(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成されたハウジングと、
前記ハウジング内に配置された圧力検出素子と、
先端側が前記ハウジングの先端部から突出し、後端側が前記ハウジング内に収容されるように設けられたヒータであって、先端面が受圧面とされ、前記圧力検出素子に燃焼圧を伝達するヒータと、
前記ハウジング内の前記ヒータより軸方向後端側に設けられると共に前記ヒータに直接又は他部材を介して接続される、前記ヒータに電力を供給するための電力供給用導電性部材であって、前記圧力検出素子が配置されると共に前記ヒータの中心軸と直交するように設けられ、前記ヒータによって伝達された燃焼圧によって歪む圧力検出素子搭載部を有する電力供給用導電性部材とを具備し、
前記電力供給用導電性部材が、前記圧力検出素子が配置される前記圧力検出素子搭載部と、当該圧力検出素子搭載部の前記圧力検出素子が配置される側とは反対側の背面側中央部から前記ヒータの中心軸方向に突出する棒状部とを具備し、前記圧力検出素子搭載部の周縁部と前記棒状部との間に前記ヒータによって伝達された燃焼圧を作用させて前記圧力検出素子搭載部を歪ませる
ことを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
【請求項２】
請求項１記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記圧力検出素子が、絶縁性材料を介して前記圧力検出素子搭載部に固着されていることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
【請求項３】
請求項２記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記絶縁性材料がガラスであることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記圧力検出素子はピエゾ抵抗体を具備し、当該ピエゾ抵抗体が前記ヒータの中心軸に対して点対称となるように配置され、かつ、全ての前記ピエゾ抵抗体が直列に接続されるように、前記圧力検出素子が前記圧力検出素子搭載部に配置されることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
【請求項５】
請求項４記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記ヒータの中心軸に対して点対称となるように配置された前記ピエゾ抵抗体を前記ヒータの中心軸を通り当該中心軸に直交する仮想線で２分したときの各側の前記ピエゾ抵抗体の抵抗値の総和が夫々等しいことを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記ハウジングが、軸方向先端側に機関と密接するシート面と、当該シート面より軸方向後端側の外周面に機関取り付け用のねじ部とを有し、
前記圧力検出素子が、前記ハウジングの前記機関取り付け用のねじ部よりも軸方向先端側に設けられていることを特徴とする燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいて、
前記圧力検出素子は、前記圧力検出素子搭載部の前記ヒータ側に配置されていることを特徴とする燃焼圧力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、自動車用エンジン等の内燃機関に使用される燃焼圧力センサ付きグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車用のディーゼルエンジン等の内燃機関に使用されるグロープラグとして、内燃機関の燃焼圧力を検出するための燃焼圧力センサを具備した燃焼圧力センサ付きグロープラグが知られている。
【０００３】
このような燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいては、圧力検出素子を、より燃焼室に近い軸方向先端側に設けることによって、振動によるノイズの影響等を軽減することができ、より高精度に燃焼圧力を検出することができる。このため、例えば、ハウジング内の、ヒータの軸方向後端側端部と隣接する位置に位置するように、圧力検出素子を設けた燃焼圧力センサ付きグロープラグが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、このような燃焼圧力を検出するための圧力検出素子として、ピエゾ抵抗素子を用いることが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００７−２９２４１５号公報
【特許文献２】特許第３１６６０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、燃焼圧力センサ付きグロープラグにおいては、圧力検出素子を、ヒータの後端側端部と隣接する位置等のできるだけ燃焼室に近い位置に配置することが行われている。ところが、ハウジング内のヒータの後端側には、ヒータに電力を供給するための電力供給用導電性部材として、例えば、中軸等と称される金属製の棒状部材等が配置されている。このため、中軸の配置位置を避けて、ハウジング内に圧力検出素子及びこの圧力検出素子を搭載するための圧力検出素子搭載部材等を設ける必要があり、燃焼圧力センサ付きグロープラグの小型化の妨げとなるという課題があった。
【０００５】
また、上記のような圧力検出素子のノイズを低減して高精度で燃焼圧力を検出する方法としては、圧力検出素子において４つの抵抗をブリッジ状に配置したホイートストンブリッジを組む方法も知られている。しかしながら、このようなホイートストンブリッジを用いた場合、圧力検出素子からの出力線が４本となるため、４本の線材等の信号伝達用導電性部材を配置するための空間がハウジング内に必要となり、燃焼圧力センサ付きグロープラグの小型化の妨げとなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、高精度に燃焼圧力を検出することができるとともに、小型化を図ることのできる燃焼圧力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】
【０００７】
本発明の燃焼圧力センサ付きグロープラグは、筒状に形成されたハウジングと、前記ハウジング内に配置された圧力検出素子と、先端側が前記ハウジングの先端部から突出し、後端側が前記ハウジング内に収容されるように設けられたヒータであって、先端面が受圧面とされ、前記圧力検出素子に燃焼圧を伝達するヒータと、前記ハウジング内の前記ヒータより軸方向後端側に設けられると共に前記ヒータに直接又は他部材を介して接続される、前記ヒータに電力を供給するための電力供給用導電性部材であって、前記圧力検出素子が配置されると共に前記ヒータの中心軸と直交するように設けられ、前記ヒータによって伝達された燃焼圧によって歪む圧力検出素子搭載部を有する電力供給用導電性部材とを具備し、前記電力供給用導電性部材が、前記圧力検出素子が配置される前記圧力検出素子搭載部と、当該圧力検出素子搭載部の前記圧力検出素子が配置される側とは反対側の背面側中央部から前記ヒータの中心軸方向に突出する棒状部とを具備し、前記圧力検出素子搭載部の周縁部と前記棒状部との間に前記ヒータによって伝達された燃焼圧を作用させて前記圧力検出素子搭載部を歪ませることを特徴とする。
【０００８】
本発明の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、ヒータに電力を供給するための電力供給用導電性部材が、圧力検出素子が配置されヒータによって伝達された燃焼圧によって歪む圧力検出素子搭載部を有し、ここに圧力検出素子を搭載する構成となっている。したがって、ハウジング内に、電力供給用導電性部材とは別に圧力検出素子搭載部材を設ける必要がなく、部品点数を削減して燃焼圧力センサ付きグロープラグの小型化を図ることができる。また、圧力検出素子搭載部がヒータの中心軸と直交するように設けられているので、ハウジング内の、ヒータの軸方向後端側端部と隣接する位置に位置するように、圧力検出素子を設けることができ、振動によるノイズの影響等を軽減して高精度に燃焼圧力を検出することができる。さらに、圧力検出素子搭載部が歪むことで燃焼圧力を検出するので、ヒータによって伝達された燃焼圧が圧力検出素子に直接加わることがなく、圧力検出素子の破損を防止できる。
【０００９】
上記構成の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、電力供給用導電性部材が、圧力検出素子が配置される圧力検出素子搭載部と、当該圧力検出素子搭載部の圧力検出素子が配置される側とは反対側の背面側中央部からヒータの中心軸方向に突出する棒状部とを具備し、圧力検出素子搭載部の周縁部と棒状部との間にヒータによって伝達された燃焼圧を作用させて圧力検出素子搭載部を歪ませる構成とすることが好ましい。これによって、圧力検出素子搭載部を効率良く歪ませて、高精度に燃焼圧力を検出することができる。
【００１０】
上記構成の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、圧力検出素子が、絶縁性材料を介して圧力検出素子搭載部に固着されている構成とすることが好ましい。これによって、電力供給用導電性部材と圧力検出素子との間で電気的な短絡が生じることを確実に防止することができる。この絶縁性材料としては、ガラスを好適に用いることができる。
【００１１】
上記構成の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、圧力検出素子はピエゾ抵抗体を具備し、当該ピエゾ抵抗体がヒータの中心軸に対して点対称となるように配置され、かつ、全てのピエゾ抵抗体が直列に接続されるように、圧力検出素子が圧力検出素子搭載部に配置される構成とすることが好ましい。これによって、振動によって発生するノイズ等を点対称に配置されたピエゾ抵抗体によって相殺して除去することができ、高精度に燃焼圧力を検出することができる。また、ホイートストンブリッジ等を使用する必要もないので、信号伝達用導電性部材の数を、４つ未満とすることができ、ハウジングの細径化による小型化を図ることができる。
また、この場合、ヒータの中心軸に対して点対称となるように配置されたピエゾ抵抗体をヒータの中心軸を通り当該中心軸に直交する仮想線で２分したときの各側のピエゾ抵抗体の抵抗値の総和を夫々等しくすることが好ましい。これによって、より確実に振動によって発生するノイズ等を点対称に配置されたピエゾ抵抗体によって相殺して除去することができ、高精度に燃焼圧力を検出することができる。
【００１２】
上記構成の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、ハウジングが、軸方向先端側に機関と密接するシート面と、当該シート面より軸方向後端側の外周面に機関取り付け用のねじ部とを有し、圧力検出素子が、ハウジングの機関取り付け用のねじ部よりも軸方向先端側に設けられている構成とすることが好ましい。これによって、圧力検出素子の検出信号に、振動に基づくノイズが加わることを抑制することができる。
【００１３】
上記構成の燃焼圧力センサ付きグロープラグでは、圧力検出素子は、圧力検出素子搭載部のヒータ側に配置されている構成とすることが好ましい。これによって、圧力検出素子をより軸方向先端側に配置することができ、圧力検出素子の検出信号に、振動に基づくノイズが加わることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃焼圧力センサ付きグロープラグによれば、高精度に燃焼圧力を検出することができるとともに、小型化を図ることのできる燃焼圧力センサ付きグロープラグを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００の構成を示すもので、図１（ａ）は燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００の全体構成を示す断面図、図１（ｂ）は燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００の要部を拡大して示す断面図である。
【００１６】
図１に示すように、燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００は、例えば、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ等）、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０等）等の高強度の金属からなり、略筒状に形成されたハウジング１を具備している。ハウジング１の先端（図１中下側の端部）には、キャップ部材２が設けられている。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、ハウジング１の外周面には、燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００を図示しない機関（エンジン）に取り付けるためのねじ部４が形成されている。このねじ部４より後端側（図１中上側）の外周部には、ハウジング１を機関に取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部５が設けられている。
【００１８】
キャップ部材２は、ヒータ２０をハウジング１の先端から突出させた状態とするための開口部６を有しており、その軸方向先端側端面は、自動車用ディーゼルエンジン等の機関と密接するシート面（テーパ面）７が形成されている。開口部６内には、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０等）等の金属からなり、略筒状に形成されたヒータ支持部材１０が設けられており、このヒータ支持部材１０の内側にヒータ２０が設けられている。ヒータ２０は、例えば、絶縁性セラミックの内部に導電性セラミックを設けたセラミックヒータ（窒化珪素、アルミナ等からなる）、又はメタルグローヒータ（コイル、ステンレスチューブ、絶縁粉末等からなる）等から構成されている。図１（ａ）に示すヒータ２０の先端面２３は、燃焼室内部の燃焼圧を受ける受圧面とされている。
【００１９】
ヒータ支持部材１０は、その後端部に、外側に鍔状に突出するフランジからなるハウジング接続部１１を具備している。また、このハウジング接続部１１の内周部分は肉薄とされた可動部１２とされている。この可動部１２は、ヒータ２０の受圧面に印加される燃焼圧に応じて弾性的に変形することにより、ヒータ２０を軸方向に変位させる機能を有する。ヒータ支持部材１０の可動部１２より先端側には、筒状とされたヒータ接続部１３が設けられている。このヒータ接続部１３は、圧入もしくはロウ付けにより、その内周部がヒータ２０と接続した状態とされている。また、ヒータ接続部１３は、ヒータ２０の外周面に露出するように設けられたアース側電極（図示せず。）と電気的に接続されており、ヒータ２０はヒータ接続部１３及びハウジング１を介して、接地電位に接続される。
【００２０】
ヒータ支持部材１０のハウジング接続部１１より後端側には、円筒状に後端側に向けて延在する圧力検出素子保持用円筒状部材３０が設けられている。この圧力検出素子保持用円筒状部材３０の軸方向先端側には、外側に鍔状に突出するフランジ部３１が形成されている。そして、このフランジ部３１と、上記したヒータ支持部材１０のハウジング接続部１１とを、キャップ部材２とハウジング１との間に介在させた状態で溶接等によって固定することにより、圧力検出素子保持用円筒状部材３０及びヒータ支持部材１０がハウジング１に接続されている。
【００２１】
圧力検出素子保持用円筒状部材３０の後端側端部には、円板状に形成された絶縁板３２が、その後端側に設けられた筒状体３５によって固定されている。絶縁板３２の中央部にはグロー電極用貫通孔３３が形成されており、このグロー電極用貫通孔３３の周囲には、グロー電極用貫通孔３３より小径の、複数（例えば２つ）の素子電極用貫通孔３４が形成されている。これらの素子電極用貫通孔３４内には、圧力検出素子４０の検出信号を導出するための素子電極４１が配置されている。このため、素子電極用貫通孔３４は、素子電極４１の数に対応して設けられている。
【００２２】
上記絶縁板３２には、導電性部材からなるグロー通電用電極５０が固定されている。このグロー通電用電極５０の先端側端部には、圧力検出素子搭載部として、円板状の第１フランジ部５１が形成されている。この第１フランジ部５１の後端側中央部には、後端側に突出する棒状部５６が形成されている。また、この第１フランジ部５１の後端側には、間隔を設けて第１フランジ部５１より小径の第２フランジ部５２が、棒状部５６から径方向に鍔状に突出するように形成されている。この第２フランジ部５２が、絶縁板３２の先端側の面に当接された状態でグロー通電用電極５０が絶縁板３２に固定されており、第２フランジ部５２より後端側の棒状部５６がグロー電極用貫通孔３３を通って後端側に突出した状態となっている。
【００２３】
上記グロー通電用電極５０の第１フランジ部５１の先端側の面に圧力検出素子４０が配置されている。この圧力検出素子４０は、例えばガラス等の絶縁性材料を介して第１フランジ部５１の先端側の面に固定されている。また、第１フランジ部５１には、上記した素子電極用貫通孔３４に対応して複数の貫通孔５３が設けられており、これらの貫通孔５３を通って、素子電極４１が後端側に引き出されている。この貫通孔５３内には、ガラス等の絶縁性材料が充填されており、素子電極４１とグロー通電用電極５０とが電気的に絶縁されている。
【００２４】
上記グロー通電用電極５０の第１フランジ部５１の先端側周縁部には、リング状部材５４が溶接等によって固着されている。このリング状部材５４の先端側は、ヒータ２０の後端側に固着されており、ヒータ２０の外周面に露出するように設けられたプラス側電極（図示せず。）と電気的に接続され、ヒータ２０への電力供給路の一部を構成している。また、リング状部材５４は圧力伝達機構としても作用する。すなわち、燃焼圧力によってヒータ２０が後端側に変位すると、リング状部材５４を介して第１フランジ部５１の周縁部が押圧される。この時、第１フランジ部５１の背面側（後端側）は、その中央部が棒状部５６によって支持され、棒状部５６は、第２フランジ部５２を介して絶縁板３２に固定されているので、第１フランジ部５１の周縁部が後端側に変位するように歪む。そして、この時の第１フランジ部５１の歪みを圧力検出素子４０で検出することによって、燃焼室内の燃焼圧が検出される。
【００２５】
上記のように、本実施形態では、グロー通電用電極５０の第１フランジ部５１が圧力検出素子搭載部となっており、ここに圧力検出素子４０が配置されているので、グロー通電用電極５０の配置位置を避けて、別に圧力検出素子４０を搭載するための部材を設ける必要がない。このため、部品点数を削減して燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００を小型化することができる。また、圧力検出素子４０を、ヒータ２０の軸方向後端側端部と隣接する位置に設けることができるので、振動によるノイズの影響等を軽減して高精度に燃焼圧力を検出することができる。
【００２６】
上記のように、第１フランジ部５１の歪みを圧力検出素子４０で検出する場合、圧力検出素子４０としては、例えば、ピエゾ抵抗素子を使用することができる。図７は、圧力検出素子４０として２つのピエゾ抵抗素子４０１、４０２を使用した場合の構成例を示している。図７において２０１は、前述したヒータ２０の軸方向中心を通る中心軸を示しており、２つのピエゾ抵抗素子４０１、４０２は、この中心軸２０１に対して点対称に配置され、かつ、金等からなる接続ワイヤ４１０によって直列に接続されている。なお、図７に示すように、この場合の素子電極４１は２つとなる。
【００２７】
このように、複数のピエゾ抵抗素子４０１、４０２を、中心軸２０１に対して点対称に配置し、かつ、直列に接続することによって、振動によるノイズが発生した場合に、そのノイズ成分を複数のピエゾ抵抗素子４０１、４０２のピエゾ抵抗体Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の変化によって相殺することができ、高精度に燃焼圧力を検出することができる。なお、この場合、点対称となるように配置されたピエゾ抵抗体の各側のピエゾ抵抗体の抵抗値の総和を夫々等しくすることが好ましい。つまり、図７に示す例では、ピエゾ抵抗素子４０１のピエゾ抵抗体Ｒ１の抵抗値とピエゾ抵抗素子４０２のピエゾ抵抗体Ｒ２の抵抗値を等しくすることが好ましい。これによって、振動による各側のピエゾ抵抗体の抵抗値の変化もその絶対値が略等しくなり、より確実に振動によって発生するノイズ等を点対称に配置されたピエゾ抵抗体Ｒ１，Ｒ２によって相殺して除去することができ、高精度に燃焼圧力を検出することができる。なお、上記の「抵抗値を等しくする」とは、通常のピエゾ抵抗体の製造工程における抵抗値のバラツキ程度の抵抗値の差がある場合を含むものであり、抵抗値の差を、例えば１０％程度以下とすることを意味する。
【００２８】
圧力検出素子４０をピエゾ抵抗素子によって構成する場合、例えば、図８に示すように、中心軸２０１に対して点対称に２つのピエゾ抵抗体Ｒ１，Ｒ２を設けた１つのピエゾ抵抗素子４０３を用いてもよい。また、図９に示すように、中心軸２０１に対して点対称に１つのピエゾ抵抗体Ｒを設けた１つのピエゾ抵抗素子４０４を用いてもよい。なお、図９のピエゾ抵抗素子４０４の場合、中心軸２０１に対して対称に２つのピエゾ抵抗Ｒ１とピエゾ抵抗Ｒ２（Ｒ１＋Ｒ２＝Ｒ）が直列に接続して配列された場合と同等となる
【００２９】
上記のようにして、圧力検出素子４０を構成した場合、ホイートストンブリッジ等を使用することなく、振動によるノイズを除去することができる。また、図７〜９に示すように、素子電極４１及び後述するセンサ用端子４２は２つ（４つ未満）とすることができるので、ホイートストンブリッジを使用した場合に比べてハウジング１を細径化して小型化を図ることができる。
【００３０】
図１に示すように、上記圧力検出素子保持用円筒状部材３０の後端側には、金属等の導電性材料から筒状に形成されヒータ２０に電力を供給するためのグロー通電用筒状部材５５が設けられている。このグロー通電用筒状部材５５は、先端側において上記したグロー通電用電極５０とニッケル線等の線材（図示せず。）を介して電気的に接続されている。また、グロー通電用筒状部材５５の後端側は、ハウジング１の後端側端部に設けられたコネクタ８と電気的に接続されている。
【００３１】
グロー通電用筒状部材５５の内部には、素子電極４１の後端部に接続されたセンサ用端子４２（信号伝達用導電性部材）及びこのセンサ用端子４２に電気的に接続され、圧力検出素子４０からの検出信号を処理する信号処理回路４３が収容されている。信号処理回路４３は、基板４４にＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のＩＣ４５等を搭載して構成されている。このＩＣ４５は、ハウジング１のねじ部４より先端側とならないように配置されている。これによって、燃焼室からの熱によりＩＣ４５が高温に晒されることがないよう、すなわち、ねじ部４が締結された、冷却されているエンジンより高温の雰囲気にＩＣ４５が晒されることがないようになっている。この信号処理回路４３の出力信号は、コネクタ８を介してＥＣＵなどの制御機器に入力され、エンジン内における燃焼圧の変化が検知される。
【００３２】
また、図２に示すように、センサ用端子４２及び信号処理回路４３と、グロー通電用筒状部材５５との間には、ガラスや樹脂等からなる絶縁性材料４６が充填されている。このように、絶縁性材料４６を充填することによって、センサ用端子４２及び信号処理回路４３と、グロー通電用筒状部材５５とが電気的に短絡することを確実に防止することができる。
【００３３】
上記のように、本実施形態では、ヒータ２０に電力を供給するためのグロー通電用筒状部材５５を筒状（円筒状）とし、その内部に、圧力検出素子４０からの検出信号を取り出すためのセンサ用端子４２が収容されている。したがって、グロー通電用筒状部材５５にヒータ２０を加熱するための大電流が流れた場合においても、このグロー通電用筒状部材５５からのノイズが、センサ用端子４２を流れる圧力検出素子４０の検出信号に入り込むことがなく、高精度に燃焼圧力を検出することができる。
【００３４】
さらに、本実施形態では、上記したセンサ用端子４２のみではなく、圧力検出素子４０からの検出信号を処理する信号処理回路４３も、グロー通電用筒状部材５５内に収容されている。このような構成とすることにより、より精度良く燃焼圧力を検出することができる。すなわち、圧力検出素子４０から出力される検出信号は微弱であり、増幅する前の圧力検出素子４０からの検出信号にノイズが入り込むと、Ｓ／Ｎ比が低下して精度の高い燃焼圧力の検出が困難になるが、一旦検出信号を増幅してしまえば、増幅した検出信号にノイズが入り込んだとしても、増幅する前の圧力検出素子４０からの検出信号にノイズが入り込んだ場合と比べて、Ｓ／Ｎ比の低下を抑制することができる。そして、信号処理回路４３をグロー通電用筒状部材５５内に収容することによって、増幅する前の検出信号にノイズが入り込むことをより確実に防止することができる。
【００３５】
上記構成の燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００では、図１（ａ）に示すように、ヒータ２０の先端部が、ハウジング１の先端部から突出した状態となっている。そして、グロープラグ１００を図示しない機関のプラグ取り付け孔内に挿入し、ねじ部４を機関の取り付けねじに締め付けてシート面７を機関に当接させることにより、気密性を確保する。この状態で、ヒータ２０の先端側が燃焼室内に位置するように内燃機関に取り付けられ、ヒータ２０に通電して発熱させることによって内燃機関の始動を補助する。
【００３６】
そして、ヒータ２０の先端面（受圧面）２３に燃焼圧が加わると、可動部１２が弾性的に変形する（撓む）ことにより、ヒータ２０が後方に向けて軸方向に変位し、圧力検出素子４０が配置されたグロー通電用電極５０の第１フランジ部５１の周縁部がリング状部材５４によって押圧される。第１フランジ部５１の中央部は、後端側に延在するグロー通電用電極５０の棒状部５６及び第２フランジ部５２等を介して、実質的にハウジング１に固定されているので、グロー通電用電極５０の第１フランジ部５１の周縁部が押圧されるとこの周縁部が後端側に変位して第１フランジ部５１が歪み、この歪みが圧力検出素子４０により、圧力変化として検出される。
【００３７】
そして、上記の圧力検出素子４０の出力信号は、グロー通電用筒状部材５５内に収容されたセンサ用端子４２によって信号処理回路４３に伝えられ、信号処理回路４３により増幅される。
【００３８】
なお、圧力検出素子４０としては、Ｓｉ素子、ＳＯＩ素子等のピエゾ抵抗素子から構成され、圧力が加わった際の歪みに応じた電気信号を出力するように構成されたものを使用することができる。このような圧力検出素子４０を構成する場合、ガラス、金属等からなる基板に、Ｓｉ素子、ＳＯＩ素子等の素子を接合した構造とすることができる。素子の表面にはピエゾ抵抗体が形成され、素子が歪み変形された際の抵抗値の変化から圧力を検出する。この他に、ＰＺＴ、水晶等の圧電素子を使用することもできる。
【００３９】
次に、第２実施形態につい図３〜図６を参照して説明する。図３は、第２実施形態の燃焼圧力センサ付きグロープラグ２００の要部構成を示すもので、前述した図１の燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００における図１（ｂ）に示した部分に相当する。
【００４０】
図３に示すように、燃焼圧力センサ付きグロープラグ２００では、導電性部材からなるグロー通電用電極１５０の後端側端部に、圧力検出素子搭載部として、円板状の第１フランジ部１５１が形成されている。この第１フランジ部１５１の背面側（先端側）中央部には、先端側に突出する棒状部１５６が形成されている。また、棒状部１５６の先端側端部には、円板状の第２フランジ部１５２が形成されており、これらの第１フランジ部１５１と第２フランジ部１５２とを棒状部１５６によって接続し、断面形状が略エ字状となるように構成されている。
【００４１】
第１フランジ部１５１の周縁部は、環状に形成された絶縁部材１３２にロー付け等によって固定されており、この絶縁部材１３２は、圧力検出素子保持用円筒状部材３０にロー付け等によって固定されている。したがって、第１フランジ部１５１の周縁部は、絶縁部材１３２及び圧力検出素子保持用円筒状部材３０を介してハウジング１に固定されている。また、第１フランジ部１５１の後端側の面に圧力検出素子４０が配置されている。この圧力検出素子４０は、例えばガラス等の絶縁性材料を介して第１フランジ部１５１の後端側の面に固定されている。
【００４２】
図４は、圧力検出素子４０及びグロー通電用電極１５０の電気的な接続と絶縁部材１３２等の組み立てを行う際の工程を示すものであり、図５は図４（ｂ）、図６は図４（ｃ）に対応する絶縁部材１３２の後端側の構成を示すものである。図４（ｂ）及び図５に示すように、絶縁部材１３２の後端面には、３つの溝１３３によって分離されるとともにメタライズされた３つの導電部が形成されており、そのうちの１つがグローヒータ電極取り出し部１３４、他の２つがセンサ電極取り出し部１３５とされている。また、図６に示すように、センサ電極取り出し部１３５には、圧力検出素子４０からの接続ワイヤ１４１が接続されるとともに、図４（ｃ）にも示すように、センサ用電極４２が接続される。また、グローヒータ電極取り出し部１３４は、絶縁部材１３２の内周面に形成されたメタライズ層によりグロー通電用電極１５０と接続されるとともに、グローヒータ電極１５７が接続され、電気的に後端側に引き出される。
【００４３】
図３に示すように、上記グロー通電用電極１５０の第２フランジ部１５２の先端側周縁部には、リング状部材５４が溶接等によって固着されている。このリング状部材５４の先端側は、ヒータ２０の後端側に固着されており、ヒータ２０の外周面に露出するように設けられたプラス側電極（図示せず。）と電気的に接続され、ヒータ２０への電力供給路の一部を構成している。また、リング状部材５４は圧力伝達機構としても作用する。すなわち、燃焼圧力によってヒータ２０が後端側に変位すると、リング状部材５４を介して第２フランジ部１５２の周縁部が押圧され、第２フランジ部１５２の後端側の棒状部１５６を介して、第１フランジ部１５１の中央部が押圧される。この時、第１フランジ部１５１の周縁部は、前述したとおり、絶縁部材１３２及び圧力検出素子保持用円筒状部材３０を介してハウジング１に固定されているので、第１フランジ部１５１の中央部が後端側に変位するように歪む。そして、この時の第１フランジ部１５１の歪みを圧力検出素子４０で検出することによって、燃焼室内の燃焼圧が検出される。なお、他の部位については、前述した燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００と同様に構成されているため、対応する部分には同一符合を付して、重複する説明は省略する。
【００４４】
以上のように構成された燃焼圧力センサ付きグロープラグ２００においても、前述した燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００と同様に、高精度で燃焼圧力を検出することができるとともに、小型化を図ることができる。
【００４５】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る燃焼圧力センサ付きグロープラグの全体及び要部の断面構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る燃焼圧力センサ付きグロープラグの要部の断面構成を示す図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る燃焼圧力センサ付きグロープラグの要部の断面構成を示す図。
【図４】図３の燃焼圧力センサ付きグロープラグの要部構成を拡大して示す斜視図。
【図５】図３の燃焼圧力センサ付きグロープラグの要部構成を拡大して示す平面図。
【図６】図３の燃焼圧力センサ付きグロープラグの要部構成を拡大して示す平面図。
【図７】圧力検出素子の構成例を拡大して模式的に示す平面図。
【図８】圧力検出素子の構成例を拡大して模式的に示す平面図。
【図９】圧力検出素子の構成例を拡大して模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００４７】
１……ハウジング、２……キャップ部材、４……ねじ部、５……工具係合部、６……開口部、７……シート面、８……コネクタ、１０……ヒータ支持部材、１１……ハウジング接続部、１２……可動部、１３……ヒータ接続部、２０……ヒータ、２３……先端面（受圧面）、３０……圧力検出素子保持用円筒状部材、３１……フランジ部、３２……絶縁板、３３……グロー電極用貫通孔、３４……素子電極用貫通孔、３５……筒状体、４０……圧力検出素子、４１……素子電極、４２……センサ用端子、４３……信号処理回路、４４……基板、４５……ＩＣ、４６……絶縁性材料、５０……グロー通電用電極、５１……第１フランジ部、５２……第２フランジ部、５３……貫通孔、５４……リング状部材、５５……グロー通電用筒状部材、１００……燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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