JP4378040B2 - Spark plug and plug cap with built-in pressure sensor - Google Patents

Spark plug and plug cap with built-in pressure sensor Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の筒内圧を検出するための圧力センサを内蔵した圧力センサ内蔵点火プラグ、および圧力センサ内蔵点火プラグの上部に装着されて点火プラグに印加する点火用高電圧の通電経路を形成するプラグキャップに関する。
【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。
【０００３】
そして、この筒内圧を測定するために、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に基づく信号を検出する圧力センサ内蔵点火プラグが知られている（特開平６−２９０８５３号公報参照）。この圧力センサ内蔵点火プラグには、検出した筒内圧に基づく電気信号を出力するセンサ出力ケーブルが主体金具から導出されており、このセンサ出力ケーブルを通じて外部機器に検出した筒内圧を通知するよう構成されている。
【０００４】
しかし、このようにセンサ出力ケーブルが備えられた圧力センサ内蔵点火プラグは、内燃機関への取り付け時に、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い、内燃機関への装着作業が困難になるという問題がある。
【０００５】
また、締め付け用工具として用いるプラグレンチは、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た特殊なプラグレンチを用いる必要があり、通常のプラグレンチが使用できないという不便が生じる。そして、この特殊なプラグレンチを用いる場合、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状態（浮いた状態）で締め付け作業を行うと、プラグレンチの溝に絡まった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。
【０００６】
さらに、センサ出力ケーブルとしては、ノイズ対策として、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）で覆われたものを使用することがあるが、内燃機関への装着作業時に、センサ出力ケーブルがプラグホールに接触して、金属製のメッシュがプラグホールの内壁面を傷つけることがある。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。
【０００７】
こうした問題に対して、特開昭６４−５４６８６号公報において、センサ出力ケーブルを省略した圧力センサ内蔵点火プラグが提案されている。そして、この圧力センサ内蔵点火プラグでは、圧力センサにて検出した圧力に応じた電気信号を外部に出力するための第１電極部を、主体金具の肩面あるいは側面に埋設する形態で備えている。また、この圧力センサ内蔵点火プラグに装着されるプラグキャップには、主体金具に備えられた第１電極部に対応する位置に第２電極部が設けられており、第２電極部と第１電極部とが接触することにより電気的に接続される。
【０００８】
よって、上記公報（特開昭６４−５４６８６号）に記載の圧力センサ内蔵点火プラグによれば、センサ出力ケーブルを備えることなく、圧力センサにて検出した圧力に応じた電気信号を外部に出力することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報（特開昭６４−５４６８６号）において提案されている圧力センサ内蔵点火プラグは、構成が複雑であり、製造作業が比較的困難になるという問題がある。つまり、上記公報では、第１電極部を主体金具に埋設するとともに、主体金具の内部で圧力センサと第１電極部とを接続するように構成された圧力センサ内蔵点火プラグが提案されているが、主体金具の内部の狭い領域において、圧力センサと第１電極部とを接続する作業は複雑であり時間を要する。また、このとき、圧力センサおよび第１電極部を、主体金具から電気的に絶縁する必要があるため、絶縁のための加工作業等が必要となり、圧力センサ内蔵点火プラグの製造作業は、さらに複雑になり時間を要することになる。
【００１０】
また、内燃機関はその運転に伴い振動が発生するため、圧力センサ内蔵点火プラグの第１電極部とプラグキャップの第２電極部との接触が不良となる虞がある。つまり、第１電極部と第２電極部とを当接させるための付勢力が十分でない場合、内燃機関の振動により、第２電極部が第１電極部から離れてしまい、電気信号が正常に外部に出力されず、筒内圧の検出精度が低下してしまうのである。
【００１１】
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、電気信号を出力するための電極を備えるにあたり、製造作業が容易であり、製造に要する時間を短縮することができる圧力センサ内蔵点火プラグを提供し、また、内燃機関の振動による電極の接触不良の発生を抑えることができる圧力センサ内蔵点火プラグおよびプラグキャップを提供することを目的とする。
【００１２】
【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、中央部に径方向に膨出する鍔部を持つ内燃機関本体に装着するための略円筒形状の主体金具と、この主体金具に保持される略円筒状の碍子部と、この碍子部の中心軸の上端に設けられて点火用高電圧を受電する受電端子と、この受電端子に電気的に接続されると共に碍子部の中心軸の下端に設けられた中心電極と、主体金具の下端に設けられた接地電極と、を備えて、中心電極と接地電極との間に火花放電を発生する点火プラグの、主体金具の鍔部の下端側に圧電素子を備え、この圧電素子により内燃機関の筒内圧に基づく圧力に応じた電気信号を外部に出力する圧力センサ内蔵点火プラグであって、主体金具の鍔部の上端側に設けられる絶縁体からなる略円筒形状の絶縁円筒部材と、絶縁円筒部材の外周に設けられて、信号線により圧電素子と電気的に接続されると共に外部機器に接続された外部電極と接触することにより、電気信号を外部機器に出力するための出力電極と、主体金具に固定され、自身の内面と出力電極との間に外部電極を配置するための外部電極用空間を形成する略円筒形状の出力電極収容部材と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
つまり、本発明の圧力センサ内蔵点火プラグにおいては、筒内圧に基づく圧力に応じた電気信号を出力するための出力電極が、主体金具に埋設されて備えられるのではなく、略円筒形状の絶縁円筒部材の外周に設けられている。そして、この絶縁円筒部材は、主体金具の鍔部の上端側に配置されるものであり、例えば、主体金具に対して上端から挿入することで鍔部の上端側に配置することができるため、主体金具に埋設する構造に比べて、出力電極を圧力センサ内蔵点火プラグに装着する作業が容易である。また、絶縁円筒部材によって、確実に出力電極と主体金具との絶縁を図ることができるため、出力電極と主体金具とが誤って接触することにより電気信号が不正な状態となることを防止できる。さらに、出力電極が絶縁円筒部材の外周に設けられているため、出力電極と信号線との接続作業が容易になり、圧力センサ内蔵点火プラグの製造作業に要する時間を短縮することができる。
【００１４】
また、出力電極収容部材が、出力電極との間に外部電極用空間を形成しており、出力電極と接触する外部電極の移動範囲をこの外部電極用空間の内部に制限する。これにより、内燃機関の振動による外部電極の移動範囲を制限することができ、外部電極が出力電極から離れるのを防ぐことにより、出力電極と外部電極との接触を良好に維持することができる。
【００１５】
よって、本発明（請求項１）の圧力センサ内蔵点火プラグによれば、電気信号を出力するための出力電極を設けるにあたり、主体金具に埋設して主体金具の内部で圧電素子と出力電極とを接続する構造に比べて、圧力センサ内蔵点火プラグの製造作業が容易になり、製造時間を短縮することができる。また、出力電極収容部材により外部電極が移動する範囲を制限することで、出力電極と外部電極との接触を良好に維持することができ、内燃機関の振動により電気信号の伝達経路が断続するのを抑制できる。
【００１６】
なお、出力電極を、圧力センサ内蔵点火プラグの縦方向に所定幅を有する形状に形成することにより、内燃機関の運転により縦方向の振動が発生して外部電極に対する出力電極の縦方向（中心軸方向）の相対位置が変化した場合でも、両者の接触を維持することができ、接触不良の発生を良好に防ぐことができる。
【００１７】
そして、上述の圧力センサ内蔵型点火プラグについては、請求項２に記載のように、絶縁円筒部材は、主体金具の外周を覆うように配設され、絶縁円筒部材が配置される主体金具の表面および絶縁円筒部材の内面には、中心軸方向の動きを抑制する係合部を備えるとよい。
【００１８】
つまり、絶縁円筒部材を主体金具に装着した際に、主体金具の係合部と絶縁円筒部材の係合部とが係合することにより、絶縁円筒部材が主体金具から抜け落ちるのを防ぐことができ、また、内燃機関の振動が発生した場合でも、出力電極の位置が移動するのを防ぐことができる。
【００１９】
よって、本発明（請求項２）の圧力センサ内蔵点火プラグによれば、絶縁円筒部材が主体金具から抜け落ちるのを防ぐことで、出力電極の中心軸方向の位置を一定位置に維持することができ、内燃機関の振動により電気信号の伝達経路が断続するのを抑制できる。
【００２０】
なお、係合部としては、例えば、主体金具に溝部を形成して絶縁円筒部材に突部を形成しても良く、あるいは、主体金具に突部を形成して絶縁円筒部材に溝部を形成しても良い。そして、溝部については、周方向の全周にわたり設けるようにしてもよい。
【００２１】
ところで、出力電極と圧電素子とは、信号線により接続されるが、正常に電気信号を出力するためには、この信号線が主体金具に接触するのを防ぐ必要があり、例えば、絶縁体からなる管の内部に信号線を挿通した上で圧電素子と出力電極とを接続すればよい。しかし、この場合、絶縁体からなる管を、別途製造する必要がある。
【００２２】
そこで、上述（請求項１または請求項２）の圧力センサ内蔵点火プラグにおいては、請求項３に記載のように、絶縁円筒部材が、出力電極と圧電素子とを接続する信号線を主体金具から絶縁するための信号線保護部、を備えるとよい。
つまり、絶縁円筒部材を製造する際に信号線保護部を一体に形成することで、別途絶縁体からなる管を製造する必要がなくなるため、圧力センサ内蔵点火プラグを構成する部品点数の増加を抑えることができ、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００２３】
また、圧力センサ内蔵点火プラグの組み立て工程において出力電極と圧電素子とを接続するには、別体の管を用いる場合、まず信号線をこの管に挿通し、そのあと絶縁円筒部材の外周に設けられた出力電極と接続するという２段階の作業を行う必要がある。これに対して、絶縁円筒部材に信号線保護部を形成するにあたり、例えば、信号線保護部に挿通される信号線を出力電極に接続可能な位置に導出するように絶縁円筒部材を形成することで、信号線保護部に信号線を挿通すると同時に信号線と出力電極との接続が可能となる。これにより、圧力センサ内蔵点火プラグの組み立て工程において出力電極と圧電素子とを接続する作業が１段階で済むことになり、作業内容を簡略化できる。また、信号線保護部を設けることで、信号線の位置が移動して主体金具に接触するのを確実に防ぐことができ、信号線と主体金具との絶縁性低下を防ぐことができる。
【００２４】
よって、本発明（請求項３）の圧力センサ内蔵点火プラグによれば、部品点数の増加を抑えることができ、また、組み立て工程での作業内容を簡略化できるため、圧力センサ内蔵点火プラグの製造コストを抑制することができる。
次に、上述（請求項１から請求項３のいずれか）の圧力センサ内蔵点火プラグに装着されて、火花放電を発生させるための点火用高電圧の通電経路を周囲から絶縁した状態で形成するプラグキャップとしては、請求項４に記載のように 中心軸方向に長く形成された絶縁性材料からなる円筒形状であり、下端部が出力電極収容部材の内面と出力電極との間に形成される外部電極用空間に挿入可能に形成された本体部材と、この本体部材における下端側の内面に設けられ、出力電極と接触することにより、圧力センサ内蔵点火プラグから出力される内燃機関の筒内圧に基づく圧力に応じた電気信号を受ける受信電極と、本体部材の上端側から下端側にかけて配置されるとともに、一端が受信電極に接続され、他端が外部機器に連結されるコネクタに接続されるシールドケーブルと、を備えたプラグキャップを用いると良い。
【００２５】
このように構成されたプラグキャップは、圧力センサ内蔵点火プラグへの装着の際に、本体部材の下端部が圧力センサ内蔵点火プラグの外部電極用空間に挿入されることで、下端部の内面に設けられた受信電極が圧力センサ内蔵点火プラグの出力電極に接触する。そして、プラグキャップは、出力電極から出力される電気信号を受信電極で受信し、この電気信号をシールドケーブルを通じて外部機器に対して出力することで、電気信号の伝達経路を形成する。
【００２６】
また、受信電極を全周方向に設けた場合には、周方向のいずれの方向においても出力電極からの電気信号の伝達が可能となるため、プラグキャップの取付方向の制約を無くすことができる。
よって、本発明（請求項４）のプラグキャップによれば、圧力センサ内蔵点火プラグにて検出した圧力に応じた電気信号の伝達経路を形成し、電気信号を外部機器に伝達することができる。
【００２７】
そして、上述（請求項４）のプラグキャップについては、請求項５に記載のように、点火プラグの碍子部と本体部材とが密に接触する密着部と、外部電極用空間に挿入される本体部材の下端部に、外周の全周にわたって設けられており、出力電極収容部材の内面に密に接触する突条部と、を備えるとよい。
【００２８】
つまり、プラグキャップを圧力センサ内蔵点火プラグに装着した際に、本体部材と碍子部とが密着部において密に接触すると共に、本体部材の下端部の外周に設けられた突条部が、圧力センサ内蔵点火プラグの出力電極収容部材の内面の全周にわたり密に接触することになる。これにより、電極部分（出力電極および受信電極）と外部とを隔絶することができ、電極部分への水や塵などの異物の侵入を防ぐことができる。
【００２９】
よって、本発明（請求項５）のプラグキャップによれば、電極部分への異物の侵入を防ぐことができるため、異物が付着することによる出力電極および受信電極の酸化や腐食を抑えることができる。
そして、上述（請求項４または請求項５）のプラグキャップについては、請求項６に記載のように、シールドケーブルの他端が接続されるコネクタが、本体部材に一体に形成されるとよい。つまり、コネクタが本体部材に一体に形成される構造とすることで、本体部材の成型作業時に同時にコネクタを成型できるため、プラグキャップの製造工程を簡略化することができる。
【００３０】
また、プラグキャップの上端から一定長さのシールドケーブルが導出されて、その端部にコネクタが備えられる場合、コネクタが接続される外部機器とプラグキャップが配置されるプラグホールとの距離が短い内燃機関においては、プラグキャップの上端からコネクタまでのシールドケーブルが余剰となる。そこで、コネクタを本体部材と一体に形成し、外部機器との間に連結ケーブルを配置するようにして、内燃機関に応じた適切な長さの連結ケーブルを用いることで、無駄のない確実な配線を実現することができる。
【００３１】
よって、本発明（請求項６）のプラグキャップによれば、プラグキャップの製造工程を簡略化することで製造コストを低減することができ、また、内燃機関に応じた無駄のない配線を実現することで、内燃機関における配線領域を最小化することができる。
【００３２】
また、上述（請求項４から請求項６のいずれか）のプラグキャップにおいては、請求項７に記載のように、受信電極が、中心軸方向に延びるスリットが設けられた円筒形状に形成され、径方向の弾性を有するとよい。
つまり、円筒形状に形成された受信電極は、プラグキャップを圧力センサ内蔵点火プラグに装着した際に、確実に出力電極に接触することができ、また、径方向の弾性を有することで、振動が発生した場合においても、出力電極との接触をより確実に維持することができる。
【００３３】
よって、本発明（請求項７）のプラグキャップによれば、受信電極と出力電極との接触を確実に維持することができ、電気信号の信号経路が断線するのを防ぐことができる。
なお、受信電極については、円筒形状の内面から外面にかけて形成された貫通穴を備えると良い。つまり、この貫通穴を通じて、受信電極の内面から外面にかけて本体部材の下端部が形成されることで、本体部材に対して受信電極を固定する際の強度を向上させることができる。
【００３４】
ここで、プラグキャップは、点火用高電圧の通電経路を周囲から絶縁する必要があり、また、点火プラグが高温となることから、本体部材は耐熱性に優れた絶縁性材料で構成されるのが一般的である。そして、上述（請求項４から請求項７のいずれか）のプラグキャップにおいて、電極部分への異物の侵入をより好適に防ぐためには、本体部材あるいは突条部を弾性を有する絶縁性材料（例えば、ゴム）により形成し、本体部材と出力電極収容部材との接触を密にするとよい。
【００３５】
しかし、本体部材の全体を弾性を有する絶縁性材料で形成すると、プラグキャップ全体としての剛性が低下するため、プラグホール内での圧力センサ内蔵点火プラグへの装着作業時に、外部電極用空間への挿入時に生じる応力によってプラグキャップが湾曲して、外部電極用空間に下端部を挿入できない虞がある。
【００３６】
そこで、上述（請求項４から請求項７のいずれか）のプラグキャップにおいては、請求項８に記載のように、本体部材が、圧力センサ内蔵点火プラグへの装着時に発生する応力に対して一定形状を維持できる強度を有する絶縁性材料からなる芯材と、弾性を有する絶縁性材料からなり 芯材の周囲を被覆すると共に、外部電極用空間に挿入される下端部を形成する弾性部材と、を備えると良い。
【００３７】
つまり、本体部材が一定形状を維持できる強度を有する絶縁性材料からなる芯材を備えることで、プラグキャップ全体の剛性を一定以上に維持することができ、圧力センサ内蔵点火プラグへの装着時に発生する応力によって、プラグキャップが湾曲するのを防ぐことができる。
【００３８】
さらに、弾性部材が芯材の周囲を被覆することで、プラグキャップが外部と衝突した時の衝撃を弾性部材にて吸収し、プラグキャップの損傷を低減することができる。
よって、本発明（請求項８）のプラグキャップによれば、プラグホール内での圧力センサ内蔵点火プラグへの装着が可能となる。
【００３９】
ところで、このような本体部材を形成するには、例えば、まず芯材を成型し、芯材の下端に受信電極を嵌合した後、シールドケーブルの一端をハンダ付けや溶接などにより受信電極に接続し、シールドケーブルを下端から上端に向けて配置する。そして、受信電極およびシールドケーブルが配置された芯材を金型の中に配置して、射出成形により弾性部材を成型する方法が挙げられる。しかし、この方法で本体部材を形成する場合、弾性部材を形成する材料を金型の内部に射出する際に、射出される材料の圧力によってシールドケーブルの位置が移動してしまう虞がある。
【００４０】
そこで、このように本体部材が芯材を備えたプラグキャップにおいては、請求項９に記載のように、芯材が、上下に長い形状（長軸状）に形成され、芯材の下端側から上端側にかけてシールドケーブルを配設するための第１ケーブル配設部と、芯材の上端部において、芯材の長手方向を中心軸とする周方向にシールドケーブルを配設するための第２ケーブル配設部と、を備えるとよい。
【００４１】
このように、芯材に第１ケーブル配設部および第２ケーブル配設部を備えることで、射出成形により弾性部材を形成する際に、シールドケーブルの位置が移動するのを防ぐことができ、本体部材の内部におけるシールドケーブルの配設位置を一定に維持することができる。
【００４２】
また、一定以上の長さのシールドケーブルが上端から導出されるように構成されたプラグキャップにおいては、第２ケーブル配設部にシールドケーブルが配設されていない場合、芯材を被覆している弾性部材がシールドケーブルによって破損される虞がある。つまり、シールドケーブルをプラグキャップから引き離す方向の外力がシールドケーブルに印加されると、シールドケーブルが弾性部材を引き裂いてしまうことがある。
【００４３】
これに対して、芯材に第２ケーブル配設部を備えて、シールドケーブルを芯材の周方向に配設することにより、シールドケーブルに対して外力が印加された場合には、弾性部材ではなく芯材に負荷がかかることになり、弾性部材の損傷を防ぐことができる。つまり、芯材に第２ケーブル配設部を備えて、シールドケーブルを芯材の周方向に配設することにより、射出成型時のシールドケーブルの移動を防ぐことに加えて、シールドケーブルが弾性部材を引き裂いてしまうのを防ぐことができる。
【００４４】
よって、本発明（請求項９）のプラグキャップによれば、射出成形により形成されるプラグキャップ内におけるシールドケーブルの配設位置を一定に維持することができ、シールドケーブルの導出位置を確実に設定することができる。また、外力の印加によりシールドケーブルが弾性部材を引き裂いてしまうのを防ぎ、プラグキャップの破損を防ぐことができる。
【００４５】
ここで、絶縁性材料については、一般に、弾性を有する絶縁性材料が、弾性を有しない絶縁性材料に比べて、材料費が高価である。そのため、本体部材を全て弾性を有する絶縁性材料で形成する場合に比べて、上述の請求項８に記載のプラグキャップは、本体部材の材料費を低減することができる。しかし、芯材を成型した後、芯材の周囲に弾性部材を被覆するという２段階の工程を行う必要があるため、作業工数が増加すると共に、特に弾性部材を被覆する工程は複雑な作業となるため、作業時間が長くなるという問題がある。
【００４６】
そこで、上述の請求項４から請求項７のいずれかに記載のプラグキャップにおいては、請求項１０に記載のように、本体部材は、弾性を有する絶縁性材料からなり、受信電極が備えられてシールドケーブルが導出される下端側部材と、圧力センサ内蔵点火プラグへの装着時に発生する応力に対して一定形状を維持できる強度を有する絶縁性材料からなり、下端側部材と嵌合可能に形成されると共に下端側から上端側にかけて前記シールドケーブルを配設する上端側部材と、に分割可能に構成されるとよい。
【００４７】
つまり、本体部材を異なる種類の絶縁性材料で形成するにあたり、上端側部材と下端側部材とをそれぞれ異なる材料で個別に成型した後、両者を嵌合することでプラグキャップを完成させるのである。これにより、芯材の上に弾性部材を被覆するという複雑な作業を行うことなく、異なる種類の材料から成る本体部材を実現することができる。
【００４８】
よって、本発明（請求項１０）のプラグキャップによれば、材料費を低く抑えることができると共に、本体部材の成型作業を簡略化することができるため、プラグキャップの製造コストを低く抑えることができる。
なお、上端側部材をさらに上下に分割して、上側部分を弾性を有する絶縁性材料で形成してプラグホールの開口部を閉じるように構成しても良い。
【００４９】
そして、上述（請求項１から請求項３のいずれか）の圧力センサ内蔵点火プラグにおいては、請求項１１に記載のように、請求項４から請求項１０のいずれかに記載のプラグキャップを装着することにより、圧電素子により検出した圧力に応じた電気信号を外部に出力するとよい。
【００５０】
このように、上述の圧力センサ内蔵点火プラグと上述のプラグキャップとを組み合わせて使用することで、内燃機関の振動により出力電極と受信電極との間で接触不良が発生するのを抑えることができ、電気信号の伝達経路をより好適に確保することができる。
【００５１】
【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実施例の圧力センサ内蔵点火プラグおよびプラグキャップの構成を表す構成図である。なお、図１では、内部構造を表すために、圧力センサ内蔵点火プラグの左半分を断面図として表し、また、プラグキャップの全体を断面図として表している。
【００５２】
まず、圧力センサ内蔵点火プラグ１１について説明する。
図１に示すように、圧力センサ内蔵点火プラグ（以下、単に点火プラグともいう）１１は、略円筒状の碍子部１５の軸孔に挿設された中心電極１９と、碍子部１５の外周に設けられた主体金具１７と、主体金具１７の下端から延設されると共に中心電極１９の下端と対向して火花放電ギャップｇを形成する接地電極２１と、碍子部１５の軸孔に挿設されると共に中心電極１９と電気的に接続される受電端子１３と、を備えている。なお、以下の説明では、点火プラグ１１の長手方向端部のうち、受電端子１３が備えられる側を上端とよび、接地電極２１が備えられる側を下端と呼ぶこととする。
【００５３】
また、点火プラグ１１は、主体金具１７の内燃機関に対する取付座部に備えられる圧力センサ２３と、主体金具１７の取付座部よりも上端側に設けられた絶縁体から成る略円筒形状の絶縁円筒部材２７と、絶縁円筒部材２７の外周に設けられる出力電極２９と、主体金具１７の下端側から圧力センサ２３を下端側から覆う略円筒形状のセンサケース３１と、を備えている。なお、点火プラグ１１をシリンダヘッド９１に装着する際には、燃焼室の気密性を保つため、ガスケット８３が点火プラグ１１とシリンダヘッド９１との間に配置される。
【００５４】
ここで、図１における点火プラグ１１の左半分を拡大した構成図を図２に示す。なお、図２においては、点火プラグ１１の内部構造を表すために断面図として表している。
図２に示すように、圧力センサ２３は、絶縁板２３ｃ、電極板２３ｄ、圧電素子２３ａ、板パッキン２３ｂが、この順に積層されて構成されており、圧力センサ２３の内部で電極板２３ｄを介して圧電素子２３ａに接続された信号線２５が、絶縁板２３ｃの上部から上方向に突出するように設けられている。
【００５５】
また、絶縁円筒部材２７は、下端に信号線保護部２７ａを備えており、信号線保護部２７ａに挿通される信号線２５を、出力電極２９に接続可能な位置に導出するように形成されている。これにより、信号線２５と出力電極２９とが電気的に接続されることになり、圧電素子２３ａと出力電極２９とが信号線２５を介して電気的に接続される。なお、このとき、信号線２５は、信号線保護部２７ａに周囲を囲まれるため、主体金具１７に接触することがない。
【００５６】
そして、センサケース３１は、圧力センサ２３から出力電極２９までを覆う長さに形成されており、センサケース３１の内面と出力電極２９との間に、外部機器に接続された外部電極（詳細には、後述する受信電極５９）を配置するための外部電極用空間３３を形成している。
【００５７】
ここで、点火プラグ１１の分解斜視図を図３に示す。
図３に示すように、点火プラグ１１は、主体金具１７に対して上方から絶縁円筒部材２７が挿入され、主体金具１７に対して下方から圧力センサ２３およびセンサケース３１が挿入されて形成されている。
【００５８】
そして、主体金具１７は、締め付け工具と嵌合する六角部１７ａと，点火プラグ１１の横方向に突出した鍔部１７ｂと、内燃機関に設けられたネジ溝と螺合するネジ部１７ｃと、を備えている。そして、鍔部１７ｂには、縦方向にスリット１７ｄが設けられており、スリット１７ｄには信号線２５および信号線保護部２７ａが配置される。また、六角部１７ａと鍔部１７ｂとの間には、主体金具１７の側方表面の周方向に溝部１７ｅが設けられている。
【００５９】
この主体金具１７に対して上方から挿入される絶縁円筒部材２７は、内面に溝部１７ｅと係合するように突条部２７ｂが設けられており、絶縁円筒部材２７を主体金具１７に装着した際には、突条部２７ｂが溝部１７ｅと係合する（図２参照）。
【００６０】
ここで、絶縁円筒部材２７を拡大した平面図および断面図を図４に示す。図４（ａ）が絶縁円筒部材２７の平面図であり、図４（ｂ）が図４（ａ）における絶縁円筒部材２７のＡ−Ａ視断面図である。
図４に示すように、絶縁円筒部材２７は、略円筒形状であり、円筒内面には全周にわたり突条部２７ｂが設けられ、円筒底部には側方に延設された鍔部２７ｃが設けられ、鍔部２７ｃの下端からは信号線保護部２７ａが下方に突設され、円筒外面には全周にわたり出力電極配置部２７ｅが設けられている。そして、出力電極配置部２７ｅに、出力電極２９（図４では図示省略）が配置される。また、信号線保護部２７ａの内部には、信号線保護部２７ａの下端から鍔部２７ｃの上端まで、圧力センサ２３（図４では図示省略）の信号線２５（図４では図示省略）を挿通するための信号線配置管２７ｄが設けられており、信号線２５を出力電極配置部２７ｅに導出する。
【００６１】
また、図３に示すように、圧力センサ２３は、前述したように、絶縁板２３ｃ、電極板２３ｄ、圧電素子２３ａ、板パッキン２３ｂが、この順に積層されると共に、環状に形状されており、検出した圧力に応じた電気信号を出力するための信号線２５が上面から上方に突設されている。そして、圧力センサ２３は、主体金具１７に下方から挿入されて、鍔部１７ｂの下端に当接する位置に配置される。このとき、信号線２５は、スリット１７ｄに配置されている信号線保護部２７ａの内部に設けられた信号線配置管２７ｄに挿通され、出力電極配置部２７ｅに設けられた出力電極２９に接続される。
【００６２】
さらに、図３に示すように、センサケース３１は、円筒の上側部分が下側部分よりも大径に形成され、底部の中心部分に貫通穴が設けられた有底円筒状に形成されている。なお、底部の貫通穴は、主体金具１７のネジ部１７ｃを挿通可能な大きさに形成されている。そして、センサケース３１は、主体金具１７の下方から装着されて、圧力センサ２３および出力電極２９を覆うと共に、出力電極２９との間に外部電極用空間３３を形成する（図２参照）。
【００６３】
次に、図１および図２に基づき、プラグキャップ５１について説明する。
図１に示すように、本実施例のプラグキャップ５１は、下端部にて圧力センサ内蔵点火プラグ１１と嵌合可能に形成された略円筒形状の本体部材５３と、本体部材５３の下端部５５の内面に配置された受信電極５９と、本体部材５３の上端側から下端側にかけて配置されたシールドケーブル６１と、を備えている。
【００６４】
そして、本体部材５３は、円筒の中心軸方向に長い形状に形成されており、また、点火プラグ１１の温度上昇を考慮して、耐熱性に優れた弾性を有する絶縁性材料（例えば、シリコンゴムなど）にて形成されている。また、本体部材５３は、中心軸部分に導電性材料から成るスプリング５７が配置されて、点火コイルユニット８１（図１では二点鎖線で図示）にて発生する点火用高電圧を点火プラグ１１の受電端子１３に印加するための通電経路を形成する。さらに、本体部材５３の上端部には、側方に延設された封止部６３が設けられており、内燃機関のシリンダヘッド９１にパイプ９３が圧入されて形成されたプラグホール９５の開口部を、封止部６３により閉じることで、プラグホール９５の内部に水や塵などの異物が侵入するのを防いでいる。
【００６５】
また、シールドケーブル６１は、芯線を流れる電気信号への外部ノイズの影響を低減するために、ステンレス等の金属から成るメッシュ（シールド線）が表面に設けられている。そして、シールドケーブル６１は、一端が受信電極５９に接続され、他端が本体部材５３の上端に一体に形成されたコネクタ６５に接続されており、本体部材５３の内部を下端側から上端側にかけて配置されている。
【００６６】
ここで、図１に示すプラグキャップ５１において、本体部材５３の下端部５５の左半分を拡大した構成図を図２に示す。なお、図２においては、プラグキャップ５１の内部構造を表すために断面図として表している。
図２に示すように、本体部材５３の下端部５５は、内面に受信電極５９が配置され、外面に突条部６７が設けられており、点火プラグ１１の外部電極用空間３３に配置可能な厚さに形成されている。なお、突条部６７は、下端部５５の外側全周にわたり、２本形成されている。
【００６７】
また、受信電極５９は、導電性材料からなる略円筒形状に形成され、円筒の上側半分は本体部材５３に挟持されており、円筒の下側半分は外面が本体部材５３の下端部５５に当接している。そして、受信電極５９は、点火プラグ１１の出力電極２９との距離が短くなるように、下端部分が出力電極２９に近付くように湾曲して形成されている。
【００６８】
さらに、本体部材５３は、その内面が、点火プラグ１１の碍子部１５のうち主体金具１７よりも上端側の外周に密接している。この接触部分が、特許請求の範囲に記載の密着部に相当する。
そして、以上のように構成された圧力センサ内蔵点火プラグ１１およびプラグキャップ５１を互いに嵌合すると、スプリング５７が受電端子１３に当接して点火用高電圧の通電経路を形成すると共に、下端部５５が外部電極用空間３３に配置される。これにより、出力電極２９と受信電極５９とが接触し、圧力センサ２３にて検出された圧力に応じた電気信号が、外部機器に対して出力される。
【００６９】
なお、第１実施例の圧力センサ内蔵点火プラグ１１およびプラグキャップ５１においては、センサケース３１が特許請求の範囲における出力電極収容部材に相当し、主体金具１７の溝部１７ｅおよび絶縁円筒部材２７の突条部２７ｂが請求項２に記載の係合部に相当し、突条部６７が請求項５に記載の突条部に相当する。
【００７０】
以上、説明したように、本実施例の圧力センサ内蔵点火プラグ１１においては、出力電極２９が絶縁円筒部材２７の外周に設けられているため、出力電極２９と主体金具１７との絶縁を確実に図ることができる。また、出力電極２９は、絶縁円筒部材２７とともに主体金具１７に上方から挿入することで装着されるため、主体金具１７への出力電極２９の装着作業が容易である。
【００７１】
そして、圧力センサ２３と出力電極２９とを接続する信号線２５が、主体金具１７のスリット１７ｄを通ることから、主体金具１７の内部を通る場合に比べて、圧力センサ２３と出力電極２９との接続作業が容易である。
また、信号線２５と主体金具１７とを絶縁するための信号線保護部２７ａが、絶縁円筒部材２７に一体に形成されており、別途独立した部品として製造する必要がなくなるため、圧力センサ内蔵点火プラグを構成する部品点数の増加を抑えることができ、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００７２】
さらに、絶縁円筒部材２７は、信号線保護部２７ａに挿通される信号線２５を出力電極２９に接続可能な位置に導出するよう形成されており、信号線保護部２７ａに信号線２５を挿通すると同時に信号線２５と出力電極２９との接続が可能となる。これにより、圧力センサ内蔵点火プラグの組み立て工程において出力電極２９と圧力センサ２３とを接続する作業を簡略化できる。
【００７３】
また、センサケース３１が、出力電極２９との間に外部電極用空間３３を形成しており、プラグキャップ５１に備えられる受信電極５９の移動範囲をこの外部電極用空間３３の内部に制限する。これにより、内燃機関の振動による受信電極５９の移動範囲を制限することができ、受信電極５９が出力電極２９から離れるのを防ぐことにより、出力電極２９と受信電極５９との接触を良好に維持することができる。
【００７４】
さらに、出力電極２９は、縦方向に一定幅を有する形状であることから、内燃機関の運転により縦方向（中心軸方向）の振動が発生して受信電極５９に対する出力電極２９の縦方向の相対位置が変化した場合でも、両者の接触を維持することができ、接触不良の発生を良好に防ぐことができる。
【００７５】
そして、絶縁円筒部材２７を主体金具１７に装着した際には、突条部２７ｂが溝部１７ｅと係合することから、絶縁円筒部材２７が主体金具１７から抜け落ちるのを防ぐことができると共に、出力電極２９の位置を一定位置に維持することができ、内燃機関の振動により電気信号の伝達経路が断線するのを抑制できる。
【００７６】
また、本実施例のプラグキャップ５１においては、圧力センサ内蔵点火プラグ１１への装着の際に、本体部材５３の下端部５５が外部電極用空間３３に挿入されることで、受信電極５９が出力電極２９に接触する。このとき、出力電極２９と受信電極５９とが接触すると共に、突条部６７がセンサケース３１の内面に当接することになり、受信電極５９が出力電極２９に付勢されることから、内燃機関の振動が発生した場合にも、受信電極５９と出力電極２９との接触を維持することができる。
【００７７】
さらに、プラグキャップ５１を圧力センサ内蔵点火プラグ１１に装着した際には、本体部材５３の下端部５５の外周に設けられた突条部６７が、センサケースの内面全周にわたり当接し、また、本体部材５３の内面が、点火プラグ１１の碍子部１５の全周にわたり密接する。これにより、突条部６７とセンサケース３１との間から、あるいは、本体部材５３の内面と碍子部１５との間から、出力電極２９および受信電極５９が配置される部分に、外部からの異物が侵入するのを防ぐことができ、異物が付着することによる出力電極２９および受信電極５９の腐食を抑えることができる。なお、本体部材５３の内面と点火プラグ１１の碍子部１５との接触部分が、特許請求の範囲に記載の密着部に相当する。
【００７８】
また、プラグキャップ５１においては、シールドケーブル６１の端部に備えられるコネクタ６５が、本体部材５３と一体に形成されている。このため、外部機器との間に連結ケーブルを配置するようにして、内燃機関に応じた適切な長さの連結ケーブルを用いることで、内燃機関に応じた最適な配線を実現できる。これにより、プラグキャップから所定長さのシールドケーブルが導出されてその端部にコネクタが備えられる場合に比べて、無駄のない確実な配線を実現することができる。
【００７９】
なお、本体部材５３を射出成形により成形する場合、材料が金型の内部に注入される圧力によってシールドケーブル６１の位置が移動して、コネクタ６５の内部におけるシールドケーブルの芯線を、正常な位置に配置することができない虞がある。そこで、例えば、圧縮成形のように、芯線を正常な位置に配置可能な成形方法を用いて、予めコネクタ６５のみをシールドケーブル６１の端部に形成しておき、その後、コネクタ６５が上端部に位置するようにシールドケーブル６１を配置して、本体部材５３を成形するとよい。
【００８０】
そして、本実施例の圧力センサ内蔵点火プラグ１１とプラグキャップ５１とを組み合わせて使用することにより、内燃機関の振動により出力電極と受信電極との間で接触不良が発生するのを良好に抑えることができ、電気信号の伝達経路をより好適に確保することができる。
【００８１】
以上、本発明の実施例（以下、第１実施例という）の圧力センサ内蔵点火プラグおよびプラグキャップ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、第２実施例として、強度を向上させたプラグキャップについて説明する。
【００８２】
そして、第２実施例のプラグキャップ５１の断面図を、図５に示す。
図５に示すように、第２実施例のプラグキャップ５１は、第１実施例と同様に、本体部材５３の下端部５５の内面に受信電極５９が配置され、下端部５５の外面に突条部６７が２本設けられており、下端部５５が点火プラグ１１の外部電極用空間３３に配置可能な厚さに形成されている。
【００８３】
なお、図５では、圧力センサ内蔵点火プラグの図示を省略しているが、第２実施例のプラグキャップ５１は、図１に示す第１実施例の圧力センサ内蔵点火プラグ１１に装着可能に構成されており、以下の説明においては、圧力センサ内蔵点火プラグに関する符号は、図１と同様の符号を用いて表すこととする。
【００８４】
そして、第２実施例のプラグキャップ５１は、本体部材５３が、芯材７１と弾性部材７３とから形成されている点に特徴がある。なお、芯材７１は、圧力センサ内蔵点火プラグへの装着時に発生する応力に対して一定形状を維持できる強度を有する絶縁性材料（例えば、ＰＰＳまたはポリエステルなど）で形成されており、弾性部材７３は、弾性を有する絶縁性材料で形成されている。
【００８５】
ここで、芯材７１の斜視図を、受信電極５９と共に、図６に示す。
図６に示すように、芯材７１は、中心軸部分にスプリングが配置可能な上下方向に長い略円筒形状に形成されており、芯材７１の下端側から上端側にかけてシールドケーブルを配設するための第１ケーブル配設部７１ａと、芯材７１の上端部において、芯材７１の長手方向を中心軸とする周方向にシールドケーブルを配設するための第２ケーブル配設部７１ｂと、を備えている。また、芯材７１の下端は、受信電極５９が嵌合可能な形状に形成されると共に、突起部７１ｃが設けられている。
【００８６】
他方、受信電極５９は、導電性金属材料により略円筒形状に形成されており、円筒の中心軸方向に延びるスリット５９ａが設けられて、径方向の弾性を有するよう形成されている。また、受信電極５９は、芯材７１への嵌合時に突起部７１ｃと係合する位置に、内面から外面にかけて形成された第１貫通穴５９ｂが設けられている。
【００８７】
そして、受信電極５９を芯材７１に嵌合する際に、突起部７１ｃと第１貫通穴５９ｂとが係合することで、受信電極５９が芯材７１から抜け落ちるのを防止し、また、芯材７１に対する受信電極５９の位置を特定する。さらに、受信電極５９は、第１貫通穴５９ｂよりも下側に第２貫通穴５９ｃが設けられている。
【００８８】
続いて、第２実施例のプラグキャップ５１の製造手順について説明する。
まず、受信電極５９を芯材７１に嵌合した後、ハンダ付けあるいは溶接によりシールドケーブル６１の端部を受信電極５９に接続する。そして、シールドケーブル６１を、第１ケーブル配設部７１ａに配置するとともに、第２ケーブル配設部７１ｂに配設する。
【００８９】
その後、受信電極５９が嵌合され、かつシールドケーブル６１が配設された芯材７１を、射出成形の金型に配置し、シリコンゴムなどの弾性を有する絶縁性材料を射出成形することにより弾性部材７３を成形する。このとき、受信電極５９においては、第２貫通穴５９ｃを通じて外面から内面にかけて弾性部材７３が形成される。
【００９０】
なお、第２実施例のプラグキャップは、コネクタが本体部材５３と一体に形成される構造ではなく、本体部材５３から所定長さのシールドケーブル６１が導出されてその端部にコネクタ（図５では図示省略）が備えられている。また、図５に示すプラグキャップの断面は、第１ケーブル配設部７１ａを含まない位置での断面であるため、図５においては、上端から下端にかけて配置されるシールドケーブル６１は表されない。
【００９１】
このようにして、芯材７１を被覆するように弾性部材７３が形成され、また、本体部材５３の下端部５５が弾性部材７３にて形成されることで、第２実施例のプラグキャップ５１が完成する。
以上説明したように、第２実施例のプラグキャップ５１は、本体部材５３が、芯材７１および弾性部材７３により構成されている。
【００９２】
そして、このプラグキャップ５１は、本体部材５３に芯材７１を備えることで、プラグキャップ全体の強度（剛性）を一定以上に維持することができ、圧力センサ内蔵点火プラグへの装着時に発生する応力によってプラグキャップが湾曲するのを防止できるため、プラグホール内での圧力センサ内蔵点火プラグへの装着が可能となる。
【００９３】
また、弾性部材７３により本体部材５３の下端部５５が形成されるため、圧力センサ内蔵点火プラグへの装着時に、弾性部材７３の弾性により突条部６７と圧力センサ内蔵点火プラグのセンサケース３１との接触が密になり、電極部分（出力電極２９および受信電極５９）への異物の侵入をより好適に防止できる。そして、弾性部材７３の弾性により、弾性部材７３と圧力センサ内蔵点火プラグの碍子部１５との接触が密になり、異物の侵入をより好適に防ぐことができる。なお、弾性部材７３の内面と圧力センサ内蔵点火プラグの碍子部１５との接触部分が、特許請求の範囲に記載の密着部に相当する。
【００９４】
さらに、弾性部材７３が芯材７１の周囲を被覆することで、プラグキャップが外部と衝突した時の衝撃を弾性部材にて吸収し、プラグキャップの損傷を低減することができる。
そして、受信電極５９は、略円筒形状に形成されているため、確実に出力電極２９に接触することができ、また、径方向の弾性を有することから、振動が発生した場合においても出力電極２９との接触をより確実に維持することができる。よって、第２実施例のプラグキャップによれば、受信電極と圧力センサ内蔵点火プラグの出力電極との接触を確実に維持することができ、電気信号の信号経路が断線することを防ぐことができる。
【００９５】
また、受信電極５９は、第２貫通穴５９ｃを通じて外面から内面にかけて弾性部材７３が形成されることから、弾性部材７３（換言すれば、本体部材５３）に対して受信電極５９を固定する際の強度を向上させることができる。
そして、シールドケーブル６１が第１ケーブル配設部７１ａおよび第２ケーブル配設部７１ｂに配設されることにより、射出成型時に材料が金型の内部に注入される圧力によってシールドケーブル６１の位置が移動するのを防ぐことができ、本体部材５３の内部におけるシールドケーブル６１の配設位置を一定に維持することができる。
【００９６】
また、第２ケーブル配設部７１ｂを備えてシールドケーブル６１を芯材７１の周方向に配設することにより、射出成型時のシールドケーブル６１の移動を防ぐことに加えて、シールドケーブル６１が弾性部材７３を引き裂いてしまうことを防止できる。つまり、芯材７１に第２ケーブル配設部７１ｂを備えて、シールドケーブルを芯材の周方向に配設することにより、シールドケーブル６１に対して芯材７１から引き離す方向の外力が印加された場合には、弾性部材７３ではなく芯材７１に負荷がかかることになり、弾性部材７３の損傷を防ぐことができる。
【００９７】
さらに、第２ケーブル配設部７１ｂを備えた場合、プラグキャップ５１の周方向におけるシールドケーブル６１の導出方向を任意に設定できるため、導出方向を適切な方向に設定した上で射出成形することで、用途に応じてシールドケーブル６１の導出方向が異なるプラグキャップを容易に成形することができる。なお、第２実施例のプラグキャップについては、シールドケーブルの端部に備えられるコネクタがプラグキャップに一体に形成されている構成ではなく、一定以上の長さのシールドケーブルが上端から導出されるように構成されている。
【００９８】
次に、第３実施例として、本体部材が分割可能に構成されたプラグキャップについて説明する。そして、図７に、圧力センサ内蔵点火プラグに装着されると共に内燃機関のプラグホールに配置された第３実施例のプラグキャップの構成および断面を表す構成図を示す。
【００９９】
なお、第３実施例のプラグキャップについては、本体部材が分割可能に構成されていること以外については、第１実施例のプラグキャップと同様の構成であるため、第１実施例と異なる構成である本体部材を中心に説明する。
図７に示すように、第３実施例のプラグキャップ５１の本体部材５３は、最上端に配置される第１本体部材５３ａと、中間位置に配置される第２本体部材５３ｂと、最下端に配置される第３本体部材５３ｃと、がこの順に積層されると共に嵌合されて形成される。なお、第１本体部材５３ａ、第２本体部材５３ｂ、第３本体部材５３ｃを積層して形成される本体部材５３の外形は、第１実施例の本体部材５３と同様の形状である。
【０１００】
そして、第１本体部材５３ａおよび第３本体部材５３ｃは、弾性を有する絶縁性材料で形成されており、第２本体部材５３ｂは、圧力センサ内蔵点火プラグへの装着時に発生する応力に対して一定形状を維持できる強度を有する絶縁性材料で形成されている。また、第３本体部材５３ｃは、受信電極５９が備えられてシールドケーブル６１が上端から導出されるよう形成されており、第２本体部材５３ｂは、第３本体部材５３ｃから導出されたシールドケーブル６１を縦方向に配設する溝部が形成されている。さらに、第１本体部材５３ａは、第２本体部材５３ｂから導出されたシールドケーブル６１を縦方向に配設すると共に、上端部で横方向に導出する溝部が形成されている。
【０１０１】
なお、第３実施例のプラグキャップにおいては、コネクタ６５が第１本体部材５３ａに一体に形成されているが、第２実施例のプラグキャップのように、第１本体部材５３ａから所定長さのシールドケーブル６１が導出されてその端部にコネクタが備えられる構造としても良い。
【０１０２】
このように、第３実施例の本体部材５３は、異なる種類の絶縁性材料からなる部材をそれぞれ別個に成型した後、各部材ををれぞれを嵌合することで形成されている。このため、第２実施例のように、芯材の上に弾性部材を被覆するという複雑な作業を行うことなく、異なる種類の材料から成る強度の高い本体部材５３を実現することができる。
【０１０３】
また、第２本体部材５３ｂを形成する絶縁性材料は、第１本体部材５３ａおよび第３本体部材５３ｃを形成する絶縁性材料よりも、材料費が安いため、第１実施例の本体部材に比べて、第３実施例の本体部材は低コストとなる。
よって、第３実施例のプラグキャップによれば、材料費を低く抑えることができると共に、本体部材の成型作業を簡略化することができるため、プラグキャップの製造コストを低く抑えることができる。
【０１０４】
なお、第３実施例のプラグキャップにおいては、第３本体部材５３ｃが特許請求の範囲に記載の下端側部材に相当するものであり、第１本体部材５３ａおよび第２本体部材５３ｂが上端側部材に相当するものである。
次に、第４実施例として、圧電素子が主体金具の内部に備えられ、主体金具の外部で信号線と出力電極とが接続されるよう構成された圧力センサ内蔵点火プラグについて説明する。
【０１０５】
そして、図８に、第４実施例の圧力センサ内蔵点火プラグの左半分の断面図を示す。なお、図８に示すプラグキャップは、第１実施例のプラグキャップ５１と同一のプラグキャップであり、第１実施例と同じ構成要素については、同一符号を用いて表す。また、第４実施例の圧力センサ内蔵点火プラグについては、第１実施例の圧力センサ内蔵点火プラグ１１と比べて、圧力センサが配置される部分の構成のみが異なることから、第１実施例との相違点を中心に説明する。
【０１０６】
図８に示すように、第４実施例の圧力センサ内蔵点火プラグ１１は、主体金具１７の鍔部１７ｂが、第１実施例に比べて径方向への膨出部分が大きく形成されている。そして、鍔部１７ｂの下端面に溝状に形成された圧力センサ配置部１７ｇが設けられており、この圧力センサ配置部１７ｇに圧力センサ２３が設置される。また、鍔部１７ｂの内部には、鍔部１７ｂの上端面から圧力センサ配置部１７ｇにかけて貫通する信号線挿通孔１７ｈが設けられている。
【０１０７】
また、圧力センサ２３は、板パッキン２３ｂ、圧電素子２３ａ、電極板２３ｄ、絶縁板２３ｃが、この順に積層されて構成されており、圧力センサ２３の内部で電極板２３ｄを介して圧電素子２３ａに接続された信号線２５が、板パッキン２３ｂの上部から上方向に突出するように設けられている。
【０１０８】
そして、圧力センサ２３を圧力センサ配置部１７ｇに配置する際には、圧力センサ２３の側面と鍔部１７ｂとの間に絶縁チューブ２４を配して、圧電素子２３ａと主体金具１７との絶縁を図っている。なお、圧力センサ２３を圧力センサ配置部１７ｇに配置する際、信号線２５は、信号線挿通孔１７ｈを挿通される。
【０１０９】
このように圧力センサ２３が配置された後、圧力センサ配置部１７ｇの開口部は、ダイヤフラム２２により覆われる。そして、主体金具１７のネジ部１７ｃには、下端から鍔部１７ｂにかけてスリット１８が設けられており、筒内圧がスリット１８を通じてダイヤフラム２２に印加され、ダイヤフラム２２を介して圧電素子２３ａに筒内圧が印加されるように構成されている。
【０１１０】
なお、第４実施例の圧力センサ内蔵点火プラグ１１を内燃機関に装着する際には、燃焼室の気密性を保つため、ガスケット８３が圧力センサ内蔵点火プラグ１１とシリンダヘッドとの間に配置される。このとき、ガスケット８３は、圧力センサ内蔵点火プラグ１１に対し、鍔部１７ｂの下端面のうち、圧力センサ配置部１７ｇよりも径方向外側の部分に当接している。
【０１１１】
また、絶縁円筒部材２７は、第１実施例と比べて、信号線保護部２７ａの形状が異なっており、信号線保護部２７ａは、信号線挿通孔１７ｈに挿入可能な大きさに形成されている。そして、絶縁円筒部材２７が主体金具１７に装着される際に、信号線保護部２７ａは、信号線挿通孔１７ｈに挿入されると共に、内部に信号線２５が挿入される。なお、信号線保護部２７ａは、第１実施例と同様に、信号線保護部２７ａに挿通される信号線２５を、出力電極２９に接続可能な位置に導出するように形成されている。これにより、信号線２５と出力電極２９とが電気的に接続されることになり、圧電素子２３ａと出力電極２９とが信号線２５を介して電気的に接続される。なお、このとき、信号線２５は、信号線保護部２７ａに周囲を囲まれるため、主体金具１７に接触することがない。
【０１１２】
また、第４実施例の圧力センサ内蔵点火プラグ１１には、第１実施例のようなセンサケースは備えられておらず、出力電極収容部材７５が備えられることで、プラグキャップ５１の受信電極５９を配置するための外部電極用空間３３を形成している。そして、出力電極収容部材７５は、円筒形状であり、円筒の下端部分が鍔部１７ｂの側面に溶接などにより固定され、円筒の上端部分が、出力電極２９を覆うと共に、出力電極２９との間に外部電極用空間３３を形成する。
【０１１３】
以上、説明したように、第４実施例の圧力センサ内蔵点火プラグ１１は、圧電素子２３ａが主体金具１７の内部に備えられるが、出力電極２９と信号線２５とが主体金具１７の外部で接続される構成であることから、出力電極と信号線との接続作業が容易となり、圧力センサ内蔵点火プラグ１１の製造作業に要する時間を短縮することができる。
【０１１４】
また、出力電極収容部材７５が、出力電極２９との間に外部電極用空間３３を形成しており、出力電極２９と接触する受信電極５９の移動範囲をこの外部電極用空間３３の内部に制限する。これにより、内燃機関の振動による受信電極５９の移動範囲を制限することができ、受信電極５９が出力電極２９から離れるのを防ぐことにより、出力電極２９と受信電極５９との接触を良好に維持することができる。
【０１１５】
以上、本発明の圧力センサ内蔵点火プラグおよびプラグキャップ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、出力電極の縦方向の長さが短い場合には、受信電極における出力電極との接触部分を縦方向に一定長さを有する形状に形成することで、縦方向の振動に対する接触不良の発生を良好に防ぐことができる。つまり、出力電極あるいは受信電極の少なくとも一方を、圧力センサ内蔵点火プラグの上端から下端へ向かう方向に一定幅を有する形状とすることで、縦方向の振動に対する接触不良の発生を良好に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例の圧力センサ内蔵点火プラグおよびプラグキャップの構成を表す構成図である。
【図２】 図１における圧力センサ内蔵点火プラグの左半分およびプラグキャップの下端部の左半分を拡大した構成図である。
【図３】 圧力センサ内蔵点火プラグの分解斜視図である。
【図４】 図４（ａ）は絶縁円筒部材の平面図であり、図４（ｂ）は（ａ）における絶縁円筒部材のＡ−Ａ視断面図である。
【図５】 第２実施例のプラグキャップの断面図である。
【図６】 第２実施例の芯材７１および受信電極の斜視図である。
【図７】 第３実施例のプラグキャップの構成を表す構成図である。
【図８】 第４実施例の圧力センサ内蔵点火プラグの左半分および第１実施例のプラグキャップの下端部の左半分を拡大した構成図である。
【符号の説明】
１１…圧力センサ内蔵点火プラグ、１３…受電端子、１５…碍子部、１７…主体金具、１７ａ…六角部、１７ｂ…鍔部、１７ｃ…ネジ部、１７ｄ…スリット、１７ｅ…溝部、２３…圧力センサ、２５…信号線、２７…絶縁円筒部材、２７ａ…信号線保護部、２７ｂ…突条部、２９…出力電極、３１…センサケース、３３…外部電極用空間、５１…プラグキャップ、５３…本体部材、５５…下端部、５９…受信電極、６１…シールドケーブル、６５…コネクタ、６７…突条部、７１…芯材、７１ａ…第１ケーブル配設部、７１ｂ…第２ケーブル配設部、７３…弾性部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure sensor built-in spark plug having a built-in pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure of an internal combustion engine, and an ignition high voltage energization path that is attached to the top of the pressure sensor built-in spark plug and applied to the spark plug. The present invention relates to a plug cap to be formed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an internal combustion engine, in order to comprehensively control the operation of the engine, the operation state of each part of the internal combustion engine is detected. For example, the pressure in the combustion chamber (in-cylinder pressure) which is one of the detected state quantities. ) Can be used to detect misfire and knocking, improve the fuel consumption rate, and the like.
[0003]
In order to measure the in-cylinder pressure, there is a pressure sensor built-in ignition plug that includes a piezoelectric element in the mounting seat of the metal shell and detects a signal based on the in-cylinder pressure of the internal combustion engine by detecting a change in the plug tightening load. It is known (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-290853). This ignition plug with a built-in pressure sensor has a sensor output cable that outputs an electrical signal based on the detected in-cylinder pressure derived from the metal shell, and is configured to notify the detected in-cylinder pressure to an external device through this sensor output cable. ing.
[0004]
However, the pressure sensor built-in spark plug provided with the sensor output cable as described above is difficult to mount on the internal combustion engine because the sensor output cable is wound around a tightening tool such as a plug wrench when the internal combustion engine is mounted. There is a problem of becoming.
[0005]
In addition, the plug wrench used as a tightening tool is provided with a groove for inserting a sensor output cable led out from the metal shell at the fitting portion with the plug so that the plug wrench can be fitted with the plug with a built-in pressure sensor. It is necessary to use a special plug wrench, which causes inconvenience that a normal plug wrench cannot be used. And when using this special plug wrench, tighten the plug wrench in the deep part of the plug hole with the fitting part of the plug wrench not fully engaged with the hexagonal part of the plug with built-in pressure sensor (floating state). If this is done, the sensor output cable entangled in the groove of the plug wrench may be pulled and fall off from the metal shell.
[0006]
In addition, as a sensor output cable, a cable covered with a mesh (shield wire) made of a metal such as stainless steel may be used as a noise countermeasure, but the sensor output cable is plugged during installation to the internal combustion engine. In contact with the hole, the metal mesh may damage the inner wall surface of the plug hole. Thus, if dust generated by scraping the inner surface of the plug hole is sandwiched between the plug and the cylinder head, the thread groove may be damaged or the airtightness of the combustion chamber may be reduced. In addition, when the shield wire of the sensor output cable is broken due to friction between the sensor output cable and the inner wall surface of the plug hole, the effect of suppressing the influence of external noise (ignition noise, etc.) is reduced.
[0007]
In order to solve these problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-54686 proposes a pressure sensor built-in ignition plug in which a sensor output cable is omitted. And this ignition plug with a built-in pressure sensor is equipped with the 1st electrode part for outputting the electric signal according to the pressure detected with the pressure sensor outside in the form embedded in the shoulder surface or side of a metal shell. . The plug cap attached to the pressure sensor built-in ignition plug is provided with a second electrode portion at a position corresponding to the first electrode portion provided in the metal shell, and the second electrode portion and the first electrode The parts are electrically connected by contact.
[0008]
Therefore, according to the ignition plug with a built-in pressure sensor described in the above publication (Japanese Patent Laid-Open No. 64-54686), an electric signal corresponding to the pressure detected by the pressure sensor is output to the outside without providing a sensor output cable. It becomes possible.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the ignition plug with a built-in pressure sensor proposed in the above publication (Japanese Patent Laid-Open No. 64-54686) has a problem in that the construction is complicated and the manufacturing operation becomes relatively difficult. That is, in the above publication, a pressure sensor built-in spark plug is proposed in which the first electrode portion is embedded in the metal shell and the pressure sensor and the first electrode portion are connected inside the metal shell. The operation of connecting the pressure sensor and the first electrode portion in a narrow area inside the metal shell is complicated and takes time. At this time, since the pressure sensor and the first electrode portion need to be electrically insulated from the metal shell, processing work for insulation is required, and the manufacturing work of the ignition plug with a built-in pressure sensor is further complicated. Will take time.
[0010]
In addition, since the internal combustion engine vibrates as it is operated, there is a possibility that the contact between the first electrode portion of the ignition plug with the built-in pressure sensor and the second electrode portion of the plug cap may be poor. That is, when the urging force for bringing the first electrode portion and the second electrode portion into contact with each other is not sufficient, the second electrode portion is separated from the first electrode portion due to the vibration of the internal combustion engine, and the electric signal is normally output. This is not output to the outside, and the detection accuracy of the in-cylinder pressure is reduced.
[0011]
Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and in providing an electrode for outputting an electric signal, a manufacturing work is easy and a spark plug with a built-in pressure sensor that can shorten the time required for manufacturing is provided. It is another object of the present invention to provide a pressure sensor built-in spark plug and a plug cap capable of suppressing the occurrence of electrode contact failure due to vibration of an internal combustion engine.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 includes a substantially cylindrical metal shell for mounting on an internal combustion engine body having a flange that bulges in the radial direction at the center, and the metal shell. A substantially cylindrical insulator portion to be held, a power receiving terminal that is provided at the upper end of the central axis of the insulator portion and receives a high voltage for ignition, and a central axis of the insulator portion that is electrically connected to the power receiving terminal A center electrode provided at the lower end of the metal shell and a ground electrode provided at the lower end of the metal shell, and a spark plug that generates a spark discharge between the center electrode and the ground electrode, A pressure sensor built-in ignition plug that includes a piezoelectric element on the lower end side and outputs an electric signal corresponding to the pressure based on the in-cylinder pressure of the internal combustion engine by the piezoelectric element, and is provided on the upper end side of the collar portion of the metal shell A substantially cylindrical insulating cylindrical portion made of an insulator. And an output for outputting an electrical signal to the external device by being in contact with an external electrode connected to the external device and electrically connected to the piezoelectric element by a signal line, provided on the outer periphery of the insulating cylindrical member An electrode and a substantially cylindrical output electrode housing member which is fixed to the metal shell and forms a space for an external electrode for disposing an external electrode between the inner surface of the metal shell and the output electrode. .
[0013]
In other words, in the ignition plug with a built-in pressure sensor according to the present invention, the output electrode for outputting an electric signal corresponding to the pressure based on the in-cylinder pressure is not provided embedded in the metal shell, but is provided with a substantially cylindrical insulating cylinder. It is provided on the outer periphery of the member. And this insulating cylindrical member is arranged on the upper end side of the collar part of the metal shell, for example, can be arranged on the upper end side of the collar part by inserting from the upper end to the metal shell, Compared to the structure embedded in the metal shell, the work of mounting the output electrode on the ignition plug with a built-in pressure sensor is easier. In addition, since the insulating cylindrical member can reliably insulate the output electrode from the metallic shell, it is possible to prevent the electric signal from being in an illegal state due to the output electrode and the metallic shell being in contact with each other by mistake. Furthermore, since the output electrode is provided on the outer periphery of the insulating cylindrical member, the connection work between the output electrode and the signal line is facilitated, and the time required for the manufacturing work of the pressure sensor built-in spark plug can be shortened.
[0014]
The output electrode housing member forms an external electrode space with the output electrode, and restricts the movement range of the external electrode in contact with the output electrode to the inside of the external electrode space. Thereby, the movement range of the external electrode due to the vibration of the internal combustion engine can be limited, and the contact between the output electrode and the external electrode can be favorably maintained by preventing the external electrode from separating from the output electrode.
[0015]
Therefore, according to the ignition plug with a built-in pressure sensor of the present invention (Claim 1), when providing an output electrode for outputting an electric signal, the piezoelectric element and the output electrode are embedded in the metal shell and embedded in the metal shell. Compared to the connecting structure, the manufacturing work of the pressure sensor built-in spark plug is facilitated, and the manufacturing time can be shortened. Further, by limiting the range of movement of the external electrode by the output electrode housing member, it is possible to maintain good contact between the output electrode and the external electrode, and the electric signal transmission path is intermittently caused by vibration of the internal combustion engine. Can be suppressed.
[0016]
By forming the output electrode in a shape having a predetermined width in the longitudinal direction of the ignition plug with a built-in pressure sensor, longitudinal vibration is generated by the operation of the internal combustion engine and the longitudinal direction of the output electrode with respect to the external electrode (central axis) Even when the relative position of (direction) changes, the contact between the two can be maintained, and the occurrence of poor contact can be prevented well.
[0017]
In the above-described pressure sensor built-in type spark plug, as described in claim 2, the insulating cylindrical member is disposed so as to cover the outer periphery of the metallic shell, and the surface of the metallic shell on which the insulating cylindrical member is disposed. The inner surface of the insulating cylindrical member may include an engaging portion that suppresses movement in the central axis direction.
[0018]
That is, when the insulating cylindrical member is attached to the metal shell, the engagement portion of the metal shell and the engagement portion of the insulating cylindrical member are engaged to prevent the insulating cylindrical member from falling off the metal shell. In addition, even when vibration of the internal combustion engine occurs, it is possible to prevent the position of the output electrode from moving.
[0019]
Therefore, according to the ignition plug with a built-in pressure sensor of the present invention (Claim 2), the position of the output electrode in the central axis direction can be maintained at a constant position by preventing the insulating cylindrical member from falling off the metal shell. It is possible to suppress the intermittent transmission path of the electric signal due to the vibration of the internal combustion engine.
[0020]
As the engaging portion, for example, a groove portion may be formed in the metal shell and a protrusion may be formed on the insulating cylindrical member, or a protrusion may be formed on the metal shell and a groove portion formed in the insulating cylindrical member. May be. And about a groove part, you may make it provide over the perimeter of the circumferential direction.
[0021]
By the way, although the output electrode and the piezoelectric element are connected by a signal line, in order to output an electric signal normally, it is necessary to prevent the signal line from contacting the metal shell. What is necessary is just to connect a piezoelectric element and an output electrode, after inserting a signal wire | line inside the tube which becomes. However, in this case, it is necessary to separately manufacture a tube made of an insulator.
[0022]
Therefore, in the above-described ignition plug with a built-in pressure sensor (claim 1 or claim 2), as described in claim 3, the insulating cylindrical member includes a signal wire for connecting the output electrode and the piezoelectric element from the metal shell. A signal line protection unit for insulation may be provided.
In other words, when the insulating cylindrical member is manufactured, the signal line protection part is formed integrally, so that it is not necessary to separately manufacture a tube made of an insulator, so that the increase in the number of parts constituting the pressure sensor built-in spark plug is suppressed. And an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0023]
Also, when using a separate tube to connect the output electrode and the piezoelectric element in the assembly process of the ignition plug with a built-in pressure sensor, the signal line is first inserted into this tube, and then provided on the outer periphery of the insulating cylindrical member. It is necessary to perform a two-stage operation of connecting to the output electrode. On the other hand, when forming the signal line protection part in the insulating cylindrical member, for example, forming the insulation cylindrical member so as to lead out the signal line inserted through the signal line protection part to a position connectable to the output electrode. Thus, the signal line and the output electrode can be connected at the same time as the signal line is inserted into the signal line protection unit. Thereby, in the assembly process of the ignition plug with a built-in pressure sensor, the work of connecting the output electrode and the piezoelectric element is completed in one stage, and the work content can be simplified. In addition, by providing the signal line protection part, it is possible to reliably prevent the position of the signal line from moving and contact the metal shell, and it is possible to prevent a decrease in insulation between the signal line and the metal shell.
[0024]
Therefore, according to the ignition plug with a built-in pressure sensor of the present invention (Claim 3), the increase in the number of parts can be suppressed and the work content in the assembly process can be simplified. Cost can be suppressed.
Next, the high voltage ignition energization path for generating a spark discharge is formed in a state insulated from the surroundings by being attached to the above-described pressure sensor built-in spark plug (any one of claims 1 to 3). As described in claim 4, the plug cap has a cylindrical shape made of an insulating material formed long in the central axis direction, and a lower end portion is formed between the inner surface of the output electrode housing member and the output electrode. A main body member formed so as to be insertable into the external electrode space and an inner surface on the lower end side of the main body member. By contacting the output electrode, the in-cylinder pressure of the internal combustion engine output from the ignition plug with a built-in pressure sensor is obtained. A receiving electrode that receives an electrical signal corresponding to the pressure based on the connector, and a connector that is arranged from the upper end side to the lower end side of the main body member, one end is connected to the receiving electrode, and the other end is connected to an external device It is preferable to use a plug cap provided with a shielded cable connected to the cable.
[0025]
When the plug cap configured in this way is attached to the pressure sensor built-in spark plug, the lower end of the main body member is inserted into the external electrode space of the pressure sensor built-in spark plug, so that The provided receiving electrode contacts the output electrode of the pressure sensor built-in spark plug. The plug cap receives the electric signal output from the output electrode by the receiving electrode, and outputs the electric signal to the external device through the shield cable, thereby forming an electric signal transmission path.
[0026]
Further, when the receiving electrode is provided in the entire circumferential direction, an electric signal can be transmitted from the output electrode in any circumferential direction, so that the restriction on the mounting direction of the plug cap can be eliminated.
Therefore, according to the plug cap of the present invention (Claim 4), an electric signal transmission path corresponding to the pressure detected by the pressure sensor built-in ignition plug can be formed, and the electric signal can be transmitted to the external device.
[0027]
In the plug cap of the above (claim 4), as described in claim 5, the contact portion where the insulator portion of the spark plug and the body member are in close contact with each other, and the body inserted into the external electrode space It is good to provide the protrusion part which is provided in the lower end part of the member over the perimeter of an outer periphery, and contacts the inner surface of an output electrode accommodating member closely.
[0028]
That is, when the plug cap is attached to the ignition plug with a built-in pressure sensor, the main body member and the insulator portion are in close contact with each other at the close contact portion, and the protrusion provided on the outer periphery of the lower end portion of the main body member is the pressure sensor. Intimate contact is made over the entire circumference of the inner surface of the output electrode housing member of the built-in spark plug. Thereby, an electrode part (an output electrode and a receiving electrode) and the exterior can be isolated, and the penetration | invasion of foreign materials, such as water and dust, to an electrode part can be prevented.
[0029]
Therefore, according to the plug cap of the present invention (Claim 5), foreign matter can be prevented from entering the electrode portion, so that oxidation and corrosion of the output electrode and the receiving electrode due to the foreign matter can be suppressed. .
And about the plug cap of the above-mentioned (Claim 4 or Claim 5), as described in Claim 6, the connector to which the other end of a shielded cable is connected is good to be formed integrally with the main body member. In other words, by adopting a structure in which the connector is formed integrally with the main body member, the connector cap can be molded simultaneously with the molding operation of the main body member, so that the manufacturing process of the plug cap can be simplified.
[0030]
Further, when a shielded cable of a certain length is led out from the upper end of the plug cap and a connector is provided at the end thereof, the internal combustion engine in which the distance between the external device to which the connector is connected and the plug hole in which the plug cap is disposed is short In an engine, the shield cable from the upper end of the plug cap to the connector becomes redundant. Therefore, the connector is formed integrally with the main body member, and the connecting cable is arranged between the external device and the connecting cable having an appropriate length corresponding to the internal combustion engine is used, so that reliable wiring without waste is achieved. Can be realized.
[0031]
Therefore, according to the plug cap of the present invention (Claim 6), it is possible to reduce the manufacturing cost by simplifying the manufacturing process of the plug cap, and to realize a lean wiring according to the internal combustion engine. Thus, the wiring area in the internal combustion engine can be minimized.
[0032]
Further, in the plug cap described above (any one of claims 4 to 6), as described in claim 7, the receiving electrode is formed in a cylindrical shape provided with a slit extending in the central axis direction. It is good to have elasticity in the radial direction.
In other words, when the plug cap is attached to the ignition plug with a built-in pressure sensor, the receiving electrode formed in a cylindrical shape can reliably come into contact with the output electrode, and has a radial elasticity so that vibration is not generated. Even when it occurs, the contact with the output electrode can be more reliably maintained.
[0033]
Therefore, according to the plug cap of the present invention (Claim 7), the contact between the receiving electrode and the output electrode can be reliably maintained, and the signal path of the electric signal can be prevented from being disconnected.
In addition, about a receiving electrode, it is good to provide the through-hole formed from the cylindrical inner surface to the outer surface. That is, by forming the lower end portion of the main body member from the inner surface to the outer surface of the receiving electrode through the through hole, the strength when the receiving electrode is fixed to the main body member can be improved.
[0034]
Here, the plug cap needs to insulate the energization path of the high voltage for ignition from the surroundings, and since the spark plug becomes high temperature, the main body member is made of an insulating material having excellent heat resistance. Is common. In the plug cap described above (any one of claims 4 to 7), in order to more suitably prevent foreign matter from entering the electrode portion, the main body member or the protrusion is made of an insulating material having elasticity (for example, , Rubber), and the contact between the main body member and the output electrode housing member is preferably close.
[0035]
However, if the whole body member is made of an insulating material having elasticity, the rigidity of the plug cap as a whole is lowered, so that when mounting the pressure sensor built-in spark plug in the plug hole, the space for the external electrode can be reduced. There is a possibility that the plug cap is bent by the stress generated during insertion, and the lower end portion cannot be inserted into the external electrode space.
[0036]
Therefore, in the plug cap described above (any one of claims 4 to 7), as described in claim 8, the main body member is constant against the stress generated when the pressure sensor is mounted on the ignition plug. A core material made of an insulating material having a strength capable of maintaining the shape, an elastic member made of an insulating material having elasticity, covering the periphery of the core material, and forming a lower end portion inserted into the space for external electrodes; It is good to have.
[0037]
In other words, the rigidity of the entire plug cap can be maintained above a certain level by providing the core member made of an insulating material having a strength capable of maintaining a constant shape. It is possible to prevent the plug cap from being bent by the stress applied.
[0038]
Furthermore, since the elastic member covers the periphery of the core member, the elastic member absorbs an impact when the plug cap collides with the outside, and the damage to the plug cap can be reduced.
Therefore, according to the plug cap of the present invention (Claim 8), the plug can be attached to the pressure sensor built-in spark plug in the plug hole.
[0039]
By the way, in order to form such a body member, for example, the core material is first molded, and after the receiving electrode is fitted to the lower end of the core material, one end of the shield cable is connected to the receiving electrode by soldering or welding. Then, arrange the shielded cable from the lower end toward the upper end. And the core material by which the receiving electrode and the shield cable are arrange | positioned is arrange | positioned in a metal mold | die, and the method of shape | molding an elastic member by injection molding is mentioned. However, when the main body member is formed by this method, when the material forming the elastic member is injected into the mold, the position of the shield cable may be moved by the pressure of the injected material.
[0040]
Therefore, in the plug cap in which the main body member includes the core material as described above, the core material is formed in a vertically long shape (long axis shape) as described in claim 9, and is formed from the lower end side of the core material. A first cable disposition portion for disposing a shield cable over the upper end side, and a second cable for disposing the shield cable in the circumferential direction with the longitudinal direction of the core member as the central axis at the upper end portion of the core member And an arrangement portion.
[0041]
Thus, by providing the first cable disposition portion and the second cable disposition portion in the core material, when the elastic member is formed by injection molding, the position of the shield cable can be prevented from moving. The arrangement position of the shielded cable inside the main body member can be kept constant.
[0042]
Further, in a plug cap configured such that a shield cable having a certain length or more is led out from the upper end, the core material is covered when the shield cable is not disposed in the second cable disposition portion. The elastic member may be damaged by the shield cable. That is, when an external force in the direction of pulling the shield cable away from the plug cap is applied to the shield cable, the shield cable may tear the elastic member.
[0043]
On the other hand, when an external force is applied to the shield cable by providing the core member with the second cable disposition portion and disposing the shield cable in the circumferential direction of the core member, Therefore, a load is applied to the core material, and damage to the elastic member can be prevented. That is, by providing the core member with the second cable disposition portion and disposing the shield cable in the circumferential direction of the core member, in addition to preventing the shield cable from moving during injection molding, the shield cable is an elastic member. Can be prevented from tearing.
[0044]
Therefore, according to the plug cap of the present invention (Claim 9), the position of the shielded cable in the plug cap formed by injection molding can be kept constant, and the lead-out position of the shielded cable is set reliably. can do. Further, it is possible to prevent the shield cable from tearing the elastic member due to the application of external force, and to prevent the plug cap from being damaged.
[0045]
Here, as for the insulating material, generally, an insulating material having elasticity has a higher material cost than an insulating material having no elasticity. Therefore, the plug cap according to claim 8 described above can reduce the material cost of the main body member as compared with the case where the main body member is entirely formed of an insulating material having elasticity. However, since it is necessary to perform a two-stage process of coating the elastic member around the core material after molding the core material, the number of work steps increases, and the process of coating the elastic member is particularly complicated. Therefore, there is a problem that the working time becomes long.
[0046]
Therefore, in the plug cap according to any one of claims 4 to 7, as described in claim 10, the main body member is made of an insulating material having elasticity and is provided with a receiving electrode. The lower end side member from which the shielded cable is led out and an insulating material that has a strength capable of maintaining a constant shape against the stress generated when it is attached to the ignition plug with a built-in pressure sensor, are formed so that it can be fitted to the lower end side member. And an upper end side member on which the shield cable is disposed from the lower end side to the upper end side.
[0047]
That is, when the main body member is formed of different types of insulating materials, the upper end side member and the lower end side member are individually molded from different materials, and then the plug cap is completed by fitting them together. Thereby, the main body member which consists of a different kind of material is realizable, without performing the complicated operation | work which coat | covers an elastic member on a core material.
[0048]
Therefore, according to the plug cap of the present invention (claim 10), the material cost can be kept low, and the molding work of the main body member can be simplified, so that the manufacturing cost of the plug cap can be kept low. it can.
The upper end member may be further divided into upper and lower parts, and the upper part may be formed of an elastic insulating material to close the opening of the plug hole.
[0049]
In the above-described pressure sensor built-in spark plug (any one of claims 1 to 3), the plug cap according to any one of claims 4 to 10 is attached as described in claim 11. By doing so, an electrical signal corresponding to the pressure detected by the piezoelectric element may be output to the outside.
[0050]
In this way, by using the above-described ignition plug with a built-in pressure sensor and the above-described plug cap in combination, it is possible to suppress the occurrence of poor contact between the output electrode and the receiving electrode due to the vibration of the internal combustion engine. Thus, it is possible to more suitably secure the transmission path of the electric signal.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing configurations of a pressure sensor built-in spark plug and a plug cap according to a first embodiment to which the present invention is applied. In FIG. 1, in order to represent the internal structure, the left half of the ignition plug with a built-in pressure sensor is represented as a sectional view, and the entire plug cap is represented as a sectional view.
[0052]
First, the pressure sensor built-in spark plug 11 will be described.
As shown in FIG. 1, a pressure sensor built-in spark plug (hereinafter, also simply referred to as a spark plug) 11 includes a center electrode 19 inserted in a shaft hole of a substantially cylindrical insulator portion 15 and an outer periphery of the insulator portion 15. The metal shell 17 provided, the ground electrode 21 extending from the lower end of the metal shell 17 and facing the lower end of the center electrode 19 and forming a spark discharge gap g, and the shaft hole of the insulator portion 15 are inserted. And a power receiving terminal 13 electrically connected to the center electrode 19. In the following description, among the longitudinal ends of the spark plug 11, the side on which the power receiving terminal 13 is provided is called the upper end, and the side on which the ground electrode 21 is provided is called the lower end.
[0053]
The spark plug 11 includes a pressure sensor 23 provided in a mounting seat portion of the metal shell 17 for the internal combustion engine, and a substantially cylindrical insulating cylinder including an insulator provided on the upper end side of the mounting seat portion of the metal shell 17. A member 27, an output electrode 29 provided on the outer periphery of the insulating cylindrical member 27, and a substantially cylindrical sensor case 31 covering the pressure sensor 23 from the lower end side from the lower end side of the metal shell 17 are provided. When attaching the spark plug 11 to the cylinder head 91, a gasket 83 is disposed between the spark plug 11 and the cylinder head 91 in order to maintain the airtightness of the combustion chamber.
[0054]
Here, the block diagram which expanded the left half of the ignition plug 11 in FIG. 1 is shown in FIG. In FIG. 2, a sectional view is shown to show the internal structure of the spark plug 11.
As shown in FIG. 2, the pressure sensor 23 is configured by laminating an insulating plate 23c, an electrode plate 23d, a piezoelectric element 23a, and a plate packing 23b in this order, and the pressure sensor 23 has an electrode plate 23d interposed therebetween. The signal line 25 connected to the piezoelectric element 23a is provided so as to protrude upward from the upper part of the insulating plate 23c.
[0055]
The insulating cylindrical member 27 includes a signal line protection part 27 a at the lower end, and is formed so as to lead the signal line 25 inserted through the signal line protection part 27 a to a position connectable to the output electrode 29. Yes. As a result, the signal line 25 and the output electrode 29 are electrically connected, and the piezoelectric element 23 a and the output electrode 29 are electrically connected via the signal line 25. At this time, since the signal line 25 is surrounded by the signal line protection part 27a, it does not contact the metal shell 17.
[0056]
The sensor case 31 is formed in a length that covers from the pressure sensor 23 to the output electrode 29, and an external electrode (in detail) connected to an external device between the inner surface of the sensor case 31 and the output electrode 29. Forms an external electrode space 33 for arranging a receiving electrode 59) to be described later.
[0057]
Here, an exploded perspective view of the spark plug 11 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the spark plug 11 is formed by inserting an insulating cylindrical member 27 from above into the metal shell 17 and inserting a pressure sensor 23 and a sensor case 31 from below from the metal shell 17. Yes.
[0058]
The metal shell 17 includes a hexagonal portion 17a that fits into the tightening tool, a flange portion 17b that protrudes in the lateral direction of the spark plug 11, and a screw portion 17c that is screwed into a screw groove provided in the internal combustion engine. I have. The flange portion 17b is provided with a slit 17d in the vertical direction, and the signal line 25 and the signal line protection portion 27a are disposed in the slit 17d. Further, a groove portion 17e is provided between the hexagonal portion 17a and the flange portion 17b in the circumferential direction of the side surface of the metal shell 17.
[0059]
The insulating cylindrical member 27 inserted from above with respect to the metal shell 17 is provided with a protrusion 27b on the inner surface so as to engage with the groove portion 17e, and when the insulating cylindrical member 27 is attached to the metal shell 17 The protrusion 27b engages with the groove 17e (see FIG. 2).
[0060]
Here, an enlarged plan view and a sectional view of the insulating cylindrical member 27 are shown in FIG. 4A is a plan view of the insulating cylindrical member 27, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA of the insulating cylindrical member 27 in FIG. 4A.
As shown in FIG. 4, the insulating cylindrical member 27 has a substantially cylindrical shape, and a protrusion 27 b is provided on the entire inner surface of the cylinder, and a flange portion 27 c extending laterally is provided on the bottom of the cylinder. The signal line protection part 27a protrudes downward from the lower end of the collar part 27c, and the output electrode arrangement part 27e is provided on the entire outer surface of the cylinder. And the output electrode 29 (illustration omitted in FIG. 4) is arrange | positioned at the output electrode arrangement | positioning part 27e. Further, the signal line 25 (not shown in FIG. 4) of the pressure sensor 23 (not shown in FIG. 4) is inserted into the signal line protection part 27a from the lower end of the signal line protection part 27a to the upper end of the flange part 27c. A signal line arrangement tube 27d is provided to guide the signal line 25 to the output electrode arrangement portion 27e.
[0061]
Further, as shown in FIG. 3, the pressure sensor 23 is formed in an annular shape with the insulating plate 23c, the electrode plate 23d, the piezoelectric element 23a, and the plate packing 23b laminated in this order, as described above. A signal line 25 for outputting an electric signal corresponding to the detected pressure is provided so as to protrude upward from the upper surface. The pressure sensor 23 is inserted into the metal shell 17 from below and is disposed at a position where it contacts the lower end of the flange portion 17b. At this time, the signal line 25 is inserted into the signal line arrangement tube 27d provided inside the signal line protection unit 27a arranged in the slit 17d and connected to the output electrode 29 provided in the output electrode arrangement unit 27e. The
[0062]
Further, as shown in FIG. 3, the sensor case 31 is formed in a bottomed cylindrical shape in which the upper part of the cylinder is formed to have a larger diameter than the lower part, and a through hole is provided in the center part of the bottom part. . The through hole in the bottom is formed in a size that allows the threaded portion 17c of the metal shell 17 to be inserted. The sensor case 31 is mounted from below the metal shell 17 to cover the pressure sensor 23 and the output electrode 29 and to form an external electrode space 33 between the output electrode 29 (see FIG. 2).
[0063]
Next, the plug cap 51 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, the plug cap 51 of the present embodiment includes a substantially cylindrical main body member 53 that can be fitted to the ignition plug 11 with a built-in pressure sensor at a lower end portion, and a lower end portion 55 of the main body member 53. The receiving electrode 59 disposed on the inner surface of the main body member 53 and the shield cable 61 disposed from the upper end side to the lower end side of the main body member 53 are provided.
[0064]
The main body member 53 is formed in a shape that is long in the direction of the central axis of the cylinder, and in consideration of the temperature rise of the spark plug 11, an insulating material having elasticity with excellent heat resistance (for example, silicon rubber) Etc.). The main body member 53 is provided with a spring 57 made of a conductive material at the central shaft portion, and generates high voltage for ignition generated by the ignition coil unit 81 (shown by a two-dot chain line in FIG. 1) of the spark plug 11. An energization path for applying to the power receiving terminal 13 is formed. Further, a sealing portion 63 extending laterally is provided at the upper end portion of the main body member 53, and an opening portion of a plug hole 95 formed by press fitting a pipe 93 into the cylinder head 91 of the internal combustion engine. Is closed by the sealing portion 63 to prevent foreign matter such as water and dust from entering the plug hole 95.
[0065]
The shielded cable 61 is provided with a mesh (shielded wire) made of a metal such as stainless steel on the surface in order to reduce the influence of external noise on the electrical signal flowing through the core wire. The shielded cable 61 has one end connected to the receiving electrode 59 and the other end connected to a connector 65 formed integrally with the upper end of the main body member 53. The inside of the main body member 53 extends from the lower end side to the upper end side. Has been placed.
[0066]
Here, in the plug cap 51 shown in FIG. 1, a configuration diagram in which the left half of the lower end portion 55 of the main body member 53 is enlarged is shown in FIG. In FIG. 2, a cross-sectional view is shown to show the internal structure of the plug cap 51.
As shown in FIG. 2, the lower end portion 55 of the main body member 53 has the receiving electrode 59 disposed on the inner surface and the protrusion 67 provided on the outer surface, and can be disposed in the external electrode space 33 of the spark plug 11. It is formed to a thickness. Two protrusions 67 are formed over the entire outer periphery of the lower end 55.
[0067]
The receiving electrode 59 is formed in a substantially cylindrical shape made of a conductive material. The upper half of the cylinder is sandwiched between the main body members 53, and the lower half of the cylinder has an outer surface that contacts the lower end 55 of the main body member 53. Touching. The receiving electrode 59 is formed to be curved so that the lower end portion approaches the output electrode 29 so that the distance from the output electrode 29 of the spark plug 11 is shortened.
[0068]
Further, the inner surface of the main body member 53 is in close contact with the outer periphery on the upper end side of the metal shell 17 in the lever portion 15 of the spark plug 11. This contact portion corresponds to the close contact portion described in the claims.
When the pressure sensor built-in ignition plug 11 and the plug cap 51 configured as described above are fitted to each other, the spring 57 comes into contact with the power receiving terminal 13 to form an energization path for ignition high voltage, and the lower end 55 Is disposed in the external electrode space 33. As a result, the output electrode 29 and the receiving electrode 59 come into contact with each other, and an electrical signal corresponding to the pressure detected by the pressure sensor 23 is output to the external device.
[0069]
In the pressure sensor built-in ignition plug 11 and plug cap 51 of the first embodiment, the sensor case 31 corresponds to the output electrode housing member in the claims, and the protrusion of the groove 17e of the metal shell 17 and the insulating cylindrical member 27. The ridge portion 27 b corresponds to the engaging portion according to claim 2, and the ridge portion 67 corresponds to the ridge portion according to claim 5.
[0070]
As described above, in the ignition plug 11 with a built-in pressure sensor according to the present embodiment, since the output electrode 29 is provided on the outer periphery of the insulating cylindrical member 27, the insulation between the output electrode 29 and the metal shell 17 is ensured. Can be planned. Further, since the output electrode 29 is mounted by being inserted into the metal shell 17 together with the insulating cylindrical member 27 from above, the operation of mounting the output electrode 29 to the metal shell 17 is easy.
[0071]
Since the signal line 25 connecting the pressure sensor 23 and the output electrode 29 passes through the slit 17d of the metal shell 17, the pressure sensor 23 and the output electrode 29 are connected to each other as compared with the case where the signal wire 25 passes through the metal shell 17. Connection work is easy.
Further, the signal line protection part 27a for insulating the signal line 25 and the metal shell 17 is formed integrally with the insulating cylindrical member 27, and it is not necessary to manufacture it as a separate independent component. An increase in the number of parts constituting the plug can be suppressed, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0072]
Further, the insulating cylindrical member 27 is formed so as to lead the signal line 25 inserted through the signal line protection part 27a to a position connectable to the output electrode 29, and when the signal line 25 is inserted through the signal line protection part 27a. At the same time, the signal line 25 and the output electrode 29 can be connected. Thereby, the operation | work which connects the output electrode 29 and the pressure sensor 23 can be simplified in the assembly process of the ignition plug with a built-in pressure sensor.
[0073]
The sensor case 31 forms an external electrode space 33 between the sensor electrode 31 and the output electrode 29, and restricts the movement range of the reception electrode 59 provided in the plug cap 51 within the external electrode space 33. As a result, the range of movement of the reception electrode 59 due to vibration of the internal combustion engine can be limited, and the contact between the output electrode 29 and the reception electrode 59 is maintained well by preventing the reception electrode 59 from moving away from the output electrode 29. can do.
[0074]
Further, since the output electrode 29 has a shape having a certain width in the vertical direction, the vibration in the vertical direction (center axis direction) is generated by the operation of the internal combustion engine, and the output electrode 29 is relative to the reception electrode 59 in the vertical direction. Even when the position changes, the contact between the two can be maintained, and the occurrence of poor contact can be prevented well.
[0075]
When the insulating cylindrical member 27 is attached to the metal shell 17, the protrusion 27b engages with the groove 17e, so that the insulating cylindrical member 27 can be prevented from falling off the metal shell 17, and the output The position of the electrode 29 can be maintained at a fixed position, and disconnection of the electric signal transmission path due to vibration of the internal combustion engine can be suppressed.
[0076]
Further, in the plug cap 51 of the present embodiment, when the pressure sensor built-in spark plug 11 is mounted, the lower end portion 55 of the main body member 53 is inserted into the external electrode space 33, whereby the receiving electrode 59 is output. Contact electrode 29. At this time, the output electrode 29 and the receiving electrode 59 are in contact with each other, and the protrusion 67 is brought into contact with the inner surface of the sensor case 31, and the receiving electrode 59 is biased by the output electrode 29. Even when this vibration occurs, the contact between the receiving electrode 59 and the output electrode 29 can be maintained.
[0077]
Further, when the plug cap 51 is attached to the pressure sensor built-in ignition plug 11, the protrusion 67 provided on the outer periphery of the lower end portion 55 of the main body member 53 contacts the entire inner surface of the sensor case, The inner surface of the main body member 53 is in close contact with the entire circumference of the lever portion 15 of the spark plug 11. Thereby, foreign matter from the outside is formed between the protruding portion 67 and the sensor case 31 or between the inner surface of the main body member 53 and the insulator portion 15 at the portion where the output electrode 29 and the receiving electrode 59 are disposed. Can be prevented from entering, and corrosion of the output electrode 29 and the receiving electrode 59 due to adhesion of foreign matter can be suppressed. The contact portion between the inner surface of the main body member 53 and the insulator portion 15 of the spark plug 11 corresponds to the contact portion described in the claims.
[0078]
In the plug cap 51, a connector 65 provided at the end of the shield cable 61 is formed integrally with the main body member 53. For this reason, optimal wiring according to an internal combustion engine is realizable by using a connection cable of suitable length according to an internal combustion engine so that a connection cable may be arranged between external devices. Thereby, as compared with the case where a shield cable having a predetermined length is led out from the plug cap and a connector is provided at the end thereof, reliable wiring without waste can be realized.
[0079]
When the main body member 53 is molded by injection molding, the position of the shield cable 61 is moved by the pressure at which the material is injected into the mold, and the core of the shield cable inside the connector 65 is brought to a normal position. There is a possibility that it cannot be arranged. Therefore, for example, by using a molding method in which the core wire can be arranged at a normal position, such as compression molding, only the connector 65 is formed in the end of the shielded cable 61 in advance, and then the connector 65 is connected to the upper end. The main body member 53 may be formed by arranging the shield cable 61 so as to be positioned.
[0080]
And by using the ignition plug 11 with a built-in pressure sensor of this embodiment and the plug cap 51 in combination, it is possible to satisfactorily suppress the occurrence of poor contact between the output electrode and the receiving electrode due to the vibration of the internal combustion engine. Therefore, it is possible to more appropriately secure the transmission path of the electric signal.
[0081]
As mentioned above, although the ignition plug and plug cap with a built-in pressure sensor of the Example (henceforth 1st Example) of this invention were demonstrated, this invention can take a various aspect, without being limited to such Example. A plug cap with improved strength will be described as a second embodiment.
[0082]
A sectional view of the plug cap 51 of the second embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, in the plug cap 51 of the second embodiment, the receiving electrode 59 is disposed on the inner surface of the lower end portion 55 of the main body member 53 and the ridge is formed on the outer surface of the lower end portion 55, as in the first embodiment. Two portions 67 are provided, and the lower end portion 55 is formed to have a thickness that can be disposed in the external electrode space 33 of the spark plug 11.
[0083]
Although the illustration of the pressure sensor built-in spark plug is omitted in FIG. 5, the plug cap 51 of the second embodiment is configured to be attachable to the pressure sensor built-in spark plug 11 of the first embodiment shown in FIG. In the following description, the reference numerals related to the pressure sensor built-in spark plug are expressed using the same reference numerals as in FIG.
[0084]
The plug cap 51 of the second embodiment is characterized in that the main body member 53 is formed of a core material 71 and an elastic member 73. The core member 71 is made of an insulating material (for example, PPS or polyester) having a strength capable of maintaining a certain shape against stress generated when the pressure sensor is mounted on the ignition plug. Is formed of an insulating material having elasticity.
[0085]
Here, a perspective view of the core material 71 is shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the core material 71 is formed in a substantially cylindrical shape that is long in the vertical direction in which a spring can be disposed at the central axis portion, and a shield cable is disposed from the lower end side to the upper end side of the core material 71. A first cable disposing portion 71a for disposing a shield cable in a circumferential direction around the longitudinal direction of the core member 71 at the upper end of the core member 71; It has. Further, the lower end of the core member 71 is formed in a shape that can be fitted with the receiving electrode 59, and is provided with a protrusion 71c.
[0086]
On the other hand, the receiving electrode 59 is formed in a substantially cylindrical shape from a conductive metal material, and is provided with a slit 59a extending in the central axis direction of the cylinder so as to have radial elasticity. The receiving electrode 59 is provided with a first through hole 59b formed from the inner surface to the outer surface at a position where the receiving electrode 59 is engaged with the protrusion 71c when fitted to the core member 71.
[0087]
When the receiving electrode 59 is fitted to the core 71, the protrusion 71c and the first through hole 59b are engaged to prevent the receiving electrode 59 from falling off the core 71. The position of the receiving electrode 59 with respect to the material 71 is specified. Further, the receiving electrode 59 is provided with a second through hole 59c below the first through hole 59b.
[0088]
Subsequently, a manufacturing procedure of the plug cap 51 of the second embodiment will be described.
First, after the receiving electrode 59 is fitted to the core 71, the end of the shield cable 61 is connected to the receiving electrode 59 by soldering or welding. The shield cable 61 is disposed in the first cable disposition portion 71a and is disposed in the second cable disposition portion 71b.
[0089]
Thereafter, the core material 71 on which the receiving electrode 59 is fitted and the shield cable 61 is arranged is placed in an injection mold, and an elastic insulating material such as silicon rubber is injection-molded for elasticity. The member 73 is formed. At this time, in the receiving electrode 59, the elastic member 73 is formed from the outer surface to the inner surface through the second through hole 59c.
[0090]
The plug cap of the second embodiment does not have a structure in which the connector is formed integrally with the main body member 53, but a shield cable 61 having a predetermined length is led out from the main body member 53 and a connector (in FIG. (Not shown). Further, since the cross section of the plug cap shown in FIG. 5 is a cross section at a position not including the first cable placement portion 71a, the shield cable 61 arranged from the upper end to the lower end is not shown in FIG.
[0091]
In this way, the elastic member 73 is formed so as to cover the core material 71, and the lower end portion 55 of the main body member 53 is formed by the elastic member 73, so that the plug cap 51 of the second embodiment is formed. Complete.
As described above, in the plug cap 51 of the second embodiment, the main body member 53 includes the core member 71 and the elastic member 73.
[0092]
The plug cap 51 includes the core member 71 in the main body member 53, so that the strength (rigidity) of the entire plug cap can be maintained at a certain level or more, and the stress generated when the pressure sensor is installed in the ignition plug. Therefore, it is possible to prevent the plug cap from being bent, so that the plug cap can be attached to the pressure sensor built-in spark plug in the plug hole.
[0093]
In addition, since the lower end portion 55 of the main body member 53 is formed by the elastic member 73, the protrusion 67 and the sensor case 31 of the pressure sensor built-in spark plug are caused by the elasticity of the elastic member 73 when mounted on the pressure sensor built-in spark plug. , And the entry of foreign matter into the electrode portions (the output electrode 29 and the receiving electrode 59) can be more suitably prevented. Further, due to the elasticity of the elastic member 73, the contact between the elastic member 73 and the insulator portion 15 of the pressure sensor built-in ignition plug becomes dense, and entry of foreign matter can be more suitably prevented. In addition, the contact part of the inner surface of the elastic member 73 and the insulator part 15 of the ignition plug with a built-in pressure sensor corresponds to the contact part described in the claims.
[0094]
Furthermore, since the elastic member 73 covers the periphery of the core 71, the elastic member absorbs an impact when the plug cap collides with the outside, and the damage to the plug cap can be reduced.
Since the receiving electrode 59 is formed in a substantially cylindrical shape, the receiving electrode 59 can reliably contact the output electrode 29 and has elasticity in the radial direction, so that the output electrode 29 can be used even when vibration occurs. Can be more reliably maintained. Therefore, according to the plug cap of the second embodiment, the contact between the receiving electrode and the output electrode of the ignition plug with a built-in pressure sensor can be reliably maintained, and the signal path of the electrical signal can be prevented from being disconnected. .
[0095]
Further, since the elastic member 73 is formed from the outer surface to the inner surface through the second through hole 59c, the receiving electrode 59 is used when the receiving electrode 59 is fixed to the elastic member 73 (in other words, the main body member 53). Strength can be improved.
The shield cable 61 is disposed in the first cable disposition portion 71a and the second cable disposition portion 71b, so that the position of the shield cable 61 is adjusted by the pressure at which the material is injected into the mold during the injection molding. It is possible to prevent the movement, and the position of the shield cable 61 in the main body member 53 can be maintained constant.
[0096]
In addition to preventing the movement of the shield cable 61 during the injection molding, the shield cable 61 is elastic by providing the second cable arrangement portion 71b and arranging the shield cable 61 in the circumferential direction of the core material 71. It is possible to prevent the member 73 from being torn. That is, by providing the core member 71 with the second cable disposition portion 71b and disposing the shield cable in the circumferential direction of the core member, an external force in the direction of separating from the core member 71 is applied to the shield cable 61. In this case, not the elastic member 73 but the core material 71 is loaded, and the elastic member 73 can be prevented from being damaged.
[0097]
Further, when the second cable disposition portion 71b is provided, the lead-out direction of the shield cable 61 in the circumferential direction of the plug cap 51 can be arbitrarily set. Therefore, by performing injection molding after setting the lead-out direction to an appropriate direction. A plug cap having a different lead-out direction of the shield cable 61 depending on the application can be easily formed. The plug cap of the second embodiment is not configured such that the connector provided at the end of the shielded cable is integrally formed with the plug cap, but the shielded cable having a certain length or more is led out from the upper end. It is configured.
[0098]
Next, as a third embodiment, a plug cap in which the main body member is configured to be split will be described. FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration and a cross section of the plug cap of the third embodiment that is attached to the ignition plug with a built-in pressure sensor and disposed in the plug hole of the internal combustion engine.
[0099]
The plug cap of the third embodiment has the same configuration as the plug cap of the first embodiment except that the main body member is configured to be separable, and therefore has a different configuration from the first embodiment. A description will be given focusing on a main body member.
As shown in FIG. 7, the body member 53 of the plug cap 51 of the third embodiment includes a first body member 53a disposed at the uppermost end, a second body member 53b disposed at an intermediate position, and a lowermost end. The third main body member 53c to be disposed is laminated and fitted in this order. The external shape of the main body member 53 formed by laminating the first main body member 53a, the second main body member 53b, and the third main body member 53c is the same shape as the main body member 53 of the first embodiment.
[0100]
The first main body member 53a and the third main body member 53c are formed of an insulating material having elasticity, and the second main body member 53b is constant with respect to stress generated when the pressure sensor built-in spark plug is mounted. It is formed of an insulating material having a strength capable of maintaining the shape. The third body member 53c is provided with the receiving electrode 59 so that the shielded cable 61 is led out from the upper end, and the second body member 53b is shielded from the third body member 53c. Are formed in the vertical direction. Furthermore, the first main body member 53a is provided with a shield cable 61 led out from the second main body member 53b in the vertical direction and a groove portion that leads out in the horizontal direction at the upper end.
[0101]
In the plug cap of the third embodiment, the connector 65 is formed integrally with the first main body member 53a. However, like the plug cap of the second embodiment, the connector 65 has a predetermined length from the first main body member 53a. A structure in which the shield cable 61 is led out and a connector is provided at the end thereof may be employed.
[0102]
As described above, the main body member 53 of the third embodiment is formed by separately molding members made of different types of insulating materials, and then fitting each member. For this reason, the high-strength body member 53 made of different types of materials can be realized without performing a complicated operation of covering the core member with the elastic member as in the second embodiment.
[0103]
Further, the insulating material forming the second main body member 53b has a lower material cost than the insulating material forming the first main body member 53a and the third main body member 53c, and therefore, compared with the main body member of the first embodiment. Thus, the main body member of the third embodiment is low in cost.
Therefore, according to the plug cap of the third embodiment, the material cost can be kept low, and the molding work of the main body member can be simplified, so that the manufacturing cost of the plug cap can be kept low.
[0104]
In the plug cap of the third embodiment, the third main body member 53c corresponds to the lower end side member recited in the claims, and the first main body member 53a and the second main body member 53b are the upper end side members. It is equivalent to.
Next, as a fourth embodiment, a pressure sensor built-in spark plug configured to include a piezoelectric element inside a metal shell and connect a signal line and an output electrode outside the metal shell will be described.
[0105]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the left half of the pressure sensor built-in spark plug of the fourth embodiment. The plug cap shown in FIG. 8 is the same plug cap as the plug cap 51 of the first embodiment, and the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Also, the pressure sensor built-in spark plug of the fourth embodiment differs from the first embodiment in that only the configuration of the portion where the pressure sensor is arranged is different from the pressure sensor built-in spark plug 11 of the first embodiment. The difference will be mainly described.
[0106]
As shown in FIG. 8, in the spark plug 11 with a built-in pressure sensor of the fourth embodiment, the flange portion 17b of the metal shell 17 has a larger bulging portion in the radial direction than that of the first embodiment. And the pressure sensor arrangement | positioning part 17g formed in groove shape is provided in the lower end surface of the collar part 17b, and the pressure sensor 23 is installed in this pressure sensor arrangement | positioning part 17g. Further, a signal line insertion hole 17h that penetrates from the upper end surface of the flange portion 17b to the pressure sensor arrangement portion 17g is provided inside the flange portion 17b.
[0107]
The pressure sensor 23 is configured by laminating a plate packing 23b, a piezoelectric element 23a, an electrode plate 23d, and an insulating plate 23c in this order, and the pressure sensor 23 is connected to the piezoelectric element 23a via the electrode plate 23d. The connected signal line 25 is provided so as to protrude upward from the upper part of the plate packing 23b.
[0108]
When the pressure sensor 23 is arranged on the pressure sensor arrangement portion 17g, an insulating tube 24 is arranged between the side surface of the pressure sensor 23 and the flange portion 17b to insulate the piezoelectric element 23a and the metal shell 17 from each other. I am trying. In addition, when arrange | positioning the pressure sensor 23 to the pressure sensor arrangement | positioning part 17g, the signal wire | line 25 is penetrated through the signal wire penetration hole 17h.
[0109]
After the pressure sensor 23 is thus arranged, the opening of the pressure sensor arrangement portion 17g is covered with the diaphragm 22. The threaded portion 17c of the metal shell 17 is provided with a slit 18 from the lower end to the flange portion 17b, and the in-cylinder pressure is applied to the diaphragm 22 through the slit 18, and the in-cylinder pressure is applied to the piezoelectric element 23a through the diaphragm 22. It is comprised so that it may be applied.
[0110]
When mounting the ignition plug 11 with the built-in pressure sensor of the fourth embodiment to the internal combustion engine, a gasket 83 is arranged between the ignition plug 11 with a built-in pressure sensor and the cylinder head in order to keep the combustion chamber airtight. The At this time, the gasket 83 abuts against the pressure sensor built-in spark plug 11 in a portion of the lower end surface of the flange portion 17b that is radially outward from the pressure sensor arrangement portion 17g.
[0111]
Further, the insulating cylindrical member 27 is different from the first embodiment in the shape of the signal line protection part 27a, and the signal line protection part 27a is formed in a size that can be inserted into the signal line insertion hole 17h. Yes. When the insulating cylindrical member 27 is attached to the metal shell 17, the signal line protection part 27a is inserted into the signal line insertion hole 17h and the signal line 25 is inserted therein. As in the first embodiment, the signal line protection part 27 a is formed so as to lead the signal line 25 inserted through the signal line protection part 27 a to a position where it can be connected to the output electrode 29. As a result, the signal line 25 and the output electrode 29 are electrically connected, and the piezoelectric element 23 a and the output electrode 29 are electrically connected via the signal line 25. At this time, since the signal line 25 is surrounded by the signal line protection part 27a, it does not contact the metal shell 17.
[0112]
In addition, the pressure sensor built-in ignition plug 11 of the fourth embodiment is not provided with a sensor case as in the first embodiment, but is provided with an output electrode housing member 75, whereby the receiving electrode 59 of the plug cap 51 is provided. An external electrode space 33 is formed for arranging the electrodes. The output electrode housing member 75 has a cylindrical shape, the lower end portion of the cylinder is fixed to the side surface of the flange portion 17b by welding or the like, and the upper end portion of the cylinder covers the output electrode 29 and is between the output electrode 29 and An external electrode space 33 is formed in the substrate.
[0113]
As described above, in the ignition plug 11 with a built-in pressure sensor of the fourth embodiment, the piezoelectric element 23 a is provided inside the metal shell 17, but the output electrode 29 and the signal line 25 are connected outside the metal shell 17. Therefore, the connection work between the output electrode and the signal line is facilitated, and the time required for the manufacturing work of the pressure sensor built-in spark plug 11 can be shortened.
[0114]
The output electrode housing member 75 forms an external electrode space 33 between the output electrode 29 and the movement range of the receiving electrode 59 in contact with the output electrode 29 is limited to the inside of the external electrode space 33. To do. As a result, the range of movement of the reception electrode 59 due to vibration of the internal combustion engine can be limited, and the contact between the output electrode 29 and the reception electrode 59 is maintained well by preventing the reception electrode 59 from moving away from the output electrode 29. can do.
[0115]
As mentioned above, although the Example of the ignition plug with a built-in pressure sensor and plug cap of this invention was described, this invention can take a various aspect, without being limited to such an Example.
For example, when the vertical length of the output electrode is short, the contact portion of the receiving electrode with the output electrode is formed in a shape having a certain length in the vertical direction, thereby causing poor contact with respect to vertical vibration. Can be prevented well. That is, at least one of the output electrode and the receiving electrode is shaped to have a certain width in the direction from the upper end to the lower end of the pressure sensor built-in spark plug, so that it is possible to satisfactorily prevent poor contact with respect to longitudinal vibration. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating configurations of a pressure sensor built-in ignition plug and a plug cap according to a first embodiment.
2 is an enlarged configuration diagram of the left half of the pressure sensor built-in ignition plug and the left half of the lower end of the plug cap in FIG. 1;
FIG. 3 is an exploded perspective view of a pressure sensor built-in spark plug.
4A is a plan view of an insulating cylindrical member, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA of the insulating cylindrical member in FIG. 4A.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a plug cap according to a second embodiment.
FIG. 6 is a perspective view of a core member 71 and a receiving electrode according to a second embodiment.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of a plug cap of a third embodiment.
FIG. 8 is an enlarged configuration diagram of the left half of the pressure sensor built-in ignition plug of the fourth embodiment and the left half of the lower end portion of the plug cap of the first embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Spark plug with built-in pressure sensor, 13 ... Power receiving terminal, 15 ... Insulator part, 17 ... Main metal fitting, 17a ... Hexagon part, 17b ... Gutter part, 17c ... Screw part, 17d ... Slit, 17e ... Groove part, 23 ... Pressure sensor , 25 ... signal line, 27 ... insulating cylindrical member, 27a ... signal line protection part, 27b ... ridge part, 29 ... output electrode, 31 ... sensor case, 33 ... space for external electrode, 51 ... plug cap, 53 ... main body 55, lower end, 59 ... receiving electrode, 61 ... shielded cable, 65 ... connector, 67 ... ridge, 71 ... core material, 71a ... first cable disposing part, 71b ... second cable disposing part, 73: Elastic member.

Claims (11)

中央部に径方向に膨出する鍔部を持つ内燃機関本体に装着するための略円筒形状の主体金具と、該主体金具に保持される略円筒状の碍子部と、該碍子部の中心軸の上端に設けられて点火用高電圧を受電する受電端子と、該受電端子に電気的に接続されると共に前記碍子部の中心軸の下端に設けられた中心電極と、前記主体金具の下端に設けられた接地電極と、を備えて、前記中心電極と前記接地電極との間に火花放電を発生する点火プラグの、
前記主体金具の前記鍔部の下端側に圧電素子を備え、該圧電素子により内燃機関の筒内圧に基づく圧力に応じた電気信号を外部に出力する圧力センサ内蔵点火プラグであって、
前記主体金具の前記鍔部の上端側に設けられる絶縁体からなる略円筒形状の絶縁円筒部材と、
前記絶縁円筒部材の外周に設けられて、信号線により前記圧電素子と電気的に接続されると共に外部機器に接続された外部電極と接触することにより、前記電気信号を外部機器に出力するための出力電極と、
前記主体金具に固定され、自身の内面と該出力電極との間に前記外部電極を配置するための外部電極用空間を形成する略円筒形状の出力電極収容部材と、
を備えることを特徴とする圧力センサ内蔵点火プラグ。A substantially cylindrical metal shell for mounting on the internal combustion engine body having a flange that bulges in the radial direction at the center, a substantially cylindrical insulator held by the metal shell, and a central axis of the lever A power receiving terminal for receiving a high voltage for ignition, a center electrode electrically connected to the power receiving terminal and provided at the lower end of the central axis of the lever portion, and a lower end of the metal shell A spark plug that generates a spark discharge between the center electrode and the ground electrode,
A pressure sensor built-in ignition plug that includes a piezoelectric element on a lower end side of the flange portion of the metal shell, and outputs an electric signal according to a pressure based on an in-cylinder pressure of the internal combustion engine by the piezoelectric element;
A substantially cylindrical insulating cylindrical member made of an insulator provided on the upper end side of the flange of the metal shell;
Provided on the outer periphery of the insulating cylindrical member and electrically connected to the piezoelectric element by a signal line and for contacting the external electrode connected to the external device, thereby outputting the electrical signal to the external device. An output electrode;
A substantially cylindrical output electrode housing member fixed to the metal shell and forming a space for an external electrode for disposing the external electrode between the inner surface of the metal shell and the output electrode;
A spark plug with a built-in pressure sensor. 前記絶縁円筒部材は、前記主体金具の外周を覆うように配設され、前記絶縁円筒部材が配置される該主体金具の表面および該絶縁円筒部材の内面には、中心軸方向の動きを抑制する係合部を備えたこと、
を特徴とする請求項１に記載の圧力センサ内蔵点火プラグ。The insulating cylindrical member is disposed so as to cover an outer periphery of the metallic shell, and the movement of the central axial direction is suppressed on the surface of the metallic shell on which the insulating cylindrical member is disposed and the inner surface of the insulating cylindrical member. Having an engagement part,
The ignition plug with a built-in pressure sensor according to claim 1. 前記絶縁円筒部材は、前記出力電極と前記圧電素子とを接続する信号線を前記主体金具から絶縁するための信号線保護部、を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサ内蔵点火プラグ。The said insulating cylindrical member is provided with the signal wire | line protection part for insulating the signal wire | line which connects the said output electrode and the said piezoelectric element from the said metal shell, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Spark plug with built-in pressure sensor. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧力センサ内蔵点火プラグに装着され、火花放電を発生させるための点火用高電圧の通電経路を周囲から絶縁した状態で形成するプラグキャップであって、
中心軸方向に長く形成された絶縁性材料からなる円筒形状であり、下端部が前記出力電極収容部材の内面と前記出力電極との間に形成される前記外部電極用空間に挿入可能に形成された本体部材と、
該本体部材における下端側の内面に設けられ、前記出力電極と接触することにより、前記圧力センサ内蔵点火プラグから出力される内燃機関の筒内圧に基づく圧力に応じた前記電気信号を受ける受信電極と、
前記本体部材の上端側から下端側にかけて配置されるとともに、一端が前記受信電極に接続され、他端が外部機器に連結されるコネクタに接続されるシールドケーブルと、
を備えたことを特徴とするプラグキャップ。A plug cap that is attached to the pressure sensor built-in spark plug according to any one of claims 1 to 3 and forms an ignition high voltage energization path for generating spark discharge in a state insulated from the surroundings. ,
The cylindrical shape is made of an insulating material that is long in the central axis direction, and the lower end is formed so as to be insertable into the external electrode space formed between the inner surface of the output electrode housing member and the output electrode. A main body member,
A receiving electrode that is provided on the inner surface of the lower end side of the main body member and receives the electrical signal corresponding to the pressure based on the in-cylinder pressure of the internal combustion engine output from the pressure sensor built-in ignition plug by contacting the output electrode; ,
A shielded cable that is arranged from the upper end side to the lower end side of the main body member, one end is connected to the receiving electrode, and the other end is connected to a connector coupled to an external device,
A plug cap characterized by comprising: 前記点火プラグの碍子部と前記本体部材とが密に接触する密着部と、
前記外部電極用空間に挿入される前記本体部材の下端部に、外周の全周にわたって設けられており、前記出力電極収容部材の内面に密に接触する突条部と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載のプラグキャップ。A close contact portion in which the insulator portion of the spark plug and the main body member are in intimate contact;
At the lower end of the main body member inserted into the external electrode space, provided on the entire periphery of the outer periphery, and a ridge that closely contacts the inner surface of the output electrode housing member;
The plug cap according to claim 4, further comprising: 前記シールドケーブルの他端が接続されるコネクタが、前記本体部材に一体に形成されたこと、
と特徴とする請求項４または請求項５に記載のプラグキャップ。A connector to which the other end of the shielded cable is connected is formed integrally with the main body member;
The plug cap according to claim 4 or 5, characterized by the above. 前記受信電極は、中心軸方向に延びるスリットが設けられた円筒形状に形成され、径方向の弾性を有すること、
を特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載のプラグキャップ。The receiving electrode is formed in a cylindrical shape provided with a slit extending in the central axis direction, and has radial elasticity.
The plug cap according to any one of claims 4 to 6, wherein 前記本体部材は、
圧力センサ内蔵点火プラグへの装着時に発生する応力に対して一定形状を維持できる強度を有する絶縁性材料からなる芯材と、
弾性を有する絶縁性材料からなり 該芯材の周囲を被覆すると共に、前記外部電極用空間に挿入される下端部を形成する弾性部材と、
を備えたことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載のプラグキャップ。The body member is
A core material made of an insulating material having a strength capable of maintaining a constant shape against stress generated when mounted on the pressure sensor built-in spark plug;
An elastic member made of an insulating material having elasticity, covering the periphery of the core material, and forming a lower end portion inserted into the external electrode space;
The plug cap according to any one of claims 4 to 7, further comprising: 前記芯材は、上下方向に長い形状に形成され、
該芯材の下端側から上端側にかけて前記シールドケーブルを配設するための第１ケーブル配設部と、
該芯材の上端部において、該芯材の長手方向を中心軸とする周方向に前記シールドケーブルを配設するための第２ケーブル配設部と、を備えたこと、
を特徴とする請求項８に記載のプラグキャップ。The core material is formed in a shape that is long in the vertical direction,
A first cable disposition portion for disposing the shielded cable from the lower end side to the upper end side of the core material;
A second cable disposing portion for disposing the shielded cable in a circumferential direction with the longitudinal direction of the core material as a central axis at the upper end portion of the core material;
The plug cap according to claim 8. 前記本体部材は、
弾性を有する絶縁性材料からなり、前記受信電極が備えられて前記シールドケーブルが導出される下端側部材と、
圧力センサ内蔵点火プラグへの装着時に発生する応力に対して一定形状を維持できる強度を有する絶縁性材料からなり、前記下端側部材と嵌合可能に形成されると共に、下端側から上端側にかけて前記シールドケーブルを配設する上端側部材と、に分割可能に構成されたこと、
を特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載のプラグキャップ。The body member is
A lower end side member made of an insulating material having elasticity, provided with the receiving electrode and from which the shielded cable is led out,
It is made of an insulating material having a strength capable of maintaining a constant shape with respect to the stress generated when the pressure sensor built-in spark plug is mounted, and is formed so as to be able to be fitted to the lower end side member, and from the lower end side to the upper end side. It was configured to be separable into an upper end side member on which a shielded cable is disposed,
The plug cap according to claim 4, wherein: 請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧力センサ内蔵点火プラグであって、
請求項４から請求項１０のいずれかに記載のプラグキャップを装着することにより、前記圧電素子により検出した圧力に応じた電気信号を外部に出力すること、
を特徴とする圧力センサ内蔵点火プラグ。A pressure sensor built-in spark plug according to any one of claims 1 to 3,
By mounting the plug cap according to any one of claims 4 to 10, an electrical signal corresponding to the pressure detected by the piezoelectric element is output to the outside.
A spark plug with a built-in pressure sensor.
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