압력 센서가 형성된 글로우 플러그

압력 센서가 형성된 글로우 플러그{GLOW PLUG EQUIPPED WITH PRESSURE SENSOR}

본 발명은 글로우 플러그에 관한 것으로, 특히, 압력 센서를 내장하는 글로우 플러그에 관한 것이다.

디젤 엔진 등의 압축 착화 방식의 내연 기관에서는, 보조 열원으로서 글로우 플러그가 사용된다. 글로우 플러그는, 예를 들어, 내연 기관의 연소실을 가열하기 위한 히터와, 연소실의 압력을 측정하는 압력 센서와, 히터와 하우징에 접합되어 히터를 글로우 플러그의 축선 방향으로 변위 가능하게 유지하는 박막 형상의 연결 부재를 갖는다. 이와 같은 글로우 플러그에서는, 압력 센서는, 연소실 내의 압력의 변화에 따라 히터가 변위함으로써 압력 센서에 부여되는 하중을 검출하고 있다.

연소압 계측시, 주위 온도의 변화에 수반하여 연결 부재가 가열되고, 연결 부재가 축선 방향으로 열 팽창하는 경우가 있다. 히터는, 연결 부재에 의해 유지되고 있으므로, 연결 부재의 열 팽창에 의한 축선 방향의 신장이 히터를 통하여 압력 센서로 전파된다. 이 결과, 연소압의 변화에 따라 히터가 압력 센서에 부여하는 하중과는 상이한 하중이 압력 센서에 부여되고, 압력 센서의 측정치에 오차가 발생하여, 압력 센서의 측정 정밀도의 저하라는 문제가 발생한다.

연결 부재의 열 팽창에 의한 축선 방향의 신장은, 상기 서술한 연소압 계측시에 한정되는 것이 아니며, 여러 가지 환경 변화에 따라 발생할 우려가 있다.

본 발명은 상기 서술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 있어서, 압력 계측시에 있어서의 연결 부재의 열 팽창에 의한 축선 방향의 신장을 억제하여, 압력 센서의 측정 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 서술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현하는 것이 가능하다.

[적용예 1]

축선 방향으로 연장되는 통상 (筒狀) 의 하우징과, 후단부가 상기 하우징 내에 배치되고, 선단부가 상기 하우징의 선단으로부터 돌출되고, 상기 축선 방향을 따라 이동할 수 있는 봉상 (棒狀) 의 히터부와, 일단이 상기 하우징에 접속됨과 함께, 타단이 상기 히터에 접속되고, 상기 축선 방향을 따른 상기 히터부의 이동을 가능하게 하면서, 상기 히터부와 상기 하우징을 연결하는 박막상의 연결 부재와, 상기 히터부를 통하여 전달되는 하중에 따라, 압력의 검출을 실시하는 압력 센서를 구비하는 압력 센서가 형성된 글로우 플러그로서, 상기 연결 부재는, 상기 축선 방향으로 되접힌 제 1 굴곡부 및 제 2 굴곡부와, 상기 제 1 굴곡부와 상기 제 2 굴곡부를 접속시키고, 상기 하우징의 후단측을 향하여 축경되는 테이퍼상의 접속부를 갖고, 상기 제 1 굴곡부는, 상기 축선에 직교하는 방향에 있어서, 상기 제 2 굴곡부보다 상기 하우징의 근처에 위치하고, 또한, 상기 축선 방향에 있어서, 상기 제 2 굴곡부보다 상기 하우징의 선단측에 위치하고, 상기 제 1 굴곡부의 굴곡 반경은, 상기 제 2 굴곡부의 굴곡 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로우 플러그.

적용예 1 의 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 의하면, 연결 부재는, 축선 방향으로 되접힌 제 1 굴곡부 및 제 2 굴곡부와, 제 1 굴곡부와 제 2 굴곡부를 접속시키고, 하우징의 후단측을 향하여 축경되는 테이퍼상의 접속부를 갖는다. 따라서, 하우징과 히터 사이에 형성되는 한정된 공간에 있어서, 축선 방향으로 되접혀져 있는 굴곡부를 갖지 않는 경우에 비하여, 연결 부재의 길이를 길게 할 수 있다. 이 결과, 연결 부재의 스프링 정수 (定數) 는 낮아지고, 환경 변화에 따라 연결 부재가 열 팽창하여 축선 방향으로 신장되는 것이 억제된다. 따라서, 연결 부재의 축선 방향의 신장에 의한 불필요한 하중이, 히터를 통하여 압력 센서에 부여되는 것을 억제할 수 있어, 압력 센서의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 적용예 1 의 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 의하면, 제 1 굴곡부는, 제 2 굴곡부의 굴곡 반경보다 큰 굴곡 반경을 갖도록 형성되어 있다. 따라서, 제 1 굴곡부와 제 2 굴곡부의 굴곡 반경에 차가 없게 형성되어 있는 연결 부재에 비하여, 연결 부재, 특히, 제 1 굴곡부에 작용하는 응력을 저감시킬 수 있다. 따라서, 연결 부재의 스프링 정수가 저하되는 것에 수반되는 연결 부재의 내구성 저하를 억제할 수 있어, 압력 센서의 측정 정밀도의 향상과 함께, 연결 부재의 내구성, 나아가서는 압력 센서가 형성된 글로우 플러그의 내구성을 향상시킬 수 있다.

[적용예 2]

적용예 1 에 기재된 압력 센서가 형성된 글로우 플러그로서, 상기 제 2 굴곡부는, 상기 제 1 굴곡부의 굴곡 방향과 반대 방향으로 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로우 플러그.

적용예 2 의 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 의하면, 제 2 굴곡부는, 제 1 굴곡부의 굴곡 방향과 반대 방향으로 굴곡되어 있다. 따라서, 간략한 구성으로, 연결 부재의 길이를 길게 할 수 있어, 연결 부재의 스프링 정수를 낮게 할 수 있다.

[적용예 3]

적용예 1 에 기재된 압력 센서가 형성된 글로우 플러그로서, 상기 연결 부재는, 추가로, 상기 하우징에 접속되고, 제 1 외경을 가짐과 함께, 상기 축선 방향을 따른 통상으로 형성되어 있는 제 1 통부와, 상기 히터에 접속되고, 상기 제 1 외경보다 작은 제 2 외경을 가짐과 함께, 상기 축선 방향을 따른 통상으로 형성되어 있는 제 2 통부를 갖고, 상기 축선에 직교하는 직경 방향에 있어서, 상기 축선측을 내측, 상기 축선과는 반대측을 외측으로 하고, 상기 제 1 굴곡부는, 상기 제 1 통부에 있어서의 상기 하우징이 접속되어 있는 단부와는 반대측의 단부에 접속되어, 상기 직경 방향의 내측으로 되접히도록 형성되어 있고, 상기 제 2 굴곡부는, 상기 제 2 통부에 있어서의 상기 히터가 접속되어 있는 단부와는 반대측의 단부에 접속되어, 상기 직경 방향의 외측으로 되접히도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로우 플러그.

적용예 3 의 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 의하면, 연결 부재는, 제 1 외경을 가짐과 함께, 축선 방향을 따른 통상으로 형성되어 있는 제 1 통부와, 제 1 외경보다 작은 제 2 외경을 가짐과 함께, 축선 방향을 따른 통상으로 형성되어 있는 제 2 통부를 갖는다. 따라서, 연결 부재는, 축선 방향을 따른 단면 (斷面) 이 축선에 대해 90 도 경사진 Z 자상이 되도록 형성된다. 따라서, 연결 부재의 크기를 비교적 작게 할 수 있고, 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 있어서의 설계의 자유도를 증가시킬 수 있다.

[적용예 4]

적용예 1 내지 적용예 3 중 어느 것에 기재된 압력 센서가 형성된 글로우 플러그로서, 상기 접속부는, 상기 제 2 굴곡부에 접함과 함께 상기 축선에 직교하는 기준 평면에 대해, 10 도 이상의 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로우 플러그.

적용예 4 의 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 의하면, 접속부는, 제 2 굴곡부에 접함과 함께 축선에 직교하는 기준 평면에 대해, 10 도 이상의 경사를 갖도록 형성되어 있다. 따라서, 기준 평면에 대한 접속부의 경사가 10 도 미만인 연결 부재보다, 스프링 정수를 낮게 할 수 있다. 따라서, 압력 센서의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

[적용예 5]

적용예 4 에 기재된 압력 센서가 형성된 글로우 플러그로서, 상기 접속부는, 상기 기준 평면에 대해, 35 도 이하의 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로우 플러그.

적용예 5 의 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 의하면, 접속부는, 기준 평면에 대해, 35 도 이하의 경사를 갖도록 형성되어 있다. 따라서, 기준 평면에 대한 접속부의 경사가 35 도보다 큰 연결 부재보다, 스프링 정수를 낮게 할 수 있다. 따라서, 압력 센서의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

[적용예 6]

적용예 1 내지 적용예 5 중 어느 것에 기재된 압력 센서가 형성된 글로우 플러그로서, 상기 제 1 굴곡부의 두께는, 상기 제 2 굴곡부의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로우 플러그.

적용예 6 의 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 의하면, 히터부가 연소압을 받아 변위할 때에, 제 1 굴곡부에 집중되는 응력을 경감시킬 수 있음과 함께, 제 1 굴곡부에 발생하는 응력과 제 2 굴곡부에 발생하는 응력을 최적화시킬 수 있어, 연결 부재의 내구성을 향상시킬 수 있다.

[적용예 7]

적용예 1 내지 적용예 6 중 어느 것에 기재된 압력 센서가 형성된 글로우 플러그로서, 상기 연결 부재는, 드로잉 가공에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로우 플러그.

적용예 7 의 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 의하면, 연결 부재는, 드로잉 가공에 의해 형성되어 있다. 따라서, 연결 부재의 비용 퍼포먼스를 향상시킬 수 있음과 함께, 제 1 굴곡부, 제 2 굴곡부나 접속부의 형상에 편차가 적은 품질이 안정적인 연결 부재를 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 서술한 여러 가지의 양태는, 적절히 조합하거나, 일부를 생략하거나 하여 적용할 수 있다.

도 1A 는 제 1 실시예에 있어서의 글로우 플러그 (100) 의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 1B 는 제 1 실시예에 있어서의 글로우 플러그 (100) 의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2 는 제 1 실시예에 있어서의 캡부 (120) 근방의 확대 단면도이다.
도 3 은 제 1 실시예에 있어서의 연결 부재 (180) 의 상세 구성에 대해 설명하는 모식 단면도이다.
도 4 는 제 1 실시예에 있어서의 각도-스프링 정수 그래프 (500) 이다.
도 5 는 제 2 실시예에 있어서의 글로우 플러그 (100a) 의 캡부 (120) 근방의 확대 단면도이다.
도 6 은 제 2 실시예에 있어서의 연결 부재 (180a) 의 상세 구성에 대해 설명하는 모식 단면도이다.
도 7 은 제 2 실시예에 있어서의 굴곡 반경-스프링 정수 그래프 (600) 이다.
도 8 은 제 2 실시예에 있어서의 굴곡 반경-응력 그래프 (700) 이다.
도 9A 는 종래예의 글로우 플러그에 대해 설명하는 단면도이다.
도 9B 는 종래예의 글로우 플러그에 대해 설명하는 단면도이다.
도 10 은 탁상 모터링 시험에 있어서의 압력 센서의 측정 오차에 대해 나타내는 오차 그래프 (900) 이다.
도 11A 는 제 2 실시예에 있어서의 글로우 플러그 (100a), 종래예 1, 2 의 글로우 플러그 (800, 850) 의 그을음 클로깅의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 11B 는 제 2 실시예에 있어서의 글로우 플러그 (100a), 종래예 1, 2 의 글로우 플러그 (800, 850) 의 그을음 클로깅의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 11C 는 제 2 실시예에 있어서의 글로우 플러그 (100a), 종래예 1, 2 의 글로우 플러그 (800, 850) 의 그을음 클로깅의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 12 는 압력 센서의 감도비에 대해 나타내는 감도비 그래프 (1000) 이다.

A. 제 1 실시예 :

A1. 글로우 플러그 개략 구성 :

도 1A 및 도 1B 는, 제 1 실시예의 글로우 플러그 (100) 의 구성을 나타내는 설명도이다. 도 1A 는, 글로우 플러그 (100) 의 전체 구성을 나타내고, 도 1B 는 부분적인 단면 구성을 나타내고 있다. 또, 도 2 는 후술하는 캡부 (120) 근방의 확대 단면도이다. 이하에서는, 도 1A, 1B, 2 에 있어서의 글로우 플러그 (100) 의 축선 (O) 의 하방을 글로우 플러그 (100) 의 선단측으로 하고, 상방을 후단측으로 하여 설명한다. 또, 글로우 플러그 (100) 의 축선 (O) 을 따른 하향의 방향을 축선 방향 (OD) 으로 한다. 도 1A 및 도 1B 에 나타내는 바와 같이, 글로우 플러그 (100) 는, 주체 금구 (110) 와 캡부 (120) 를 갖는 하우징 (130) 과, 히터부 (150) 를 구비하고 있다. 또한, 주체 금구 (110) 는, 「동체부」라고도 불리고, 캡부 (120) 는 「헤드부」라고도 불린다.

주체 금구 (110) 는, 탄소강이나 스테인리스강에 의해 형성된 대략 원통상의 금속 부재이다. 주체 금구 (110) 의 후단부에는, 글로우 플러그 (100) 를 내연 기관에 장착하기 위한 공구가 걸어맞춰지는 공구 걸어맞춤부 (112) 가 형성되어 있다. 또, 공구 걸어맞춤부 (112) 보다 선단측에는, 글로우 플러그 (100) 를 실린더 헤드에 고정시키기 위한 나사 홈 (도시 생략) 이 형성된 나사부 (114) 가 구비되어 있다. 공구 걸어맞춤부 (112) 의 후단부에는, 하우징 (130) 내의 집적 회로 (166) (후술) 나 중축 (中軸) (170) (후술) 에 전기적으로 접속되는 복수의 배선 (116) 이 삽입되어 있다.

주체 금구 (110) 의 선단에는, 캡부 (120) 가 배치되어 있다. 캡부 (120) 는, 탄소강이나 스테인리스강에 의해 형성된 고리형의 금속 부재이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 캡부 (120) 의 후단측에는, 외경이 거의 일정한 원통부 (122) 가 형성되고, 선단측에는, 선단을 향하여 축경되는 테이퍼부 (124) 가 형성되어 있다.

히터부 (150) 는, 시스관 (152) 과 발열 코일 (154) 과 절연 분말 (155) 을 구비하고 있다. 시스관 (152) 은, 내열·내식성이 우수한 스테인리스강 등에 의해 형성되어 있고, 선단부가 반구상으로 폐색되고, 후단이 주체 금구 (110) 내에 있어서 개구되어 있다. 발열 코일 (154) 은, 권선형 저항으로서, 시스관 (152) 의 선단측 내부에 배치되어 있다. 히터부 (150) 에는, 금속제의 봉상 부재인 중축 (170) 이 삽입되고, 발열 코일 (154) 의 후단은, 이 중축 (170) 의 선단에 고정된다. 발열 코일 (154) 에는, 배선 (116) 및 중축 (170) 을 통하여 외부로부터 전력이 공급된다. 시스관 (152) 내에는, 발열 코일 (154) 과의 간극에, 내열성을 갖는 산화마그네슘 등의 절연 분말 (155) 이 충전되어 있다. 시스관 (152) 의 개구된 후단과 중축 (170) 사이에는, 절연 분말 (155) 을 시스관 (152) 내에 밀봉하기 위한 시일 부재 (156) 가 삽입되어 있다. 시스관 (152) 에는 스웨이징 가공이 실시되어 있고, 이로써, 내부에 충전된 절연 분말 (155) 의 치밀성을 높일 수 있어 열전도 효율을 향상시키고 있다. 이와 같은 구성의 히터부 (150) 는, 후단측이 주체 금구 (110) 내에 배치되고, 선단측이 캡부 (120) 의 개구부 (125) 로부터 축선 방향 (OD) 을 향하여 돌출되도록 배치되어 있다.

하우징 (130) 내에는, 히터부 (150) 보다 후단측에 배치된 고리형의 압력 센서 (160) (도 1B 참조) 와, 압력 센서 (160) 를 하우징 (130) 내에 고정시키기 위한 센서 고정 부재 (132) 와, 축선 (O) 을 따른 히터부 (150) 의 변위를 압력 센서 (160) 에 전달하기 위한 전달 슬리브 (134) 와, 히터부 (150) 의 외주를 하우징 (130) 의 내부에 연결하기 위한 연결 부재 (180) 가 형성되어 있다.

센서 고정 부재 (132) 는, 스테인리스강 등에 의해 형성된 대략 원통 형상의 부재이다. 센서 고정 부재 (132) 는, 주체 금구 (110) 의 내주를 따라 배치되어 있고, 그 선단 근방에는 플랜지상의 플랜지부 (133) 가 형성되어 있다. 이 플랜지부 (133) 는, 주체 금구 (110) 의 선단면 및 캡부 (120) 의 후단면에 용접되어 있다. 또, 센서 고정 부재 (132) 의 후단에는, 압력 센서 (160) 의 외주부가 용접되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 센서 고정 부재 (132) 에 의해 압력 센서 (160) 가 하우징 (130) 내의 중앙부 부근에 고정되어 있다.

전달 슬리브 (134) 는, 스테인리스강 등에 의해 형성된 대략 원통상의 부재이다. 전달 슬리브 (134) 는, 센서 고정 부재 (132) 와 히터부 (150) 사이에 배치되어 있다. 전달 슬리브 (134) 의 선단은, 센서 고정 부재 (132) 의 플랜지부 (133) 가 형성되어 있는 위치 부근에 있어서, 히터부 (150) 의 외주에 용접되어 있다. 또, 전달 슬리브 (134) 의 후단은, 고리형의 압력 센서 (160) 의 내주부에 용접되어 있다. 히터부 (150) 의 축선 (O) 을 따른 변위는, 이 전달 슬리브 (134) 에 의해 압력 센서 (160) 의 내주부에 전달된다.

연결 부재 (180) 는, 단부 (186) 에 있어서 하우징 (130) 에 접속됨과 함께, 단부 (186) 와는 상이한 단부 (188) 에 있어서 히터부 (150) 에 접속되고, 축선 (O) 을 따른 히터부 (150) 의 이동을 가능하게 하면서, 히터부 (150) 와 하우징 (130) 을 연결한다. 연결 부재 (180) 는, 스테인리스강이나 니켈 합금 등에 의해 박막상으로 형성되고, 탄성을 갖는다.

일반적으로, 연소압 측정시에, 연소실 내의 온도 상승에 수반하여, 연결 부재 (180) 는 열 팽창한다. 연결 부재 (180) 는 열 팽창에 수반하여 축선 (O) 방향으로 신장한다. 이 축선 (O) 방향으로의 신장은, 연결되어 있는 히터부 (150) 에 대해 불필요한 하중, 즉, 연소압의 변화에 대응하여 히터부 (150) 가 변위함으로써 압력 센서에 전달되는 하중 이외의 하중으로서 전달되고, 결과적으로, 압력 센서 (160) 의 측정 정밀도의 저하를 초래할 우려가 있다. 연결 부재 (180) 의 스프링 정수 (k) 를 낮게 함으로써, 연소압 측정시에 연결 부재 (180) 에 발생하는 축선 (O) 방향으로의 신장이 억제되고, 연결 부재 (180) 의 축선 (O) 방향으로의 신장에 의한 불필요한 하중이 압력 센서에 부여되는 것을 억제할 수 있어, 압력 센서의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 제 1 실시예에서는, 연결 부재 (180) 에 축선 방향 (OD) 으로 되접힌 2 개의 굴곡부를 형성함으로써, 연결 부재 (180) 의 스프링 정수를 낮게 하고 있다. 연결 부재 (180) 의 상세한 구성에 대해, 도 3 을 참조하여 설명한다.

도 3 은, 제 1 실시예에 있어서의 연결 부재 (180) 의 상세 구성에 대해 설명하는 모식 단면도이다. 도 3 에서는, 도 2 에 있어서의 축선 (O) 으로부터 도면 좌측 부분의 연결 부재 (180) 를 부분적으로 확대하여 나타내고 있다. 연결 부재 (180) 는, 제 1 통부 (181), 제 2 통부 (182), 제 1 굴곡부 (183), 제 2 굴곡부 (184) 및 접속부 (185) 를 구비한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 직경 방향이란, 주체 금구 (110) 의 직경 방향으로, 축선 (O) 에 수직인 방향을 나타낸다. 또, 직경 방향에 있어서, 축선 (O) 에 가까운 측을 내측, 축선 (O) 에 먼 측을 외측으로 하여 설명한다.

제 1 통부 (181) 는, 단부 (186) 에 있어서 하우징 (130) 과 용접 접속됨과 함께, 단부 (187) 에 있어서 제 1 굴곡부 (183) 와 접속되어 있고, 제 1 외경 (d1) 을 가짐과 함께, 축선 (O) 을 따른 통상으로 형성되어 있다. 제 2 통부 (182) 는, 단부 (188) 에 있어서 히터부 (150) 에 용접 접속됨과 함께, 단부 (189) 에 있어서 제 2 굴곡부 (184) 와 접속되어 있고, 제 1 외경 (d1) 보다 작은 제 2 외경 (d2) 을 가짐과 함께, 축선 (O) 을 따른 통상으로 형성되어 있다. 실시예에 있어서, 「축선 (O) 을 따른」이란, 공차를 포함하여, 축선 (O) 에 평행한 것을 의미한다. 또한, 단부 (187) 와 제 1 굴곡부 (183) 의 접속, 및 단부 (189) 와 제 2 굴곡부 (184) 의 접속이란, 당해 부분이 각 구성 부품의 경계 부분인 것을 의미하고 있고, 접합이나 접착을 의미하는 것이 아니다.

제 1 굴곡부 (183) 는, 제 1 통부 (181) 의 단부 (187) 에 접속되어, 직경 방향 (Y) 의 내측으로 되접히고, 점 (O1) 을 중심으로 하여, 굴곡 반경 (R1) 을 갖는 곡면상으로 형성되어 있다. 또, 제 1 굴곡부 (183) 는, 직경 방향 (Y) 에 있어서, 제 2 굴곡부 (184) 보다 하우징 (130) 의 근처에 위치하고, 또한, 축선 방향 (OD) 에 있어서, 제 2 굴곡부 (184) 보다 하우징 (130) 의 선단측에 위치한다.

제 2 굴곡부 (184) 는, 제 1 굴곡부 (183) 의 단부 (189) 에 접속되어, 직경 방향 (Y) 의 외측으로 되접히고, 점 (O2) 을 중심으로 하여, 굴곡 반경 (R2) 을 갖는 곡면상으로 형성되어 있다. 또, 제 2 굴곡부 (184) 는, 직경 방향 (Y) 에 있어서, 제 1 굴곡부 (183) 보다 히터부 (150) 의 근처에 위치하고, 또한, 축선 방향 (OD) 에 있어서, 제 2 굴곡부 (184) 보다 하우징 (130) 의 후단측에 위치한다. 제 2 굴곡부 (184) 는, 제 1 굴곡부 (183) 의 굴곡 방향과 반대 방향으로 돌출상이 되도록 굴곡되어 있다.

제 1 굴곡부 (183) 와 제 2 굴곡부 (184) 는, 접속부 (185) 에 의해 접속되어 있다. 제 1 굴곡부 (183) 와 제 2 굴곡부 (184) 를 축선 방향 (OD) 에 대해 반대 방향으로 되접음으로써, 직경 방향 (Y) 에 있어서 중복되는 부분에 따른 길이 분만큼, 연결 부재 (180) 의 길이는 길어지므로, 연결 부재 (180) 의 스프링 정수 (k) 를 낮게 할 수 있다.

접속부 (185) 는, 주체 금구 (110) 의 후단측을 향하여 축경되는 테이퍼상으로 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 제 2 굴곡부 (184) 에 접함과 함께 축선 (O) 에 직교하는 평면 (이후, 기준 평면 (S) 이라고 부른다) 에 대해, 소정 각도 (r1) 의 경사를 갖도록 형성되어 있다. 접속부 (185) 의 각도 (r1) 에 따라, 연결 부재 (180) 의 스프링 정수 (k) 는 변화된다. 기준 평면 (S) 에 대한 접속부 (185) 의 각도 (r1) 와 스프링 정수 (k) 의 관련에 대해 도 4 를 참조하여 설명한다.

도 4 는, 제 1 실시예에 있어서의 각도-스프링 정수 그래프 (500) 이다. 각도-스프링 정수 그래프 (500) 는, 제 1 실시예에 있어서의 기준 평면 (S) 에 대한 접속부 (185) 의 각도 (r1) 와 연결 부재 (180) 의 스프링 정수 (k) 의 관계를 나타내고 있다. 각도-스프링 정수 그래프 (500) 에 있어서, 종축은 스프링 정수 (k) (단위 : kN/㎜) 를 나타내고, 횡축은 기준 평면 (S) 에 대한 접속부 (185) 의 각도 (r1) (단위 : deg) 를 나타내고 있다. 제 1 실시예에 있어서, 기준 평면 (S) 과 제 2 굴곡부 (184) 의 접점을 중심으로 하여, 기준 평면 (S) 에 대해 좌회전 방향으로의 경사를 정 (正) 의 부호 (＋) 로 나타내고, 기준 평면 (S) 에 대해 우회전 방향으로의 경사를 부 (負) 의 부호 (―) 로 나타낸다.

각도-스프링 정수 그래프 (500) 에 나타내는 바와 같이, 접속부 (185) 의 기준 평면 (S) 에 대한 각도 (r1) 가, 이하의 식 1 의 범위 내일 때, 연결 부재 (180) 의 스프링 정수 (k) 는, 8 kN/㎜ 이하의 범위에 포함되고, 접속부 (185) 의 각도 (r1) 가 식 1 의 범위 외인 경우의 스프링 정수 (k) 에 대해 상대적으로 낮아진다. 따라서, 접속부 (185) 의 각도 (r1) 가 식 1 의 범위 내에 포함되도록, 제 1 굴곡부 (183) 나 제 2 굴곡부 (184) 가 규정되고, 연결 부재 (180) 가 형성된다. 제 1 실시예에서는 각도 (r1) ＝ 30°가 되도록 연결 부재 (180) 가 형성되어 있다.

10°≤ r1 ≤ 35°… (식 1)

본 실시예의 글로우 플러그 (100) 에서는, 연결 부재 (180) 의 제 1 굴곡부 (183) 의 두께 (판두께) (T1) (도 2 참조) 는, 제 2 굴곡부 (184) 의 두께 (판두께) (T2) 보다 크다. 그 때문에, 히터부 (150) 가 연소압을 받아 변위할 때에, 제 1 굴곡부 (183) 에 집중되는 응력을 경감시킬 수 있음과 함께, 제 1 굴곡부 (183) 에 발생하는 응력과 제 2 굴곡부 (184) 에 발생하는 응력을 최적화시킬 수 있어, 연결 부재 (180) 의 내구성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 관점에서 제 1 굴곡부 (183) 의 두께 (T1) 를 제 2 굴곡부 (184) 의 두께 (T2) 의 1.15 ∼ 1.35 배로 하는 것이 바람직하고, 두께 (T1) 를 두께 (T2) 의 1.2 ∼ 1.3 배로 하는 것이 보다 바람직하고, 두께 (T1) 를 두께 (T2) 의 1.25 배로 하는 것이 더욱 바람직하다.

연결 부재 (180) 는, 드로잉 가공이나 절삭, 주조 등 여러 가지 방법에 의해 제작할 수 있는데, 제 1 실시예에서는, 드로잉 가공 (딥드로잉 가공) 에 의해 제작되고 있다. 연결 부재 (180) 의 제작에 있어서, 드로잉 가공은, 절삭 가공이나 주조 등의 다른 방법에 비하여 단시간에 제작할 수 있으며, 제 1 굴곡부 (183), 제 2 굴곡부 (184) 의 형상의 편차를 저감시킬 수 있고, 잉여 부재 (제작 후에 잔사물이 되는 부분) 가 적고, 비용 퍼포먼스가 높은 등의 이점이 있다.

제 1 실시예에서는, 연결 부재 (180) 는 캡부 (120) 내에 배치되어 있다. 히터부 (150) 는, 연결 부재 (180) 의 탄성력에 의해, 축선 (O) 을 따른 변위가 허용되고 있다. 또한, 연결 부재 (180) 는, 히터부 (150) 와 하우징 (130) 을 연결함으로써, 연소실로부터 주체 금구 (110) 내로의 기밀을 확보하는 역할도 한다.

압력 센서 (160) (도 1B 참조) 는, 중축 (170) 이 통과하는 개구부 (161) 가 중앙에 형성된 고리형의 금속 다이어프램 (162) 과, 금속 다이어프램 (162) 의 상면 (후단측의 면) 에 접합된 피에조 저항 소자 (164) 를 구비하고 있다. 금속 다이어프램 (162) 은, 예를 들어, 스테인리스강 등에 의해 형성되어 있다. 피에조 저항 소자 (164) 에는, 하우징 (130) 내의 소정의 부위에 형성된 집적 회로 (166) 가 전기적으로 접속되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 금속 다이어프램 (162) 의 내주에는 히터부 (150) 에 접속된 전달 슬리브 (134) 의 후단이 접합되어 있다. 그 때문에, 연소압의 수압 (水壓) 에 의해 히터부 (150) 가 축선 (O) 을 따라 변위하면, 전달 슬리브 (134) 에 의해, 그 변위량이 금속 다이어프램 (162) 에 전달되고, 금속 다이어프램 (162) 을 휘어지게 한다. 집적 회로 (166) 는, 이 금속 다이어프램 (162) 의 변형을 피에조 저항 소자 (164) 를 사용하여 검출함으로써, 내연 기관의 연소압을 검출한다. 집적 회로 (166) 는, 이렇게 하여 검출된 연소압을 나타내는 전기 신호를, 주체 금구 (110) 의 후단에 삽입된 배선 (116) 을 통하여 외부의 ECU 등에 출력한다.

이상에서 설명한 본 실시형태에서는, 글로우 플러그 (100) 의 공구 걸어맞춤부 (112) 에 공구를 걸어맞추고, 내연 기관의 플러그 장착공 (200) 에 나사부 (114) 를 나사 결합시킴으로써, 캡부 (120) 가 내연 기관의 플러그 장착공 (200) 의 시트면 (210) 에 접촉하고, 글로우 플러그 (100) 가 내연 기관에 고정된다.

A2. 연결 부재 (180) 의 제조 방법 :

제 1 실시예의 글로우 플러그 (100) 는, 글로우 플러그 (100) 를 구성하는 각 부재 (주체 금구 (110), 캡부 (120), 히터부 (150), 압력 센서 (160) 및 연결 부재 (180)) 가 각각 제작되어, 조립됨으로써 제조된다. 또한, 제 1 실시예에 있어서의 연결 부재 (180) 는, 다단계의 드로잉 공정을 거치는 딥드로잉 가공에 의해 제작된다.

이상 설명한 제 1 실시예의 글로우 플러그 (100) 에 의하면, 연결 부재 (180) 는, 축선 방향 (OD) 으로 되접힌 제 1 굴곡부 (183) 및 제 2 굴곡부 (184) 와, 제 1 굴곡부 (183) 와 제 2 굴곡부 (184) 를 접속하고, 동체부의 후단측을 향하여 축경되는 테이퍼상의 접속부 (185) 를 갖는다. 따라서, 하우징 (130) 과 히터부 (150) 사이에 형성되는 한정된 공간에 있어서, 축선 방향 (OD) 으로 되접혀져 있는 굴곡부를 갖지 않는 경우에 비하여, 연결 부재 (180) 의 길이를 길게 할 수 있다. 이 결과, 연결 부재 (180) 의 스프링 정수 (k) 는 낮아지고, 연결 부재 (180) 가 열 팽창하여 축선 방향으로 신장하는 것이 억제된다. 따라서, 연결 부재 (180) 의 축선 방향의 신장에 의한 불필요한 하중이, 히터부 (150) 를 통하여 압력 센서 (160) 에 부여되는 것을 억제할 수 있어, 압력 센서 (160) 의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 제 1 실시예의 글로우 플러그 (100) 에 의하면, 제 2 굴곡부 (184) 는, 제 1 굴곡부 (183) 의 굴곡 방향과 반대 방향으로 굴곡되어 있다. 따라서, 간략한 구성으로, 연결 부재 (180) 의 길이를 길게 할 수 있어, 연결 부재 (180) 의 스프링 정수 (k) 를 낮게 할 수 있다.

또, 제 1 실시예의 글로우 플러그 (100) 에 의하면, 연결 부재 (180) 는, 제 1 외경을 가짐과 함께, 축선 방향 (OD) 을 따른 통상으로 형성되어 있는 제 1 통부와, 제 1 외경보다 작은 제 2 외경을 가짐과 함께, 축선 방향 (OD) 을 따른 통상으로 형성되어 있는 제 2 통부를 갖는다. 따라서, 연결 부재 (180) 는, 축선 방향 (OD) 을 따른 단면이 축선 (O) 에 대해 90 도 경사진 Z 자상이 되도록 형성된다. 따라서, 연결 부재 (180) 의 크기를 비교적 작게 할 수 있고, 압력 센서가 형성된 글로우 플러그에 있어서의 설계의 자유도가 증가된다.

또, 제 1 실시예의 글로우 플러그 (100) 에 의하면, 접속부 (185) 는, 제 2 굴곡부 (184) 에 접함과 함께 축선 (O) 에 직교하는 기준 평면에 대해, 10 도 이상 또한 35 도 미만의 경사를 갖도록 형성되어 있다. 따라서, 기준 평면 (S) 에 대한 접속부 (185) 의 각도가 10 도 미만 또는 35 도 이상인 연결 부재 (180) 보다, 연결 부재 (180) 의 스프링 정수 (k) 를 낮게 할 수 있다. 따라서, 압력 센서 (160) 의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 제 1 실시예의 글로우 플러그 (100) 에 의하면, 연결 부재 (180) 는, 드로잉 가공에 의해 형성되어 있다. 따라서, 연결 부재 (180) 의 제작에 있어서의 비용 퍼포먼스를 향상시킬 수 있음과 함께, 제 1 굴곡부 (183), 제 2 굴곡부 (184) 나 접속부 (185) 의 형상에 편차가 적은 품질이 안정적인 연결 부재 (180) 를 제조할 수 있다.

B. 제 2 실시예 :

제 2 실시예에서는, 연결 부재는, 제 1 굴곡부의 굴곡 반경이 제 2 굴곡부의 굴곡 반경보다 커지도록 형성되어 있다. 제 2 실시예의 글로우 플러그 (100a) 에 있어서, 연결 부재 (180a) 이외의 구성 부품은 제 1 실시예와 동일하기 때문에, 제 1 실시예의 부호를 사용하여 나타냄과 함께, 상세한 설명을 생략한다.

B1. 연결 부재의 구성 :

도 5 는, 제 2 실시예에 있어서의 글로우 플러그 (100a) 의 캡부 (120) 근방의 확대 단면도이다. 연결 부재 (180a) 는, 제 1 통부 (181a), 제 2 통부 (182a), 제 1 굴곡부 (183a), 제 2 굴곡부 (184a) 및 접속부 (185a) 를 구비한다. 연결 부재 (180a) 는, 단부 (186a) 에 있어서 하우징 (130) 에 접속됨과 함께, 단부 (186a) 와는 상이한 단부 (188a) 에 있어서 히터부 (150) 에 접속되고, 축선 (O) 을 따른 히터부 (150) 의 이동을 가능하게 하면서, 히터부 (150) 와 하우징 (130) 을 연결한다. 연결 부재 (180a) 는, 스테인리스강이나 니켈 합금 등에 의해 박막상으로 형성되고, 탄성을 갖는다.

도 6 은, 제 2 실시예에 있어서의 연결 부재 (180a) 의 상세 구성에 대해 설명하는 모식 단면도이다. 도 6 에 있어서, 제 1 굴곡부 (183a), 제 2 굴곡부 (184a) 를 굵은 실선으로 나타냄과 함께, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 중심을 점 (O3), 제 2 굴곡부 (184a) 의 굴곡 중심을 점 (O4) 으로서 나타낸다. 연결 부재 (180a) 는, 제 1 굴곡부 (183a) 와 제 2 굴곡부 (184a) 의 굴곡 반경이 상이한 것 이외에는, 제 1 실시예의 연결 부재 (180) 와 동일한 구성·작용을 갖는다.

제 1 굴곡부 (183a) 는, 점 (O3) 을 중심으로 하여, 굴곡 반경 (R10) 을 갖는 구면상으로 형성되어 있다. 제 2 굴곡부 (184a) 는, 굴곡 반경 (R20) 을 갖는 구면상으로 형성되어 있다. 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 은, 제 2 굴곡부 (184a) 의 굴곡 반경 (R20) 보다 크다. 제 2 실시예에서는, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 은 0.5 ㎜ 이고, 제 2 굴곡부 (184a) 의 굴곡 반경 (R20) 은 0.2 ㎜ 이다.

접속부 (185a) 는, 기준 평면 (S) 에 대해, 각도 (r10) 경사져 있다. 또한, 각도 (r10) 는, 제 1 실시예에 있어서의 식 1 의 범위에 포함되어 있으면 되고, 제 2 실시예에서는 각도 (r10) ＝ 30°이다.

제 1 실시예의 연결 부재 (180) 에서는, 제 1 굴곡부 (183) 와 제 2 굴곡부 (184) 를 축선 방향 (OD) 으로 되접어 형성함으로써, 연결 부재 (180) 의 스프링 정수 (k) 를 저하시킬 수 있지만, 스프링 정수의 저하에 수반하여, 내구성이 저하된다는 문제가 발생한다. 제 1 실시예의 연결 부재 (180) 에서는, 직경 방향 외측에 위치하는 제 1 굴곡부 (183) 에 작용하는 응력, 특히 압축 응력이 높아지는 것이 실험적으로 알려져 있다.

따라서, 제 2 실시예에서는, 연결 부재 (180a) 에 있어서, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 을 확대함으로써, 제 1 굴곡부 (183a) 에 작용하는 응력을 분산·저감시킴으로써, 연결 부재 (180a) 의 내구성을 향상시킨다. 또한, 압축 응력은, 제 1 굴곡부 (183a) 의 내주측 (183b), 제 2 굴곡부 (184a) 의 내주측 (184b) 에 작용하고, 인장 응력은, 제 1 굴곡부 (183a) 의 외주측 (183c), 제 2 굴곡부 (184a) 의 외주측 (184c) 에 작용한다. 이하에, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 과 스프링 정수 (k) 의 상관, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 과 연결 부재 (180a) 에 작용하는 응력의 상관, 및, 제 2 실시예에 있어서의 연결 부재 (180a) 를 사용한 글로우 플러그 (100a) 와 종래예의 연결 부재를 사용한 글로우 플러그의 압력 센서의 측정 성능의 비교에 대해 설명한다.

B2. 굴곡 반경 (R10) 과 스프링 정수 (k) 의 상관에 대해 :

도 7 은, 제 2 실시예에 있어서의 굴곡 반경-스프링 정수 그래프 (600) 이다. 굴곡 반경-스프링 정수 그래프 (600) 는, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 과 연결 부재 (180a) 의 스프링 정수 (k) 의 관계에 대해 나타내고 있다. 굴곡 반경-스프링 정수 그래프 (600) 에 있어서, 종축은 스프링 정수 (k) (단위 : kN/㎜) 를 나타내고, 횡축은 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) (단위 : ㎜) 을 나타내고 있다.

글로우 플러그 (100a) 에 있어서의 연결 부재 (180a) 의 스프링 정수 (k) 는, 15 kN/㎜ 이하이면, 압력 센서 (160) 에 있어서 충분한 측정 정밀도가 얻어지는 것이 실험적으로 알려져 있다. 굴곡 반경-스프링 정수 그래프 (600) 에 나타내는 바와 같이, 굴곡 반경 (R10) 이 확대되는 것에 수반하여, 스프링 정수 (k) 는 증가하는 경향이 있는데, 굴곡 반경 (R10) ＝ 0.5 ㎜ 일 때의 연결 부재 (180a) 의 스프링 정수 (k) 는 10 kN/㎜ 이하로, 측정 정밀도에 영향을 주지 않는 비교적 낮은 값이 된다.

B3. 굴곡 반경 (R10) 과 연결 부재 (180a) 에 작용하는 응력의 상관 :

도 8 은, 제 2 실시예에 있어서의 굴곡 반경-응력 그래프 (700) 이다. 굴곡 반경-응력 그래프 (700) 는, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 과 제 1 굴곡부 (183a), 제 2 굴곡부 (184a) 에 작용하는 응력의 상관에 대해 나타내고 있다. 굴곡 반경-응력 그래프 (700) 에 있어서, 종축은 상당 응력 (단위 : ㎫) 을 나타내고, 횡축은 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) (단위 : ㎜) 을 나타내고 있다. 굴곡 반경-응력 그래프 (700) 에 있어서, 꺽은선 그래프 (S1) 는, 제 1 굴곡부 (183a) 에 작용하는 상당 응력의 변화를 나타내고 있고, 꺽은선 그래프 (S2) 는, 제 2 굴곡부 (184a) 에 작용하는 상당 응력의 변화를 나타내고 있다.

축선 방향으로 되접힌 제 1 굴곡부, 제 2 굴곡부를 갖는 연결 부재 (제 1 실시예의 연결 부재 (180) 나 제 2 실시예의 연결 부재 (180a)) 는, 연결 부재 (180) 에 작용하는 상당 응력이 600 ㎫ 이하이면, 연소압에 대해 충분한 내구성을 갖는 것이 실험적으로 알려져 있다. 굴곡 반경-응력 그래프 (700) 의 꺽은선 그래프 (S2) 에 나타내는 바와 같이, 굴곡 반경 (R10) ≤ 0.5 ㎜ 일 때, 제 2 굴곡부 (184a) 에 작용하는 상당 응력은 600 ㎫ 이하가 된다. 한편, 꺽은선 그래프 (S1) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 의 경대화 (徑大化) 에 수반하여, 제 1 굴곡부 (183a) 에 작용하는 상당 응력은 저하되기는 하지만, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) ＜ 0.4 ㎜ 의 범위에서는, 제 1 굴곡부 (183a) 에 작용하는 상당 응력은 600 ㎫ 이상이 되고 있다. 이 때문에, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) ＜ 0.4 ㎜ 인 경우, 연소압에 대한 연결 부재 (180) 의 내구 성능은 낮아, 연결 부재 (180) 가 손상될 우려가 있다.

따라서, 제 2 실시예에서는, 제 1 굴곡부 (183a) 및 제 2 굴곡부 (184a) 에 작용하는 상당 응력이 600 ㎫ 이하가 되도록, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 은 0.5 ㎜ 로 하고, 제 2 굴곡부 (184a) 의 굴곡 반경 (R20) 은 0.2 ㎜ 로 되어 있다.

또한, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) 의 경대화에 수반하여, 제 2 굴곡부 (184a) 에 작용하는 상당 응력이 증가되는 경향이 있지만, 제 1 굴곡부 (183a) 의 굴곡 반경 (R10) ≤ 0.5 ㎜ 의 범위 내이면, 제 2 굴곡부 (184a) 에 작용하는 압축 응력은 600 ㎫ 이하로, 연결 부재 (180) 의 내구성은 담보된다.

B4. 압력 센서의 측정 성능의 비교 :

제 2 실시예에 있어서의 연결 부재 (180a) 를 사용한 글로우 플러그 (100a) 와 종래예의 연결 부재를 사용한 글로우 플러그의 압력 센서의 측정 성능의 비교 결과에 대해, 도 9A ∼ 도 12 를 참조하여 설명한다.

도 9A 및 9B 는 종래예의 글로우 플러그에 대해 설명하는 단면도이다. 도 9A 는, 종래예 1 의 글로우 플러그 (800) 의 연결 부재 (810) 주위를 나타내는 부분 확대도이다. 도 9B 는, 종래예 2 의 글로우 플러그 (850) 의 연결 부재 (860) 주위를 나타내는 부분 확대도이다.

도 9A 에 나타내는 바와 같이, 종래예 1 의 연결 부재 (810) 는, 제 1 굴곡부 (813), 제 2 굴곡부 (814), 및, 제 1 굴곡부 (813) 와 제 2 굴곡부 (814) 를 접속시키는 접속부 (815) 를 구비한다. 연결 부재 (810) 의 접속부 (815) 는, 기준 평면 (S) 과 평행, 즉, 기준 평면 (S) 에 대한 각도가 0° (경사를 갖지 않음) 이다.

또, 도 9B 에 나타내는 바와 같이, 종래예 2 의 연결 부재 (860) 는, 제 1 굴곡부 (863), 제 2 굴곡부 (864), 및, 제 1 굴곡부 (863) 와 제 2 굴곡부 (864) 를 접속시키는 접속부 (865) 를 구비한다. 접속부 (865) 는, 기준 평면 (S) 에 대해 각도 (경사) (r2) 가 -20°가 되도록 형성되어 있다. 즉, 제 1 굴곡부 (863), 제 2 굴곡부 (864) 는, 축선 방향 (OD) 으로 되접혀져 있지 않고, 접속부 (865) 는, 글로우 플러그 (850) 의 선단을 향하여 축경되는 테이퍼 형상이 되도록 형성되어 있다.

도 10 은, 엔진 시험에 있어서의 압력 센서의 측정 오차에 대해 나타내는 오차 그래프 (900) 이다. 당해 엔진 시험에서는, 시험용 단기통 엔진이 이용되었다. 오차 그래프 (900) 에 있어서, 종축은 측정 압력의 오차 (단위 : bar) 를 나타내고, 횡축은 단기통 엔진의 크랭크각 (단위 : deg) 을 나타내고 있다. 또, 오차 그래프 (900) 에 있어서, 실선으로 나타내는 오차 곡선 (902) 은, 제 2 실시예에 있어서의 연결 부재 (180a) 를 이용한 글로우 플러그 (100a) 에 있어서의 압력 센서의 연소압 측정 오차에 대해 나타내고 있고, 파선으로 나타내는 오차 곡선 (904) 은, 도 9A 에 나타내는 글로우 플러그 (800) 에 있어서의 압력 센서의 연소압 측정 오차에 대해 나타내고 있고, 일점 쇄선으로 나타내는 오차 곡선 (906) 은, 도 9B 에 나타내는 글로우 플러그 (850) 에 있어서의 압력 센서의 연소압 측정 오차에 대해 나타내고 있다.

오차 그래프 (900) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시예의 글로우 플러그 (100a) 및 종래예 1 의 글로우 플러그 (800) 의 측정 오차는, 거의 ± 0.1 bar 라는 비교적 오차가 작은 범위 내에 들어간다.

도 11A 내지 11B 는, 제 2 실시예에 있어서의 글로우 플러그 (100a), 종래예 1, 2 의 글로우 플러그 (800, 850) 의 그을음 클로깅의 상태를 나타내는 설명도이다. 도 11A 는, 글로우 플러그 (100a) 의 그을음 클로깅을 나타내고 있고, 도 11B 는, 글로우 플러그 (800) 의 그을음 클로깅을 나타내고 있고, 도 11C 는, 글로우 플러그 (850) 의 그을음 클로깅을 나타내고 있다. 글로우 플러그 (100a, 800, 850) 의 어느 것에 있어서도, 내연 기관에 있어서 연소가 개시되면, 연소실 내의 그을음이, 개구부 (125) 를 통하여 캡부 (120) 의 내측에 침입하여, 도 11A ∼ 11C 의 각각에 나타내는 바와 같이, 연결 부재 (180a, 810, 850) 와 캡부 (120) 사이에 그을음 클로깅 (190, 840, 880) 이 발생한다. 그을음 클로깅은 연결 부재의 탄성을 저해하여, 압력 센서의 감도를 악화시키는 원인 중 하나가 된다.

도 12 는, 압력 센서의 감도비에 대해 나타내는 감도비 그래프 (1000) 이다. 감도비 그래프 (1000) 는, 제 2 실시예의 글로우 플러그 (100a), 종래예에 있어서의 글로우 플러그 (800, 850) 의 그을음 클로깅시에 있어서의 압력 센서의 감도비에 대해 나타내고 있다. 감도비 그래프 (1000) 에 있어서, 종축은, 그을음 클로깅 미발생시에 있어서의 압력 센서의 감도를 100 ％ 로 했을 때의 감도비 (단위 : ％) 를 나타내고 있다. 또, 감도비 그래프 (1000) 에 있어서, 막대 그래프 A 는, 종래예 1 의 글로우 플러그 (800) 의 감도비를 나타내고, 막대 그래프 B 는, 종래예 2 의 글로우 플러그 (850) 의 감도비를 나타내고, 막대 그래프 C 는, 제 2 실시예의 글로우 플러그 (100a) 의 감도비를 나타내고 있다. 또, 막대 그래프 D 는, 제 2 실시예에 있어서의 글로우 플러그 (100a) 의 제 2 굴곡부 (184a) 의 패임부에만 그을음 클로깅 (190a) (도 11A 참조) 이 발생한 경우의 감도비를 나타내고, 막대 그래프 E 는, 글로우 플러그 (100a) 에 그을음 클로깅 (190) 및 그을음 클로깅 (190a) 이 발생한 경우의 감도비를 나타내고 있다.

감도비 그래프 (1000) 의 막대 그래프 A, B, C 에 의해 나타내는 바와 같이, 제 2 실시예의 글로우 플러그 (100a) 는, 종래예의 글로우 플러그 (800, 850) 에 비하여, 그을음 클로깅이 발생한 경우에 있어서의 감도비가 낮다 (감도의 변동이 작다). 따라서, 압력 센서의 측정 오차가 작아지므로, 측정 성능이 향상된다.

또, 제 2 실시예의 글로우 플러그 (100a) 는, 감도비 그래프 (1000) 의 막대 그래프 D, E 에 나타내는 바와 같이, 그을음 클로깅 (190a) 만이 발생한 경우, 및, 그을음 클로깅 (190) 과 그을음 클로깅 (190a) 의 쌍방이 발생한 경우의 어느 경우에 있어서도, 압력 센서의 감도비는 110 ％ 미만 (바꾸어 말하면, 감도 변동이 ＋ 10 ％ 미만) 이다. 즉, 글로우 플러그 (100a) 는, 그을음 클로깅의 위치나 양에 따른 감도에 대한 영향이 비교적 작기 때문에, 장기에 걸쳐 압력 센서의 측정 성능을 높게 유지할 수 있다.

이상 설명한 제 2 실시예의 글로우 플러그 (100a) 에 의하면, 제 1 굴곡부 (183a) 는, 제 2 굴곡부 (184a) 의 굴곡 반경 (R20) 보다 큰 굴곡 반경 (R10) 을 갖도록 형성되어 있다. 따라서, 제 1 굴곡부 (183a) 와 제 2 굴곡부 (184a) 의 굴곡 반경에 차가 없게 형성되어 있는 연결 부재, 또는, 제 1 굴곡부의 굴곡 반경이 제 2 굴곡부의 굴곡 반경보다 작게 형성되어 있는 연결 부재에 비하여, 연결 부재에 작용하는 응력을 저감시킬 수 있다. 따라서, 연결 부재의 스프링 정수가 저하되는 것에 수반되는 연결 부재의 내구성 저하를 억제할 수 있고, 압력 센서의 측정 정밀도의 향상과 함께, 연결 부재의 내구성, 나아가서는 압력 센서의 내구성을 향상시킬 수 있다.

C. 변형예 :

제 1 실시예의 연결 부재 (180) 의 제 1 통부 (181), 제 2 통부 (182), 및 제 2 실시예의 연결 부재 (180a) 의 제 1 통부 (181a), 제 2 통부 (182a) 는, 축선 (O) 에 평행해지도록 형성되어 있지만, 제 1 굴곡부 (183, 183a) 와, 제 2 굴곡부 (184, 184a) 가 축선 방향으로 되접히도록 형성되어 있으면, 제 1 통부 (181, 181a), 제 2 통부 (182, 182a) 는, 축선 (O) 에 대해 경사져 형성되어 있어도 된다.

이상, 본 발명의 여러 가지 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 구성을 취할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예에서는, 히터부 (150) 로서, 시스관 (152) 과 발열 코일 (154) 과 절연 분말 (155) 을 구비하는 히터가 사용되고 있는데, 히터로서 세라믹 히터를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 세라믹 히터와 세라믹 히터의 외주면에 고정된 통상의 금속제 외통의 조립체를 히터부 (150) 로 할 수 있고, 연결 부재 (180) 는 외통에 접속된다. 또, 상기 실시예에서는, 피에조 저항 소자 (164) 를 사용하여 연소압을 검출하고 있는데, 연소압은 다른 센서에 의해 검출해도 된다. 예를 들어, 압전 소자를 사용하여 연소압을 검출해도 된다. 이 경우, 압전 소자가 센서 고정 부재 (132) 와 전달 슬리브 (134) 사이에 축 방향으로 협지된 구성을 채용해도 된다.

100 : 글로우 플러그
100a : 글로우 플러그
110 : 주체 금구
112 : 공구 걸어맞춤부
114 : 나사부
116 : 배선
120 : 캡부
122 : 원통부
124 : 테이퍼부
125 : 개구부
130 : 하우징
132 : 센서 고정 부재
133 : 플랜지부
134 : 전달 슬리브
150 : 히터부
152 : 시스관
154 : 발열 코일
155 : 절연 분말
156 : 시일 부재
160 : 압력 센서
161 : 개구부
162 : 금속 다이어프램
164 : 피에조 저항 소자
166 : 집적 회로
170 : 중축
180 : 연결 부재
180a : 연결 부재
181 : 제 1 통부
181a : 제 1 통부
182 : 제 2 통부
182a : 제 2 통부
183 : 제 1 굴곡부
183a : 제 1 굴곡부
184 : 제 2 굴곡부
184a : 제 2 굴곡부
185 : 접속부
185a : 접속부
186 : 단부
186a : 단부
187 : 단부
188 : 단부
188a : 단부
189 : 단부
200 : 구멍
210 : 시트면
800 : 글로우 플러그
810 : 연결 부재
813 : 제 1 굴곡부
814 : 제 2 굴곡부
815 : 접속부
850 : 글로우 플러그
860 : 연결 부재
863 : 제 1 굴곡부
864 : 제 2 굴곡부
865 : 접속부
900 : 오차 그래프
902 : 오차 곡선
904 : 오차 곡선
906 : 오차 곡선
1000 : 감도비 그래프