(57)【要約】【課題】グロープラグ一体型の筒内圧センサを備える圧縮着火式の内燃機関において、グローホールの奥側にデポジットが堆積するのを抑制する。【解決手段】グローホール３２の入口側において、ヒータロッド２８を囲む部分に、グローホール３２の内周面３２ａよりもシリンダヘッド１６の内側に窪む窪み部３４が形成されている。窪み部３４は、ヒータロッド２８の軸線方向に対して水平な方向に延びる壁面（第１の壁面）３４ａと、当該軸線方向に対して平行な方向に延びる壁面（第２の壁面）３４ｂとから構成されている。ここで、内周面３２ａと壁面３４ａの交点である角部（第１の角部）３６と、壁面３４ａと壁面３４ｂの交点である角部（第２の角部）３８は、図２に示す領域、即ち、グロー通電中にデポジットを構成するＨＣの酸化物を分解する温度以上に上昇する温度領域内に位置している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内の圧力変動に伴い軸線方向に変位すると共に、グロー通電により発熱して前記燃焼室内を加熱するヒータロッドを備えるグロープラグ一体型の筒内圧センサと、
シリンダヘッドに形成され、前記ヒータロッドの先端部が前記燃焼室を臨むように前記筒内圧センサを収容するグローホールと、を備える内燃機関であって、
前記ヒータロッドを囲む前記グローホールの内周面には、前記内周面から前記シリンダヘッドの内側に窪む窪み部が形成され、
前記窪み部は、前記内周面と第１の角部を介して接続されると共に前記軸線方向に対して略水平な方向に延びる第１の壁面と、前記第１の壁面よりも前記燃焼室側において前記第１の壁面と第２の角部を介して接続された第２の壁面と、を備え、
前記第１の角部および前記第２の角部が、前記グロー通電中に所定のデポジット分解温度以上に上昇可能な温度領域内に位置していることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関に関し、より詳細には、グロープラグ一体型の筒内圧センサを備える圧縮着火式の内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２０１３−１７０５１７号公報には、グロープラグ一体型の筒内圧センサを備える圧縮着火式の内燃機関が開示されている。この筒内圧センサは、燃焼室内の圧力変動に伴い軸方向に変位すると共に通電により発熱して前記燃焼室内を加熱するヒータロッドを備えており、ヒータロッドの変位量を検出することで筒内圧センサとして機能し、ヒータロッドへの通電によりグロープラグとして機能する。
【０００３】
また、実開平６−２２９４５号公報には、非グロープラグ一体型の筒内圧センサの装着孔と燃焼室の間に、テーパ形状の連通孔を形成した内燃機関が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１７０５１７号公報
【特許文献２】実開平６−２２９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、グロープラグ一体型の筒内圧センサを圧縮着火式の内燃機関に搭載する場合、当該筒内圧センサを収容するグローホールとヒータロッドの間に未燃ＨＣが流入することでデポジットが生成・堆積し、ヒータロッドの摺動抵抗が生じて筒内圧の検出精度が低下するという問題がある。この点、当該内燃機関の冷間始動時にはヒータロッド内の発熱体への通電（以下、「グロー通電」ともいう。）が行われてグローホール内が高温化されるので、堆積したデポジットを焼却して除去できる。
【０００６】
しかし、ヒータロッドの構造上、グロー通電中に高温化するのはグローホールの入口側であり、グローホールの奥側はそれ程高温化しない。従って、グローホールの奥側にデポジットが堆積した場合は、グロー通電によっても焼却除去できない可能性がある。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、グロープラグ一体型の筒内圧センサを備える圧縮着火式の内燃機関において、グローホールの奥側にデポジットが堆積するのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本発明は、内燃機関であって、
燃焼室内の圧力変動に伴い軸線方向に変位すると共に、グロー通電により発熱して前記燃焼室内を加熱するヒータロッドを備えるグロープラグ一体型の筒内圧センサと、
シリンダヘッドに形成され、前記ヒータロッドの先端部が前記燃焼室を臨むように前記筒内圧センサを収容するグローホールと、を備える内燃機関であって、
前記ヒータロッドを囲む前記グローホールの内周面には、前記内周面から前記シリンダヘッドの内側に窪む窪み部が形成され、
前記窪み部は、前記内周面と第１の角部を介して接続されると共に前記軸線方向に対して略水平な方向に延びる第１の壁面と、前記第１の壁面よりも前記燃焼室側において前記第１の壁面と第２の角部を介して接続された第２の壁面と、を備え、
前記第１の角部および前記第２の角部が、前記グロー通電中に所定のデポジット分解温度以上に上昇可能な温度領域内に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１の壁面と第２の壁面を備える窪み部がシリンダヘッドに形成されているので、燃焼室からグローホールに流入した燃焼ガスを窪み部で積極的に淀ませ、この燃焼ガスに含まれる未燃ＨＣを窪み部の表面に付着させてデポジットとして堆積させることができる。従って、窪み部よりも更に奥側に燃焼ガスが入り込むのを抑えて、この奥側にデポジットが堆積するのを抑えることができる。また、第１の角部と第２の角部が、グロー通電中に所定のデポジット分解温度以上に上昇可能な温度領域内に位置しているので、窪み部に堆積させたデポジットをグロー通電中に焼却して除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の各実施の形態の内燃機関の断面模式図である。
【図２】実施の形態１の内燃機関の筒内圧センサ２４近傍の拡大模式図である。
【図３】図２のＡ視図である。
【図４】グローホールの入口側におけるデポジットの厚さの測定結果を示す図である。
【図５】窪み部３４の断面形状の他の例を説明するための図である。
【図６】窪み部３４の他の形状を説明するための図である。
【図７】実施の形態２の内燃機関の筒内圧センサ２４近傍の拡大模式図である。
【図８】図７のＡ視図である。
【図９】窪み部３４の他の形状を説明するための図である。
【図１０】実施の形態３の内燃機関の筒内圧センサ２４近傍の拡大模式図である。
【図１１】窪み部３４の他の形状を説明するための図である。
【図１２】窪み部３４の他の形状を説明するための図である。
【図１３】実施の形態４の内燃機関の筒内圧センサ２４近傍の拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１の内燃機関は、車両等の移動体に搭載される圧縮着火式内燃機関（具体的にはディーゼルエンジン）である。図１は、実施の形態１の内燃機関１０の断面模式図である。図１に示すように、内燃機関１０は、シリンダブロック（不図示）内に形成されたシリンダボア１２と、シリンダボア１２内を上下方向に移動可能に収納されたピストン１４と、シリンダブロックの上方に取り付けられたシリンダヘッド１６と、を備えている。少なくともシリンダボア１２の壁面とピストン１４の頂面とシリンダヘッド１６の底面とにより燃焼室１８が画定される。ピストン１４の頂面の中央部には、キャビティ２０が形成されている。このキャビティ２０も燃焼室１８の一部を構成する。
【００１３】
シリンダヘッド１６には、燃焼室１８内に燃料を直接噴射するためのインジェクタ２２が取り付けられている。インジェクタ２２の近傍には、グロープラグ一体型の筒内圧センサ２４が取り付けられている。図２は、筒内圧センサ２４近傍の拡大模式図である。図２に示すように、筒内圧センサ２４は筒状のケーシング２６を備えている。ケーシング２６の先端開口には、ヒータロッド２８を支持するためのスリーブ３０が挿通保持されている。ヒータロッド２８の先端部は燃焼室１８に臨んでおり、この先端部には発熱体（図示しない）が埋設されている。この発熱体はグロー通電により発熱し、これによりヒータロッド２８の先端側の温度が１２００℃程度まで上昇する。また、ヒータロッド２８はその長手方向（軸線方向）に移動可能に構成されており、燃焼室１８内の圧力変動に伴って変位したヒータロッド２８の変位量を圧電素子（図示しない）等により測定することで筒内圧が検出される。
【００１４】
また、図２に示すように、筒内圧センサ２４は、グローホール３２内に収容されている。グローホール３２は、シリンダヘッド１６の外表面（図示しない）から燃焼室１８まで貫通するねじ穴であり、このねじ穴に筒内圧センサ２４をねじ込むことにより、ケーシング２６の先端部がグローホール３２に緊密に当接し、これによってグローホール３２の入口側（燃焼室１８側）が、その奥側に対してシールされた状態となる。
【００１５】
また、図２に示すように、グローホール３２の入口側の幅は、スリーブ３０を囲む部分とヒータロッド２８を囲む部分とで異なり、スリーブ３０を囲む部分よりもヒータロッド２８を囲む部分の方が広くなっている。この理由は、ヒータロッド２８を囲む部分に、グローホール３２の内周面３２ａよりもシリンダヘッド１６の内側に窪む窪み部３４が形成されているためである。窪み部３４は、グローホール３２の切削加工により形成されたものであり、図３（図２のＡ視）に示すように、グローホール３２よりも大径の円形状とされている。
【００１６】
また、窪み部３４は、ヒータロッド２８の軸線方向に対して水平な方向に延びる壁面（第１の壁面）３４ａと、当該軸線方向に対して平行な方向に延びる壁面（第２の壁面）３４ｂとから構成されている。ここで、内周面３２ａと壁面３４ａの交点である角部（第１の角部）３６と、壁面３４ａと壁面３４ｂの交点である角部（第２の角部）３８は、図２に示す領域、即ち、グロー通電中にデポジットを構成するＨＣの酸化物を分解する温度以上に上昇する温度領域内に位置している。
【００１７】
窪み部３４が形成されることによる効果について、図４を参照しながら説明する。図４は、グローホールの入口側におけるデポジットの厚さの測定結果を示す図である。この図は、上方に示す断面形状のグローホールが形成されたエンジンを所定の運転条件で運転させた後に、当該グローホールにおいてヒータロッドの軸線方向に対して水平な方向に堆積するデポジットの厚さを測定することで作成したものである。図４に示すように、ヒータロッド表面では、ヒータロッドの先端部からの距離に依らずデポジットの厚さが殆ど変わらない。一方、グローホール表面では、シリンダヘッドの段差部分においてデポジットの厚さが増加している。この理由は、燃焼室からグローホール内に流入した未燃ＨＣを含む燃焼ガスが段差部分において淀んでしまい、燃焼室側に戻ることができなかったからである。
【００１８】
この点、壁面３４ａと壁面３４ｂを有する窪み部３４が形成されていることで、本来であればグローホール３２の奥側に流入する燃焼ガスを窪み部３４で積極的に淀ませ、この燃焼ガスに含まれる未燃ＨＣを壁面３４ａや壁面３４ｂに積極的に付着させてデポジットとして堆積させることができる。従って、グローホール３２の奥側への燃焼ガスの流入を抑えて、この奥側にデポジットの堆積起点ができるのを抑えることができる。また、窪み部３４の角部３６と角部３８は、グロー通電中に上述した分解温度以上に上昇することから、堆積させたデポジットをグロー通電中に焼却して除去できる。
【００１９】
以上、実施の形態１によれば、窪み部３４よりも更に奥側に燃焼ガスが入り込むのを抑えて、この奥側にデポジットが堆積するのを抑えることができる。従って、窪み部３４よりも奥側にデポジットが堆積した結果、ヒータロッド２８の摺動抵抗が生じて筒内圧センサ２４による筒内圧の検出精度が低下するのを抑制できる。
【００２０】
ところで、上記実施の形態１においては、図２に示した断面形状の窪み部３４を形成したが、窪み部３４の形状は各種変更が可能である。図５は、窪み部３４の断面形状の他の例を説明するための図である。図５に示す３つの断面形状のうち、中央に示すものが上記実施の形態１の窪み部３４に相当し、左右に示すものが窪み部３４の変形例に相当する。上記実施の形態１の窪み部３４を基準としてこれらの３つの断面形状を比較した場合、デポジットの堆積を促進できるのは右側の断面形状で、そうでないのは左側の断面形状となる。この理由は、角部３８の角度が小さくなるほど、液化した未燃ＨＣが付着し易くなるからである。一方、切削加工が容易なのは左側の断面形状であり、右側の断面形状は切削加工が比較的難しくなる。但し、何れの断面形状によっても、燃焼ガスを積極的に淀ませてデポジットとして堆積させることができるので、窪み部３４の形状（つまり、角部３８の角度）は各種変更が可能である。
【００２１】
また、図６は、窪み部３４の他の形状を説明するための図であり、図２のＡ視に相当する図である。図６に示すように、短手方向の幅がグローホール３２の直径よりも短い略帯状で、尚且つ、長手方向の端部が円弧状の窪み部３４とすることもできる。このような形状の窪み部３４によれば、例えば長手方向を燃焼室１８内の気流（例えばスワール流）の進行方向や燃焼ガスの流れ方向と平行に配置することで、気流や燃焼ガスを窪み部３４に導入し易くすることができるという利点がある。また、窪み部３４を形成することで燃焼室１８に無駄な容積が生じるのを低減できるという利点もある。
【００２２】
また、上記実施の形態１では、筒内圧センサ２４をシリンダヘッド１６の底面に対して傾斜するように取り付けたが、シリンダヘッド１６の底面に対して水平な方向に取り付けることもできる。
【００２３】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２の内燃機関は、上記実施の形態１と同様の構成の内燃機関である。但し、実施の形態２の内燃機関は、窪み部３４の形状において上記実施の形態１と相違する。図７は、実施の形態２の内燃機関の筒内圧センサ２４近傍の拡大模式図である。図７に示すように、窪み部３４は、ヒータロッド２８の下方、つまり、燃焼室１８に近い方にのみ形成されている。また、図８（図７のＡ視）に示すように、窪み部３４は、半円形状とされている。
【００２４】
筒内圧センサ２４をシリンダヘッド１６の底面に対して傾斜するように取り付けた場合、ヒータロッド２８の上方よりも下方に液化した未燃ＨＣが付着し易い。この点、実施の形態２の窪み部３４によれば、未燃ＨＣが付着し易い箇所に燃焼ガスを集中的に淀ませることができる。従って、上記実施の形態１との比較において窪み部３４の形成によって燃焼室１８に無駄な容積が生じるのを低減し、同時に、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
ところで、上記実施の形態２においては、図７に示した断面形状の窪み部３４を形成したが、窪み部３４の形状は各種変更が可能である。図９は、窪み部３４の他の形状を説明するための図であり、図７のＡ視に相当する図である。図９に示すように、扇形状の窪み部３４として、図８に示した窪み部３４よりも狭くすることもできる。このような形状の窪み部３４によれば、窪み部３４を形成することで燃焼室１８に無駄な容積が生じるのをより一層低減できるという利点がある。また、窪み部３４の配置によっては、燃焼室１８内の気流や燃焼ガスを窪み部３４に導入し易くすることが可能となる。
【００２６】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３の内燃機関は、上記実施の形態２と同様、窪み部３４の形状において上記実施の形態１と相違する。図１０は、実施の形態３の内燃機関の筒内圧センサ２４近傍の拡大模式図である。図１０に示すように、窪み部３４は、グローホール３２の内周面３２ａの一部分に形成されており、壁面３４ａ、壁面３４ｂおよび壁面３４ｃとから構成されている。壁面３４ｃは、壁面３４ａと平行な方向に延びる壁面であり、壁面３４ｂと接続されるだけでなく、燃焼室１８側で内周面３２ａとも接続されている。図示は省略するが、窪み部３４の形状はグローホール３２よりも大径の円形状とされている。
【００２７】
図１０に示すような窪み部３４の形状であったとしても、この窪み部３４において燃焼ガスを淀ませることができる。また、図１０に示した窪み部３４は、図２に示した窪み部３４よりも容積が小さい。従って、窪み部３４の形成によって燃焼室１８に無駄な容積が生じるのを低減し、同時に、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
ところで、上記実施の形態３においては、図１０に示した断面形状の窪み部３４を形成したが、窪み部３４の形状は各種変更が可能である。図１１乃至図１２は、窪み部３４の他の形状を説明するための図である。図１１に示す窪み部３４は、壁面３４ｃがヒータロッド２８の軸線方向に対して傾斜している点で図１０の窪み部３４と異なり、図１２に示す窪み部３４は、壁面３４ｃが無く、尚且つ、壁面３４ｂが当該軸線方向に対して傾斜している点で図１０の窪み部３４と異なる。図１１，図１２の何れの形状の窪み部３４によっても、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４の内燃機関は、窪み部３４の形状において上記実施の形態３と相違する。図１３は、実施の形態４の内燃機関の筒内圧センサ２４近傍の拡大模式図である。図１３に示すように、窪み部３４は、ヒータロッド２８の下方、つまり、燃焼室１８に近い方にのみ形成されている。
【００３０】
上記実施の形態２で述べたように、筒内圧センサ２４をシリンダヘッド１６の底面に対して傾斜するように取り付けた場合、ヒータロッド２８の上方よりも下方に液化した未燃ＨＣが付着し易い。この点、実施の形態４の窪み部３４によれば、未燃ＨＣが付着し易い箇所に燃焼ガスを集中的に淀ませることができる。従って、上記実施の形態３との比較において窪み部３４の形成によって燃焼室１８に無駄な容積が生じるのを低減し、同時に、上述した実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  内燃機関
１６  シリンダヘッド
１８  燃焼室
２４  ヒータロッド
３０  スリーブ
３２  グローホール
３２ａ  グローホールの内周面
３４  窪み部
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ  壁面
３６，３８  角部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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