(57)【要約】【課題】  小さな予荷重で出力感度のばらつきを少なくし且つ特性を安定させ得る燃焼圧センサを提供する。【解決手段】  燃焼圧により発生する荷重を伝達する伝達部材１１と、伝達部材１１を介して伝達される荷重を受けて燃焼圧を検出する荷重検出装置１２とを備え、荷重検出装置１２は、荷重により曲げ変形する曲げ部材１２１と、曲げ部材１２１とともに曲げ変形して荷重変化量に応じた電気信号を出力する圧電素子１２２とを有する。これによると、伝達部材１１を介して伝達される荷重により曲げ部材１２１が曲げられ、この曲げ部材１２１の変形に追従して圧電素子１２２が変形するため、従来のように圧電素子の受圧面全域において面接触させる必要がなく、したがって、小さな予荷重であっても、出力感度のばらつきを少なくし且つ特性を安定させることができる。【選択図】        図２
2005024537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼圧に応じた信号を出力する検出素子（１２２）を備える燃焼圧センサにおいて、
前記検出素子（１２２）が、前記燃焼圧に応じて曲げ変形する曲げ部材（１２１）に接合されていることを特徴とする燃焼圧センサ。
【請求項２】
一端側が内燃機関の燃焼室側に位置するようにして前記内燃機関に取り付けられる筒状のハウジング（１０、４１、５１）と、
一端側が前記ハウジング（１０、４１、５１）の前記一端から露出するようにして前記ハウジング（１０、４１、５１）の内部に保持され、前記内燃機関の燃焼圧により発生する荷重を伝達する伝達部材（１１、４２、５２、５３）と、
前記伝達部材（１１、４２、５２、５３）を介して伝達される前記荷重を受けて前記燃焼圧を検出する荷重検出装置（１２、１２Ａ〜１２Ｅ）とを備え、
前記荷重検出装置（１２、１２Ａ〜１２Ｅ）は、前記荷重により曲げ変形する曲げ部材（１２１）と、前記曲げ部材（１２１）に接合され、前記曲げ部材（１２１）とともに変形して荷重変化量に応じた電気信号を出力する検出素子（１２２）とを有することを特徴とする燃焼圧センサ。
【請求項３】
前記曲げ部材（１２１）は板状であり、前記曲げ部材（１２１）の外周部が前記ハウジング（１０、４１、５１）に固定され、前記曲げ部材（１２１）の内側に前記伝達部材（１１、４２、５２、５３）を介して前記荷重が伝達され、前記曲げ部材（１２１）における前記外周部と前記内側との間に前記検出素子（１２２）が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の燃焼圧センサ。
【請求項４】
前記荷重検出装置（１２、１２Ａ〜１２Ｅ）は、前記曲げ部材（１２１）に接合された金属製のカバー（１２４）を有し、前記曲げ部材（１２１）と前記カバー（１２４）との間に前記検出素子（１２２）が気密的に収納されていることを特徴とする請求項２または３に記載の燃焼圧センサ。
【請求項５】
前記伝達部材（１１）の内部に、通電により発熱する発熱部材（１５１）を有することを特徴とする請求項２または３に記載の燃焼圧センサ。
【請求項６】
中心電極（４３、６２）と接地電極（４４、６３）との間での放電により混合気を着火させるスパークプラグ（４、６）と一体化されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃焼圧センサ。
【請求項７】
前記検出素子（１２２）は圧電素子であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃焼圧センサ。
【請求項８】
前記検出素子は、歪ゲージであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに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、内燃機関の燃焼圧を検出する燃焼圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃焼圧センサは、図１３に示すように、筒状のハウジング１０が内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられ、燃焼圧により発生する荷重を受けて燃焼圧を検出する荷重検出装置１２がハウジング１０の端部に配置されている。また、燃焼圧により発生する荷重は、ハウジング１０の内部に保持された中軸１１１を介して荷重検出装置１２に伝達される。
【０００３】
荷重検出装置１２は、積層配置された圧電素子１２２や電極１２９等の荷重検出部材を有し、荷重検出部材をナット１１９にて締め付け固定することにより、圧電素子１２２に予荷重が与えられている。そして、内燃機関の運転に伴う燃焼室内圧力の変化により圧電素子１２２に作用する圧縮荷重が変化し、それにより圧電素子１２２が荷重変化量に応じた電気信号を出力するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２７９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃焼圧センサにおける出力感度の個体間ばらつきを少なくしたり、或いは個々の燃焼圧センサの特性を安定させるためには、圧電素子１２２への荷重の伝達効率を高めることが有効である。
【０００５】
そして、圧電素子１２２に作用する圧縮荷重の変化に応じて電気信号を出力する形式の燃焼圧センサにおいてその伝達効率を上げるためには、荷重検出部材同士を確実に面接触させることが重要である。なかでも、圧電素子１２２とそれを挟み込む部材とを、圧電素子１２２においてそれを挟み込む部材に対向する面（以下、圧電素子１２２の受圧面という）の全域で確実に面接触させることが特に重要であり、圧電素子１２２の受圧面全域において確実に面接触させるためには大きな予荷重を与える必要があった。すなわち、本発明者らが上記の燃焼圧センサについて検討したところ、出力感度のばらつきを少なくし且つ特性を安定させるためには、３０００Ｎ程度の予荷重を与える必要があることがわかった。
【０００６】
しかしながら、３０００Ｎもの予荷重を印加した場合、初期的な中軸１１１等の破損や接合部の破壊、耐久的な破損や破壊等の問題が発生し、この問題を避けるために予荷重を低く設定すると特性が不安定になり、感度等のばらつきが大きくなるという問題が発生する。
【０００７】
また、荷重検出部材の平面度や平行度等の加工精度を高精度に管理することにより、荷重検出部材同士を面接触し易くすることができるが、この場合はコストが増加するという問題がある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、小さな予荷重で出力感度のばらつきを少なくし且つ特性を安定させ得る燃焼圧センサ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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関の燃焼圧に応じた信号を出力する検出素子（１２２）を備える燃焼圧センサにおいて、検出素子（１２２）が、燃焼圧に応じて曲げ変形する曲げ部材（１２１）に接合されていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、検出素子は曲げ部材の曲げ変形に伴う変形を生じるため、換言すると、従来のように圧電素子（検出素子）に圧縮荷重を作用させるものではないため、圧電素子の受圧面全域において面接触させる必要がなく、したがって、小さな予荷重であっても、出力感度のばらつきを少なくし且つ特性を安定させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、一端側が内燃機関の燃焼室側に位置するようにして内燃機関に取り付けられる筒状のハウジング（１０、４１、５１）と、一端側がハウジング（１０、４１、５１）の一端から露出するようにしてハウジング（１０、４１、５１）の内部に保持され、内燃機関の燃焼圧により発生する荷重を伝達する伝達部材（１１、４２、５２、５３）と、伝達部材（１１、４２、５２、５３）を介して伝達される荷重を受けて燃焼圧を検出する荷重検出装置（１２、１２Ａ〜１２Ｅ）とを備え、荷重検出装置（１２、１２Ａ〜１２Ｅ）は、荷重により曲げ変形する曲げ部材（１２１）と、曲げ部材（１２１）に接合され、曲げ部材（１２１）とともに変形して荷重変化量に応じた電気信号を出力する検出素子（１２２）とを有することを特徴とする。
【００１２】
これによると、伝達部材を介して伝達される荷重により曲げ部材が曲げられ、この曲げ部材の変形に追従して検出素子が変形するため、換言すると、従来のように圧電素子（検出素子）に圧縮荷重を作用させるものではないため、圧電素子の受圧面全域において面接触させる必要がなくしたがって、小さな予荷重であっても、出力感度のばらつきを少なくし且つ特性を安定させることができる。
【００１３】
なお、請求項２の発明は、例えば請求項３に記載の発明のように、曲げ部材（１２１）を板状とし、曲げ部材（１２１）の外周部をハウジング（１０、４１、５１）に固定し、曲げ部材（１２１）の内側に伝達部材（１１、４２、５２、５３）を介して荷重を伝達し、曲げ部材（１２１）における外周部と内側との間に検出素子（１２２）を配置することにより、伝達部材を介して伝達される荷重により曲げ部材を曲げ変形させるとともに、この曲げ部材の変形に追従して検出素子を変形させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、荷重検出装置（１２、１２Ａ〜１２Ｅ）は、曲げ部材（１２１）に接合された金属製のカバー（１２４）を有し、曲げ部材（１２１）とカバー（１２４）との間に検出素子（１２２）が気密的に収納されていることを特徴とする。
【００１５】
ところで、従来の燃焼圧センサは、圧電素子収納部への水分の浸入を防止するためにゴム製のＯリングにてシールしており、Ｏリングのへたりによりそのシール性が低下するという問題があった。これに対し、請求項４の発明では、検出素子を気密的に収納するカバーは金属製であるため、へたりによるシール性の低下は発生しない。
【００１６】
請求項５に記載の発明のように、伝達部材（１１）の内部に、通電により発熱する発熱部材（１５１）を設けることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明のように、中心電極と接地電極との間での放電により混合気を着火させるスパークプラグと一体化して用いることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明のように、検出素子（１２２）として圧電素子を用いることができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明のように、検出素子はとして歪ゲージを用いることができる。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、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る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る燃焼圧センサ１を内燃機関のシリンダヘッド２へ取り付けた状態にて示す縦断面図、図２は図１の燃焼圧センサ１における荷重検出装置周辺の拡大断面図である。
【００２２】
図１において、燃焼圧センサ１は、シリンダヘッド２に取り付られる略円筒状の金属製のハウジング１０と、内燃機関の燃焼圧により発生する荷重を後述する荷重検出装置に伝達する伝達部材１１と、伝達部材１１を介して伝達される荷重を受けて燃焼圧を検出する荷重検出装置１２とを備えている。
【００２３】
ハウジング１０は、外周部に雄ネジ１０１が形成されており、六角部１０２を利用してハウジング１０を回すことにより雄ネジ１０１がシリンダヘッド２の雌ネジ（図示せず）に螺合されるようになっている。この際、ハウジング１０は、一端側（図１中の下方側）が燃焼室３側に位置し、他端側（図１中の上方側）がシリンダヘッド２の外部に位置するようにして、シリンダヘッド２に取り付けられる。また、ハウジング１０の一端側の先端部１０３は、それに対向するシリンダヘッド２のシート面２１に圧接されて、燃焼室３をシールするようになっている。ハウジング１０の他端側には、荷重検出装置１２を収納する大径の円筒部１０４が形成され、この円筒部１０４の内周部に雌ネジ１０５が形成されている。
【００２４】
図１および図２に示すように、伝達部材１１は、略円柱状の金属製の中軸１１１と、略リング状で金属もしくはセラミックよりなるピストン１１２とを備えている。中軸１１１は、一端側がハウジング１０から突出して燃焼室３内まで延びており、他端側は荷重検出装置１２を貫通してハウジング１０の筒部１０４の外まで延びている。ピストン１１２は、中軸１１１の小径軸部１１１ａに組み付けられ、中軸１１１の段付部１１１ｂで位置決めされている。また、ピストン１１２は、荷重検出装置１２と対向する面の外周縁部に、Ｒ面取り状の曲面部１１２ａが形成されている。
【００２５】
図２に示すように、荷重検出装置１２は、伝達部材１１を介して伝達される荷重を受けて曲げ変形する曲げ部材１２１と、曲げ部材１２１の曲げ変形量、すなわち荷重変化量に応じた電気信号を出力する圧電素子１２２と、圧電素子１２２の電気信号を出力するための出力端子１２３と、曲げ部材１２１との間に圧電素子１２２を気密的に収納するカバー１２４とを備えている。なお、圧電素子１２２は本発明の検出素子に相当する。
【００２６】
曲げ部材１２１は、例えばＳＵＳ３０３等の金属にて円形の板状に形成されており、外周部にはハウジング１０の雌ネジ１０５と螺合される雌ネジ１２１ａが形成され、中心部には中軸１１１の小径軸部１１１ａが挿入される貫通穴１２１ｂが形成され、ピストン１１２と対向する側の面には圧電素子１２２が収納されるリング状の溝１２１ｃが形成され、さらに出力端子１２３を通すための端子用穴１２１ｄが溝１２１ｃの位置に開口するようにして形成されている。
【００２７】
また、曲げ部材１２１においてピストン１１２と対向する面にはテーパ部１２１ｅが形成され、このテーパ部１２１ｅとピストン１１２の曲面部１１２ａとが略線接触状態で当接している。そして、内燃機関の燃焼圧により発生する荷重が、テーパ部１２１ｅと曲面部１１２ａの接触部を介して伝達されることにより、曲げ部材１２１は曲げモーメントを受けて曲げ変形するようになっている。
【００２８】
圧電素子１２２は、圧電セラミックや圧電結晶等の圧電材料にて薄板リング状に形成され、曲げ部材１２１の溝１２１ｃに収納された状態で接着等により曲げ部材１２１に接合され、この曲げ部材１２１の曲げ変形に伴って変形するようになっている。これにより、圧電素子１２２は、曲げ部材１２１の曲げ変形量を電気信号に変換して出力する。
【００２９】
出力端子１２３は、圧電素子１２２の電気信号を外部に取り出すために圧電素子１２２に電気的に接続され、また、曲げ部材１２１に対してはガラスなどにより機械的に接合され電気的には略絶縁されている。なお、出力端子１２３は、例えばボンディングにより接合されたワイヤ（図示せず）により、圧電素子１２２に形成された電極と電気的に接続されている。
【００３０】
カバー１２４は、金属薄板製で略リング状に形成されている。そして、カバー１２４は、圧電素子１２２の収納部である曲げ部材１２１の溝１２１ｃを気密封止するために、曲げ部材１２１に全周溶接されている。
【００３１】
ハウジング１０と中軸１１１との間にはゴム製の円筒状のリング１３が配置され、中軸１１１と曲げ部材１２１との間にはゴム製の円筒状のリング１４が配置されている。
【００３２】
ハウジング１０と荷重検出装置１２は、ピストン１１２と曲げ部材１２１との圧接力（予荷重）が所定の荷重となるようにねじの締め付けトルクが調整され、調整後に例えば溶接もしくはネジの緩み防止剤により固定されている。
【００３３】
次に、上記構成になる燃焼圧センサ１の作動を説明する。
【００３４】
燃焼室３内の混合気が燃焼することにより発生する燃焼圧を中軸１１１が受ける。それにより中軸１１１は押され、燃焼圧により発生する荷重は中軸１１１およびピストン１１２を介して荷重検出装置１２の曲げ部材１２１に伝達される。伝達された荷重により曲げ部材１２１には曲げモーメントが作用し、曲げ部材１２１が曲げ変形する。この曲げ部材１２１の曲げ変形に伴って圧電素子１２２にも歪が生じ、圧電素子１２２はその歪み量に略比例した電気信号を出力する。因みに、圧電素子１２２の歪み量は燃焼圧に比例するため、圧電素子１２２は燃焼圧に略比例した電気信号を出力することになる。
【００３５】
本実施形態では、伝達部材１１を介して伝達される荷重により曲げ部材１２１が曲げられ、この曲げ部材１２１の変形に追従して圧電素子１２２が変形し、圧電素子１２２が変形量（歪み量）に応じた電気信号を出力することを利用して燃焼圧を検出するようにしている。したがって、圧電素子に圧縮荷重を作用させて燃焼圧を検出する従来の燃焼圧センサのように圧電素子の受圧面全域において面接触させる必要がなく、したがって、小さな予荷重であっても、出力感度のばらつきを少なくし且つ特性を安定させることができる。因みに、本実施形態の燃焼圧センサでは、従来の半分程度の予荷重で従来の燃焼圧センサと同等の性能を得ることができる。
【００３６】
また、圧電素子に圧縮荷重を作用させる形式の従来の燃焼圧センサは、荷重検出装置は多くの部品を有するため構造が複雑であり、また数多くの部品を精度良く積層する必要があるという製造上での問題がある。これに対し、本実施形態のように曲げ部材１２１の曲げ変形に伴い圧電素子１２２を変形させる構成にした場合、荷重検出装置１２に荷重を伝達する伝達部材１１の部品点数を削減することができるとともに、荷重検出装置１２はユニット化されてハウジング１０に搭載される構造にして組付け性を向上することができる。
【００３７】
また本実施形態では、圧電素子１２２を気密封止するためのカバー１２４が金属製であるため、ゴム製のＯリングのようなへたりによるシール性の低下は発生しない。
【００３８】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る燃焼圧センサ１を図３にて説明する。本実施形態に係る燃焼圧センサ１は、第１実施形態の燃焼圧センサ１にグロープラグ機能を付加したものである。図３は燃焼圧センサ１を内燃機関のシリンダヘッド２へ取り付けた状態にて示す縦断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図３において、中軸１１１の一端側（燃焼室３側）には筒状のシース管１１３が装着されており、通電により発熱する発熱コイル１５１がシース管１１３内に収納保持されている。また、シース管１１３内には電気絶縁性に富む絶縁粉末１５２が充填されている。
【００４０】
発熱コイル１５１の一端は中軸１１１を介して直流電源（図示せず）の＋電極に導通可能になっており、発熱コイル１５１の他端はシリンダヘッド２やハウジング１０等を介して車体にアースされている。そして、発熱コイル１５１は、通電により発熱して燃焼室３内の空気を加熱するようになっている。なお、発熱コイル１５１は本発明の発熱部材に相当する。
【００４１】
ピストン１１２は、電気絶縁性に富む材質、例えばセラミックよりなる。そして、このピストン１１２とゴム製のリング１４とにより、中軸１１１と曲げ部材１２１との間が絶縁されている。
【００４２】
グロープラグ機能を有する本実施形態の燃焼圧センサ１においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る燃焼圧センサ１について説明する。図４は本発明に係る燃焼圧センサ１を内燃機関のシリンダヘッド２へ取り付けた状態にて示す縦断面図、図５は図４の燃焼圧センサ１における荷重検出装置周辺の拡大断面図である。
【００４４】
本実施形態に係る燃焼圧センサ１は、荷重検出装置１２Ａの構成および荷重検出装置搭載部の構成が第２実施形態と異なっている。第２実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
図４、図５に示すように、荷重検出装置１２Ａの曲げ部材１２１は、第２実施形態の曲げ部材１２１における雌ネジ１２１ａが廃止されている。これに伴い、中軸１１１に螺合される固定用ナット１２５にて、曲げ部材１２１をハウジング１０および中軸１１１に対して固定するようにしている。
【００４６】
曲げ部材１２１における燃焼室３側の面に樹脂製の絶縁シート１２６を配置し、曲げ部材１２１の外周に樹脂製の絶縁壁１２７を設けることで、曲げ部材１２１はハウジング１０に対して電気的に略絶縁されている。また、曲げ部材１２１の内側にゴム製のリング１２８を設け、曲げ部材１２１が、中軸１１１に対しても電気的に略絶縁される構成としている。この構成によれば、第２実施形態のように曲げ部材１２１自体に雌ネジ１２１ａを形成して曲げ部材１２１をハウジング１０に螺合するものよりも、ハウジング１０に対する電気的な絶縁が容易である。
【００４７】
固定用ナット１２５およびピストン１１２は、曲げ部材１２１よりも反燃焼室側に位置している。これに伴い、曲げ部材１２１のテーパ部１２１ｅは、曲げ部材１２１における反燃焼室側の面に形成され、このテーパ部１２１ｅとピストン１１２の曲面部１１２ａとが略線接触状態で当接している。また、ピストン１１２を例えばアルミナ製にして、曲げ部材１２１が中軸１１１に対して電気的に略絶縁されるようにしている。
【００４８】
固定用ナット１２５を中軸１１１に所定の締め付けトルクで締め付けることにより、ピストン１１２を介して所定の荷重で曲げ部材１２１を押し、予め曲げ部材１２１を曲げ変形させている。従って、圧電素子１２２も歪を生じた状態で固定されることになる。固定用ナット１２５と中軸１１１は、緩み防止剤で固定される。なお、固定用ナット１２５の代わりに、図示しないスリーブを中軸１１１に圧入して、曲げ部材１２１を固定しても良い。
【００４９】
曲げ部材１２１には、グランド端子１２９が接続されている。出力端子１２３は、曲げ部材１２１に対してガラスなどにより機械的に接合され、電気的に略絶縁されている。なお、出力端子１２３は、例えばボンディングにより接合されたワイヤにより、圧電素子１２２に形成された電極と電気的に接続されている。
【００５０】
出力端子１２３は、外部に信号を取り出す出力ピン１６１に、被覆導線１６２を介して接続されている。グランド端子１２９は、グランドピン１６３に被覆導線１６４を介して接続されている。出力端子１２３、グランド端子１２９、出力ピン１６１、グランドピン１６３は、全てハウジング１０および中軸１１１に対し、電気的に略絶縁された状態で配置されている。また、発熱コイル１５１に通電するための通電ピン１６５が中軸１１１に対して接合されている。
【００５１】
ハウジング１０における反燃焼室側の開口部には、ケース１６６が圧入されており、このケース１６６の外周部にはＯリング１６７が装着されており、荷重検出装置搭載部が外部に対して略気密を保てる構造となっている。なお、ケース１６６のハウジング１０への接合方法は、圧入に限らず、溶接、ろう材による方法でもよい。
【００５２】
次に、本実施形態の燃焼圧センサ１の作動について説明する。
【００５３】
燃焼室３内の混合気が燃焼することにより発生する燃焼圧を中軸１１１が受ける。燃焼圧によって発生する荷重により、中軸１１１およびピストン１１２は、ハウジング１０に対して上に持ち上げられる、すなわち、反燃焼室側に向かって押される。このため、曲げ部材１２１の曲げ変形が緩和されるのに伴い、圧電素子１２２の歪も緩和される。圧電素子１２２はこの歪量変化に略比例した電気信号を出力する。圧電素子１２２の歪量変化は燃焼圧に比例するため、圧電素子１２２は燃焼圧に略比例した電気信号を出力することになる。
【００５４】
本実施形態の燃焼圧センサ１においても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る燃焼圧センサ１について説明する。本実施形態は、燃焼圧センサ１をスパークプラグ４に一体化したものである。図６は本発明の第４実施形態に係る燃焼圧センサ１を含むスパークプラグ４の全体構成を示す半断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
図６において、スパークプラグ４は、導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼）等よりなる円筒形状のハウジング４１を有しており、このハウジング４１には雄ネジ４１１が形成されている。そして、シリンダヘッドの雌ねじに雄ネジ４１１を螺合することにより、スパークプラグ４がシリンダヘッドに固定されるようになっている。
【００５７】
ハウジング４１の内部には、アルミナセラミック等からなる円筒形状の碍子４２が挿入され、ハウジング４１のかしめ部４１２をかしめることにより、碍子４２がハウジング４１に固定されている。なお、碍子４２は本発明の伝達部材に相当する。
【００５８】
碍子４２の軸孔には中心電極４３等が固定されており、この中心電極４３はハウジング４１に対して絶縁保持されている。中心電極４３は、例えば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、その先端面が碍子４２の先端部から露出するように設けられている。
【００５９】
ハウジング４１における燃焼室側の端部には接地電極４４が接合されている。接地電極４４はＮｉを主成分とするＮｉ基合金からなるもので、その一端部がハウジング４１に溶接された状態で略９０°曲げられて、他端部が中心電極４３の先端部と所定の空隙を有して対向している。
【００６０】
ハウジング４１における反燃焼室側の端部には、荷重検出装置１２Ｂを収納する大径の円筒部４１３が形成され、この円筒部４１３の内周部に雌ネジが形成されている。荷重検出装置１２Ｂの曲げ部材１２１の外周部には雌ねじが形成され、曲げ部材１２１の雌ねじとハウジング４１の雌ネジとを螺合させることにより、荷重検出装置１２Ｂがハウジング４１の円筒部４１３に固定されている。この際、曲げ部材１２１の内周側のテーパ部１２１ｅが碍子４２の外周肩部４２１に押し付けられるようになっている。
【００６１】
上記構成になるスパークプラグ４は、シリンダヘッドに固定されて用いられ、周知のように中心電極４３と接地電極４４との間での放電により、燃焼室内の混合気を着火させる。
【００６２】
そして、燃焼室で燃焼する混合気の燃焼圧が碍子４２に作用して、碍子４２を図６において上方に付勢する力が発生し、その力は、曲げ部材１２１のテーパ部１２１ｅと碍子４２の外周肩部４２１との当接部位を介して曲げ部材１２１に伝達される。伝達された荷重により曲げ部材１２１には曲げモーメントが作用し、曲げ部材１２１が曲げ変形する。この曲げ部材１２１の曲げ変形に伴って圧電素子１２２にも歪が生じ、圧電素子１２２はその歪み量に略比例した電気信号を出力する。圧電素子１２２の歪量変化は燃焼圧に比例するため、圧電素子１２２は燃焼圧に略比例した電気信号を出力することになる。
【００６３】
本実施形態の燃焼圧センサ１においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る燃焼圧センサ１について説明する。図７は本発明の第５実施形態に係る燃焼圧センサ１を含むスパークプラグ４の全体構成を示す半断面図である。
【００６５】
本実施形態は、スパークプラグ４におけるハウジング４１の構成が第４実施形態と異なっている。第４実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６６】
図７に示すように、第４実施形態のハウジング４１における円筒部４１３に相当する部分を、ハウジング４１とは別部材にしている。すなわち、本実施形態では、円筒状のケース４５をハウジング４１に螺合して固定し、円筒状のケース４５に曲げ部材１２１を螺合して荷重検出装置１２Ｂを円筒状のケース４５に固定している。
【００６７】
このように、ハウジング４１とケース４５を別部材にすることにより、ハウジング４１の形状が簡素になるため、ハウジング４１の製作が容易になる。
【００６８】
また、円筒状のケース４５をハウジング４１に螺合する前にハウジング４１のかしめ部４１２のかしめ加工を行うことにより、そのかしめ加工を容易に行うことができる。
【００６９】
（第６実施形態）
第６実施形態に係る燃焼圧センサ１について説明する。図８は本発明の第６実施形態に係る燃焼圧センサ１を含むスパークプラグ４の全体構成を示す半断面図である。
【００７０】
本実施形態は、荷重検出装置１２Ｃにおける曲げ部材１２１の構成が第５実施形態と異なっている。第５実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
図８に示すように、第５実施形態の円筒状のケース４５に相当する部分を、曲げ部材１２１に一体化したものである。すなわち、本実施形態では、円筒状のケース部１２１１を曲げ部材１２１に形成し、ケース部１２１１をハウジング４１に螺合して荷重検出装置１２Ｃをハウジング４１に固定している。
【００７２】
これによると、荷重検出装置１２Ｃのハウジング４１への組み付けが容易になる。また、荷重検出装置１２Ｃのハウジング４１への組み付け前にハウジング４１のかしめ部４１２のかしめ加工を行うことにより、そのかしめ加工を容易に行うことができる。
【００７３】
（第７実施形態）
第７実施形態に係る燃焼圧センサ１について説明する。図９は本発明の第７実施形態に係る燃焼圧センサ１を含むスパークプラグ４の全体構成を示す半断面図である。
【００７４】
本実施形態は、荷重検出装置１２Ｄにおけるカバー１２４の構成が第５実施形態と異なっている。第５実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
図９に示すように、第５実施形態の円筒状のケース４５に相当する部分を、カバー１２４に一体化したものである。すなわち、本実施形態では、円筒状のケース部１２４１をカバー１２４に形成し、ケース部１２４１をハウジング４１に螺合して荷重検出装置１２Ｄをハウジング４１に固定している。
【００７６】
これによると、荷重検出装置１２Ｄのハウジング４１への組み付けが容易になる。また、荷重検出装置１２Ｄのハウジング４１への組み付け前にハウジング４１のかしめ部４１２のかしめ加工を行うことにより、そのかしめ加工を容易に行うことができる。
【００７７】
また、内燃機関の振動ノイズは、ハウジング４１からカバー１２４を経由して圧電素子１２２に伝わるが、本実施形態では、振動ノイズの伝達経路が長くなるため振動ノイズが減衰され、燃焼圧の検出感度が向上する。
【００７８】
（第８実施形態）
第８実施形態に係る燃焼圧センサ１について説明する。本実施形態は、スパークプラグ６と点火コイル７を一体化した内燃機関用の点火装置５に、燃焼圧センサ１を一体化したものである。図１０は本発明の第８実施形態に係る燃焼圧センサ１を含む点火装置５の全体構成を示す断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
図１０に示すように、磁性体で且つ導電性の鉄鋼材料よりなる円筒形状のハウジング５１内に、スパークプラグ６と点火コイル７が収納され、ハウジング５１における反燃焼室側の端部に燃焼圧センサ１が装着されている。ハウジング５１の外周面には雄ネジ５１１が形成され、シリンダヘッドの雌ねじに雄ネジ５１１を螺合することにより、スパークプラグ６の両電極が図示しない車両用内燃機関の燃焼室に露出するようにして、点火装置５がシリンダヘッドに固定される。
【００８０】
ハウジング５１内には電気絶縁性に富むアルミナ等のセラミックからなる円筒状の碍子５２が収納されており、この碍子５２は、燃焼室側に位置するプラグ側筒部５２１と、このプラグ側筒部５２１から反燃焼室側に向かって延びるコイル側筒部５２２とを有している。
【００８１】
スパークプラグ６は、導電性金属よりなるステム６１、導電性金属よりなる中心電極６２、および導電性金属よりなる接地電極６３等から構成されている。そして、ステム６１および中心電極６２は、碍子５２におけるプラグ側筒部５２１の中心穴に挿入されており、この中心電極６２の一端は燃焼室に露出している。また、接地電極６３はハウジング５１に溶接等により一体化されており、この接地電極６３は中心電極６２の一端と対向している。
【００８２】
点火コイル７は、１次巻線７１、２次巻線７２、磁性材料よりなる円柱状の中心コア７３、および電気絶縁性の樹脂にて有底円筒状に形成された２次スプール７４等から構成されている。
【００８３】
１次巻線７１は、碍子５２におけるコイル側筒部５２２の外周面の凹部に直接巻線されている。そして、１次巻線７１の両端は図示しないターミナルを介して、接続コネクタ８のコネクタ端子８１に接続されており、これにより１次巻線７１に図示しないイグナイタからの制御信号が入力されるようになっている。
【００８４】
２次スプール７４の外周に２次巻線７２が巻かれ、２次スプール７４の中心穴に中心コア７３が挿入されている。そして、２次巻線７２、中心コア７３および２次スプール７４は、コイル側筒部５２２の中心穴に挿入されている。
【００８５】
２次巻線７２の高電圧端は、スパークプラグ６の中心電極６２に接続され、２次巻線７２の低電圧端は、図示しないターミナルを介してハウジング５１に接続されている。なお、ハウジング５１は、シリンダヘッド等を介して図示しない車両のボデーに接地されている。
【００８６】
碍子５２における反燃焼室側の端部には、セラミックまたは金属よりなる鍔付き円筒状のピストン５３が配置されている。そして、ハウジング５１における反燃焼室側の端部に螺合された円筒状のボルト５４により、ピストン５３の鍔部が碍子５２の端部に押し付けられるとともに、碍子５２およびピストン５３がハウジング５１に固定されている。なお、碍子５２およびピストン５３は、本発明の伝達部材を構成している。
【００８７】
荷重検出装置１２Ｅは、曲げ部材１２１の内周部がピストン５３の円筒部に当接するようにして配置され、曲げ部材１２１や圧電素子１２２等は、円筒状のケース部１２４１を有するカバー１２４内に収納されている。そして、ケース部１２４１をボルト５４に螺合することにより、荷重検出装置１２Ｅをボルト５４に固定するとともに、所定の荷重で曲げ部材１２１を押して、予め曲げ部材１２１を曲げ変形させている。
【００８８】
圧電素子１２２の電気信号を出力するための出力端子は、接続コネクタ８のコネクタ端子８２に接続されており、これにより圧電素子１２２の出力信号が図示しない制御装置に出力されるようになっている。
【００８９】
上記構成の点火装置５は、イグナイタからの制御信号に基づいて点火コイル７が高電圧を発生し、スパークプラグ６はその高電圧を火花ギャップ間で放電して燃焼室内の混合気を着火させる。燃焼室内での燃焼によって発生した圧力は、碍子５２およびピストン５３を介して、荷重検出装置１２Ｅの曲げ部材１２１に伝達され、曲げ部材１２１の内周部が押される。
【００９０】
それにより、曲げ部材１２１が曲げ変形し、この曲げ部材１２１の曲げ変形に伴って圧電素子１２２にも歪が生じ、圧電素子１２２はその歪み量に略比例した電気信号を出力する。因みに、圧電素子１２２の歪み量は燃焼圧に比例するため、圧電素子１２２は燃焼圧に略比例した電気信号を出力することになる。
【００９１】
本実施形態の燃焼圧センサ１においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
（第９実施形態）
第９実施形態に係る燃焼圧センサ１について説明する。図１１は本発明の第９実施形態に係る燃焼圧センサ１を含む点火装置５の全体構成を示す断面図である。
【００９３】
本実施形態は、碍子５２およびピストン５３の固定方法が第８実施形態と異なっている。第８実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９４】
図１１に示すように、本実施形態では、ハウジング５１のかしめ部５１２をかしめることにより、碍子５２およびピストン５３をハウジング５１に固定している。また、ケース部１２４１をハウジング５１に螺合することにより、荷重検出装置１２Ｅをハウジング５１に固定するとともに、所定の荷重で曲げ部材１２１を押して、予め曲げ部材１２１を曲げ変形させている。
【００９５】
これによると、第８実施形態におけるボルト５４が不要であるため、ボルト５４の高さの分、点火装置５の軸方向寸法を短くすることができる。
【００９６】
（第１０実施形態）
第１０実施形態に係る燃焼圧センサ１について説明する。図１２は本発明の第１０実施形態に係る燃焼圧センサ１を含む点火装置５の全体構成を示す断面図である。
【００９７】
本実施形態は、碍子５２の構成が第９実施形態と異なっている。第９実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９８】
図１２に示すように、本実施形態では、第９実施形態におけるピストン５３に相当する部分が碍子５２に一体に形成されている。なお。碍子５２は本発明の伝達部材に相当する。
【００９９】
これによると、燃焼圧力は碍子５２のみを介して荷重検出装置１２Ｅの曲げ部材１２１に伝達されるため、燃焼圧の検出感度が向上する。
【０１００】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、荷重変化に基づく歪み量に応じた電気信号を出力する検出素子として、圧電素子１２２を用いたが、検出素子として歪ゲージを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃焼圧センサの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の燃焼圧センサにおける荷重検出装置１２周辺の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る燃焼圧センサの全体構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る燃焼圧センサの全体構成を示す縦断面図である。
【図５】図４の燃焼圧センサにおける荷重検出装置１２周辺の拡大断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る燃焼圧センサ１を含むスパークプラグ４の全体構成を示す半断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る燃焼圧センサ１を含むスパークプラグ４の全体構成を示す半断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る燃焼圧センサ１を含むスパークプラグ４の全体構成を示す半断面図である。
【図９】本発明の第７実施形態に係る燃焼圧センサ１を含むスパークプラグ４の全体構成を示す半断面図である。
【図１０】本発明の第８実施形態に係る燃焼圧センサ１を含む点火装置５の全体構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第９実施形態に係る燃焼圧センサ１を含む点火装置５の全体構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１０実施形態に係る燃焼圧センサ１を含む点火装置５の全体構成を示す断面図である。
【図１３】従来の燃焼圧センサの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１１…伝達部材、２２…荷重検出装置、１２１…曲げ部材、１２５…圧電素子（検出素子）。
【図１】
2005024537.tif 000003
【図２】
2005024537.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005024537.tif 000006
【図５】
2005024537.tif 000007
【図６】
2005024537.tif 000008
【図７】
2005024537.tif 000009
【図８】
2005024537.tif 000010
【図９】
2005024537.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2005024537.tif 000013
【図１２】
2005024537.tif 000014
【図１３】
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