JP6848388B2

JP6848388B2 - 燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体及び燃焼圧センサ付きグロープラグ

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Publication number: JP6848388B2
Application number: JP2016226925A
Authority: JP
Inventors: 翔一竹本; 信幸安部; 伊藤　健治; 健治伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2036-11-22
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Description

本発明は、燃焼圧センサをグロープラグに一体化させた燃焼圧センサ付きグロープラグを内燃機関に取り付けてなる取付構造体、及び、燃焼圧センサ付きグロープラグに関する。

燃焼圧センサをグロープラグに一体化させた燃焼圧センサ付きグロープラグ（以下において適宜、単に「グロープラグ」ともいう。）として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。かかるグロープラグは、内燃機関のプラグホールに装着して用いられる。そして、グロープラグは、燃焼室内を予熱する機能と、燃焼室内にて生じた燃焼圧を検出する機能とを兼ね備えている。

プラグホールの内壁面には、雌ネジ部と、該雌ネジ部よりも燃焼室側において傾斜したテーパ座面とが設けてある。グロープラグは、プラグホールに固定されるハウジングに、雄ネジ部と、該雄ネジ部よりも先端側においてプラグホールのテーパ座面に面接触するテーパ当接面とを設けている。
これにより、グロープラグをプラグホールに装着したとき、テーパ当接面がテーパ座面に面接触することで、燃焼室のシール性が確保される。

特開２０１５−１５２２７４号公報

しかしながら、グロープラグには、以下の課題がある。
テーパ当接面とテーパ座面との当接部（以下において、単に「当接部」ともいう。）におけるガスシール性の観点から、テーパ当接面とテーパ座面とが全周にわたって確実に接触するようにする必要がある。そのために、テーパ座面のテーパ角度とテーパ座面のテーパ角度とは、若干の差をつけてある。これにより、テーパ当接面は、締付軸力に応じて、外周端側から所定の範囲、テーパ座面に接触することとなる。つまり、締付軸力が多少変動しても、外周端側の一部は確実に当接するようにしてある。そして、締付軸力が大きくなるにつれて、テーパ当接面がテーパ座面に、より広い範囲にて食い込み、当接部の接触面積が大きくなる。このように、締付軸力の変動に応じて当接部の接触面積が変動することとなる。しかも、使用時においても、燃焼圧に応じて当接部に作用する軸力が変動すると、当接部の接触面積が変動することにもなる。

ところが、当接部における接触面積は、燃焼圧センサとしての機能に影響する。それゆえ、プラグホールに対するグロープラグの軸力の変動によって、上記接触面積が変動すると、センサ出力の精度を確保することが困難となるおそれがある。このことにつき、以下に説明する。

グロープラグは、燃焼室において生じた燃焼圧の変動に伴うエンジンヘッド及びハウジングの軸方向の歪みを、荷重伝達部材を介して、圧力検出部に伝えるよう構成されている。ここで、圧力検出部に印加される荷重は、エンジンヘッドの剛性と、テーパ当接面と雌ネジ部との間におけるグロープラグの剛性との比率によって変動する。つまり、同じ燃焼圧が生じても、上記剛性の比率が異なると、荷重伝達部材を介して圧力検出部に印加される荷重は変化する。

ここで、テーパ当接面と雌ネジ部との間におけるグロープラグの剛性は、テーパ当接面とテーパ座面との当接部の剛性にも影響される。そして、当接部の剛性は、テーパ当接面とテーパ座面との接触面積によって変動する。
剛性すなわちばね定数ｋは、一般に、ｋ＝（Ｅ×Ａ）／Ｌにて求められる。ここで、Ｅはヤング率、Ｌはバネ長、そして、Ａが受圧面積である。上述してきた当接部の構成では、Ｅがエンジンヘッド部材のヤング率に相当し、Ｌが当接部の弾性変形長に相当し、Ａが当接部における接触面積に相当する。

このように、圧力検出部に印加される荷重は、当接部の接触面積により変動する。すなわち、上述のように、プラグホールに対するグロープラグの軸力の変動に応じて、当接部の接触面積が変動すると、燃焼圧が同じでも、圧力検出部に印加される荷重が変動する。したがって、上記軸力が異なると、燃焼圧センサの感度が変動することとなる。

また、使用時においても、燃焼圧に応じて当接部に作用する力が変動すると、当接部の接触面積が変動する。つまり、使用時においても、燃焼圧センサの感度が変動することとなる。それゆえ、燃焼圧センサの燃焼圧に対する出力の比率が変動し、いわゆる出力の直線性が阻害されるおそれがある。
その結果、燃焼圧センサによる燃焼圧の測定誤差の要因を招くおそれがある。
それゆえ、燃焼圧センサの感度の安定性、及び出力の直線性を確保するためには、当接部における接触面積の変動を抑制することが求められる。

また、プラグホールに対するハウジングの締付軸力を充分に大きくして、テーパ座面とテーパ当接面とを全面にわたって接触させておくことにより、上記軸力が多少変動しても接触面積が変動しないようにすることも考えられる。しかし、プラグホールに対するグロープラグの軸力には限界があるため、現実的な手段ではない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、燃焼圧に対する感度の安定性、及び出力の直線性を向上させることができる、燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体及び燃焼圧センサ付きグロープラグを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、燃焼圧センサ付きグロープラグ（１）を内燃機関（７）に取り付けてなる燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体（１０）であって、
上記内燃機関は、燃焼室（７１）と、該燃焼室に繋がるプラグホール（７２）とを有し、
上記プラグホールの内壁面には、雌ネジ部（７３）と、該雌ネジ部よりも上記燃焼室側において内側に突出した座部（７４）とが形成され、
該座部は、内側へ向かうほど上記燃焼室側へ向かうように傾斜したテーパ座面（７４１）を有し、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグは、
上記プラグホールに固定される筒状のハウジング（２）と、
上記ハウジングに保持されると共に上記燃焼室側へ突出したグローヒータ（３）と、
上記ハウジングの内側に配置され、上記燃焼室内の燃焼圧の発生に伴い上記ハウジングに生じる圧縮歪みを圧力として伝達する荷重伝達部材（４）と、
上記荷重伝達部材から受けた圧力を検出する圧力検出部（５）と、を有し、
上記ハウジングは、上記プラグホールの上記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部（２１）と、該雄ネジ部よりも先端側において、上記プラグホールの上記座部に軸方向に対向する座部対向部（２２）とを有し、
上記座部対向部は、上記テーパ座面に面接触するテーパ当接面（２２１）を有し、
上記座部対向部における径方向の一部には、上記座部に接触しないように後退した後退部（２２２）が、上記ハウジング（２）の中心軸（Ａ）を中心とした環状に形成されており、
上記テーパ当接面は、上記座部対向部における径方向の複数箇所に形成されており、上記後退部の内周側と外周側との双方に形成されている、燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体にある。

本発明の他の態様は、内燃機関（７）の燃焼室（７１）に繋がるプラグホール（７２）に固定される筒状のハウジング（２）と、
上記ハウジングの先端部の内側に保持されたグローヒータ（３）と、
上記ハウジングの内側に配置され、上記燃焼室内の燃焼圧の発生に伴い上記ハウジングに生じる圧縮歪みを圧力として伝達する荷重伝達部材（４）と、
上記荷重伝達部材から受けた圧力を検出する圧力検出部（５）と、を有し、
上記プラグホールの内壁面には、雌ネジ部（７３）と、該雌ネジ部よりも上記燃焼室側において内側に突出した座部（７４）とが形成され、該座部には、内側へ向かうほど上記燃焼室側へ向かうように傾斜したテーパ座面（７４１）が形成されており、
上記ハウジングは、上記プラグホールの上記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部（２１）と、該雄ネジ部よりも先端側において、上記プラグホールの上記座部に軸方向に対向する座部対向部（２２）とを有し、
上記座部対向部には、上記テーパ座面に面接触するテーパ当接面（２２１）と、上記座部に接触しないように軸方向に後退した後退部（２２２）とが、それぞれ、上記ハウジングの中心軸（Ａ）を中心とした同心円状に環状に形成されており、
上記テーパ当接面は、上記座部対向部における径方向の複数箇所に形成されており、上記後退部の内周側と外周側との双方に形成されている、燃焼圧センサ付きグロープラグ（１）にある。

上記燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体において、座部対向部と座部との少なくとも一方における径方向の一部には、上記後退部が形成されている。これにより、プラグホールに対するハウジングの軸力によって座部対向部と座部との当接部（以下において、単に当接部ともいう。）の接触面積が変動することを抑制することができる。

つまり、後退部は、上記軸力に関わらず、座部対向部と座部との接触が回避される部分となる。一方、後退部を設けた分、座部対向部及び座部において、後退部以外の部分の対向面積は小さくなる。それゆえ、座部対向部及び座部における後退部以外の領域をすべて接触させるようにするための軸力を比較的小さくすることができる。

これにより、軸力を特に大きくしなくても、テーパ座面とテーパ当接面とを全面にわたり接触させることができる一方で、軸力を多少大きくしても、後退部とそれに対向する部分での接触を回避することができる。それゆえ、軸力が多少変動しても、座部と座部対向部との接触面積を一定に保つことが可能となる。また、燃焼圧の変化に伴って当接部に作用する軸力が変動しても、当接部の接触面積が変動することを防ぐことができる。
その結果、当接部における剛性が安定し、燃焼圧に対する燃焼圧センサの感度の安定性、及び、出力の直線性を向上させることができる。

以上のごとく、上記態様によれば、燃焼圧に対する感度の安定性、及び出力の直線性を向上させることができる、燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体及び燃焼圧センサ付きグロープラグを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

参考形態１における、燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体の、軸方向に沿った断面図。参考形態１における、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。参考形態１における、座部と座部対向部との当接前の状態の断面説明図。参考形態１における、軸方向先端側から見た座部対向部の平面説明図。比較形態における、軸力を作用させる直前の状態の、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。比較形態における、下限値の軸力が作用した状態の、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。比較形態における、上限値の軸力が作用した状態の、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。参考形態１における、軸力を作用させる直前の状態の、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。参考形態１における、下限値の軸力が作用した状態の、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。参考形態１における、上限値の軸力が作用した状態の、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。軸力と当接部における接触面積との関係を示す線図。参考形態２における、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。参考形態２における、軸方向先端側から見た座部対向部の平面説明図。実施形態１における、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。実施形態１における、軸方向先端側から見た座部対向部の平面説明図。参考形態３における、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。参考形態３における、座部と座部対向部との当接前の状態の断面説明図。参考形態３における、軸方向先端側から見た座部対向部の平面説明図。参考形態４における、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。参考形態４における、座部と座部対向部との当接前の状態の断面説明図。参考形態４における、軸方向先端側から見た座部対向部の平面説明図。参考形態５における、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。参考形態５における、座部と座部対向部との当接前の状態の断面説明図。参考形態６における、座部と座部対向部との当接部付近の断面説明図。参考形態６における、座部と座部対向部との当接前の状態の断面説明図。

（参考形態１）
燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体、及び燃焼圧センサ付きグロープラグに係る参考形態について、図１〜図４を参照して説明する。
本形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体１０は、図１に示すごとく、燃焼圧センサ付きグロープラグ１を内燃機関７に取り付けてなる構造体である。燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体１０を、以下において、適宜「取付構造体１０」ともいう。また、燃焼圧センサ付きグロープラグ１を、以下において、適宜「グロープラグ１」ともいう。

内燃機関７は、燃焼室７１と、該燃焼室７１に繋がるプラグホール７２とを有する。
プラグホール７２の内壁面には、雌ネジ部７３と、該雌ネジ部７３よりも燃焼室７１側において内側に突出した座部７４とが形成されている。
座部７４は、図３に示すごとく、内側へ向かうほど燃焼室７１側へ向かうように傾斜したテーパ座面７４１を有する。

図１に示すごとく、グロープラグ１は、筒状のハウジング２と、グローヒータ３と、荷重伝達部材４と、圧力検出部５と、を有する。ハウジング２は、プラグホール７２に固定される。グローヒータ３は、ハウジング２に保持されると共に燃焼室７１側へ突出している。荷重伝達部材４は、ハウジング２の内側に配置され、燃焼室７１内の燃焼圧の発生に伴いハウジング２に生じる圧縮歪みを圧力として伝達する。圧力検出部５は、荷重伝達部材４から受けた圧力を検出する。

ハウジング２は、雄ネジ部２１と座部対向部２２とを有する。雄ネジ部２１は、プラグホール７２の雌ネジ部７３に螺合する。座部対向部２２は、雄ネジ部２１よりも先端側において、プラグホール７２の座部７４に軸方向に対向する。

図２、図３に示すごとく、座部対向部２２は、テーパ座面７４１に面接触するテーパ当接面２２１を有する。なお、図２に示した破線は、プラグホール７２にグロープラグ１を締結する前のテーパ座面７４１を示している。後述するように、プラグホール７２にグロープラグ１を締結したとき、座部対向部２２が座部７４に食い込み、テーパ座面７４１が沈み込むこととなる。

座部対向部２２における径方向の一部には、座部７４に接触しないように後退した後退部２２２が、形成されている。図４に示すごとく、後退部２２２は、ハウジング２の中心軸Ａを中心とした環状に形成されている。

本形態のグロープラグ１及びその取付構造体１０につき、具体的に説明する。
グロープラグ１は、図１に示すごとく、内燃機関７の燃焼室７１内にグローヒータ３の先端部を突出させるようにして、プラグホール７２に配置される。本形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ１は、グロープラグとしての機能と、燃焼圧センサとしての機能とを併せ持つ。すなわち、グロープラグとしては、グローヒータ３の発熱によって燃焼室７１内における燃料混合気を予熱する機能を発揮する。燃焼圧センサとしては、圧力検出部５等によって燃焼室７１内の燃焼圧を測定する機能を発揮する。

グロープラグ１は、ハウジング２の先端部における座部対向部２２を座部７４に当接させ、ハウジング２の基端側に形成された雄ネジ部２１を雌ネジ部７３に螺合させて、プラグホール７２に取り付けられる。グロープラグ１において、内燃機関７の燃焼室７１側に位置する側を先端側といい、その反対側を基端側という。

ハウジング２は、軸方向に互いに連結された、第１ハウジング部材２０１、第２ハウジング部材２０２、及び第３ハウジング部材２０３からなる。そして、３つのハウジング部材のうちの最も先端側の第１ハウジング部材２０１が、座部対向部２２を備えている。また、３つのハウジング部材のうちの最も基端側の第３ハウジング部材２０３が、雄ネジ部２１を備えている。

第１ハウジング部材２０１は、円筒形状に形成されており、グローヒータ３を内側に保持する。第１ハウジング部材２０１は、円環形状の厚肉部２３１と、厚肉部２３１の先端側に設けられ、厚肉部２３１よりも外径が縮小した円筒形状の薄肉部２３２とを有している。第１ハウジング部材２０１の先端側から、グローヒータ３の先端部が突出している。
第２ハウジング部材２０２は、円筒形状に形成されており、内側に通電線１１の一部を挿通させている。
第３ハウジング部材２０３は、円筒形状に形成されており、内周に通電線１１及び荷重伝達部材４を挿通させている。

プラグホール７２は、内燃機関７のエンジンヘッドに穿設されている。また、プラグホール７２は、燃焼室７１に開口した先端側部分７２１と、内燃機関の外部に開口した基端側部分７２２とを有する。先端側部分７２１は、基端側部分７２２に比べて縮径している。そして、先端側部分７２１と基端側部分７２２との間におけるプラグホール７２の内壁面に座部７４が形成されている。

内燃機関７のエンジンヘッドは、アルミニウム合金からなる。一方、ハウジング２は、ステンレス鋼等の鉄合金からなる。なお、エンジンヘッドとハウジング２の材質は、これに限られない。ただし、エンジンヘッドのビッカース硬さよりも、ハウジング２のビッカース硬さの方が値が大きい。

グローヒータ３は、通電線１１を介して通電することにより発熱する。これにより、グローヒータ３による燃焼室７１内の燃料混合気の加熱が行われる。通電線１１は、図１に示すごとく、ハウジング２の内側に配置されている。通電線１１の基端部は、外部の電源等につながるリード線１２に接続されている。

荷重伝達部材４は、図１に示すごとく、ハウジング２の内側に配置されていると共に、内側に通電線１１を挿通させている。荷重伝達部材４は、長尺の円筒形状の第１荷重伝達部材４１と、第１荷重伝達部材４１の基端側に配置された第２荷重伝達部材４２とを有する。

第１荷重伝達部材４１の先端は第２ハウジング部材２０２の基端に当接している。第２荷重伝達部材４２は、圧力検出部５と第１荷重伝達部材４１との間に介在している。したがって、第１荷重伝達部材４１と第２荷重伝達部材４２とからなる荷重伝達部材４は、軸方向における、第２ハウジング部材２０２と圧力検出部５との間に介在している。これにより、荷重伝達部材４は、ハウジング２の歪みを圧力検出部５に伝達できるよう構成されている。

圧力検出部５は、圧電素子によって構成されている。圧力検出部５は、荷重伝達部材４を介して圧電素子に対して軸方向に作用した圧力を、電圧に変換して出力するよう構成されている。すなわち、燃焼室７１における燃焼圧に起因するエンジンヘッド及びハウジング２の歪みは、圧力として、荷重伝達部材４を介して圧力検出部５へ伝わる。この圧力検出部５において検出された圧力が、電圧に変換されて出力される。この出力は、内部の増幅回路等によって増幅された後、リード線１３を介して取り出される。このようにして、本形態のグロープラグ１は、燃焼圧センサとしての機能を発揮する。

本形態のグロープラグ１は、このような燃焼圧センサとしての機能を精度よく発揮させるために、プラグホール７２における座部７４とグロープラグ１の座部対向部２２との接触面積の変動を抑制しようとするものである。そのために、本形態のグロープラグ１は、上述のように、座部対向部２２に後退部２２２を設けている。

すなわち、図２、図３に示すごとく、座部対向部２２には、座部７４のテーパ座面７４１に面接触するテーパ当接面２２１と、座部７４に接触しないように軸方向に後退した後退部２２２とが形成されている。図４に示すごとく、テーパ当接面２２１と後退部２２２とは、それぞれ、ハウジング２の中心軸Ａを中心とした同心円状に環状に形成されている。

後退部２２２は、座部対向部２２における径方向の端部に形成されている。特に、本形態においては、後退部２２２は、座部対向部２２における内周端部に形成されている。つまり、後退部２２２は、第１ハウジング部材２０１における薄肉部２３２の外周面に沿った位置に、円環状に形成されている。また、後退部２２２は、軸方向の基端側へ向かって窪むように、溝状に形成されている。そして、後退部２２２の内周側の壁面２２３と外周側の壁面２２４とは、いずれも軸方向に平行に形成されている。

図３に示すごとく、テーパ当接面２２１のテーパ角度αは、テーパ座面７４１のテーパ角度βよりも、若干大きく設定してある。ここで、テーパ角度αは、グロープラグ１の中心軸Ａを含む平面による断面形状において、中心軸Ａとテーパ当接面２２１とのなす鋭角の角度をいう。また、テーパ角度βは、プラグホール７２の中心軸Ａを含む平面による断面形状において、中心軸Ａとテーパ座面７４１とのなす鋭角の角度をいう。

このテーパ角度αとテーパ角度βとの角度差は、座部７４と座部対向部２２との当接部１４におけるガスシール性を確保するために設けられるものである。そして、本形態において、テーパ角度α、βは、それぞれ、一般的なグロープラグの取付構造と同様に、例えば、αは４６．５°±０．５°、βは４５°±０．５°、α−βは、０．５°〜２．５°とすることができる。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体１０において、座部対向部２２には、後退部２２２が形成されている。これにより、プラグホール７２に対するハウジング２の軸力によって当接部の接触面積が変動することを抑制することができる。

つまり、後退部２２２は、上記軸力に関わらず、座部対向部２２と座部７４との接触が回避される部分となる。一方、後退部２２２を設けた分、座部対向部２２及び座部７４において、後退部２２２以外の部分の対向面積は小さくなる。それゆえ、座部対向部２２及び座部７４における後退部２２２以外の領域をすべて接触させるようにするための軸力を比較的小さくすることができる。

これにより、軸力を特に大きくしなくても、テーパ座面７４１とテーパ当接面２２１とを全面にわたり接触させることができる一方で、軸力を多少大きくしても、後退部２２２とそれに対向する部分での接触を回避することができる。それゆえ、軸力が多少変動しても、座部７４と座部対向部２２との接触面積を一定に保つことが可能となる。また、燃焼圧の変化に伴って当接部１４に作用する軸力が変動しても、当接部１４の接触面積が変動することを防ぐことができる。
その結果、当接部１４における剛性が安定し、燃焼圧に対する燃焼圧センサの感度の安定性、及び、出力の直線性を向上させることができる。

上述の作用効果につき、図５〜図１１を用いてさらに説明する。
仮に、図５〜図７に示すごとく、後退部を設けずに、座部７４と座部対向部２２とを接触させる場合、軸力によって、接触面積が変動する。つまり、上述のように、座部対向部２２のテーパ当接面２２１のテーパ角度αは、座部７４のテーパ座面７４１のテーパ角度βよりも大きい、それゆえ、図５に示すごとく、座部対向部２２は、その外周端から、座部７４に当接する。

その後、軸力を増すことにより、図６に示すごとく、座部対向部２２が座部７４に部分的に食い込む。このとき、座部対向部２２の外周端から順に座部７４に食い込むが、内周側においては、部分的に座部７４と接触しない部分も生じる。
さらに軸力を増すと、図７に示すごとく、座部７４への座部対向部２２の食い込みは大きくなり、接触面積も大きくなる。

このように、軸力の変動によって、座部対向部２２と座部７４との接触面積が変動することとなる。プラグホール７２へのグロープラグの取付条件として、締付トルク管理によって、軸力の上限値と下限値とが通常定められている。それゆえ、この下限値で締め付ける場合も、上限値で締め付けられる場合も、想定される。

そして、例えば、軸力の下限値にて締め付けたときの状態が、図６の状態であり、軸力の上限値にて締め付けたときの状態が、図７の状態であるとすると、グロープラグ１の取り付け方によって、当接部の接触面積が変動することとなる。その結果、燃焼圧に対する燃焼圧センサの感度が変動してしまうおそれがある。

これに対し、本形態のグロープラグ１のように、後退部２２２を設けた場合には、軸力が所定の範囲で変動しても、接触面積の変動を防ぐことが可能となる。
つまり、図８に示すように、座部対向部２２が外周端から座部７４に接触した状態から、軸力を増すと、上述と同様に、座部対向部２２がその外周端から順に、座部７４に食い込む。ところが、座部対向部２２における径方向の一部に後退部２２２を設けているため、テーパ当接面２２１の面積は比較的小さい。それゆえ、比較的小さい軸力にて、テーパ当接面２２１の全面が座部７４に接触する。つまり、例えば、上述の取付条件における軸力の下限値にて締め付けたときの状態にて、図９に示すごとく、テーパ当接面２２１の全面が座部７４に接触することとなる。このとき、当然、後退部２２２は座部７４に接触していない。

さらに、この状態から軸力を増すと、図１０に示すごとく、座部対向部２２は、座部７４にさらに食い込むが、後退部２２２は、やはり座部７４に接触しない。もちろん、テーパ当接面２２１は全面において、座部７４に接触した状態が維持される。つまり、軸力が所定の範囲で変動しても、図９、図１０に示すごとく、座部７４と座部対向部２２との接触面積は変動しない。その結果、燃焼圧に対する燃焼圧センサの感度の変動を防ぐことができる。なお、当接部の接触面積とは、正確には、接触面を軸方向に投影したときの投影面積を意味する。したがって、軸方向に平行な接触面の面積が増えたとしても、センサ感度に影響しない。

上述のように、後退部を備えない比較形態のグロープラグの場合、図１１の破線Ｌ１に示すように、軸力が取付条件の下限値Ｆａ以上の領域においても、軸力の増加に伴い、当接部の接触面積が増加する。すなわち、取付条件の範囲内においても、軸力によって当接部の接触面積が変動してしまう。

これに対し、本形態のグロープラグ１によれば、図１１の実線Ｌ２に示すように、軸力が、少なくとも取付条件の下限値Ｆａ以上であれば、当接部１４の接触面積が変わらないようにすることができる。なお、図１１におけるＦｂは、取付条件の上限値の締付軸力にてグロープラグを取り付けた状態において、燃焼圧が最大となるときに当接部に作用する軸力を示す。

そして、実際に、後退部２２２の幅や深さを設計する際には、グロープラグ１の取付条件を勘案する。すなわち、軸力が、取付条件の下限値以上の領域において変動しても、接触面積が変わらないようにする。つまり、下限値の軸力にてグロープラグ１をプラグホール７２に取り付けたとき、テーパ当接面２２１の全面が、テーパ座面７４１に接触するように、後退部２２２の幅を決める。また、取付条件の上限値の軸力にてグロープラグ１を取り付けた状態において、燃焼圧が最大となった場合に、後退部２２２がテーパ座面７４１に当接することがない程度に、後退部２２２の深さを設定する。このようにすることで、燃焼圧センサの、燃焼圧に対する感度の安定性、及び出力の直線性を確保することができる。

また、本形態においては、グロープラグ１の座部対向部２２に後退部２２２を設けている。それゆえ、プラグホール７２の座部７４に後退部を設けることなく、上記の作用効果を得ることができる。

また、後退部２２２は、座部対向部２２における内周端部に形成されている。そのため、座部対向部２２と座部７４との接触部の外径を大きくできるため、プラグホール７２に対するグロープラグ１の取付安定性を向上させやすい。

以上のごとく、本形態によれば、燃焼圧に対する感度の安定性、及び出力の直線性を向上させることができる、燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体及び燃焼圧センサ付きグロープラグを提供することができる。

（参考形態２）
本形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ１においては、図１２、図１３に示すごとく、後退部２２２を、座部対向部２２における外周端部に形成している。
すなわち、座部対向部２２は、内周側にテーパ当接面２２１を有し、その外周側に後退部２２２を設けている。テーパ当接面２２１は、薄肉部２３２の外周側に隣接している。後退部２２２は、参考形態１に示した溝状ではなく、段形状となっている。つまり、後退部２２２は、内周側の壁面２２３を有するが、外周側は開放されている。また、後退部２２２の内周側の壁面２２３は、軸方向に平行に形成されている。

そして、グロープラグ１を内燃機関７に取り付けた取付構造体１０においては、テーパ当接面２２１の全面がプラグホール７２の座部７４に当接し、後退部２２２が当接しない状態となる。なお、テーパ当接面２２１は、あくまでも軸方向において座部７４に対向する部分であり、ハウジング２における、座部７４よりも内側に対向する部分は、テーパ当接面２２１から除外される部分である。そして、当該部分は、当然、座部７４には当接しない。

その他の構成は、参考形態１と同様である。
なお、参考形態２以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本形態の場合には、テーパ当接面２２１の外径を小さくすることができる。そのため、プラグホール７２に対するグロープラグ１の軸ずれが若干生じた場合においても、当接部１４における接触面積に対する影響を小さくすることができる。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１）
本形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ１においては、図１４、図１５に示すごとく、後退部２２２を、座部対向部２２における外周端部よりも内側かつ内周端部よりも外側に形成している。
すなわち、テーパ当接面２２１が、座部対向部２２における径方向の２箇所に形成されている。テーパ当接面２２１は、後退部２２２の内周側と外周側との双方に形成されている。
その他の構成は、参考形態１と同様である。

本形態の場合、座部７４と座部対向部２２との当接が、内周側においても外周側においても実現するため、プラグホール７２に対してグロープラグ１を、より安定して固定することができる。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

なお、後退部２２２を座部対向部２２の径方向における複数箇所に設け、テーパ当接面２２１を座部対向部２２の径方向における３箇所以上に設けた構成とすることもできる。

（参考形態３）
本形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ１においては、図１６、図１７、図１８に示すごとく、内燃機関７の座部７４に後退部７４２を設けている。
すなわち、プラグホール７２の座部７４の一部に、グロープラグ１の座部対向部２２と接触しないように後退させた後退部７４２が形成されている。この後退部７４２は、座部７４における内周端部に円環状に形成されている。

後退部７４２は、プラグホール７２の先端側部分７２１の外周側に隣接するように、円環状に形成されている。そして、座部７４における後退部７４２の外周側に、テーパ座面７４１が形成されている。
後退部７４２は、外周側に壁面７４４を備え、該壁面７４４は、軸方向に平行に形成されている。
その他の構成は、参考形態１と同様である。

本形態の場合には、グロープラグ１には後退部２２２を設ける必要がない。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

（参考形態４）
本形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ１においては、図１９、図２０、図２１に示すごとく、後退部７４２が、座部７４の外周端部よりも内側かつ内周端部よりも外側に形成されている。
すなわち、テーパ座面７４１が、座部７４における径方向の２箇所に形成されており、後退部７４２の内周側と外周側との双方に形成されている。後退部７４２は、円環の溝状に形成されている。そして、後退部７４２の内周側の壁面７４３と外周側の壁面７４４とは、いずれも軸方向に平行に形成されている。
その他の構成は、参考形態３と同様である。

本形態の場合、座部７４と座部対向部２２との当接が、内周側においても外周側においても実現するため、プラグホール７２に対してグロープラグ１を、より安定して固定することができる。
その他、参考形態３と同様の作用効果を有する。

なお、後退部７４２を座部７４の径方向における複数箇所に設け、テーパ座面７４１を座部７４の径方向における３箇所以上に設けた構成することもできる。

（参考形態５）
本形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ１においては、図２２、図２３に示すごとく、後退部７４２の形状を、テーパ座面７４１から径方向の外側へ向かって広がるような形状としている。
すなわち、後退部７４２は、軸方向の先端側にも基端側にも壁面７４５、７４６を有し、これらの壁面７４５、７４６が、軸方向に直交する平面状に形成されている。また、後退部７４２の外周側の壁面７４７は、軸方向に平行に形成されている。
その他の構成は、参考形態４と同様である。
本形態の場合にも、参考形態４と同様の作用効果を有する。

（参考形態６）
本形態の燃焼圧センサ付きグロープラグ１においては、図２４、図２５に示すごとく、後退部７４２の形状を、テーパ座面７４１に対して垂直な方向へ向かって凹むような形状としている。
すなわち、後退部７４２の内周側と外周側の壁面７４８、７４９の双方が、テーパ座面７４１の法線方向に平行となっている。
その他の構成は、参考形態４と同様である。
本形態の場合にも、参考形態４と同様の作用効果を有する。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１燃焼圧センサ付きグロープラグ
１０燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体
２ハウジング
２２座部対向部
２２１テーパ当接面
２２２、７４２後退部
５圧力検出部
７２プラグホール
７４座部
７４１テーパ座面

Claims

燃焼圧センサ付きグロープラグ（１）を内燃機関（７）に取り付けてなる燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体（１０）であって、
上記内燃機関は、燃焼室（７１）と、該燃焼室に繋がるプラグホール（７２）とを有し、
上記プラグホールの内壁面には、雌ネジ部（７３）と、該雌ネジ部よりも上記燃焼室側において内側に突出した座部（７４）とが形成され、
該座部は、内側へ向かうほど上記燃焼室側へ向かうように傾斜したテーパ座面（７４１）を有し、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグは、
上記プラグホールに固定される筒状のハウジング（２）と、
上記ハウジングに保持されると共に上記燃焼室側へ突出したグローヒータ（３）と、
上記ハウジングの内側に配置され、上記燃焼室内の燃焼圧の発生に伴い上記ハウジングに生じる圧縮歪みを圧力として伝達する荷重伝達部材（４）と、
上記荷重伝達部材から受けた圧力を検出する圧力検出部（５）と、を有し、
上記ハウジングは、上記プラグホールの上記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部（２１）と、該雄ネジ部よりも先端側において、上記プラグホールの上記座部に軸方向に対向する座部対向部（２２）とを有し、
上記座部対向部は、上記テーパ座面に面接触するテーパ当接面（２２１）を有し、
上記座部対向部における径方向の一部には、上記座部に接触しないように後退した後退部（２２２）が、上記ハウジング（２）の中心軸（Ａ）を中心とした環状に形成されており、
上記テーパ当接面は、上記座部対向部における径方向の複数箇所に形成されており、上記後退部の内周側と外周側との双方に形成されている、燃焼圧センサ付きグロープラグ取付構造体。
内燃機関（７）の燃焼室（７１）に繋がるプラグホール（７２）に固定される筒状のハウジング（２）と、
上記ハウジングの先端部の内側に保持されたグローヒータ（３）と、
上記ハウジングの内側に配置され、上記燃焼室内の燃焼圧の発生に伴い上記ハウジングに生じる圧縮歪みを圧力として伝達する荷重伝達部材（４）と、
上記荷重伝達部材から受けた圧力を検出する圧力検出部（５）と、を有し、
上記プラグホールの内壁面には、雌ネジ部（７３）と、該雌ネジ部よりも上記燃焼室側において内側に突出した座部（７４）とが形成され、該座部には、内側へ向かうほど上記燃焼室側へ向かうように傾斜したテーパ座面（７４１）が形成されており、
上記ハウジングは、上記プラグホールの上記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部（２１）と、該雄ネジ部よりも先端側において、上記プラグホールの上記座部に軸方向に対向する座部対向部（２２）とを有し、
上記座部対向部には、上記テーパ座面に面接触するテーパ当接面（２２１）と、上記座部に接触しないように軸方向に後退した後退部（２２２）とが、それぞれ、上記ハウジングの中心軸（Ａ）を中心とした同心円状に環状に形成されており、
上記テーパ当接面は、上記座部対向部における径方向の複数箇所に形成されており、上記後退部の内周側と外周側との双方に形成されている、燃焼圧センサ付きグロープラグ（１）。