(57)【要約】【課題】エンジン用の圧力センサの不慮の振動を抑制する。【解決手段】エンジン用の圧力センサ１は、エンジンのプラグ取付穴７に挿入される円筒状のパイプ部材４と、パイプ部材４の先端部に設けられた圧力検出部材２ｄと、パイプ部材４の後端部に設けられ、圧力検出部材２ｄと電気的に接続された端子金具１０を側部に備えるキャップ部材５と、パイプ部材４の中心軸から見て端子金具１０とは逆側に設けられ、前記中心軸を中心とした当該圧力センサ１の重量の偏りを抑制するバランス部材４ｅとを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン用の圧力センサであって、
エンジンのプラグ取付穴に挿入される円筒状のパイプ部材と、
前記パイプ部材の先端部に設けられた圧力検出部材と、
前記パイプ部材の後端部に設けられ、前記圧力検出部材と電気的に接続された端子金具を側部に備えるキャップ部材と、
前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に設けられ、前記中心軸を中心とした当該圧力センサの重量の偏りを抑制するバランス部材と
を備える圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサであって、
更に、前記キャップ部材内に設けられ、前記中心軸と垂直の方向に配置された板状のノイズ遮蔽部材を備え、
前記バランス部材は、前記ノイズ遮蔽部材の一部として、前記ノイズ遮蔽部材を、前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に延伸することで形成されている
圧力センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の圧力センサであって、
更に、前記圧力検出部材と前記端子金具とを電気的に接続するリード線を、前記パイプ部材との間で覆い、前記パイプ部材の前記端子金具側の外側に固定されたリード線カバーを備え、
前記バランス部材は、前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に、前記パイプ部材の外側に固定された、前記リード線カバーを模したダミーリード線カバーである
圧力センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の圧力センサであって、
更に、前記キャップ部材内に設けられ、前記中心軸と垂直の方向に配置された板状のノイズ遮蔽部材と、
前記圧力検出部材と前記端子金具とを電気的に接続するリード線を、前記パイプ部材との間で覆い、前記パイプ部材の前記端子金具側の外側に固定されたリード線カバーとを備え、
前記バランス部材として、
前記ノイズ遮蔽部材の一部として、前記ノイズ遮蔽部材を、前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に延伸することで形成された部材と、
前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に、前記パイプ部材の外側に固定された、前記リード線カバーを模したダミーリード線カバーとを備える
圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダ内の圧力を検知する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダ内の圧力を検知する圧力センサとして、例えば、下記特許文献１に記載の圧力センサが知られている。特許文献１に記載の圧力センサは、エンジンのシリンダヘッドに形成されたプラグ取付穴に挿入される筒状体と、プラグ取付穴を閉塞するように筒状体の後端に設けられたコイル部と、筒状体の先端部に設けられた筒内圧センサとを備えている。この圧力センサには、筒内圧センサから出力された信号を外部に出力するため、圧力センサ後端の側部に出力端子が突出して設けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２１３０８号公報
【０００４】
このように、特許文献１に記載の圧力センサは、圧力センサ後端の側部に出力端子が突出して設けられているため、筒状体の中心軸を中心とした重量バランスに偏りが生じる場合がある。そのため、エンジンの振動に伴って、圧力センサが不慮の振動をおこすおそれがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、エンジン用の圧力センサの不慮の振動を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］エンジン用の圧力センサであって、エンジンのプラグ取付穴に挿入される円筒状のパイプ部材と、前記パイプ部材の先端部に設けられた圧力検出部材と、前記パイプ部材の後端部に設けられ、前記圧力検出部材と電気的に接続された端子金具を側部に備えるキャップ部材と、前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に設けられ、前記中心軸を中心とした当該圧力センサの重量の偏りを抑制するバランス部材とを備える圧力センサ。
【０００８】
上記態様の圧力センサによれば、パイプ部材の中心軸から見てキャップ部材の側部に設けられた端子金具とは逆側にバランス部材が備えられている。そのため、パイプ部材の中心軸を中心とした圧力センサの重量の偏りを抑制することが可能となる。この結果、エンジンの振動に伴って圧力センサが不慮の振動を起こすことを抑制することができる。また、上記態様によれば、エンジンの振動に伴う圧力センサの不慮の振動を抑制することができるので、この不慮の振動によって生じるノイズが、端子金具から出力される信号に重畳してしまうことを抑制することが可能になる。
【０００９】
［適用例２］適用例１に記載の圧力センサであって、更に、前記キャップ部材内に設けられ、前記中心軸と垂直の方向に配置された板状のノイズ遮蔽部材を備え、前記バランス部材は、前記ノイズ遮蔽部材の一部として、前記ノイズ遮蔽部材が、前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に延伸することで形成されている圧力センサ。このような態様の圧力センサであれば、ノイズ遮蔽部材を加工するだけで圧力センサの共振を抑制することが可能になる。
【００１０】
［適用例３］適用例１に記載の圧力センサであって、更に、前記圧力検出部材と前記端子金具とを電気的に接続するリード線を、前記パイプ部材との間で覆い、前記パイプ部材の前記端子金具側の外側に固定されたリード線カバーを備え、前記バランス部材は、前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に、前記パイプ部材の外側に固定された、前記リード線カバーを模したダミーリード線カバーである圧力センサ。このような態様の圧力センサであれば、ダミーリード線カバーを、リード線カバーとは逆側にパイプ部材に設けるだけで、圧力センサの共振を抑制することが可能になる。また、このような態様であれば、複数のカバーがパイプ部材に取付られるので、パイプ部材の強度を向上させることが可能になる。なお、ダミーリード線カバー内へのリード線の配置は省略しても良い。
【００１１】
［適用例４］適用例１に記載の圧力センサであって、更に、前記キャップ部材内に設けられ、前記中心軸と垂直の方向に配置された板状のノイズ遮蔽部材と、前記圧力検出部材と前記端子金具とを電気的に接続するリード線を、前記パイプ部材との間で覆い、前記パイプ部材の前記端子金具側の外側に固定されたリード線カバーとを備え、前記バランス部材として、前記ノイズ遮蔽部材の一部として、前記ノイズ遮蔽部材が、前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に延伸することで形成された部材と、前記パイプ部材の中心軸から見て前記端子金具とは逆側に、前記パイプ部材の外側に固定された、前記リード線カバーを模したダミーリード線カバーとを備える圧力センサ。このような態様の圧力センサであれば、２種類のバランス部材を圧力センサ１に設けることができるので、端子金具やその周囲の部材の重量が重い場合であっても、容易に重量バランスをとることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、いくつかの実施例に基づいて説明する。
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１実施例としてのエンジン用の圧力センサ１を示す縦断面図である。図中、圧力センサ１の中心軸ＣＡに沿った方向を図面における上下方向とし、下側を先端側、上側を後端側として説明する。図１に示すように、圧力センサ１は、円筒状のパイプ部材４と、パイプ部材４の先端部に固定されたセンサ部２と、パイプ部材４の後端部に固定された環状のキャップ部材５とを備えている。キャップ部材５には、パイプ部材４の中心軸ＣＡとは垂直な方向に突出するコネクタ５ｄが設けられている。このコネクタ５ｄの内部には、端子金具１０が固定されている。この端子金具１０とセンサ部２とは、リード線３によって電気的に接続されている。なお、以下では、コネクタ５ｄの突出する方向を前方向ＦＤと呼び、中心軸ＣＡから見て前方向ＦＤとは逆の方向を後方向ＢＤと呼ぶ。
【００１３】
図２は、センサ部２とキャップ部材５との拡大断面図である。センサ部２は、中心に貫通孔２ａを有するカップ状の部材である。センサ部２は、内側に配置された金属製の内カップ２ｂと、外側に配置された金属製の外カップ２ｃと、これらのカップ２ｂ，２ｃの間の空間内の貫通孔２ａの周りに配置された環状の圧力検出部材２ｄとを有している。圧力検出部材２ｄは、加えられた力を電気信号に変換する部材である。本実施例では、圧力検出部材２ｄとして、圧電素子が利用されている。圧力検出部材２ｄには、リード線３の芯線３ａが接続されている。カップ２ｂ，２ｃの間の空間には、ゴム等の充填材８が充填されている。充填材８は、圧力検出部材２ｄを封入した状態で固まっている。
【００１４】
パイプ部材４は、導電性の金属管（例えば、ステンレス管）を加工したものである。図１、図２に示すように、パイプ部材４の上側の端部には、フランジ４ａが設けられている。パイプ部材４の下側の端部には、センサ部２が溶接されている。センサ部２は、内カップ２ｂがパイプ部材４の内側に挿入された状態で固定されている。
【００１５】
図３は、図１におけるＸ−Ｘ断面図である。この断面図は、中心軸ＣＡとは垂直な断面を示している。パイプ部材４の外周面４ｇの前方向ＦＤ側には、リード線３を保護するためのリード線カバー１１が固定されている。リード線カバー１１は、中心軸ＣＡに沿って延びるカバーであり、パイプを軸方向に２分割した形状を有する主体１１ａと、主体１１ａの両脇に設けられた取付板１１ｂとを有している。主体１１ａの凹面１１ｃは、パイプ部材４の外周面４ｇと向かい合っている。取付板１１ｂは、スポット溶接によって、パイプ部材４の外周面４ｇに固定されている。図１に示すスポットＷａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄ、Ｗｅは、このスポット溶接の位置を示している。
【００１６】
リード線カバー１１の凹面１１ｃとパイプ部材４の外周面４ｇとの間には、空間Ｓが形成される。この空間Ｓは、センサ部２からコネクタ５ｄの近傍まで、中心軸ＣＡと平行に延びている。圧力検出部材２ｄと端子金具１０とを電気的に接続するリード線３は、この空間Ｓを通る。空間Ｓには、ゴム等の充填材８が充填される。この充填材８によって、リード線３は空間Ｓ内に固定される。なお、主体１１ａには、複数の充填口１１ｄが設けられており、この充填口１１ｄから充填材８が空間Ｓ内に充填される。
【００１７】
図４は、キャップ部材５を中央で分断した状態を示す圧力センサ１の上部の斜視図である。図示するように、キャップ部材５内において、パイプ部材４の後端に形成されたフランジ４ａの上面には、導電性の金属板（例えば、ステンレス板）を加工して形成されたノイズ遮蔽板４ｃが溶接されている。ノイズ遮蔽板４ｃは、後方向ＢＤに扇状のバランス部４ｅが形成されたリング状の板状部材であり、パイプ部材４の外周に向かってフランジ４ａを延長するように構成されている。ノイズ遮蔽板４ｃは、特に、前方向ＦＤ側が、端子金具１０の上部まで延びることによって、端子金具１０に電磁ノイズの影響が及ぶことを抑制する。このような電磁ノイズの発生源としては、例えば、エンジン取付時に、キャップ部材５の上部に配置される点火コイル１６がある（図７参照）。図４に示すように、ノイズ遮蔽板４ｃの前方向ＦＤの部分４ｄには、上方向ＵＤに凸状に盛り上がる湾曲部４ｈが形成されている。この湾曲部４ｈを設けることにより、端子金具１０とノイズ遮蔽板４ｃ（湾曲部４ｈ）との間のすき間が過剰に狭くなることが抑制される。
【００１８】
図５は、ノイズ遮蔽板４ｃの平面図である。図示するように、本実施例では、ノイズ遮蔽板４ｃの後方向ＢＤに、扇状のバランス部４ｅが形成されている。このバランス部４ｅは、コネクタ５ｄや端子金具１０の存在によって、圧力センサ１の重心が、前方向ＦＤに偏ることを抑制するために設けられている。本実施例では、このバランス部４ｅの厚みは、ノイズ遮蔽板４ｃの厚みと同じである。しかし、このバランス部４ｅの厚みは、コネクタ５ｄや端子金具１０の重量に応じて、ノイズ遮蔽板４ｃ本体よりも厚くすることとしても良い。図６には、バランス部４ｅの厚みを増した場合のノイズ遮蔽板４ｃの図５におけるＹ−Ｙ断面を示した。図６に示した例では、ノイズ遮蔽板４ｃのバランス部４ｅの下面に対して、バランス部材４ｅと略同形状のステンレス板を接合することで厚みを増している。
【００１９】
図４には、キャップ部材５を中央で分断した状態を示しているが、このキャップ部材５は、実際には、パイプ部材４の後端と、ノイズ遮蔽板４ｃと、ノイズ遮蔽板４ｃの下に配置された端子金具１０の中間部分と、を内包するように、インサート成形によって形成されている。このキャップ部材５は、パイプ部材４の後端の周囲を囲む第１部分５ａと、ノイズ遮蔽板４ｃを囲む第２部分５ｂと、第２部分５ｂの上側に設けられた第３部分５ｃと、第２部分５ｂから前方向ＦＤへ突出する筒状のコネクタ５ｄと、を有している。第３部分５ｃの形状は、パイプ部材４の中心軸ＣＡを中心とする円筒形状である。コネクタ５ｄは、端子金具１０の先端部分（ピン１０ａ）の周囲を囲んでいる。なお、端子金具１０の下端は、ゴム１２によって覆われている。コネクタ５ｄに設けられた突起５ｅは、コネクタ５ｄに差し込まれる他のコネクタ１４の係合部１４ａと係合して、コネクタ１４がコネクタ５ｄから外れることを抑制する。
【００２０】
キャップ部材５の第１部分５ａの周囲には、シール環１３が装着される。図７に示すように、圧力センサ１がエンジンに装着された状態において、シール環１３は、シリンダヘッド６とキャップ部材５との間をシールし、エンジン内への防水を行う。また、このシール環１３がプラグ取付穴７の上端の開口部に嵌ることによって、プラグ取付穴７に対する圧力センサ１の位置決めが行われる。
【００２１】
図７は、エンジンへの圧力センサ１の取付状態を示す図である。図示するように、エンジンのシリンダヘッド６には、スパークプラグ１５を装着するためのプラグ取付穴７が設けられている。プラグ取付穴７の底部７ａには、燃焼室９に通じるネジ孔６ａが設けられている。プラグ取付穴７には圧力センサ１が挿入され、圧力センサ１のセンサ部２がプラグ取付穴７の底部７ａに配置される。圧力センサ１のパイプ部材４の先端には、スパークプラグ１５が収納される。スパークプラグ１５は、シール部１５ｂと、シール部１５ｂから延びる取付ねじ部１５ａとを有している。シール部１５ｂの外径は、取付ねじ部１５ａの外径よりも大きい。圧力センサ１のセンサ部２の貫通孔２ａには、スパークプラグ１５の取付ねじ部１５ａが挿入される。また、スパークプラグ１５の取付ねじ部１５ａは、シリンダヘッド６のネジ孔６ａに螺合される。その結果、圧力センサ１のセンサ部２（特に、圧力検出部材２ｄ）は、座金のように、スパークプラグ１５のシール部１５ｂとプラグ取付穴７の底部７ａとの間に挟まれる。
【００２２】
圧力検出部材２ｄは、シール部１５ｂとプラグ座７ａとの間の締め付け力に従った信号を出力する。スパークプラグ１５が燃焼室９内の圧力変化を受けることによって、この締め付け力は変化する。この締め付け力の変化に従って、圧力検出部材２ｄからの出力信号も変化する。この結果、圧力検出部材２ｄからの出力信号に応じて、燃焼室９内の圧力変動を特定することができる。
【００２３】
圧力センサ１をエンジンに装着して利用する場合には、図７に示すように、第３部分５ｃの上に点火コイル１６が設置される。点火コイル１６の下側には、プラグキャップ１６ａが設けられている。プラグキャップ１６ａは、パイプ部材４の中を通ってスパークプラグ１５の頂部の端子１５ｃに嵌る。プラグキャップ１６ａによって、点火コイル１６とスパークプラグ１５（端子１５ｃ）とは、電気的に接続される。また、コネクタ５ｄには、エンジンの制御装置（図示せず）に接続されているケーブルのコネクタ１４が接続される。これにより、制御装置とセンサ部２とは電気的に接続される。エンジンの動作中には、制御装置は、センサ部２からの信号を利用して、燃焼室９の内部の圧力変動を特定する。そして、制御装置は、特定された圧力変動に従って、燃焼室９での燃焼状態が適切な状態となるように、エンジンを制御する。
【００２４】
以上で説明した第１実施例の圧力センサ１には、キャップ部材５内に設けられるノイズ遮蔽板４ｃの後方向ＢＤに、バランス部４ｅが備えられている。そのため、キャップ部材５の前方向ＦＤにコネクタ５ｄや端子金具１０が突出して設けられていることによる重量の偏りが抑制され、パイプ部材４の中心軸ＣＡを中心とした圧力センサ１の重量バランスをとることが可能になる。この結果、エンジンの振動によって圧力センサ１に不慮の振動が生じることが抑制され、これにより、端子金具１０から出力される信号に振動ノイズが重畳してしまうことを抑制することができる。また、本実施例では、ノイズ遮蔽板４ｃにバランス部４ｅが設けられているので、圧力センサ１の重心位置が高くなる。この結果、圧力センサ１の共振点を低周波側にシフトさせることが可能になるので、エンジンのノック周波数（概ね９〜１４ＫＨｚ）と周波数帯域を分離することが可能になる。この結果、圧力センサ１に共振が発生した場合であっても、その共振によるノイズとノック周波数との切り分けを容易に行うことが可能になる。
【００２５】
Ｂ．第２実施例：
上述した第１実施例では、ノイズ遮蔽板４ｃの後方向ＢＤに、バランス部４ｅを設けることで、圧力センサ１の重心の偏りを抑制している。これに対して第２実施例では、パイプ部材４の後方向ＢＤに、後述するダミーリード線カバー１１ｆを設けることで、圧力センサ１の重量の偏りを抑制する。
【００２６】
図８は、第２実施例としてのエンジン用の圧力センサ１ｂを示す縦断面図である。図８では、図１に示した第１実施例の圧力センサ１と同じ部位には、同じ符号を付している。この図８に示すように、本実施例では、パイプ部材４の後方向ＢＤに、リード線カバー１１と同様に構成されたダミーリード線カバー１１ｆが設けられている。図９には、図８におけるＺ−Ｚ断面を示した。図９に示すように、ダミーリード線カバー１１ｆ内には、リード線は設けられてなく、充填材８のみが充填されている。なお、この充填材８は省略することとしてもよい。また、ダミーリード線カバー１１ｆは、例えば、取付板１１ｂを大きくすることによって、リード線カバー１１よりも重量が重く（具体的には、端子金具１０やコネクタ５ｄの重量分だけ重く）形成されていてもよい。
【００２７】
以上で説明した第２実施例では、圧力センサ１ｂの後方向ＢＤにダミーリード線カバー１１ｆを設けることとしたので、キャップ部材５の前方向ＦＤに設けられたコネクタ５ｄや端子金具１０との重量バランスをとることが可能になる。この結果、端子金具１０から出力される信号に不慮の振動ノイズが重畳されることを抑制することができる。また、本実施例によれば、パイプ部材４に、複数のカバーを接合することになるので、パイプ部材４の強度を向上させることが可能になる。なお、第２実施例では、ノイズ遮蔽板４ｃに対して、バランス部４ｅが形成されている構成としても良いし、バランス部４ｅを省略した構成としてもよい。
【００２８】
以上、本発明のいくつかの実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、ノイズ遮蔽板４ｃとは分離したバランス部材を、キャップ部材５内の後方向ＢＤ側にインサート成形して埋め込むこととしても良い。また、キャップ部材５の後方向ＢＤに、コネクタ５ｄと略同形状のダミーコネクタを設けてもよい。また、パイプ部材４のフランジ４ａ自体を、図５に示したノイズ遮蔽板４ｃの形状とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施例としてのエンジン用の圧力センサ１を示す縦断面図である。
【図２】センサ部２とキャップ部材５との拡大断面図である。
【図３】図１におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図４】キャップ部材５を中央で分断した状態を示す圧力センサ１の上部の斜視図である。
【図５】ノイズ遮蔽板４ｃの平面図である。
【図６】図５におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図７】圧力センサ１のエンジンへの取付状態を示す図である。
【図８】第２実施例としてのエンジン用の圧力センサ１ｂを示す縦断面図である。
【図９】図８におけるＺ−Ｚ断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１ｂ…圧力センサ
２…センサ部
２ｄ…圧力検出部材
３…リード線
４…パイプ部材
４ａ…フランジ
４ｃ…ノイズ遮蔽板
４ｅ…バランス部
５…キャップ部材
５ｄ…コネクタ
６…シリンダヘッド
６ａ…ネジ孔
７…プラグ取付穴
８…充填材
９…燃焼室
１０…端子金具
１１…リード線カバー
１１ｆ…ダミーリード線カバー
１２…ゴム
１３…シール環
１４…コネクタ
１５…スパークプラグ
１５ａ…取付ねじ部
１６…点火コイル
１６ａ…プラグキャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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