(57)【要約】【課題】シリンダヘッドの貫通孔と、これに挿入される筒内圧センサとの間に、シール性および放熱性を高く両立させられるシール構造を実現可能な筒内圧センサおよびこれを備える内燃機関を提供することを目的とする。【解決手段】内燃機関のシリンダヘッド１には、燃焼室３に通じる貫通孔２が形成されている。筒内圧センサ１０は、貫通孔２に挿入されるセンサボディ１２を有する。第１シール部材２０は、貫通孔２の内部に配置され、弾性を有し、貫通孔２の壁面である孔壁面とセンサボディ１２の側壁面であるセンサ側壁面との間をシールする。第２シール部材２２は、貫通孔２の内部に配置され、弾性を有し、第１シール部材２０よりも燃焼室３から遠い位置において孔壁面とセンサ側壁面との間をシールする。第１シール部材２０の熱伝導率は、第２シール部材２２の熱伝導率よりも高い。第２シール部材のヤング率２２は、前記第１シール部材２０のヤング率よりも低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに形成された燃焼室に通じる貫通孔に挿入されるセンサボディと、
弾性を有し、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センサ側壁面との間をシールする第１シール部材と、
弾性を有し、前記第１シール部材よりも前記燃焼室から遠い位置において前記孔壁面と前記センサ側壁面との間をシールする第２シール部材と、
を備え、
前記第１シール部材の熱伝導率は、前記第２シール部材の熱伝導率よりも高く、
前記第２シール部材のヤング率は、前記第１シール部材のヤング率よりも低い
ことを特徴とする筒内圧センサ。
【請求項２】
前記センサボディが挿入される前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぐ段付き部と、を含み、
前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含み、
前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部との間をシールするように前記センサボディの前記段付き部に配置され、
前記小径ボディ部は、前記小径ボディ部に含まれる前記センサ側壁面の一部が前記センサボディの径方向の内側に凹となるように形成された凹部を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の筒内圧センサ。
【請求項３】
前記センサボディが挿入される前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぎ、かつ、前記燃焼室に近づくにつれ細くなるように形成されたテーパ部である段付き部と、を含み、
前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含み、
前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部との間をシールするように前記センサボディの前記段付き部に配置され、
前記センサボディの前記段付き部は、前記燃焼室に近づくにつれ細くなるように形成されたテーパ部である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の筒内圧センサ。
【請求項４】
前記第１シール部材は、金属材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の筒内圧センサ。
【請求項５】
前記第２シール部材は、樹脂材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の筒内圧センサ。
【請求項６】
燃焼室に通じる貫通孔が形成されたシリンダヘッドと、
前記貫通孔に挿入されるセンサボディを有する筒内圧センサと、
前記貫通孔の内部に配置され、弾性を有し、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センサ側壁面との間をシールする第１シール部材と、
前記貫通孔の内部に配置され、弾性を有し、前記第１シール部材よりも前記燃焼室から遠い位置において前記孔壁面と前記センサ側壁面との間をシールする第２シール部材と、
を備え、
前記第１シール部材の熱伝導率は、前記第２シール部材の熱伝導率よりも高く、
前記第２シール部材のヤング率は、前記第１シール部材のヤング率よりも低い
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぐ段付き部と、を含み、
前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含み、
前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部との間をシールするように配置され、
前記小径ボディ部は、前記小径ボディ部に含まれる前記センサ側壁面の一部が前記センサボディの径方向の内側に凹となるように形成された凹部を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぐ段付き部と、を含み、
前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含み、
前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部とを間をシールするように配置され、
前記第１シール部材の一部は、前記貫通孔の前記段付き部に対して前記小径孔部の側に突出している
ことを特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぐ段付き部と、を含み、
前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含み、
前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部とを間をシールするように配置され、
前記小径ボディ部は、前記小径ボディ部に含まれる前記センサ側壁面の一部が前記センサボディの径方向の内側に凹となるように形成された凹部を含み、
前記第１シール部材の一部は、前記貫通孔の前記段付き部よりも前記貫通孔の径方向の内側に突出しており、
前記センサボディの軸方向における前記凹部の一端は、前記センサボディの前記段付き部と連続している
ことを特徴とする請求項６〜８の何れか１つに記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記貫通孔の前記段付き部は、前記燃焼室に近づくにつれ細くなるように形成されたテーパ部であり、
前記センサボディの前記段付き部は、前記燃焼室に近づくにつれ細くなるように形成されたテーパ部である
ことを特徴とする請求項７〜９の何れか１つに記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記第１シール部材は、金属材料により構成されている
ことを特徴とする請求項６〜１０の何れか１つに記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記第２シール部材は、樹脂材料により構成されている
ことを特徴とする請求項６〜１１の何れか１つに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、筒内圧センサおよびこれを備える内燃機関に関し、より詳細には、シリンダヘッドに取り付けられる筒内圧センサ、および、シリンダヘッドに筒内圧センサが取り付けられた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、筒内圧センサを備える内燃機関が開示されている。筒内圧センサは、シリンダヘッドに設けられた貫通孔に挿入されている。この内燃機関は、筒内圧センサのセンサボディの壁面と貫通孔の壁面との間をシールする１種類のシール部材を１つ備えている。シール部材は、耐熱性および弾性を有する材料（グラファイトまたはテフロン（登録商標）など）により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０９１５６３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９４５７３号公報
【特許文献３】特開２００８−１９１０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シリンダヘッドの貫通孔に挿入された筒内圧センサは、高温の燃焼ガスに晒される。筒内圧センサのセンサボディと貫通孔との間をシールするシール部材には、燃焼ガスのシール性と、燃焼ガスから筒内圧センサが受けた熱をシリンダヘッドに逃がす放熱性とが高く要求される。このような要求が生じる理由について、以下により詳細に説明する。
【０００５】
まず、シール性に関しては、シール部材が適切に機能せずに燃焼ガスがシール部材よりも燃焼室から遠い位置にある隙間（センサボディと貫通孔との隙間）に流入すると、筒内圧センサが燃焼ガスから受ける熱量が増加する。その結果、筒内圧の検出誤差が生じることが懸念される。一方、放熱性に関しては、放熱性が低いと、筒内圧センサの温度およびシール部材の温度が高くなる。その結果、筒内圧センサの構成部品（例えば、受圧部材）の耐熱性およびシール部材の耐熱性を良好に維持することが難しくなる。このことは、筒内圧の検出誤差の発生とシール性の低下とに繋がる可能性がある。したがって、シール部材には、シール性および放熱性が高く要求される。
【０００６】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、シリンダヘッドの貫通孔と、これに挿入される筒内圧センサとの間に、シール性および放熱性を高く両立させられるシール構造を実現可能な筒内圧センサおよびこれを備える内燃機関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】
本発明に係る筒内圧センサは、センサボディと、第１シール部材と、第２シール部材とを備える。センサボディは、内燃機関のシリンダヘッドに形成された燃焼室に通じる貫通孔に挿入される。第１シール部材は、弾性を有し、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センサ側壁面との間をシールする。第２シール部材は、弾性を有し、前記第１シール部材よりも前記燃焼室から遠い位置において前記孔壁面と前記センサ側壁面との間をシールする。前記第１シール部材の熱伝導率は、前記第２シール部材の熱伝導率よりも高い。前記第２シール部材のヤング率は、前記第１シール部材のヤング率よりも低い。
【０００８】
前記センサボディが挿入される前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぐ段付き部と、を含んでいてもよい。前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含んでいてもよい。前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部との間をシールするように前記センサボディの前記段付き部に配置されてもよい。そして、前記小径ボディ部は、前記小径ボディ部に含まれる前記センサ側壁面の一部が前記センサボディの径方向の内側に凹となるように形成された凹部を含んでいてもよい。
【０００９】
前記センサボディが挿入される前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぎ、かつ、前記燃焼室に近づくにつれ細くなるように形成されたテーパ部である段付き部と、を含んでいてもよい。前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含んでいてもよい。前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部との間をシールするように前記センサボディの前記段付き部に配置されてもよい。そして、前記センサボディの前記段付き部は、前記燃焼室に近づくにつれ細くなるように形成されたテーパ部であってもよい。
【００１０】
前記第１シール部材は、金属材料により構成されていてもよい。
【００１１】
前記第２シール部材は、樹脂材料により構成されていてもよい。
【００１２】
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、第１シール部材と、第２シール部材とを備える。シリンダヘッドには、燃焼室に通じる貫通孔が形成されている。筒内圧センサは、前記貫通孔に挿入されるセンサボディを有する。第１シール部材は、前記貫通孔の内部に配置され、弾性を有し、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センサ側壁面との間をシールする。第２シール部材は、前記貫通孔の内部に配置され、弾性を有し、前記第１シール部材よりも前記燃焼室から遠い位置において前記孔壁面と前記センサ側壁面との間をシールする。前記第１シール部材の熱伝導率は、前記第２シール部材の熱伝導率よりも高い。前記第２シール部材のヤング率は、前記第１シール部材のヤング率よりも低い。
【００１３】
前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぐ段付き部と、を含んでいてもよい。前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含んでいてもよい。前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部との間をシールするように配置されていてもよい。そして、前記小径ボディ部は、前記小径ボディ部に含まれる前記センサ側壁面の一部が前記センサボディの径方向の内側に凹となるように形成された凹部を含んでいてもよい。
【００１４】
前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぐ段付き部と、を含んでいてもよい。前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含んでいてもよい。前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部とを間をシールするように配置されていてもよい。そして、前記第１シール部材の一部は、前記貫通孔の前記段付き部に対して前記小径孔部の側に突出していてもよい。
【００１５】
前記貫通孔は、前記燃焼室に通じる小径孔部と、前記小径孔部よりも前記燃焼室から遠い側に位置し、かつ前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とを繋ぐ段付き部と、を含んでいてもよい。前記センサボディは、前記小径孔部と対向する小径ボディ部と、前記大径孔部と対向する大径ボディ部と、前記貫通孔の前記段付き部と対向し、前記小径ボディ部と前記大径ボディ部とを繋ぐ段付き部と、を含んでいてもよい。前記第１シール部材は、前記貫通孔の前記段付き部と前記センサボディの前記段付き部とを間をシールするように配置されていてもよい。前記小径ボディ部は、前記小径ボディ部に含まれる前記センサ側壁面の一部が前記センサボディの径方向の内側に凹となるように形成された凹部を含んでいてもよい。前記第１シール部材の一部は、前記貫通孔の前記段付き部よりも前記貫通孔の径方向の内側に突出していてもよい。そして、前記センサボディの軸方向における前記凹部の一端は、前記センサボディの前記段付き部と連続していてもよい。
【００１６】
前記貫通孔の前記段付き部は、前記燃焼室に近づくにつれ細くなるように形成されたテーパ部であってもよい。そして、前記センサボディの前記段付き部は、前記燃焼室に近づくにつれ細くなるように形成されたテーパ部であってもよい。
【００１７】
前記第１シール部材は、金属材料により構成されていてもよい。
【００１８】
前記第２シール部材は、樹脂材料により構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る筒内圧センサがシリンダヘッドの貫通孔に挿入されると、燃焼室に近い側に位置する第１シール部材により、第１シール部材の位置よりも燃焼室から遠い位置に向けて燃焼ガスが流入するのを抑制できるとともに、次のような理由で高い放熱性が得られる。すなわち、相対的に熱伝導率の高い第１シール部材が相対的に燃焼室に近い位置（つまり、相対的に高温となる部位）に設けられていることで、筒内圧センサが燃焼ガスから受けた高温の熱を、第１シール部材および第２シール部材の配置順が上記と逆の例と比べて、シリンダヘッドの壁面に逃がし易くすることができる。つまり、放熱経路を適切に確保できる。このため、筒内圧センサの温度を低減できる。
さらに、本発明によれば、第１シール部材よりも燃焼室から遠い位置には、相対的にヤング率の低い（すなわち、第１シール部材と比べて変形し易い）第２シール部材が備えられる。このため、仮に燃焼ガスが第１シール部材を通過することがあっても、相対的にシール性の高い第２シール部材によって確実なシール性を担保できる。また、第２シール部材は、貫通孔の外部（より詳細には、燃焼室と反対側のヘッド壁面）ではなく、貫通孔の内部に位置する。このため、燃焼ガスが第１シール部材を通過したとしても、第２シール部材が貫通孔の外部に位置する例と比べて燃焼室に近い位置で燃焼ガスの流入を抑制できるようになる。これにより、上記の例に比べて、第１シール部材を通過した燃焼ガスによって加熱される筒内圧センサの部位を減らすことができる。このことも、筒内圧センサ１０の温度低減に寄与する。
以上のような態様で第１および第２シール部材を備える本発明によれば、シリンダヘッドの貫通孔と、これに挿入される筒内圧センサとの間に、シール性および放熱性を高く両立させられるシール構造を実現可能な筒内圧センサおよびこれを備える内燃機関を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関の筒内圧センサ周りの構成を模式的に表した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る内燃機関に基づく効果の１つを説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る内燃機関の筒内圧センサ周りの構成を模式的に表した図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る内燃機関の筒内圧センサ周りの構成を模式的に表した図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る内燃機関の筒内圧センサ周りの構成を模式的に表した図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る内燃機関の筒内圧センサ周りの構成を模式的に表した図である。
【図７】本発明の実施の形態６に係る内燃機関の筒内圧センサ周りの構成を模式的に表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。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。
【００２２】
実施の形態１．
まず、図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２３】
１．筒内圧センサ周りの構成
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の筒内圧センサ１０周りの構成を模式的に表した図である。
【００２４】
１−１．シリンダヘッドの貫通孔
図１に示すように、内燃機関のシリンダヘッド１には、筒内圧センサ１０のセンサボディ１２が挿入される貫通孔２が形成されている。具体的には、貫通孔２は、小径孔部２ａと大径孔部２ｂと段付き部２ｃとを備えている。小径孔部２ａは、燃焼室３に通じている。大径孔部２ｂは、小径孔部２ａよりも燃焼室３から遠い側に位置し、小径孔部２ａよりも大径である。段付き部２ｃは、小径孔部２ａと大径孔部２ｂとを繋ぐ段付き形状の部位である。図１に示す例では、段付き部２ｃは、燃焼室３に近づくにつれ連続的に細くなるように形成されている。このため、段付き部２ｃのことを、テーパ部２ｃとも称する。なお、シリンダヘッド１は、例えば、金属材料（アルミニウム合金など）により構成されている。
【００２５】
１−２．筒内圧センサ
筒内圧センサ１０のセンサボディ１２は、棒状に形成されている。より具体的には、センサボディ１２は、貫通孔２の形状に対応して、基本的に円筒状に形成されている。換言すると、センサボディ１２と貫通孔２とは、両者の隙間を極力小さくできるように形成されている。
【００２６】
センサボディ１２は、小径孔部２ａと対向する小径ボディ部１２ａと、大径孔部２ｂと対向する大径ボディ部１２ｂと、貫通孔２のテーパ部（段付き部）２ｃと対向し、小径ボディ部１２ａと大径ボディ部１２ｂとを繋ぐ段付き部１２ｃとを備えている。図１に示す例では、貫通孔２のテーパ部２ｃに対応して、センサボディ１２の段付き部１２ｃも、燃焼室３に近づくにつれ連続的に細くなるように形成されたテーパ部である。なお、センサボディ１２は、例えば、鉄系の金属材料により形成することができる。
【００２７】
１−２−１．筒内圧センサの構造の概要
センサボディ１２の内部には、筒内圧を受ける受圧部（図示省略）と、受圧部に作用する筒内圧に基づく圧縮荷重に応じた出力を発する圧力検出部（図示省略）とが備えられている。センサボディ１２は、シリンダヘッド１における燃焼室３と反対側のヘッド壁面１ａに当接する固定部１２ｄを備えている。この固定部１２ｄを覆うようにクランプ１４が配置されている。クランプ１４は、固定部１２ｄをヘッド壁面１ａに押し付けた状態でボルト１６によってシリンダヘッド１に固定される。例えばこのような構造によって、センサボディ１２をシリンダヘッド１に固定することができる。
【００２８】
１−２−２．小径ボディ部が有する凹部
図１に示すように、小径ボディ部１２ａは凹部１８を備えている。凹部１８は、小径ボディ部１２ａに含まれるセンサ側壁面（センサボディ１２の側壁面）の一部がセンサボディ１２の径方向の内側に凹となるように形成された部位に相当する。すなわち、凹部１８は、テーパ部１２ｃよりも燃焼室３側に設けられている。また、図１に示す例では、センサボディ１２の軸方向における凹部１８の一端は、センサボディ１２のテーパ部１２ｃと連続している。すなわち、この例では、凹部１８の底面は、テーパ部１２ｃの表面と連続している。さらに付け加えると、筒内圧センサ１０の軸方向における小径ボディ部１２ａの長さは、大径ボディ部１２ｂの長さよりも短く、このため、テーパ部１２ｃは、燃焼室３に近い部位に位置している。
【００２９】
１−３．第１シール部材
貫通孔２の内部には、孔壁面（貫通孔２の壁面）とセンサ側壁面との間をシールする第１シール部材（ガスケット）２０が配置されている。より具体的には、第１シール部材２０は、貫通孔２のテーパ部２ｃとセンサボディ１２のテーパ部１２ｃ部との間をシールするように配置されている。
【００３０】
第１シール部材２０は、弾性を有している。また、第１シール部材２０は、一例として、図１に示すようなＣ字状の断面を有するリングとして形成されている。さらに、第１シール部材２０は、突出部２０ａを有している。突出部２０ａは、貫通孔２のテーパ部２ｃに対して小径孔部２ａの側に突出し、かつ、テーパ部２ｃよりも貫通孔２の径方向内側に突出している。
【００３１】
第１シール部材２０は、筒内圧センサ１０がシリンダヘッド１に取り付けられる際に、センサボディ１２のテーパ部１２ｃによって貫通孔２のテーパ部２ｃに押し付けられることで変形して緊迫力を発揮し、テーパ部１２ｃ、２ｃの双方と密着する。
【００３２】
１−４．第２シール部材
貫通孔２の内部には、第１シール部材２０に加え、第２シール部材（ガスケット）２２が配置されている。第２シール部材２２は、第１シール部材２０よりも燃焼室３から遠い位置において孔壁面とセンサ側壁面との間をシールする。より詳細には、図１に示す例では、第２シール部材２２は、大径ボディ部１２ｂと大径孔部２ｂとの間をシールする。大径ボディ部１２ｂには、第２シール部材２２の一部が収容される環状の溝１２ｂ１が形成されている。
【００３３】
第２シール部材２２も、弾性を有している。第２シール部材２２は、一例として、図１に示すような四角の断面を有するリングとして形成されている。第２シール部材２２は、筒内圧センサ１０がシリンダヘッド１に取り付けられる際に、大径ボディ部１２ｂによって大径孔部２ｂに押し付けられることで変形して緊迫力を発揮し、大径ボディ部１２ｂおよび大径孔部２ｂの双方と密着する。さらに付け加えると、図１に示す例では、センサボディ１２の軸方向に関しては、第２シール部材２２は、大径ボディ部１２ｂの中央位置よりも第１シール部材２０に近い側に位置している。より詳細には、第２シール部材２２は、その耐熱性の確保を条件として、第１シール部材２０に極力近接している。
【００３４】
なお、第１シール部材２０と第２シール部材２２とは、その少なくとも一方がセンサボディ１２に事前に組み付けられた状態でセンサアッセンブリーとしてシリンダヘッド１に取り付けられてもよい。あるいは、第１シール部材２０と第２シール部材２２とは、その少なくとも一方が筒内圧センサ１０と別々にシリンダヘッド１に取り付けられてもよい。
【００３５】
１−５．第１および第２シール部材の性質の比較
本実施形態では、一例として、第１シール部材２０は金属材料（例えば、銅またはアルミニウム）により構成されており、第２シール部材２２は樹脂材料（例えば、テフロン（登録商標））により構成されている。第１シール部材２０と第２シール部材２２とは、次のような関係を満たしている。すなわち、第１シール部材２０の熱伝導率は、第２シール部材２２の熱伝導率よりも高い。また、第２シール部材２２のヤング率は、第１シール部材２０のヤング率よりも低い（すなわち、第２シール部材２２は、第１シール部材２０よりも変形し易い材料で構成されている）。
【００３６】
さらに付け加えると、上述の熱伝導率およびヤング率の関係を満たす限り、第１シール部材２０は銅などの金属材料以外の材料により構成されてもよく、第２シール部材２２は樹脂材料以外の材料により構成されてもよい。すなわち、第１シール部材２０は、例えば、金属と同等以上の熱伝導率を有する材料（一例として、ＳｉＣなどのファインセラミックス）により構成されてもよい。第２シール部材２２は、例えば、グラファイトにより構成されてもよい。
【００３７】
２．実施の形態１に係る内燃機関の構成に基づく効果
図２は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関に基づく効果の１つを説明するための図である。以下、筒内圧センサ１０の燃焼室３側の端部（すなわち、小径ボディ部１２ａの先端）のことを単に「センサ先端」とも称し、燃焼室３と反対側の筒内圧センサ１０の端部（すなわち、固定部１２ｄが設けられた部位）のことを単に「センサ基端」とも称する。
【００３８】
２−１．第１および第２シール部材の性質および配置順に基づく効果
図２に示すように、センサ先端は、筒内圧の検出のために燃焼ガスに晒されている。センサ先端が燃焼ガスから受けた熱は、センサボディ１２およびそれ以外の筒内圧センサ１０の内蔵部品の内部をセンサ基端側に向けて伝達される。したがって、筒内圧センサ１０の内部には、基本的には、センサ先端に近いほど温度が高くなるという温度分布が形成される。
【００３９】
上述のように、本実施形態の内燃機関では、第１シール部材２０がセンサ先端に相対的に近い位置に設けられ、第２シール部材２２が第１シール部材２０よりもセンサ先端から遠い位置に設けられている。このような構成によれば、まず、第１シール部材２０を備えたことにより、第１シール部材２０が設けられたテーパ部１２ｃよりもセンサ基端側に向けて燃焼ガスが流入するのを抑制できるとともに、次のような理由で高い放熱性が得られる。すなわち、相対的に熱伝導率の高い第１シール部材２０が相対的にセンサ先端に近い位置（つまり、相対的に高温となる部位）に設けられていることで、図２に示すように、筒内圧センサ１０が燃焼ガスから受けた高温の熱を、第１シール部材２０および第２シール部材２２の配置順が上記と逆の例と比べて、シリンダヘッド１の壁面に逃がし易くすることができる。つまり、放熱経路を適切に確保できる。このため、筒内圧センサ１０の温度（特に、検出精度の確保のために温度低減がより要求される受圧部および圧力検出部が位置するセンサ先端側の部位の温度）を低減できる。
【００４０】
さらに、第１シール部材２０よりもセンサ先端から遠い位置には、相対的にヤング率の低い（すなわち、第１シール部材２０と比べて変形し易い）第２シール部材２２が設けられている。このため、仮に燃焼ガスが第１シール部材２０を通過してセンサ基端側に漏れ出ることがあっても、相対的にシール性の高い第２シール部材２２によって確実なシール性を担保できる。また、第２シール部材２２は、貫通孔２の外部（より詳細には、燃焼室３と反対側のヘッド壁面１ａ）ではなく、貫通孔２の内部に設けられている。このため、燃焼ガスが第１シール部材２０を通過したとしても、第２シール部材２２が貫通孔２の外部に設けられる例と比べてセンサ先端に近い位置で燃焼ガスの流入を抑制できるようになる。これにより、上記の例に比べて、第１シール部材２０を通過した燃焼ガスによって加熱される筒内圧センサ１０の部位を減らすことができる。このことも、筒内圧センサ１０の温度低減に寄与する。このため、筒内圧検出の信頼性を高めることができる。
【００４１】
以上のように、第１および第２シール部材２０、２２を備える本実施形態の筒内圧センサ１０周りの構成によれば、シリンダヘッド１の貫通孔２と、これに挿入される筒内圧センサ１０との間に、シール性および放熱性を高く両立させられるシール構造を実現できるようになる。なお、第１シール部材２０は弾性を有しているため、第１シール部材２０とともに筒内圧センサ１０をシリンダヘッド１に組み付けた際に、第１シール部材２０がシリンダヘッド１を傷つけることを抑制できる。このことは、筒内圧センサ１０を交換しつつシリンダヘッド１を再利用する際に有益である。また、第２シール部材２２も弾性を有しているため、貫通孔２への挿入が容易である。
【００４２】
２−２．第１および第２シール部材の材料の選定
図１に示す例では、第１シール部材２０は金属製であり、第２シール部材２２は樹脂製である。一般的には、樹脂の耐熱性は金属のそれと比べて低い。この点に関し、第１および第２シール部材２０、２２の配置順によれば、相対的に耐熱性が高くかつ熱伝導率が高い第１シール部材２０によって、センサ先端側で熱をシリンダヘッド１にできるだけ逃がすことができる。このような第１シール部材２０による放熱によって、センサボディ１２から第２シール部材２２への伝熱量を低減できる。また、相対的に耐熱性の高い第１シール部材２０による燃焼ガスのシール機能により、第２シール部材２２が燃焼ガスに直接触れる機会を低減できる。これらの理由により、樹脂製の第２シール部材２２が燃焼ガスからの熱に起因して劣化すること（より詳細には、溶損またはクリープ現象の発生）を抑制できる。つまり、第１シール部材２０によって第２シール部材２２を熱の観点で保護することができる。このため、内燃機関の運転中に第２シール部材２２による燃焼ガスのシール性を良好に維持できるようになる。そして、このことも、筒内圧センサ１０の温度低減にも寄与するので、筒内圧検出の信頼性を高めることができる。
【００４３】
２−３．凹部を設けたことに基づく効果
小径ボディ部１２ａには、図１に示すように凹部１８が設けられている。このような凹部１８は空気層として機能する。これにより、燃焼ガスから筒内圧センサ１０への伝熱に関して、センサ先端に近い部位（小径ボディ部１２ａ）において、センサボディ１２の断熱効果を高めることができる。このことも、筒内圧センサ１０の温度低減にも寄与するので、筒内圧検出の信頼性を高めることができる。
【００４４】
２−４．第１シール部材の突出部に基づく効果
図１に示すように、第１シール部材２０が有する突出部２０ａは、貫通孔２のテーパ部２ｃに対して小径孔部２ａの側に突出している。これにより、このような突出部２０ａを有さない例（すなわち、小径孔部２ａが貫通孔２の軸方向においてテーパ部２ｃの範囲内に収まっている例）と比べて、第１シール部材２０をより燃焼室３に近い位置に設けることができる。このため、第１シール部材２０による放熱性を高めることができる。このことも、筒内圧センサ１０の温度低減にも寄与するので、筒内圧検出の信頼性を高めることができる。
【００４５】
２−５．第１シール部材の回収性
さらに、図１に示す例では、センサボディ１２の軸方向における凹部１８の一端は、センサボディ１２のテーパ部（段付き部）１２ｃと連続している。また、第１シール部材２０が有する突出部２０ａは、テーパ部２ｃよりも貫通孔２の径方向内側に突出している。このような構成によれば、筒内圧センサ１０をシリンダヘッド１から取り外す際に、凹部１８に突出部２０ａを引っ掛けることができる。このため、第１シール部材２０の回収性を向上させることができる。
【００４６】
２−６．段付き部をテーパ状に形成したことに基づく効果
また、図１に示す例では、貫通孔２の段付き部はテーパ部２ｃに形成され、これに対応して、センサボディ１２の段付き部もテーパ部１２ｃとして形成されている。このように段付き部をテーパ状に形成することで、後述の図６の例のように直角形状の段付き部を有する例と比べて、貫通孔２の中心軸Ｌの方向における小径孔部２ａの長さを短く抑えつつ段付き部の剛性を確保できるようになる。これにより、小径孔部２ａに対応する小径ボディ部１２ａの長さが短く抑えられるようにセンサボディ１２を構成し易くなる。より詳細には、小径ボディ部１２ａの長さを短く抑えることができると、第１シール部材２０よりも燃焼室３側に位置する小径ボディ部１２ａが長くなることに起因して小径ボディ部１２ａの温度が高くなることを抑制できる。このことも、筒内圧センサ１０の温度低減にも寄与するので、筒内圧検出の信頼性を高めることができる。
【００４７】
本発明に係るシール構造を備える内燃機関は、上述した実施の形態１だけでなく、例えば、以下の実施の形態２〜６で示すような態様で構成することができる。
【００４８】
実施の形態２．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２に係る内燃機関は、以下の相違点を除き、実施の形態１に係る内燃機関と同じ構造を有している。なお、以下に各図を参照して説明される点以外に実施の形態１に係る内燃機関と同じ構造を有しているのは、後述の実施の形態３〜６についても同様である。
【００４９】
図３は、本発明の実施の形態２に係る内燃機関の筒内圧センサ１０周りの構成を模式的に表した図である。図３に示す例では、第１シール部材３０の形状が、図１に示す第１シール部材２０と異なっている。より詳細には、第１シール部材３０は、図３に示すように、円形の断面を有するリングとして構成されている。第１シール部材３０は、第１シール部材２０と異なり、閉じた断面形状を有している。つまり、第１シール部材３０は中空構造を有している。また、第１シール部材３０は突出部３０ａを備えている。突出部３０ａは、貫通孔２のテーパ部２ｃに対して小径孔部２ａの側に突出し、かつ、テーパ部２ｃよりも貫通孔２の径方向内側に突出している。
【００５０】
実施の形態３．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。図４は、本発明の実施の形態３に係る内燃機関の筒内圧センサ１０周りの構成を模式的に表した図である。図４に示す例では、第１シール部材４０の形状が、図１に示す第１シール部材２０と異なっている。より詳細には、第１シール部材４０は、図４に示すように、蛇腹状の断面を有するリングとして構成されている。また、第１シール部材４０は突出部４０ａを備えている。突出部４０ａは、貫通孔２のテーパ部２ｃに対して小径孔部２ａの側に突出し、かつ、テーパ部２ｃよりも貫通孔２の径方向内側に突出している。
【００５１】
実施の形態４．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。図５は、本発明の実施の形態４に係る内燃機関の筒内圧センサ１０周りの構成を模式的に表した図である。図５に示す例では、第１シール部材５０の形状が、図１に示す第１シール部材２０と異なっている。より詳細には、第１シール部材５０は、図５に示すように、センサボディ１２の軸方向に傾斜した板状の断面を有するリング（皿バネ）として構成されている。付け加えると、この例は、中実構造を有する第１シール部材の一例に相当する。また、第１シール部材５０は突出部５０ａを備えている。突出部５０ａは、貫通孔２のテーパ部２ｃに対して小径孔部２ａの側に突出し、かつ、テーパ部２ｃよりも貫通孔２の径方向内側に突出している。
【００５２】
実施の形態５．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。図６は、本発明の実施の形態５に係る内燃機関の筒内圧センサ６０周りの構成を模式的に表した図である。図６に示す例では、シリンダヘッド４に形成された貫通孔５は、小径孔部５ａと大径孔部５ｂと段付き部５ｃとを備えている。筒内圧センサ６０のセンサボディ６２は、貫通孔５の形状に対応して、小径ボディ部６２ａと大径ボディ部６２ｂと段付き部６２ｃとを備えている。
【００５３】
図６に示す例では、段付き部５ｃ、６２ｃは、直角形状の断面を有している。この点において、図６に示す例は、テーパ部２ｃ、１２ｃを段付き部として備える図１に示す例と異なっている。また、図６に示す例においても、小径ボディ部６２ａは、上述の凹部１８と同様の機能を有する凹部６４を備えている。この例においても、凹部１８の例と同様に、センサボディ６２の軸方向における凹部６４の一端は、センサボディ６２の段付き部６２ｃと連続している。
【００５４】
さらに、図６に示す例では、段付き部５ｃと段付き部６２ｃとの間には、第１シール部材６６（一例として、Ｃ字状の断面を有するリング）が設けられている。第１シール部材６６は突出部６６ａを備えている。突出部６６ａは、テーパ部５ｃよりも貫通孔５の径方向内側に突出している。
【００５５】
実施の形態６．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。図７は、本発明の実施の形態６に係る内燃機関の筒内圧センサ７０周りの構成を模式的に表した図である。図７に示す例では、シリンダヘッド６に形成された貫通孔７は、ストレート形状（すなわち、一定の断面形状）で、かつ円筒状に構成されている。また、筒内圧センサ７０のセンサボディ７２は、貫通孔７の形状に対応して、基本的にストレート形状で、かつ円筒状に構成されている。ただし、センサボディ７２には、第１シール部材７４の一部および第２シール部材７６の一部をそれぞれ収容するための環状の溝７２ａおよび７２ｂが形成されている。
【００５６】
第１シール部材７４は、一例として、円形の断面を有するリングであって、第１シール部材２０と同様に金属材料で構成されている。第２シール部材７６は、一例として第２シール部材２２と同様に樹脂材料で構成されている。そして、図６に示す例においても、第２シール部材７６は、第１シール部材７４よりも燃焼室３から遠い位置に設けられている。上述の図７に示す例では、第１および第２シール部材７４、７６の双方がストレート形状の部位に配置されている。また、この例のように、本発明に係る貫通孔およびセンサボディは、必ずしも段付き部および凹部の一方または双方を有していなくてもよい。
【００５７】
（凹部の他の例）
ところで、上述した実施の形態１〜５（図１〜６参照）においては、凹部１８または６４が段付き部１２ｃまたは６２ｃと連続している例を挙げた。しかしながら、本発明に係る凹部は、小径ボディ部に備えられていれば、上記の例に限らない。すなわち、凹部は、センサボディの段付き部から離れた位置において、小径ボディ部に設けられていてもよい。
【００５８】
また、以上説明した各実施の形態に記載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。
【符号の説明】
【００５９】
１、４、６、  シリンダヘッド
１ａ  ヘッド壁面
２、５、７  貫通孔
２ａ、５ａ  貫通孔の小径孔部
２ｂ、５ｂ  貫通孔の大径孔部
２ｃ、５ｃ  貫通孔の段付き部
３  燃焼室
１０、６０、７０  筒内圧センサ
１２、６２、７２  筒内圧センサのセンサボディ
１２ａ、６２ａ  センサボディの小径ボディ部
１２ｂ、６２ｂ  センサボディの大径ボディ部
１２ｃ、６２ｃ  センサボディの段付き部
１８、６４  小径ボディ部の凹部
２０、３０、４０、５０、６６、７４  第１シール部材
２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ、６６ａ  第１シール部材の突出部
２２、７６  第２シール部材
【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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