JPH05144543A - 圧力センサ内蔵スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造により、主体金具内に内蔵される
圧力センサへの気密性を高め、この圧力センサにおいて
安価で且つ正確な圧力の測定をすることができることを
目的とする。 【構成】 主体金具の機関取付座部に形成される空間に
収納される圧力センサを耐熱性、高強度、高絶縁性の材
質によるモールディングにより被覆すると共に、このモ
ールディング内に防水層を配設することで、圧力センサ
を直接主体金具内に組み込むことができるのでその構造
を簡単なものとすることができ、更にこの防水層により
水分の浸入を妨げ圧力センサの絶縁性を維持することが
できることから正確な圧力の検知を行なうことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関に装着され
るスパークプラグの構造、特に主体金具内に圧力センサ
を内蔵してなるスパークプラグの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関の高性能化に伴って高回
転、高圧縮時における正確な点火タイミングが要求さ
れ、このため正確な点火タイミングを行い、正確な燃焼
を制御するために内燃機関に装着されるスパークプラグ
を構成する主体金具内に圧力センサを組み込み、この圧
力センサにより検知される燃焼ガスの圧力等をＣＰＵに
伝達して点火タイミングを制御してなるもの（実開昭５
９−１６０８７号、実開昭６３−１７１９８８号、特開
平１−２７２０７２号等）が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものにおいて、内燃機関に装着されるスパークプラ
グを構成する主体金具内に圧力センサを内蔵してなるも
の、例えば実開昭５９−１６０８７号の場合、スパーク
プラグの主体金具胴部の下端面に環状凹溝を設けると共
に、この環状凹溝に環状圧電体を収納した上で主体金具
外周薄肉部側壁を内方にかしめて固定し、上記圧電体の
出力は側壁から取り出してなるものであるが、主体金具
に環状凹溝を設けるに当たっての金具の加工コストが上
昇する上、環状凹溝内に収納する圧電体の固定が、主体
金具外周薄肉部側壁を内方にかしめることにより行なわ
れるだけでは、圧力センサ内径部における気密性を十分
に確保することができず、高圧の燃焼ガスが漏洩してし
まい、正確な圧力の測定を行なうことができないもので
ある。

【０００４】また、実開昭６３−１７１９８８号の場
合、予め金属により被覆された環状の圧力センサをスパ
ークプラグを構成する主体金具の機関取付座部にシーム
溶接により固定してなるものであるが、上記スパークプ
ラグを構成する主体金具の機関取付座部にシーム溶接に
より固定する環状の圧力センサは、環状圧電素子、電極
板等を金属環により予め一体に構成してなるから、部品
点数が多くなり圧力センサを予め製作するに当たっての
工程数が多くなるので作業性が低下する上、コストが上
昇してしまうものである。

【０００５】更に、特開平１−２７２０７２号の場合、
スパークプラグを構成する主体金具胴部外周に配設され
る環状溝に固定する圧力センサの周側と圧力センサから
延設される電極板を樹脂により一体に密封してなるもの
であるが、配設される圧電体がブロック形状のものであ
り、スパークプラグの主体金具の外周部の一部に存在す
るから、スパークプラグの取付位置によっては圧力セン
サの出力にばらつきが発生し、正確な制御が行ないにく
いものであり、また圧力センサの内外周側面を被覆する
ものがテフロン等の樹脂であるので、金属又は圧電体と
の接着性が低く、テフロンと圧力センサとの界面から水
分が浸入し易く絶縁性の低下を引き起こす欠点がある。

【０００６】そこで、この発明は上記従来のものの持つ
欠点を改善するものであり、簡単な構造により、圧力セ
ンサ内における気密性を維持しつつ、正確な燃焼ガス圧
力等の検知を行なおうとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのために、主体金具の
機関取付座部において、上方より第一の金属製パッキ
ン、下方より第二のパッキンと共に内周をシーム溶接に
より接合するストップリングにより形成される環状の空
間に、外部に引出される電極を環状の圧電素子及び絶縁
材によって挟持、積層して圧力センサとし、更にその外
周を高耐熱性、高強度、高電気絶縁性の樹脂若しくはゴ
ムによりモールディングしてなり、主体金具の機関取付
座部に形成される環状の空間内の圧力センサと、この圧
力センサを被覆する高耐熱性、高強度、高電気絶縁性の
樹脂若しくはゴムからなるモールディングとの間に、耐
熱性、絶縁性、気密性及び接着性に優れるシリコン等を
塗布、或は射出成形することで防水層を配設してなるも
のである。

【０００８】

【作用】上記の構成を具えるので、圧電素子等からなる
圧力センサが主体金具の機関取付座部において直接配置
されるものであるから、この主体金具において大径胴部
と小径胴部を有すれば組み付けることができると共に、
部品点数を少なくし、作業性を向上させることが可能と
なるので、その主体金具に対する加工コストを低くする
ことができ、また圧力センサと共に主体金具の機関取付
座部に形成される空間内に収納されるストップリングの
内径部においてはシーム溶接が施されていることから、
圧力センサにおける気密性を向上させることができるの
で正確な圧力の検知をおこなうことができるものであ
る。

【０００９】更に、主体金具の機関取付座部の環状の空
間内に環状の圧電素子を組み込むことにより、スパーク
プラグ円周状にわたって圧力により歪みの変化を検知す
ることができることとなり、スパークプラグの取付方向
への依存性をなくし、正確にしかも安定して圧力センサ
による検知を行なうことができ、また圧力センサを内燃
機関の発生する熱及び振動、及び点火のために印加する
高電圧から保護することを目的として施されるモールデ
ィングと、前記圧力センサとの間にシリコン系のゴム等
により防水層を配設することで、この防水層を構成する
シリコン系のゴム等が、圧力センサとの接着性が高める
ので、水分等が圧力センサ内に浸入することが防止でき
るので、絶縁性を高めることが可能となり、圧力センサ
の信頼性を高めることができる。

【００１０】

【実施例】この発明を図に示す実施例により更に説明す
る。（１）は、この発明の実施例である内燃機関用スパ
ークプラグであり、この内燃機関用スパークプラグ
（１）は、軸孔（３）の先端に中心電極（４）を保持
し、軸孔（３）の後端には、端子電極（５）と共に、導
電性ガラスシール（６）、及び抵抗体（７）を内封、保
持してなる絶縁体（２）と、この絶縁体（２）を段座
（１１）にパッキン（１２）を介して固持すると共に、
ネジ部（９）先端に上記絶縁体（２）に保持される中心
電極（４）の先端に対向する位置に接地電極（１０）を
配置してなる主体金具（８）から構成されている。

【００１１】そして、この主体金具（８）の機関取付座
部（１３）において、上方より第一の金属製パッキン
（１４）、下方より第二の金属製パッキン（１４ａ）と
共に内周部（１６）をシーム溶接により接合するストッ
プリング（１５）により形成される環状の空間（１７）
に、外部に引出される電極（２１）を環状の圧電素子
（１８）及び絶縁材（１９）によって挟持、積層して圧
力センサ（２０）とし、更にその外周を高耐熱性、高強
度、高電気絶縁性の樹脂若しくはゴムからなるモールデ
ィング（２２）により被覆してなるものである。

【００１２】更に、主体金具（８）の機関取付座部（１
３）に形成される環状の空間（１７）内の圧力センサ
（２０）と、この圧力センサ（２０）を被覆する高耐熱
性、高強度、高電気絶縁性の樹脂（例えば、ＰＰＳ、Ｐ
ＢＴ等）若しくはゴムからなるモールディング（２２）
との間に、耐熱性、絶縁性、気密性及び接着性に優れる
シリコン等（例えば、シリコンワニス等）を塗布、或は
射出成形することで防水層（２３）を配設してなるもの
である。

【００１３】この発明は以上の構成を具えるので、環状
の圧電素子（１８）等からなる圧力センサ（２０）が主
体金具（８）の機関取付座部（１３）において形成され
る空間（１７）内に直接配置されるものであるから、こ
の主体金具（８）において少なくとも大径胴部と小径胴
部を有すれば、圧力センサ（２０）を組み付けることが
できると共に、圧力センサ（２０）を構成する部品点数
を少なくし、圧力センサ（２０）の主体金具（８）の機
関取付座部（１３）への組み込み作業の作業性を向上さ
せることが可能となるので、その主体金具（８）に対す
る加工コストを低くすることができ、また圧力センサ
（２０）と共に主体金具（８）の機関取付座部（１３）
に形成される空間（１７）内に収納されるストップリン
グ（１５）の内周部（１６）においてはシーム溶接が施
されていることから、圧力センサ（２０）が収納される
空間（１７）における気密性を向上させることができる
ので正確な圧力の検知をおこなうことができるものであ
る。なお、（２７）は機関取付用のガスケットである。

【００１４】更に、主体金具（８）の機関取付座部（１
３）の環状の空間（１７）内に環状の圧電素子（１８）
を組み込むことにより、この発明の実施例であるスパー
クプラグ（１）の全周状にわたっての圧力により歪みの
変化を検知することができることとなり、スパークプラ
グ（１）の取付方向への依存性をなくし、正確にしかも
安定して圧力センサ（２０）による検知を行なうことが
でき、また圧力センサ（２０）を内燃機関の発生する熱
及び振動、及び点火のために印加する高電圧から保護す
る事を目的として施されるモールディング（２２）と、
前記圧力センサ（２０）との間にシリコン系のゴム等に
より防水層（２３）を配設することで、この防水層（２
３）を構成するシリコン系のゴム等が、圧力センサ（２
０）との接着性を高めるので、水分等が圧力センサ（２
０）を収納する空間（１７）内に浸入することが防止で
きるので、絶縁性を高めることが可能となり、正確な圧
力の検知を行なうことができる。

【００１５】なお、図４以降に示すものは、この発明の
第二実施例である圧力センサ内蔵スパークプラグ（１）
であり、主体金具（８）の機関取付座部（１３）に形成
される空間（１７）内に収納される圧力センサ（２０）
を構成する電極（２１）から引出されるセンサーケーブ
ル（２４）を圧力センサ（２０）と共に一体にモールデ
ィング（２２）により被覆してなるものであり、更に主
体金具（８）の六角部（２５）においてモールディング
（２２）より突出したセンサーケーブル（２４）をバン
ド（２６）によって固定してなるものであり、内燃機関
の発生する振動等により電極（２１）の接点が外れるこ
となく、点火時期等を制御するＣＰＵとの接続を容易に
してなるものである。

【００１６】

【発明の効果】以上のとおり、主体金具の機関取付座部
に形成される空間に圧力センサを直接組み込み、高耐熱
性、高強度、高電気絶縁性の樹脂若しくはゴムからなる
モールディングで被覆すると共に、このモールディング
と圧力センサとの間に防水層を配設することで、圧力セ
ンサを内蔵するスパークプラグ自体の構造を簡単なもの
とすると共に、水分などの浸入を防止すると共に均一に
圧電素子を配置できることから正確な圧力の変化による
歪を検知することができる優れた効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例である圧力センサ内蔵ス
パークプラグの正面図である。

【図２】図１における部分断面図である。

【図３】図１及び図２における要部拡大断面図である。

【図４】この発明の第二実施例である圧力センサ内蔵ス
パークプラグの正面図である。

【図５】図４における部分断面図である。

【図６】図１及び図２における要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ スパークプラグ ２ 絶縁体 ３ 軸孔 ４ 中心電極 ５ 端子電極 ６ 導電性ガラスシール ７ 抵抗体 ８ 主体金具 ９ ネジ部 １０ 接地電極 １１ 段座 １２ パッキン １３ 機関取付座部 １４ 第一の金属製パッキン １４ａ第二の金属製パッキン １５ ストップリング １６ 内周部 １７ 空間 １８ 圧電素子 １９ 絶縁材 ２０ 圧力センサ ２１ 電極 ２２ モールディング ２３ 防水層 ２４ センサーケーブル ２５ 六角部 ２６ バンド ２７ ガスケット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主体金具の機関取付座部において、上方
   より第一の金属製パッキン、下方よりストップリングと
   共に内周をシーム溶接により接合する第二の金属製パッ
   キンにより形成される環状の空間に、外部に引出される
   電極を環状の圧電素子及び絶縁材によって挟持、積層し
   て圧力センサとし、更にその外周を高耐熱性、高強度、
   高電気絶縁性の樹脂若しくはゴムからなるモールディン
   グにより被覆してなる圧力センサ内蔵スパークプラグ。
2. 【請求項２】 主体金具の機関取付座部に形成される環
   状の空間内の圧力センサと、この圧力センサを被覆する
   高耐熱性、高強度、高電気絶縁性の樹脂若しくはゴムか
   らなるモールディングとの間に、耐熱性、絶縁性、気密
   性及び接着性に優れるシリコン等を塗布、或は射出成形
   することで防水層を配設してなる請求項１記載の圧力セ
   ンサ内蔵スパークプラグ。