JP6271915B2 - 燃焼圧センサ付きグロープラグ及びセンサ無しグロープラグを装着した内燃機関 - Google Patents
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Description
なお、内燃機関(エンジン本体)は、4気筒や6気筒などの複数の気筒を有している。このため、このような燃焼圧センサ付きグロープラグを内燃機関に用いるにあたっては、コスト面等を考慮して、複数の気筒のうちの一部の1又は複数の気筒に燃焼圧センサ付きグロープラグを装着する一方、残りの気筒に上記圧力センサ(燃焼圧センサ)を有しない通常のグロープラグ(以下、センサ無しグロープラグともいう)を装着する場合がある。
すなわち、燃焼圧センサ付きグロープラグとセンサ無しグロープラグとは、各グロープラグ全体に印加する電圧(第1プラグ電圧及び第2プラグ電圧)とヒータ部の発熱温度(第1ヒータ温度及び第2ヒータ温度)の関係で示されるヒータ部の通電特性が一致していない。かつ、第1ヒータ温度と第2ヒータ温度とを同じ温度にする場合、必要となる第2プラグ電圧は第1プラグ電圧よりも低い。換言すると、各グロープラグに印加する第1プラグ電圧と第2プラグ電圧とを等しくすると、第2ヒータ温度が第1ヒータ温度よりも高くなる。
すなわち、燃焼圧センサ付きグロープラグとセンサ無しグロープラグとは、第1ヒータ部を含む第1残部と第2ヒータ部を含む第2残部とを比較したとき、第1残部についての第1ヒータ部の通電特性(第1残部電圧と第1ヒータ温度の関係)と第2残部についての第2ヒータ部の通電特性(第2残部電圧と第2ヒータ温度の関係)が一致していない。かつ、第1ヒータ温度と第2ヒータ温度とを同じ温度にする場合、必要となる第2残部電圧は第1残部電圧よりも低い。換言すると、第1残部電圧と第2残部電圧とを等しくすると、第2ヒータ温度が第1ヒータ温度よりも高くなる。
なお、第2導通部材の抵抗値と第2給電線の抵抗値との和を、第1導通部材の抵抗値と第1給電線の抵抗値との和よりも大きくする手法としては、第2給電線に、第1給電線よりも、比抵抗(電気抵抗率)の高い材料を用いることのほか、同様に、第2導通部材に、第1導通部材よりも、比抵抗(電気抵抗率)の高い材料を用いることが挙げられる。
また、第2給電線及び第2導通部材の断面積を小さくしたり、全長を長くして、第1給電線及び第1導通部材よりも抵抗値を大きくする手法が挙げられる。
このうち、第1給電線(第1給電ケーブル)及び第2給電線(第2給電ケーブル)は、長さを変更することが容易であり、第2給電線の全長を第1給電線の全長よりも長くすることで、簡易に第2給電線の抵抗値を第1給電線の抵抗値よりも大きくすることができる。
第1中軸及び第2中軸は、それぞれ第1導通部材及び第2導通部材の主要部分をなし、ある程度の長さと太さを有しているので、両者の抵抗値に差を設けることが比較的容易である。このため、第2給電線の抵抗値を第1給電線の抵抗値よりも大きくするほか、これに代えて、または、これに加えて、第2中軸の抵抗値を第1中軸の抵抗値よりも大きくすることでも、ケーブル及びグロープラグ全体についてのヒータ部の通電特性を近付けることができる。
すなわち、第1プラグ電圧と第1ヒータ温度の関係に対する、第2プラグ電圧と第2ヒータ温度の関係が、前述の内燃機関とは逆の関係にあり、第1ヒータ温度と第2ヒータ温度とを同じ温度にする場合、必要となる第2プラグ電圧は第1プラグ電圧よりも高い。換言すると、各グロープラグに印加する第1プラグ電圧と第2プラグ電圧とを等しくすると、第2ヒータ温度が第1ヒータ温度よりも低くなる。
すなわち、第1残部電圧と第1ヒータ温度の関係に対する、第2残部電圧と第2ヒータ温度の関係が、前述の内燃機関とは逆の関係にあり、第1ヒータ温度と第2ヒータ温度とを同じ温度にする場合、必要となる第2残部電圧は第1残部電圧よりも高い。換言すると、第1残部電圧と第2残部電圧とを等しくすると、第2ヒータ温度が第1ヒータ温度よりも低くなる。
第1中軸及び第2中軸は、それぞれ第1導通部材及び第2導通部材の主要部分をなし、ある程度の長さと太さを有しているので、両者の抵抗値に差を設けることが比較的容易である。このため、第2給電線の抵抗値を第1給電線の抵抗値よりも小さくするほか、これに代えて、または、これに加えて、第2中軸の抵抗値を第1中軸の抵抗値よりも小さくすることでも、ケーブル及びグロープラグ全体についてのヒータ部の通電特性を近付けることができる。
以下、本発明の第1の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態1に係る内燃機関1における、グロープラグの取り付け構造を示す。内燃機関1は、4つの気筒11A,11B,11C,11Dを有するエンジン本体10を備える4気筒のディーゼルエンジンである。そして、このエンジン本体10の4つの気筒11A〜11Dのうち、1つの気筒11Aには、装着された気筒11Aの燃焼圧を検知する圧力センサ200(図2及び図3参照)を有する燃焼圧センサ付きグロープラグ20Aが装着されている。また、エンジン本体10の4つの気筒11A〜11Dのうち、燃焼圧センサ付きグロープラグ20Aが装着されていない残りの3つの気筒11B〜11Dには、圧力センサを有しないセンサ無しグロープラグ20Bがそれぞれ装着されている。
これらセンサ付きプラグ20A及びプラグ20Bは、図1に示すように、それぞれのヒータ部130A,130Bのヒータ先端部130As,130Bsを、燃焼室10a〜10d内に露出した状態で、各気筒11A〜11Dに装着されており、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。また、これと共に、センサ付きプラグ20Aは、装着された気筒11Aの燃焼室10a内の燃焼圧を検知する。
プラグ20Bは、主として、主体金具110B、ヒータ部130B、中軸120B、リング部材140、外筒150B、ピン端子160Bから構成されている。なお、このうち、主体金具110B及び外筒150Bは一体とされて、プラグ20Bのハウジング100Bをなしている。
以下では、プラグ20Bの軸線AX2に沿う軸線方向HJ2のうち、ヒータ部130Bが配置された側(図中下側)をプラグ20Bの先端側GS2とし、これと反対側(図中上側)をプラグ20Bの後端側GK2として説明する。
一方、リング部材140のリング後端部140k内には、中軸120Bの中軸先端部120Bsが圧入され、リング部材140と中軸120Bとが電気的に接続している。さらに、リング部材140と中軸120Bとは、溶接により互いに固着されている。
また、ピン端子160B(第2外部端子)、中軸120B(第2中軸)及びリング部材140で、給電線310B(第2給電線)をヒータ部130B(第2ヒータ部)に導通する第2導通部材40Bをなしている(図6,図9,図12,図15参照)。また、プラグ20Bから第2導通部材40Bを除いた、ヒータ部130B(第2ヒータ部)を含む部分(具体的には、ヒータ部130Bの他に、ハウジング100Bを含む)を、第2残部50Bとする。
以下では、センサ付きプラグ20Aの軸線AX1に沿う軸線方向HJ1のうち、ヒータ部130Aが配置された側(図中下側)をセンサ付きプラグ20Aの先端側GS1とし、これと反対側(図中上側)をセンサ付きプラグ20Aの後端側GK1として説明する。
なお、円筒部151の内側には、内筒190の先端部190sとヒータ部130Aとを連結するメンブレン170が収容されている。
一方、第1リング部材141のリング後端部141k内には、中軸120Aの中軸先端部120Asが圧入され、第1リング部材141と中軸120Aとが電気的に接続している。さらに、第1リング部材141と中軸120Aとは、溶接により互いに固着されている。
そして、この第2リング部材142内には、ヒータ部130Aのうち、電極取出部138Aが露出する部位が、第2リング部材142のリング先端部142sに位置するように圧入され、この電極取出部138Aが第2リング部材142に内側から当接して、両者が電気的に接続している。
一方、第2リング部材142の径大とされたリング後端部142kは、後述する伝達スリーブ220のスリーブ先端部220sに溶接され、伝達スリーブに結合されている。
これにより、ヒータ部130Aに外嵌したヒータ外筒155と内筒190の先端部190sが、メンブレン170で弾性的に連結されることで、ヒータ部130Aは、ハウジング100Aに保持され、かつ、このメンブレン170の弾性によって、軸線方向HJ1の変位が許容されている。そして、次述するように、ヒータ部130Aの軸線方向HJ1の変位は、ヒータ部130Aと一体とされた伝達スリーブ220によってセンサ本体210に伝達される。
なお、第2リング部材142並びに、圧力センサ200の伝達スリーブ220、センサ本体210及び内筒本体192を介して、ハウジング100Aとヒータ部130Aの電極取出部138Aとが電気的に導通している。
センサ本体210のダイアフラム体214は、略円筒状をなす内周部211及び外周部212とこれらの間に架け渡され薄肉とされた環状のダイアフラム部213とからなり、内周部211の内側には、中軸120Aが環状の隙間を介して挿通されている。また、外周部212は内筒190の後端部190kに結合され、内周部211は伝達スリーブ220の後端部220kに結合されている。
端子アセンブリ250の内側には、ヒータ部130A及び中軸120Aに導通する外部接続端子160Aが配置されている。この外部接続端子160Aには、接続孔160Ahが形成されており、図1に示すように、給電線310Aを含む給電ケーブル300Aが接続される。
また、外部接続端子160A(第1外部端子)、中軸120A(第1中軸)及び第1リング部材141で、給電線310A(第1給電線)をヒータ部130A(第1ヒータ部)に導通する第1導通部材40Aをなしている(図6,図9,図12,図15参照)。また、センサ付きプラグ20Aから第1導通部材40Aを除いた、ヒータ部130A(第1ヒータ部)を含む部分(具体的には、ヒータ部130Aの他に、ハウジング100A、圧力センサ200等を含む)を、第1残部50Aとする。
そして、これらセンサ付きプラグ20A及びプラグ20Bは、図5に示すように、給電線310A,310Bを含む給電ケーブル300A,300Bを介して、グロープラグ制御ユニット(GCU)の4つの駆動回路DV1〜4にそれぞれ接続されている。また、GCUは、車両に搭載された外部電源BT(バッテリ)に接続されており、外部電源BTからの電圧が、駆動回路DV1〜4によってパルス駆動されて、GCUの外部に出力される。さらに、センサ付きプラグ20A及びプラグ20Bのハウジング100A,100Bは、エンジン本体10を通じて、基準電位GNDに接続されている。
これにより、外部電源BTからの電力が、駆動回路DV1〜4及び給電ケーブル300A,300Bの給電線310A,310Bを通じて、センサ付きプラグ20A及びプラグ20Bのヒータ部130A,130Bに供給される。
本実施形態1及び後述する実施形態2〜4において、駆動回路DV1により、センサ付きプラグ20A及び給電ケーブル300Aからなる第1構造体30A(第1部)全体に印加する電圧を第1部電圧Vc1とする。また、駆動回路DV2(DV3,DV4)により、プラグ20B及び給電ケーブル300Bからなる第2構造体30B(第2部)全体に印加する電圧を第2部電圧Vc2とする。
なお、第1部電圧Vc1は、センサ付きプラグ20Aのハウジング100Aが接続される基準電位GNDから見た、給電線310Aに接続する駆動回路DV1の出力端の電圧である。また、第2部電圧Vc2は、プラグ20Bのハウジング100Bが接続される基準電位GNDから見た、給電線310Bに接続する駆動回路DV2(DV3,DV4)の出力端の電圧である。
なお、第1プラグ電圧Vp1は、センサ付きプラグ20Aのハウジング100Aが接続される基準電位GNDから見た、外部接続端子160Aに印加する電圧である。また、第2プラグ電圧Vp2は、プラグ20Bのハウジング100Bが接続される基準電位GNDから見た、ピン端子160Bに印加する電圧である。
なお、第1残部電圧Vz1は、センサ付きプラグ20Aのハウジング100Aが接続される基準電位GNDに対して、外部接続端子160Aに第1プラグ電圧Vp1を印加したときに、第1リング部材141で見た電圧に相当する。また、第2残部電圧Vz2は、プラグ20Bのハウジング100Bが接続される基準電位GNDに対して、ピン端子160Bに第2プラグ電圧Vp2を印加したときに、リング部材140で見た電圧に相当する。第1残部電圧Vz1及び第2残部電圧Vz2は、第1プラグ電圧Vp1及び第2プラグ電圧Vp2と予め測定した各部の抵抗値との関係から理論的に求めることができるほか、例えば、ハウジング100A,100Bに穴を空けて、基準電位GNDに対する第1リング部材141及びリング部材140の電圧を測定することで、実測が可能である。
また、センサ付きプラグ20Aのうち、外部接続端子160A(第1外部端子)、中軸120A(第1中軸)及び第1リング部材141からなる第1導通部材40Aの抵抗値をRA1aとし、プラグ20Bのうち、ピン端子160B(第2外部端子)、中軸120B(第2中軸)及びリング部材140からなる第2導通部材40Bの抵抗値をRA2aとする。
また、第1導通部材40Aの抵抗値RA1aのうち、中軸120A(第1中軸)の抵抗値をRA1aaとし、それ以外の外部接続端子160A及び第1リング部材141の抵抗値をRA1abとする。また、第2導通部材40Bの抵抗値RA2aのうち、中軸120B(第2中軸)の抵抗値をRA2aaとし、それ以外のピン端子160B及びリング部材140の抵抗値をRAabとする。
具体的には、給電線310A(第1給電線)の材料が銅線であるのに対し、給電線310B(第2給電線)の材料は、銅線よりも比抵抗(電気抵抗率)が高いニッケル線を用いている。さらに、給電線310B(第2給電線)は、給電線310A(第1給電線)よりも断面積が小さく、かつ、全長が長くされている。
すると、第1部回帰直線Lc1と第2部回帰直線Lc2とは、温度Txが温度範囲Tr内のいずれの温度である場合にも、全体電圧偏差|Vc1x−Vc2x|が、図7の1−2プラグ電圧差(Vp1x−Vp2x)よりも小さい関係にされている。
つまり、第1ヒータ温度T1と第2ヒータ温度T2とを同じ温度とするときに要する第1部電圧Vc1と第2部電圧Vc2との偏差(両者の差の絶対値)は、第1プラグ電圧Vp1と第2プラグ電圧Vp2との差よりも小さくなっている。
かくして、駆動回路DV1〜4により、給電ケーブル300A,300B及び装着されたグロープラグ20A,20Bに同一の実効電圧を印加した場合に、気筒間で生じるヒータ温度の差異を抑制した内燃機関1が得られる。
次いで、本発明の第2の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1及び図5に示すように、本実施形態2に係る内燃機関1Aも、上述の実施形態1の内燃機関1と同様に、エンジン本体10の4つの気筒11A〜11Dのうち、1つの気筒11Aにセンサ付きプラグ20Aが装着され、残りの3つの気筒11B〜11Dに圧力センサを有しないプラグ20Bが装着されている。そして、これらセンサ付きプラグ20A及びプラグ20Bは、給電線310A,310Bを含む給電ケーブル300A,300Bを介して、GCUの4つの駆動回路DV1〜4にそれぞれ接続されている。
そして、実施形態1と同様、センサ付きプラグ20A及びプラグ20Bと、これらに接続された給電ケーブル300A,300Bとを合わせた第1構造体30A及び第2構造体30Bには、駆動回路DV1〜4から、同一のデューティ比(実効印加電圧)による通電が行われる。
また、センサ付きプラグ20Aのうち、外部接続端子160A(第1外部端子)、中軸120A(第1中軸)及び第1リング部材141からなる第1導通部材40Aの抵抗値をRA1bとし、プラグ20Bのうち、ピン端子160B(第2外部端子)、中軸120B(第2中軸)及びリング部材140からなる第2導通部材40Bの抵抗値をRA2bとする。
また、第1導通部材40Aの抵抗値RA1bのうち、中軸120A(第1中軸)の抵抗値をRA1baとし、それ以外の外部接続端子160A及び第1リング部材141の抵抗値をRA1bbとする。また、第2導通部材40Bの抵抗値RA2bのうち、中軸120B(第2中軸)の抵抗値をRA2baとし、それ以外のピン端子160B及びリング部材140の抵抗値をRA2bbとする。
さらに具体的には、給電線310A(第1給電線)の材料が銅線であるのに対し、給電線310B(第2給電線)の材料は、実施形態1と同様に、銅線よりも比抵抗(電気抵抗率)が高いニッケル線を用いている。さらに、給電線310B(第2給電線)は、給電線310A(第1給電線)よりも断面積が小さく、かつ、全長が長くされている。
また、実施形態1では、中軸120A(第1中軸)及び中軸120B(第2中軸)の材料は、いずれも炭素鋼であったが、本実施形態2では、中軸120A(第1中軸)の材料が炭素鋼であるのに対し、中軸120B(第2中軸)の材料は、炭素鋼よりも比抵抗(電気抵抗率)が高いステンレス鋼を用いている。
すると、第1部回帰直線Lc1と第2部回帰直線Lc2とは、温度Txが温度範囲Tr内のいずれの温度である場合にも、全体電圧偏差|Vc1x−Vc2x|が、図10の1−2残部電圧差(Vz1x−Vz2x)よりも小さい関係にされている。
つまり、第1ヒータ温度T1と第2ヒータ温度T2とを同じ温度とするときに要する第1部電圧Vc1と第2部電圧Vc2との偏差(両者の差の絶対値)は、第1残部電圧Vz1と第2残部電圧Vz2との差よりも小さくなっている。
かくして、駆動回路DV1〜4により、給電ケーブル300A,300B及び装着されたグロープラグ20A,20Bに同一の実効電圧を印加した場合に、気筒間で生じるヒータ温度の差異を抑制した内燃機関1Aが得られる。
中軸120A及び中軸120Bは、それぞれ第1導通部材40A及び第2導通部材40Bの主要部分をなし、ある程度の長さと太さを有しているので、両者の抵抗値RA1ba,RA2baに差を設けることが比較的容易である。
このため、ケーブル300A,300B及びグロープラグ20A,20B全体についてのヒータ部130A,130Bの通電特性を近付けるにあたって、給電線310B(第2給電線)の抵抗値RB2bを給電線310A(第1給電線)の抵抗値RB1bよりも大きくするだけでは十分でない場合に、これに加えて、中軸120B(第2中軸)の抵抗値RA2baを中軸120A(第1中軸)の抵抗値RA1baよりも大きくすることで、通電特性をより近付けることができる。
しかし、第2導通部材40Bの抵抗値RA2bと給電線310B(第2給電線)の抵抗値RB2bとの和(=RA2b+RB2b)を、第1導通部材40Aの抵抗値RA1bと給電線310A(第1給電線)の抵抗値RB1bとの和(=RA1b+RB1b)よりも大きくする手法は、これに限られない。具体的には、上述のようにするほか、中軸120B(第2中軸)の抵抗値RA2baを中軸120A(第1中軸)の抵抗値RA1baよりも大きくする(RA2ba>RA1ba)、及び、給電線310B(第2給電線)の抵抗値RB2bを給電線310A(第1給電線)の抵抗値RB1bよりも大きくする(RB2b>RB1b)手法が挙げられる。
次いで、本発明の第3の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1及び図5に示すように、本実施形態3に係る内燃機関1Bも、実施形態1,2の内燃機関1,1Aと同様に、エンジン本体10の4つの気筒11A〜11Dのうち、1つの気筒11Aにセンサ付きプラグ20Aが装着され、残りの3つの気筒11B〜11Dに圧力センサを有しないプラグ20Bが装着されている。そして、これらセンサ付きプラグ20A及びプラグ20Bは、給電線310A,310Bを含む給電ケーブル300A,300Bを介して、GCUの4つの駆動回路DV1〜4にそれぞれ接続されている。
そして、実施形態1,2と同様、センサ付きプラグ20A及びプラグ20Bと、これらに接続された給電ケーブル300A,300Bとを合わせた第1構造体30A及び第2構造体30Bには、駆動回路DV1〜4から、同一のデューティ比(実効印加電圧)による通電が行われる。
また、センサ付きプラグ20Aのうち、外部接続端子160A(第1外部端子)、中軸120A(第1中軸)及び第1リング部材141からなる第1導通部材40Aの抵抗値をRA1cとし、プラグ20Bのうち、ピン端子160B(第2外部端子)、中軸120B(第2中軸)及びリング部材140からなる第2導通部材40Bの抵抗値をRA2cとする。
また、第1導通部材40Aの抵抗値RA1cのうち、中軸120A(第1中軸)の抵抗値をRA1caとし、それ以外の外部接続端子160A及び第1リング部材141の抵抗値をRA1cbとする。また、第2導通部材40Bの抵抗値RA2cのうち、中軸120B(第2中軸)の抵抗値をRA2caとし、それ以外のピン端子160B及びリング部材140の抵抗値をRA2cbとする。
具体的には、給電線310B(第2給電線)の材料が銅線であるのに対し、給電線310A(第1給電線)の材料は、銅線よりも比抵抗(電気抵抗率)が高いニッケル線を用いている。さらに、給電線310A(第1給電線)は、給電線310B(第2給電線)よりも断面積が小さく、かつ、全長が長くされている。
すると、第1部回帰直線Lc1と第2部回帰直線Lc2とは、温度Txが温度範囲Tr内のいずれの温度である場合にも、全体電圧偏差|Vc2x−Vc1x|が、図13の2−1プラグ電圧差(Vp2x−Vp1x)よりも小さい関係にされている。
つまり、第1ヒータ温度T1と第2ヒータ温度T2とを同じ温度とするときに要する第2部電圧Vc2と第1部電圧Vc1との偏差(両者の差の絶対値)は、第2プラグ電圧Vp2と第1プラグ電圧Vp1との差よりも小さくなっている。
かくして、駆動回路DV1〜4により、給電ケーブル300A,300B及び装着されたグロープラグ20A,20Bに同一の実効電圧を印加した場合に、気筒間で生じるヒータ温度の差異を抑制した内燃機関1Bが得られる。
次いで、本発明の第4の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1及び図5に示すように、本実施形態4に係る内燃機関1Cも、実施形態1〜3の内燃機関1,1A,1Bと同様に、エンジン本体10の4つの気筒11A〜11Dのうち、1つの気筒11Aにセンサ付きプラグ20Aが装着され、残りの3つの気筒11B〜11Dに圧力センサを有しないプラグ20Bが装着されている。そして、これらセンサ付きプラグ20A及びプラグ20Bは、給電線310A,310Bを含む給電ケーブル300A,300Bを介して、GCUの4つの駆動回路DV1〜4にそれぞれ接続されている。
そして、実施形態1〜3と同様、センサ付きプラグ20A及びプラグ20Bと、これらに接続された給電ケーブル300A,300Bとを合わせた第1構造体30A及び第2構造体30Bには、駆動回路DV1〜4から、同一のデューティ比(実効印加電圧)による通電が行われる。
また、センサ付きプラグ20Aのうち、外部接続端子160A(第1外部端子)、中軸120A(第1中軸)及び第1リング部材141からなる第1導通部材40Aの抵抗値をRA1dとし、プラグ20Bのうち、ピン端子160B(第2外部端子)、中軸120B(第2中軸)及びリング部材140からなる第2導通部材40Bの抵抗値をRA2dとする。
また、第1導通部材40Aの抵抗値RA1dのうち、中軸120A(第1中軸)の抵抗値をRA1daとし、それ以外の外部接続端子160A及び第1リング部材141の抵抗値をRA1dbとする。また、第2導通部材40Bの抵抗値RA2dのうち、中軸120B(第2中軸)の抵抗値をRA2daとし、それ以外のピン端子160B及びリング部材140の抵抗値をRA2dbとする。
さらに具体的には、給電線310B(第2給電線)の材料が銅線であるのに対し、給電線310A(第1給電線)の材料は、実施形態3と同様に、銅線よりも比抵抗(電気抵抗率)が高いニッケル線を用いている。さらに、給電線310A(第1給電線)は、給電線310B(第2給電線)よりも断面積が小さく、かつ、全長が長くされている。
また、実施形態3では、中軸120A(第1中軸)及び中軸120B(第2中軸)の材料は、いずれも炭素鋼であったが、本実施形態4では、中軸120B(第2中軸)の材料が炭素鋼であるのに対し、中軸120A(第1中軸)の材料は、炭素鋼よりも比抵抗(電気抵抗率)が高いステンレス鋼を用いている。
すると、第1部回帰直線Lc1と第2部回帰直線Lc2とは、温度Txが温度範囲Tr内のいずれの温度である場合にも、全体電圧偏差|Vc2x−Vc1x|が、図16の2−1残部電圧差(Vz2x−Vz1x)よりも小さい関係にされている。
つまり、第1ヒータ温度T1と第2ヒータ温度とを同じ温度とするときに要する第2部電圧Vc2と第1部電圧Vc1との偏差(両者の差の絶対値)は、第2残部電圧Vz2と第1残部電圧Vz1との差よりも小さくなっている。
かくして、駆動回路DV1〜4により、給電ケーブル300A,300B及び装着されたグロープラグ20A,20Bに同一の実効電圧を印加した場合に、気筒間で生じるヒータ温度の差異を抑制した内燃機関1Cが得られる。
中軸120A及び中軸120Bは、それぞれ第1導通部材40A及び第2導通部材40Bの主要部分をなし、ある程度の長さと太さを有しているので、両者の抵抗値RA1da,RA2daに差を設けることが比較的容易である。このため、ケーブル300A,300B及びグロープラグ20A,20B全体についてのヒータ部130A,130Bの通電特性を近付けるにあたって、給電線310B(第2給電線)の抵抗値RB2dを給電線310A(第1給電線)の抵抗値RB1dよりも小さくするだけでは十分でない場合に、これに加えて、中軸120B(第2中軸)の抵抗値RA2daを中軸120A(第1中軸)の抵抗値RA1daよりも小さくすることで、通電特性をより近付けることができる。
しかし、第2導通部材40Bの抵抗値RA2dと給電線310B(第2給電線)の抵抗値RB2dとの和(=RA2d+RB2d)を、第1導通部材40Aの抵抗値RA1dと給電線310A(第1給電線)の抵抗値RB1dとの和(=RA1d+RB1d)よりも小さくする手法は、これに限られない。具体的には、上述のようにするほか、中軸120B(第2中軸)の抵抗値RA2daを中軸120A(第1中軸)の抵抗値RA1daよりも小さくする(RA2da<RA1da)及び、給電線310B(第2給電線)の抵抗値RB2dを給電線310A(第1給電線)の抵抗値RB1dよりも小さくする(RB2d<RB1d)手法が挙げられる。
例えば、実施形態1〜4では、センサ付きプラグ20A及びプラグ20Bは、それぞれヒータ部130A(第1ヒータ部)及びヒータ部130B(第2ヒータ部)として、セラミックヒータを備えたいわゆるセラミックグロープラグを例示した。しかし、燃焼圧センサ付きグロープラグ及びセンサ無しグロープラグとしては、これに限られず、シースヒータを備えたいわゆるメタルグロープラグを用いても良い。
なお、実施形態1〜4では、図7,図8等に示したように、950℃〜1350℃の温度範囲Tr内における各電圧−温度特性を得て、これについて各回帰直線を引いた。しかし、メタルグロープラグの場合には、ヒータの最高温度を、セラミックグロープラグの場合よりも低くして用いることが多い。そこで、上述の950℃〜1350℃の範囲のうち、例えば、950℃〜1100℃の範囲で電圧と温度の関係を得、これを用いて回帰直線を引くこともできる。
10 エンジン本体
11A,11B,11C,11D 気筒
20A センサ付きプラグ(燃焼圧センサ付きグロープラグ)
20B プラグ(センサ無しグロープラグ)
300A 給電ケーブル(第1給電ケーブル)
300B 給電ケーブル(第2給電ケーブル)
310A 給電線(第1給電線)
310B 給電線(第2給電線)
30A 第1構造体(第1部)
30B 第2構造体(第2部)
100A ハウジング(第1ハウジング)
100B ハウジング(第2ハウジング)
110A,110B 主体金具(ハウジング)
120A 中軸(第1中軸)
120B 中軸(第2中軸)
130A ヒータ部(第1ヒータ部)
130B ヒータ部(第2ヒータ部)
150A 先端キャップ(ハウジング)
150B 外筒(ハウジング)
160A 外部接続端子(第1外部端子)
160B ピン端子(第2外部端子)
170 メンブレン
190 内筒
200 圧力センサ
210 センサ本体(圧力センサ)
220 伝達スリーブ(圧力センサ)
ECU 電子制御ユニット
GCU グロープラグ制御ユニット
DV1〜4 駆動回路
BT 外部電源(バッテリ)
40A 第1導通部材
40B 第2導通部材
50A 第1残部
50B 第2残部
Lp1 第1プラグ回帰直線
Lp2 第2プラグ回帰直線
Lc1 第1部回帰直線
Lc2 第2部回帰直線
Lz1 第1残部回帰直線
Lz2 第2残部回帰直線
T1 第1ヒータ温度
T2 第2ヒータ温度
Tr 温度範囲
Tx 温度
Vp1 第1プラグ電圧
Vp2 第2プラグ電圧
Vc1 第1部電圧
Vc2 第2部電圧
Vz1 第1残部電圧
Vz2 第2残部電圧
Vp1x,Vz1x 第1電圧
Vp2x,Vz2x 第2電圧
Vc1x 第3電圧
Vc2x 第4電圧
RB1a,RB1b,RB1c,RB1d (第1給電線の)抵抗値
RB2a,RB2b,RB2c,RB2d (第2給電線の)抵抗値
RA1a,RA1b,RA1c,RA1d (第1導通部材の)抵抗値
RA2a,RA2b,RA2c,RA2d (第2導通部材の)抵抗値
RA1aa,RA1ba,RA1ca,RA1da (第1中軸の)抵抗値
RA2aa,RA2ba,RA2ca,RA2da (第2中軸の)抵抗値
Claims (6)
- 複数の気筒を有するエンジン本体と、
上記複数の気筒のうちの一部の気筒に装着され、
通電により発熱する第1ヒータ部、及び、
装着された気筒の燃焼圧を検知する圧力センサを有する
燃焼圧センサ付きグロープラグと、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグの上記第1ヒータ部に外部電源からの電力を供給する第1給電線を含む第1給電ケーブルと、
上記複数の気筒のうち上記燃焼圧センサ付きグロープラグが装着されていない残りの気筒に装着され、
通電により発熱する第2ヒータ部を有し、
上記圧力センサを有しない
センサ無しグロープラグと、
上記センサ無しグロープラグの上記第2ヒータ部に上記外部電源からの電力を供給する第2給電線を含む第2給電ケーブルと、を備える
内燃機関であって、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグ全体に印加する第1プラグ電圧と上記第1ヒータ部の発熱温度である第1ヒータ温度との、950℃〜1350℃の温度範囲内における関係を示す第1プラグ電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第1プラグ回帰直線とし、
上記センサ無しグロープラグ全体に印加する第2プラグ電圧と上記第2ヒータ部の発熱温度である第2ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第2プラグ電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第2プラグ回帰直線とし、
上記第1プラグ回帰直線上において、上記第1ヒータ温度が上記温度範囲内で定めた温度となる上記第1プラグ電圧を、第1電圧とし、
上記第2プラグ回帰直線上において、上記第2ヒータ温度が同一の上記温度となる上記第2プラグ電圧を、第2電圧とし、
上記温度における上記第1電圧と上記第2電圧との差を、1−2プラグ電圧差としたとき、
上記第1プラグ回帰直線と上記第2プラグ回帰直線とは、
上記温度が上記温度範囲内のいずれの温度である場合にも、上記第2電圧が上記第1電圧よりも低い関係を有し、
上記第2給電線の抵抗値が、上記第1給電線の抵抗値よりも大きくされており、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグ及び上記第1給電ケーブルからなる第1部全体に印加する第1部電圧と上記第1ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第1部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第1部回帰直線とし、
上記センサ無しグロープラグ及び上記第2給電ケーブルからなる第2部全体に印加する第2部電圧と上記第2ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第2部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第2部回帰直線とし、
上記第1部回帰直線上において、上記第1ヒータ温度が上記温度となる上記第1部電圧を、第3電圧とし、
上記第2部回帰直線上において、上記第2ヒータ温度が同一の上記温度となる上記第2部電圧を、第4電圧とし、
上記温度における上記第3電圧と上記第4電圧との差の絶対値を、全体電圧偏差としたとき、
上記第1部回帰直線と上記第2部回帰直線とは、
上記温度が上記温度範囲内のいずれの温度である場合にも、上記全体電圧偏差が、上記1−2プラグ電圧差よりも小さい関係を有する
内燃機関。 - 複数の気筒を有するエンジン本体と、
上記複数の気筒のうちの一部の気筒に装着され、
通電により発熱する第1ヒータ部、及び、
装着された気筒の燃焼圧を検知する圧力センサを有する
燃焼圧センサ付きグロープラグと、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグの上記第1ヒータ部に外部電源からの電力を供給する第1給電線を含む第1給電ケーブルと、
上記複数の気筒のうち上記燃焼圧センサ付きグロープラグが装着されていない残りの気筒に装着され、
通電により発熱する第2ヒータ部を有し、
上記圧力センサを有しない
センサ無しグロープラグと、
上記センサ無しグロープラグの上記第2ヒータ部に上記外部電源からの電力を供給する第2給電線を含む第2給電ケーブルと、を備える
内燃機関であって、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグは、
上記第1給電線に接続して、この第1給電線を上記第1ヒータ部に導通する第1導通部材を有し、
上記センサ無しグロープラグは、
上記第2給電線に接続して、この第2給電線を上記第2ヒータ部に導通する第2導通部材を有し、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグから上記第1導通部材を除いた、上記第1ヒータ部を含む第1残部に印加される第1残部電圧と上記第1ヒータ部の発熱温度である第1ヒータ温度との、950℃〜1350℃の温度範囲内における関係を示す第1残部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第1残部回帰直線とし、
上記センサ無しグロープラグから上記第2導通部材を除いた、上記第2ヒータ部を含む第2残部に印加される第2残部電圧と上記第2ヒータ部の発熱温度である第2ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第2残部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第2残部回帰直線とし、
上記第1残部回帰直線上において、上記第1ヒータ温度が上記温度範囲内で定めた温度となる上記第1残部電圧を、第1電圧とし、
上記第2残部回帰直線上において、上記第2ヒータ温度が同一の上記温度となる上記第2残部電圧を、第2電圧とし、
上記温度における上記第1電圧と上記第2電圧との差を、1−2残部電圧差としたとき、
上記第1残部回帰直線と上記第2残部回帰直線とは、
上記温度が上記温度範囲内のいずれの温度である場合にも、上記第2電圧が上記第1電圧よりも低い関係を有し、
上記第2導通部材の抵抗値と上記第2給電線の抵抗値との和が、上記第1導通部材の抵抗値と上記第1給電線の抵抗値との和よりも大きくされており、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグ及び上記第1給電ケーブルからなる第1部全体に印加する第1部電圧と上記第1ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第1部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第1部回帰直線とし、
上記センサ無しグロープラグ及び上記第2給電ケーブルからなる第2部全体に印加する第2部電圧と上記第2ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第2部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第2部回帰直線とし、
上記第1部回帰直線上において、上記第1ヒータ温度が上記温度となる上記第1部電圧を、第3電圧とし、
上記第2部回帰直線上において、上記第2ヒータ温度が同一の上記温度となる上記第2部電圧を、第4電圧とし、
上記温度における上記第3電圧と上記第4電圧との差の絶対値を、全体電圧偏差としたとき、
上記第1部回帰直線と上記第2部回帰直線とは、
上記温度が上記温度範囲内のいずれの温度である場合にも、上記全体電圧偏差が、上記1−2残部電圧差よりも小さい関係を有する
内燃機関。 - 請求項2に記載の内燃機関であって、
前記燃焼圧センサ付きグロープラグは、
前記第1ヒータ部の先端部を自身の先端から突出させた状態で上記第1ヒータ部を収容する筒状の第1ハウジングを有し、
前記第1導通部材は、
上記第1ハウジングの後端側に配置されて前記第1給電線に接続する第1外部端子と、
上記第1ハウジング内に挿通されて上記第1ヒータ部と上記第1外部端子との間を導通する棒状の第1中軸とを含み、
前記センサ無しグロープラグは、
前記第2ヒータ部の先端部を自身の先端から突出させた状態で上記第2ヒータ部を収容する筒状の第2ハウジングを有し、
前記第2導通部材は、
上記第2ハウジングの後端側に配置されて前記第2給電線に接続する第2外部端子と、
上記第2ハウジング内に挿通されて上記第2ヒータ部と上記第2外部端子との間を導通する棒状の第2中軸とを含み、
上記第2中軸の抵抗値が上記第1中軸の抵抗値よりも大きい、及び、前記第2給電線の抵抗値が前記第1給電線の抵抗値よりも大きいの少なくともいずれかである
内燃機関。 - 複数の気筒を有するエンジン本体と、
上記複数の気筒のうちの一部の気筒に装着され、
通電により発熱する第1ヒータ部、及び、
装着された気筒の燃焼圧を検知する圧力センサを有する
燃焼圧センサ付きグロープラグと、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグの上記第1ヒータ部に外部電源からの電力を供給する第1給電線を含む第1給電ケーブルと、
上記複数の気筒のうち上記燃焼圧センサ付きグロープラグが装着されていない残りの気筒に装着され、
通電により発熱する第2ヒータ部を有し、
上記圧力センサを有しない
センサ無しグロープラグと、
上記センサ無しグロープラグの上記第2ヒータ部に上記外部電源からの電力を供給する第2給電線を含む第2給電ケーブルと、を備える
内燃機関であって、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグ全体に印加する第1プラグ電圧と上記第1ヒータ部の発熱温度である第1ヒータ温度との、950℃〜1350℃の温度範囲内における関係を示す第1プラグ電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第1プラグ回帰直線とし、
上記センサ無しグロープラグ全体に印加する第2プラグ電圧と上記第2ヒータ部の発熱温度である第2ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第2プラグ電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第2プラグ回帰直線とし、
上記第1プラグ回帰直線上において、上記第1ヒータ温度が上記温度範囲内で定めた温度となる上記第1プラグ電圧を、第1電圧とし、
上記第2プラグ回帰直線上において、上記第2ヒータ温度が同一の上記温度となる上記第2プラグ電圧を、第2電圧とし、
上記温度における上記第2電圧と上記第1電圧との差を、2−1プラグ電圧差としたとき、
上記第1プラグ回帰直線と上記第2プラグ回帰直線とは、
上記温度が上記温度範囲内のいずれの温度である場合にも、上記第2電圧が上記第1電圧よりも高い関係を有し、
上記第2給電線の抵抗値が、上記第1給電線の抵抗値よりも小さくされており、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグ及び上記第1給電ケーブルからなる第1部全体に印加する第1部電圧と上記第1ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第1部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第1部回帰直線とし、
上記センサ無しグロープラグ及び上記第2給電ケーブルからなる第2部全体に印加する第2部電圧と上記第2ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第2部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第2部回帰直線とし、
上記第1部回帰直線上において、上記第1ヒータ温度が上記温度となる上記第1部電圧を、第3電圧とし、
上記第2部回帰直線上において、上記第2ヒータ温度が同一の上記温度となる上記第2部電圧を、第4電圧とし、
上記温度における上記第4電圧と上記第3電圧との差の絶対値を、全体電圧偏差としたとき、
上記第1部回帰直線と上記第2部回帰直線とは、
上記温度が上記温度範囲内のいずれの温度である場合にも、上記全体電圧偏差が、上記2−1プラグ電圧差よりも小さい関係を有する
内燃機関。 - 複数の気筒を有するエンジン本体と、
上記複数の気筒のうちの一部の気筒に装着され、
通電により発熱する第1ヒータ部、及び、
装着された気筒の燃焼圧を検知する圧力センサを有する
燃焼圧センサ付きグロープラグと、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグの上記第1ヒータ部に外部電源からの電力を供給する第1給電線を含む第1給電ケーブルと、
上記複数の気筒のうち上記燃焼圧センサ付きグロープラグが装着されていない残りの気筒に装着され、
通電により発熱する第2ヒータ部を有し、
上記圧力センサを有しない
センサ無しグロープラグと、
上記センサ無しグロープラグの上記第2ヒータ部に上記外部電源からの電力を供給する第2給電線を含む第2給電ケーブルと、を備える
内燃機関であって、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグは、
上記第1給電線に接続し、この第1給電線を上記第1ヒータ部に導通する第1導通部材を有し、
上記センサ無しグロープラグは、
上記第2給電線に接続し、この第2給電線を上記第2ヒータ部に導通する第2導通部材を有し、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグから上記第1導通部材を除いた、上記第1ヒータ部を含む第1残部に印加される第1残部電圧と上記第1ヒータ部の発熱温度である第1ヒータ温度との、950℃〜1350℃の温度範囲内における関係を示す第1残部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第1残部回帰直線とし、
上記センサ無しグロープラグから上記第2導通部材を除いた、上記第2ヒータ部を含む第2残部に印加される第2残部電圧と上記第2ヒータ部の発熱温度である第2ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第2残部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第2残部回帰直線とし、
上記第1残部回帰直線上において、上記第1ヒータ温度が上記温度範囲内で定めた温度となる上記第1残部電圧を、第1電圧とし、
上記第2残部回帰直線上において、上記第2ヒータ温度が同一の上記温度となる上記第2残部電圧を、第2電圧とし、
上記温度における上記第2電圧と上記第1電圧との差を、2−1残部電圧差としたとき、
上記第1残部回帰直線と上記第2残部回帰直線とは、
上記温度が上記温度範囲内のいずれの温度である場合にも、上記第2電圧が上記第1電圧よりも高い関係を有し、
上記第2導通部材の抵抗値と上記第2給電線の抵抗値との和が、上記第1導通部材の抵抗値と上記第1給電線の抵抗値との和よりも小さくされており、
上記燃焼圧センサ付きグロープラグ及び上記第1給電ケーブルからなる第1部全体に印加する第1部電圧と上記第1ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第1部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第1部回帰直線とし、
上記センサ無しグロープラグ及び上記第2給電ケーブルからなる第2部全体に印加する第2部電圧と上記第2ヒータ温度との、上記温度範囲内における関係を示す第2部電圧−温度特性を得て、これについて引いた回帰直線を第2部回帰直線とし、
上記第1部回帰直線上において、上記第1ヒータ温度が上記温度となる上記第1部電圧を、第3電圧とし、
上記第2部回帰直線上において、上記第2ヒータ温度が同一の上記温度となる上記第2部電圧を、第4電圧とし、
上記温度における上記第4電圧と上記第3電圧との差の絶対値を、全体電圧偏差としたとき、
上記第1部回帰直線と上記第2部回帰直線とは、
上記温度が上記温度範囲内のいずれの温度である場合にも、上記全体電圧偏差が、上記2−1残部電圧差よりも小さい関係を有する
内燃機関。 - 請求項5に記載の内燃機関であって、
前記燃焼圧センサ付きグロープラグは、
前記第1ヒータ部の先端部を自身の先端から突出させた状態で上記第1ヒータ部を収容する筒状の第1ハウジングを有し、
前記第1導通部材は、
上記第1ハウジングの後端側に配置されて前記第1給電線に接続する第1外部端子と、
上記第1ハウジング内に挿通されて上記第1ヒータ部と上記第1外部端子との間を導通する棒状の第1中軸とを含み、
前記センサ無しグロープラグは、
前記第2ヒータ部の先端部を自身の先端から突出させた状態で上記第2ヒータ部を収容する筒状の第2ハウジングを有し、
前記第2導通部材は、
上記第2ハウジングの後端側に配置されて前記第2給電線に接続する第2外部端子と、
上記第2ハウジング内に挿通されて上記第2ヒータ部と上記第2外部端子との間を導通する棒状の第2中軸とを含み、
上記第2中軸の抵抗値が上記第1中軸の抵抗値よりも小さい、及び、前記第2給電線の抵抗値が前記第1給電線の抵抗値よりも小さいの少なくともいずれかである
内燃機関。
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