(57)【要約】【課題】塑性加工や溶接ビードによる座面形状の不安定性に基づく燃焼圧シール性の低下やプラグゆるみ等の発生の虞を低減することができるとともに、溶接部の変形による圧力検出素子のプリロードの開放や溶接時の熱による圧力検出素子の感度劣化の虞を低減することのできる燃焼圧センサを提供する。【解決手段】圧力検出素子を内部に収容し、中心に設けられた軸線方向に貫通する貫通孔にエンジン用プラグの取り付けねじ部が挿通される環状のケースを有する燃焼圧センサである。ケースは、平らな円環状の上面と当該上面の内側から下方に延在する上側内周壁と上面の外側から下方に延在する上側外周壁とを有する上ケースと、平らな円環状の下面と当該下面の内側から上方に延在する下側内周壁と前記下面の外側から上方に延在する下側外周壁とを有する下ケースとが、側面部で溶接されて一体化されて構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼圧を検出するための圧力検出素子と、前記圧力検出素子を内部に収容し、中心に設けられた軸線方向に貫通する貫通孔にエンジン用プラグの取り付けねじ部が挿通される環状のケースとを有し、エンジンに設けられたプラグホールの底部に前記ケースが設置される燃焼圧センサであって、
前記ケースは、
平らな円環状の上面と、当該上面の内側から下方に延在する上側内周壁と、前記上面の外側から下方に延在する上側外周壁と、を有する上ケースと、
平らな円環状の下面と、当該下面の内側から上方に延在する下側内周壁と、前記下面の外側から上方に延在する下側外周壁と、を有する下ケースとを具備し、
前記上ケースと前記下ケースとが、側面部で溶接されて一体化されている
ことを特徴とする燃焼圧センサ。
【請求項２】
前記上側内周壁と前記下側内周壁との軸線方向に重なる部分の長さ、及び、前記上側外周壁と前記下側外周壁との軸線方向に重なる部分の長さが、前記ケースの厚さの半分以下であることを特徴とする請求項１記載の燃焼圧センサ。
【請求項３】
前記上側内周壁と前記上側外周壁の軸線方向の長さが同一、かつ、前記下側内周壁と前記下側外周壁の軸線方向の長さが同一であることを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼圧センサ。
【請求項４】
前記ケース内に、前記圧力検出素子と積層された状態で絶縁部材が収容され、当該絶縁部材の側方位置で前記上ケースと前記下ケースとが溶接されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の燃焼圧センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジン等のエンジン内部の燃焼圧を測定するための燃焼圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジン内部の燃焼圧を測定する燃焼圧センサとして、プラグホールの底部に設置され、中心に設けられた貫通孔にエンジン用プラグの取り付けねじ部が挿通されてプラグホールの底部座面とエンジン用プラグとの間に挟持される構造の燃焼圧センサが知られている。
【０００３】
上記構成の燃焼圧センサとしては、環状に形成された絶縁板、電極板、圧力検出素子、板パッキン等を積層して金属製の環状のケース内に収容し、密閉した構成とされたものが知られている。上記の圧力検出素子等をケース内に収容、密閉する構造としては、ケースの内側側壁部と底部を構成するための板材を円筒状に構成し、圧力検出素子等をケース内に収容した後、この円筒状の部材の上側を外周側に向けてかしめて塑性変形させ、外周側端部と外側壁部とを全周溶接した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、かかる構成の燃焼圧センサでは、塑性加工してケースの底部（座面）を形成するので座面の形状にばらつきが生じ易い。また、ケースの座面の外周部を溶接するため座面に溶接ビードが発生し、この溶接ビードも底面の形状にばらつきが生じる要因となる。このように座面形状が不安定なため、燃焼圧シール性の低下やプラグゆるみ等が発生する可能性がある。また、塑性加工時に圧電素子が割れる可能性もある。
【０００４】
他の構造の燃焼圧センサとしては、断面形状がＵ字状の金属ケース構成部材の解放端両側をＵ字の内側に向けてかしめて座面を形成するものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、かかる構造の燃焼圧センサにおいても、塑性加工によって座面を形成するため座面形状が不安定になり、燃焼圧シール性の低下やプラグゆるみ等が発生する可能性がある。また、このような問題を避けるために座面をラップ処理することも行われているが、この場合ラップ処理工程が増えるとともに、座面がラップ処理により薄くなり、強度が低下してしまう。
【０００５】
さらに他の構造の燃焼圧センサとしては、上述した塑性加工工程を廃止して、環状負側電極板によって座面を構成するようにし、この環状負側電極板に内側ケーシング部材と外側ケーシング部材とをレーザ溶接した構造のものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、かかる構造の燃焼圧センサでは、溶接部が燃焼圧センサの底部に集中しているため、溶接部の変形により圧力検出素子に加えるプリロードが開放される虞がある。また、溶接箇所が圧力検出素子の直下の環状負側電極板であるため、溶接時の熱により圧力検出素子の感度が劣化してしまう虞もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４３５６９号公報
【特許文献２】実公平６−７４６号公報
【特許文献３】特開２００８−１８５４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、従来の燃焼圧センサでは、塑性加工や溶接ビードによる座面形状の不安定性に基づく燃焼圧シール性の低下やプラグゆるみ等の発生の虞があり、また溶接部の変形による圧力検出素子のプリロードの開放や溶接時の熱による圧力検出素子の感度劣化の虞等の問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたものである。本発明は、塑性加工や溶接ビードによる座面形状の不安定性に基づく燃焼圧シール性の低下やプラグゆるみ等の発生の虞を低減することができるとともに、溶接部の変形による圧力検出素子のプリロードの開放や溶接時の熱による圧力検出素子の感度劣化の虞を低減することのできる燃焼圧センサを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の燃焼圧センサは、燃焼圧を検出するための圧力検出素子と、前記圧力検出素子を内部に収容し、中心に設けられた軸線方向に貫通する貫通孔にエンジン用プラグの取り付けねじ部が挿通される環状のケースとを有し、エンジンに設けられたプラグホールの底部に前記ケースが設置される燃焼圧センサであって、前記ケースは、平らな円環状の上面と、当該上面の内側から下方に延在する上側内周壁と、前記上面の外側から下方に延在する上側外周壁と、を有する上ケースと、平らな円環状の下面と、当該下面の内側から上方に延在する下側内周壁と、前記下面の外側から上方に延在する下側外周壁と、を有する下ケースとを具備し、前記上ケースと前記下ケースとが、側面部で溶接されて一体化されていることを特徴とする。
【００１０】
上記構成の本発明の燃焼圧センサでは、ケースは、平らな円環状の上面と、当該上面の内側から下方に延在する上側内周壁と、前記上面の外側から下方に延在する上側外周壁と、を有する上ケースと、平らな円環状の下面と、当該下面の内側から上方に延在する下側内周壁と、前記下面の外側から上方に延在する下側外周壁と、を有する下ケースとを具備し、前記上ケースと前記下ケースとが、側面部で溶接されて一体化されている。これによって、ケースの組み立て工程において塑性加工を施すことなく、また、ケースの底部に溶接ビードが発生することなくケースを一体化することができるので、座面形状を安定化することができ、燃焼圧シール性の低下やプラグゆるみ等の発生の虞を低減することができる。また、ケースの底部に溶接部が設けられていないので、溶接部の変形による圧力検出素子のプリロードの開放や溶接時の熱による圧力検出素子の感度劣化の虞を低減することができる。
【００１１】
上記構成の本発明の燃焼圧センサでは、前記上側内周壁と前記下側内周壁との軸線方向に重なる部分の長さ、及び、前記上側外周壁と前記下側外周壁との軸線方向に重なる部分の長さが、前記ケースの厚さの半分以下であることを特徴とする。これによって、ケースの厚さ方向に加わる燃焼室内の燃焼圧が、ケースの内周壁及び外周壁によって阻害されることを抑制することができ、圧力検出素子に効率良く加わるようにすることができるので、燃焼圧を感度良く検出することができる。
【００１２】
また、上記構成の本発明の燃焼圧センサでは、前記上側内周壁と前記上側外周壁の軸線方向の長さが同一、かつ、前記下側内周壁と前記下側外周壁の軸線方向の長さが同一であることを特徴とする。これによって、ケースの側面部における溶接位置の高さを同一高さとすることができ、効率良くレーザ溶接等を施すことができる。
【００１３】
また、上記構成の本発明の燃焼圧センサでは、前記ケース内に、前記圧力検出素子と積層された状態で絶縁部材が収容され、当該絶縁部材の側方位置で前記上ケースと前記下ケースとが溶接されていることを特徴とする。このように、絶縁部材の側方位置で溶接を行うことによって、溶接による熱が圧力検出素子に伝達することを抑制することができ、溶接時の熱による圧力検出素子の感度劣化の虞を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、塑性加工や溶接ビードによる座面形状の不安定性に基づく燃焼圧シール性の低下やプラグゆるみ等の発生の虞を低減することができるとともに、溶接部の変形による圧力検出素子のプリロードの開放や溶接時の熱による圧力検出素子の感度劣化の虞を低減することのできる燃焼圧センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の燃焼圧センサの全体概略構成を示す縦断面図。
【図２】図１の燃焼圧センサの上面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を拡大して示す縦断面図。
【図４】他の実施形態の燃焼圧センサの要部構成を拡大して示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態の燃焼圧センサの全体概略構成を示す図であり、図２は、図１の燃焼圧センサの上面図、図３は、図２のＡ−Ａ断面を拡大して示す縦断面図である。図１，２に示すように、燃焼圧センサ１は、円環状に形成されたケース２を具備している。このケース２の中心には、軸線（図中一点鎖線Ｇで示す。）方向に貫通する貫通孔３が設けられており、この貫通孔３には、エンジン用プラグ１００の取り付けねじ部１０１が挿通されるようになっている。
【００１８】
図３に示すように、上記ケース２内には、燃焼圧を検出するための圧力検出素子４が収容されている。この圧力検出素子４は、圧電セラミック素子等からなり、円環状に形成されている。この圧力検出素子４の下部には、金属製の平板から円環状に形成された板パッキン５が圧力検出素子４と積層されるように配置されている。なお、図３及び後述する図４において、一点鎖線Ｇで示す軸線が描かれた側（図中左側）が燃焼圧センサ１における内側となっている。
【００１９】
また、上記ケース２内の圧力検出素子４の上側には、金属製の平板から円環状に形成された電極６、絶縁性セラミックス等から円環状に形成された絶縁板７が積層されるように配置されている。また、ケース２の内周側の内壁部には、熱収縮チューブ等からなる絶縁部材８が配置されている。
【００２０】
上記ケース２は、上ケース１０と下ケース２０とから構成されている。上ケース１０は、平らな円環状の上面１１と、当該上面１１の内側から下方に延在する上側内周壁１２と、上面１１の外側から下方に延在する上側外周壁１３とを有する。また、下ケース２０は、平らな円環状の下面２１と、当該下面２１の内側から上方に延在する下側内周壁２２と、下面２１の外側から上方に延在する下側外周壁２３とを有する。
【００２１】
そして、上ケース１０と下ケース２０とが、側面部で溶接されて一体化されている。すなわち、上ケース１０の上側内周壁１２及び上側外周壁１３が、下ケース２０の下側内周壁２２の内側及び下側外周壁２３の外側に被さるように配置されており、上側内周壁１２の下側端部に沿って、上側内周壁１２と下側内周壁２２とが、溶接部３１においてレーザ溶接によって全周溶接され固着されている。また、上側外周壁１３の下側端部に沿って、上側外周壁１３と下側外周壁２３とが、溶接部３２においてレーザ溶接によって全周溶接され、固着されている。これによって、上ケース１０と下ケース２０とが、一体化されている。
【００２２】
上記のように、本実施形態では、ケース２の組み立て工程では、予め所定形状に形成された下ケース２０内に、絶縁部材８を配置し、板パッキン５、圧力検出素子４、電極６、絶縁板７を積層するように配置した後、これらの上に上ケース１０を被せ、側壁部分を全周に亘ってレーザ溶接することによって、一体化することができる。
【００２３】
したがって、従来のように、圧力検出素子等をケース内に配置した後、ケースの開放部にかしめ等の塑性加工を施すことなく、また、ケースの底部に溶接ビードが発生することなくケース２を一体化することができる。これによって、ケース２の座面形状を安定化することができ、燃焼圧シール性の低下やプラグゆるみ等の発生の虞を低減することができる。また、溶接部３１，３２がケース２の底部ではなく側壁部にあるので、溶接部３１，３２の変形による圧力検出素子４のプリロードの開放による圧力検出素子４の感度劣化の虞を低減することができる。
【００２４】
さらに、例えばケース２の底部（座面）近傍で溶接を行った場合、熱伝導率の高い金属製の板パッキン５を介して圧力検出素子４に溶接時の熱が伝達され、圧力検出素子４の温度が高くなり感度劣化を起こす虞があるが、本実施形態では、溶接部３１，３２がケース２の側壁部にあるので、溶接時の熱による圧力検出素子４の感度劣化の可能性を低減することができる。さらにまた、図３に示すように、本実施形態の場合、絶縁性セラミックス等からなり熱伝導率の低い絶縁板７の側方に位置するように溶接部３１，３２が設けられている。このため、より一層圧力検出素子４に溶接時の熱が伝わることを抑制することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、上側内周壁１２と下側内周壁２２との軸線方向に重なる部分の長さ（図３に示すＬ１）、及び、上側外周壁１３と下側外周壁２３との軸線方向に重なる部分の長さ（図３に示すＬ２）が、ケース２の厚さ（図３に示すＤ）の半分以下となっている。本実施形態では、具体的には、図３に示すＤが約５ｍｍであり、Ｌ１，Ｌ２が約１ｍｍとなっている。これによって、ケース２の厚さ方向に加わる燃焼室内の燃焼圧が、ケース２の内周壁及び外周壁によって阻害されることを抑制することができ、圧力検出素子４に効率良く加わるようにすることができるので、燃焼圧を感度良く検出することができる。なお、上記のＬ１，Ｌ２が長くなると、見かけ上ケース２の側壁の板厚が厚くなったと同様に作用し、圧力検出素子４に加わる燃焼室内の燃焼圧が、この厚い側壁によって妨げられることになる。
【００２６】
また、図３に示すように、本実施形態では、上側内周壁１２と上側外周壁１３の軸線方向の長さが同一、かつ、下側内周壁２２と下側外周壁２３の軸線方向の長さが同一となっている。これによって、ケース２の側面部の溶接部３１，３２に対する溶接位置の高さを同一高さとすることができ、効率良くレーザ溶接を施すことができる。
【００２７】
上記のように上ケース１０と下ケース２０とを溶接部３１，３２で全周溶接して一体化した後、ケース２内の空きスペース部分には、ゴム９等の絶縁物質が充填される。また、図１，２に示すように、電極６には、外周部の一部に外側に突出する突出部６０が形成されており、この突出部６０がケース２の外周側に設けられた開口部３０から突出した状態となっている。そして、この突出部６０にリード線４０の先端部が固着され、圧力検出素子４の圧力検出信号が外部に取り出されるようになっている。なお、突出部６０及びリード線４０の先端部は、シリコン等の樹脂４１によってカバーされている。なお、図１では、樹脂４１の一部を切り欠いてその内部を示している。
【００２８】
上記構成の燃焼圧センサ１は、このエンジンに設けられたプラグホール内の底部に設けられ、貫通孔３にエンジン用プラグ１００の取り付けねじ部１０１が挿通され、エンジン用プラグ１００とプラグホールの底部との間に狭持され、固定されるようになっている。なお、エンジン用プラグ１００の取り付けねじ部１０１は、エンジンのプラグホールの底部に設けられた雌ねじ部に螺合され、エンジン用プラグ１００及び燃焼圧センサ１がエンジン装着される。
【００２９】
そして、リード線４０がプラグホールの外部にまで引き出され、外部に設けられた制御ユニット等と電気的に接続される。この状態において、エンジンの燃焼室内の燃焼圧によって、エンジン用プラグ１００が外側方向に向けて押圧されると、エンジンとエンジン用プラグ１００との間に狭持された燃焼圧センサ１によってその押圧力が燃焼圧として検知される。このようにしてエンジンの燃焼室内の燃焼圧を測定する際に、燃焼圧センサ１では、前述したとおり、塑性加工を施すことなく、また、ケースの底部に溶接ビードが発生することなくケース２を一体化されているので、ケース２の座面形状が安定化されており、燃焼圧シール性の低下やプラグゆるみ等の発生する可能性を低減することができる。また、溶接部の変形による圧力検出素子４のプリロードの開放や溶接時の熱による圧力検出素子４の感度劣化の虞を低減することができるので、精度良く燃焼圧を検出することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。例えば、図４に示すように、上ケース１０の上側内周壁１２が、下ケース２０の下側内周壁２２の外側に被さるように配置され、上ケース１０の上側外周壁１３が、下ケース２０の下側外周壁２３の内側に配置されるよう構成された構造のケース２００としてもよい。なお、図４において、図３と対応する部分には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【符号の説明】
【００３１】
１……燃焼圧センサ、２……ケース、４……圧力検出素子、５……板パッキン、６……電極、７……絶縁板、８……絶縁部材、９……ゴム、１０……上ケース、１１……上面、１２……上側内周壁、１３……上側外周壁、２０……下ケース、２１……下面、２２……下側内周壁、２３……下側外周壁、３１，３２……溶接部、４０……リード線、６０……突出部、１００……エンジン用プラグ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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