JP6561780B2

JP6561780B2 - 燃焼圧センサ

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Publication number: JP6561780B2
Application number: JP2015218523A
Authority: JP
Inventors: 翔一竹本; 秀一中野; 信幸安部; 伊藤　健治; 健治伊藤; 古川　隆; 隆古川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2035-11-06
Also published as: JP2017090157A; US10012558B2; DE102016120957B4; US20170131166A1; DE102016120957A1

Description

本発明は、燃焼圧を検出するための燃焼圧センサに関する。

内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出するために用いられる燃焼圧センサとしては、例えば特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に記載の燃焼圧センサは、ハウジングの先端部をプラグ取付孔の先端側に設けられた縮径部と当接させ、ハウジングの基端側に形成された雄螺子部を、エンジンのプラグ取付孔に形成された雌螺子部に螺合させてプラグ取付孔に取り付けられる。

この燃焼圧センサにおいては、燃焼室内における燃焼圧によりエンジンヘッドに生じる圧縮応力が、荷重として雌螺子部と縮径部とによってプラグ取付孔に取り付けられたハウジングに加わる。そして、ハウジングにも圧縮応力が生じ、ハウジングに生じた圧縮応力が荷重として荷重伝達部材に加わり、荷重伝達部材からセンサ保持部材（センサハウジング）に保持された圧電素子に荷重が加わる。これにより、圧電素子は、ハウジングに生じた圧縮応力に基づいて燃焼圧を検出している。荷重伝達部材は、中空形状の円筒部材によって構成されている。荷重伝達部材の先端部には、ハウジングと接触する接触面が形成されており、荷重伝達部材の基端部には、センサ保持部材と接触する接触面が形成されている。

一方、特許文献２に記載の燃焼圧センサは、燃焼室の圧力変動がダイアフラムヘッドのダイアフラム部に作用し、第１電極部と第２電極部によって挟圧された複数枚の圧電素子からなる積層圧電体に加わる圧力が変動することによって、燃焼室内における燃焼圧を検出している。
この燃焼圧センサにおいては、第２電極部の基端側に絶縁リングを介して設けられたインナーボディが、ハウジングの内部に配置されている。インナーボディは、基端部が円錐状の凹面に形成された第１インナーボディと、先端部が球面状の凸面に形成された第２インナーボディとから構成されている。そして、この第２インナーボディの雄螺子部がハウジングの雌螺子部に螺合され、第１インナーボディの基端部と第２インナーボディの先端部とが当接することにより、第１インナーボディと第２インナーボディとが線的に当接して、第１インナーボディと第２インナーボディとの芯出し（軸合わせ）が行われている。これにより、ダイアフラムヘッドに圧力変動が作用した際に、各インナーボディによって、複数枚の圧電素子からなる積層圧電体に偏荷重が作用することを抑制している。

特開２０１５−１５２２７４号公報特開２００５−１６９８４号公報

しかしながら、特許文献１の燃焼圧センサを組み付ける際には、荷重伝達部材、センサ保持部材、ハウジング等を加工する際の寸法誤差、荷重伝達部材又はセンサ保持部材の接触面の垂直度の誤差等が生じた場合には、荷重伝達部材又はセンサ保持部材が、ハウジングの軸方向に対して傾いた状態でハウジングの内部に配置されるおそれがある。この場合には、ハウジングに生じた圧縮応力が圧電素子に荷重として加わる際に、荷重伝達部材とセンサ保持部材とがそれらの周方向の各部位において接触することができなくなる。そして、荷重伝達部材が、センサ保持部材及び圧電素子の円周方向の各部位に対して均等に荷重をかけることができなくなる。これにより、燃焼圧センサは、燃焼圧を正確に検出できなくなる。従って、燃焼圧センサが燃焼圧を高精度に検出するためには、荷重伝達部材、センサ保持部材、ハウジング等の加工精度及び組付け精度の管理を厳密に行うことが必要になる。

一方、特許文献２における第１インナーボディと第２インナーボディとは、複数枚の圧電素子に適切な予圧を与えるために設けられたものである。そのため、特許文献２においては、荷重伝達部材に相当する部材を用いておらず、ハウジングに生じた圧縮応力を荷重として積層圧電体に伝達する必要がない。
また、特許文献２においては、第１インナーボディの円錐状の凹面に、第２インナーボディの球面状の凸面が接触する。円錐状の凹面と球面状の凸面との接触は、円錐状の凹面の中心から円周方向の等距離において線状に行われる。そのため、部品加工の寸法誤差等により、ハウジングの軸方向に対して第１インナーボディ又は第２インナーボディが傾いて配置された場合には、円錐状の凹面と球面状の凸面との円周方向の各部位における接触状態に偏りが生じることになる。この場合、各インナーボディから積層圧電体の円周方向の各部位に均等に荷重をかけることができなくなる。従って、特許文献２に記載された円錐状の凹面と球面状の凸面との接触によって果たされる機能は、あくまでも各インナーボディの芯出しであり、各インナーボディ間の接触部を回転支点とする傾きの吸収ではない。
そのため、特許文献２の構造によっても、部材間に生じる傾きが燃焼圧の検出精度を悪化させる課題を解決することはできない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、加工精度の管理を容易にしつつ高精度に燃焼圧を検出できる燃焼圧センサを提供しようとするものである。

本発明の第１態様は、エンジンの燃焼室に繋がるプラグ取付孔に取り付けられるハウジングと、
該ハウジングの内周側に配置されたセンサ保持部材と、
上記ハウジングの内周側に配置され、該ハウジングに生じる圧縮応力を荷重として上記センサ保持部材に伝達するための荷重伝達部材と、
上記センサ保持部材に保持され、上記センサ保持部材に伝達される荷重に基づいて、上記燃焼室内の圧力を求めるための圧力検出機構と、を有し、
上記荷重伝達部材の先端部と上記ハウジングの基端部との一対の接触面は、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状を有している、燃焼圧センサにある。
本発明の第２態様は、エンジンの燃焼室に繋がるプラグ取付孔に取り付けられるハウジングと、
該ハウジングの内周側に配置されたセンサ保持部材と、
上記ハウジングの内周側に配置され、該ハウジングに生じる圧縮応力を荷重として上記センサ保持部材に伝達するための荷重伝達部材と、
上記センサ保持部材に保持され、上記センサ保持部材に伝達される荷重に基づいて、上記燃焼室内の圧力を求めるための圧力検出機構と、を有し、
上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との一対の接触面、及び上記荷重伝達部材の先端部と上記ハウジングの基端部との一対の接触面との少なくとも一方は、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状を有しており、
上記ハウジングの先端部の内周側には、上記燃焼室内を加熱するためのグローヒータが配置されており、
上記荷重伝達部材の中心軸部と上記センサ保持部材の中心軸部とには、上記グローヒータの通電部材を挿通させるための中心穴がそれぞれ形成されており、
上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との一対の接触面は、上記中心穴の開口部の周りに形成されている、燃焼圧センサにある。
本発明の第３態様は、エンジンの燃焼室に繋がるプラグ取付孔に取り付けられるハウジングと、
該ハウジングの内周側に配置されたセンサ保持部材と、
上記ハウジングの内周側に配置され、該ハウジングに生じる圧縮応力を荷重として上記センサ保持部材に伝達するための荷重伝達部材と、
上記センサ保持部材に保持され、上記センサ保持部材に伝達される荷重に基づいて、上記燃焼室内の圧力を求めるための圧力検出機構と、を有し、
上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との一対の接触面、及び上記荷重伝達部材の先端部と上記ハウジングの基端部との一対の接触面との少なくとも一方は、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状を有しており、
上記センサ保持部材の中心軸部には、中心穴が形成されており、上記センサ保持部材の中心軸部は、上記圧力検出機構の中心部に形成された挿通穴内に挿通されている、燃焼圧センサにある。

本発明の第４態様は、エンジンの燃焼室に繋がるプラグ取付孔に取り付けられるハウジングと、
該ハウジングの内周側に配置されたセンサ保持部材と、
上記ハウジングの内周側に配置され、該ハウジングに生じる圧縮応力を荷重として上記センサ保持部材に伝達するための荷重伝達部材と、
上記ハウジングの内周側であって、上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との間に配置された球体形状の中間部材と、
上記センサ保持部材に保持され、上記センサ保持部材に伝達される荷重に基づいて、上記燃焼室内の圧力を求めるための圧力検出機構と、を有し、
上記荷重伝達部材の基端部における、上記中間部材との接触面、及び上記センサ保持部材の先端部における、上記中間部材との接触面は、凹状の曲面によって形成されている、燃焼圧センサにある。

上記第１〜第３態様の燃焼圧センサにおいては、上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との一対の接触面、及び上記荷重伝達部材の先端部と上記ハウジングの基端部との一対の接触面との少なくとも一方が、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状を有している。この構成により、燃焼圧センサの組付けを行う際に、燃焼圧センサを構成する各部品ハウジング、センサ保持部材、荷重伝達部材に接触面の傾きに影響する寸法誤差があった場合には、荷重伝達部材の中心軸線とセンサ保持部材の中心軸線とが相対的に傾くことができる。そして、荷重伝達部材又はセンサ保持部材が、軸方向に対して傾いてハウジングの内部に配置される場合においても、凹状の曲面による接触面と凸状の曲面による接触面とが中心穴の周りの全周において常に接触することができる。これにより、荷重伝達部材又はセンサ保持部材に生じた傾きが、荷重伝達部材からセンサ保持部材への荷重の伝達に与える影響を吸収することができる。すなわち、燃焼圧センサによって燃焼圧を検出する際には、荷重伝達部材が、センサ保持部材及び圧力検出機構の全体に対して、荷重伝達部材の円周方向の各部位において均等に荷重を伝達することができる。これにより、圧力検出機構に加わる荷重に偏りが生じることを抑制し、燃焼圧センサによって燃焼圧を正確に検出することができる。

また、荷重伝達部材、センサ保持部材、ハウジング等の加工精度の管理を厳密に行うことが不要になる。
以上のごとく、上記第１〜第３態様の燃焼圧センサによれば、加工精度の管理を容易にしつつ高精度に燃焼圧を検出することができる。

上記第４態様の燃焼圧センサにおいては、上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との間に、球体形状の中間部材が配置されている。そして、上記荷重伝達部材の基端部における、上記中間部材との接触面、及び上記センサ保持部材の先端部における、上記中間部材との接触面は、上記中間部材の表面と接触する凹状の曲面によって形成されている。この構成により、燃焼圧センサを構成する各部品に生じた寸法誤差等の影響を受けて、荷重伝達部材又はセンサ保持部材が、軸方向に対して傾いてハウジングの内部に配置される場合においても、荷重伝達部材の基端部と中間部材とセンサ保持部材の先端部とは、中間部材の表面と凹状の曲面とが常に接触することができる。これにより、上記一態様の燃焼圧センサの場合と同様の理由によって、上記他の態様の燃焼圧センサにおいても、加工精度の管理を容易にしつつ高精度に燃焼圧を検出することができる。

実施形態１における、燃焼圧センサの断面図。実施形態１における、センサ保持部材の周辺の概略的な拡大断面図。実施形態１における、荷重伝達部材が軸方向に対して傾いた際のセンサ保持部材の周辺の概略的な拡大断面図。図３における、IV−IV線断面矢指図。実施形態１における、燃焼室に対して斜めに配置された燃焼圧センサの断面図。実施形態２における、センサ保持部材の周辺の概略的な拡大断面図。実施形態３における、センサ保持部材の周辺の概略的な拡大断面図。荷重伝達部材の先端部の周辺の概略的な拡大断面図。

（実施形態１）
燃焼圧センサの実施形態につき、図１〜図５を参照して説明する。
本実施形態の燃焼圧センサ１は、図１に示すごとく、グローヒータ１４と一体化されたものであり、ハウジング２、センサ保持部材３、荷重伝達部材４及び圧力検出機構５を有する。

ハウジング２は、エンジンヘッド１１の燃焼室１２に繋がるプラグ取付孔１３に取り付けられている。センサ保持部材３は、ハウジング２の内周側に配置されている。荷重伝達部材４は、ハウジング２の内周側に配置され、ハウジング２に生じる圧縮応力を荷重としてセンサ保持部材３に伝達するために用いられる。圧力検出機構５は、センサ保持部材３に伝達される荷重に基づいて、燃焼室１２内の圧力を求めるために用いられる。グローヒータ１４は、ハウジング２の先端部２４の内周側に配置され、燃焼室１２内を加熱するために用いられる。
荷重伝達部材４の基端部４１の接触面４１１と、センサ保持部材３Ａの先端部３１の接触面３１１とは、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状を有している。
ここで燃焼圧センサ１において、ハウジング２及び荷重伝達部材４が伸びる方向を軸方向Ｘとして表す。また、燃焼圧センサ１において、エンジンヘッド１１の燃焼室１２側に位置する側を軸方向Ｘの先端又は先端側Ｘ１として表し、その反対側を軸方向Ｘの基端又は基端側Ｘ２として表す。

以下、本形態の燃焼圧センサ１につき、さらに詳説する。
燃焼圧センサ１は、図１に示すごとく、エンジンヘッド１１の燃焼室１２内にグローヒータ１４の先端部を突出させるようにして、プラグ取付孔１３に配置される。燃焼圧センサ１は、グローヒータ１４に通電部材１５を介して通電を行って、燃焼室１２内における燃料混合気を予熱する機能と、圧力検出機構５によって燃焼室１２内の燃焼圧を測定する機能とを有する。
燃焼圧センサ１は、ハウジング２の先端部２４をエンジンヘッド１１のプラグ取付孔１３に当接させ、ハウジング２の基端側Ｘ２に形成された雄螺子部２３１を、エンジンヘッド１１のプラグ取付孔１３に形成された雌螺子部１３４に螺合させてプラグ取付孔１３に取り付けられる。

ハウジング２は、プラグ取付孔１３に当接する第１ハウジング２１と、第１ハウジング２１の基端側Ｘ２に連結された第２ハウジング２２と、第２ハウジング２２の基端側Ｘ２に連結された第３ハウジング２３とを有している。第１ハウジング２１と第２ハウジング２２と第３ハウジング２３とは、溶接によって互いに連結されている。
第１ハウジング２１は、円筒形状に形成されており、グローヒータ１４を内周に保持する。第１ハウジング２１は、厚肉部２１１と、厚肉部２１１の先端側Ｘ１に設けられ、厚肉部２１１よりも外径が縮小した薄肉部２１２を有している。
第２ハウジング２２は、円筒形状に形成されており、第２ハウジング２２の中心軸部には、グローヒータ１４の通電部材１５を挿通させるための中心穴２６が形成されている。
第３ハウジング２３は、円筒形状に形成されており、内周に通電部材１５及び荷重伝達部材４を挿通させている。
また、プラグ取付孔１３の先端側部分１３１は、基端側部分１３２に比べて縮径しており、先端側部分１３１と基端側部分１３２との間には段部１３３が形成されている。この段部１３３に、第１ハウジング２１の厚肉部２１１が当接していることにより、燃焼室１２内の燃焼ガスがエンジンヘッド１１の外部に漏出することを防止している。第１ハウジング２１、第２ハウジング２２及び第３ハウジング２３は、ステンレス鋼等の金属から構成されている。

図１、図２に示すごとく、センサ保持部材３Ａ，３Ｂは、荷重伝達部材４の基端側Ｘ２に接触して圧力検出機構５を先端側Ｘ１から保持する円筒形状の第１センサ保持部材３Ａと、圧力検出機構５を基端側Ｘ２から保持すると共に第３ハウジング２３に固定された円筒形状の第２センサ保持部材３Ｂとを有する。各センサ保持部材３Ａ，３Ｂの中心軸部には、グローヒータ１４の通電部材１５を挿通させるための中心穴３６が形成されている。
第１センサ保持部材３Ａは、荷重伝達部材４の基端部４１に当接する先端部３１と、接触面３１１の基端側Ｘ２において先端部３１よりも縮径して形成され、圧力検出機構５の内周側及び第２センサ保持部材３Ｂの内周側に配置された内周部３２とを有している。荷重伝達部材４から圧力検出機構５に加わる圧力は、第２センサ保持部材３Ｂによって受け止められる。第１センサ保持部材３Ａ及び第２センサ保持部材３Ｂは、ステンレス鋼等の金属から構成されている。

荷重伝達部材４は、円筒形状を有しており、ハウジング２内において軸方向Ｘにスライド可能に配置されている。荷重伝達部材４の先端部４２はハウジング２の第２ハウジング２２の基端部２５に当接している。荷重伝達部材４の中心軸部には、グローヒータ１４の通電部材１５を挿通させるための中心穴４６が形成されている。荷重伝達部材４は、ステンレス鋼等の金属から構成されている。

圧力検出機構５は、少なくとも１個以上の圧電素子と回路基板とから構成されていると共に、第１センサ保持部材３Ａと第２センサ保持部材３Ｂとの間に挟持されている。図１、図２等においては、圧力検出機構５を概略的に示す。
圧電素子は、水晶、ＰＺＴ、ニオブ酸リチウム、ポリフッ化ビニリデン等の圧電効果を有する物質から構成される。圧力検出機構５は、荷重伝達部材４から伝達される、ハウジング２に生じる圧縮応力に伴う荷重を受け、この荷重に比例した電荷を発生させるものである。

図２に示すごとく、本形態の荷重伝達部材４の基端部４１の接触面４１１は、凸状の曲面によって形成されており、本形態の第１センサ保持部材３Ａの先端部３１の接触面３１１は、接触面４１１の凸状の曲面の曲率半径よりも曲率半径の大きな凹状の曲面によって形成されている。ここで、凸状の曲面及び凹状の曲面は、球形状の一部分として形成されたものである。そして、凸状の曲面の曲率半径及び凹状の曲面の曲率半径はそれぞれ一定である。凹状の曲面の曲率半径が凸状の曲面の曲率半径以上の大きさを有することにより、両者が円滑に揺動することが可能になっている。
また、荷重伝達部材４の基端部４１の接触面４１１は、中心穴４６の開口部４６１の周りに形成されており、第１センサ保持部材３Ａの先端部３１の接触面３１１は、中心穴３６の開口部３６１の周りに形成されている。凸状の曲面による接触面４１１の形成範囲と凹状の曲面による接触面３１１の形成範囲とは、中心穴４６，３６との関係及び荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４とセンサ保持部材３の中心軸線Ｃ３との間に生じうる傾き公差との関係において、適切に決定される。

ここで、同図に示すごとく、荷重伝達部材４の外周の半径をφＲ１、荷重伝達部材４の中心穴４６の半径をφＲ２、第１センサ保持部材３Ａの中心穴３６の半径をφｒ１とする。また、接触面４１１及び接触面３１１と一致する球形状の中心Ｏから荷重伝達部材４の中心穴４６の開口角部までのラインＬ１と、荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４との間の角度をθ_Rとし、球形状の中心Ｏから第１センサ保持部材３Ａの中心穴３６の開口角部までのラインＬ２と、荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４と一致する第１センサ保持部材３ＡのＣ３との間の角度をθ_rとする。また、球形状の中心Ｏから凸状の曲面による接触面４１１までの曲率半径をφＲｓとし、球形状の中心Ｏから凹状の曲面による接触面３１１までの曲率半径をφｒｓとする。

このとき、φｒｓ≧φＲｓの関係と、φＲｓ≧φＲ１の関係とが成立する。そして、荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４と第１センサ保持部材３Ａの中心軸線Ｃ３との間に生じうる傾き公差をθ_Eとすると、θ_E≦｜θ_R−θ_r｜の関係が成立する。なお、θ_Rは、θ_R＝sin^-1（φＲ２／φＲｓ）によって表され、θ_rは、θ_r ＝sin^-1（φｒ１／φｒｓ）によって表される。そして、生じうる傾き公差θ_Eが想定されると、これに応じてφＲ１、φＲ２、φｒ１、φＲｓ、φｒｓの各寸法が決定されることになる。

本形態の荷重伝達部材４の先端部４２の接触面４２１は中心軸線Ｃ４に垂直な平坦面によって形成されており、本形態のハウジング２の基端部２５の接触面２５１は、中心軸線Ｃ２に垂直な平坦面によって形成されている。
荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４と第１センサ保持部材３Ａの中心軸線Ｃ３との間に傾きが生じる場合としては、例えば、荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４がハウジング２の中心軸線Ｃ２に対して傾く場合、第１センサ保持部材３Ａの中心軸線Ｃ３がハウジング２の中心軸線Ｃ２に対して傾く場合、さらに荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４及び第１センサ保持部材３Ａの中心軸線Ｃ３がハウジング２の中心軸線Ｃ２に対してそれぞれ傾く場合が想定される。荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４と第１センサ保持部材３Ａの中心軸線Ｃ３との間の傾きは、例えば、荷重伝達部材４の先端部４２から基端部４１までの軸長に寸法誤差が生じた場合、荷重伝達部材４の先端部４２の接触面４２１とハウジング２の基端部２５の接触面２５１との平坦面の垂直度に誤差が生じた場合、第１センサ保持部材３Ａを内周に保持する第２センサ保持部材３Ｂがハウジング２に対して傾く状態で固定された場合等に生じる。

本形態の荷重伝達部材４及びセンサ保持部材３によれば、ハウジング２、センサ保持部材３、荷重伝達部材４に加工精度の誤差が生じた場合でも、荷重伝達部材４の基端部４１の接触面４１１とセンサ保持部材３の先端部３１の接触面３１１とが、中心穴３６，４６の周りの全周において接触する状態を維持することができる。図３には、荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４とセンサ保持部材３の中心軸線Ｃ３との間に傾きが生じた場合を示す。この場合、接触面４１１と接触面３１１とは、図４に示すごとく、中心穴３６，４６の一方側に隣接する部分の接触面積が大きくなる一方、中心穴３６，４６の他方側に隣接する部分の接触面積が小さくなる状態で、中心穴３６，４６の周りの全周において接触する状態を維持することができる。接触面４１１と接触面３１１とは、中心穴３６，４６の周りの全周において面接触することがほとんどである。場合によっては、接触面４１１と接触面３１１とは、中心穴３６，４６の周りの全周において線接触していてもよい。なお、同図において、接触面４１１と接触面３１１との接触部分Ｓをグレーチングのハッチングによって示す。

次に、燃焼圧センサ１の圧力検出方法について説明する。
エンジンヘッド１１に生じる圧縮応力は、荷重として雌螺子部１３４と段部１３３とを介してエンジンヘッド１１に取り付けられたハウジング２に加わる。そして、ハウジング２にも圧縮応力が生じ、ハウジング２に生じた圧縮応力が荷重として荷重伝達部材４に加わり、荷重伝達部材４から圧力検出機構５に荷重が加わる。圧力検出機構５は、第２センサ保持部材３Ｂによって移動が阻止されており、ハウジング２に生じた圧縮応力が圧力検出機構５によって荷重として測定される。そして、圧力検出機構５の荷重の出力に、エンジンパラメータ（吸気圧、エンジン回転数、圧縮比等）を変数とする補正ロジックを適用することにより、燃焼室１２内の燃焼圧を算出することができる。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
燃焼圧センサ１においては、荷重伝達部材４の基端部４１の接触面４１１が凸状の曲面に形成されており、第１センサ保持部材３Ａの先端部３１の接触面３１１が、凸状の曲面に接触する凹状の曲面に形成されている。この構成により、燃焼圧センサ１の組付けを行う際に、燃焼圧センサ１を構成する各部品ハウジング２、各センサ保持部材３Ａ、３Ｂ、荷重伝達部材４に接触面の傾きに影響する寸法誤差があった場合には、荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４とセンサ保持部材３の中心軸線Ｃ３とが相対的に傾くことができる。

そして、図３に示すごとく、荷重伝達部材４又は第１センサ保持部材３Ａが、軸方向Ｘに対して傾いてハウジング２の内部に配置される場合においても、凹状の曲面による接触面３１１と凸状の曲面による接触面４１１とが中心穴３６，４６の周りの全周において常に接触することができる。これにより、荷重伝達部材４又は第１センサ保持部材３Ａに生じた傾きが、荷重伝達部材４から第１センサ保持部材３Ａへの荷重の伝達に与える影響を吸収することができる。すなわち、燃焼圧センサ１によって燃焼圧を検出する際には、荷重伝達部材４が、第１センサ保持部材３Ａ及び圧力検出機構５の全体に対して、荷重伝達部材４の円周方向の各部位において均等に荷重を伝達することができる。これにより、圧力検出機構５に加わる荷重に偏りが生じることを抑制し、燃焼圧センサ１によって燃焼圧を正確に検出することができる。また、凹状の曲面による接触面３１１と凸状の曲面による接触面４１１とを接触させる構成により、ハウジング２、各センサ保持部材３Ａ、３Ｂ及び荷重伝達部材４等を加工する際の精度管理が容易となる。

また、図５に示すごとく、プラグ取付孔１３は、エンジンヘッド１１の燃焼室１２に対して斜めに形成され、プラグ取付孔１３に配置されている燃焼圧センサ１が燃焼室１２に対して斜めに配置されることがある。この場合には、燃焼室１２内の燃焼により生じる熱によって燃焼圧センサ１が加熱される温度は、燃焼圧センサ１の周方向の部位によって異なることになる。エンジンヘッド１１には、図示しない冷却水路が形成されている。そのため、燃焼圧センサ１に生じる温度分布については一概には言えないが、基本的には、燃焼圧センサ１のうち燃焼室１２に近い側に配置された部位が加熱される温度は、燃焼圧センサ１のうち燃焼室１２から遠い側に配置された部位が加熱される温度に比べて高くなる。このとき、燃焼圧センサ１のうち燃焼室１２に近い側に配置された部位のハウジング２、各センサ保持部材３Ａ、３Ｂ、荷重伝達部材４等に生じる熱膨張は、燃焼圧センサ１のうち燃焼室１２から遠い側に配置された部位のハウジング２、各センサ保持部材３Ａ、３Ｂ、荷重伝達部材４等に生じる熱膨張に比べて大きくなる。

そして、ハウジング２、各センサ保持部材３Ａ、３Ｂ、荷重伝達部材４等をそれぞれ構成する材料の違いに基づく線膨張係数の差によって、燃焼圧センサ１のうち燃焼室１２に近い側に配置された部位と、燃焼圧センサ１のうち燃焼室１２から遠い側に配置された部位とに生じる熱応力には違いが生じる。この場合において、荷重伝達部材４の中心軸線Ｃ４とセンサ保持部材３の中心軸線Ｃ３とが、凸状の曲面による接触面４１１と凹状の曲面による接触面３１１との係合によって適切に傾くことができる。これにより、燃焼圧センサ１が燃焼室１２に対して斜めに配置される場合であっても、荷重伝達部材４と第１センサ保持部材３Ａとの円周方向の各部位において均等に荷重を伝達することができ、圧力検出機構５に加わる荷重に偏りが生じることを防止することができる。

以上のごとく、燃焼圧センサ１によれば、加工精度の管理を容易にしつつ高精度に燃焼圧を検出することができる。

（実施形態２）
本形態の燃焼圧センサ１においては、図６に示すごとく、荷重伝達部材４の基端部４１の接触面４１１が、凹状の曲面によって形成されており、第１センサ保持部材３Ａの先端部３１の接触面３１１が、凹状の曲面の曲率半径以下の曲率半径を有する凸状の曲面によって形成されている。

その他の構成は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施形態３）
本形態の燃焼圧センサ１は、図７に示すごとく、ハウジング２の内周側であって、荷重伝達部材４の基端部４１と第１センサ保持部材３Ａの先端部３１との間に配置された球体形状の中間部材６を有する。中間部材６には、グローヒータ１４の通電部材１５を挿通させるための中心穴６６が形成されている。
中間部材６は、完全な球体に中心穴６６が形成された形状であってもよく、例えば、図７の二点鎖線Ｋで示すごとく、一部が切り欠かれた球体に中心穴６６が形成された形状であってもよい。

中間部材６は、荷重伝達部材４及び第１センサ保持部材３Ａは、中間部材６に対して揺動可能であり、ハウジング２に対して、中間部材６を介して自在に傾くことが可能である。中間部材６の基端部６１は第１センサ保持部材３Ａの先端部３１の接触面３１１に当接している。中間部材６の先端部６２は荷重伝達部材４の基端部４１の接触面４１１に当接している。
本形態の荷重伝達部材４の基端部４１における、中間部材６との接触面４１１、及び本形態の第１センサ保持部材３Ａの先端部３１における、中間部材６との接触面３１１は、球体形状の中間部材６の曲率半径よりも曲率半径の大きな凹状の曲面によって形成されている。中間部材６は、ステンレス鋼等の金属から構成されている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

本形態の燃焼圧センサ１においては、燃焼圧センサ１を構成する各部品ハウジング２、各センサ保持部材３Ａ、３Ｂ、荷重伝達部材４に生じた寸法誤差等の影響を受けて、荷重伝達部材４又は第１センサ保持部材３Ａが、軸方向Ｘに対して傾いてハウジング２の内部に配置される場合においても、荷重伝達部材４の基端部４１と中間部材６と第１センサ保持部材３Ａの先端部３１とは、中間部材６の表面と凹状の曲面とが常に接触することができる。そして、荷重伝達部材４又は第１センサ保持部材３Ａに生じた傾きが、荷重伝達部材４から中間部材６を介した第１センサ保持部材３Ａへの荷重の伝達に与える影響を吸収することができる。
その他、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

また、荷重伝達部材４の基端部４１の接触面４１１と第１センサ保持部材３Ａの先端部３１の接触面３１１とを、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状に形成する代わりに、図８に示すごとく、荷重伝達部材４の先端部４２の接触面４２１とハウジング２の基端部２５の接触面２５１とを、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状に形成することもできる。この場合には、荷重伝達部材４の基端部４１の接触面４１１と第１センサ保持部材３Ａの先端部３１の接触面３１１とは、平坦面によって接触する構成とすることができる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１燃焼圧センサ
１１エンジンヘッド
１２燃焼室
１３プラグ取付孔
２ハウジング
３センサ保持部材
４荷重伝達部材
５圧力検出機構

Claims

エンジンの燃焼室に繋がるプラグ取付孔に取り付けられるハウジングと、
該ハウジングの内周側に配置されたセンサ保持部材と、
上記ハウジングの内周側に配置され、該ハウジングに生じる圧縮応力を荷重として上記センサ保持部材に伝達するための荷重伝達部材と、
上記センサ保持部材に保持され、上記センサ保持部材に伝達される荷重に基づいて、上記燃焼室内の圧力を求めるための圧力検出機構と、を有し、
上記荷重伝達部材の先端部と上記ハウジングの基端部との一対の接触面は、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状を有している、燃焼圧センサ。
エンジンの燃焼室に繋がるプラグ取付孔に取り付けられるハウジングと、
該ハウジングの内周側に配置されたセンサ保持部材と、
上記ハウジングの内周側に配置され、該ハウジングに生じる圧縮応力を荷重として上記センサ保持部材に伝達するための荷重伝達部材と、
上記センサ保持部材に保持され、上記センサ保持部材に伝達される荷重に基づいて、上記燃焼室内の圧力を求めるための圧力検出機構と、を有し、
上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との一対の接触面、及び上記荷重伝達部材の先端部と上記ハウジングの基端部との一対の接触面との少なくとも一方は、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状を有しており、
上記ハウジングの先端部の内周側には、上記燃焼室内を加熱するためのグローヒータが配置されており、
上記荷重伝達部材の中心軸部と上記センサ保持部材の中心軸部とには、上記グローヒータの通電部材を挿通させるための中心穴がそれぞれ形成されており、
上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との一対の接触面は、上記中心穴の開口部の周りに形成されている、燃焼圧センサ。
エンジンの燃焼室に繋がるプラグ取付孔に取り付けられるハウジングと、
該ハウジングの内周側に配置されたセンサ保持部材と、
上記ハウジングの内周側に配置され、該ハウジングに生じる圧縮応力を荷重として上記センサ保持部材に伝達するための荷重伝達部材と、
上記センサ保持部材に保持され、上記センサ保持部材に伝達される荷重に基づいて、上記燃焼室内の圧力を求めるための圧力検出機構と、を有し、
上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との一対の接触面、及び上記荷重伝達部材の先端部と上記ハウジングの基端部との一対の接触面との少なくとも一方は、凹状の曲面と凸状の曲面とが接触する形状を有しており、
上記センサ保持部材の中心軸部には、中心穴が形成されており、上記センサ保持部材の中心軸部は、上記圧力検出機構の中心部に形成された挿通穴内に挿通されている、燃焼圧センサ。
上記荷重伝達部材の基端部の接触面は、凸状の曲面によって形成されており、
上記センサ保持部材の先端部の接触面は、上記凸状の曲面の曲率半径以上の曲率半径を有する凹状の曲面によって形成されている、請求項２又は３に記載の燃焼圧センサ。
上記荷重伝達部材の基端部の接触面は、凹状の曲面によって形成されており、
上記センサ保持部材の先端部の接触面は、上記凹状の曲面の曲率半径以下の曲率半径を有する凸状の曲面によって形成されている、請求項２又は３に記載の燃焼圧センサ。
エンジンの燃焼室に繋がるプラグ取付孔に取り付けられるハウジングと、
該ハウジングの内周側に配置されたセンサ保持部材と、
上記ハウジングの内周側に配置され、該ハウジングに生じる圧縮応力を荷重として上記センサ保持部材に伝達するための荷重伝達部材と、
上記ハウジングの内周側であって、上記荷重伝達部材の基端部と上記センサ保持部材の先端部との間に配置された球体形状の中間部材と、
上記センサ保持部材に保持され、上記センサ保持部材に伝達される荷重に基づいて、上記燃焼室内の圧力を求めるための圧力検出機構と、を有し、
上記荷重伝達部材の基端部における、上記中間部材との接触面、及び上記センサ保持部材の先端部における、上記中間部材との接触面は、上記中間部材の表面と接触する凹状の曲面によって形成されている、燃焼圧センサ。
上記ハウジングの先端部の内周側には、上記燃焼室内を加熱するためのグローヒータが配置されており、
上記荷重伝達部材の中心軸部と上記センサ保持部材の中心軸部と上記中間部材とには、上記グローヒータの通電部材を挿通させるための中心穴がそれぞれ形成されており、
上記荷重伝達部材の基端部における、上記中間部材との接触面は、該荷重伝達部材の上記中心穴の開口部の周りに形成されており、
上記センサ保持部材の先端部における、上記中間部材との接触面は、該センサ保持部材の上記中心穴の開口部の周りに形成されている、請求項６に記載の燃焼圧センサ。