット２３を図示しない固定用ボルトによって内燃機関本体に固定する。このように、点火コイルユニット２３をプラグキャップ７に装着することで、スプリング１３と高圧端子２３ａとを接触させ、点火用高電圧を印加するための導電経路を形成する。
【０１０６】
また、この高圧端子２３ａには、その周囲に環状の外部機器側電極５３が備えられており、点火コイルユニット２３をプラグキャップ９に装着した際に、外部機器側電極５３がプラグキャップ９に備えられた信号出力電極５１と当接する。これにより、信号出力電極５１と外部機器側電極５３とが電気的に接続されて、検出した圧力に応じた電気信号の信号経路を形成する。なお、外部機器側電極５３は、電子制御装置などの外部機器に接続されている。
【０１０７】
なお、このとき、点火コイルユニット２３と、プラグホール４３の中心軸を中心としてシリンダヘッド４１の上部に形成された環状の台座部５７とが当接することにより、プラグホール内に水などが侵入することを防いでいる。
また、絶縁部３３における高圧端子接触部３３ａの内周に設けられた凸状部３４と、高圧端子２３ａの円筒状の外周とが密着することで水などの侵入を防ぎ、信号出力電極５１および外部機器側電極５３への防水の役割を果たしている。
【０１０８】
以上、説明したように、第５実施例のプラグキャップ９によれば、センサ出力ケーブル２５ｅの端部に装着するコネクタではなく、プラグキャップ９の第１嵌合部１５側に設けられた信号出力電極５１を介して、検出した圧力に応じた電気信号を電子制御装置などの外部機器に出力する。そして、高圧端子２３ａを高圧端子接触部３３ａに挿入することにより、高圧端子２３ａの周囲に設けられた外部機器側電極５３と、プラグキャップ９に備えられた信号出力電極５１とが接触するよう構成されている。
【０１０９】
これにより、センサ出力ケーブル２５ｅの端部にコネクタを装着することなく、外部機器に対して検出した圧力に応じた電気信号を出力することができるため、コネクタを省略でき、省スペース化を図ることができる。また、高圧端子２３ａを高圧端子接触部３３ａに挿入することにより、信号出力電極５１と外部機器側電極５３とが接触するため、点火用高電圧および圧力検出信号の２系統に関する圧力センサ内蔵プラグと外部機器との接続作業を一度に実施でき、接続作業を簡略化することができる。
【０１１０】
なお、第５実施例のプラグキャップについては、前述した各実施例のプラグキャップと同様に、内燃機関に対する圧力センサ内蔵プラグの脱着作業が容易となり、プラグホールを削り取ることがない、という効果を奏することは言うまでもない。
【０１１１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、こうした実施例に限定されることなく、種々の態様をとることができる。
例えば、プラグキャップを装着した圧力センサ内蔵プラグをプラグホールに挿入した際に、第１嵌合部がプラグホールの外部に位置するようにプラグキャップを形成しても良い。これにより、プラグ締め付け工具として、ボックスレンチなどのように第１嵌合部を覆う形態ではなく、スパナなどのように第１嵌合部の六角形のうち平行な２面に当接して第１嵌合部を挟持する形態のプラグ締め付け工具を用いることが可能となる。
【０１１２】
また、第４実施例のようにケーブル取り出し部を備えたプラグキャップについては、ケーブル取り出し部の数は６個に限ることはなく、必要に応じた数だけ設けるとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例のプラグキャップの構成を示す構成図である。
【図２】 第１実施例のプラグキャップを分解した際の斜視図である。
【図３】 第２実施例のプラグキャップの構成を示す構成図である。
【図４】 第２実施例のプラグキャップを構成する筒状部の斜視図である。
【図５】 第３実施例のプラグキャップの筒状部を示す斜視図である。
【図６】 複数のケーブル挿通溝を備えたグロメットを示す斜視図である。
【図７】 （ａ）が第４実施例のプラグキャップを横方向から見た構成図であり、（ｂ）が上方向（Ａ−Ａ視方向）から見た第４実施例のプラグキャップの外形図である。
【図８】 （ａ）が第５実施例のプラグキャップを横方向から見た構成図であり、（ｂ）がプラグキャップのＢ−Ｂ視断面図である。
【符号の説明】
１、３，７，９…プラグキャップ、１１…筒状部、１１ａ…クランプ部、１５…第１嵌合部、１７…第２嵌合部、１９…プラグ接触部、２１…グロメット、２１ｂ…ケーブル挿通溝、２３…点火コイルユニット、２３ａ…高圧端子、２５…圧力センサ内蔵プラグ、２５ｅ…センサ出力ケーブル、２５ｆ…コネクタ、３１…ハウジング、３１ｃ…ケーブル配設部、３３…絶縁部、３３ｃ…クランプ部、３３ｄ…ケーブル取り出し部、３３ｅ…ケーブル配置溝、３３ｆ…仕切り部、３３ｇ…ケーブル配設部、３５…突条クランプ部、５１…信号出力電極。
Claims (8)
- 主体金具の取付座部内に圧電素子を備え、該圧電素子によりプラグ締め付け荷重の変化を検出することによって内燃機関の筒内圧を検出し、検出した圧力に応じた電気信号を、主体金具の上部から導出されるセンサ出力ケーブルから出力する圧力センサ内蔵プラグの上部に取り付けられ、該プラグに点火用高電圧を印加するための導電経路を形成するとともに、該導電経路を外部から絶縁するために備えられる筒状のプラグキャップであって、
一端に、締め付け用工具と嵌合するための第１嵌合部を備え、
他端に、前記プラグを締め付けるために主体金具に設けられた六角部と嵌合するための第２嵌合部を備え、
前記第２嵌合部側の端部から前記第１嵌合部側の端部にかけて前記センサ出力ケーブルを配設するためのケーブル配設部を備えたこと、を特徴とするプラグキャップ。 - 前記第１嵌合部および前記第２嵌合部の少なくとも一方を、金属製材料にて形成したこと、を特徴とする請求項１に記載のプラグキャップ。
- 前記第１嵌合部が備えられる端部に複数のケーブル取り出し部が設けられ、該複数のケーブル取り出し部のいずれかを用いることで前記センサ出力ケーブルの取り出し方向が選択可能に構成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラグキャップ。
- 点火用高電圧を印加するために前記第１嵌合部側の端部から挿入される高圧端子が前記センサ出力ケーブルと接触するのを防ぐための仕切り部を備えたこと、を特徴とする請求項３に記載のプラグキャップ。
- 前記センサ出力ケーブルに電気的に接続されると共に前記第１嵌合部が備えられる端部に設けられて、検出した圧力に応じた前記電気信号を外部に出力する信号出力電極を備えたこと、を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のプラグキャップ。
- 前記プラグおよび当該プラグキャップを収納するために内燃機関に設けられたプラグホールの開口端を覆うとともに、前記プラグに点火用高電圧を印加するための導電経路を該プラグホール内に通すための貫通孔が設けられたグロメットを備え、
該グロメットに、前記センサ出力ケーブルを前記プラグホールの外部に挿通するためのケーブル挿通溝を設けたこと、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラグキャップ。 - 点火用高電圧を出力するための高圧端子が設けられた点火コイル部を備え、
該高圧端子が、前記第１嵌合部の設けられた端部から挿入された状態で、該点火コイル部が内燃機関本体に固定されることで、当該プラグキャップが内燃機関本体に固定されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラグキャップ。 - 請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラグキャップを用いて、前記圧力センサ内蔵プラグを螺合により締め付けて内燃機関本体に取り付けることを特徴とするプラグ取付方法。
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