(57)【要約】  【課題】  燃焼圧に伴うエンジンヘッドの変形の影響を受けにくくすることができる燃焼圧センサ付きグロープラグを提供する。  【解決手段】  先端側主体金具５０と後端側主体金具６０との接合部位４１（部位Ｄ）より先端側の部位は、先端側主体金具５０と、後端側主体金具６０、圧力検知スリーブ９０、中間スリーブ９５および支持部材７０からなる筒状体の一部とによる２重管構造を構成し、内側にあるその筒状体の一部にはエンジンヘッドの変形による直接の押圧力が加わらない。この接合部位４１を、シール部５３の先端の部位Ａと、ねじ部６７の後端の部位Ｂとの中央の部位Ｃ、もしくはその中央の部位Ｃよりも後端側の部位（部位Ｃ−部位Ｂ間）に形成すれば、エンジンヘッドの変形によってシール部５３とねじ部６７との間で主体金具４０が変形しても、ヒータ部材１０の変位には影響を及ぼしにくい。【選択図】  図２
2007085578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に沿って延びる軸孔を有する主体金具と、
通電によって発熱するヒータと該ヒータの後端側に位置して該ヒータと電気的に導通される中軸とを有するヒータ部材であって、前記軸線方向に沿って変位するように、前記軸孔内に配置されるヒータ部材と、
内燃機関の燃焼圧に応じて前記軸線方向に変位する前記ヒータ部材を介して伝達される燃焼圧を検出する燃焼圧センサと、
前記軸孔の内壁面から突出し、前記ヒータ部材を保持する突出部と
を備え、
前記主体金具は、
その外周面上に、内燃機関の取付孔に螺合するねじ部と、そのねじ部よりも先端側にて、前記取付孔の内周面に当接するシール部とが形成され、
前記突出部のうち、前記軸孔の内壁面との結合部位は、
前記シール部の前記軸線方向先端の部位と、前記ねじ部の前記軸線方向後端の部位との中央の部位、もしくはその中央の部位よりも後端側の部位にあることを特徴とする燃焼圧センサ付きグロープラグ。
【請求項２】
前記結合部位は、前記ねじ部の前記軸線方向先端の部位、もしくはその部位よりも先端側の部位にあることを特徴とする請求項１に記載の燃焼圧センサ付きグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼圧の変化を検出するための燃焼圧センサを一体に備え、内燃機関の始動を補助する燃焼圧センサ付きグロープラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動を補助するためのグロープラグに、内燃機関の燃焼圧を検出するための燃焼圧センサを一体に備えたものが知られている。このような燃焼圧センサ付きグロープラグでは、一般に、燃焼圧を検出するセンサ素子として圧電セラミックスが利用される。そして、主体金具（ハウジング）の軸孔内を挿通される中軸の先端にヒータ（発熱体）を接合したヒータ部材が、主体金具の先端部にて、圧入嵌合による固着またはロウ付けにより接合、固定されされている。また、ヒータ部材の後端部と主体金具の後端部との間で、圧電セラミックスが予荷重を加えられた状態で保持される構成を有する（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
このような燃焼圧センサ付きグロープラグがエンジンヘッドの取付孔に取り付けられる際には、シールを兼ねて主体金具の先端部外周面を取付孔の燃焼室側の内周面に当接させた状態で、主体金具の外周に形成された雄ねじ部が取付孔の雌ねじ部に螺合される。すなわち主体金具は、先端部と雄ねじ部とによってエンジンヘッドに係止された状態となる。内燃機関の駆動に伴い発生した燃焼圧によってエンジンヘッドに変形が生ずると、主体金具は先端部に押圧力を受けて雄ねじ部との間で圧縮されるため、胴部がその径方向に膨らむように弾性的に変形する。その結果、主体金具の先端部と雄ねじ部との距離が短くなり、先端部に固定されたヒータ部材が主体金具に対して相対的に変位する。すると圧電セラミックスに加えられた予荷重が軽減され、そのときの圧電セラミックスの電荷の変化を検出することで燃焼圧の検出が行われる。
【特許文献１】特開２００４−１２４９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、主体金具とヒータ部材との間の変位を生じさせる主体金具の胴部の変形はエンジンヘッドの変形によるものであるため、他の気筒で発生した燃焼圧に起因するエンジンヘッドの変形によっても変位が生じ、ノイズとして検出されてしまう場合がある。また、燃焼圧センサ付きグロープラグが剛性の異なるエンジンヘッドに取り付けられた場合、燃焼圧に伴うエンジンヘッドの変形量が異なるためヒータ部材の変位の大きさに差が生じ、異なった出力（燃焼圧の検出値）が得られる場合がある。このため、燃焼圧センサ付きグロープラグの取り付け後にキャリブレーションを行って、検出される燃焼圧が正しい値と検出値が正しくなるように補正する必要があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、燃焼圧に伴うエンジンヘッドの変形の影響を受けにくくすることができる燃焼圧センサ付きグロープラグ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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の燃焼圧センサ付きグロープラグは、軸線方向に沿って延びる軸孔を有する主体金具と、通電によって発熱するヒータと該ヒータの後端側に位置して該ヒータと電気的に導通される中軸とを有するヒータ部材であって、前記軸線方向に沿って変位するように、前記軸孔内に配置されるヒータ部材と、内燃機関の燃焼圧に応じて前記軸線方向に変位する前記ヒータ部材を介して伝達される燃焼圧を検出する燃焼圧センサと、前記軸孔の内壁面から突出し、前記ヒータ部材を保持する突出部とを備え、前記主体金具は、その外周面上に、内燃機関の取付孔に螺合するねじ部と、そのねじ部よりも先端側にて、前記取付孔の内周面に当接するシール部とが形成され、前記突出部のうち、前記軸孔の内壁面との結合部位は、前記シール部の前記軸線方向先端の部位と、前記ねじ部の前記軸線方向後端の部位との中央の部位、もしくはその中央の部位よりも後端側の部位にあることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明の燃焼圧センサ付きグロープラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記結合部位は、前記ねじ部の前記軸線方向先端の部位、もしくはその部位よりも先端側の部位にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明の燃焼圧センサ付きグロープラグでは、ヒータ部材と主体金具との間に突出部を介在させたことで、ヒータ部材を主体金具に直接固定しないため、燃焼圧によりエンジンヘッドに変形が生じ、シール部とねじ部との間で主体金具が押圧力を受け変形を生じても、ヒータ部材の変位には影響を及ぼしにくくすることができる。さらに、主体金具のシール部の先端の部位と、ねじ部の後端の部位との中央の部位、もしくはその中央の部位よりも後端側の部位にて主体金具と突出部との結合部位が形成されるようにすれば、主体金具の変形がヒータ部材の変位に及ぼす影響を、より確実に、低減することができる。なお、上記中央の部位よりも先端側の部位に結合部位がある場合、燃焼圧によって主体金具がシール部とねじ部との間で圧縮される押圧力を受けると、シール部と結合部位との間での主体金具の変形に加え、結合部位とねじ部との間で主体金具が変形しやすくなり、軸線方向において結合部位が変位する虞が生ずる。すると、その結合部位に結合された突出部とともにヒータ部材に変位が生じ、燃焼圧センサにノイズとして検出されてしまう虞がある。
【０００９】
また、請求項２に係る発明の燃焼圧センサ付きグロープラグのように、ねじ部の先端の部位、もしくはその部位よりも先端側の部位に結合部位を形成すれば、内燃機関の燃焼室から主体金具の内周と突出部の外周との間に入り込んだ高温の燃焼ガスが結合部位より後端側に進入することがなく、ねじ部に到達することがない。このため、燃焼ガスによる熱負荷がねじ部にかかりにくく、熱膨張に起因するねじ部の取り付け緩みの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した燃焼圧センサ付きグロープラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、燃焼圧センサ付きグロープラグの一例としての本実施の形態のグロープラグ１の構造について説明する。図１は、グロープラグ１の一部切欠縦断面図である。図２は、エンジンヘッド２００に取り付けたグロープラグ１の先端側の拡大断面図である。なお、軸線Ｏ方向において、セラミックヒータ２０の配置された側（図１における下側）をグロープラグ１の先端側、燃焼圧センサ１００の配置された側（図１における上側）を後端側として説明する。
【００１１】
本実施の形態のグロープラグ１は、例えばディーゼルエンジンのエンジンヘッドに取り付けられ、エンジン始動時の点火を補助する熱源として利用される。図１に示すように、主体金具４０の先端側にはセラミックヒータ２０が配置されており、主体金具４０の軸孔５１，６１内を挿通される中軸３０と機械的に接続され、一体となったヒータ部材１０として構成される。ヒータ部材１０のセラミックヒータ２０は先端側が燃焼室内に露出され、燃焼圧による押圧力を受けると軸線Ｏ方向に変位し、その押圧力が主体金具４０の後端側に設けられた燃焼圧センサ１００に伝達されるように構成されている。
【００１２】
図１，図２に示すように、主体金具４０は、軸線Ｏ方向に貫通する軸孔５１，６１を有し、軸線Ｏ方向に分割される２つの構成部品が接合部位４１において溶接された長細い筒状の金属部材である。接合部位４１より先端側の先端側主体金具５０は長細い円筒状の胴部５６を有し、その軸孔５１の内径が先端部５５にて縮径されている。そしてこの先端部５５に、先端側に向け先細るテーパ面５４を有するシール部５３が形成されている。シール部５３は、そのテーパ面５４を取付孔２１０の先端側（図中下方の燃焼室側）に形成された係止面２２０（図３参照）に当接させ、取付孔２１０の内周面と主体金具４０の外周面との間への燃焼ガスの進入を防ぐための部位である。
【００１３】
また、接合部位４１より後端側の後端側主体金具６０には、その外周面にグロープラグ１をエンジンヘッド２００の取付孔２１０（図３参照）に取り付けるためのねじ部６７が形成されている。そして図１に示すように、ねじ部６７よりも後端側には、エンジンヘッド２００への取り付けの際に使用される工具が係合する工具係合部６６が形成されている。後端側主体金具６０の軸孔６１の内径は、この工具係合部６６内で拡径され、拡径部６３として構成されている。工具係合部６６の後端には、後述する燃焼圧センサ１００を後端側主体金具６０に固定するため、軸線Ｏと直交する断面が円環状で、軸線Ｏ方向後端側に向けて壁状に突出する基端部６２が設けられている。
【００１４】
また、図１，図２に示すように、後端側主体金具６０のねじ部６７よりも先端側の部分には、主体金具４０の軸孔５１，６１の内壁面から突出した凸部６４が形成されている。さらに凸部６４の先端側は外径が二段階に縮径されており、最も先端側の小径部６５の外周には、後述する圧力検知スリーブ９０の後端部９２が係合される。なお、本実施の形態では、主体金具４０は先端側主体金具５０と後端側主体金具６０とから構成されており、先端側主体金具５０の軸孔５１と、後端側主体金具６０の軸孔６１とが連結して主体金具４０の軸孔５１，６１をなす。つまり軸孔は、先端側主体金具５０と後端側主体金具６０との接合部位４１において連結されており、上記凸部６４は、この接合部位４１より軸孔５１，６１内に突出された状態となる。本実施の形態においては、軸孔５１，６１と凸部６４との結合部位は、この接合部位４１付近に位置することとなる。
【００１５】
この主体金具４０の軸孔５１，６１内には、軸線Ｏ方向に延びる鉄系素材（例えばＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼）からなる金属製の中軸３０が挿通されている。中軸３０の先端には小径の係合部３１が形成され、この係合部３１に金属製筒状の接続リング１５が嵌合される。そして接続リング１５に後述するセラミックヒータ２０の後端部２９が圧入嵌合されることによって、接続リング１５を介し、中軸３０とセラミックヒータ２０とが機械的に接続され、ヒータ部材１０として一体に構成される。
【００１６】
また、図１に示すように、中軸３０の後端側には小径の後端部３２が形成されている。後端部３２は、後述する燃焼圧センサ１００内を挿通する位置に配置され、その後端側が燃焼圧センサ１００より後方に露出されている。そして後端部３２のその露出部分には、セラミックヒータ２０に通電するための外部回路との電気的な接続を行う接続端子８０が加締めにより固定されている。
【００１７】
次に、後端側主体金具６０の基端部６２には、燃焼圧センサ１００が設けられている。燃焼圧センサ１００は、例えばシリコン等の半導体基板上にピエゾ抵抗型素子を形成した公知の半導体歪みゲージ（後述する歪検出素子１２０）をダイアフラム上に配設し、燃焼圧による押圧力によってダイアフラムを撓ませることで燃焼圧の検出を行うセンサである。後端側主体金具６０の基端部６２に固定される歪部材１１０は、基端部６２の外周を取り囲んで係合するリング状の係止部１１１と、その係止部１１１の縁端を周縁とし、軸線Ｏ方向を厚み方向とする薄い円環状の金属板からなるダイアフラム部１１２とから構成される。ダイアフラム部１１２は可撓性を有し、中央が開口されており、その開口に中軸３０の後端部３２が接触しないように挿通されている。
【００１８】
この歪部材１１０のダイアフラム部１１２上には複数の歪検出素子１２０が貼設されている。歪検出素子１２０は、ダイアフラム部１１２が撓むことにより歪みが生じ、その歪みの度合いにあわせて自身の抵抗値が変化する。また、ダイアフラム部１１２に対向するように、歪部材１１０よりも後端側には中継基板１３０が配置されている。この中継基板１３０上には、歪検出素子１２０の抵抗値を電圧値に変換して増幅し、検出値として出力するための公知の電気回路などを内蔵したＡＳＩＣ１３１等が配設されている。なお、歪検出素子１２０は中継基板１３０と図示外の金ワイヤーやフレキシブルケーブルなどにより電気的に接続されている。また、中継基板１３０には、ＥＣＵ等の外部回路（図示外）と電気的な接続を行うための接続ケーブル１３２が接続されている。
【００１９】
また、中軸３０の後端部３２には絶縁性セラミックからなる筒状の筒部材１４０が嵌合され、先端が、中軸３０の後端部３２が形成される段状の境目部分に当接した状態で固定されている。そして筒部材１４０の後端は、歪部材１１０のダイアフラム部１１２の中央の開口部分の周縁に当接されている。燃焼圧によりヒータ部材１０の中軸３０が軸線Ｏ方向後端側に変位した際には、ダイアフラム部１１２の開口部分が筒部材１４０に押圧されて、ダイアフラム部１１２に撓みが生ずるように構成されている。
【００２０】
そして筒部材１４０および中軸３０の外周と、後端側主体金具６０の拡径部６３の内周との間隙には鍔付き筒状の絶縁部材１５０が配設されており、主体金具４０と中軸３０とが絶縁されている。さらに、絶縁部材１５０の先端面と、軸孔６１の拡径部６３先端側の段状の面と、中軸３０の外周面とで囲まれた間隙には、例えばシリコンゴムからなるＯリング１６０が介在されており、主体金具４０の軸孔５１，６１内の気密性の維持と、軸孔５１，６１の内周面に中軸３０の外周面が接触しないように中軸３０の位置決めとを行っている。
【００２１】
また、後端側主体金具６０の基端部６２に配置された上記歪部材１１０や中継基板１３０の外周および上方（後端側）を覆うカバー１７０が設けられており、歪部材１１０の係止部１１１の外周に係合した状態で外周全周をレーザ溶接されることにより、後端側主体金具６０と一体に固定されている。なお、カバー１７０と、中軸３０の後端部３２に固定される接続端子８０との間には環状の絶縁ゴム１８０が介在されており、両者の絶縁が図られている。
【００２２】
次に、図２に示すように、先端側主体金具５０の軸孔５１内の先端側に配置されるセラミックヒータ２０は丸棒状をなし、先端部２８が曲面状に加工された絶縁性セラミックからなる基体２５の内部に、導電性セラミックからなる断面略Ｕ字状の発熱素子２４が埋設された構造を有する。発熱素子２４は、セラミックヒータ２０の先端部２８に配置され、その曲面にあわせて両端が略Ｕ字状に折り返された発熱体２１と、その発熱体２１の両端にそれぞれ接続され、セラミックヒータ２０の後端部２９に向けて軸線Ｏに沿って略平行に埋設されたリード部２２，２３とから構成される。発熱体２１は、その断面積がリード部２２，２３の断面積よりも小さくなるように成形されており、通電時、主に発熱体２１において発熱が行われる。また、セラミックヒータ２０の後端部２９の外周面には、リード部２２，２３のそれぞれから突出された電極取出部２６，２７が、互いに軸線Ｏ方向にずれた位置に露出されている。なお、セラミックヒータ２０が、本発明における「ヒータ」に相当する。
【００２３】
このセラミックヒータ２０の胴部分の外周には、円筒状のヒータ支持部材７０が取り巻くように配置されている。ヒータ支持部材７０は導電性の金属部材からなり、セラミックヒータ２０が、後端部２９の電極取出部２６を後方に露出させた状態で圧入により固定される。ヒータ支持部材７０の内周面にはセラミックヒータ２０の電極取出部２７が接触されており、ヒータ支持部材７０とセラミックヒータ２０のリード部２３とが電気的に接続されている。一方で、電極取出部２６は、セラミックヒータ２０の後端部２９に嵌合された接続リング１５の内周面に接触されている。また、ヒータ支持部材７０の後端側には外方に突設された鍔部７１が周方向全周にわたって形成されている。鍔部７１は、鍔部７１より後端側に設けられた係合部７２の外周に、中間スリーブ９５の先端部９６を係合させる際の位置決めとして機能する。
【００２４】
次に、中間スリーブ９５は、ヒータ支持部材７０に固定されたセラミックヒータ２０の後端部２９と、接続リング１５を介しセラミックヒータ２０に機械的に接続された中軸３０の先端部とを取り囲む位置に配置された金属製筒状の部材で、先端部９６がヒータ支持部材７０の係合部７２に溶接されている。中間スリーブ９５は中軸３０とは非接触の状態で固定されており、両者間は空隙をもって絶縁されている。後端部９７は段状に小径に形成され、そこに圧力検知スリーブ９０の先端部９１が係合されて溶接されている。
【００２５】
圧力検知スリーブ９０は中間スリーブ９５よりも厚みの薄い、例えばＳＵＳ等の金属製の円筒形状の部材で、中間スリーブ９５と同様に、中軸３０とは空隙をもって絶縁されている。圧力検知スリーブ９０の先端部９１は中間スリーブ９５の後端部９７に係合され、後端部９２は後端側主体金具６０の先端の小径部６５に係合されており、それぞれ溶接により接合されている。圧力検知スリーブ９０は、軸線Ｏ方向に圧縮される圧力を加えられた際に、その胴部９３が径方向に広がって撓むことができるように構成されている。
【００２６】
このような構成により、後端側主体金具６０、圧力検知スリーブ９０、中間スリーブ９５およびヒータ支持部材７０はそれぞれ連結され、各連結部分が溶接されることで一体となり、高い気密性を保つことができる筒状体の形態に構成される。そしてこの筒状体内に、接続リング１５により一体に接合されたセラミックヒータ２０と中軸３０とからなるヒータ部材１０が配置される。このヒータ部材１０のセラミックヒータ２０は上記筒状体先端側のヒータ支持部材７０に固定され、中軸３０は筒状体後端側に配設されるＯリング１６０によって、筒状体と接触しないように位置決め支持される。
【００２７】
また、先端側主体金具５０は、その軸孔５１の後端側に後端側主体金具６０の凸部６４を係合させるようにして、上記筒状体の外周を取り囲む。この状態で接合部位４１が溶接され、先端側主体金具５０と後端側主体金具６０とが一体となった主体金具４０が形成される。このとき、先端側主体金具５０のシール部５３はヒータ支持部材７０の外周を囲う位置に配置されるが、ヒータ支持部材７０を保持（固定）してはいない。
【００２８】
なお、本発明における「突出部」とは、上記筒状体において接合部位４１より先端側で先端側主体金具５０内にてヒータ部材１０を支持する部位を指し、より具体的には後端側主体金具６０の凸部６４、圧力検知スリーブ９０、中間スリーブ９５およびヒータ支持部材７０をいう。これらにより構成される「突出部」は、本実施の形態のように後端側主体金具６０の一部を含めた複数の部材から構成してもよいし、単一の部材から構成してもよいし、後端側主体金具６０と一体となってもよい。また、本発明における「突出部のうち、軸孔の内壁面との結合部位」は、主体金具４０の軸孔５１，６１から突出する上記突出部の根元付近の部位（より具体的には凸部６４の根元付近の部位）であり、本実施の形態においては凸部６４のうち、接合部位４１付近の部位が相当するが、必ずしも結合部位と接合部位４１とが一致するわけではなく、軸孔と突出部との境目付近の部位が結合部位に相当する。例えば、凸部６４、圧力検知スリーブ９０、中間スリーブ９５およびヒータ支持部材７０に相当する単一もしくは複数の部材の一端部が、主体金具４０の軸孔５１，６１の内壁面に直接接合された形態である場合には、その一端部における軸孔５１，６１の内壁面との接合部位が、本発明における「結合部位」に相当する。
【００２９】
また、前述したように、ヒータ支持部材７０は、その内部にてセラミックヒータ２０の電極取出部２７を介しリード部２３と電気的に接続されており、後端側主体金具６０、圧力検知スリーブ９０、中間スリーブ９５およびヒータ支持部材７０からなる上記筒状体は、発熱体２１に電圧を印加するための一方の電極として機能する。一方、中軸３０の係合部３１とセラミックヒータ２０の後端部２９とが金属製の接続リング１５により接続されている。これにより、セラミックヒータ２０のリード部２２と中軸３０とが電気的に接続され、中軸３０は、発熱体２１に電圧を印加するための他方の電極として機能する。つまり、主体金具４０と中軸３０とが、セラミックヒータ２０の発熱素子２４に電圧を印加するための２つの電極として機能する。
【００３０】
次に、グロープラグ１において、エンジンの燃焼圧を検出する際の動作について、図１〜図３を参照して説明する。図３は、燃焼圧による押圧力を受けて変形の生じたグロープラグ１の先端側の拡大断面図である。なお、図３では説明のため、先端側主体金具５０や圧力検知スリーブ９０に生ずる撓みは、実際の大きさよりも誇張して描画している。
【００３１】
図１に示す、グロープラグ１が内燃機関のエンジンヘッド２００の取付孔２１０（図３参照）に取り付けられる際には、セラミックヒータ２０の先端部２８を燃焼室内に露出させた状態で後端側主体金具６０のねじ部６７が螺合される。このとき、取付孔２１０の燃焼室側に設けられた係止面２２０（図３参照）にシール部５３のテーパ面５４が当接され、ねじ部６７とシール部５３とが取付孔２１０内に係止されることで、主体金具４０がエンジンヘッド２００に固定される。
【００３２】
エンジンの稼働に伴い燃焼室内の圧力が増加すると、燃焼圧によってエンジンヘッド２００に変形を生ずる場合がある。図３に示すように、この変形によってシール部５３が押圧力（図中矢印Ｕで示す。）を受けると、主体金具４０は、そのシール部５３と、取付孔２１０に係止されるねじ部６７との間で圧縮される。すると、ねじ部６７よりも先端側の接合部位４１にて後端側主体金具６０に接合された先端側主体金具５０が軸線Ｏ方向に圧縮される押圧力を受け、その胴部５６において、径方向に広がる撓み（図中矢印Ｓで示す。）を生ずる。しかし、後端側主体金具６０はねじ部６７によってエンジンヘッド２００に固定されているので、エンジンヘッド２００の変形に伴う内部応力の影響がほとんど及ばない。従って、その後端側主体金具６０に結合された圧力検知スリーブ９０、中間スリーブ９５、ヒータ支持部材７０およびヒータ部材１０も、エンジンヘッド２００の変形に伴う内部応力の影響をほとんど受けることがない。そして、ヒータ部材１０は先端側主体金具５０には固定されていないため、エンジンヘッド２００の変形に起因するヒータ部材１０の変位は生じにくい。
【００３３】
一方、燃焼室内に露出されたセラミックヒータ２０の先端部２８が燃焼圧による押圧力（図中矢印Ｖで示す。）を受けると、後端側主体金具６０、圧力検知スリーブ９０、中間スリーブ９５およびヒータ支持部材７０のうちで最も厚みが薄く剛性の低い圧力検知スリーブ９０が、押圧力の作用を受けて胴部９３にて径方向に広がる撓み（図中矢印Ｔで示す。）を生ずる。この撓みによって、ヒータ部材１０が後端側主体金具６０に対して軸線Ｏ方向後端側に変位する。すると、中軸３０の後端部３２に固定された筒部材１４０の後端に、歪部材１１０のダイアフラム部１１２の開口部分の周辺が軸線Ｏ方向後端側に押圧される。これによりダイアフラム部１１２は撓み、ダイアフラム部１１２に貼設された歪検出素子１２０に歪みが生ずる。歪検出素子１２０には外部回路（図示外）から供給される電圧が印加されており、歪みの大きさ、すなわちヒータ部材１０の変位の大きさに応じて変化する歪検出素子１２０の抵抗値が電圧値の変化として検出され、燃焼圧の検出値として外部回路に対し出力される。
【００３４】
このようにグロープラグ１では、図３に示すように、先端側主体金具５０の胴部５６が撓むことで、つまり、シール部５３とねじ部６７との間において主体金具４０が変形することで、エンジンヘッド２００の変形に対するヒータ部材１０の変位への影響を低減できる構造を有している。ここで、先端側主体金具５０と後端側主体金具６０との接合部位４１をシール部５３に近づけた場合、後端側主体金具６０の接合部位４１からねじ部６７までの部位は、エンジンヘッド２００の変形に伴う押圧力を受けることとなる。すると、後端側主体金具６０の接合部位４１よりも先端側の部位、すなわち凸部６４やその先端で圧力検知スリーブ９０が結合された小径部６５の位置も変位を生ずることとなり、その結果、エンジンヘッド２００の変形に伴いヒータ部材１０に変位が生ずる虞がある。
【００３５】
そこで本実施の形態では後述する評価試験の結果に基づいて、図２に示すように、シール部５３の先端の部位Ａとねじ部６７の後端の部位Ｂとの中央の部位Ｃ、もしくはその中央の部位Ｃよりも後端側の部位（部位Ｃより後端）に、接合部位４１（部位Ｄ）が位置することとして規定している。ここで、接合部位４１（部位Ｄ）を基準としたのは、接合部位４１より先端側の部位は、先端側主体金具５０と、後端側主体金具６０の凸部６４や圧力検知スリーブ９０などからなる上記筒状体の一部とによる２重管構造を構成しており、内側にある上記筒状体の一部にはエンジンヘッド２００の変形による直接の押圧力が加わらないためである。シール部５３の先端の部位Ａと、ねじ部６７の後端の部位Ｂとの中央の部位Ｃよりも先端側の部位（部位Ａ−部位Ｃ間）に接合部位４１（部位Ｄ）がある場合、燃焼圧によって主体金具４０がシール部５３とねじ部６７との間で圧縮される押圧力を受けると、先端側主体金具５０のシール部５３と接合部位４１との間の部位に加え、後端側主体金具６０の接合部位４１とねじ部６７との間の部位が撓みやすいため、この部位と一体となった凸部６４の軸線Ｏ方向における位置が変位して、ノイズとして検出されてしまう虞がある。
【００３６】
［実施例１］
上記のように接合部（部位Ｄ）をシール部５３の先端の部位Ａとねじ部６７の後端の部位Ｂとの中央の部位Ｃ、もしくはその中央の部位Ｃよりも後端側の部位（部位Ｃより後端）に位置するように規定することによる効果を確認するため、以下に示す評価試験を行った。
【００３７】
この評価試験では、先端側主体金具と後端側主体金具との接続部の位置を異ならせて作製した１１本のグロープラグのサンプルを２種類のエンジンヘッドＱ，Ｒそれぞれに順に組み付け、同一の燃焼圧を印加して、得られる出力値から感度依存性を求めた。エンジンヘッドＲはグロープラグの取付孔の周囲に大きな空洞を有するエンジンヘッドであり、エンジンヘッドＱは、空洞を有しないエンジンヘッドである。いずれもアルミニウム製で、空洞を有するエンジンヘッドＲは、燃焼圧を受けるとエンジンヘッドＱよりも大きく変形する。
【００３８】
グロープラグのサンプルは、図２に示すように、部位Ａ−部位Ｄ間の長さＸを、部位Ａ−部位Ｂ間の長さＬで除した比率に１００を掛けた値（以下、「接合位置」といい、単位は％で表す。）が０％〜１００％まで１０％ごとに異なる１１種類のものを準備した。ここで、各サンプルの主体金具は、先端側主体金具の内径をΦ６．４、外径をΦ８．４（厚さ１．０ｍｍ）とし、後端側主体金具の内径をΦ４．４、外径をΦ８．４（厚さ２．０ｍｍ）とし、共にＳ４５Ｃを材料として作製した。
【００３９】
そして接合位置が同じサンプルをエンジンヘッドＱ，Ｒに組み付け、同一の燃焼圧を印加して、それぞれのエンジンヘッドＱ，Ｒにおけるサンプルの出力値（本実施の形態では燃焼圧により変化する歪検出素子の抵抗値に基づく電圧値）を得た。エンジンヘッドＱに組み付けたサンプルから得られた出力値をＳＱ、エンジンヘッドＲに組み付けたサンプルから得られた出力値をＳＲとしたとき、
（１−ＳＱ／ＳＲ）×１００（％）  ・・・  （１）
を計算により求め、得られた値を「感度依存性」として、「接合位置」との関係をグラフ化したところ、図４に示すような結果が得られた。
【００４０】
なお、上記のようにエンジンヘッドＱは変形しにくいため、このエンジンヘッドＱに組み付けたサンプルの出力値は、燃焼圧による押圧力を受けたヒータ部材の変位によるものとなる。一方で、変形しやすいエンジンヘッドＲに組み付けたサンプルの出力値は、燃焼圧による押圧力を受けたヒータ部材の変位によるものと、エンジンヘッドＲの変形に伴う主体金具の変形に起因して生じたヒータ部材の変位によるものとの合成の変位によるものとなる。従って、ＳＱ／ＳＲの値が０に近づくほど、エンジンヘッドの変形に伴う主体金具の変形が、得られる出力値の大きさ、すなわちヒータ部材の変位の大きさに影響を及ぼすと言える。また、ＳＱ／ＳＲの値が１に近づくほど、エンジンヘッドの変形によって主体金具が変形しても、ヒータ部材の変位には影響を及ぼしにくいと言える。
【００４１】
図４に示すように、接合位置が小さくなるほど（すなわち接合部位４１（部位Ｄ）がシール部５３の先端の部位Ａに近づくほど）、感度依存性が高くなる（すなわち主体金具４０の変形によるヒータ部材１０の変位への影響が大きくなる）ことが確認できた。また、接合位置が大きくなるほど、すなわち接合部位４１（部位Ｄ）がねじ部６７の後端の部位Ｂに近づくほど、感度依存性が低くなり、主体金具４０が変形してもヒータ部材１０の変位へは影響しにくくなることが確認できた。さらに、接合位置が５０％である場合を変極点として、これより接合位置が小さい値である場合には、接合位置に対する感度依存性の変化の割合が大きく異なることが確認できた。
【００４２】
この評価試験の結果より、接合位置が５０％以上、すなわち、接合部位４１（部位Ｄ）が、シール部５３の先端の部位Ａと、ねじ部６７の後端の部位Ｂとの中央の部位Ｃ、もしくはその中央の部位Ｃよりも後端側の部位（部位Ｃ−部位Ｂ間）に位置するように主体金具４０を形成すれば、感度依存性を１０％未満とすることができ、燃焼圧に伴うエンジンヘッドの変形がヒータ部材の変位に影響しにくい燃焼圧センサ付きグロープラグを作製することができることがわかった。
【００４３】
なお、本発明は各種の変形が可能である。例えば、図２に示す、接合部位４１（部位Ｄ）は、部位Ｃ−部位Ｂ間に形成されるとよいとしたが、ねじ部６７の先端の部位Ｅ、もしくはその部位Ｅよりも先端側の部位に形成するとなおよい。前述したように、先端側主体金具５０にヒータ支持部材７０は固定されておらず、エンジンを稼働させた際に、高温の燃焼ガスがシール部５３とヒータ支持部材７０との間隙を通過して、先端側主体金具５０の内周と、後端側主体金具６０や圧力検知スリーブ９０などからなる上記筒状体の外周との間に入り込む場合がある。このとき、燃焼ガスは接合部位４１まで到達するが、上記のようにねじ部６７の先端の部位Ｅより先端側に接合部位４１（部位Ｄ）があれば、ねじ部６７に到達することがない。このような構成とすれば、燃焼ガスによる熱負荷がねじ部６７にかかりにくく、熱膨張に起因するねじ部６７の取り付け緩みの発生を防止することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では燃焼圧センサ１００の歪検出素子１２０としてピエゾ抵抗型素子を用いたが、薄い絶縁板上に銅やニッケル合金などの金属からなる抵抗体を形成する際に、蛇行させるなどして電極間の距離が長くなるように構成した歪みゲージを用いてもよい。あるいは、歪検出素子１２０として、ピエゾ電荷型素子を用いてもよい。この場合、燃焼圧による押圧力で中軸が変位すると、ピエゾ電荷型素子が押圧されるように構成し、そのとき発生した電荷を検出値として出力させる構成としてもよい。あるいは、予めピエゾ電荷型素子に予荷重をかけた状態とし、燃焼圧による押圧力で中軸が変位すると予荷重が緩和されるようにして、発生した電荷を検出値として出力させる構成としてもよい。もしくは、光学式位置センサを用い、中軸の変位量と変位速度（または加速度）とを測定し、その測定結果に基づき燃焼圧を算出してもよい。
【００４５】
また、歪検出素子１２０の基板上に温度検出が可能な感温素子を設け、感温素子により検出された温度情報に基づいて、歪検出素子１２０の検出する燃焼圧の検出値に補正を行う温度補償回路をＡＳＩＣ１３１に設けてもよい。
【００４６】
また、グロープラグ１の備えるヒータ部材として、本実施の形態ではセラミックヒータ２０を備えたが、先端部を半球状に閉塞したシースチューブ内にコイル状の発熱抵抗体や制御コイルを配設したシーズヒータであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、内燃機関の燃焼圧を検知する燃焼圧センサや、燃焼圧センサを備えたグロープラグ、温度センサ等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】グロープラグ１の一部切欠縦断面図である。
【図２】エンジンヘッド２００に取り付けたグロープラグ１の先端側の拡大断面図である。
【図３】燃焼圧による押圧力を受けて変形の生じたグロープラグ１の先端側の拡大断面図である。
【図４】グロープラグの感度依存性と接合位置との関係を示すグラフ化である。
【符号の説明】
【００４９】
１    グロープラグ
１０    ヒータ部材
２０    セラミックヒータ
３０    中軸
４０    主体金具
４１    接合部位
５１    軸孔
５３    シール部
６１    軸孔
６４    係合部
６７    ねじ部
７０    ヒータ支持部材
９０    圧力検知スリーブ
９５    中間スリーブ
１００    燃焼圧センサ
【図１】
2007085578.tif 000003
【図２】
2007085578.tif 000004
【図３】
2007085578.tif 000005
【図４】
2007085578.tif 000006