JP2013245929A

JP2013245929A - Glow plug with pressure sensor

Info

Publication number: JP2013245929A
Application number: JP2012122574A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Maeda; 俊介前田; Hiroyuki Suzuki; 啓之鈴木; Shiko Sasa; 司光佐々
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: JP5921957B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that a membrane causes an error in pressure measurement of a glow plug with a pressure sensor.SOLUTION: A glow plug with a pressure sensor includes a housing, a heater part, a membrane and the pressure sensor. The heater part has a rear end portion arranged within a housing and a tip portion projecting from a tip of the housing, is movably formed in the axial direction and has a bar shape. The membrane has one end connected to the housing and the other end connected to the heater part, and interconnects the heater part and the housing while enabling movement of the heater part along the axial direction. The pressure sensor measures pressure within a combustion chamber by using a force transmitted via the heater part. The membrane has a multilayer structure.

Description

本発明は、圧力センサ付きグロープラグに関する。 The present invention relates to a glow plug with a pressure sensor.

グロープラグは、圧縮着火方式による内燃機関（例えばディーゼルエンジン等）の補助熱源として使用される。グロープラグには、燃焼室内の圧力を測定する機能を追加したものが知られている（例えば、特許文献１）。この機能を備えるために、グロープラグはセンサを備える。このセンサは、燃焼室内の圧力の変化を、燃焼室に突き出したヒータ部の移動を利用して測定する。この移動は、圧力の変化に伴って生じるものであり、ヒータ部の軸線方向に沿ったものである。このようにヒータ部が移動する場合、ヒータ部を移動可能に保持しつつ、燃焼室との間の気密を確保するのが好ましい。これを実現するために、グロープラグはメンブレンを備える。メンブレンは、薄膜状の部材であり、ヒータ部とハウジングとを連結する。 The glow plug is used as an auxiliary heat source for an internal combustion engine (for example, a diesel engine) using a compression ignition system. A glow plug having a function of measuring the pressure in the combustion chamber is known (for example, Patent Document 1). In order to provide this function, the glow plug includes a sensor. This sensor measures the change in the pressure in the combustion chamber by using the movement of the heater portion protruding into the combustion chamber. This movement occurs with a change in pressure, and is along the axial direction of the heater section. When the heater portion moves as described above, it is preferable to ensure airtightness with the combustion chamber while holding the heater portion movably. To achieve this, the glow plug includes a membrane. The membrane is a thin film-like member, and connects the heater part and the housing.

特表２００９−５２０９４１号公報Special table 2009-520941

上記の先行技術が有する課題は、メンブレンによって、圧力測定に誤差が生じる点である。この原因の一つは、燃焼室内の温度変化によって、メンブレンが伸縮することである。メンブレンが伸縮すると、その伸縮による力がヒータ部に作用するので、測定結果に影響を及ぼしてしまう。 The problem of the above prior art is that an error occurs in pressure measurement due to the membrane. One of the causes is that the membrane expands and contracts due to a temperature change in the combustion chamber. When the membrane expands and contracts, the force due to the expansion and contraction acts on the heater part, which affects the measurement result.

本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決するためのものであり、以下の形態または適用例として実現できる。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least one of the above problems, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

適用例１：軸線方向に延びる筒状のハウジングと；後端部が前記ハウジング内に配置され、先端部が前記ハウジングの先端から突き出し、前記軸線方向に沿って移動可能な棒状のヒータ部と；一端が前記ハウジングに接続されるとともに他端が前記ヒータ部に接続され、前記軸線方向に沿った前記ヒータ部の移動を可能としつつ、前記ヒータ部と前記ハウジングとを連結するメンブレンと；前記ヒータ部を介して伝達する力を利用して、燃焼室内の圧力を測定する圧力センサとを備える圧力センサ付きグロープラグであって；前記メンブレンは、積層構造を有することを特徴とする。この適用例によれば、メンブレンによって生じる測定誤差を小さくできる。積層構造における或る層から隣の層への熱伝達率は、層内部の熱伝達率よりも小さくなると考えられる。そうすると、最外層（燃焼室のガスと接触する層）は、単層構造のメンブレンにおける表面部分に比べ、放熱が生じにくくなる。最外層における放熱が生じにくくなると、最外層が高温で安定する。つまり、燃焼室内における温度変化が繰り返えされた場合において、最外層の温度の振幅が小さくなる。温度の振幅が小さくなれば、温度変化によるメンブレンの伸縮も小さくなる。この結果、圧力の測定誤差が小さくなる。層の数は、複数であればいくつでも良い。 Application Example 1: A cylindrical housing extending in the axial direction; a rod-shaped heater portion having a rear end portion disposed in the housing, a front end portion protruding from the front end of the housing, and movable along the axial direction; A membrane having one end connected to the housing and the other end connected to the heater portion, and connecting the heater portion and the housing while allowing movement of the heater portion along the axial direction; A glow plug with a pressure sensor comprising a pressure sensor for measuring the pressure in the combustion chamber using a force transmitted through the section; wherein the membrane has a laminated structure. According to this application example, the measurement error caused by the membrane can be reduced. The heat transfer coefficient from one layer to the next layer in the laminated structure is considered to be smaller than the heat transfer coefficient inside the layer. As a result, the outermost layer (the layer in contact with the gas in the combustion chamber) is less likely to radiate heat than the surface portion of the membrane having a single layer structure. When heat dissipation in the outermost layer is difficult to occur, the outermost layer is stabilized at a high temperature. That is, when the temperature change in the combustion chamber is repeated, the temperature amplitude of the outermost layer is reduced. As the temperature amplitude decreases, the expansion and contraction of the membrane due to temperature changes also decreases. As a result, the pressure measurement error is reduced. The number of layers may be any number as long as it is plural.

適用例２：適用例１に記載の圧力センサ付きグロープラグであって；前記積層構造における最外層は、他の各層の厚さ以下の厚さを有することを特徴とする。この適用例によれば、メンブレンの耐久性を確保しつつ、メンブレンによって生じる測定誤差を小さくできる。最外層は、先述したようにガスに接触するので、他の層に比べて温度が変化しやすい。温度が変化しやすければ、その分、伸縮が大きくなる。一方で、伸縮によって生じる力は、ばね定数が小さければ小さい程、小さくなる。ばね定数は、層の厚さが薄ければ薄い程、小さくなる。つまり、層が薄いと、同じ温度変化が生じても、発生する力は小さくなる。よって、最も温度変化が大きい最外層の厚さを、他の層の厚さ以下に設定することによって、積層構造全体において発生する力が小さくなる。一方で、他の層の厚さを最外層の厚さ以上に設定することで、積層構造全体の厚さを確保できる。この結果、メンブレンの耐久性を確保しつつ、メンブレンによって生じる測定誤差を小さくできる。 Application Example 2: A glow plug with a pressure sensor according to Application Example 1, wherein the outermost layer in the laminated structure has a thickness equal to or less than the thickness of each of the other layers. According to this application example, it is possible to reduce measurement errors caused by the membrane while ensuring the durability of the membrane. Since the outermost layer is in contact with the gas as described above, the temperature is likely to change compared to the other layers. If the temperature changes easily, the expansion and contraction increases accordingly. On the other hand, the force generated by the expansion and contraction decreases as the spring constant decreases. The spring constant decreases with decreasing layer thickness. That is, if the layer is thin, the generated force is small even if the same temperature change occurs. Therefore, by setting the thickness of the outermost layer having the largest temperature change to be equal to or less than the thickness of the other layers, the force generated in the entire laminated structure is reduced. On the other hand, by setting the thickness of the other layers to be equal to or greater than the thickness of the outermost layer, it is possible to ensure the thickness of the entire laminated structure. As a result, the measurement error caused by the membrane can be reduced while ensuring the durability of the membrane.

適用例３：適用例１又は適用例２に記載の圧力センサ付きグロープラグであって；前記積層構造における最外層のヤング率は、他の各層のヤング率よりも小さいことを特徴とする。この適用例によれば、メンブレンによって生じる測定誤差を小さくしつつ、他の各層の材料について選択の幅が広がる。ヤング率は、ばね定数と相関を持つ。先述したように、最外層の温度変化による影響を低減するのが、測定誤差を小さくするのに効果的である。よって、最外層のヤング率を他の各層のヤング率よりも小さくすることによって、最外層において生じる力が小さくなる。よって、メンブレンによって生じる測定誤差を小さくできる。 Application Example 3: The glow plug with a pressure sensor according to Application Example 1 or Application Example 2, wherein the Young's modulus of the outermost layer in the laminated structure is smaller than the Young's modulus of each of the other layers. According to this application example, the range of selection for the materials of the other layers is widened while reducing measurement errors caused by the membrane. Young's modulus has a correlation with the spring constant. As described above, reducing the influence due to the temperature change of the outermost layer is effective in reducing the measurement error. Therefore, by making the Young's modulus of the outermost layer smaller than the Young's modulus of the other layers, the force generated in the outermost layer is reduced. Therefore, the measurement error caused by the membrane can be reduced.

適用例４：適用例１から適用例３の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって；前記積層構造における最外層の熱膨張率は、他の各層の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする。この適用例によれば、メンブレンによって生じる測定誤差を小さくできる。先述したように、最外層の温度変化による影響を低減するのが、測定誤差を小さくするのに効果的である。よって、最外層の熱膨張率を他の各層の熱膨張率よりも小さくすることによって、メンブレンによって生じる測定誤差を小さくできる。 Application Example 4: The glow plug with a pressure sensor according to any one of Application Example 1 to Application Example 3; the coefficient of thermal expansion of the outermost layer in the laminated structure is smaller than the coefficient of thermal expansion of each of the other layers It is characterized by that. According to this application example, the measurement error caused by the membrane can be reduced. As described above, reducing the influence due to the temperature change of the outermost layer is effective in reducing the measurement error. Therefore, the measurement error caused by the membrane can be reduced by making the coefficient of thermal expansion of the outermost layer smaller than the coefficient of thermal expansion of the other layers.

適用例５：適用例１から適用例４の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって；前記積層構造における最外層の高温耐力は、他の各層の高温耐力よりも大きいことを特徴とする。この適用例によれば、他の各層の材料について選択の幅が広くなる。他の各層は、高温になりにくいので、最外層に比べて高温耐力が小さくても良いからである。 Application Example 5: The pressure sensor-equipped glow plug according to any one of Application Examples 1 to 4, wherein the high temperature proof stress of the outermost layer in the laminated structure is larger than the high temperature proof stress of each of the other layers. Features. According to this application example, the range of selection for the materials of the other layers is widened. This is because the other layers are unlikely to reach high temperatures, and thus the high-temperature proof stress may be smaller than that of the outermost layer.

適用例６：適用例１から適用例５の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって；前記メンブレンの積層構造は、各層が一括して深絞り加工されることによって製造されることを特徴とする。この適用例によれば、メンブレンを安価に製造できる。 Application Example 6: A glow plug with a pressure sensor according to any one of Application Examples 1 to 5; the laminated structure of the membrane is manufactured by deep drawing each layer at once. It is characterized by that. According to this application example, the membrane can be manufactured at low cost.

適用例７：適用例１から適用例６の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって；前記メンブレン及び前記ヒータ部の連結、並びに前記メンブレン及び前記ハウジングの連結の少なくとも一方は、各層が一括して溶接されることによって実現されることを特徴とする。この適用例によれば、圧力センサ付きグロープラグを安価に製造できる。 Application Example 7: A glow plug with a pressure sensor according to any one of Application Examples 1 to 6, wherein at least one of the connection between the membrane and the heater unit and the connection between the membrane and the housing is as follows: Each layer is realized by being collectively welded. According to this application example, a glow plug with a pressure sensor can be manufactured at low cost.

適用例８：適用例１から適用例７の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって；前記積層構造における最外層は、前記ハウジング及び前記ヒータ部の何れか一方のみに接続されることを特徴とする。この適用例によれば、メンブレンによって生じる測定誤差を小さくできる。最外層がハウジング及びヒータ部の何れか一方のみに接続されるということは、最外層がハウジング及びヒータ部の何れか一方とは接続されないということである。最外層がハウジング及びヒータ部の何れか一方とは接続されなければ、最外層の伸縮によって生じる力は、ヒータ部にはほとんど伝わらない。この結果、メンブレンによって生じる測定誤差は小さくなる。 Application Example 8: A glow plug with a pressure sensor according to any one of Application Examples 1 to 7, wherein the outermost layer in the stacked structure is connected to only one of the housing and the heater unit. It is characterized by that. According to this application example, the measurement error caused by the membrane can be reduced. The fact that the outermost layer is connected to only one of the housing and the heater part means that the outermost layer is not connected to either the housing or the heater part. If the outermost layer is not connected to either the housing or the heater part, the force generated by the expansion and contraction of the outermost layer is hardly transmitted to the heater part. As a result, measurement errors caused by the membrane are reduced.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、圧力センサ付きグロープラグの一部、例えばメンブレンとして、或いはメンブレンの製造方法として実現できる。 The present invention can be implemented in various forms other than the above. For example, it can be realized as a part of a glow plug with a pressure sensor, for example, as a membrane or as a method for manufacturing a membrane.

圧力センサ付きグロープラグの構成。Configuration of glow plug with pressure sensor. キャップ部近傍の拡大断面図。The expanded sectional view of the cap part vicinity. 実施形態１のメンブレンの拡大図。The enlarged view of the membrane of Embodiment 1. FIG. 実施形態２のメンブレンの拡大図。The enlarged view of the membrane of Embodiment 2. FIG.

実施形態１：
グロープラグ１００の概略構成：
図１は、圧力センサ付きグロープラグ１００（以下「グロープラグ１００」と略す）の構成を示す。図１（Ａ）は、グロープラグ１００の全体構成を示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に対して一部分を断面に置き換えた図である。図１における下側をグロープラグ１００の先端側と、上側を後端側と定義する。 Embodiment 1:
General configuration of the glow plug 100:
FIG. 1 shows a configuration of a glow plug 100 with a pressure sensor (hereinafter abbreviated as “glow plug 100”). FIG. 1A shows the overall configuration of the glow plug 100. FIG. 1B is a diagram in which a part of FIG. 1A is replaced with a cross section. The lower side in FIG. 1 is defined as the front end side of the glow plug 100 and the upper side is defined as the rear end side.

グロープラグ１００は、ハウジング１３０と、ヒータ部１５０と、圧力センサ１６０と、メンブレン１８０とを備える。ハウジング１３０は、主体金具１１０とキャップ部１２０とを備える。 The glow plug 100 includes a housing 130, a heater unit 150, a pressure sensor 160, and a membrane 180. The housing 130 includes a metal shell 110 and a cap part 120.

主体金具１１０の材料は、炭素鋼やステンレス鋼などである。主体金具１１０の形状は、略円筒状である。主体金具１１０の内部には、圧力センサ１６０が配置される。圧力センサ１６０は、ヒータ部１５０から受ける力に応じた電気信号を出力する。主体金具１１０の後端側には、ネジ部１１４が備えられる。ネジ部１１４は、グロープラグ１００をシリンダヘッドに固定するためのネジ溝（図示せず）を備える。ネジ部１１４の後端部には、工具取付部１１２が形成されている。工具取付部１１２は、グロープラグ１００を内燃機関に取り付けるための工具が取り付けられる。 The material of the metal shell 110 is carbon steel or stainless steel. The shape of the metal shell 110 is substantially cylindrical. A pressure sensor 160 is disposed inside the metal shell 110. The pressure sensor 160 outputs an electrical signal corresponding to the force received from the heater unit 150. On the rear end side of the metal shell 110, a screw portion 114 is provided. The screw part 114 includes a screw groove (not shown) for fixing the glow plug 100 to the cylinder head. A tool attachment portion 112 is formed at the rear end portion of the screw portion 114. The tool attachment portion 112 is attached with a tool for attaching the glow plug 100 to the internal combustion engine.

工具取付部１１２の後端部には、複数の配線１１６が挿入されている。複数の配線１１６は、ハウジング１３０内の集積回路１６６と中軸１７０（図２と共に説明）とに電気的に接続される。集積回路１６６は、圧力センサ１６０からの電気信号を配線１１６経由で外部に出力する。主体金具１１０の先端には、キャップ部１２０が形成されている。キャップ部１２０の材料は、炭素鋼やステンレス鋼などである。 A plurality of wires 116 are inserted in the rear end portion of the tool mounting portion 112. The plurality of wirings 116 are electrically connected to the integrated circuit 166 in the housing 130 and the central shaft 170 (described together with FIG. 2). The integrated circuit 166 outputs an electrical signal from the pressure sensor 160 to the outside via the wiring 116. A cap portion 120 is formed at the tip of the metal shell 110. The material of the cap part 120 is carbon steel or stainless steel.

図２は、キャップ部１２０近傍の拡大断面図である。キャップ部１２０の後端側には、円筒部１２２が形成される。キャップ部１２０の先端側には、テーパ部１２４が形成されている。テーパ部１２４の径は、先端側に向かうに連れて小さくなる。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view in the vicinity of the cap portion 120. A cylindrical portion 122 is formed on the rear end side of the cap portion 120. A tapered portion 124 is formed on the tip side of the cap portion 120. The diameter of the taper portion 124 decreases as it goes toward the tip side.

キャップ部１２０近傍には、センサ固定部材１３２と、伝達スリーブ１３４と、メンブレン１８０とが設けられる。センサ固定部材１３２は、圧力センサ１６０をハウジング１３０内に固定する。センサ固定部材１３２の材料は、ステンレス鋼などである。センサ固定部材１３２は、主体金具１１０の内周に沿って配置されている。センサ固定部材１３２の先端近傍には、鍔状のフランジ部１３３が形成されている。フランジ部１３３は、主体金具１１０の先端面とキャップ部１２０の後端面とに溶接されている。 In the vicinity of the cap portion 120, a sensor fixing member 132, a transmission sleeve 134, and a membrane 180 are provided. The sensor fixing member 132 fixes the pressure sensor 160 in the housing 130. The material of the sensor fixing member 132 is stainless steel or the like. The sensor fixing member 132 is disposed along the inner periphery of the metal shell 110. A flange-like flange portion 133 is formed in the vicinity of the tip of the sensor fixing member 132. The flange portion 133 is welded to the front end surface of the metal shell 110 and the rear end surface of the cap portion 120.

伝達スリーブ１３４は、軸線Ｏに沿ったヒータ部１５０の変位を圧力センサ１６０に伝達する。伝達スリーブ１３４の材料は、ステンレス鋼などである。伝達スリーブ１３４の形状は、略円筒状である。伝達スリーブ１３４の先端は、フランジ部１３３付近において、ヒータ部１５０の外周に溶接されている。 The transmission sleeve 134 transmits the displacement of the heater unit 150 along the axis O to the pressure sensor 160. The material of the transmission sleeve 134 is stainless steel or the like. The shape of the transmission sleeve 134 is substantially cylindrical. The front end of the transmission sleeve 134 is welded to the outer periphery of the heater portion 150 in the vicinity of the flange portion 133.

ヒータ部１５０は、シース管１５２と発熱コイル１５４と絶縁粉末１５５とを備える。シース管１５２の材料は、ステンレス鋼などである。シース管１５２は、先端部が半球状に閉塞し、後端が主体金具１１０内において開口している。発熱コイル１５４は、巻線型抵抗である。発熱コイル１５４は、シース管１５２の先端側内部に配置されている。ヒータ部１５０には、中軸１７０が挿入される。中軸１７０は、金属製の棒状部材である。発熱コイル１５４の後端は、中軸１７０の先端に固定される。発熱コイル１５４には、配線１１６および中軸１７０を通じて電力が供給される。 The heater unit 150 includes a sheath tube 152, a heating coil 154, and insulating powder 155. The material of the sheath tube 152 is stainless steel or the like. The sheath tube 152 has a tip end closed in a hemispherical shape, and a rear end opened in the metal shell 110. The heating coil 154 is a wire-wound resistor. The heating coil 154 is disposed inside the distal end side of the sheath tube 152. A central shaft 170 is inserted into the heater unit 150. The middle shaft 170 is a metal rod-shaped member. The rear end of the heating coil 154 is fixed to the tip of the middle shaft 170. Electric power is supplied to the heating coil 154 through the wiring 116 and the central shaft 170.

シース管１５２内には、発熱コイル１５４との隙間に、絶縁粉末１５５が充填されている。絶縁粉末１５５は、例えば酸化マグネシウムである。シース管１５２の開口された後端と中軸１７０との間には、シール部材１５６（図１参照）が挿入されている。シール部材１５６は、絶縁粉末１５５をシース管１５２内に密封する。シース管１５２には、スウェージング加工が施されている。これにより、内部に充填された絶縁粉末１５５の緻密性が高められ、熱伝導効率を向上させている。ヒータ部１５０の後端側は、主体金具１１０内に配置される。ヒータ部１５０の先端側は、キャップ部１２０の開口部１２５から軸線方向ＯＤに向かって突出するように配置される。 The sheath tube 152 is filled with insulating powder 155 in a gap with the heat generating coil 154. The insulating powder 155 is, for example, magnesium oxide. A seal member 156 (see FIG. 1) is inserted between the opened rear end of the sheath tube 152 and the middle shaft 170. The seal member 156 seals the insulating powder 155 in the sheath tube 152. The sheath tube 152 is subjected to swaging processing. As a result, the denseness of the insulating powder 155 filled therein is improved, and the heat conduction efficiency is improved. The rear end side of the heater unit 150 is disposed in the metal shell 110. The front end side of the heater unit 150 is disposed so as to protrude from the opening 125 of the cap unit 120 toward the axial direction OD.

メンブレン１８０は、第１の筒部１８１と、第２の筒部１８２と、接続部１８５とを備える。第１の筒部１８１及び第２の筒部１８２は、軸線Ｏを軸線とする筒状に形成されている。第１の筒部１８１及び第２の筒部１８２は、接続部１８５を介して互いに接続されている。接続部１８５による接続部位は、滑らかに屈曲している。接続部１８５は、軸線Ｏに対して直交するように形成されている。第１の筒部１８１は、溶接部２００によってセンサ固定部材１３２と溶接接続され、ひいてはハウジング１３０と接続される。第２の筒部１８２は、溶接部２１０によってシース管１５２に溶接接続され、ひいてはヒータ部１５０と接続される。これらの溶接接続は、後述するようにレーザ溶接なので、燃焼室と主体金具１１０内との間の気密を確保する。 The membrane 180 includes a first cylinder part 181, a second cylinder part 182, and a connection part 185. The first cylindrical portion 181 and the second cylindrical portion 182 are formed in a cylindrical shape having the axis O as the axis. The first cylinder part 181 and the second cylinder part 182 are connected to each other via a connection part 185. The connection part by the connection part 185 is bent smoothly. The connecting portion 185 is formed so as to be orthogonal to the axis O. The first cylindrical portion 181 is welded to the sensor fixing member 132 by the welded portion 200, and thus connected to the housing 130. The second cylindrical portion 182 is welded to the sheath tube 152 by the welded portion 210, and thus connected to the heater portion 150. Since these welding connections are laser welding as described later, airtightness between the combustion chamber and the metal shell 110 is ensured.

ヒータ部１５０は、軸線Ｏに沿った外力が作用すると、軸線Ｏに沿って変位する。この変位の際に、メンブレン１８０が変形する。この変形が弾性変形となるように、メンブレン１８０は設計される。上記外力は、燃焼室内の圧力によって生じる。 The heater unit 150 is displaced along the axis O when an external force along the axis O is applied. During this displacement, the membrane 180 is deformed. The membrane 180 is designed so that this deformation becomes elastic deformation. The external force is generated by the pressure in the combustion chamber.

図３は、メンブレン１８０の拡大図である。図３に示すように、メンブレン１８０は、積層構造を有する。本実施形態においては、メンブレン１８０は、第１の層１８３と第２の層１８４とによる２層構造を有する。メンブレン１８０は、積層構造が一括して深絞り加工されることによって製造される。溶接部２００，２１０は、第１の層１８３と第２の層１８４とを一括打ち抜きのレーザ溶接によって形成される。 FIG. 3 is an enlarged view of the membrane 180. As shown in FIG. 3, the membrane 180 has a laminated structure. In the present embodiment, the membrane 180 has a two-layer structure including a first layer 183 and a second layer 184. The membrane 180 is manufactured by deep drawing the laminated structure at once. The welded portions 200 and 210 are formed by laser welding in which the first layer 183 and the second layer 184 are collectively punched.

メンブレン１８０の最外層は、他の層と比較して、下記の特徴の少なくとも１つを有するのが好ましい。本実施形態においては、最外層とは第１の層１８３であり、他の層とは第２の層１８４である。その特徴とは、厚さが同じ又は薄いこと、ヤング率が同じ又は小さいこと、熱膨張率が同じ又は小さいこと、及び高温耐力が同じ又は大きいことである。高温耐力は、例えば４００℃等における０．２％耐力によって定義される。 The outermost layer of the membrane 180 preferably has at least one of the following characteristics compared to the other layers. In the present embodiment, the outermost layer is the first layer 183 and the other layers are the second layer 184. The characteristics are that the thickness is the same or thin, the Young's modulus is the same or small, the thermal expansion coefficient is the same or small, and the high temperature proof stress is the same or large. High temperature proof stress is defined by 0.2% proof stress at 400 ° C., for example.

実施例１，２：
上記を実現する実施例を説明する。表１は、実施例１，２を示す。

Examples 1 and 2:
An embodiment for realizing the above will be described. Table 1 shows Examples 1 and 2.

表１に示すように、実施例１は、第１の層１８３の材料としてＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標）９０９、第２の層１８４の材料としてＳＵＳ６３０を用いる。図３に示すように、実施例１は上記特徴の全てを満たす。 As shown in Table 1, Example 1 uses INCOLOY (registered trademark) 909 as the material of the first layer 183 and SUS630 as the material of the second layer 184. As shown in FIG. 3, Example 1 satisfies all of the above features.

実施例２は、第１の層１８３の材料としてＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８、第２の層１８４の材料としてＳＵＳ６３０を用いる。表１に示すように、実施例２は、上記特徴のうち、厚さ、ヤング率、及び０．２％耐力について満たされる。なお、表１の数値はおおよその値を示した一例であり、各実施例を厳密にこの数値を有する材料を用いるものに特定している訳ではない。 In Example 2, INCONEL (registered trademark) 718 is used as the material of the first layer 183, and SUS630 is used as the material of the second layer 184. As shown in Table 1, Example 2 is satisfied with respect to thickness, Young's modulus, and 0.2% yield strength among the above characteristics. In addition, the numerical value of Table 1 is an example which showed the approximate value, and does not necessarily specify each Example which uses the material which has this numerical value strictly.

効果：
本実施形態によれば、以下の効果の少なくとも１つを得ることができる。メンブレンによって生じる圧力測定の誤差が小さくなる。その理由は、課題を解決するための手段に記された通り、メンブレンが積層構造を有することである。さらに、第１の層１８３が、第２の層１８４に比べて、厚さが同じ又は薄いこと、ヤング率が同じ又は小さいこと、熱膨張率が同じ又は小さいこと、及び高温耐力が同じ又は大きいことの少なくとも１つが満たされることによって、測定誤差がより小さくなる。 effect:
According to this embodiment, at least one of the following effects can be obtained. The pressure measurement error caused by the membrane is reduced. The reason is that the membrane has a laminated structure as described in the means for solving the problems. Further, the first layer 183 has the same or thinner thickness, the same or smaller Young's modulus, the same or smaller thermal expansion coefficient, and the same or larger high temperature proof stress than the second layer 184. Satisfying at least one of these results in a smaller measurement error.

メンブレン１８０の耐久性が確保される。各層が薄くても、全体としては厚さを確保できるからである。
第２の層１８４について、材料選択の幅が広がる。第２の層は、温度変化が抑制されるからである。よって、例えば、安価な材料を選択できる。
メンブレン１８０は、積層構造を有するとしても、成形および溶接を各層一括で行うことができるので、製造コストの増大を抑制できる。
メンブレン１８０は、積層構造を有することによって、全体として同じ厚さの単層構造のメンブレンに比べて、ばね定数が低下する。ばね定数が低下することによって、メンブレンによって生じる圧力測定の誤差が更に小さくなる。 The durability of the membrane 180 is ensured. This is because the thickness can be secured as a whole even if each layer is thin.
For the second layer 184, the range of material selection is increased. This is because a temperature change is suppressed in the second layer. Therefore, for example, an inexpensive material can be selected.
Even if the membrane 180 has a laminated structure, it is possible to perform forming and welding in a lump for each layer, so that an increase in manufacturing cost can be suppressed.
Since the membrane 180 has a laminated structure, the spring constant is lower than that of a single-layer membrane having the same thickness as a whole. Lowering the spring constant further reduces the pressure measurement error caused by the membrane.

ベローズではなく、メンブレン１８０を採用することによって、グロープラグ１００を安価に製造できる。ベローズとは、蛇腹形状の部材である。ベローズは、蛇腹形状を作り出すために、製造コストがメンブレンに比べて高くなることが多い。 By using the membrane 180 instead of the bellows, the glow plug 100 can be manufactured at low cost. A bellows is a bellows-shaped member. Bellows are often more expensive to manufacture than membranes because of the bellows shape.

実施形態２：
実施形態２の説明は、実施形態１に対して異なる点を説明することによって行う。実施形態２は、実施形態１のメンブレン１８０に代えて、メンブレン２８０とメンブレン３８０との何れかを用いる。 Embodiment 2:
The second embodiment will be described by explaining different points from the first embodiment. In the second embodiment, either the membrane 280 or the membrane 380 is used instead of the membrane 180 of the first embodiment.

図４（Ａ）はメンブレン２８０を、図４（Ｂ）はメンブレン３８０を示す。図４（Ａ）に示す通りメンブレン２８０は、第１の層２８３と第２の層２８４とによる２層構造を有する。図４（Ａ）に示す通り、第１の層２８３は、先端側において溶接されている一方、後端側において溶接されていない。よって、第１の層２８３は、メンブレンとしての本来の機能には貢献しない。本来の機能とは、気密の確保、並びにヒータ部１５０及びハウジング１３０の接続である。第１の層２８３の機能は、第２の層２８４の温度変化を抑制することである。つまり、第１の層２８３は、第２の層２８４に覆い被さることによって、燃焼室のガスから第２の層２８４への熱移動を抑制する。この結果、メンブレンによって生じる圧力測定の誤差が小さくなる。なお、第１の層２８３の熱膨張による力は、ヒータ部１５０とハウジング１３０とにほとんど伝達されないので、メンブレンによって生じる圧力測定の誤差にはほとんど影響しない。 4A shows the membrane 280, and FIG. 4B shows the membrane 380. As shown in FIG. 4A, the membrane 280 has a two-layer structure including a first layer 283 and a second layer 284. As shown in FIG. 4A, the first layer 283 is welded on the front end side, but not welded on the rear end side. Therefore, the first layer 283 does not contribute to the original function as a membrane. The essential functions are ensuring airtightness and connecting the heater unit 150 and the housing 130. The function of the first layer 283 is to suppress the temperature change of the second layer 284. That is, the first layer 283 covers the second layer 284 to suppress heat transfer from the gas in the combustion chamber to the second layer 284. As a result, the pressure measurement error caused by the membrane is reduced. Note that the force due to the thermal expansion of the first layer 283 is hardly transmitted to the heater unit 150 and the housing 130, and therefore hardly affects the pressure measurement error caused by the membrane.

図４（Ｂ）に示す通りメンブレン３８０は、第１の層３８３と第２の層３８４とによる２層構造を有する。図４（Ｂ）に示す通り、第１の層３８３は、後端側において溶接されている一方、先端側において溶接されていない。よって、メンブレン２８０と同じ効果を発揮する。 As shown in FIG. 4B, the membrane 380 has a two-layer structure including a first layer 383 and a second layer 384. As shown in FIG. 4B, the first layer 383 is welded on the rear end side, but is not welded on the front end side. Therefore, the same effect as the membrane 280 is exhibited.

他の実施形態：
メンブレンの層の数は、複数であればいくつでも良い。
メンブレンの各層の厚さ、ヤング率、熱膨張率、及び高温耐力は、どのような関係であっても良いし、実施例１，２とは異なるどのような材料を用いても良い。例えば、ＩＮＣＯＮＥＬ６０１や、他のステンレス鋼やニッケル合金等が挙げられる。
メンブレンの製造方法は、どのようなものでも良い。例えば、切削でも鋳造でも良い。 Other embodiments:
The number of membrane layers is not limited as long as it is plural.
The thickness, Young's modulus, thermal expansion coefficient, and high temperature proof stress of each layer of the membrane may be in any relationship, and any material different from those in Examples 1 and 2 may be used. For example, INCONEL601, other stainless steel, nickel alloy, etc. are mentioned.
Any method of manufacturing the membrane may be used. For example, cutting or casting may be used.

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

１００…圧力センサ付きグロープラグ
１１０…主体金具
１１２…工具取付部
１１４…ネジ部
１１６…配線
１２０…キャップ部
１２２…円筒部
１２４…テーパ部
１２５…開口部
１３０…ハウジング
１３２…センサ固定部材
１３３…フランジ部
１３４…伝達スリーブ
１５０…ヒータ部
１５２…シース管
１５４…発熱コイル
１５５…絶縁粉末
１５６…シール部材
１６０…圧力センサ
１６６…集積回路
１７０…中軸
１８０…メンブレン
１８１…第１の筒部
１８２…第２の筒部
１８３…第１の層
１８４…第２の層
１８５…接続部
２００…溶接部
２１０…溶接部
２８０…メンブレン
２８３…第１の層
２８４…第２の層
３８０…メンブレン
３８３…第１の層
３８４…第２の層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Glow plug with a pressure sensor 110 ... Metal fitting 112 ... Tool attachment part 114 ... Screw part 116 ... Wiring 120 ... Cap part 122 ... Cylindrical part 124 ... Tapered part 125 ... Opening part 130 ... Housing 132 ... Sensor fixing member 133 ... Flange Part 134 ... Transmission sleeve 150 ... Heater part 152 ... Sheath tube 154 ... Heat generating coil 155 ... Insulating powder 156 ... Sealing member 160 ... Pressure sensor 166 ... Integrated circuit 170 ... Central shaft 180 ... Membrane 181 ... First cylinder part 182 ... Second 183 ... first layer 184 ... second layer 185 ... connecting portion 200 ... welded portion 210 ... welded portion 280 ... membrane 283 ... first layer 284 ... second layer 380 ... membrane 383 ... first Layer 384 ... second layer

Claims

軸線方向に延びる筒状のハウジングと、
後端部が前記ハウジング内に配置され、先端部が前記ハウジングの先端から突き出し、前記軸線方向に沿って移動可能な棒状のヒータ部と、
一端が前記ハウジングに接続されるとともに他端が前記ヒータ部に接続され、前記軸線方向に沿った前記ヒータ部の移動を可能としつつ、前記ヒータ部と前記ハウジングとを連結するメンブレンと、
前記ヒータ部を介して伝達する力を利用して、燃焼室内の圧力を測定する圧力センサと
を備える圧力センサ付きグロープラグであって、
前記メンブレンは、積層構造を有する
ことを特徴とする圧力センサ付きグロープラグ。 A cylindrical housing extending in the axial direction;
A rod-like heater portion that has a rear end portion disposed in the housing, a tip end portion protruding from the tip end of the housing, and movable along the axial direction;
One end is connected to the housing and the other end is connected to the heater portion, allowing the movement of the heater portion along the axial direction, and a membrane connecting the heater portion and the housing;
A glow plug with a pressure sensor, comprising a pressure sensor for measuring the pressure in the combustion chamber using a force transmitted through the heater part,
The glow plug with a pressure sensor, wherein the membrane has a laminated structure.

請求項１に記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
前記積層構造における最外層は、他の各層の厚さ以下の厚さを有する
ことを特徴とする圧力センサ付きグロープラグ。 A glow plug with a pressure sensor according to claim 1,
A glow plug with a pressure sensor, wherein the outermost layer in the laminated structure has a thickness equal to or less than the thickness of each of the other layers.

請求項１又は請求項２に記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
前記積層構造における最外層のヤング率は、他の各層のヤング率よりも小さい
ことを特徴とする圧力センサ付きグロープラグ。 A glow plug with a pressure sensor according to claim 1 or 2,
The glow plug with a pressure sensor, wherein the Young's modulus of the outermost layer in the laminated structure is smaller than the Young's modulus of each of the other layers.

請求項１から請求項３の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
前記積層構造における最外層の熱膨張率は、他の各層の熱膨張率よりも小さい
ことを特徴とする圧力センサ付きグロープラグ。 A glow plug with a pressure sensor according to any one of claims 1 to 3,
A glow plug with a pressure sensor, wherein the thermal expansion coefficient of the outermost layer in the laminated structure is smaller than the thermal expansion coefficient of each of the other layers.

請求項１から請求項４の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
前記積層構造における最外層の高温耐力は、他の各層の高温耐力よりも大きい
ことを特徴とする圧力センサ付きグロープラグ。 A glow plug with a pressure sensor according to any one of claims 1 to 4,
The glow plug with a pressure sensor, wherein the high temperature proof stress of the outermost layer in the laminated structure is larger than the high temperature proof stress of each of the other layers.

請求項１から請求項５の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
前記メンブレンの積層構造は、各層が一括して深絞り加工されることによって製造される
ことを特徴とする圧力センサ付きグロープラグ。 A glow plug with a pressure sensor according to any one of claims 1 to 5,
The glow plug with pressure sensor, wherein the laminated structure of the membrane is manufactured by deep drawing each layer at once.

請求項１から請求項６の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
前記メンブレン及び前記ヒータ部の連結、並びに前記メンブレン及び前記ハウジングの連結の少なくとも一方は、各層が一括して溶接されることによって実現される
ことを特徴とする圧力センサ付きグロープラグ。 A glow plug with a pressure sensor according to any one of claims 1 to 6,
At least one of the connection between the membrane and the heater section and the connection between the membrane and the housing is realized by collectively welding each layer.

請求項１から請求項７の何れか１つに記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
前記積層構造における最外層は、前記ハウジング及び前記ヒータ部の何れか一方のみに接続される
ことを特徴とする圧力センサ付きグロープラグ。 A glow plug with a pressure sensor according to any one of claims 1 to 7,
A glow plug with a pressure sensor, wherein the outermost layer in the laminated structure is connected to only one of the housing and the heater.