JP6399018B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関に関する。

例えば、特許文献１には、シリンダヘッドに設けられた貫通孔にセンサボディが挿入された筒内圧センサを備える内燃機関が開示されている。この内燃機関には、より具体的には、貫通孔の壁面とセンサボディとの間をシールするシール部材が備えられている。センサボディにおける燃焼室側の端部と反対側の端部には、センサボディをシリンダヘッドに固定するための固定部が設けられている。センサボディは、クランプを利用して固定部をシリンダヘッドに押し付けるようになっている。この構造は、貫通孔とセンサボディとがシール部材のみを介して接触するように設計されたものである。

特開２０１０−０９１５６３号公報 特開２００８−１９１０５９号公報

上述の特許文献１には、シール部材の位置を含めて筒内圧センサのセンサボディと貫通孔との間の寸法関係は何ら記載されていない。ここで、筒内圧センサが実際にシリンダヘッドに搭載された場合には、センサボディの中心軸が貫通孔の内部で傾くことがある。その要因としては、筒内圧センサおよびシリンダヘッドの加工精度、筒内圧センサの組み付け不良、センサ固定部の変形、および、熱によるシール部材の変形などが挙げられる。

筒内圧センサの受圧部は、センサボディにおける燃焼室側の端部に設けられる。上述のようなセンサボディの中心軸の傾きが発生した場合には、傾きの態様によっては、受圧部付近のセンサボディが貫通孔の壁面に接触する可能性がある。受圧部付近のセンサボディが貫通孔の壁面に接触していると、内燃機関の運転によって生じる振動がシリンダヘッドを介して受圧部に伝達されてしまう。その結果、この振動に起因するノイズが筒内圧センサの出力値に重畳する可能性がある。そして、このような振動ノイズの重畳は、センサ出力の誤差要因となる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、センサボディの中心軸が貫通孔の内部で傾くことがあっても、筒内圧センサの受圧部付近のセンサボディと貫通孔との接触を回避させられるようにした内燃機関を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関は、シリンダヘッドと、筒内圧センサと、シール部材と、固定部材とを備える。前記シリンダヘッドには、貫通孔が形成されている。前記筒内圧センサは、前記シリンダヘッドにおける燃焼室と反対側のヘッド壁面に当接する固定部を有し前記貫通孔に挿入される棒状のセンサボディと、前記センサボディにおける前記燃焼室の側の端部に設けられた受圧部とを有する。前記シール部材は、前記貫通孔の壁面である孔壁面と前記センサボディの側壁面であるボディ側壁面との間をシールする。前記固定部材は、前記固定部を、前記ヘッド壁面に押し付けて固定する。前記シール部材は、前記センサボディが前記貫通孔に挿入された状態において、前記センサボディの中心軸方向における当該センサボディの途中の部位に位置している。前記シール部材の基準位置Ｘから、前記シール部材よりも前記燃焼室に近い側に位置する前記孔壁面または前記ボディ側壁面の任意位置Ｙまでの前記貫通孔の中心軸方向の距離をＤ１とし、前記任意位置Ｙにおける前記孔壁面と前記ボディ側壁面との対向距離をＤ２とし、前記基準位置Ｘから、前記シール部材よりも前記燃焼室から遠い側に位置する前記孔壁面または前記ボディ側壁面の任意位置Ｚまでの前記貫通孔の中心軸方向の距離をＤ３とし、前記任意位置Ｚにおける前記孔壁面と前記ボディ側壁面との対向距離をＤ４としたとき、前記貫通孔の中心軸と前記センサボディの前記中心軸とが揃っている基準挿入状態における前記センサボディと前記貫通孔とは、前記距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４として取り得る値の少なくとも１つの組み合わせにおいて、Ｄ１＜Ｄ３×（Ｄ４／Ｄ２）という寸法関係を満たしている。前記孔壁面および前記ボディ側壁面のうちの少なくとも一方は、折れ曲がり部および湾曲部のうちの少なくとも一方を有する。前記任意位置Ｚは、前記折れ曲がり部および前記湾曲部のうちの少なくとも一方の位置を含む。

前記貫通孔は、前記燃焼室の側の端から遠い部位では、前記端に近い部位と比べて大きくてもよい。

本発明によれば、上述の寸法関係を満たすようにセンサボディの側壁面と貫通孔の壁面とに関する距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４が規定された筒内圧センサおよびシリンダヘッドが得られる。このようにして得られる構成によれば、センサボディの中心軸が貫通孔の内部で傾くことがあっても、筒内圧センサの受圧部付近のセンサボディと貫通孔との接触を回避させられるようになる。

実施の形態１における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。 軸シール方式を採用し、かつ、センサボディの固定部がセンサ基端側のヘッド壁面に押し付けられることで固定される搭載構造Ａを採用する筒内圧センサの課題について説明するための図である。 搭載構造Ａが採用されている場合において上述の課題への対策が講じられている構成の一例を表した図である。 実施の形態１において用いられる、後述の課題への対策を説明するための図である。 実施の形態１の対策の有無による筒内圧波形の違いを表した図である。 実施の形態２における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。 実施の形態３における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。 実施の形態４における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。 実施の形態４において用いられる、後述の課題への対策を説明するための図である。 実施の形態５における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。 実施の形態６における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。 実施の形態７における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。 実施の形態８における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。 実施の形態９における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。 実施の形態１０における筒内圧センサの周りの構成を模式的に表した図である。

以下、図面を参照して、本発明の各実施の形態を説明する。なお、各図面において、同一または類似の構成要素には同一の符号を付している。

実施の形態１．
まず、図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１における筒内圧センサ１０の周りの構成を模式的に表した図である。筒内圧センサ１０は、内燃機関のシリンダヘッド１に搭載される。シリンダヘッド１には、貫通孔１２が形成されている。

筒内圧センサ１０は、棒状に形成されたセンサボディ１４を備えている。より具体的には、センサボディ１４は円筒状に形成されている。センサボディ１４は、貫通孔１２に挿入されている。センサボディ１４における燃焼室２の側（以下、単に「センサ先端側」とも称する）の端部には、筒内圧を受ける受圧部１６が設けられている。筒内圧センサ１０は、筒内圧に基づく圧縮荷重が受圧部１６に入力され、入力された圧縮荷重に応じた出力を発するように構成されている。

センサボディ１４は、シリンダヘッド１における燃焼室２と反対側（以下、単に「センサ基端側」とも称する）のヘッド壁面１ａに当接する固定部１４ａを備えている。この固定部１４ａを覆うようにクランプ１８が配置される。クランプ１８は、固定部１４ａをヘッド壁面１ａに押し付けた状態でボルト２０によってシリンダヘッド１に固定される。このような構造によって、センサボディ１４がシリンダヘッド１に固定されている。なお、筒内圧センサ１０のシリンダヘッド１への固定方法は、クランプ１８およびボルト２０を固定部材として用いるものに限られず、ヘッド壁面１ａに対してセンサボディ１４の固定部１４ａを押し付けて固定するようになっていればよい。すなわち、例えば、センサボディの固定部をボルトなどの締結具を用いて直接的にヘッド壁面に固定するものであってもよい。また、筒内圧センサの外形を構成するセンサボディは、上記固定部を含めて１つの部材で形成されていてもよいし、複数の部材を組み合わせて形成されていてもよい。複数の部材の組み合わせによって形成されたセンサボディの一例としては、例えば、固定部周りの部位を構成する部材とその他の部位を構成する部材とが別体である構成を挙げることができる。

センサボディ１４の側壁面（以下、「ボディ側壁面」と称する）１４ｂと貫通孔１２の壁面（以下、「孔壁面」と称する）１２ａとの間には、燃焼室２内のガスがボディ側壁面１４ｂと孔壁面１２ａとの隙間を通って外部に漏れ出さないようにするために、シール部材２２が備えられている。シール部材２２は弾性材料によって構成されている。この弾性材料としては、例えば、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ（テトラフルオロエチレンの重合体）など）を用いることができる。

より具体的には、シール部材２２は、ボディ側壁面１４ｂに形成された環状溝（図示省略）に嵌め込まれている。そして、シール部材２２は、センサボディ１４が貫通孔１２に挿入された状態において貫通孔１２の半径方向に緊締力を発揮し、孔壁面１２ａおよびボディ側壁面１４ｂのそれぞれに接触して密着する。このように、本実施形態の筒内圧センサ１０は、貫通孔１２とセンサボディ１４との間のシール方式として、いわゆる軸シール方式を採用している。

さらに付け加えると、シリンダヘッド１への筒内圧センサ１０の搭載は、貫通孔１２の内部ではボディ側壁面１４ｂと孔壁面１２ａとがシール部材２２のみを介して接触するように設計されている。すなわち、貫通孔１２の内部には、シール部材２２以外に、センサボディ１４と接触する部位（ネジ部など）は設けられていない。シール部材２２は、センサボディ１４が貫通孔１２に挿入された状態において、センサボディ１４の中心軸Ｃ２方向における当該センサボディ１４の途中の部位に位置している。換言すると、ボディ側壁面１４ｂは、シール部材２２に対して燃焼室２側（センサ先端側）のボディ側壁面１４ｂ１と、シール部材２２に対して燃焼室２と反対側（センサ基端側）のボディ側壁面１４ｂ２とを含んでいる。

次に、図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して、軸シール方式を採用し、かつ、センサボディの固定部がセンサ基端側のヘッド壁面に押し付けられることで固定される搭載構造（以下、便宜上、「搭載構造Ａ」と称する）を採用する筒内圧センサの課題について説明する。この搭載構造Ａ自体は、上述のように、本実施形態の筒内圧センサ１０においても採用される構造である。

図２（Ａ）は、筒内圧センサの望ましい搭載状態を示している。この例は、特に、センサボディの中心軸Ｃ２と貫通孔の中心軸Ｃ１とが揃っている状態を示している。これに対し、図２（Ｂ）は、貫通孔の中心軸Ｃ１に対してセンサボディの中心軸Ｃ２が大きく傾いている状態を示している。このようにセンサボディが傾く要因としては、筒内圧センサおよびシリンダヘッドの加工精度、筒内圧センサの組み付け不良、センサ固定部の変形、および、熱によるシール部材の変形などが挙げられる。

図２（Ｂ）は、センサボディの傾きが生じた場合に、ボディ側壁面におけるセンサ先端側の端部が孔壁面に接触してしまう構成を示している。センサ先端側の端部には、受圧部が設けられている。このため、受圧部付近のセンサボディが孔壁面に接触していると、内燃機関の運転によって生じる振動がシリンダヘッドを介して受圧部に伝達されてしまう。その結果、この振動に起因するノイズが筒内圧センサの出力値に重畳する可能性がある。そして、このような振動ノイズの重畳は、センサ出力の誤差要因となる。また、このような振動ノイズのレベルは、孔壁面に接触するセンサボディの部位がセンサ先端側の端Ｅ１に近いほど大きくなり、逆に、上記部位が端Ｅ１から遠いほど小さくなる。

一方、図３は、搭載構造Ａが採用されている場合において上述の課題への対策が講じられている構成の一例を表した図である。センサボディの中心軸Ｃ２の傾きは、図３に示すように、シール部材の中心点（厚さ方向および径方向の中心点）Ｐを中心として生じるとみなすことができる。図３に示す構成は、図４を参照して後述する対策（孔壁面とボディ側壁面との間で特別な寸法関係を満たすこと）が講じられたものである。

まず、上記対策の結果だけを先に説明する。図３に示す構成では、中心軸Ｃ２の傾きが生じた際に、シール部材に対してセンサ先端側のボディ側壁面よりも先に、シール部材に対してセンサ基端側のボディ側壁面が孔壁面に接触し、この状態よりもさらに傾かないようになっている。このため、この構成の場合には、中心軸Ｃ２の傾きが生じたとしても、センサ先端側に設けられている受圧部が孔壁面に接触しないようにすることができる。

図４は、実施の形態１において用いられる、上述の課題への対策を説明するための図である。図２（Ｂ）に示す例のように上述の課題が生じてしまう理由は、シール部材の位置を含めた孔壁面とボディ側壁面との間の寸法関係の設定にある。図４中に破線で示すボディ側壁面１４ｂは、図１と同様に、貫通孔１２の中心軸Ｃ１とセンサボディ１４の中心軸Ｃ２とが揃っている基準挿入状態を示している。一方、実線で示すボディ側壁面１４ｂは、中心軸Ｃ２の傾きに伴い、センサ基端側のボディ側壁面１４ｂが孔壁面１２ａに接触した状態を示している。

ここで、図４に示すように、実施の形態１のセンサボディ１４および貫通孔１２の形状に関して、基準挿入状態における各部の寸法を以下のように定義する。
１．シール部材２２の基準位置Ｘから、シール部材２２よりも燃焼室２に近い側に位置する孔壁面１２ａまたはボディ側壁面１４ｂの任意位置Ｙまでの貫通孔１２の中心軸Ｃ１方向の距離をＤ１とする。
２．任意位置Ｙにおける孔壁面１２ａとボディ側壁面１４ｂとの対向距離をＤ２とする。
３．基準位置Ｘから、シール部材２２よりも燃焼室２から遠い側に位置する孔壁面１２ａまたはボディ側壁面１４ｂの任意位置Ｚまでの貫通孔１２の中心軸Ｃ１方向の距離をＤ３とする。
４．任意位置Ｚにおける孔壁面１２ａとボディ側壁面１４ｂとの対向距離をＤ４とする。

本実施形態では、上記のように定義される距離Ｄ１〜Ｄ４として取り得る値の具体例として、次の距離Ｄ１Ａ〜Ｄ４Ａが用いられる。なお、本実施形態では、シール部材２２の基準位置Ｘの一例として、シール部材２２の厚さ方向の中心（以下、「シール中心」と略する）が用いられる。

すなわち、Ｄ１Ａは、シール中心からボディ側壁面１４ｂにおける燃焼室２側の端（センサ先端）Ｅ１（本発明における「任意位置Ｙ」の一例に相当）までの中心軸Ｃ１方向の距離である。Ｄ２Ａは、ボディ側壁面１４ｂの端Ｅ１（任意位置Ｙ）における孔壁面１２ａとボディ側壁面１４ｂとの対向距離である。Ｄ３Ａは、シール中心（基準位置Ｘ）から、孔壁面１２ａにおける燃焼室２と反対側（センサ基端側）の端Ｅ３（本発明における「任意位置Ｚ」の一例に相当）までの中心軸Ｃ１方向の距離である。Ｄ４Ａは、孔壁面１２ａの端Ｅ３（任意位置Ｚ）における孔壁面１２ａとボディ側壁面１４ｂとの対向距離である。

上述の課題が生じないようにするためには、中心軸Ｃ２の傾きが生じた際に、センサ基端側のボディ側壁面１４ｂ２がセンサ先端側のボディ側壁面１４ｂ１よりも先に孔壁面１２ａに接触するという条件が満たされるように、各部の寸法関係が設定されていればよい。ここで、センサボディ１４の傾きに伴う移動量（より具体的には、中心軸Ｃ１と直交する方向の移動量）として、ボディ側壁面１４ｂ１の端Ｅ１の移動量をＭ１とし、端Ｅ３に対応するボディ側壁面１４ｂ２の部位Ｓ３の移動量をＭ２とする。上記関係を満たすためには、以下の（１）式に示すように、Ｄ２ＡとＭ１との差（Ｄ２Ａ−Ｍ１）がＤ４ＡとＭ２との差（Ｄ４Ａ−Ｍ２）よりも大きくなっていればよいといえる。
Ｄ２Ａ−Ｍ１＞Ｄ４Ａ−Ｍ２ ・・・（１）

図４中に右側に示す図は、端Ｅ３に対向するボディ側壁面１４ｂ２の部位が端Ｅ３に接触した状態を示している。中心軸Ｃ２が傾くと、ボディ側壁面１４ｂ１およびボディ側壁面１４ｂ２のそれぞれを示すラインＬ１およびＬ２は中心軸Ｃ２と平行を保って傾く。このため、図４中の角度θは、この接触状態が得られたときの中心軸Ｃ２の傾きの量に対応している。ボディ側壁面１４ｂ２の上記部位が端Ｅ３に接触した状態では、移動量Ｍ２と対向距離Ｄ２Ａとが等しくなるので、上記（１）式の右辺はゼロとなる。したがって、次の（２）式が得られる。ここで、Ｍ１は、距離Ｄ１Ａとｔａｎθとの積であるので、（２）式は、次の（３）式のように表すことができる。また、図４に示す状態では、ｔａｎθはＤ３Ａに対するＤ４Ａの比（Ｄ４Ａ／Ｄ３Ａ）となる。したがって、（３）式を変形し、かつ、（３）式で用いられるＤ１Ａ〜Ｄ４ＡをＤ１〜Ｄ４に一般化することにより、最終的に次の（４）式を得ることができる。
Ｄ２Ａ−Ｍ１＞０ ・・・（２）
Ｄ２Ａ−Ｄ１Ａ×ｔａｎθ＞０ ・・・（３）
Ｄ１＜Ｄ３×（Ｄ４／Ｄ２） ・・・（４）

上記（４）式によれば、上述の課題を生じさせないために必要とされる関係を、ボディ側壁面１４ｂと孔壁面１２ａとの間の寸法関係（シール部材２２の位置を含めた寸法関係）によって表すことができる。そして、本実施形態では、（４）式に示す寸法関係を満たす距離Ｄ１Ａ〜Ｄ４Ａが得られるように、シール部材２２の位置を含めてセンサボディ１４および貫通孔１２の形状が決定されている。

以上説明した本実施形態の構成によれば、（４）式に示す寸法関係を満たしているので、シリンダヘッド１への筒内圧センサ１０の組み付け時もしくは運転中にセンサボディ１４の中心軸Ｃ２が傾くことがあったとしても、センサ先端側に設けられている受圧部１６が孔壁面１２ａに接触しないようにすることができる。

図５は、実施の形態１の対策の有無による筒内圧波形の違いを表した図である。図２（Ｂ）に示す構成のように受圧部が孔壁面に接触している場合には、図５中に実線で示す波形のように、筒内圧センサの出力波形に対して（電気ノイズではなく）エンジン振動に起因するノイズが重畳する。これに対し、（４）式に示す寸法関係を満たす本実施形態の構成によれば、図５中に破線で示す波形のように、上記ノイズが重畳しない出力波形が得られるようになる。

さらに付け加えると、本実施形態の構成は、上述のように、ストレート形状のボディ側壁面１４ｂを有するセンサボディ１４と、シール部材２２よりもセンサ基端側の孔壁面１２ａがストレート形状である貫通孔１２とを用いている。このような比較的簡素な構成において受圧部１６が孔壁面１２ａに接触しない効果を得るためには、ボディ側壁面１４ｂの端Ｅ１を任意位置Ｙとし、かつ、孔壁面１２ａの端Ｅ３を任意位置Ｚとすることによって得られる距離Ｄ１Ａ〜Ｄ４Ａに着目し、当該Ｄ１Ａ〜Ｄ４Ａが（４）式の関係を満たすようにすれば足りる。しかしながら、本発明において上記効果を得るためには、上述のように定義される距離Ｄ１〜Ｄ４として取り得る値の任意の組み合わせの少なくとも１つにおいて（４）式を満たせばよいといえる。また、「距離Ｄ１〜Ｄ４として取り得る値」について以下のように説明を加える。

すなわち、距離Ｄ１およびＤ２の上述の定義からも分かるように、中心軸Ｃ１方向のボディ側壁面または孔壁面の位置が「任意位置Ｙ」に該当するためには、その位置においてボディ側壁面と孔壁面とが対向していることが条件となる。したがって、例えば、後述の図１４に示す構成例におけるボディ側壁面１０２ａの端Ｅ１では、ボディ側壁面１０２ａと孔壁面６０ａ１とが対向していないため、端Ｅ１は「任意位置Ｙ」に該当しない。そして、この構成例では、シール中心からも孔壁面６０ａ１の端Ｅ２までの範囲内の位置が、「任意位置Ｙ」に該当することになり、また、距離Ｄ１およびＤ２として取り得る値の算出対象となる。このことは、距離Ｄ３およびＤ４についても同様である。

実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図６は、実施の形態２における筒内圧センサ１０の周りの構成を模式的に表した図である。本構成は、貫通孔の形状において実施の形態１の構成と異なっている。すなわち、図６に示すように、シール部材２２よりもセンサ基端側における貫通孔３０の孔壁面３０ａでは、シール部材２２に近い孔壁面３０ａ１の径よりもシール部材２２から遠い孔壁面３０ａ２の径が大きくなっている。なお、図６は、貫通孔３０の中心軸Ｃ１とセンサボディ１４の中心軸Ｃ２とが揃っている基準挿入状態を示している。実施の形態３以降の図７、８、１０〜１５についても、図６と同様に、基準挿入状態を示している。

本実施形態の構成は、上記のように孔壁面３０ａの形状が段付き状に変化する貫通孔３０を備えている。図６に示すように、シール中心から折れ曲がり部Ｂ１までの孔壁面３０ａ１の対向距離はＤ４（１）で一定であり、折れ曲がり部Ｂ１よりもセンサ基端側の孔壁面３０ａ２の対向距離はＤ４（２）で一定である。この構成において中心軸Ｃ２が傾いたとしても受圧部１６付近のボディ側壁面１４ｂ１を孔壁面３０ａに接触させないためには、孔壁面３０ａ１、３０ａ２のそれぞれにおいてシール部材２２から最も遠い折れ曲がり部Ｂ１と端Ｅ３が妥当である。したがって、実施の形態１において定義した距離Ｄ１〜Ｄ４として取り得る値として、次のような具体例を用いることが妥当である。

１．まず、距離Ｄ１Ａ、Ｄ２Ａ、Ｄ３ＡおよびＤ４Ａの定義は実施の形態１と同様である。
２．シール中心から貫通孔３０の折れ曲がり部Ｂ１（任意位置Ｚの一例に相当）までの距離をＤ３Ｂとする。より具体的には、折れ曲がり部Ｂ１は、段付き状に変化する孔壁面３０ａの形状の折れ曲がり部であって、相手側（センサボディ１４側）に向けて凸となる折れ曲がり部（角部）のことである。
３．折れ曲がり部Ｂ１（任意位置Ｚ）における孔壁面３０ａとボディ側壁面１４ｂとの対向距離をＤ４Ｂとする。

本実施形態の貫通孔３０のように折れ曲がり部Ｂ１を有する場合には、シール部材２２よりもセンサ基端側の孔壁面３０ａにおいて上述の課題を解消するために着目すべき部位は、孔壁面３０ａの端Ｅ３と折れ曲がり部Ｂ１とである。そして、端Ｅ３に関するＤ３（２）およびＤ４（２）の組み合わせ、ならびに折れ曲がり部Ｂ１に関するＤ３（１）およびＤ４（１）の組み合わせのうちの少なくとも一方が、上記（４）式と同じ意義を有する次の（５）式に示す寸法関係を満たすように、シール部材２２の位置を含めてセンサボディ１４および貫通孔３０の形状を決定すればよい。
Ｄ１＜Ｄ３（ｋ）×（Ｄ４（ｋ）／Ｄ２） ・・・（５）
ただし、上記（５）式において、Ｄ３（ｋ）およびＤ４（ｋ）は、（５）式に示す関係式の算出対象となるｋ番目の距離に対応している。したがって、貫通孔３０の場合には、（５）式中の変数ｋには１もしくは２が代入される。なお、（５）式に示す関係式は、算出対象となる折れ曲がり部もしくは後述の湾曲部を複数備える貫通孔に対して拡張することができる。

図６に表わされたセンサボディ１４および貫通孔３０の形状の一例では、端Ｅ３に関するＤ３（２）およびＤ４（２）、ならびに折れ曲がり部Ｂ１に関するＤ３（１）およびＤ４（１）のうちの双方が、（５）式に示す寸法関係をそれぞれ満たしている。このような場合には、中心軸Ｃ２の傾きが生じた際に、端Ｅ３および折れ曲がり部Ｂ１のうちで条件がより厳しい方の部位が、センサ基端側のボディ側壁面１４ｂ２に先に接触することになり、かつ、この接触時よりも中心軸Ｃ２がさらに傾くことが規制される。以上説明した本実施形態の構成によっても、中心軸Ｃ２が傾いても、受圧部１６が孔壁面３０ａに接触しないようにすることができる。

実施の形態３．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図７は、実施の形態３における筒内圧センサ１０の周りの構成を模式的に表した図である。本構成は、貫通孔の形状において実施の形態２の構成と異なっている。すなわち、図７に示す貫通孔４０では、孔壁面４０ａの形状が段付き状に変化する部位が丸みを帯びた湾曲部Ｂ２として形成されている。

本実施形態の構成は、上記のように湾曲部Ｂ２を有する貫通孔４０を備えている。この構成において中心軸Ｃ２が傾いたとしても受圧部１６付近のボディ側壁面１４ｂ１を孔壁面３０ａに接触させないためには、実施の形態１において定義した距離Ｄ１〜Ｄ４として取り得る値として、次のような具体例を用いることが妥当である。なお、湾曲部Ｂ２に関するＤ３（１）およびＤ４（１）を下記のように定義する点を除き、実施の形態２と同様である。

１．シール中心から貫通孔４０の湾曲部Ｂ２（任意位置Ｚの一例に相当）までの距離をＤ３Ｂとする。より具体的には、湾曲部Ｂ２は、段付き状に変化する孔壁面４０ａの形状の湾曲部であって、相手側（センサボディ１４側）に向けて凸となる湾曲部のことである。
２．湾曲部Ｂ２（任意位置Ｚ）における孔壁面４０ａとボディ側壁面１４ｂとの対向距離をＤ４Ｂとする。

ところで、実施の形態２の図６に示す構成は折れ曲がり部Ｂ１を有し、実施の形態３の図７に示す構成は湾曲部Ｂ２を有している。これに対し、折れ曲がり部Ｂ１および湾曲部Ｂ２の双方を備える貫通孔を対象として、（５）式に示す寸法関係が満たされる構成が得られるようになっていてもよい。

実施の形態４．
次に、図８および図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
図８は、実施の形態４における筒内圧センサ１０の周りの構成を模式的に表した図である。本構成は、貫通孔の形状において実施の形態１の構成と異なっている。すなわち、貫通孔５０は、図８に示すように、折れ曲がり部Ｂ１もしくは湾曲部Ｂ２などによる形状変化を伴わないストレート形状の孔壁面５０ａを有している。

図９は、実施の形態４において用いられる、上述の課題への対策を説明するための図である。本構成では、上述のように貫通孔５０がストレート形状を有しており、また、センサボディ１４の形状もストレート形状である。このため、本構成では、対向距離であるＤ２とＤ４とが等しくなる。したがって、本構成に示す寸法関係を（４）または（５）式に代入した場合には、次の（６）式が得られる。
Ｄ１＜Ｄ３ ・・・（６）

上記（６）式から分かるように、ともにストレート形状の貫通孔５０とセンサボディ１４とを有する構成の場合には、距離Ｄ１よりも距離Ｄ３が長くなるように、シール部材２２の位置を決定すればよい。そして、図９は、この思想が適用され、距離Ｄ１よりも距離Ｄ３が長くなっている構成の一例である。以上説明した本実施形態の構成によっても、中心軸Ｃ２が傾いたとしても、受圧部１６が孔壁面５０ａに接触しないようにすることができる。

実施の形態５．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
図１０は、実施の形態５における筒内圧センサ１０の周りの構成を模式的に表した図である。本構成は、貫通孔の形状において実施の形態２の構成と異なっている。すなわち、貫通孔６０の孔壁面６０ａは、図１０に示すように、孔壁面６０ａ１とテーパ部６０ａ２と孔壁面６０ａ３とを有している。孔壁面６０ａ１は、センサ先端側の部位であって、シール部材２２と接触し、かつ、ストレート形状のボディ側壁面１４ｂとの対向距離が最も小さい部位である。テーパ部６０ａ２は、貫通孔６０の径が連続的に変化する部位である。孔壁面６０ａ３は、センサ基端側の部位であってボディ側壁面１４ｂとの対向距離が最も大きい部位である。より具体的には、テーパ部６０ａ２は、センサ先端側の径が小さく、かつ、センサ基端側の径が大きくなるように形成されている。このように、貫通孔６０の径は、センサ先端側（燃焼室２の側）の端Ｅ２から遠い部位では、端Ｅ２に近い部位と比べて大きくなっている。

図１０に示す構成においても、実施の形態２で説明した手法を適用して、（５）式に示す寸法関係を満たすように、センサボディ１４および貫通孔６０の形状が決定されている。なお、本構成の場合には、テーパ部６０ａ２におけるセンサ先端側の端（すなわち、相手側（センサボディ１４側）に向けて凸となる折れ曲がり部）を、距離Ｄ３（１）および対向距離Ｄ４（１）の算出対象となる折れ曲がり部Ｂ１として選定すればよい。

また、図１０に示す貫通孔６０は、センサ基端側が広くなるテーパ部６０ａ２を備えている。このため、センサボディ１４の傾きに伴う受圧部１６付近の部位と貫通孔６０との接触を回避しつつ、組み付け時のセンサボディ１４の挿入性を向上させることができる。

実施の形態６．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。
図１１は、実施の形態６における筒内圧センサ１０の周りの構成を模式的に表した図である。本構成は、貫通孔の形状において実施の形態５の構成と異なっており、図１１に示すように、貫通孔７０の孔壁面７０ａは、２段のテーパ形状を有している。すなわち、孔壁面７０ａは、テーパ部７０ａ１とテーパ部７０ａ２と孔壁面７０ａ３とを有している。テーパ部７０ａ１は、センサ先端側の部位であって、シール部材２２と接触し、かつ、貫通孔７０の径が連続的に変化する部位である。テーパ部７０ａ２および孔壁面７０ａ３は、それぞれ、図１０に示すテーパ部６０ａ２および孔壁面６０ａ３と同様の部位である。テーパ部７０ａ１およびテーパ部７０ａ２は、テーパ部６０ａ２と同様に、センサ先端側の径が小さく、かつ、センサ基端側の径が大きくなるように形成されている。

図１１に示す構成においても、実施の形態５と同様に、（５）式に示す寸法関係を満たすように、シール部材２２の位置を含めてセンサボディ１４および貫通孔７０の形状が決定されている。また、図１１に示す貫通孔７０によれば、搭載状態においてシール部材２２が最終的に収まる部位が、センサ基端側に向けて広くなるテーパ部７０ａ１とされている。このため、センサボディ１４の傾きに伴う受圧部１６付近の部位と貫通孔７０との接触を回避しつつ、図１０に示す貫通孔６０が用いられる場合と比べて、組み付け時のセンサボディ１４の挿入性をさらに向上させることができる。

実施の形態７．
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態７について説明する。
図１２は、実施の形態７における筒内圧センサ１０の周りの構成を模式的に表した図である。本構成は、貫通孔の形状において実施の形態５の構成と異なっている。すなわち、貫通孔８０の孔壁面８０ａは、図１２に示すように、孔壁面８０ａ１とテーパ部８０ａ２とを有している。孔壁面８０ａ１は、センサ先端側の部位であって、シール部材２２と接触し、かつ、ストレート形状のボディ側壁面１４ｂとの対向距離が最も小さい部位である。テーパ部８０ａ２は、貫通孔６０の径が連続的に変化する部位であり、より具体的には、センサ先端側の径が小さく、かつ、センサ基端側の径が大きくなるように形成されている。そして、貫通孔８０では、テーパ部８０ａ２におけるセンサ基端側の端が貫通孔８０におけるセンサ基端側の端Ｅ３と等しくなっている。

図１２に示す構成においても、実施の形態５と同様に、（５）式に示す寸法関係を満たすように、シール部材２２の位置を含めてセンサボディ１４および貫通孔８０の形状が決定されている。また、テーパ部８０ａ２を利用する本構成によっても、センサボディ１４の傾きに伴う受圧部１６付近の部位と貫通孔８０との接触を回避しつつ、組み付け時のセンサボディ１４の挿入性を向上させることができる。

実施の形態８．
次に、図１３を参照して、本発明の実施の形態８について説明する。
図１３は、実施の形態８における筒内圧センサ９０の周りの構成を模式的に表した図である。本構成は、センサボディの形状において実施の形態５の構成と異なっている。すなわち、図１３に示すように、センサボディ９２のボディ側壁面９２ａは、拡径部９２ａ１を有している。拡径部９２ａ１は、一例として、孔壁面６０ａ３に対向する部位の一部において孔壁面６０ａ３側に突出するように形成されている。このように、センサボディ９２は、棒状に形成されており、より具体的には、円筒状の基本形状を有している。なお、図１３では、このようなセンサボディ９２を有する筒内圧センサ９０と組み合わされる貫通孔の一例として、貫通孔６０を利用している。

図１３に示す構成においても、実施の形態５と同様に、実施の形態２で説明した手法を適用して、（５）式に示す寸法関係を満たすように、シール部材２２の位置を含めてセンサボディ９２および貫通孔６０の形状が決定されている。ただし、本構成の場合には、実施の形態５において算出に用いられる部位に加え、拡径部９２ａ１におけるセンサ基端側の端（すなわち、相手側（センサボディ１４側）に向けて凸となる折れ曲がり部）を、距離Ｄ３（３）（＝Ｄ３Ｃ）および対向距離Ｄ４（３）（＝Ｄ４Ｃ）の算出対象となる折れ曲がり部Ｂ３として選定すればよい。

さらに付け加えると、拡径部９２ａ１は、上述の課題の解消のために意図的に設けられた部位であってもよく、あるいは、筒内圧センサの構造上必要とされて形状が変化している部位を利用するものであってもよい。また、センサボディに形成される拡径部において（５）式の寸法関係を満たすために算出される対象となる部位は、折れ曲がり部に代え、あるいはそれとともに、丸みを帯びた湾曲部であってもよい。

実施の形態９．
次に、図１４を参照して、本発明の実施の形態９について説明する。
図１４は、実施の形態９における筒内圧センサ１００の周りの構成を模式的に表した図である。本構成は、センサボディの形状において実施の形態５の構成と異なっている。すなわち、実施の形態１〜８において説明した構成では、シール中心からセンサボディ１４等におけるセンサ先端側の端Ｅ１までの距離Ｄ１Ａ、および、シール中心から貫通孔１２等におけるセンサ先端側の端Ｅ２までの距離Ｄ１Ｂが共に距離Ｄ１で等しくなっている。

これに対し、図１４に示すセンサボディ１０２は、シール中心から貫通孔６０の端Ｅ２までの距離Ｄ１Ｂよりも、シール中心からセンサボディ１０２の端Ｅ１までの距離Ｄ１Ａが長くなるように構成されている。なお、図１４では、このようなセンサボディ１０２を有する筒内圧センサ１１０と組み合わされる貫通孔の一例として、貫通孔６０を利用している。

本構成の場合には、（５）式に示す寸法関係を満たすために算出される距離Ｄ１としては、上記距離Ｄ１ＡおよびＤ１Ｂのうちの短い方である距離Ｄ１Ｂを用いればよい。そして、対向距離Ｄ２としては、貫通孔６０の端Ｅ２とボディ側壁面１０２ａとの対向距離Ｄ２Ｂを用いればよい。

実施の形態１０．
次に、図１５を参照して、本発明の実施の形態１０について説明する。
図１５は、実施の形態１０における筒内圧センサ１１０の周りの構成を模式的に表した図である。本構成は、センサボディの形状において実施の形態９の構成と異なっている。すなわち、図１５に示すセンサボディ１１２は、図１４に示すセンサボディ１０２とは逆に、シール中心から貫通孔６０の端Ｅ２までの距離Ｄ１Ｂよりも、シール中心からセンサボディ１０２の端Ｅ１までの距離Ｄ１Ａが短くなるように構成されている。

本構成の場合には、（５）式に示す寸法関係を満たすために算出される距離Ｄ１としては、上記距離Ｄ１ＡおよびＤ１Ｂのうちの短い方である距離Ｄ１Ａを用いればよい。そして、対向距離Ｄ２としては、センサボディ１０２の端Ｅ１と孔壁面６０ａ（６０ａ１）との対向距離Ｄ２Ａを用いればよい。

ところで、上述した実施の形態１〜１０においては、距離Ｄ１およびＤ３を、シール中心（シール部材２２の厚さ方向の中心）からの距離として求める例について説明した。しかしながら、貫通孔の中心軸Ｃ１方向の距離Ｄ１およびＤ３を算出するためのシール部材の基準位置Ｘは、上記シール中心以外の位置であってもよい。すなわち、基準位置Ｘは、例えば、中心軸Ｃ１方向におけるシール部材のセンサ先端側の端、もしくはセンサ基端側の端であってもよい。

また、実施の形態８における拡径部９２ａ１のようにボディ側壁面に形状変化を与える部位を有する場合には、当該部位としては、センサボディと一体的に形成された部位に限られず、カラー等の別部材をセンサボディに嵌め込むことによって得られる部位も含まれる。すなわち、この場合には、カラーの側壁面がボディ側壁面の一部として機能するためである。また、このことは、貫通孔においてテーパ部もしくは段付き部等の孔壁面に形状変化を与える部位についても同様である。

また、以上説明した各実施の形態の例および他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。

１ シリンダヘッド
１ａ ヘッド壁面
２ 燃焼室
１０、９０、１００、１１０ 筒内圧センサ
１２、３０、４０、５０、６０、７０、８０ 貫通孔
１２ａ、３０ａ、３０ａ１、３０ａ２、４０ａ、５０ａ、６０ａ、６０ａ１、６０ａ３、７０ａ、７０ａ３、８０ａ、８０ａ１ 貫通孔の壁面（孔壁面）
１４、９２、１０２、１１２ センサボディ
１４ａ センサボディの固定部
１４ｂ、１４ｂ１、１４ｂ２、９２ａ、１０２ａ センサボディの側壁面（ボディ側壁面）
１６ 受圧部
１８ クランプ
２０ ボルト
２２ シール部材
６０ａ２、７０ａ１、７０ａ２、８０ａ２ テーパ部
９２ａ１ センサボディの拡径部

Claims (2)

1. 貫通孔が形成されたシリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドにおける燃焼室と反対側のヘッド壁面に当接する固定部を有し前記貫通孔に挿入される棒状のセンサボディと、前記センサボディにおける前記燃焼室の側の端部に設けられた受圧部と、を有する筒内圧センサと、
   前記貫通孔の壁面である孔壁面と前記センサボディの側壁面であるボディ側壁面との間をシールするシール部材と、
   前記固定部を前記ヘッド壁面に押し付けて固定する固定部材と、
   を備え、
   前記シール部材は、前記センサボディが前記貫通孔に挿入された状態において、前記センサボディの中心軸方向における当該センサボディの途中の部位に位置しており、
   前記シール部材の基準位置Ｘから、前記シール部材よりも前記燃焼室に近い側に位置する前記孔壁面または前記ボディ側壁面の任意位置Ｙまでの前記貫通孔の中心軸方向の距離をＤ１とし、
   前記任意位置Ｙにおける前記孔壁面と前記ボディ側壁面との対向距離をＤ２とし、
   前記基準位置Ｘから、前記シール部材よりも前記燃焼室から遠い側に位置する前記孔壁面または前記ボディ側壁面の任意位置Ｚまでの前記貫通孔の中心軸方向の距離をＤ３とし、
   前記任意位置Ｚにおける前記孔壁面と前記ボディ側壁面との対向距離をＤ４としたとき、
   前記貫通孔の中心軸と前記センサボディの前記中心軸とが揃っている基準挿入状態における前記センサボディと前記貫通孔とは、前記距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４として取り得る値の少なくとも１つの組み合わせにおいて、Ｄ１＜Ｄ３×（Ｄ４／Ｄ２）という寸法関係を満たしており、
   前記孔壁面および前記ボディ側壁面のうちの少なくとも一方は、折れ曲がり部および湾曲部のうちの少なくとも一方を有しており、
   前記任意位置Ｚは、前記折れ曲がり部および前記湾曲部のうちの少なくとも一方の位置を含むことを特徴とする内燃機関。
2. 前記貫通孔は、前記燃焼室の側の端から遠い部位では、前記端に近い部位と比べて大きいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。

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