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【発明の名称】 燃焼圧センサー
【発明者】 【氏名】広瀬 義将

【氏名】度会 武宏

【要約】 【課題】エンジンへ取付ける際に生じる圧力センサー装置の予備圧力の変動を低減し、高精度な燃焼圧の出力を検出できる燃焼圧センサーを提供すること。

【構成】エンジンヘッド1に気密構造で装着されるハウジング2と、ハウジング2の中空内部に配置され燃焼室12の燃焼圧を受圧して軸線方向に摺動する伝達部材3とに気密に固定され、燃焼室12の燃焼圧がハウジング2の中空部21内へ侵入するを防止するシール部材8に、ハウジング2のエンジンヘッド1への装着による縮みによって生じる相対的な伝達部材3の移動による圧力センサー装置6へ作用する荷重を、伸びて吸収可能にする剛性の小さい波状の可撓部81aを設ける。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンのエンジンヘッドに形成された貫通孔に気密構造にて装着され、内部に中空部を有するハウジングと、
前記ハウジングの中空部内に摺動可能にして挿通配置され、前記エンジンの燃焼室内に突出して燃焼圧を受感する受圧部を有し、該受圧部で受感した燃焼圧を伝達するための伝達部材と、
前記ハウジングと前記伝達部材との間に装着され、前記伝達部材が受感した前記燃焼圧により作用する荷重を検出すべく予備圧力が設定された圧力センサー装置と、
前記ハウジングと前記伝達部材とに気密に固定され、前記ハウジング内部への前記燃焼室内の燃焼圧の侵入を防止するシール部材とを備える燃焼圧サンサーにおいて、
前記シール部材に、前記エンジンヘッドへの装着による前記ハウジングの圧縮縮みによって相対的に生じる前記伝達部材の移動による前記圧力センサー装置に作用する荷重変動を吸収可能にする可撓部を設けたことを特徴とする燃焼圧サンサー。
【請求項2】
前記シール部材は、前記伝達部材の外周面の軸線方向に沿う対面部と、前記対面部と直交する直交面部とを有し、前記可撓部は前記対面部に形成され、前記対面部の剛性が前記直交面部の剛性より小さい請求項1記載の燃焼圧センサー。
【請求項3】
前記可撓部は波状に形成されている請求項1又は2記載の燃焼圧センサー。
【請求項4】
前記シール部材は、前記伝達部材の外周面の軸線方向に沿う対面部と、前記対面部と直交する直交面部とを有し、前記可撓部は前記直交面部に形成され、前記直交面部の剛性が前記対面部の剛性より小さい請求項1記載の燃焼圧センサー。
【請求項5】
前記可撓部は波状に形成されている請求項4記載の燃焼圧センサー。
【請求項6】
前記伝達部材は、前記受圧部の内部に前記燃焼室内の混合気を予熱するための発熱体と、前記発熱体へ電力を供給する電線とを備える請求項1〜5のいずれか一つに記載の燃焼圧センサー。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、燃焼圧センサーに関するもので、特に、自動車用ディーゼルエンジン(内燃機関)の燃焼圧を検出すると共に、グロープラグ機能を併設する燃焼圧センサーに好適である。
【背景技術】
【0002】
従来、ディーゼルエンジン用のグロープラグ機能を併設する燃焼圧センサーの構造は、下記特許文献1の図1に記載されている。即ち、接続側の上方部分2.2及び燃焼室側の下方部分2.1から成るグロープラグ本体2内に加熱ロッド1が配置され、上方部分2.2と下方部分2.1との間のグロープラグ本体2と加熱ロッド1との間に膜7がレーザ溶接等によって強固に固定され、膜7は、グロープラグ本体2への加熱ロッド1の熱伝達を達成するとともに、圧力グロープラグのグロー機能に必要な接地接続を保証し、グロープラグの接続側の方向に対する機密性を保持している。また、グロープラグ本体2の上方部分2.2の接続側の端面には、圧力センサー装置9が配置され、この圧力センサー装置9は、予備圧力下に、グロープラグ本体2と接触管6との間に配置されている。
【0003】
また、本燃焼圧センサーをエンジンに取付ける際、燃焼圧がグロープラグ本体2の外周とエンジンの取付け孔の内周との隙間から漏れないように、グロープラグ本体2の上方部分2.2の外周に設けたオネジをエンジン側のメネジにねじ込み、グロープラグ本体2の下方部分2.1の先端部をエンジンの取付け孔の接触面に強固に密着(メタルシール)させる構造である。
【0004】
そして、ディーゼルエンジンの燃焼室の圧力は、加熱ロッド1に作用し、加熱ロッド1が軸線方向に移動し、膜7が接触管6を接続側のグロープラグ本体2の上方部分2.2に対して移動させ、この移動が張力要素10に伝達され、予備圧力が加えられた圧力センサー装置9を解放させる。この圧力センサー装置9の解放によって燃焼室の圧力を電子回路によって検出している。
【特許文献1】特開2005−90954号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら上記構造の燃焼圧センサーにおいては、燃焼圧センサーを内燃機関へ取り付ける際に発生するグロープラグ本体2の軸線方向への形状の収縮により、剛性を有する膜7により、この膜7を介し接合状態にある加熱ロッド1はグロープラグ本体2に対して相対的に軸線方向の圧力センサー装置9側へ移動する。この移動による荷重が圧力センサー装置9に伝わることにより、不要な荷重が作用して予備圧力が変動し圧力センサー装置9のセンサー出力が当初の予備圧力に基づく正しい出力と異なってしまう恐れがある。
【0006】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、エンジンへ取付ける際に生じる圧力センサー装置の予備圧力の変動を大幅に低減し、燃焼圧の正しいセンサー出力を検出できる燃焼圧センサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に係る発明では、エンジンヘッドに形成された貫通孔に気密構造にて装着され、内部に中空部を有するハウジングと、前記ハウジングの中空部内に摺動可能にして挿通配置され、前記エンジンの燃焼室内に突出して燃焼圧を受感する受圧部を有し、該受圧部で受感した燃焼圧を伝達するための伝達部材と、前記ハウジングと前記伝達部材との間に装着され、前記伝達部材が受感した前記燃焼圧により作用する荷重を検出すべく予備圧力が設定された圧力センサー装置と、
前記ハウジングと前記伝達部材とに気密に固定され前記燃焼室内の燃焼ガスが前記ハウジング内部への侵入を防止するシール部材とを備える燃焼圧サンサーにおいて、
前記シール部材に、前記エンジンヘッドへの装着による前記ハウジングの圧縮歪みによって相対的に生じる前記伝達部材の移動による前記圧力サンサー装置の荷重変動を吸収可能にする可撓部を設ける。
【0008】
上記構成によれば、シール部材の可撓部の伸びによって、燃焼圧サンサーをエンジンヘッドへ装着する際に生じるハウジングの圧縮縮みにより相対的に生じる前記伝達部材の移動によって前記圧力サンサー装置へ作用する荷重変動を吸収可能にし、これにより圧力センサー装置の予備圧力の変動をなくし、予備圧力に基づく正しい出力の燃焼圧を検出することができる。
【0009】
請求項2に係る発明では、前記シール部材は、前記伝達部材の外周面の軸線方向に沿う対面部と、前記対面部と直交する直交面部とを有し、前記可撓部は前記対面部に形成され、前記対面部の剛性が前記直交面部の剛性より小さくしている。
【0010】
上記構成によれば、ハウジングの圧縮縮みにより生じる伝達部材の移動による荷重の作用方向とシール部材の可撓部の伸び方向が一致し、且つ剛性が小さいので確実に伝達部材の移動によって生じる前記圧力サンサー装置へ作用する荷重を吸収することができる。
【0011】
請求項3に係る発明では、前記可撓部を波状に形成している。
【0012】
上記構成によれば、可撓部を波状にすることによって、剛性を小さくでき且つ可撓部の長さを大きくすることができ、より確実に伝達部材の移動によって生じる前記圧力サンサー装置へ作用する荷重を吸収することができる。
【0013】
請求項4に係る発明では、前記シール部材は、前記伝達部材の外周面の軸線方向に沿う対面部と、前記対面部と直交する直交面部とを有し、前記可撓部は前記直交面部に形成され、前記直交面部の剛性が前記対面部の剛性より小さくしている。
【0014】
上記構成によれば、ハウジングの圧縮縮みにより生じる伝達部材の移動によって前記圧力サンサー装置へ作用する荷重を、剛性の小さい可撓部により確実に吸収することができる。また、シール部材の直交面部は、ハウジングと伝達部材とを接続する必要な部分即ち、必然的に存在する部分であり、この部分に可撓部を形成すればシール部材をその体格を大きくすることなく形成することができる。
【0015】
請求項5に係る発明では、前記可撓部を波状に形成している。
【0016】
上記構成によれば、可撓部を波状にすることによって、剛性を小さくでき且つ可撓部の長さを大きくすることができ、より確実に伝達部材に生じる影響を吸収することができる。
【0017】
請求項6に係る発明では、前記伝達部材は、その受圧部の内部に前記燃焼室内の混合気を予熱するための発熱体と、前記発熱体へ電力を供給する電線とを備えている。
【0018】
上記構成によれば、グロープラグ機能を備えているので、ディーゼルエンジンの燃焼圧センサーとして好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
先ず、本発明になる燃焼圧センサーの第1実施形態について説明する。図1は本発明の燃焼圧センサーをディーゼルエンジンのエンジンヘッドに取付けた状態を示す縦断面図である。ディーゼルエンジンのエンジンヘッド1には貫通孔11が形成され、燃焼室12と連通している。貫通孔11の段付き部は燃焼室12側近傍に位置しテーパ部13になっており、貫通孔11の外部側にはメネジ14が形成されている。
【0020】
以下、本発明になる燃焼圧センサーの構成を図1により説明する。エンジンヘッド1の貫通孔11内には、金属製のハウジング2が装着されている。ハウジング2は、ほぼ円筒形をなし内部は中空部21を有しており、先端部は前記エンジンヘッド1のテーパ部13と密着するテーパ部22が形成され、エンジンヘッド1の反燃焼室12側である外部側の外周には前記メネジ14と螺合するオネジ23が形成されている。
【0021】
ハウジング2とエンジンヘッド1は、メネジ14とオネジ23との螺合による軸力によって、ハウジング2のテーパ部22とエンジンヘッド1のテーパ部13とが強固に密着してメタルシールを形成し、これらメネジ14とオネジ23及びテーパ部22とテーパ部13によりハウジング2とエンジンヘッド1との気密構造を構成している。そしてエンジンヘッド1の貫通孔11の内周とハウジング2の外周との間隙から燃焼ガスが漏れないようにしている。
【0022】
ハウジング2の反燃焼室12側である外部側には、エンジンヘッド1に本発明燃焼圧センサーとして取付ける際、取付け工具(図示せず)を嵌め込むための六角部24が設けられており、更にその外方には、後述する圧力センサー装置6を装着するための筒状の搭載部25を有している。
【0023】
ハウジング2の中空部21内には、ステンレス等の耐熱金属製で内部が中空状の伝達部材3が2つのOリング4によりハウジング2に対して芯出し、且つその軸線方向に摺動可能にして保持されている。
【0024】
伝達部材3は、閉塞している先端部が受圧部31として燃焼室12内に露出しており、開放している後端部には前記ハウジング2の搭載部25内に位置する円盤状の鍔部32を有している。また、伝達部材3の受圧部31の内部には、その先端にニッケルクロム線等の発熱体5と、発熱体5へ電力を供給するための電線51が装着してあり、発熱体5と電線51とによりディーゼルエンジンの低温始動時の燃焼室12内を暖めるグロープラグ機能を構成している。発熱体5の先端は伝達部材3の受圧部31に溶接固定されている。
【0025】
圧力センサー装置6は伝達部材3から伝達される微小な変位を検出するもので、ハウジング2の搭載部25内に配置され、ハウジング2と伝達部材3との間に予備圧力を印加されて装着されている。例えば、圧力センサー装置6は、圧電素子61、その両側に配置され電圧を出力する一対(+、−)の電極62、63、更にその外側に一対のインシュレータ64、65が配置されて構成されている。圧力印加部材7は、その外周のネジ71を搭載部25の内周のネジ26にネジ込み、インシュレータ65、電極62、圧電セラミック素子61、電極64、インシュレータ64及び伝達部材3の鍔部32を搭載部25の底部に圧着して圧電セラミック素子61に予備圧力を発生させている。予備圧力を印加させるのは、圧力印加部材7から搭載部25の底部の間に微小な間隙が生じないようにし、伝達部材3の受圧部31に燃焼圧が作用して発生する荷重を伝達部材3を経て圧電セラミック素子61に確実に伝達させるために設定している。また、インシュレータ65、電極62、圧電セラミック素子61、電極64、インシュレータ64は、その内径側に挿着された絶縁スペースカラー72によって中心位置が定められると共に電線51との絶縁を保っている。
【0026】
ステンレス等の金属からなるシール部材8は、その両端でハウジング2の先端と伝達部材3の受圧部31とにレーザ溶接等によって気密に固定されており、燃焼室12内の燃焼ガスがハウジング3の中空部21内に侵入するのを防止すると共に、伝達部材3を、その軸線方向の摺動を可能にしている。
【0027】
シール部材8には、伝達部材3の外周の軸線方向に沿う対面部81とこの対面部81と直交する直交面部82を有しており、対面部81には可撓部81aを設けて剛性を小さくしてある。具体的な形状は波状(蛇腹)である。なお、可撓部81aの波状の谷は伝達部材3の外周に接触しておらず、僅かな間隙を保っている。 剛性の小さい可撓部81aが伝達部材3の外周の軸線方向に沿って設けられていることにより、伝達部材3の移動方向と一致し、この可撓部81aが伝達部材3の軸線方向の燃焼室12側への移動を吸収して伸びる。
【0028】
上記のように構成される本発明になる燃焼圧センサーは、圧力サンサー装置6に予備圧力が印加された状態で、ディーゼルエンジンのエンジンヘッド1に装着される。ハウジング2をエンジンヘッド1にネジ込み固定する際、ハウジング2の先端のテーパ部22とオネジ23との間が圧縮力を受けて燃焼室12側に縮み、これにより圧力センサー装置6、伝達部材3も一体で燃焼室12側に移動する。
【0029】
この伝達部材3の燃焼室12側への移動に対して、ハウジング2と伝達部材3とに固定されているシール部材8には、伝達部材3の燃焼室12側への軸線方向に変形して伸びる剛性の小さい可撓部81aが設けてあるため、この可撓部81aが伸びて伝達部材3の燃焼室12側への移動を可能にする。従って、ハウジング3をエンジンヘッド1に強固にネジ込むことによって生じるハウジング3の縮みの影響、即ち、エンジンヘッド1へ装着する際に生じるハウジング2の圧縮縮みにより相対的に生じる伝達部材3の反燃焼室12側への移動によって圧力サンサー装置6に作用する荷重を吸収するため、この荷重が圧力サンサー装置6にほとんど伝達されず、圧力サンサー装置6の予備圧力の変動(加圧)を大幅に低減させ高精度な出力信号を得ることができる。更に、シール部材8の伝達部材3の移動方向となる軸線方向に沿う対面部81の可撓部81aを伸び易い波状にすることで、エンジンへの取付け時のハウジング2の圧縮変形によって相対的に生じる伝達部材3の移動による荷重が圧力センサー装置6に作用する場合でも、可撓部81aの波状が伸びることによって吸収することができ、圧力センサー装置6への不要な加荷重(加圧力)を大幅に低減し圧力センサ装置6の高精度な出力の検出を可能としている。
【0030】
また、本発明燃焼圧センサーにおいては、伝達部材3の内部に発熱コイル5と電力供給する電線51が装着してあるので、電線51から発熱コイル5、伝達部材3の受圧部31、シール部材8、ハウジング2、エンジンヘッド1へ電流が流れ、発熱コイル5は発熱し冬期等の低温の燃焼室12内を暖めることが可能である。
【0031】
図2は、本発明になる燃焼圧センサーの第2実施形態を示すもので、エンジンヘッド1に装着した要部の縦断面図である。第2実施形態においては、シール部材8の直交面部82に剛性の小さい波状の可撓部82aを設けた例である。他の部位、構成、作動は第1実施形態と同様である。
【0032】
第2実施形態において、シール部材8の直交面部82に可撓部82aを設けた場合においても、この可撓部82aが伸びて上述のハウジング2の圧縮縮みにより相対的に生じる伝達部材3の移動によって圧力センサー装置6に作用する荷重を吸収し、圧力サンサー装置6の予備圧力の変動を大幅に低減させ、高精度な燃焼圧の出力を検出することができる。また、直交面部82は、シール部材8として必然的に存在する部分であるため、この直交面82に可撓部82aを設けることは、何らシール部材8の体格を直交面部82の直交方向に大きくすることなく設けることができる。更に、直交面82の可撓部82aを剛性の小さい波状に形成することによって、可撓部82aの変形(伸び)をより大きくすることができ、上記第1実施形態と同様に、エンジンへの取付け時のハウジング2の圧縮変形により相対的に生じる伝達部材3の移動によって圧力センサー装置6に作用する荷重が、可撓部82aの波状が容易に伸びることによって吸収することができ、圧力センサー装置6への不要な荷重(加圧力)を低減し圧力センサ装置6の正しい出力の検出を可能としている。
【0033】
なお、上述の第1、第2実施形態においては、シール部材8をハウジング2の先端部に固定した例であり、この位置にシール部材8が固定された構造の燃焼圧センサーでは、伝達部材3がハウジング8の取付け時の圧縮縮みが最も大きく生じる例であったが、シール部材8がハウジング2の他の位置(例えば中間部)に固定された構造の燃焼圧センサーであっても、本発明を適用でき、同様の効果が得られる。また、シール部材8に設けた可撓部81a、82aは、第1実施形態においては対面部81に、第2実施形態においては直交部82に設けた例であったが、可撓部を対面部81と直交部82の両方に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明になる燃焼圧センサーの第1実施形態を示すもので、エンジンのエンジンヘッドに装着した状態を示す縦断面図である。
【図2】本発明になる燃焼圧センサーの第2実施形態を示すもので、エンジンのエンジンヘッドに装着した状態を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
【0035】
1 エンジンヘッド
11 エンジンヘッド1の貫通孔
12 燃焼室
13、14、22、23 機密構造をなすテーパ部、メネジ、テーパ部、オネジ
2 ハウジング
3 伝達部材
4 Oリング
5 発熱コイル
6 圧力センサー装置
61 圧電セラミック素子
8 シール部材
81 シール部材8の対面部
81a シール部材8の対面部81に設けた可撓部
82 シール部材8の直交面部
82a シール部材8の直交面部82に設けた可撓部
【出願人】 【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【出願日】 平成18年6月20日(2006.6.20)
【代理人】 【識別番号】100067596
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 求馬


【公開番号】 特開2008−2809(P2008−2809A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−169573(P2006−169573)