JPH0915075A - 内燃機関の圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】煩雑なリード線の取り扱いを排除し、組み付け
作業性を改善した内燃機関の圧力検出装置を提供するこ
と。 【構成】リング状の圧力センサ１の外周部に設けた外部
電極１６を、点火栓２に冠着されるプラグサポート４に
設けた電極接触部４Ａに接触させると共に、該電極接触
部４Ａと検出信号取出し部４Ｂとを、プラグサポート４
内の検出信号導出部材４Ｃを介して電気的に接続させ
る。これにより、圧力センサ１からの圧力検出信号は、
前記検出信号取出し部４Ｂから外部へ取り出されること
になるので、従来のような点火栓近傍を這って導出され
るリード線から圧力センサの検出信号を取り出すという
構成を廃止することができるので、煩雑なリード線の取
り扱いがなく、組み付け作業性を大幅に改善することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の圧力検出装
置に関し、特に、シリンダヘッドと、これに螺合される
点火栓の取付け座面と、の間に、リング状の圧力センサ
を挟み込み、該圧力センサの出力によりシリンダ内圧を
検出するようにした装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃費，排気性能，運転性能等
の向上を図るうえで、シリンダ（気筒）内における燃焼
状態を正確に把握して、所望の燃焼状態が得られるよう
に、各燃焼制御因子（燃料供給量や供給時期、点火の時
期等）を的確に制御することが重要なことであり、かか
る観点より、従来からシリンダ内の圧力状態を検出する
ことで燃焼状態を把握することが行なわれている。

【０００３】かかるシリンダ内の圧力状態を検出する手
段としては、例えば、特開平５−１４４５４３号公報に
開示されるものがある。このものは、図４に示すよう
に、リング状の圧力センサ３０を点火栓３１の取り付け
座面３２にモールディング等により一体的に取付けるよ
うにすると共に、圧力センサ３０の検出信号を取り出す
リード線３３を、点火栓３１の外部に沿わせて導出させ
る構成である。

【０００４】また、点火栓と圧力センサとを分離可能と
し、交換コスト等を低減しようとした例もあり、図５に
示すように、リング状の圧力センサ４０と点火栓４１と
を別体構造とし、圧力センサ４０を、点火栓４１の取付
け座面４２とシリンダヘッド３との間に挟み込ませて固
定するようにしたものがある。なお、圧力センサ４０の
構造は、例えば、図６に示すように、リング状の中心電
極４４を中心に、その両面に２枚のピエゾ圧電素子４５
と、更に、その外側に上面電極４６と下面電極４７を順
次積層し、これらの内外周を絶縁性のモール部材４８で
一体に固定して形成され、中心電極４４からは前記リー
ド線４３がモールド部材４８を通じて取り出されるよう
になっている。

【０００５】そして、点火栓４１を介してシリンダヘッ
ド３に固定された圧力センサ４０は、燃焼圧力がシリン
ダヘッド３に作用するとその燃焼圧力に応じて圧電素子
４５の歪みが変化し発生電圧が変化するという特性を利
用し、これにより燃焼圧力を検出するというものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、以下のような問題があった。即ち、何れ
の従来例でも、リード線が点火栓の外部に露出されて導
出される構成であるため、図５を参照して説明すると、
点火栓４１をシリンダヘッド３に螺着させる際に、点火
栓４１の締付部４１Ａ（通常六角形状に形成される）に
嵌合される図示しない鞘状の所謂プラグレンチと、シリ
ンダヘッド３の点火栓４１の取付け穴３Ａ（シリンダヘ
ッド３の冷却通路確保や動弁機構レイアウト等の制約
で、あまり大径にできない）の内周部と、の間に、リー
ド線４３が挟まれ作業の邪魔になる、或いはリード線４
３が断線する等の不具合があり、作業性を大幅に低下さ
せる原因となっていた。

【０００７】本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされ
たもので、煩雑なリード線の取り扱いを排除すること
で、リード線の断線を確実に防止しつつ、組み付け作業
性を大幅に改善できるようにした内燃機関の圧力検出装
置を提供することを目的とする。また、より一層作業性
の向上を図ることも本発明の目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明にかかる内燃機関の圧力検出装置は、シリンダ
ヘッドに螺着する点火栓の取り付け座面にリング状の圧
力センサを挟み込み、該圧力センサの検出信号を筒内圧
信号として取り出すようにした内燃機関の圧力検出装置
において、前記リング状の圧力センサの外周部に電極を
設けると共に、前記電極に接する電極接触部と、該電極
接触部に電気的に接続される検出信号取出し部と、を備
え、前記点火栓に脱着可能に冠着固定される点火栓冠着
部材を含んで構成した。

【０００９】請求項２に記載の発明では、前記圧力セン
サの外周部に設けられる電極と、これに接する前記電極
接触部と、が所定の嵌合力で嵌合されて接するように、
前記電極が、圧力センサの外周部に凹状或いは凸状に設
けられ、前記電極接触部が、前記電極の凹形状或いは凸
形状に対応して凸形状或いは凹形状に形成されるように
した。

【００１０】請求項３に記載の発明では、点火栓に設け
られる螺着用多角形部に嵌合する多角形穴が、前記点火
栓冠着部材に刻設されると共に、前記点火栓冠着部材の
外部に螺着用多角形部が形成されるようにした。請求項
４に記載の発明では、前記点火栓冠着部材が、点火用高
電圧供給経路を備えるようにした。

【００１１】

【作用】かかる構成を有する請求項１に記載の内燃機関
の圧力検出装置では、圧力センサの検出信号を、圧力セ
ンサの外周部に設けた電極と、当該電極に接する電極接
触部と検出信号取出し部とを備えた点火栓冠着部材と、
を介して取り出すようにする。これにより、従来のよう
な圧力センサの検出信号を取り出すためのリード線が不
要となるので、確実にリード線の断線等を回避すること
ができると共に、リード線が邪魔して組み付け作業性が
低下するというような問題を確実に解消することができ
る。

【００１２】請求項２に記載の発明では、前記電極と、
前記電極接触部と、が所定の嵌合力で嵌合されて接する
ように、凸形状或いは凹形状で形成するようにする。こ
れにより、内燃機関の振動等により点火栓から点火栓冠
着部材が外れる等の問題を抑制することができる。請求
項３に記載の発明では、点火栓に設けられる螺着用多角
形部に嵌合する多角形穴を、前記点火栓冠着部材に刻設
すると共に、前記点火栓冠着部材の外部に螺着用多角形
部を形成するようにしたので、点火栓や圧力センサの組
み付けに際し、予め点火栓を点火栓冠着部材に挿入し、
圧力センサを前記電極接触部に嵌合させることで、点火
栓冠着部材と点火栓と圧力センサとを一体として取り扱
うことができると共に、点火栓冠着部材の外部に設けた
多角形部を介して、点火栓をシリンダヘッドに確実に螺
着させることができるので、大幅に作業性を向上させる
ことができる。

【００１３】請求項４に記載の発明では、点火栓冠着部
材に、点火用高電圧供給経路を備えるようにしたので、
点火用コイル等からの点火用高電圧を、点火栓のターミ
ナルに供給するための長いコネクタ等を別個に用意する
必要がないので、部品点数の削減等を図ることができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、添付の図面に基
づき説明する。本実施例では、図１に示すように、リン
グ状の圧力センサ１は、点火栓２とは分離可能に別体に
構成されると共に、リード線は圧力センサ１から直接導
出されないようになっている。

【００１５】即ち、本実施例の圧力センサ１の構造は、
リング状の中心電極１１を中心に、その両面に２枚のピ
エゾ圧電素子１２と、更に、その外側に上面電極１３と
下面電極１４を順次積層し、これらの内外周を絶縁性の
モール部材１５で一体に固定して形成すると共に、中心
電極１１に電気的に接続された外部電極１６が圧力セン
サ１の外周部に露出して設けられるようになっている。

【００１６】そして、かかるリング状の圧力センサ１
は、図２（Ａ）に示すように、点火栓２の座面２Ａと、
シリンダヘッド３と、の間に介装されて固定される。一
方、点火栓２は、脱着可能に、絶縁性を有する樹脂等に
より形成された本発明にかかる点火栓冠着部材としての
プラグサポート４により包囲されるようになっており、
かかるプラグサポート４の下部には、前記圧力センサ１
の外部電極部１６に接触される電極接触部４Ａが鋳ぐる
み形成或いは圧入等により設けられている。この電極接
触部４Ａは、検出信号取出し部４Ｂに、検出信号導出部
材４Ｃを介して電気的に接続されている。

【００１７】従って、圧力センサ１と点火栓２とをシリ
ンダヘッド３に螺着固定し、前記プラグサポート４を点
火栓２に冠着させると、圧力センサ１の外部電極１６
と、プラグサポート４の電極接触部４Ａとが接触され、
これにより圧力センサ１の検出信号が、検出信号取出し
部４Ｂまで取り出せることになる。また、点火栓１のタ
ーミナル２Ｂは、前記プラグサポート４を点火栓１に冠
着させた際に、プラグサポート４に備えられる点火用高
電圧入力部４Ｄに接続されるスプリング部材４Ｅに接触
されるようになっている。

【００１８】従って、検出信号取出し部４Ｂから圧力セ
ンサ１の検出信号（燃焼圧力信号）を良好に取り出すこ
とができると共に、前記点火用高電圧入力部４Ｄに点火
用高電圧発生装置を接続するようにすれば、良好に点火
制御を行なえることになる。このように、本実施例によ
れば、従来のようなリード線を介して圧力センサ２の検
出信号を取り出す構成を廃止し、圧力センサ１の検出信
号をプラグサポート４内を通過させて取り出す構成とし
たので、確実にリード線の断線等を回避することができ
ると共に、リード線が邪魔して組み付け作業性が低下す
るというような問題を確実に解消することができる。

【００１９】なお、例えば、図３に示すように、１次コ
イル２０，２次コイル２１，鉄芯２２，高圧ダイオード
２３，パワースイッチ（トランジスタ）２４等からなる
点火用高電圧発生装置と、圧力センサ１の検出信号処理
部２５と、を備え、これらに接続される各端子２６，２
７をコネクタ２８の外部に設けたユニットを形成し、該
コネクタ２８を、検出信号取出し部４Ｂと点火用高電圧
入力部４Ｄとを内面に有する凹部５に、嵌め込むように
すれば、組み付け部品点数が増加することもないので、
作業性を高く維持することができる。

【００２０】ところで、前記電極接触部４Ａと、圧力セ
ンサ１の外部電極１６と、は信号取出しに関しては接触
維持できれば十分であるので、外部電極１６を圧力セン
サ１の上面に設け、これに接する位置に電極接触部４Ａ
を配設するようにしても構わない。なお、図１，図２
（Ａ）で示したように、前記電極接触部４Ａの外部電極
１６との接触面の形状を、所定の嵌合力が生じるよう
に、外部電極１６の凸形状（逆に凹状でもよい）に対応
させて凹状（逆に凸状でもよい）に形成するようにして
もよい。これにより、点火栓１とプラグサポート４との
冠着力が強くなるので、内燃機関の振動等により点火栓
１からプラグサポート４が外れる等の問題も抑制するこ
とができる。

【００２１】上記に加えて更に、プラグサポート４に、
点火栓２の締付部２Ｃ（通常六角形状に形成される）形
状に対応させた形状の六角形状穴６を形成すると共に、
プラグサポート４の上部にプラグレンチ或いは通常のソ
ケットレンチやスパナ等で締め付け可能な六角部７〔図
２（Ｂ）参照〕を形成するようにしておけば、以下のよ
うな効果を奏することができる。

【００２２】即ち、点火栓２、圧力センサ１のシリンダ
ヘッド３への組み付けに際し、予め点火栓２をプラグサ
ポート４に挿入し、圧力センサ１を前記電極接触部４Ａ
に嵌合させることで、プラグサポート４と点火栓２と圧
力センサ１とを一体として取り扱うことができるので、
プラグサポート４の点火栓２の挿入側を下方に向けてシ
リンダヘッド３の取付け穴３Ａに挿入させても、プラグ
サポート４から点火栓２、圧力センサ１が脱落すること
が防止できる。そして、前記プラグサポート４に上部に
設けた六角部７を介して、点火栓２等をシリンダヘッド
３に確実に螺着させることができるので、大幅に作業性
を向上させることができる。

【００２３】また、シリンダヘッド３から、点火栓２、
圧力センサ１を取り外す際にも、プラグサポート４と点
火栓２と圧力センサ１とを一体として取り扱うことがで
きるので、圧力センサ１のみが、取付け穴３Ａの下方に
取り残され、圧力センサ１をなかなか外部へ取り出せな
くなる等の不具合も防止することができる。ところで、
圧力センサ１は、図示したものに限られず、座金型圧力
センサであれば他の型式（例えば、圧電素子の種類，
数，配列等）であって構わないことは勿論である。ま
た、外部電極１６は、圧力センサ１の外周の一部に設け
るようにしてもよいことは勿論である。

【００２４】また、外部電極１６等を設けず、プラグサ
ポート４に、点火栓２の締付部２Ｃの形状に対応させた
形状の六角形状穴６を形成すると共に、プラグサポート
４の上部に六角部７を形成するだけでも、プラグサポー
ト４がアダプタとして機能することになるので、取付け
穴３Ａから六角部７が突出され、プラグレンチ等の特殊
工具を用いなくても、通常の工具（ソケットレンチやス
パナ等）でも点火栓２を螺着固定できるようになるとい
う効果がある。

【００２５】なお、前記点火用高電圧入力部４Ｄやスプ
リング部材４Ｅをプラグサポート４に一体に設けずに、
図２において点火用高電圧入力部４Ｄやスプリング部材
４Ｅが具備されている箇所を開口部として形成し、当該
開口部に点火用コイル等からのコネクタを直接挿入して
ターミナル２Ｂに接続させて、点火用高電圧を供給する
構成としてもよい。但し、本実施例のように構成すれ
ば、長いコネクタ等を別個に用意する必要がないので、
部品点数の削減等を図ることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明にかかる内燃機関の圧力検出装置によれば、従来の
ような圧力センサの検出信号を取り出すためのリード線
が不要となるので、確実にリード線の断線等を回避する
ことができると共に、リード線が邪魔して組み付け作業
性が低下するというような問題を確実に解消することが
できる。

【００２７】請求項２に記載の発明によれば、内燃機関
の振動等により点火栓から点火栓冠着部材が外れる等の
問題を抑制することができる。請求項３に記載の発明に
よれば、点火栓冠着部材と点火栓と圧力センサとを一体
として取り扱うことができると共に、点火栓冠着部材の
外部に設けた多角形部を介して、点火栓をシリンダヘッ
ドに確実に螺着させることができるので、大幅に作業性
を向上させることができる。

【００２８】請求項４に記載の発明によれば、より一層
部品点数の削減等を図ることができ、作業性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における圧力センサの断面
図。

【図２】（Ａ）は、同上実施例における圧力センサ，点
火栓の組み付け状態を示す図。（Ｂ）は、（Ａ）のＩ−
Ｉ断面図。

【図３】点火用高電圧発生装置と圧力センサ検出信号処
理部とを備えたユニットの一例を示す断面図。

【図４】（Ａ）は、従来の点火栓・圧力センサ一体式の
一例を説明する全体構成図。（Ｂ）は、（Ａ）の部分拡
大断面図。

【図５】従来の点火栓・圧力センサ分離式の一例を説明
する図。

【図６】従来の圧力センサの構造の一例を説明する図。

【符号の説明】

１ 圧力センサ ２ 点火栓 ３ シリンダヘッド ４ プラグサポート ４Ａ 電極接触部 ４Ｂ 検出信号取出し部 ４Ｃ 検出信号導出部材 ４Ｄ 点火用高電圧入力部 ４Ｅ スプリング部材 ６ 六角形状穴 ７ 六角部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドに螺着する点火栓の取り付
   け座面にリング状の圧力センサを挟み込み、該圧力セン
   サの検出信号を筒内圧信号として取り出すようにした内
   燃機関の圧力検出装置において、 前記リング状の圧力センサの外周部に電極を設けると共
   に、 前記電極に接する電極接触部と、該電極接触部に電気的
   に接続される検出信号取出し部と、を備え、前記点火栓
   に脱着可能に冠着固定される点火栓冠着部材を含んで構
   成したことを特徴とする内燃機関の圧力検出装置。
2. 【請求項２】前記圧力センサの外周部に設けられる電極
   と、これに接する前記電極接触部と、が所定の嵌合力で
   嵌合されて接するように、 前記電極が、圧力センサの外周部に凹状或いは凸状に設
   けられ、 前記電極接触部が、前記電極の凹形状或いは凸形状に対
   応して凸形状或いは凹形状に形成されたことを特徴とす
   る請求項１に記載の内燃機関の圧力検出装置。
3. 【請求項３】点火栓に設けられる螺着用多角形部に嵌合
   する多角形穴が、前記点火栓冠着部材に刻設されると共
   に、前記点火栓冠着部材の外部に螺着用多角形部が形成
   されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の内燃機関の圧力検出装置。
4. 【請求項４】前記点火栓冠着部材が、点火用高電圧供給
   経路を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何
   れか１つに記載の内燃機関の圧力検出装置。